Question

20．如圖所示，小明在進行“測量小燈泡電功率”的實驗，已知電源電壓為3V，小燈泡的額定電壓為2.5V．
（1）連接好電路后，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，發現小燈泡始終不亮，電流表有示數，電壓表示數為零，則出現故障的原因可能是小燈泡短路．
（2）故障排除后，小明通過實驗測得如下數據，分析數據可知燈泡的額定功率是0.5W．

實驗次數	電壓表示數U/V	電流表示數I/A
1	2.0	0.17
2	2.5	0.20
3	3.0	0.22

（3）小明想通過實驗來比較燈泡“實際電壓是額定電壓一半時的電功率P₁”和“實際電流是額定電流一半時的電功率P₂”的大小，但小明的同學沒有通過實驗也比較出了它們的大小，P₁應大于P₂（選填“大于”、“小于”或“等于”）．

Answer 1

分析 （1）常見的電路故障有斷路與短路兩種，根據電路故障現象分析電路故障原因；
（2）根據P=UI求出燈泡的實際功率；
（3）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的電流等于額定電流的一半，其實際功率等于額定功率的四分之一；實際上燈泡電阻隨溫度升高而增大，所以燈泡實際電壓為額定電壓一半時的電流大于額定電流的一半，此時燈泡實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，燈泡實際功率等于額定功率的四分之一，實際上燈泡溫度越低，燈泡電阻越小，通過燈泡電流為其額定電流一半時，燈泡電阻小于燈泡正常發光時的電阻，則燈泡實際功率小于額定功率的四分之一．

解答 解：
（1）燈泡不亮，可能是燈泡斷路，或燈泡短路，或燈泡之外電路斷路造成的；電流表有示數，說明電路通路；燈泡短路，電壓表測導線電壓，示數為零．綜合分析可知，小燈泡短路；
（2）燈泡的額電功率P=UI=2.5V×0.20A=0.5W；
（3）因為P=$\frac{{U}^{2}}{R}$
所以燈泡實際電壓為其額定電壓一半時，它的實際功率P₁＞$\frac{1}{4}$P_額；
因為P=I²R
所以實際電流等于額定電流一半時，實際功率P₂＜$\frac{1}{4}$P_額；
故P₁＞P₂；
故答案為：（1）燈泡短路；（2）0.5；（3）大于．

點評 本此題是測量小燈泡的額定功率實驗，考查了連接電路過程中需注意的問題，功率的計算，同時考查了比較燈泡實際功率大小，有一定的難度．