Question

11．小科同学发现圣诞树上小彩灯的连接方式为串联，当其中一个小彩灯的灯丝熔断后，其余的小彩灯还能继续发光，这是为什么？他请教了科技人员，得到以下信息：小彩灯规格是“2.5V 0.25A”，小彩灯的构造如图甲所示，细金属丝表面涂有绝缘物质，在正常（低压）时不导通，若加上较高电压（如220伏）时，细金属丝表面的绝缘层被击穿．取一只完好的小彩灯，按如图乙电路进行实验，电源电压为7.5伏．

（1）小彩灯正常工作时，连入电路中的滑动变阻器阻值为多少欧？
（2）当连入电路的滑动变阻器阻值逐渐变小的过程中，小彩灯灯丝突然熔断而不发光，电压表的示数如图丙，读数为7.5伏；
（3）依据小彩灯结构及实验现象，请推测彩灯串中一只小彩灯的灯丝熔断而其他小彩灯仍能发光的原因是在220伏（较高电压）下，细金属丝表面的绝缘层被击穿．

Answer 1

分析 （1）已知小彩灯的额定电压和额定电流，利用R=$\frac{U}{I}$计算电阻；
（2）电压表的读数：首先确定使用的量程，然后确定每一个小格代表的示数即分度值，最后再读数即可；
（3）各小彩灯的连接方式为串联，当其中一只灯丝熔断，其他彩灯却仍能发光，可能是灯丝支架和细金属丝之间绝缘部分被击穿．

解答 解：
（1）小灯泡的额定电压U_额=2.5V，额定电流I=0.25A，
滑动变阻器两端电压为U_R=U-U_额=7.5V-2.5V=5V，
滑动变阻器的电阻为：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{5V}{0.25A}$=20Ω；
（2）电压表使用的是0～15V量程，每一个大格代表5V，每一个小格代表0.5V，故该电压表的示数是7.5V；
（3）各小彩灯的连接方式为串联，当其中一只灯丝熔断，其他彩灯却仍能发光，可能是灯丝支架和细金属丝之间绝缘部分被击穿，电路形成通路．
故答案为：（1）20；（2）7.5；（3）在220伏（较高电压）下，细金属丝表面的绝缘层被击穿．

点评 本题考查了电阻的计算、电压表读数、电路分析等问题，涉及的知识点很多．