Question

16．张涛是个善于发现问题的同学，他注意到灯泡灯丝烧断时，通常是在开灯的瞬间，而不是在正常发光时烧断．
由此，他猜想灯丝烧断可能与开灯瞬间的电功率过大有关，于是他重新做“测定小灯泡功率”实验，看有无新发现．

（1）如图1，是张涛测定额定电压为2.5V小灯泡功率的实物图已连接的部分，还有几根导线未连上，请你帮他连好并在图2方框内画出相应电路图．（要求：滑片向右滑动时灯变亮）
（2）连接电路时，开关应断开，滑片滑到左端．（填“左”或“右”）
（3）张涛闭合开关后，发现灯泡亮，电流表有读数，电压表指针不动，故障可能是C
A．可能是灯丝断了           B．可能是小灯泡短路
C．可能是电压表断路         D．可能是滑动变阻器断路
（4）在排除故障后如图3所示是灯泡正常发光时电流表的示数，读出示数，并计算出此时小灯泡的电功率和电阻值，填入表中．

次数	1	2	3
灯泡两端的电压/V	2	2.5	3
通过灯泡的电流/A	0.3		0.34
灯泡的功率/W	0.6		1.02
灯泡的电阻/Ω	6.7		8.8

（5）从实验结果可以看出灯丝的电阻是变化的，其原因是灯丝的温度会升高，电阻会变大，由此他明白了开灯瞬间灯丝容易烧断的原因，请你对此分析说明开灯的瞬间，灯丝的温度较低，通过灯丝的电流较大，由P=UI可知灯泡实际功率大于额定功率，所以在刚开灯时，灯丝容易烧断．

Answer 1

分析 （1）本实验中，滑动变阻器应一上一下串联接入电路中，电压表测灯泡两端电压，根据灯泡的额定电压确定量程；
（2）连接电路时，开关应断开，滑片滑到最大值那端；
（3）当闭合开关后，发现电流表有读数，说明电路为通路；当移动滑动变阻器滑片时电流表读数有变化，电压表读数始终为零，说明电压表测量的用电器发生短路或电压表断路了；
（4）根据图3电流表的量程和分度值，读出电压为2.5V时的电流，由P=UI和R=$\frac{U}{I}$计算其电功率和电阻的大小；
（5）根据影响灯泡电阻的因素可知，由于灯泡的长度、材料、横截面积都不变，所以灯泡电阻改变的原因是温度的变化；
由此根据P=UI分析实际功率，从而知灯泡烧坏的原因．

解答 解：
（1）测定小灯泡功率实验中，滑动变阻器与灯泡串联，滑动变阻器应一上一下接入电路中，电压表测灯泡两端电压，灯泡额定电压2.5V，所以电压表应选择0-3V量程，如图所示：
；
（2）为了保护电路，连接电路时，开关应断开，滑片滑到最大值左端；
（3）闭合开关后，发现灯泡亮，电流表有读数，说明电路是通路，电压表没有示数，原因应该是电压表断路了；如果是灯泡短路的话，灯就不能发光了；
（4）由图3，电流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，所以电流表示数为0.32A，由表格数据可知，此时灯泡两端电压为2.5V，
所以小灯泡此时功率：P=UI=2.5V×0.32A=0.8W，
小灯泡电阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.32A}$≈7.8Ω；
（5）由于电流的热效应，当有电流通过灯丝时，灯丝的温度会升高，电阻会变大；
因为开灯的瞬间，灯丝的温度较低，此时通过灯丝的电流较大，由P=UI可知此时灯泡实际功率大于额定功率，所以在刚开灯时，灯丝容易烧断．
故答案为：（1）见上图；（2）断开；左；（3）C；
（4）见下表：

次数	1	2	3
灯泡两端的电压/V	2	2.5	3
通过灯泡的电流/A	0.3	0.32	0.34
灯泡的功率/W	0.6	0.8	1.02
灯泡的电阻/Ω	6.7	7.8	8.8

（5）灯丝的温度会升高，电阻会变大；开灯的瞬间，灯丝的温度较低，通过灯丝的电流较大，由P=UI可知灯泡实际功率大于额定功率，所以在刚开灯时，灯丝容易烧断．

点评 本题考查了滑动变阻器接线柱的选择、欧姆定律的应用以及影响电阻大小的因素．只有当灯泡两端的实际电压等于其额定电压时，灯泡才会正常发光，额定功率等于其实际功率．