Question

【題目】小明利用如圖甲所示電路測(cè)定小燈泡的功率。被測(cè)小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω左右。實(shí)驗(yàn)室有如下器材：電源（電壓為6V）、電流表（0～0.6A 0～3A）、電壓表（0～3V 0～15V）、開關(guān)各一個(gè)、導(dǎo)線若干、滑動(dòng)變阻器三只：R1（20Ω 0.5A）、R2（50Ω 0.5A）、R3（500Ω 1A）。

（1）實(shí)驗(yàn)前在檢查儀器時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表指針如圖乙所示，則接下來(lái)的操作是__________________。正確連接電路閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，燈泡都不亮，電壓表示數(shù)接近6V，電流表示數(shù)幾乎為0，電路的故障可能是____________________________________。

（2）排除電路故障后，閉合開關(guān)，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，多次測(cè)量，小明畫出了小燈泡中電流隨其兩端電壓變化的關(guān)系圖像（如圖丙），則小燈泡的額定功率為_______W。在多次測(cè)量中，小明還發(fā)現(xiàn)：當(dāng)電壓表的示數(shù)增大時(shí)，電壓表與電流表的示數(shù)之比 。（選填“變大”、“變小”或“不變”）。

（3）小明又取了一個(gè)規(guī)格、型號(hào)完全相同的舊燈泡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在額定電壓下工作時(shí)，燈泡亮度明顯偏暗，小明仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)這只燈泡的玻璃內(nèi)壁變黑。燈泡亮度偏暗的原因是燈絲發(fā)光時(shí)發(fā)生____________（選填物態(tài)變化名稱）而變細(xì)，消耗的實(shí)際功率變___________的緣故（選填“大、小）。

（4）燈泡的功率測(cè)量完畢，小明用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值電阻更換電路中的燈泡，探究電流跟電阻的關(guān)系，得到如圖丁所示的電流I隨電阻R變化的圖像，則小明應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器_______（選填“R1”、“R2”或“R3”）。若某次實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器連入的阻值為14Ω，則所選定值電阻的阻值為 。

Answer 1

【答案】（1）將指針調(diào)零（或調(diào)零）；燈泡斷路（或燈絲斷了）；（2）0.625；變大；（3）升華；小；（4）R2；10Ω。

【解析】（1）由于實(shí)驗(yàn)前檢查儀器時(shí)電流表出現(xiàn)了如圖乙所示的樣子，說(shuō)明電路中在沒(méi)有電流通過(guò)時(shí)，指針未在零刻度處，故應(yīng)該將指針調(diào)零（或調(diào)零）；故障的現(xiàn)象是電壓表的示數(shù)較大，接近電源電壓6V，電流表的示數(shù)為0，故故障的原因是與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路；

（2）由于小燈泡的額定電壓為2.5V，經(jīng)過(guò)觀察圖丙可知，當(dāng)電壓為2.5V時(shí)，通過(guò)的電流為0.25A，故其額定功率為P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；當(dāng)電壓表的示數(shù)增大時(shí)，通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)為0.5V時(shí)，電阻為＝5Ω，當(dāng)電壓表的示數(shù)為2.5V時(shí)，電阻為＝10Ω，可見(jiàn)電壓表與電流表的示數(shù)之比在變大；

（3）燈泡的玻璃內(nèi)壁變黑，說(shuō)明是燈絲發(fā)光時(shí)發(fā)生升華而形成的；由于燈絲變細(xì)，故電阻變大，由公式得P=可知，燈泡的電功率變小，燈泡變暗；

（4）由于變阻器的作用是調(diào)節(jié)定值電阻的兩端電壓，由圖丁可知，定值電阻的兩端電壓是2.5V且不變，電源電壓為6V，故變阻器的兩端電壓要達(dá)到6V－2.5V=3.5V，當(dāng)定值電阻為25Ω最大時(shí)，可計(jì)算出變阻器的電阻為35Ω，故R1不行，其最大電阻太小，R3不行，其最大電阻太大，調(diào)節(jié)不方便，故變阻器選R２；當(dāng)某次滑動(dòng)變阻器連入的阻值為14Ω時(shí)，由于通過(guò)變阻器的電流與燈泡的電流相等，故存在如下關(guān)系式：，解之得R＝10 Ω。