Question

15．额定电压为2.5V的小灯泡连入如图甲所示的电路中，电源
电压保持不变，滑动变阻器R₀的最大电阻为10Ω．闭合开关S，滑片从b端向a端滑动，直到小灯泡正常发光，得到如图乙所示的I-U图象．求：
（1）小灯泡的额定功率．
（2）滑片在b端时小灯泡的电阻．
（3）电源电压．
（4）从图象中你还发现有什么新的发现．

Answer 1

分析 （1）根据图乙所示数据可查：当小灯泡在额定电压2.5V时，电流为0.3A，然后根据公式P=UI计算灯泡额定功率；
（2）由图乙可知：当滑片在R₀的b端时，灯泡电压为1V，此时电流为0.2A，然后利用公式R=$\frac{U}{I}$计算出电阻；
（3）在第二问的基础上可知：电路电流为0.2A，电路总电阻为灯泡电阻和滑阻相加的和，然后利用公式U=IR计算出电源电压；
（4）由图象知，随电压的增大，电压与电流的比值即灯丝电阻变大，这是因为随灯丝电压增大，灯泡的功率增大，温度升高，灯丝电阻增大．

解答 解：
（1）由图象知：I_额=0.3A，P_额=U_额I_额=2.5V×0.3A=0.75W．
（2）由图乙可知：当滑片在R₀的b端时，R₀=10Ω，U_L=1V，I_L=0.2A；
 R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{1V}{0.2A}$=5Ω．
（3）由于电路串联：I′=I_L=0.2A，
U=I′R_总=I′（R₀+R_L）=0.2A×（10Ω+5Ω）=3V．
（4）灯泡的电流与电压不成正比，其原因是灯丝的阻值随温度升高而增大．
答：
（1）小灯泡的额定功率0.75W．
（2）滑片在b端时小灯泡的电阻5Ω．
（3）电源电压3V．
（4）灯丝的阻值随温度升高而增大．

点评 本题综合性较强，考查的内容较多．难点在于能从图中读出信息，然后会用欧姆定律计算，会用电功率公式计算，并会分析电阻阻值与温度的关系．