题目内容

16．某同学做“测量小灯泡电功率”实验中，所用电源电压恒为4V，小灯泡的螺旋套上标有“2.5V”字样

（1）在检查仪器时，发现电流表的指针如图a所示，则他接下来的操作是将电流表指针调零．
（2）请你根据图b电路图用笔画线代替导线，将图c中未完成的电路连接好．要求：滑动变阻器的滑片向右移动时，连入电路的阻值变小，导线不能交叉．
（3）检查仪器和电路无误后，闭合开关，调节调动变阻器片到某一位置时，电压表示数如图d所示，现要测定小灯泡的额定功率，应将滑片适当地向左（选填“左”或“右”）移动，同时眼睛应观察　电压表示数，使电压表示数为2.5V
（4）改变滑动变阻器的阻值，多次测量通过小灯泡的电流和它两端的电压，根据记录的数据画出了如图e所示的小灯泡的电流随电压变化的关系图象．由此可知，小灯泡的额定功率为0.625W，小灯泡灯丝电阻随电压的增大而增大（选填“增大”、“不变”或“减小”）．
（5）完成了上述实验后，小明进一步探究通电直导线周围的磁场分布情况，找来小磁针、铁屑、硬纸板等，做了如图f所示的实验，发现了直导线周围的磁场是以导线为圆心的同心圆圈，并找到了判断直导线周围磁场的方法：“用右手握住直导线．让大拇指指向直导线中电流的方向，则弯曲的四指所指方向为磁场方向．”请你用小明的方法判断如图g中小磁针北极转向纸外．图h中小磁针北极转向纸内　（两空均选填“纸内”或“纸外”）．

分析 （1）电流表使用前要调零；
（2）根据滑动变阻器的滑片向右移动时，连入电路的阻值变小，确定变阻器的连接；
（3）灯在额定电压下正常发光，根据图中电压表小量程读数，比较电压表示数与额定电压的大小，根据串联电路电压的规律及分压原理确滑片移动的方向；
（4）根据图e所示的小灯泡的电流随电压变化的关系图象．找到额定电压下的电流，根据P=UI求灯的额定功率，根据灯丝的电阻随温度的升高而变大分析；
（5）根据判断直导线周围磁场的方法：“用右手握住直导线．让大拇指指向直导线中电流的方向，则弯曲的四指所指方向为磁场方向”，由磁场方向即为小磁针北极的指向，确定小磁针北极的转向．

解答 解：（1）在没有测量电流时，指针没有在零刻度，故电流表指针要调零；
（2）滑动变阻器的滑片向右移动时，连入电路的阻值变小，即将变阻器滑片以右电阻丝连入电路中，如下图所示：

（3）灯在额定电压下正常发光，图中电压选用小量程，分度值为0.1V，示数为2.7V，大于灯的额定电压2.5V，应减小灯的电压，根据串联电路电压的规律，应增大变阻器的电压，由分压原理可知，应增大变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向左移动，同时眼睛应观察电压表示数，使电压表示数为2.5V；
（4）根据记录的数据画出了如图e所示的小灯泡的电流随电压变化的关系图象．由此可知，灯的额定电压2.5V对应的电流为0.25A，小灯泡的额定功率为：
P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
由图e可知，通过灯的电流随电压的增大而增大，根据P=UI可知灯的功率变大，灯丝的温度升高，根据灯丝的电阻随温度的升高而变大，故小灯泡灯丝电阻随电压的增大而而增大；
（5）根据判断直导线周围磁场的方法：“用右手握住直导线，让大拇指指向直导线中电流的方向，则弯曲的四指所指方向为磁场方向”，在图g中，用右手握住直导线，大拇指水平向左，弯曲的四指所指方向为磁场方向，在导线下方的磁场方向为垂直于纸面向外，根据小磁针静止时北极的指向与磁场方向相同，故小磁针北极转向纸外；
同理，图h中小磁针所在位置的磁场方向为垂直于纸面向内，故小磁针北极转向纸内．
故答案为：
（1）将电流表指针调零；（2）如上图所示；（3）左；（4）0.625；增大；（5）纸外；纸内．

点评 本题测量小灯泡电功率，考查电流表使用注意事项、电路的连接、操作过程及额定功率的计算及影响电阻大小的因素，同时也考查了通电直导线周围的磁场分布情况，体现了与高中知识的衔接．

练习册系列答案
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1．电磁联系
探究通电直导线周围的磁场分布情况
（1）小明找来小磁针、铁屑、硬纸板等，做了如图1所示的实验．观察实验结果他发现，直导线周围的磁场是以导线为圆心的同心圆圈．请仿照图中小磁针的画法，在图中A点处画出小磁针静止时指向，并标出其N极．
（2）请你根据图1中通电导线周围磁场的分布情况，判断图2中的导线通电时小磁针N极将转向纸外．（转向纸内\转向纸外\保持静止）
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