Question

如图的图甲所示，电源电压为4.5V且保持不变，小灯泡上标有“2.5V”的字样，图乙是通过小灯泡的电流与它两端的电压关系的图象．求：

（1）当小灯泡两端的电压为2V时，灯丝的电阻（保留一位小数）；
（2）调节变阻器滑片，使小灯泡正常发光5min，小灯泡消耗的电能是多少；
（3）实验得到当U=3V，I=0.31A的数据后，为进一步研究小灯泡在更高电压时的电流情况，小明要把变阻器的电阻变小．结果滑片刚开始滑动，小灯泡就不亮了．请分析原因；
（4）小明在老师的指导下，用另一规格一样的小灯泡与家用照明灯泡L′串联，接在220V的家庭电路中，神奇地发现小灯泡也能正常发光，求此时照明灯泡L′消耗的实际电功率．

Answer

（1）由乙图可知当电压为2V时通过小灯泡的电流，由欧姆定律可求得灯丝的电阻；
（2）小灯泡正常发光则可知其两端的电压及通过小灯泡的电流，则由功率公式W=UIt可求得电路消耗电能是多少．
（3）小灯泡的额定电压为2.5V，而此时电压为3V，早超过过灯泡的额定电压；变阻器的电阻变小，灯泡分得的电压变大，所以可能是灯泡承受不了过高的电压而烧坏；或者滑片与电阻丝接触不良，发生断路现象；
（4）小灯泡正常工作时的电压为2.5V，当与照明灯泡串联，求出灯泡L的电压，根据P=UI求出照明灯泡L′消耗的实际电功率．
【解析】
（1）由图可知：
当小灯泡两端电压为2V时，电流为0.28A，
灯丝的电阻：
R==≈7.1Ω；
（2）当小灯泡正常发光时，U=2.5V，IL=0.30A
小灯泡5min消耗的电能：
W=UIt=2.5V×0.30A×300s=225J
（3）小灯泡两端的电压为3V时，早已超过灯泡的额定电压；
当变阻器的电阻再变小时，灯泡分得的电压越大，灯泡承受不了过高的电压，可能要烧坏；
或也有可能刚开始滑动变阻器时接触不良，发生断路现象；
（4）小灯泡也能正常发光时的电压UL=2.5V，
灯泡L的电压：
U′=U-UR=220V-2.5V=217.5V
此时照明灯泡L′消耗的实际电功率：
P′=U′I=217.5V×0.3A=65.25W
答：（1）灯丝的电阻约为7.1Ω；
（2）小灯泡消耗的电能是225J
（3）出现此现象的原因：灯泡承受不了过高的电压而烧坏（或滑片与电阻丝接触不良，电路断路）等；
（4）照明灯泡L′消耗的实际电功率为65.25W