Question

15．小龙在做“测定小灯泡电功率”的实验时，所用电源电压为4.5伏，小灯泡额定电压为2.5伏．
①按电路图连接成实物图后，闭合开关，发现小灯泡不亮、电流表指针不动、电压表指针有明显的偏转，则电路故障原因可能是小灯泡断路；
②故障排除后重新闭合开关，移动滑动变阻器滑片P到某一位置时，电压表的示数如图乙，若要测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向B（填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5伏；
③小明同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的图象．根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是0.5瓦．该图象不是直线，主要原因是灯丝电阻随温度升高而增大．

④如果我们根据小灯泡两端的电压和相应的电流，计算出了小灯泡在不同电压下的电功率，并绘制出其电功率与相应电压的关系图象，则下列四图中正确的是B

Answer 1

分析 ①用电压表检测电路故障时，当电压表的示数为零时，故障有：①被测部分电路短路；②其它部分电路断路．
当电压表有示数，且接近电源电压时，故障是：①被测部分电路断路；②其它部分电路短路．
②由串联电路的电压特点--电压和电阻成正比，来分析滑动变阻器的滑片移动情况．
③从图象上找到额定电压对应的点，读出对应的电流，利用P=UI计算额定功率．
该图象不是直线，即电压和电流的比值不是定值，说明小灯泡发光的过程中，影响电阻大小的因素是存在的．
④灯泡电阻受温度影响，随温度升高而变大，根据电功率公式分析答题．

解答 解：①闭合开关，发现电压表指针有明显的偏转，此时的故障有两种可能：①被测部分电路断路；②其它部分电路短路．如果是其它部分短路，小灯泡会亮、电流表指针会动，故不符合要求．因此可以断定电路故障为：小灯泡（被测部分）断路．
②电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.2V，而额定电压为2.5V，故应使小灯泡两端的电压增大，就应该让滑动变阻器两端的电压减小，就必须把滑动变阻器的阻值调小，即滑片向B移动．
③由图象知，当灯的电压是2.5V时，对应的电流值为0.2A，额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
小灯泡的电流随电压变化的图象不是一条直线，说明小灯泡的电阻不是定值，并且灯丝的电阻随电压的增大而升高，即灯丝的电阻随温度的升高而增大．
④灯泡电阻R不是定值，随温度升高而变大，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，P与U²成正比，灯泡功率P随U²增大而变大，故选B．
故答案为：①小灯泡断路．②B．③0.5；灯丝电阻随温度升高而增大．④B．

点评 本题考查了测量电功率的实验中电路故障的判断、电压表的读数、串联电路的分压作用及额定功率的计算，同时还考查了学生对图象的分析和处理能力．本实验需要注意灯丝的电阻随温度的变化而变化．