题目内容
13．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，则接下来的操作是将电流表指针调零．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）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升华（选填物态变化名称）而变细，消耗的实际功率变小的缘故（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R2（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10Ω．
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=$\frac{{U}^{2}}{R}$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=$\frac{{U}^{2}}{R}$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=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{大}}=\frac{3.5V}{0.5A}$=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=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{小}}=\frac{3.5V}{0.1A}$=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′=$\frac{U}{R′}=\frac{3.5V}{14Ω}$，因定值电阻的电压为2.5V，所以定值电阻的大小R定=$\frac{U}{{I}^{′}}=\frac{2.5V}{\frac{3.5V}{14Ω}}$═10Ω．
故答案为：（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．
点评 本题测定灯的电功率，考查实验前仪器的检查、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和器材的选择等知识，综合性强，有一定难度．
寒假学与练系列答案
某同学利用如图所示电路探究“串联电路电压的规律”，闭合开关后电压表V1示数为2.5V，V2示数为3.8V，过会儿发现有两个电压表示数相等，则可能原因是（ ）| A． | 可能是L1断路 | B． | 一定是L1短路 | ||
| C． | 一定是L2断路 | D． | 可能是电压表V2断路 |
| A． | 声音在真空中的传播速度最大 | B． | 能在真空中传播的声音叫超声波 | ||
| C． | 只要物体振动，就一定能听到声音 | D． | 音调与发声体振动的频率有关 |
小华家买了一辆赛车，如果赛车的重力为1.5×104N，轮胎与地面的总接触面积为1000cm2，则车子对水平地面的压强为1.5×105Pa．赛车尾部都安装了“气流偏导器”，它的上表面平直，底部呈弧形凸起，相当于一个倒置的翅膀（如图）．它是利用轿车在行驶过程中气体流速大的地方压强较小，从而增大（选填“增大”、“减小”或“等于”）了汽车对地面的压力．
手机常用充电电池作为电源，如图所示是某手机电池铭牌，观察可知该电池对外供电的电压是3.7V，它充电时的能量转换是电能转化为化学能．
下面是小明同学完成实验后所写的一份实验报告，请你帮他补充完整．
磁铁具有吸引铁、钴、镍等物质的性质，小蕊和小昌同学想探究磁体对铁钉的吸引力的大小与放入它们之间物体的哪些因素有关，请你参与探究并解决一些问题．①如图，保持磁体和纸片间的距离一定，在纸片上放入不同的物体时，通过比较纸片下面能吸附的铁钉数量，显示磁体对铁钉吸引力的大小．
铁钉的放置有图中的甲、乙两种方法，依据二力平衡的原理，铁钉在磁场中某点受到的吸引力等于它的重力，应选择图中乙的方法．
②选择正确的方法后，他们在纸片上分别放入形状、面积和厚度相同，材料不同的铁板、铝板等，观察能吸引的铁钉个数，多次实验后将数据记录在表中．
| 磁体与纸片之间放入的物体 | 不放物体 | 铁板 | 镍板 | 铝板 | 陶瓷板 | 玻璃板 | 塑料板 |
| 吸引铁钉数量/个 | 4 | 1 | 1 | 3 | 3 | 3 | 3 |
B铁、镍、铝都是导体，而铝对磁性屏蔽效果不明显，原因可能是铝不能被磁化．
C铝是导体，陶瓷、玻璃和塑料是绝缘体，从表中数据知道，它们对吸引力影响效果相同．据此，你提出一个值得探究的问题：磁体屏蔽的效果与哪些因素有关
③他们在纸片上分别放入形状和厚度相同、面积不同的铁板．发现铁板面积越大，吸住的铁钉数量越少．