Question

20．小明利用如圖甲所示電路測(cè)定小燈泡的功率．被測(cè)小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω左右．實(shí)驗(yàn)室有如下器材：電源（電壓恒為6V）、電流表、電壓表、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器R（50Ω  0.5A）各一個(gè)、導(dǎo)線若干．
（1）實(shí)驗(yàn)前在檢查儀器時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表指針如圖乙所示，則接下來(lái)的操作是調(diào)零．正確連接電路閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，燈泡都不亮，電壓表示數(shù)接近6V，電流表示數(shù)幾乎為0，電路的故障可能是燈泡斷路．
（2）排除電路故障后，閉合開關(guān)，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，多次測(cè)量，小明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0.625W．
（3）燈泡的功率測(cè)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(guān)系，得到如圖丁所示的電流I隨電阻R變化的圖象，由圖象可得出結(jié)論：電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比．
（4）若某次實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)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）①由圖知，電流表指針沒(méi)有指在零刻度線上，使用電流表前應(yīng)對(duì)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(wú)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(shuō)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；
（2）已知燈泡的額定電壓，通過(guò)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）導(dǎo)體中電流與電阻成反比；
（4）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(dòng)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(duì)應(yīng)關(guān)系，得到定值電阻的阻值．

解答 解：
（1）①電流表指針沒(méi)有指在零刻度線上，應(yīng)先對(duì)電流表調(diào)零；
②電路正確連接后，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片P，發(fā)觀燈泡總不亮，且電流表無(wú)示數(shù)，但電壓表示數(shù)接近6V，則故障原因可能是燈泡斷路；
（2）由圖象知，在額定電壓下，通過(guò)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）由丁圖可知，圖象上各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流I與電阻R的乘積是一個(gè)定值，IR=2.5V，由此可見：在電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻成反比；
（4）滑動(dòng)變阻器兩端電壓為U₂=U-U₁=6V-2.5V=3.5V，
滑動(dòng)變阻器與定值電阻串聯(lián)，電流相等，可得：$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$，
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(diào)零；燈泡斷路；
（2）0.625；
（3）電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比；
（4）10．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電流表的調(diào)節(jié)及讀數(shù)、電路故障分析、求燈泡額定功率、燈泡電阻與溫度的關(guān)系、升華現(xiàn)象、電功率的變化以及滑動(dòng)變阻器規(guī)格的選擇，考查角度廣，設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)多，綜合性較強(qiáng)，具有一定的代表性．