Question

18．小可将电源、开关、导线、滑动变阻器、电流表和电压表接入电路，用“伏安法”测额定电压为2.5V小灯泡的功率．

（1）请在方框内（图1）画出实验电路图．
（2）小可根据实验数据绘制了U-I图象，如图2甲所示．观察图象，发现AB部分为线段，BC部分为曲线．为便于分析，将线段AB延长作出图象，如图2乙所示．
比较甲、乙两图象，发现两图象间的距离随着电流的增大而增大，说明温度越高，灯丝电阻越大．
（3）根据图象中B点对应的电压和电流值，计算小灯泡的电阻R=5Ω．当电压为2.5V时，根据甲图象计算小灯泡的功率P_甲=0.625W，根据乙图象计算小灯泡的功率P_乙=1.25W．
（4）请结合以上分析和计算，解释白炽灯泡烧坏往往发生在开灯瞬间的原因：开灯时，灯丝的温度低，电阻相对较小，根据电功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，此时的功率较大，灯丝温度较高，灯丝易烧断．

Answer 1

分析 （1）电流表测出灯泡的电流，电压表测出灯泡两端的额定电压，从而测出额定功率，据此分析电路图的画法；
（2）灯丝电阻受到温度的影响；
（3）根据图象找出电流和电压值，根据欧姆定律求出电阻的大小；根据甲图象找出额定电压下的电流值，利用公式P=UI求出功率；根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出乙图中灯泡的功率；
（4）刚开灯时，灯丝温度低，电阻相对较小，功率较大，导致短时间内产生的热量过多，温度过高．

解答 解：（1）电流表、灯泡、滑动变阻器串联接入电流，电压表并联在灯泡两端，电路图为：
；
（2）由图象可知，随着电压、电流的增大，小灯泡的电功率变大，小灯泡的电阻是增大的，说明灯丝电阻受到了温度的影响；
（3）图象中B点对应的电压值为0.25V，电流值为0.05A，由欧姆定律可知，灯泡电阻值为R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.25V}{0.05A}$=5Ω；
当电压为2.5V时，甲图象中的电流值为0.25A，计算小灯泡的功率P_甲=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
乙图象为一条直线，表明灯泡的电阻是不变的，则根据乙图象可知小灯泡的功率P_乙=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{5Ω}$=1.25W；
（4）开灯时，灯丝的温度低，电阻相对较小，根据电功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，此时的功率较大，灯丝温度较高，灯丝易烧断．
故答案为：（1）如图；（2）温度越高，灯丝电阻越大；（3）5；0.625；1.25；（4）开灯时，灯丝的温度低，电阻相对较小，根据电功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，此时的功率较大，灯丝温度较高，灯丝易烧断．

点评 本题考查了电路图的画法、描绘小灯泡伏安特性图线实验中的实验原理图，在平时中要加强训练．