Question

如圖，李凡同學在測定小燈泡功率的實驗中，連接了的電路，閉合開關S，燈泡沒有發光，電壓表有示數，電流表示數為0．移動滑動變阻器的滑片P，電壓表、電流表示數均沒有變化．排除故障后，發現電壓表指針偏轉不大，調整后，移動滑動變阻器的滑片，使得電壓表的示數等于小燈泡的額定電壓，此時指針如圖所示，電流表的讀數為0.25A，已知電源電壓為12V．

（1）燈泡開始沒有發光，故障原因可能是______；
（2）燈泡正常發光時的電阻是多少？燈泡的額定功率是多少？
（3）假如燈泡的電阻不隨溫度變化，當滑動變阻器接入電路的阻值是50Ω時，燈泡的實際功率是多少？

Answer 1

解：（1）閉合開關S，燈泡沒有發光，電壓表有示數，電流表示數為0，移動滑動變阻器的滑片P，電壓表、電流表示數均沒有變化，說明電壓表并聯的部分斷路即燈泡斷路；
（2）∵燈泡正常發光時的電壓不大于電源的電壓，
∴電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數U_L=2.5V，
燈泡的額定功率：
P_L=U_LI_L=2.5V×0.25A=0.625W，
根據歐姆定律可得，燈泡的電阻：
R_L===10Ω；
（3）假如燈泡的電阻不隨溫度變化，當滑動變阻器接入電路的阻值是50Ω時，
電路中的電流：
I===0.2A，
燈泡的實際功率：
P_L′=I²R_L=（0.2A）²×10Ω=0.4W．
答：（1）燈泡斷路；
（2）燈泡正常發光時的電阻是10Ω，燈泡的額定功率是0.625W；
（3）假設燈泡的電阻不隨溫度變化，當滑動變阻器接入電路的阻值是50Ω時，燈泡的實際功率是0.4W．
分析：（1）電壓表有示數說明電壓表兩接線柱與電源之間是通路，電流表示數為0、燈泡不亮說明電路斷路，即電壓表并聯的部分斷路；
（2）燈泡正常發光時的電壓不大于電源的電壓，根據電壓表指針的位置確定量程和分度值并讀出大小，利用P=UI求出燈泡的額定功率，根據歐姆定律求出燈泡的電阻；
（3）根據電阻的串聯和歐姆定律求出當滑動變阻器接入電路的阻值是50Ω時電路中的電流，利用P=I²R求出此時燈泡的實際功率．
點評：本題考查了電路故障的判斷和串聯電路的特點、歐姆定律、電功率公式的應用，關鍵是燈泡正常發光時電壓表量程的確定，要注意指針的位置．