Question

【题目】小明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）、电流表（0～0.6A 0～3A）、电压表（0～3V 0～15V）、开关各一个、导线若干、滑动变阻器三只：R1（20Ω 0.5A）、R2（50Ω 0.5A）、R3（500Ω 1A）．
（1）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 ．
（2）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，小明画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图象（如图丙），则小灯泡的额定功率为W．在多次测量中，小明还发现：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”）．
（3）小明又取了一个规格、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，小明仔细观察，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（选填物态变化名称）而变细，消耗的实际功率变的缘故（选填“大、小）．
（4）灯泡的功率测量完毕，小明用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，得到如图丁所示的电流I随电阻R变化的图象，则小明应选用滑动变阻器（选填“R1”、“R2”或“R3”）．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 ．

Answer 1

【答案】
（1）将电流表指针调零；灯泡断路
（2）0.625；变大
（3）升华；小
（4）R2；10Ω
【解析】解：（1）①电流表指针没有指在零刻度线上，应先对电流表调零；②电路正确连接后，闭合开关，移动滑片P，发观灯泡总不亮，且电流表无示数，但电压表示数接近6V，则故障原因可能是灯泡断路；（2）由图象知，在额定电压下，通过灯泡的电流为I=0.25A，所以灯泡的额定功率为P额=U额I=2.5V×0.25A=0.625W； 由图象知，当电压为0.5V时，对应的电流为0.1A，电压与电流比值大小为5Ω；当电压为2.5V时，对应的电流为0.25A，电压与电流的比值为10Ω…，所以，当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比变大；（3）灯丝发光时温度很高，钨丝由固态直接变为气态发生升华现象而变细；根据影响电阻大小的因素，在材料、温度、长度不变的情况下，灯丝变细，电阻增大，由公式P= 知，在两端电压一定时，消耗的功率变小，即实际功率减小，灯变暗；（4）电源电压为6V；由图象知，电阻两端的电压为U=IR=0.5A×5Ω=2.5V保持不变；则变阻器两端的电压始终为U滑=6V﹣2.5V=3.5V；
当选用5Ω的电阻时，对应的电流值为0.5A时，变阻器的阻值最小R小= =7Ω，；当选用25Ω的电阻时，电流为值为0.1A时，变阻器连入电路中的阻值最大R大= =35Ω＞20Ω，所以变阻器应选用R2（电路中的最大电流不超过变阻器允许的最大电流0.5A）；
若某次实验中，滑动变阻器连入的阻值为14Ω，此时电路中的电流大小I′= ，因定值电阻的电压为2.5V，所以定值电阻的大小R定= ═10Ω．
所以答案是：（1）将电流表指针调零；灯泡断路；（2）0.625；变大；（3）升华；小；（4）R2；10Ω．
【考点精析】根据题目的已知条件，利用影响电阻大小的因素和欧姆定律及其应用的相关知识可以得到问题的答案，需要掌握决定电阻大小的因素：导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小决定于导体的：材料、长度、横截面积和温度．（电阻与加在导体两端的电压和通过的电流无关）；欧姆定律的应用： ① 同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大．（R=U/I） ② 当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小．（I=U/R） ③ 当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大．（U=IR）．