Question

17．小明同学在“测定小灯泡的电功率”实验中，选用如下器材：2节干电池、额定电压为2.5V的小灯泡（额定功率小于1W）、电流表、电压表、滑动变阻器（20Ω  1A）、开关和导线．
（1）请你帮助小明同学在下面空白处画出此电路的电路图．
（2）小明连接好完整的电路，闭合开关，他发现电压表有示数，电流表示数几乎为零，灯泡不发光，导致这一现象的原因可能是灯泡断路．
（3）排除故障后，小明通过正确操作，得到多组I、U数据，作出如图所示的I-U图象．由图可知，灯泡两端电压为2.5V时，灯泡的额定功率为0.625W；灯泡的电阻随电压的增加而增大（选填“增大”、“不变”或“减小”），导致灯泡电阻变化的主要因素是灯丝的温度发生变化．
（4）排除（2）问中故障后，移动变阻器滑片，不能（选填“能”或“不能”）实现灯泡两端电压从零连续变化到2.5V．其理由是小灯泡有电阻．

Answer 1

分析 （1）根据P=UI设计实验电路．
（2）电压表有示数且接近电源电压说明电压表与电源之间是通路，小灯泡不亮、电流表指针几乎不动说明电路断路，即电压表并联部分断路；
（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；灯泡电阻随温度升高而增大；
（4）滑动变阻器与灯泡串联，由串联电路的分压原理，从灯泡有电阻这一角度分析解答．

解答 解：
（1）用电流表测通过电阻中的电流，用电压表测电阻两端的电压，为了保护电路，还要在电路中串联滑动变阻器及来调节电压．实验电路如图所示：
；
（2）闭合开关后，小灯泡不亮，电压表有示数且接近电源电压，电流表指针几乎不动，说明电压表并联部分断路，即小灯泡断路；
（3）由图乙知，灯额定电压2.5V对应的电流为0.25A，所以灯泡的额定功率为：
P_额=U_额I=2.5V×0.25A=0.625W；
随灯丝两端电压增大，灯丝的实际功率变大，则灯丝的温度升高，并且电压与电流的比值增大，即灯丝电阻增大，由此可知，灯丝电阻随灯丝温度的升高而增大；
（4）由题意可知，滑动变阻器与灯泡串联，移动变阻器滑片，由串联电路的分压原理知，移到滑动变阻器的阻值最大时，变阻器分得电压最大，但因为灯泡有电阻，灯泡两端仍有一定电压，所以不能实现灯泡两端电压从零连续变化到2.5V．
故答案为：（1）见上图；（2）灯泡断路；（3）0.625；增大；灯丝的温度发生变化；（4）不能；小灯泡有电阻．

点评 此题考查电功率的测量，考查了实验电路的设计、小灯泡电功率实验中常见的故障分析，电功率的计算等，串联电路分压原理的理解，对学生的综合分析能力要求比较高．