Question

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像（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變化的圖像，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）將指針調零（或調零）；燈泡斷路（或燈絲斷了）；（2）0.625；變大；（3）升華；小；（4）R₂；10Ω。

【解析】（1）由于實驗前檢查儀器時電流表出現了如圖乙所示的樣子，說明電路中在沒有電流通過時，指針未在零刻度處，故應該將指針調零（或調零）；故障的現象是電壓表的示數較大，接近電源電壓6V，電流表的示數為0，故故障的原因是與電壓表并聯的燈泡斷路；

（2）由于小燈泡的額定電壓為2.5V，經過觀察圖丙可知，當電壓為2.5V時，通過的電流為0.25A，故其額定功率為P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；當電壓表的示數增大時，通過計算發現當電壓表的示數為0.5V時，電阻為＝5Ω，當電壓表的示數為2.5V時，電阻為＝10Ω，可見電壓表與電流表的示數之比在變大；

（3）燈泡的玻璃內壁變黑，說明是燈絲發光時發生升華而形成的；由于燈絲變細，故電阻變大，由公式得P=可知，燈泡的電功率變小，燈泡變暗；

（4）由于變阻器的作用是調節定值電阻的兩端電壓，由圖丁可知，定值電阻的兩端電壓是2.5V且不變，電源電壓為6V，故變阻器的兩端電壓要達到6V－2.5V=3.5V，當定值電阻為25Ω最大時，可計算出變阻器的電阻為35Ω，故R₁不行，其最大電阻太小，R₃不行，其最大電阻太大，調節不方便，故變阻器選R_２；當某次滑動變阻器連入的阻值為14Ω時，由于通過變阻器的電流與燈泡的電流相等，故存在如下關系式：，解之得R＝10Ω。