Question

20．某中學(xué)初三的同學(xué)們正在分組完成“測(cè)量小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)．
（1）小華用如圖甲所示電路測(cè)量“2.5V”小燈泡的功率，其正常發(fā)光時(shí)的電阻約8Ω，用筆畫線代替導(dǎo)線，完成實(shí)物連接電路．
（2）小華完成實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)如表一，在整理數(shù)據(jù)是他發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)明顯的錯(cuò)誤，請(qǐng)指出并改正第1次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)電流值錯(cuò)誤，應(yīng)為0.20．
表一

次數(shù)	燈泡兩端電壓U/V	通過燈絲電流I/A	燈泡電功率P/W燈泡發(fā)光情況
1	2.00	1.00
2	2.50	0.24
3	3.00	0.28

表二

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	燈泡兩端電壓U/V	通過燈絲電流I/A	燈泡電功率P/W	燈泡發(fā)光情況	燈泡的額定功率P/W
1	3.8	0.29	1.140	正常	P=$\frac{1.140+1.102+1.178}{3}$
2	3.8	0.30	1.02	正常
3	3.8	0.31	1.178	正常	1.140

（3）另一小組的小剛完成的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表二，他與小華交流時(shí)發(fā)現(xiàn)了表一與表二的不同，對(duì)此同學(xué)們開始了熱烈的討論：小麗認(rèn)為，為達(dá)到不同的目的，兩人的做法都合理；小亮認(rèn)為小華的做法合理．根據(jù)所學(xué)知識(shí)你認(rèn)為小華做法合理．
（4）大家還想進(jìn)一步研究實(shí)際功率與電流電壓的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)后，小明從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)實(shí)際電壓是額定電壓一半時(shí)的電功率P₁，不等于實(shí)際電流是額定電流一半時(shí)的電功率P₂．小亮很奇怪，這兩個(gè)實(shí)際功率不應(yīng)該相等嗎．為了解釋這一現(xiàn)象，小梅沒有做實(shí)驗(yàn)，除了相關(guān)公式，根據(jù)一條物理規(guī)律燈泡電阻會(huì)隨溫度升高而增大，分析也得出了小明的結(jié)論：P₁大于P₂（選填“大于”“小于”或“等于”）

Answer 1

分析 （1）使用電流表、電壓表測(cè)量電路電流或電壓時(shí)，在不超量程的前提下，應(yīng)該選擇小量程，精確度更高，誤差較��；
（2）小燈泡正常工作電流小于0.3A，所以電流表的量程為0～0.6A，大于0.6A的電流讀數(shù)都屬于明顯的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)；
（3）燈泡兩端的電壓不同，燈泡的功率不同，只有在額定電壓下的功率才是額定功率；
（4）如果燈泡電阻不隨溫度變化，則U_L=$\frac{1}{2}$U_額時(shí)的電流I=$\frac{1}{2}$_額，其P_實(shí)=$\frac{1}{4}$P_額；實(shí)際上燈泡電阻隨溫度升高而增大，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析實(shí)際功率與額定功率的關(guān)系；
如果燈泡電阻不隨溫度變化而變化，I_L=$\frac{1}{2}$I_額時(shí)，燈泡實(shí)際功率P_實(shí)=$\frac{1}{4}$P_額；實(shí)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(shí)，根據(jù)根據(jù)P=I²R分析實(shí)際功率與額定功率的關(guān)系；

解答 解：（1）小燈泡的額定電壓為2.5V，電壓表選擇0～3V量程，小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{8Ω}$≈0.3A，電流表選擇0～0.6A量程，串聯(lián)在電路中；如下圖所示：

（2）小燈泡正常工作電流小于0.3A，所以電流表的量程為0～0.6A，所以讀出數(shù)據(jù)1.0A是錯(cuò)誤的．
根據(jù)第2次實(shí)驗(yàn)知，電流小于0.24A，應(yīng)該是量程讀錯(cuò)了，按照0～3A量程讀的．指針位置相同時(shí)，0～3A量程的讀數(shù)是0～0.6A量程的讀數(shù)的5倍，所以燈泡的正常工作電流為0.20A；
（3）小華的做法正確，小剛的做法是錯(cuò)誤的．燈泡的額定功率是燈泡在額定電壓下的功率，當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值變化時(shí)，燈泡兩端的電壓也變化，功率也變化，計(jì)算實(shí)際功率的平均值為額定功率是錯(cuò)誤的．
（4）燈泡電阻會(huì)隨溫度升高而增大，所以在實(shí)際電壓或電流低于額定電壓或額定電流時(shí)，燈泡電阻減�。�
因?yàn)镻=$\frac{{U}^{2}}{R}$，
所以燈泡實(shí)際電壓為其額定電壓一半時(shí)，燈泡電阻減小，它的實(shí)際功率P₁＞$\frac{1}{4}$P_額；
因?yàn)镻=I²R，
所以實(shí)際電流等于額定電流一半時(shí)，燈泡電阻減小，實(shí)際功率P₂＜$\frac{1}{4}$P_額，
故P₁＞P₂．
故答案為：（1）見上圖；（2）第1次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)電流值錯(cuò)誤，應(yīng)為0.20；（3）小華；（4）燈泡電阻會(huì)隨溫度升高而增大；大于．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)物圖的連接、歐姆定律的應(yīng)用、電表讀出、串聯(lián)電路的特點(diǎn)和電功率公式的應(yīng)用等知識(shí)掌握情況．燈泡只有在額定電壓下的功率才與額定功率相等．