Question

14．小明設計如圖A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）．
A
（1）實驗前在檢查儀器時，發(fā)現(xiàn)電流表指針如圖B所示，則接下來的操作是對電流表校零．
（2）請你在圖A中補上兩根導線，將電路連接完整．
（3）正確連接電路后閉合開關，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C），則小燈泡的額定功率為0.625W．在多次測量中，小明還發(fā)現(xiàn)：當電壓表的示數(shù)增大時，電壓表與電流表的示數(shù)之比變大．（選填“變大”、“變小”或“不變”）．
（4）小明發(fā)現(xiàn)用久了的燈泡在額定電壓下工作時，燈泡亮度明顯偏暗，燈泡亮度偏暗的原因是燈絲發(fā)光時發(fā)生升華（選填物態(tài)變化名稱）而變細，消耗的實際功率變小的緣故．
（5）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，得出五組數(shù)據(jù)，描點作圖得到如圖D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”）．在第三次實驗中定值電阻和滑動變阻器消耗的電功率之比為5：7．

Answer 1

分析 （1）電流表使用前要校零；
（2）電流表測量電路中的電流，電壓表并聯(lián)到燈泡兩端；
（3）由丁確定當燈泡兩端的電壓為額定電壓時對應的額定電流，由電功率公式P=UI求出燈泡的額定功率．
（4）物質由固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)的過程叫升華；
（5）由實物圖確定電源電壓；根據(jù)圖象確定電阻兩端的電壓，得出變阻器兩端的電壓，根據(jù)最大電流和最小電流求出變阻器的最大值和最小值．

解答 解：（1）發(fā)現(xiàn)電流表指針如圖B所示，說明電流表沒有校零，故應校零；
（2）電流表串聯(lián)在電路中，測量電路中的電流，電壓表并聯(lián)到燈泡兩端，如圖：
；
（3）由圖丁知當小燈泡的電壓為額定電壓2.5V時，對應的電流為0.25A，則燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；由圖可知，當電壓表的示數(shù)增大時，電壓表與電流表的示數(shù)之比變大，即電阻變大；
（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；燈絲變細，電阻增大，在兩端電壓一定時，由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，消耗實際功率變�。�
（5）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．
故答案為：（1）對電流表校零；（2）如圖；（3）0.625； 變大；（4）升華；（5）R₂；5：7．

點評 本題考查了電壓表的調節(jié)、連接電路圖、電路故障分析、求燈泡的額定功率以及實際功率等問題，是電學實驗的�？純热�，一定要掌握；連接實物圖時應注意：①電壓表、電流表的正負極不要接反．②注意電壓表、電流表的量程不要接錯．③滑動變阻器的分壓與限流接法，滑片移動時阻值的變化應符合題意要求．④作圖要美觀，連線不要交叉．