Question

16．小雷同学发现家用白炽灯在刚开灯瞬间易烧坏，猜想白炽灯的电阻可能与灯丝的某个因素有关．于是找来与白炽灯工作原理相同的小灯泡，按图乙所示电路图进行探究．电源电压恒为6V，小灯泡的额定电压2.5V、灯丝电阻约为10Ω．
（1）请用笔画线代替导线，把图甲的电路按图l 7乙的电路图连接完整，使滑片P向右端移动时灯的亮度变亮．
（2）连接电路后闭合开关，小灯泡闪亮一下就熄灭．检查发现小灯泡的灯丝已烧断．分析原因是闭合开关时，滑动变阻器连入电路的电阻为最小值 （选填“最大值”或“最小值”），导致电流过大而形成的．
（3）断开开关，更换烧坏的电路元件，进行正确操作．调节滑片使灯泡逐渐变亮，记录电流表和电压表的一系列示数，在图丁中绘制U-I图象．当电压表的示数为2.5V时，电流表的示数如图16丙所示，灯的额定电流为0.26A，灯的额定功率为9.6W．
（4）小雷用一个定值电阻更换小灯泡，进行正确操作．调节滑片，记录电流表和电压表的一系列示数，在图丁中再次绘制U-I图象．由图可知：定值电阻的阻值为10Ω．
（5）根据图1丁中a、b图线初步判断，小灯泡的电阻与灯丝的温度有关．家用白炽灯在开灯瞬间与步骤（2）中小灯泡形成过大电流的原因不同 （选填“相同”或“不同”）．

Answer 1

分析 （1）根据灯泡的额定电压确定电压表的量程且与灯泡并联，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，滑片P向右端移动时灯的亮度变亮说明接入电路中的电阻变小，即右下方接线柱必须接入电路中；
（2）为保护电路，闭合开关之前，滑动变阻器接入电路电阻要最大；
（3）根据丙图电流表的量程和分度值读出示数，根据欧姆定律求出灯泡正常发光时的电阻；
（4）通过定值电阻的电流与两端的电压成正比，图线是一次函数，从图象中读出一组电压和电流值，根据欧姆定律求出定值电阻的阻值；
（5）导体电阻与温度有关，一般说，温度升高电阻增大．

解答 解：（1）灯泡的额定电压为2.5V，则电压表的量程为0～3V，且与灯泡并联，滑动变阻器的右下方接线柱与电源的负极相连，如下图所示：

（2）连接电路后闭合开关，小灯泡闪亮一下就熄灭，说明电路连接关系是正确的，小灯泡熄灭灯丝烧断，
原因是闭合开关时，滑动变阻器连入电路的电阻为最小值，导致电流过大而形成的；
（3）由图丙知，电流表选择的是0～0.6A量程，分度值为0.02A，电流表的示数为0.26A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，灯泡正常发光时的电阻R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2.5V}{0.26A}$≈9.6Ω；
（4）定值电阻的U-I图象是一次函数，图a是定值电阻的U-I图象，
当定值电阻两端电压为1V时，对应的电流为0.1A，
则定值电阻的阻值为R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1V}{0.1A}$=10Ω；
（5）图线b是灯泡的U-I图象，是一条曲线，并且电流增大的程度小于电压，说明其电阻是变化的，并且随电压的增大而增大，原因是电压越高，实际功率越大，温度越高，电阻越大；
家用白炽灯在刚闭合电路的瞬间容易烧坏，原因是刚开始工作时，灯丝温度较低，电阻较小，通过的电流较大．
故答案为：
（1）如上图所示；
（2）最小值；
（3）0.26；9.6；
（4）10；
（5）温度；不同．

点评 本题以测量小灯泡的额定功率的实验过程为基础，分别考查了实物图的连接、滑动变阻器的使用、电流表的读数、欧姆定律的应用以及电阻与温度的关系，综合性较强，有代表性．