13.下面是小明和小华等同学进行的电学实验:
(1)小明为了探究通过导体的电流跟电阻的关系,设计了如图1所示的电路.
①请用笔画代替导线完成图1电路的连接;
②小明看到了邻组同学在闭合开关后,电流表的指针偏向“0”刻度线的左侧,原因是电流表正负接线柱接反了;
③如果小明连接电路时接入的电阻为5Ω,控制电阻两端的电压为2V,那么将5Ω的电阻换成10Ω的电阻时,应将滑动变阻器的滑片向左端调节,使电压表示数为2V;把10Ω的电阻换成20Ω的电阻,无论怎样调节滑片都无法使电压表示数调到控制值,说明她选择的滑动变阻器最大阻值太小;
④更换器材后,重新实验,将数据记录在表格中,分析实验数据可得出:当电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比.
电压U/V | 2 |
电阻R/Ω | 5 | 10 | 20 |
电流I/A | 0.4 | 0.2 | 0.1 |
(2)小明将电阻换成标有“2.5V”字样的小灯泡,测量其不同电压下的电功率.
①正确连接电路,闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表有示数,电流表指针几乎不动,产生这种现象的原因是小灯泡断路;
②排除故障,继续实验.如图2甲所示是某次实验电流表的示数为0.1A.最后根据实验数据画出I-U图象(如图2乙).根据图象求出小灯泡正常发光时的功率为0.625W;
③通过分析I-U图象,发现小灯泡的电阻随电压升高逐渐变大,其原因是灯丝电阻随温度升高而增大.
(3)完成上述实验后,小明又重新设计了电路(如图2丙),测量另一个小灯泡的额定功率,
这个小灯泡正常工作的电流为I
1.请完成实验步骤(已知电源电压为U).
①只闭合开关S
1,移动滑动变阻器R
2的滑片,使电流表示数为I
1;
②只闭合开关S
2,保持滑动变阻器R
2的滑片位置不变,调节滑动变阻器R
1的滑片使电流表示数为I
1;再将滑动变阻器R
2的滑片调到最左端,读出电流表的示数为I
2;此时R
1接入电路的电阻为$\frac{U}{{I}_{2}}$(用物理量的符号表示).
③则小灯泡的额定功率表达式为P
额=$\frac{U{{I}_{1}}^{2}}{{I}_{2}}$.(用物理量的符号表示)