小明利用如图*所示电路测定小灯泡的功率．被测小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω左右．实验室有如下器材：...

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小明利用如图*所示电路测定小灯泡的功率．被测小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω左右．实验室有如下器材：电源（电压为6V）、电流表（0～0.6A  0～3A）、电压表（0～3V  0～15V）、开关各一个、导线若干、滑动变阻器三只：R1（20Ω  0.5A）、R2（50Ω  0.5A）、R3．

（1）实验前在检查仪器时，发现电流表指针如图乙所示，则接下来的*作是　　．正确连接电路闭合开关后，发现无论怎样移动滑动变阻器滑片，灯泡都不亮，电压表示数接近6V，电流表示数几乎为0，电路的故障可能是　　．

（2）排除电路故障后，闭合开关，改变滑动变阻器的阻值，多次测量，小明画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图象（如图*），则小灯泡的额定功率为　　W．在多次测量中，小明还发现：当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比　　．（选填“变大”、“变小”或“不变”）．

（3）小明又取了一个规格、型号完全相同的旧灯泡进行实验，发现在额定电压下工作时，灯泡亮度明显偏暗，小明仔细观察，发现这只灯泡的玻璃内壁变黑．灯泡亮度偏暗的原因是灯丝发光时发生　　（选填物态变化名称）而变细，消耗的实际功率变　　的缘故（选填“大、小）．

（4）灯泡的功率测量完毕，小明用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻更换电路中的灯泡，探究电流跟电阻的关系，得到如图丁所示的电流I随电阻R变化的图象，则小明应选用滑动变阻器　　（选填“R1”、“R2”或“R3”）．若某次实验中滑动变阻器连入的阻值为14Ω，则所选定值电阻的阻值为　　．

【回答】

【考点】电功率的测量；串联电路的电压规律；影响电阻大小的因素；欧姆定律的应用．

【分析】（1）①由图知，电流表指针没有指在零刻度线上，使用电流表前应对电流表进行机械调零，使指针指在零刻度线上；

②闭合开关灯泡不亮，可能是灯泡断路或短路或灯泡之外的电路断路；电流表无示数可能是电路断路；电压表示数接近6V，等于电源电压，说明电压表与电源两端相连，电压表并联电路之外，不存在断路；综合分析知电路故障原因是：灯泡断路；

（2）已知灯泡的额定电压，通过图象得到额定电压下的电流，利用公式P=UI得到灯泡的额定功率；根据欧姆定律分别求出几个电阻值，判断电压与电流大小比值的大小变化；

（3）①物质由固态直接变为气态的过程叫升华；②在两端电压一定时，用电器消耗的功率的变化用公式P=分析；

（4）已知电源电压，根据图象确定电阻两端的电压，得出变阻器两端的电压，根据最大电流和最小电流分别求出变阻器的最大值和最小值，从而确定变阻的规格；求出电路中的电流大小，根据欧姆定律求定值电阻大小．

【解答】解：（1）①电流表指针没有指在零刻度线上，应先对电流表调零；

②电路正确连接后，闭合开关，移动滑片P，发观灯泡总不亮，且电流表无示数，但电压表示数接近6V，则故障原因可能是灯泡断路；

（2）由图象知，在额定电压下，通过灯泡的电流为I=0.25A，所以灯泡的额定功率为P额=U额I=2.5V×0.25A=0.625W；

由图象知，当电压为0.5V时，对应的电流为0.1A，电压与电流比值大小为5Ω；当电压为2.5V时，对应的电流为0.25A，电压与电流的比值为10Ω…，所以，当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比变大；

（3）灯丝发光时温度很高，钨丝由固态直接变为气态发生升华现象而变细；根据影响电阻大小的因素，在材料、温度、长度不变的情况下，灯丝变细，电阻增大，由公式P=知，在两端电压一定时，消耗的功率变小，即实际功率减小，灯变暗；

（4）电源电压为6V；由图象知，电阻两端的电压为U=IR=0.5A×5Ω=2.5V保持不变；则变阻器两端的电压始终为U滑=6V﹣2.5V=3.5V；

当选用5Ω的电阻时，对应的电流值为0.5A时，变阻器的阻值最小R小==7Ω，；当选用25Ω的电阻时，电流为值为0.1A时，变阻器连入电路中的阻值最大R大==35Ω＞20Ω，所以变阻器应选用R2（电路中的最大电流不超过变阻器允许的最大电流0.5A）；

若某次实验中，滑动变阻器连入的阻值为14Ω，此时电路中的电流大小I′=，因定值电阻的电压为2.5V，所以定值电阻的大小R定=═10Ω．

故*为：（1）将电流表指针调零；灯泡断路；

（2）0.625；变大；

（3）升华；小；

（4）R2；10Ω．

知识点：电功率单元测试

题型：实验,探究题