Question

16．如图甲是测量小灯泡电功率的电路．小灯泡的额定电压为2.5V．
（1）请根据图甲将图乙中的实物电路连接完整（导线不允许交叉）
（2）闭合开关前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处．闭合开关后发现小灯泡不亮，电压表示数为零，电流表指针偏转．逐渐向右移动滑片，小灯泡始终不亮，电压表示数仍然为零，电流表示数渐变大．该电路故障可能是灯泡短路．
（3）排除故障后正确操作实验，测量数据如下表所示

实验次数	1	2	3	4	5	6	7	8
发光情况	明亮	亮	更明亮	较亮	较暗	微光	熄灭	熄灭
电压U/V	2.5	2.1	3.0	1.7	1.3	0.9	0.5	0.1
电流I/A	0.28	0.26	0.30	0.24	0.21	0.19	0.16	0.05

分析实验数据可知：
①小灯泡的额定功率为0.7W．
②7、8两次实验中，灯泡熄灭的原因是灯泡短路．
③小灯泡在断电一段时间后的电阻可能是1Ω（填“0Ω”、“1Ω”、“2Ω”或“8.9Ω”）
④某同学在实验中，误将电压表并联在滑动变阻器两端．他从滑片置于最右端时开始记录第一组数据，调节滑片测得多组数据，描绘出U-I图象如图丙所示．已知小灯泡的额定电压为2.5V，电源电压为45V．可求得小灯泡正常发光时的阻值为12.5Ω，变阻器最大阻值为40Ω．

Answer 1

分析 （1）根据电路图连接实物电路图．
（2）常见电路故障有短路与断路两种，根据电路故障现象分析电路故障原因．
（3）①由表中实验数据求出灯泡额定电压对应的电流，然后由P=UI求出灯泡额定功率；
②如果灯泡实际功率如果太小，将不足以引起灯泡发光；
③灯泡电阻受温度影响，随温度降低而减小，根据表中实验数据求出灯泡电阻阻值，然后答题；
④电压表测量滑动变阻器的电压，根据分压原理，求出灯泡正常发光时滑动变阻器的电压，然后由图读出电路中的电流即可根据欧姆定律求灯泡的阻值；由图2得出滑动变阻器连入电路阻值最大时的电压和电流值，根据欧姆定律求出其阻值．

解答 解：（1）根据电路图连接实物电路图，实物电路图，注意滑动变阻器一上一下串联入电路中，由表格数据电流表应选用0-0.6A量程，如图所示：

（2）闭合开关后，小灯泡不亮，可能是灯泡短路或电路存在断路造成的；电流表指针偏转，说明电路不存在断路；电压表示数为零，说明与电压表并联的灯泡短路．
（3）①由表中实验数据可知，灯泡额定电压2.5V对应的电流为0.28A，灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.28A=0.7W．
②由表中实验数据可知，7、8两次实验，灯泡电压与电流很小，灯泡实际功率很小，由于灯泡实际功率很小不足以引起灯泡发光，所以灯泡熄灭．
③由表中第8组实验数据可知，此时灯泡电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.1V}{0.05A}$=2Ω，灯泡电阻受温度影响，随温度降低而减小，小灯泡在断电一段时间后，灯丝温度降低，灯泡电阻阻值减小，则灯泡电阻可能是1Ω．
④电路图可知小灯泡和滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器的电压，
灯泡正常发光时小灯泡电压2.5V，
根据串联电路的总电压等于串联的各分电压之和可得：滑动变阻器电压为U_滑=U-U_L额=4.5V-2.5V=2V，
由图2可知：U_滑=2V时，I=0.2A，
根据欧姆定律得：灯泡的阻值R_L=$\frac{{U}_{额}}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；
变阻器连入电路阻值最大时两端的电压最大，电路中的电流值最小，由图2可知：U_滑最大=4V时，I_最小=0.1A，
滑动R_滑最大=$\frac{{U}_{滑最大}}{{I}_{最小}}$=$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω．
故答案为（1）实物电路图如图所示；（2）小灯泡短路；（3）①0.7；②实际功率太小；③1Ω；④12.5；40．

点评 本题考查了连接实物电路图、电路故障分析、求灯泡额定功率、求电阻值；解题时要注意，灯泡电阻受温度影响，随温度升高而增大，随温度降低而减小；掌握好串联电路的分压原理，知道电阻值越大分得电压就越大．