Question

【題目】為了探究小燈泡亮度與實際功率的關系，某校物理興趣小組設計了如圖甲所示的實驗電路，標有“2.5V”字樣的小燈泡電阻約為10Ω，電源電壓6V不變，可供選用的滑動變阻器有“10Ω 1A”的R1和“20Ω 1A”的R2。

（1）為了完成實驗，你認為應該選用的滑動變阻器是______。（選填“R1”或“R2”）

（2）請用筆劃線代替導線將圖甲的實驗電路補充完整。（要求：滑動變阻器滑片向左移動時，燈泡變暗）。

（________）

（3）電路正確連按后，閉合開關，他們發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，你認為造成這一現(xiàn)象的原因可能是_______。（選填字母）

A．電流表斷路 B．小燈泡短路 C．小燈泡燈絲斷了 D．滑動變阻器短路

（4）排除故障后，當滑動變阻器的滑片移到某一位置時，某同學從“0﹣15V”量程的刻度線看出指針停在10V處，若要測量小燈泡的額定功率，應將滑動變阻器的滑片向_____移（選填“左”或“右”）直到小燈泡正常發(fā)光，此時電流表的示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的額定功率是______W。測量后他們對測量結果進行了誤差分析，考慮電表本身對電路的影響，該實驗所測小燈泡電功率偏________(選填“大”或“小”)。

（5）根據收集到的實驗數(shù)據，同學們得出了燈泡亮度與實際功率的關系。在分析論證過程中，勤于思考的小明發(fā)現(xiàn)小燈泡在不同亮度下，它兩端的電壓與電流的比值不一樣，他根據多組實驗數(shù)據描繪出的I﹣U圖像如圖丙所示，主要原因是：燈絲電阻隨溫度而變化，若小燈泡的額定功率P0與某次工作時的實際功率P1滿足P0＝4P1，則以下關于額定電壓U0與實際電壓U1的數(shù)值關系，你認為最有可能的是_______。

A．U0＝1.5U1 B．U0＝2U1 C．U0＝3U1 D．U0＝4U1

（6）有同學認為利用該電路也可以探究導體中電流和導體兩端電壓的關系，你認為這種說法________(選填“合理”或“不合理”)，理由是________________。

Answer 1

【答案】R2 見解析所示 B 右 0.65 偏大 C 不合理 小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的改變而改變，無法控制電阻一定

【解析】

(1)[1]標有“2.5V”字樣的小燈泡電阻約為10Ω，由歐姆定律，其額定電流約為：

，

電源電壓6V不變，燈正常發(fā)光時，由串聯(lián)電路的規(guī)律及歐姆定律，變阻器連入電路的電阻為：

，

故選用“20Ω1A”的變阻器，即R2；

(2)[2]滑動變阻器滑片向左移動時，燈泡變暗，即電流變小電阻變大，故變阻器右下接線柱連入電路中，燈的額定電壓為2.5V，故電壓表選用小量程與燈并聯(lián)，如下所示：

；

(3)[3]A．若電流表斷路，整個電路斷路，兩表都沒有示數(shù)，不符合題意；

B．若小燈泡短路，燈泡不發(fā)光，電壓表示數(shù)為0，電路為通路，電流表有示數(shù)，符合題意；

C．若小燈泡燈絲斷了，小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表與電源連通測電源電壓，電壓表有示數(shù)，不符合題意；

D．若滑動變阻器短路，電流表有示數(shù)，電壓表有示數(shù)，不符合題意；

(4)[4]燈在額定電壓下正常發(fā)光，排除故障后，當滑動變阻器的滑片移到某一位置時，某同學從“0-15V”量程的刻度線看出指針停在10V處，則對應小量程的電壓為2V，小于燈的額定電壓2.5V，應增大燈的電壓，根據串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應減小變阻器的電壓，由分壓原理，應減小變阻器連入電路中的電阻大小，故滑片向右移動，直到電壓表示數(shù)為額定電壓；

[5]此時電流表的示數(shù)如圖乙所示，電流表選用小量程，分度值為0.02A，電流大小為0.26A，則小燈泡的額定功率是：

；

[6]甲圖中，電壓表與燈并聯(lián)，電壓表測量燈的電壓是準確的，由并聯(lián)電路電流的規(guī)律，電流表示數(shù)大于燈的實際電流，根據，考慮電表本身對電路的影響，該實驗所測小燈泡電功率偏大；

(5)[7]當P0=4P1時，假設燈泡的電阻不變，根據知，此時燈的額定電壓應為實際電壓的2倍，但實際小燈泡的電阻隨溫度的升高而變大，所以當實際電壓為額定電壓的時，溫度變低，這時燈的實際電阻小于燈正常發(fā)光時的電阻，則實際電壓要小于額定電壓的，由于溫度對電阻的影響不是特別大，由圖像可知，U0=4U1不合適，故U0=3U1比較接近事實，故選C；

(6)[8]利用該電路也可以探究導體中電流和導體兩端電壓的關系，這種說法不合理；

[9]探究導體中電流和導體兩端電壓的關系時，要控制電阻不變，而燈的電阻隨溫度的變化而變化，不是一個定值。