Question

14．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(fā)現(xiàn)電流表指針如圖乙所示，則接下來的操作是調零．
（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0.625W．
（3）小明又取了一個規(guī)格、型號完全相同的舊燈泡進行實驗，發(fā)現(xiàn)在額定電壓下工作時，燈泡亮度明顯偏暗，小明仔細觀察，發(fā)現(xiàn)這只燈泡的玻璃內壁變黑．燈泡亮度偏暗的原因是燈絲發(fā)光時發(fā)生升華而變細，消耗的實際功率變小的緣故（選填“大、�。�．
（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R₂（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10Ω．

Answer 1

分析 （1）由圖乙知，電流表指針沒有指在電流表的零刻度線上，使用前應對電流表調零；
（2）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；
（3）①物質由固態(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=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析．
（4）①在探究電流與電阻的關系時，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關系，得到定值電阻的阻值．

解答 解：（1）電流表指針沒有指在零刻度線上，應對電流表進行機械調零，使電流表指針指在零刻度線上；
（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；
（3）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；
燈絲變細，電阻增大，在兩端電壓一定時，由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$知，消耗的功率變小，即實際功率減��；
（4）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
假設選擇25Ω的定值電阻與滑動變阻器串聯(lián)，由$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$知，要保持定值電阻兩端電壓為2.5V不變，滑動變阻器接入電路的電阻為35Ω，所以滑動變阻器選擇“50Ω  0.5A”，即選擇滑動變阻器R₂；
②滑動變阻器兩端電壓為U₂=U-U₁=6V-2.5V=3.5V
由串聯(lián)電路的分壓原理$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$，
代入數(shù)值得$\frac{2.5V}{3.5V}$=$\frac{{R}_{1}}{14Ω}$，
解得R₁=10Ω，即選擇的定值電阻阻值為10Ω．
故答案為：（1）調零；（2）0.625；（3）��；（4）R₂；10Ω．

點評 本題考查了電流表的調節(jié)及讀數(shù)、求燈泡額定功率、電功率的變化以及滑動變阻器規(guī)格的選擇，考查角度廣，設計知識點多，綜合性較強，具有一定的代表性．