小明利用如圖*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：...

問題詳情：

小明利用如圖*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）、電流表（0～0.6A  0～3A）、電壓表（0～3V  0～15V）、開關各一個、導線若干、滑動變阻器三隻：R1（20Ω  0.5A）、R2（50Ω  0.5A）、R3．

（1）實驗前在檢查儀器時，發現電流表指針如圖乙所示，則接下來的*作是　　．正確連接電路閉合開關後，發現無論怎樣移動滑動變阻器滑片，燈泡都不亮，電壓表示數接近6V，電流表示數幾乎為0，電路的故障可能是　　．

（2）排除電路故障後，閉合開關，改變滑動變阻器的阻值，多次測量，小明畫出了小燈泡中電流隨其兩端電壓變化的關係圖象（如圖*），則小燈泡的額定功率為　　W．在多次測量中，小明還發現：當電壓表的示數增大時，電壓表與電流表的示數之比　　．（選填“變大”、“變小”或“不變”）．

（3）小明又取了一個規格、型號完全相同的舊燈泡進行實驗，發現在額定電壓下工作時，燈泡亮度明顯偏暗，小明仔細觀察，發現這隻燈泡的玻璃內壁變黑．燈泡亮度偏暗的原因是燈絲髮光時發生　　（選填物態變化名稱）而變細，消耗的實際功率變　　的緣故（選填“大、小）．

（4）燈泡的功率測量完畢，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係，得到如圖丁所示的電流I隨電阻R變化的圖象，則小明應選用滑動變阻器　　（選填“R1”、“R2”或“R3”）．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　　．

【回答】

【考點】電功率的測量；串聯電路的電壓規律；影響電阻大小的因素；歐姆定律的應用．

【分析】（1）①由圖知，電流表指針沒有指在零刻度線上，使用電流表前應對電流表進行機械調零，使指針指在零刻度線上；

②閉合開關燈泡不亮，可能是燈泡斷路或短路或燈泡之外的電路斷路；電流表無示數可能是電路斷路；電壓表示數接近6V，等於電源電壓，説明電壓表與電源兩端相連，電壓表並聯電路之外，不存在斷路；綜合分析知電路故障原因是：燈泡斷路；

（2）已知燈泡的額定電壓，通過圖象得到額定電壓下的電流，利用公式P=UI得到燈泡的額定功率；根據歐姆定律分別求出幾個電阻值，判斷電壓與電流大小比值的大小變化；

（3）①物質由固態直接變為氣態的過程叫昇華；②在兩端電壓一定時，用電器消耗的功率的變化用公式P=分析；

（4）已知電源電壓，根據圖象確定電阻兩端的電壓，得出變阻器兩端的電壓，根據最大電流和最小電流分別求出變阻器的最大值和最小值，從而確定變阻的規格；求出電路中的電流大小，根據歐姆定律求定值電阻大小．

【解答】解：（1）①電流表指針沒有指在零刻度線上，應先對電流表調零；

②電路正確連接後，閉合開關，移動滑片P，發觀燈泡總不亮，且電流表無示數，但電壓表示數接近6V，則故障原因可能是燈泡斷路；

（2）由圖象知，在額定電壓下，通過燈泡的電流為I=0.25A，所以燈泡的額定功率為P額=U額I=2.5V×0.25A=0.625W；

由圖象知，當電壓為0.5V時，對應的電流為0.1A，電壓與電流比值大小為5Ω；當電壓為2.5V時，對應的電流為0.25A，電壓與電流的比值為10Ω…，所以，當電壓表的示數增大時，電壓表與電流表的示數之比變大；

（3）燈絲髮光時温度很高，鎢絲由固態直接變為氣態發生昇華現象而變細；根據影響電阻大小的因素，在材料、温度、長度不變的情況下，燈絲變細，電阻增大，由公式P=知，在兩端電壓一定時，消耗的功率變小，即實際功率減小，燈變暗；

（4）電源電壓為6V；由圖象知，電阻兩端的電壓為U=IR=0.5A×5Ω=2.5V保持不變；則變阻器兩端的電壓始終為U滑=6V﹣2.5V=3.5V；

當選用5Ω的電阻時，對應的電流值為0.5A時，變阻器的阻值最小R小==7Ω，；當選用25Ω的電阻時，電流為值為0.1A時，變阻器連入電路中的阻值最大R大==35Ω＞20Ω，所以變阻器應選用R2（電路中的最大電流不超過變阻器允許的最大電流0.5A）；

若某次實驗中，滑動變阻器連入的阻值為14Ω，此時電路中的電流大小I′=，因定值電阻的電壓為2.5V，所以定值電阻的大小R定=═10Ω．

故*為：（1）將電流表指針調零；燈泡斷路；

（2）0.625；變大；

（3）昇華；小；

（4）R2；10Ω．

知識點：電功率單元測試

題型：實驗,探究題