Question

【題目】實驗室購買了一批規(guī)格為“2.5V 0.8W”的小燈泡，小明同學(xué)利用其中一只小燈泡做測量電功率的實驗，他設(shè)計了如圖甲所示的電路圖。實驗中各元件完好，電源電壓保持不變。

（1）檢查器材時，小樓發(fā)現(xiàn)電壓表存在如圖乙所示的兩個問題：一是指針位置不對；二是部分刻度模糊，出現(xiàn)指針位置不對的原因是_________。

（2）閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動變阻器的滑片移至________（選填“A”或“B”）端。

（3）若有三個滑動變阻器，規(guī)格分別為R1（5Ω 2A）、R2（20Ω 1A）、R3（100Ω 0.1A），則應(yīng)選擇______（選填“R1”“R2”或“R3”）。

（4）將滑動變阻器阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表示數(shù)接近電源電壓，經(jīng)檢查燈泡是完好的，則故障可能是導(dǎo)線_____（選填“a”、“b”、“c”、“d”、“e”、“f”或“g”）出現(xiàn)斷路。

（5）小明調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片得到了三組電壓和電流的數(shù)據(jù)，填入他自己設(shè)計的表格。

次數(shù)	電壓U/V	電流I/A	電功率P/W	平均電功率P′/W
1	2	0.34
2	2.5	0.4
3	3	0.44

①請指出這個表格設(shè)計不合理的地方____________.

②小明操作規(guī)范讀數(shù)正確，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，當小燈泡兩端電壓為2.5V時，求得小燈泡的電功率為______W，故小明認為該小燈泡不合格，他判斷的理由是________.

③假如生產(chǎn)這種小燈泡鎢絲的粗細是一定的,則這個小燈泡不合格的原因是鎢絲的長度_________(選填“大于”或“小于”)合格產(chǎn)品小燈泡鎢絲的長度。

（6）小明還想探究電流與電阻的關(guān)系，于是將甲圖中的小燈泡換成電阻，當電阻阻值是2Ω時，電流表示數(shù)為1A；要使電流表示數(shù)是0.5A，應(yīng)將2Ω的電阻更換為_______Ω的電阻；多次測量后作出的IR圖象是圖中的_________.

Answer 1

【答案】沒有通過調(diào)零旋扭調(diào)零 B R2 f 表格最后一項求平均電功率沒有意義 1 額定電壓下的實際功率比額定功率大 小于 4 D

【解析】

（1）如圖乙所示電壓表的指針指針位置不對，沒有指示零刻度，原因是沒有通過調(diào)零旋扭調(diào)零。

（2）為了保護電路，閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動變阻器的滑片移至阻值最大端，如圖連接滑動變阻器的A端時，滑片位于B端電阻最大。

（3）根據(jù)得，燈泡的額定電流為：，

如圖電源由三節(jié)蓄電池組成，電壓為6V，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點和歐姆定律可得滑動變阻器的最小阻值為：

，

可見R1阻值太小了，而R3的電流小于燈泡的額定電流，所以應(yīng)選擇R2。

（4）將滑動變阻器阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，說明電路中存在斷路故障，電壓表示數(shù)接近電源電壓，說明電壓表到電源兩極是通的，則電壓表并聯(lián)的部分斷路，且經(jīng)檢查燈泡是完好的，所以故障是導(dǎo)線f出現(xiàn)斷路。

（5）①當燈泡兩端的電壓不同時，燈泡實際功率不同，將燈泡的實際功率求平均數(shù)是沒有意義的，所以這個表格設(shè)計不合理的地方是：表格最后一項求平均電功率沒有意義。

②根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，當小燈泡兩端電壓為2.5V時，電流為0.4A，求得小燈泡的電功率為：

，可見額定電壓下的實際功率比額定功率大，所以小明認為該小燈泡不合格。

③根據(jù)知，電壓一定時，電阻越小，功率越大，說明該燈泡的電阻比合格產(chǎn)品電阻小；

在材料和粗細一定時，導(dǎo)體越長電阻越大，越短電阻越小，所以這個小燈泡不合格的原因是鎢絲的長度小于合格產(chǎn)品小燈泡鎢絲的長度。

(6)將甲圖中的小燈泡換成電阻探究電流與電阻的關(guān)系，過程中應(yīng)保證電阻兩端的電壓不變，當電阻阻值是2Ω時，電流表示數(shù)為1A；要使電流表示數(shù)是0.5A，根據(jù)歐姆定律和電阻兩端的電壓不變得：，即，解得，即應(yīng)將2Ω的電阻更換為4Ω的電阻；

電壓一定時，電流與電阻成反比，圖A電流不隨電阻變化，不正確；圖BC為一次函數(shù)圖像，不正確；圖D電流隨電阻增大而減小，且成反比關(guān)系，故D正確。