Question

18．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，实验器材如下：电源（电压为6V）、电流表（0～0.6A  0～3A）一只、电压表（0～3V 0～15V）一只、开关一个、导线若干、滑动变阻器一只．

（1）实验前在检查仪器时，发现电流表指针如图乙所示，则接下来的操作是将电流表的指针调零．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，电路的故障可能是小灯泡断路；
（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（如图丙），则小灯泡的额定功率为0.625W．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变大．（选填“变大”、“变小”或“不变”）．
（3）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，由图象丁可知，小明在不同电阻两端所加的电压是2.5V．分析图象丁得出电流与电阻的关系是：电压一定时，电流与电阻成反比．

Answer 1

分析 （1）由图乙知，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；
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；
（2）已知灯泡的额定电压，通过图象得到额定电压下的电流，根据P=UI求出小灯泡的额定功率；
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）在探究电流与电阻的关系时，要改变接入电路的电阻阻值大小，但不同阻值的电阻两端电压不变；分析图象丁即可得出结论．

解答 解：（1）电流表指针没有指在零刻度线上，应先将电流表的指针调零．
电路正确连接后，闭合开关，移动滑片P，发观灯泡都不亮，且电流表无示数，说明电路存在断路；
电压表示数接近6V，说明与电压表并联的部分出现断路，即电路故障可能是小灯泡断路．
（2）由图象知，当小灯泡的额定电压U=2.5V时，通过灯泡的电流为I=0.25A，
所以灯泡的额定功率：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）探究电流跟电阻的关系，应保持定值电阻两端电压不变，
由图象知，当R₁=5Ω时，对应的电流I₁=0.5A，
由欧姆定律得，电阻两端的电压：
U₁=I₁R₁=0.5A×5Ω=2.5V；
同理，当R₂=10Ω时，对应的电流I₂=0.25A，
由欧姆定律得，电阻两端的电压：
U₂=I₂R₂=0.25A×10Ω=2.5V；
依次计算可得，不同电阻两端所加的电压都是2.5V．
由图象丁可得，电流与电阻的关系是：电压一定时，电流与电阻成反比．
故答案为：（1）将电流表的指针调零；小灯泡断路；
（2）0.625；变大；
（3）2.5；电压一定时，电流与电阻成反比．

点评 本题是测定小灯泡的功率实验，考查了实验前仪器的检查、常见故障的分析、操作过程、功率的计算、影响电阻大小的因素以及电流与电阻的关系等知识，涉及到的知识多，综合性强，有一定难度．