Question

小張利用如圖甲所示電路測定小燈泡的功率。被測小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω左右。實驗室有如下器材：電源（電壓為6V不變）、電流表（0～0.6A、0～3A）、電壓表（ 0～3V 、 0～15V）、開關(guān)各一個、導線若干、滑動變阻器兩只：R1（20Ω 0.5A）、R2（50Ω 0.5A）。

（1）在小張所連接的電路中，有兩根導線還沒有連接好，請你幫他完成電路的連接（要求：滑動變阻器滑片向右移動，燈泡亮度變亮；其他的導線不要變動，導線不能交叉）。

（2）實驗前在檢查儀器時，發(fā)現(xiàn)電流表指針如圖乙所示，則接下來的操作是 。正確連接電路閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑動變阻器滑片，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 。

（3）排除電路故障后，閉合開關(guān)，改變滑動變阻器的阻值，多次測量，小張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。在多次測量中，小張還發(fā)現(xiàn)：當電壓表的示數(shù)增大時，電壓表與電流表的示數(shù)之比 （選填“變大”、“變小”或“不變”）。

（4）小張又取了一個規(guī)格、型號完全相同的舊燈泡進行實驗，發(fā)現(xiàn)在額定電壓下工作時，燈泡亮度明顯偏暗，小張仔細觀察，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)光時發(fā)生升華而變細，消耗的實際功率變 的緣故（選填“大”或“小”）。

（5）燈泡的功率測量完畢，小張用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，得到如圖所示的電流I隨電阻R變化的圖像，則小張應(yīng)選用滑動變阻器 （選填“R1” 或“R2”）。若某次實驗中滑動變阻器連入的阻值為14Ω，則所選定值電阻的阻值為 Ω。

Answer 1

（1）略（2）調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕，使指針指到零刻度線 小燈泡斷路 （3）0.625 變大 （4）變小 （5）R2 10Ω

【解析】

試題分析：(1) 因為滑動變阻器滑片向右移動，燈泡亮度變亮，所以由圖知道開關(guān)應(yīng)與B連接，使滑片右側(cè)部分接入電路；因為電源電壓6V，燈泡電阻10Ω，所以電流表選0.6A量程。

（2）實驗前在檢查儀器時，發(fā)現(xiàn)電流表指針不能指到零刻度處，則需要調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕，使指針指到零刻度線；根據(jù)電路圖知道電壓表與燈泡并聯(lián)，電壓表示數(shù)接近6V，即電源電壓，而燈泡都不亮，電流表示數(shù)幾乎為0，故電路的故障可能是小燈泡斷路。

（3）因為被測小燈泡的額定電壓為2.5V，根據(jù)圖像知道當U=2.5V時，I=0.25A，所以額定功率是P=2.5V×0.25A =0.625W；燈泡亮度隨電壓的升高而增大，電阻隨之增大，所以電壓與電流的比值即電阻是變大的。

(4)燈泡的玻璃內(nèi)壁變黑，說明是燈絲發(fā)光時發(fā)生升華而形成的；由于燈絲變細，故電阻變大，由公式得P=U2/P可知，燈泡的電功率變小，燈泡變暗；

(5)由于變阻器的作用是調(diào)節(jié)定值電阻的兩端電壓，由圖可知，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到6V－2.5V=3.5V，當定值電阻為25Ω最大時，可計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；當某次滑動變阻器連入的阻值為14Ω時，由于通過變阻器的電流與燈泡的電流相等，故存在如下關(guān)系式：3.5V/14Ω=2.5V/R，解之得R＝10Ω。

考點：測量電功率的實驗，電路的連接，滑動變阻器，電流的測量，電流表的使用及讀數(shù)方法