Question

【題目】為了探究小燈泡亮度與實際功率的關(guān)系，某校物理興趣小組設(shè)計了如圖甲所示的實驗電路，標有“2.5V”字樣的小燈泡電阻約為10Ω，電源電壓6V不變，可供選用的滑動變阻器有“10Ω 1A”的R1和“20Ω 1A”的R2。

（1）為了完成實驗，你認為應(yīng)該選用的滑動變阻器是______。（選填“R1”或“R2”）

（2）請用筆劃線代替導線將圖甲的實驗電路補充完整。（要求：滑動變阻器滑片向左移動時，燈泡變暗）。

（________）

（3）電路正確連按后，閉合開關(guān)，他們發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，你認為造成這一現(xiàn)象的原因可能是_______。（選填字母）

A．電流表斷路 B．小燈泡短路 C．小燈泡燈絲斷了 D．滑動變阻器短路

（4）排除故障后，當滑動變阻器的滑片移到某一位置時，某同學從“0﹣15V”量程的刻度線看出指針停在10V處，若要測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑動變阻器的滑片向_____移（選填“左”或“右”）直到小燈泡正常發(fā)光，此時電流表的示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的額定功率是______W。測量后他們對測量結(jié)果進行了誤差分析，考慮電表本身對電路的影響，該實驗所測小燈泡電功率偏________(選填“大”或“小”)。

（5）根據(jù)收集到的實驗數(shù)據(jù)，同學們得出了燈泡亮度與實際功率的關(guān)系。在分析論證過程中，勤于思考的小明發(fā)現(xiàn)小燈泡在不同亮度下，它兩端的電壓與電流的比值不一樣，他根據(jù)多組實驗數(shù)據(jù)描繪出的I﹣U圖像如圖丙所示，主要原因是：燈絲電阻隨溫度而變化，若小燈泡的額定功率P0與某次工作時的實際功率P1滿足P0＝4P1，則以下關(guān)于額定電壓U0與實際電壓U1的數(shù)值關(guān)系，你認為最有可能的是_______。

A．U0＝1.5U1 B．U0＝2U1 C．U0＝3U1 D．U0＝4U1

（6）有同學認為利用該電路也可以探究導體中電流和導體兩端電壓的關(guān)系，你認為這種說法________(選填“合理”或“不合理”)，理由是________________。

Answer 1

【答案】R2 見解析所示 B 右 0.65 偏大 C 不合理 小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的改變而改變，無法控制電阻一定

【解析】

(1)[1]標有“2.5V”字樣的小燈泡電阻約為10Ω，由歐姆定律，其額定電流約為：

，

電源電壓6V不變，燈正常發(fā)光時，由串聯(lián)電路的規(guī)律及歐姆定律，變阻器連入電路的電阻為：

，

故選用“20Ω1A”的變阻器，即R2；

(2)[2]滑動變阻器滑片向左移動時，燈泡變暗，即電流變小電阻變大，故變阻器右下接線柱連入電路中，燈的額定電壓為2.5V，故電壓表選用小量程與燈并聯(lián)，如下所示：

；

(3)[3]A．若電流表斷路，整個電路斷路，兩表都沒有示數(shù)，不符合題意；

B．若小燈泡短路，燈泡不發(fā)光，電壓表示數(shù)為0，電路為通路，電流表有示數(shù)，符合題意；

C．若小燈泡燈絲斷了，小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表與電源連通測電源電壓，電壓表有示數(shù)，不符合題意；

D．若滑動變阻器短路，電流表有示數(shù)，電壓表有示數(shù)，不符合題意；

(4)[4]燈在額定電壓下正常發(fā)光，排除故障后，當滑動變阻器的滑片移到某一位置時，某同學從“0-15V”量程的刻度線看出指針停在10V處，則對應(yīng)小量程的電壓為2V，小于燈的額定電壓2.5V，應(yīng)增大燈的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應(yīng)減小變阻器的電壓，由分壓原理，應(yīng)減小變阻器連入電路中的電阻大小，故滑片向右移動，直到電壓表示數(shù)為額定電壓；

[5]此時電流表的示數(shù)如圖乙所示，電流表選用小量程，分度值為0.02A，電流大小為0.26A，則小燈泡的額定功率是：

；

[6]甲圖中，電壓表與燈并聯(lián)，電壓表測量燈的電壓是準確的，由并聯(lián)電路電流的規(guī)律，電流表示數(shù)大于燈的實際電流，根據(jù)，考慮電表本身對電路的影響，該實驗所測小燈泡電功率偏大；

(5)[7]當P0=4P1時，假設(shè)燈泡的電阻不變，根據(jù)知，此時燈的額定電壓應(yīng)為實際電壓的2倍，但實際小燈泡的電阻隨溫度的升高而變大，所以當實際電壓為額定電壓的時，溫度變低，這時燈的實際電阻小于燈正常發(fā)光時的電阻，則實際電壓要小于額定電壓的，由于溫度對電阻的影響不是特別大，由圖像可知，U0=4U1不合適，故U0=3U1比較接近事實，故選C；

(6)[8]利用該電路也可以探究導體中電流和導體兩端電壓的關(guān)系，這種說法不合理；

[9]探究導體中電流和導體兩端電壓的關(guān)系時，要控制電阻不變，而燈的電阻隨溫度的變化而變化，不是一個定值。