Question

小张利用如图甲所示电路测定小灯泡的功率。被测小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω左右。实验室有如下器材：电源（电压为6V不变）、电流表（0～0.6A、0～3A）、电压表（ 0～3V 、 0～15V）、开关各一个、导线若干、滑动变阻器两只：R1（20Ω 0.5A）、R2（50Ω 0.5A）。

（1）在小张所连接的电路中，有两根导线还没有连接好，请你帮他完成电路的连接（要求：滑动变阻器滑片向右移动，灯泡亮度变亮；其他的导线不要变动，导线不能交叉）。

（2）实验前在检查仪器时，发现电流表指针如图乙所示，则接下来的操作是 。正确连接电路闭合开关后，发现无论怎样移动滑动变阻器滑片，灯泡都不亮，电压表示数接近6V，电流表示数几乎为0，电路的故障可能是 。

（3）排除电路故障后，闭合开关，改变滑动变阻器的阻值，多次测量，小张画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像（如图丙），则小灯泡的额定功率为 W。在多次测量中，小张还发现：当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。

（4）小张又取了一个规格、型号完全相同的旧灯泡进行实验，发现在额定电压下工作时，灯泡亮度明显偏暗，小张仔细观察，发现这只灯泡的玻璃内壁变黑。灯泡亮度偏暗的原因是灯丝发光时发生升华而变细，消耗的实际功率变 的缘故（选填“大”或“小”）。

（5）灯泡的功率测量完毕，小张用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻更换电路中的灯泡，探究电流跟电阻的关系，得到如图所示的电流I随电阻R变化的图像，则小张应选用滑动变阻器 （选填“R1” 或“R2”）。若某次实验中滑动变阻器连入的阻值为14Ω，则所选定值电阻的阻值为 Ω。

Answer 1

（1）略（2）调节调零旋钮，使指针指到零刻度线 小灯泡断路 （3）0.625 变大 （4）变小 （5）R2 10Ω

【解析】

试题分析：(1) 因为滑动变阻器滑片向右移动，灯泡亮度变亮，所以由图知道开关应与B连接，使滑片右侧部分接入电路；因为电源电压6V，灯泡电阻10Ω，所以电流表选0.6A量程。

（2）实验前在检查仪器时，发现电流表指针不能指到零刻度处，则需要调节调零旋钮，使指针指到零刻度线；根据电路图知道电压表与灯泡并联，电压表示数接近6V，即电源电压，而灯泡都不亮，电流表示数几乎为0，故电路的故障可能是小灯泡断路。

（3）因为被测小灯泡的额定电压为2.5V，根据图像知道当U=2.5V时，I=0.25A，所以额定功率是P=2.5V×0.25A =0.625W；灯泡亮度随电压的升高而增大，电阻随之增大，所以电压与电流的比值即电阻是变大的。

(4)灯泡的玻璃内壁变黑，说明是灯丝发光时发生升华而形成的；由于灯丝变细，故电阻变大，由公式得P=U2/P可知，灯泡的电功率变小，灯泡变暗；

(5)由于变阻器的作用是调节定值电阻的两端电压，由图可知，定值电阻的两端电压是2.5V且不变，电源电压为6V，故变阻器的两端电压要达到6V－2.5V=3.5V，当定值电阻为25Ω最大时，可计算出变阻器的电阻为35Ω，故R1不行，其最大电阻太小，R3不行，其最大电阻太大，调节不方便，故变阻器选R２；当某次滑动变阻器连入的阻值为14Ω时，由于通过变阻器的电流与灯泡的电流相等，故存在如下关系式：3.5V/14Ω=2.5V/R，解之得R＝10Ω。

考点：测量电功率的实验，电路的连接，滑动变阻器，电流的测量，电流表的使用及读数方法