23. 如图15-7甲所示,是莉莉同学测量小灯泡的电功率的电路图,图15-7乙是实物连接图,其中电源电压是4.5 V,小灯泡的额定电压为2.5 V。

(1)图15-7乙已连接部分电路,请用画笔代替导线按照电路图将电路连接完整,使滑片P向右移动时滑动变阻器接入电路的电阻变大。
(2)莉莉同学连接好电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,发现小灯泡始终不亮,电压表有示数,电流表无示数,原因可能是()
A.电流表断路
B.小灯泡短路
C.小灯泡断路
D.滑动变阻器断路
(3)排除故障后,调节滑动变阻器的滑片P到图示位置时,电压表的示数如图15-7丙所示,其示数为V;若他想测量小灯泡的额定功率应将图15-7乙中的滑片P向端移动,使电压表的示数为2.5 V。
(4)莉莉同学多次移动滑动变阻器的滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图15-7丁所示的图像。根据图像信息,可算出小灯泡的额定功率是W。通过图像还可以发现灯丝的电阻是变化的,这一现象表明:。

解：
(1) 用导线连接电流表的负接线柱与滑动变阻器的A接线柱，使滑片P向右移动时滑动变阻器接入电路的电阻变大。
(2) C
(3) 2.2；A左
(4) 由图像可知，小灯泡额定电压2.5V对应的电流为0.2A，
额定功率 $ P = UI = 2.5\,\mathrm{V} × 0.2\,\mathrm{A} = 0.5\,\mathrm{W} $；
灯丝的电阻随温度的升高而增大。

24. 如图,甲是一种常见的电热水袋,乙是它的结构示意图,其性能指标如表所示。已知水的初始温度为$15\ °\mathrm{C}$,在额定电压下加热10 min,温控开关自动断开,指示灯熄灭,请根据信息完成下列问题:


(1)计算加热电阻的阻值;
(2)计算水吸收的热量;[$\mathrm{c}_\mathrm{水}=4.2×10^{3}\ \mathrm{J/(kg·}°\mathrm{C)}$]
(3)计算加热电阻消耗的电能和加热效率。

解：
(1) 由公式$P=\frac{U^2}{R}$得，加热电阻的阻值：
$R=\frac{U^2}{P}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{500\ \mathrm{W}}=96.8\ \Omega$
(2) 水升高的温度$\Delta t=65\ °\mathrm{C}-15\ °\mathrm{C}=50\ °\mathrm{C}$
水吸收的热量：
$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m\Delta t=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·}°\mathrm{C)}×1\ \mathrm{kg}×50\ °\mathrm{C}=2.1×10^5\ \mathrm{J}$
(3) 加热时间$t=10\ \mathrm{min}=600\ \mathrm{s}$
加热电阻消耗的电能：
$W=Pt=500\ \mathrm{W}×600\ \mathrm{s}=3×10^5\ \mathrm{J}$
加热效率：
$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{W}×100\%=\frac{2.1×10^5\ \mathrm{J}}{3×10^5\ \mathrm{J}}×100\%=70\%$
答：(1) 加热电阻的阻值为$96.8\ \Omega$；
(2) 水吸收的热量为$2.1×10^5\ \mathrm{J}$；
(3) 加热电阻消耗的电能为$3×10^5\ \mathrm{J}$，加热效率为$70\%$。