Question

15．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，按图甲所示电路图进行探究．电源电压恒为4.5V，小灯泡的额定电压2.5V．

（1）请用笔画代替导线，把图乙中的电路按图甲的电路图连接完整，使滑片P向右移动时灯的亮度变亮．
（2）连接电路闭合开关，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（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，进行正确的操作．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，在图丙中绘制U-I图象．则小灯泡的额定功率为0.625 W．
（4）根据图丙中图象初步判断，小灯泡的电阻与灯丝的温度有关．家用白炽灯在开灯的瞬间与步骤（2）中小灯泡形成过大电流的原因不同（填“相同”或“不同”）．

Answer 1

分析 （1）在连接电路过程中，开关要断开，滑动变阻器采用“一上一下”的接法，电压表、电流表注意电流方向和合适的量程；
（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）已知灯泡额定电压和额定电流，利用公式P=UI得到额定功率；
（4）导体电阻与温度有关，一般说，温度升高电阻增大．

解答 解：
（1）由图知，需要将电压表和滑动变阻器接入电路．已知灯泡额定电压为2.5V，所以电压表选择0～3V量程，用导线将“3”和灯泡左侧接线柱连接；要使滑动变阻器滑片右移灯泡变亮，说明电路电阻减小，滑动变阻器要连接右下角的接线柱，用导线将右下角的接线柱与电源负极相连．电路连接如下：

（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）小灯泡两端的电压为2.5V时，正常发光，由U-I图象知，对应的电流大小为0.25A；
灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
（4）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）实物连接如上图；
（2）最小值；
（3）0.625；
（4）温度；不同．

点评 此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理解、滑动变阻器的使用、电流表的读数、额定功率的计算以及电阻与温度的关系，综合性较强，有代表性．