【題目】小張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不變)、電流表(0~0.6A,0~3A)、電壓表(0~3V,0~15V)、開關(guān)各一個、導(dǎo)線若干、滑動變阻器兩只:R1(20Ω,0.5A)、R2(50Ω,0.5A).

(1)在小張所連接的電路中,有兩根導(dǎo)線還沒有連接好,請你幫他完成電路的連接(要求:滑動變阻器滑片向右移動,燈泡亮度變亮;其他的導(dǎo)線不要變動,導(dǎo)線不能交叉).

(2)實驗前在檢查儀器時,發(fā)現(xiàn)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(guān)后,發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑動變阻器滑片,燈泡都不亮,電壓表示數(shù)接近6V,電流表示數(shù)幾乎為0,電路的故障可能是

(3)排除電路故障后,閉合開關(guān),改變滑動變阻器的阻值,多次測量,小張畫出了小燈泡中電流隨其兩端電壓變化的關(guān)系圖象(如圖丙),則小燈泡的額定功率為 W.在多次測量中,小張還發(fā)現(xiàn):當(dāng)電壓表的示數(shù)增大時,電壓表與電流表的示數(shù)之比 (選填“變大”、“變小”或“不變”).

(4)小張又取了一個規(guī)格、型號完全相同的舊燈泡進(jìn)行實驗,發(fā)現(xiàn)在額定電壓下工作時,燈泡亮度明顯偏暗,小張仔細(xì)觀察,發(fā)現(xiàn)這只燈泡的玻璃內(nèi)壁變黑.燈泡亮度偏暗的原因是燈絲發(fā)光時發(fā)生升華而變細(xì),消耗的實際功率變 的緣故(選填“大”或“小”).

(5)燈泡的功率測量完畢,小張用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(guān)系,得到如圖丁所示的電流I隨電阻R變化的圖象,則小張應(yīng)選用滑動變阻器 (選填“R1”或“R2”).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 Ω.

【答案】(1)如圖所示

;

(2)對電流表進(jìn)行調(diào)零;燈泡斷路;

(3)0.625;變大;

(4)。

(5)R2;10

【解析】

試題分析:(1)根據(jù)歐姆定律求出燈泡額定電流的大約值,然后確定電流表的量程,并將電流表、滑動變阻器以及開關(guān)串聯(lián)在電路中;滑動變阻器滑片向右移動,燈泡亮度變亮,說明電路電流變小,即滑動變阻器接入電路的阻值變小,故將滑動變阻器的右下接線柱接入電路;

(2)①由圖知,電流表指針沒有指在零刻度線上,使用電流表前應(yīng)對電流表進(jìn)行機(jī)械調(diào)零,使指針指在零刻度線上;

②閉合開關(guān)燈泡不亮,可能是燈泡斷路或短路或燈泡之外的電路斷路;電流表無示數(shù)可能是電路斷路;電壓表示數(shù)接近6V,等于電源電壓,說明電壓表與電源兩端相連,電壓表并聯(lián)電路之外,不存在斷路;綜合分析知電路故障原因是:燈泡斷路.

(3)已知燈泡的額定電壓,通過圖象得到額定電壓下的電流,利用公式P=UI得到燈泡的額定功率;燈絲電阻受溫度的影響,變化較明顯,并且溫度越高,電阻越大.

(4)①物質(zhì)由固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)的過程叫升華;②在兩端電壓一定時,用電器消耗的功率的變化用公式P=

(5)①在探究電流與電阻的關(guān)系時,要改變接入電路的電阻阻值大小,但不同阻值的電阻兩端電壓不變;

②串聯(lián)電路中用電器兩端電壓與其阻值成正比,由圖象可得電阻兩端電壓,已知電源電壓和電阻兩端電壓,可以得到滑動變阻器兩端電壓,根據(jù)串聯(lián)電路用電器兩端電壓與電阻的對應(yīng)關(guān)系,得到定值電阻的阻值.

解:(1)燈正常發(fā)光時的電流約為I==0.25A,因此電流表的量程為0~0.6A;

滑動變阻器滑片向右移動,燈泡亮度變亮,說明電路電流變小,即滑動變阻器接入電路的阻值變小,故將滑動變阻器的右下接線柱接入電路;如下圖所示:

(2)①電流表指針沒有指在零刻度線上,應(yīng)先對電流表調(diào)零;

②電路正確連接后,閉合開關(guān),移動滑片P,發(fā)觀燈泡總不亮,且電流表無示數(shù),說明電路中有斷路故障;但電壓表示數(shù)接近6V,說明電壓表與電源兩端相連,電壓表與電源兩極間的電路不存在斷路;則故障原因可能是燈泡斷路;

(3)①由圖象知,在額定電壓下,通過燈泡的電流為0.25A;

則燈泡的額定功率:P=UI=2.5V×0.25A=0.625W;

②燈泡亮度隨電壓的升高而增大,電阻隨之增大,所以電壓與電流的比值(即燈泡的電阻)是變大的;

(4)燈泡亮度偏暗的原因是燈絲發(fā)光時溫度很高,鎢絲由固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)發(fā)生升華現(xiàn)象而變細(xì);燈絲變細(xì),電阻增大,在兩端電壓一定時,由P=可知,燈泡消耗的功率變小,即實際功率減小;

(5)①由圖象知,不同阻值的電阻兩端電壓等于0.5A×5Ω=0.25A×10Ω=…=2.5V,

當(dāng)選擇25Ω的定值電阻與滑動變阻器串聯(lián)時,由要保持定值電阻兩端電壓為2.5V不變,

根據(jù)串聯(lián)分壓原理有:,變阻器接入電路的電阻R=×R=×25Ω=35Ω,

所以滑動變阻器應(yīng)選擇R2(50Ω,0.5A).

②滑動變阻器兩端電壓為U=3.5V,根據(jù)分壓原理,定值電阻的大小R′=×R′=×14Ω=10Ω,即選擇的定值電阻阻值為10Ω.

故答案為:(1)如圖所示;

(2)對電流表進(jìn)行調(diào)零;燈泡斷路;

(3)0.625;變大;

(4)。

(5)R2;10.

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