Question

18．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，實(shí)驗(yàn)器材如下：電源（電壓為6V）、電流表（0～0.6A  0～3A）一只、電壓表（0～3V 0～15V）一只、開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干、滑動(dòng)變阻器一只．

（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，則接下來的操作是將電流表的指針調(diào)零．正確連接電路閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動(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，電路的故障可能是小燈泡斷路；
（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)系圖象（如圖丙），則小燈泡的額定功率為0.625W．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)之比變大．（選填“變大”、“變小”或“不變”）．
（3）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變化的圖象，由圖象丁可知，小明在不同電阻兩端所加的電壓是2.5V．分析圖象丁得出電流與電阻的關(guān)系是：電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比．

Answer 1

分析 （1）由圖乙知，電流表指針沒有指在零刻度線上，使用電流表前應(yīng)對(duì)電流表進(jìn)行機(jī)械調(diào)零，使指針指在零刻度線上；
閉合開關(guān)燈泡不亮，可能是燈泡斷路或短路或燈泡之外的電路斷路；電流表無示數(shù)可能是電路斷路；
電壓表示數(shù)接近6V，等于電源電壓，說明電壓表與電源兩端相連，電壓表并聯(lián)電路之外，不存在斷路；綜合分析知電路故障原因；
（2）已知燈泡的額定電壓，通過圖象得到額定電壓下的電流，根據(jù)P=UI求出小燈泡的額定功率；
根據(jù)歐姆定律分別求出幾個(gè)電阻值，判斷電壓與電流大小比值的大小變化；
（3）在探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，要改變接入電路的電阻阻值大小，但不同阻值的電阻兩端電壓不變；分析圖象丁即可得出結(jié)論．

解答 解：（1）電流表指針沒有指在零刻度線上，應(yīng)先將電流表的指針調(diào)零．
電路正確連接后，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片P，發(fā)觀燈泡都不亮，且電流表無示數(shù)，說明電路存在斷路；
電壓表示數(shù)接近6V，說明與電壓表并聯(lián)的部分出現(xiàn)斷路，即電路故障可能是小燈泡斷路．
（2）由圖象知，當(dāng)小燈泡的額定電壓U=2.5V時(shí)，通過燈泡的電流為I=0.25A，
所以燈泡的額定功率：P_額=U_額I=2.5V×0.25A=0.625W．
由圖象知，當(dāng)電壓為0.5V時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流為0.1A，電壓與電流比值大小為5Ω；
當(dāng)電壓為2.5V時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流為0.25A，電壓與電流的比值為10Ω，
所以，當(dāng)電壓表的示數(shù)增大時(shí)，電壓表與電流表的示數(shù)之比變大．
（3）探究電流跟電阻的關(guān)系，應(yīng)保持定值電阻兩端電壓不變，
由圖象知，當(dāng)R₁=5Ω時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流I₁=0.5A，
由歐姆定律得，電阻兩端的電壓：
U₁=I₁R₁=0.5A×5Ω=2.5V；
同理，當(dāng)R₂=10Ω時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流I₂=0.25A，
由歐姆定律得，電阻兩端的電壓：
U₂=I₂R₂=0.25A×10Ω=2.5V；
依次計(jì)算可得，不同電阻兩端所加的電壓都是2.5V．
由圖象丁可得，電流與電阻的關(guān)系是：電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比．
故答案為：（1）將電流表的指針調(diào)零；小燈泡斷路；
（2）0.625；變大；
（3）2.5；電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比．

點(diǎn)評(píng) 本題是測(cè)定小燈泡的功率實(shí)驗(yàn)，考查了實(shí)驗(yàn)前儀器的檢查、常見故障的分析、操作過程、功率的計(jì)算、影響電阻大小的因素以及電流與電阻的關(guān)系等知識(shí)，涉及到的知識(shí)多，綜合性強(qiáng)，有一定難度．