Question

19．一個額定電壓是2.5V的小燈泡，正常工作時的電阻約為8Ω，小科想測量它的額定功率，實驗室有如下器材：電源（電壓恒為6V）、電流表、電壓表、開關各1個、規格分別為“10Ω　 1A”和“50Ω　 0.5A”的滑動變阻器2個，導線若干．
（1）小明設計了如圖所示電路，他應選用規格為50Ω0.5A的滑動變阻器．
（2）正確連接電路并正確操作后，閉合開關，發現小燈泡不亮，電流表有示數但比較小，那么接下來應進行的操作是應移動滑動變阻器滑片，觀察小燈泡是否發光．
（3）小科測量實驗時，部分實驗數據和現象如表，由于小科粗心大意，沒有記錄燈泡正常發光時電流表示數，于是他根據第一次實驗數據計算出燈泡電阻R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1V}{0.2A}$=5Ω，再計算出燈泡兩端電壓為2.5V時的功率P=$\frac{{U}_{2}^{2}}{R}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{5Ω}$=1.25W．請你判斷小燈泡的額定功率應＜（選填“＞”、“=”、“＜”）1.25W．

實驗次數	電壓表示數/V	電流表示數/A	燈泡亮度
1	1	0.2	較暗
2	2.5	/	正常發光
3	6	0.3	不發光

Answer 1

分析 （1）由歐姆定律求出燈泡正常發光時的電流，由串聯電路特點求出燈泡正常發光時滑動變阻器兩端的電壓，然后由歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的阻值，根據該阻值選擇滑動變阻器．
（2）在閉合開關前，應該把滑動變阻器的滑片調到最大阻值處；發現電壓表、電流表均有示數，說明電路完好，小燈泡不亮，說明是由電路中電流很小，燈泡的實際功率太小造成的，通過減小滑動變阻器的阻值來使燈泡發光；
（3）根據燈絲的電阻隨溫度的升高而增大進行分析；

解答 解：（1）燈泡正常發光時，通過其的電流約是I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{8Ω}$≈0.3A，
此時滑動變阻器兩端的電壓：U_滑=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
由I=$\frac{U}{R}$可知，滑動變阻器接入電路的電阻：R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.3A}$≈11.7Ω＞10Ω，
所以應選擇“50Ω 0.5A”的滑動變阻器；
（2）該同學在開關閉合后，發現電壓表、電流表均有示數，說明電路無斷路現象，但小燈泡不亮，說明此時滑動變阻器的電阻太大，造成小燈泡的實際功率太小，所以應移動滑動變阻器滑片，觀察小燈泡是否發光；
（3）根據表格中數據知，電壓越大，電流值越大，根據P=UI，燈泡的功率越大，根據燈泡的亮暗關系可得燈泡實際功率越大，燈泡越亮，燈絲的溫度越高，由于燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，所以當電壓為2.5V時，燈絲的電阻應大于10Ω，根據P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，此時的電功率應小于0.625W．
故答案為：（1）50Ω0.5A；（2）應移動滑動變阻器滑片，觀察小燈泡是否發光；（3）＜．

點評 此題是測量小燈泡的額定功率，主要考查了滑動變阻器的使用，同時考查對實驗數據的分析及電功率公式的應用，其中涉及了燈絲電阻與溫度的關系，考查得比較全面．