Question

14．小明设计如图A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）．
A
（1）实验前在检查仪器时，发现电流表指针如图B所示，则接下来的操作是对电流表校零．
（2）请你在图A中补上两根导线，将电路连接完整．
（3）正确连接电路后闭合开关，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C），则小灯泡的额定功率为0.625W．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变大．（选填“变大”、“变小”或“不变”）．
（4）小明发现用久了的灯泡在额定电压下工作时，灯泡亮度明显偏暗，灯泡亮度偏暗的原因是灯丝发光时发生升华（选填物态变化名称）而变细，消耗的实际功率变小的缘故．
（5）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，得出五组数据，描点作图得到如图D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R₂（选填“R₁”、“R₂”或“R₃”）．在第三次实验中定值电阻和滑动变阻器消耗的电功率之比为5：7．

Answer 1

分析 （1）电流表使用前要校零；
（2）电流表测量电路中的电流，电压表并联到灯泡两端；
（3）由丁确定当灯泡两端的电压为额定电压时对应的额定电流，由电功率公式P=UI求出灯泡的额定功率．
（4）物质由固态直接变为气态的过程叫升华；
（5）由实物图确定电源电压；根据图象确定电阻两端的电压，得出变阻器两端的电压，根据最大电流和最小电流求出变阻器的最大值和最小值．

解答 解：（1）发现电流表指针如图B所示，说明电流表没有校零，故应校零；
（2）电流表串联在电路中，测量电路中的电流，电压表并联到灯泡两端，如图：
；
（3）由图丁知当小灯泡的电压为额定电压2.5V时，对应的电流为0.25A，则灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；由图可知，当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比变大，即电阻变大；
（4）灯泡亮度偏暗的原因是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；灯丝变细，电阻增大，在两端电压一定时，由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，消耗实际功率变小．
（5）由图象知，不同阻值的电阻两端电压等于0.5A×5Ω=0.25A×10Ω=…=2.5V
假设选择25Ω的定值电阻与滑动变阻器串联，由$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$知，要保持定值电阻两端电压为2.5V不变，滑动变阻器接入电路的电阻为35Ω，所以滑动变阻器选择“50Ω  0.5A”，即选择滑动变阻器R₂．
故答案为：（1）对电流表校零；（2）如图；（3）0.625； 变大；（4）升华；（5）R₂；5：7．

点评 本题考查了电压表的调节、连接电路图、电路故障分析、求灯泡的额定功率以及实际功率等问题，是电学实验的常考内容，一定要掌握；连接实物图时应注意：①电压表、电流表的正负极不要接反．②注意电压表、电流表的量程不要接错．③滑动变阻器的分压与限流接法，滑片移动时阻值的变化应符合题意要求．④作图要美观，连线不要交叉．