Question

18．小可將電源、開關、導線、滑動變阻器、電流表和電壓表接入電路，用“伏安法”測額定電壓為2.5V小燈泡的功率．

（1）請在方框內（圖1）畫出實驗電路圖．
（2）小可根據實驗數據繪制了U-I圖象，如圖2甲所示．觀察圖象，發現AB部分為線段，BC部分為曲線．為便于分析，將線段AB延長作出圖象，如圖2乙所示．
比較甲、乙兩圖象，發現兩圖象間的距離隨著電流的增大而增大，說明溫度越高，燈絲電阻越大．
（3）根據圖象中B點對應的電壓和電流值，計算小燈泡的電阻R=5Ω．當電壓為2.5V時，根據甲圖象計算小燈泡的功率P_甲=0.625W，根據乙圖象計算小燈泡的功率P_乙=1.25W．
（4）請結合以上分析和計算，解釋白熾燈泡燒壞往往發生在開燈瞬間的原因：開燈時，燈絲的溫度低，電阻相對較小，根據電功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，此時的功率較大，燈絲溫度較高，燈絲易燒斷．

Answer 1

分析 （1）電流表測出燈泡的電流，電壓表測出燈泡兩端的額定電壓，從而測出額定功率，據此分析電路圖的畫法；
（2）燈絲電阻受到溫度的影響；
（3）根據圖象找出電流和電壓值，根據歐姆定律求出電阻的大小；根據甲圖象找出額定電壓下的電流值，利用公式P=UI求出功率；根據P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出乙圖中燈泡的功率；
（4）剛開燈時，燈絲溫度低，電阻相對較小，功率較大，導致短時間內產生的熱量過多，溫度過高．

解答 解：（1）電流表、燈泡、滑動變阻器串聯接入電流，電壓表并聯在燈泡兩端，電路圖為：
；
（2）由圖象可知，隨著電壓、電流的增大，小燈泡的電功率變大，小燈泡的電阻是增大的，說明燈絲電阻受到了溫度的影響；
（3）圖象中B點對應的電壓值為0.25V，電流值為0.05A，由歐姆定律可知，燈泡電阻值為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.25V}{0.05A}$=5Ω；
當電壓為2.5V時，甲圖象中的電流值為0.25A，計算小燈泡的功率P_甲=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
乙圖象為一條直線，表明燈泡的電阻是不變的，則根據乙圖象可知小燈泡的功率P_乙=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{5Ω}$=1.25W；
（4）開燈時，燈絲的溫度低，電阻相對較小，根據電功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，此時的功率較大，燈絲溫度較高，燈絲易燒斷．
故答案為：（1）如圖；（2）溫度越高，燈絲電阻越大；（3）5；0.625；1.25；（4）開燈時，燈絲的溫度低，電阻相對較小，根據電功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，此時的功率較大，燈絲溫度較高，燈絲易燒斷．

點評 本題考查了電路圖的畫法、描繪小燈泡伏安特性圖線實驗中的實驗原理圖，在平時中要加強訓練．