Question

15．在學(xué)校科技節(jié)上，甲、乙兩組同學(xué)各自設(shè)計(jì)了一個(gè)燈泡和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)的調(diào)光電路，同時(shí)還想研究燈泡亮度改變時(shí)電功率的變化情況．老師提供的器材有：“2.5V”和“3.8V”兩種規(guī)格的燈泡（燈絲電阻隨溫度的升高而增大）、滑動(dòng)變阻器，電流表和電壓表、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干、電源（電壓相等且保持不變）．兩組同學(xué)連接好電路后，調(diào)節(jié)滑片過(guò)程中電表示數(shù)都發(fā)生變化，當(dāng)兩組電路的燈泡都正常發(fā)光時(shí)，恰好電壓表示數(shù)均為3.8V，電流表示數(shù)均為0.3A，并且甲組的燈泡比乙組的暗．
（1）兩組同學(xué)所使用的電源電壓是6.3V．
（2）乙組同學(xué)在研究燈泡電功率變化情況時(shí)，想通過(guò)測(cè)量來(lái)比較以下兩種情況燈泡電功率的大小關(guān)系：
①燈泡實(shí)際電壓為額定電壓一半時(shí)的電功率P₁；
②燈泡實(shí)際電流為額定電流一半時(shí)的電功率P₂．
老師告訴他們不用測(cè)量也可以比較，同學(xué)們經(jīng)過(guò)分析得出P₁與P₂之間正確的關(guān)系是P₁＞ P₂．

Answer 1

分析 （1）甲燈額定電壓是2.5V，燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器電壓是3.8V，由串聯(lián)電路特點(diǎn)可以求出電源電壓．
（2）如果燈泡電阻不隨溫度變化，則燈泡電壓為其額定電壓一半時(shí)的電流等于額定電流的一半，其實(shí)際功率等于額定功率的四分之一；實(shí)際上燈泡電阻隨溫度升高而增大，所以燈泡實(shí)際電壓為額定電壓一半時(shí)的電流大于額定電流的一半，此時(shí)燈泡實(shí)際功率大于額定功率的四分之一；如果燈泡電阻不隨溫度變化而變化，電流等于額定電流一半時(shí)，燈泡實(shí)際功率等于額定功率的四分之一，實(shí)際上燈泡溫度越低，燈泡電阻越小，通過(guò)燈泡電流為其額定電流一半時(shí)，燈泡電阻小于燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，則燈泡實(shí)際功率小于額定功率的四分之一；根據(jù)以上分析答題．

解答 解：（1）燈泡額定電壓一個(gè)是2.5V，一個(gè)是3.8V，當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)電壓表示數(shù)都是3.8V，則測(cè)額定電壓為2.5V燈泡功率時(shí)，電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)；甲燈正常發(fā)光時(shí)燈泡兩端電壓為額定電壓2.5V，由題意知，滑動(dòng)變阻器兩端電壓為3.8V，則電源電壓為2.5V+3.8V=6.3V．
（2）燈泡實(shí)際電壓為其額定電壓一半時(shí)，由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得，它的實(shí)際功率P₁＞$\frac{1}{4}$P_額，實(shí)際電流等于額定電流一半時(shí)，由公式P=I²R得，實(shí)際功率P₂＜$\frac{1}{4}$P_額，則P₁＞P₂；
故答案為：（1）6.3；（2）＞．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了求電源電壓、比較燈泡實(shí)際功率大小，本題難度較大，只有認(rèn)真分析題意、應(yīng)用串聯(lián)電路規(guī)律、電功率公式才可以正確解題．