Question

8．小明學習了電功率后，用額定電壓分別為2.5V、6V的燈泡L₁和L₂設計了如圖所示的電路圖，來探究燈泡的發光亮度與哪些因素有關．

（1）探究L₁的亮度時，只閉合S、S₁，發現電壓表有示數，電流表無示數，則電路故障可能是：L₁斷路排除故障后，繼續實驗，收集的數據及現象如表一．
表一

	電壓/V	電流/A	亮暗情況
1	1	0.16	暗
2	1.5	0.22	較亮
3	2.5	0.28	亮

表二

	電壓/V	電流/A	亮暗情況
4	1	0.28	很暗
5	2.5	0.38	暗
6	6	0.72	很亮

（2）探究L₂的亮度時，只閉合S、S₂，進行實驗，收集的數據及現象如表二．
（3）分析兩表可知，同一規格的小燈泡發光亮度與實際功率有關．
【拓展】完成探究后，小明用電源、電流表、滑動變阻器、電阻箱（）各1個，2個開關及若干條導線，對額定電流為0.1A的小燈泡的額定功率進行了測定．請在虛線框內畫出他設計的電路圖，并寫出實驗步驟及測定額定功率的表達式．

實驗步驟：①根據電路圖連接實物電路圖；②只閉合S₁，移動變阻器滑片，使電流表示數為0.1A；③斷開S₁，閉合S₂，滑片不動，調節電阻箱，當電流表示數為0.1A時，讀出電阻箱連入電路中的電阻為R；
表達式：P_額=（0.1A）²R．

Answer 1

分析 （1）只閉合S、S₁，L₁與滑動變阻器串聯，電壓表測L₁兩端電壓，電流表測電路中電流．電流表無示數，可能電路出現了斷路，再由電壓表有示數分析故障原因；
（3）根據表中數據，由P=UI分析得到結論；
【拓展】：測燈泡額定功率需要測出燈泡的額定電流與額定電壓，現在只有電流表而沒有電壓表，可以把燈泡與電阻箱并聯，測出燈泡正常發光時通過電阻箱的電流，讀出電阻箱的阻值，由歐姆定律及并聯電路特點求出燈泡正常發光時的電壓，然后由電功率公式求出燈泡的額定功率．

解答 解：
（1）由圖1可知，當只閉合S、S₁，L₁與滑動變阻器串聯，電壓表測L₁兩端電壓，電流表測電路中電流．
電流表無示數，可能電路出現了斷路，電壓表的示數，說明電壓表到電源間是通路，則故障可能是L₁斷路了；
（3）根據P=UI，由兩表中實驗數據可知，同一規格的燈泡電壓越大，電流越大，其實際功率越大，燈泡越亮．所以可得結論：同一規格的小燈泡發光亮度與實際功率有關；
【拓展】
實驗電路：只用電流表而沒有電壓表測燈泡額定功率的實驗電路圖如圖所示：
；
實驗步驟：
①根據電路圖連接實物電路圖；
②只閉合S₁，移動變阻器滑片，使電流表示數為0.1 A；
③斷開S₁，閉合S₂，滑片不動，調節電阻箱，當電流表示數為0.1 A時，讀出電阻箱連入電路中的電阻為R．
燈泡的額定功率：
由實驗步驟可知，燈泡正常發光時的電阻為R，
則燈泡的額定功率：P_額=I_額²R=（0.1A）²R．
故答案為：（1）L₁斷路；（3）實際功率；
【拓展】實驗步驟：①根據電路圖連接實物電路圖；②只閉合S₁，移動變阻器滑片，使電流表示數為0.1 A；③斷開S₁，閉合S₂，滑片不動，調節電阻箱，當電流表示數為0.1 A時，讀出電阻箱連入電路中的電阻為R．
（0.1A）²R．

點評 本題考查了電路故障分析、實驗數據處理、實驗設計等問題，拓展部分是本題的難點，應用等效法測出燈泡電阻然后應用電功率公式即可求出燈泡額定功率，知道實驗的實驗原理是正確解題的關鍵．