問題詳情:
小明利用如圖*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、滑動變阻器三隻:R1(20Ω 0.5A)、R2(50Ω 0.5A)、R3.
(1)實驗前在檢查儀器時,發現電流表指針如圖乙所示,則接下來的*作是 .正確連接電路閉合開關後,發現無論怎樣移動滑動變阻器滑片,燈泡都不亮,電壓表示數接近6V,電流表示數幾乎為0,電路的故障可能是 .
(2)排除電路故障後,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係圖象(如圖*),則小燈泡的額定功率為 W.在多次測量中,小明還發現:當電壓表的示數增大時,電壓表與電流表的示數之比 .(選填“變大”、“變小”或“不變”).
(3)小明又取了一個規格、型號完全相同的舊燈泡進行實驗,發現在額定電壓下工作時,燈泡亮度明顯偏暗,小明仔細觀察,發現這隻燈泡的玻璃內壁變黑.燈泡亮度偏暗的原因是燈絲髮光時發生 (選填物態變化名稱)而變細,消耗的實際功率變 的緣故(選填“大、小).
(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係,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 (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 .
【回答】
【考點】電功率的測量;串聯電路的電壓規律;影響電阻大小的因素;歐姆定律的應用.
【分析】(1)①由圖知,電流表指針沒有指在零刻度線上,使用電流表前應對電流表進行機械調零,使指針指在零刻度線上;
②閉合開關燈泡不亮,可能是燈泡斷路或短路或燈泡之外的電路斷路;電流表無示數可能是電路斷路;電壓表示數接近6V,等於電源電壓,説明電壓表與電源兩端相連,電壓表並聯電路之外,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;根據歐姆定律分別求出幾個電阻值,判斷電壓與電流大小比值的大小變化;
(3)①物質由固態直接變為氣態的過程叫昇華;②在兩端電壓一定時,用電器消耗的功率的變化用公式P=分析;
(4)已知電源電壓,根據圖象確定電阻兩端的電壓,得出變阻器兩端的電壓,根據最大電流和最小電流分別求出變阻器的最大值和最小值,從而確定變阻的規格;求出電路中的電流大小,根據歐姆定律求定值電阻大小.
【解答】解:(1)①電流表指針沒有指在零刻度線上,應先對電流表調零;
②電路正確連接後,閉合開關,移動滑片P,發觀燈泡總不亮,且電流表無示數,但電壓表示數接近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;
由圖象知,當電壓為0.5V時,對應的電流為0.1A,電壓與電流比值大小為5Ω;當電壓為2.5V時,對應的電流為0.25A,電壓與電流的比值為10Ω…,所以,當電壓表的示數增大時,電壓表與電流表的示數之比變大;
(3)燈絲髮光時温度很高,鎢絲由固態直接變為氣態發生昇華現象而變細;根據影響電阻大小的因素,在材料、温度、長度不變的情況下,燈絲變細,電阻增大,由公式P=知,在兩端電壓一定時,消耗的功率變小,即實際功率減小,燈變暗;
(4)電源電壓為6V;由圖象知,電阻兩端的電壓為U=IR=0.5A×5Ω=2.5V保持不變;則變阻器兩端的電壓始終為U滑=6V﹣2.5V=3.5V;
當選用5Ω的電阻時,對應的電流值為0.5A時,變阻器的阻值最小R小==7Ω,;當選用25Ω的電阻時,電流為值為0.1A時,變阻器連入電路中的阻值最大R大==35Ω>20Ω,所以變阻器應選用R2(電路中的最大電流不超過變阻器允許的最大電流0.5A);
若某次實驗中,滑動變阻器連入的阻值為14Ω,此時電路中的電流大小I′=,因定值電阻的電壓為2.5V,所以定值電阻的大小R定=═10Ω.
故*為:(1)將電流表指針調零;燈泡斷路;
(2)0.625;變大;
(3)昇華;小;
(4)R2;10Ω.
知識點:電功率單元測試
題型:實驗,探究題