Question

11．某实验小组用伏安法测量小灯泡的电功率，待测小灯泡的额定电压为2.5V．
（1）在连路电路时，开关应该是断开的．滑动变阻器滑片处于阻值最大处．
（2）检查电路连接无误后，闭合开关S，灯泡不亮，电压表指针偏转较大，电流表指针几乎不动．产生这一现象的原因可能是灯泡断路．
（3）故障排除后进行实验，通过移动滑片记录了多组数据，并作出了如图所示的I-U图象．据图可知小灯泡的额定功率为0.75W．
（4）根据图象可知，小灯泡的电阻随电压的升高逐渐升高，原因是电压升高，小灯泡的实际功率变大，灯丝温度升高，并且灯丝电阻随温度升高而变大．
（5）现将该小灯泡与一个10Ω的定值电阻串联后接入电压为3V的电源两端，此时小灯泡的实际功率是0.2W．

Answer 1

分析 （1）为保护电路，连接电路时，应断开开关，一般情况下将滑动变阻器串联在电路中滑动变阻器接入电路的阻值应为最大阻值．
（2）电流表指针几乎不动，电路中无电流，则为断路，电压表有示数，则与电压表并联的之外部分一定完好，据此确定故障所在；
（3）根据额定功率的定义，找出额定电压下的电流，根据P_额=U_额I计算额定电功率的大小；
（4）找出灯泡电流随电压变化的关系，然后由欧姆定律判断灯泡电阻随灯泡电压如何变化．
（5）小灯泡的电阻随电压（温度）的变化而变化，不是一个定值，所以，根据串联电路电流和电压的特点，由图乙找出符合条件的灯对应的电压和电流值．

解答 解：（1）使用滑动变阻器有时为了保护电路，这时滑动变阻器应该串联在电路中；连接电路的过程中，开关闭合前，应将滑片调到阻值最大处．
（2）电路中无电流，则为断路，电压表有示数，则与电压表并联的之外部分一定完好，说明与电压表并联的灯泡所在支路断路而导致电压表串联在电路中了，可能的原因是小灯泡断路；
（3）由图乙知，灯额定电压2.5V对应的电流为0.3A，所以其额定功率P_额=U_额I=2.5V×0.3A=0.75W；
（4）根据图象可知，小灯泡的电阻随电压的升高逐渐升高，其原因是电压升高，小灯泡的实际功率变大，灯丝温度升高，并且灯丝电阻随温度升高而变大；
（5）由图乙知，只有当灯电压U_灯=1.0V，对应的电流I=0.2A时，根据串联电路电流的特点，通过定值电阻的电流大小等于0.2A，此时定值电阻的电压U_定=IR=0.2A×10Ω=2V，又根据串联电路电压的特点，灯和定值电阻的总电压U=U_灯+U_定=1V+2V=3V刚好为电源电压．
所以，此时小灯泡的实际功率P_实=U_灯×I=1V×0.2A=0.2W．
故答案为：（1）断开；阻值最大处；（2）灯泡断路； （3）0.75；（4）升高；电压升高，小灯泡的实际功率变大，灯丝温度升高，并且灯丝电阻随温度升高而变大；（6）0.2W．

点评 本题用伏安法测量小灯泡的电功率，考查电路的连接、常见故障的分析、灯的额定功率及实际功率的计算．特别是最后一问，易把灯正常发光时的电阻当成其实际电阻与定值电阻串联求总电阻，是本题的易错点和难点．