Question

【題目】小明利用如圖甲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、滑動變阻器三只：R1（20Ω 0.5A）、R2（50Ω 0.5A）、R3（500Ω 1A）．
（1）實驗前在檢查儀器時，發現電流表指針如圖乙所示，則接下來的操作是 ． 正確連接電路閉合開關后，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）排除電路故障后，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系圖象（如圖丙），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，發現這只燈泡的玻璃內壁變黑．燈泡亮度偏暗的原因是燈絲發光時發生（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系，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 ．

Answer 1

【答案】
（1）將電流表指針調零；燈泡斷路
（2）0.625；變大
（3）升華；小
（4）R2；10Ω
【解析】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電路正確連接后，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）燈絲發光時溫度很高，鎢絲由固態直接變為氣態發生升華現象而變細；根據影響電阻大小的因素，在材料、溫度、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．
所以答案是：（1）將電流表指針調零；燈泡斷路；（2）0.625；變大；（3）升華；小；（4）R2；10Ω．
【考點精析】根據題目的已知條件，利用影響電阻大小的因素和歐姆定律及其應用的相關知識可以得到問題的答案，需要掌握決定電阻大小的因素：導體的電阻是導體本身的一種性質，它的大小決定于導體的：材料、長度、橫截面積和溫度．（電阻與加在導體兩端的電壓和通過的電流無關）；歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）．