Question

1．小明用图1电路测额定电压为2.5V小灯泡的电功率，电源由三节新干电池串联而成，他将实验中电流表和电压表的读数绘制成小灯泡的I-U图象如图2，则电源电压为4.5V．小灯泡的额定功率为0.75W，小灯泡正常发光时灯丝的阻值大于（选填“大于”“小于”或“等于”）发光较暗时灯丝的阻值，要使灯泡两端的电压不超过额定电压，滑动变阻器接入电路的阻值不小于6.67Ω

Answer 1

分析 （1）一节干电池的电压为1.5V，根据串联电路的电压特点求出电源的电压；
（2）额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等，根据图象读出额定电压下通过灯泡的电流，根据P=UI求出小灯泡的额定功率；
（3）由图象读出灯泡两端的电压为1V、2V、2.5V时通过的电流，根据欧姆定律求出对应的电阻，然后比较灯泡电阻与发光情况时间的关系；
（4）根据串联电路的电压特点求出灯泡正常发光时变阻器两端电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出灯泡正常发光时变阻器接入电路中的阻值，即为变阻器最小的最大阻值．

解答 解：（1）因串联电路中总电压等于各分电压之和，且一节干电池的电压为1.5V，
所以，三节新干电池串联而成电源的电压U=3×1.5V=4.5V；
（2）由图2可知，灯泡两端的电压为2.5V时，通过的电流为0.3A，
则灯泡的额定功率P_L=U_LI_L=2.5V×0.3A=0.75W；
（3）由图象可知，当灯泡两端的电压为0.5V、1V、2.5V时，通过灯泡的电流依次为0.16A、0.2A、0.3A，
由I=$\frac{U}{R}$的变形式R=$\frac{U}{I}$可得，灯泡的电阻依次为3.1Ω、5Ω、8.3Ω，
灯泡两端电压增大时通过灯泡的电流增大，由P=UI可知灯泡的实际功率变大，灯泡变亮，
综上可知，小灯泡正常发光时灯丝的阻值大于发光较暗时灯丝的阻值；
（4）因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，灯泡正常发光时变阻器两端的电压：
U_R=U-U_L=4.5V-2.5V=2V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，变阻器接入电路中的电阻：
R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}$=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{L}}$=$\frac{2V}{0.3A}$≈6.67Ω，
即要使灯泡两端的电压不超过额定电压，滑动变阻器接入电路的阻值不小于6.67Ω．
故答案为：4.5；0.75；大于；6.67．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，关键是根据图象读出电压和电流对应的值，同时要注意灯泡的亮暗取决于实际功率的大小．