Question

小明利用如图甲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（500Ω 1A）。

（1）实验前在检查仪器时，发现电流表指针如图乙所示，则接下来的操作是__________________。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像（如图丙），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变化的图像，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             。

Answer

（1）将指针调零（或调零）；灯泡断路（或灯丝断了）；（2）0.625；变大；（3）升华；小；（4）R2；10Ω。

【解析】（1）由于实验前检查仪器时电流表出现了如图乙所示的样子，说明电路中在没有电流通过时，指针未在零刻度处，故应该将指针调零（或调零）；故障的现象是电压表的示数较大，接近电源电压6V，电流表的示数为0，故故障的原因是与电压表并联的灯泡断路；

（2）由于小灯泡的额定电压为2.5V，经过观察图丙可知，当电压为2.5V时，通过的电流为0.25A，故其额定功率为P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；当电压表的示数增大时，通过计算发现当电压表的示数为0.5V时，电阻为＝5Ω，当电压表的示数为2.5V时，电阻为＝10Ω，可见电压表与电流表的示数之比在变大；

（3）灯泡的玻璃内壁变黑，说明是灯丝发光时发生升华而形成的；由于灯丝变细，故电阻变大，由公式得P=可知，灯泡的电功率变小，灯泡变暗；

（4）由于变阻器的作用是调节定值电阻的两端电压，由图丁可知，定值电阻的两端电压是2.5V且不变，电源电压为6V，故变阻器的两端电压要达到6V－2.5V=3.5V，当定值电阻为25Ω最大时，可计算出变阻器的电阻为35Ω，故R1不行，其最大电阻太小，R3不行，其最大电阻太大，调节不方便，故变阻器选R２；当某次滑动变阻器连入的阻值为14Ω时，由于通过变阻器的电流与灯泡的电流相等，故存在如下关系式：，解之得R＝10Ω。