Question

14．如图1所示，是测定小灯泡电功率的实验电路．实验器材及规格为：2节新干电池、额定电压为2.5V的小灯泡（额定功率小于1W）、电流表、电压表、滑动变阻器（20Ω  1A）、开关和导线．

（1）正确连接电路后，闭合开关，发现电压表有示数，电流表的示数几乎为零，灯泡不发光，导致此现象的原因可能是灯泡断路．
（2）排除故障后，得到多组I、U数据，作出小灯泡的I-U图象．由图2可知，灯泡两端的电压为2.5V时，通过灯泡的电流为0.26 A，灯泡的额定功率为0.65 W．
（3）灯泡的电阻随电压的增加而增大 （选填“增大”或“减小”），导致灯泡电阻变化的主要因素是温度．
（4）移动滑动变阻器的滑片，小灯泡两端可获得的最小电压值是0.6 V；用笔画线在图中添加一根导线，实现灯泡两端的电压由零到2.5V的连续变化．

Answer 1

分析 （1）闭合开关，灯泡不亮，可能是灯泡短路、或灯泡断路、或灯泡之外电路存在断路；电流表指针不动，说明电路断路；电压表有示数，说明电压表与电源两极相连，电压表并联电路之外不存在断路；综合分析可知，电路故障是灯泡断路．
（2）由图可知，灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的电流约为0.26A，根据P=UI求得灯泡的额定功率；
（3）根据图2中电压与对应的电流，由欧姆定律求出对应的电阻大小；根据灯丝的电阻随温度的变化而变化的特点进行分析．
（4）根据分压原理，当变阻器连入电路中的电阻最大时，灯两端的电压最小；
当通过滑片的移动能使灯被短路时，则可使灯两端的电压为0，据此连线．

解答 解：（1）闭合开关后，灯泡不亮，电压表有示数，电流表几乎为零，产生这一现象的原因是灯泡断路．
（2）由图可知，灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的电流为0.26A，则P=UI=2.5V×0.26A=0.65W．
（3）由图2可知，当灯丝的电压为0.6V时，对应的电流为0.12A；当电压为1.8V时，对应的电流为0.24A；当电压为2.2V时，对应的电流为0.25A，由欧姆定律知，对应的电阻大小分别为5Ω、7.5Ω、8.8Ω，所以灯泡的电阻随电压的增加而增大；
导体的电阻是导体的一种性质，它的大小决定于导体的材料、长度、横截面积以及温度，灯丝的电阻发生变化，是因为灯丝的温度发生变化而致．
（4）根据分压原理，当变阻器连入电路中的电阻为20Ω时，灯分得的电压最小，由图2知，只当灯两端为0.6V，通过其电流为0.12A时，此时滑动变阻器的电压U_变=R_变I=20Ω×0.12A=2.4V，灯与变阻器电压之和刚好为
电源电压3V，所以，小灯泡两端可获得的最小电压值是0.6V；
在图1中，当移到滑动变阻器的滑片使其连入电路中的阻值最大时，因为灯泡有电阻，分析分压原理，此时灯两端分得的电压最小，但不能为0，所以不能实现灯泡两端电压从零连续变化到2.5V，根据认上分析，如果通过滑片的移动能使灯被短路，则可使灯两端的电压为0，所以我们可以用线将滑动变阻器左下接线柱与灯的左接线连接起来，
如上左图所示，对应的电路图如上右图所示：当滑片移至最左端时，灯被短路，灯两端的电压为0；当滑片移至合适位置，滑片左边部分电阻丝与灯并联后再与滑片右边部分电阻丝串联，可使灯两端的电压为2.5V，所以，
即可实现灯泡两端的电压由零到2.5V的连续变化．
故答案为：
（1）灯泡断路；
（2）0.26；0.65；
（3）增大；温度；
（4）0.6；如右上图所示．

点评 本题测定小灯泡电功率，考查常见电路故障的分析、电功率的计算、影响电阻大小的因素及设计实验方案的能力，特别是（4）的最后一问，难度较大，对学生的能力有较高的要求．