Question

【题目】为了探究小灯泡亮度与实际功率的关系，某校物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路，标有“2.5V”字样的小灯泡电阻约为10Ω，电源电压6V不变，可供选用的滑动变阻器有“10Ω 1A”的R1和“20Ω 1A”的R2。

（1）为了完成实验，你认为应该选用的滑动变阻器是______。（选填“R1”或“R2”）

（2）请用笔划线代替导线将图甲的实验电路补充完整。（要求：滑动变阻器滑片向左移动时，灯泡变暗）。

（________）

（3）电路正确连按后，闭合开关，他们发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，你认为造成这一现象的原因可能是_______。（选填字母）

A．电流表断路 B．小灯泡短路 C．小灯泡灯丝断了 D．滑动变阻器短路

（4）排除故障后，当滑动变阻器的滑片移到某一位置时，某同学从“0﹣15V”量程的刻度线看出指针停在10V处，若要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向_____移（选填“左”或“右”）直到小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是______W。测量后他们对测量结果进行了误差分析，考虑电表本身对电路的影响，该实验所测小灯泡电功率偏________(选填“大”或“小”)。

（5）根据收集到的实验数据，同学们得出了灯泡亮度与实际功率的关系。在分析论证过程中，勤于思考的小明发现小灯泡在不同亮度下，它两端的电压与电流的比值不一样，他根据多组实验数据描绘出的I﹣U图像如图丙所示，主要原因是：灯丝电阻随温度而变化，若小灯泡的额定功率P0与某次工作时的实际功率P1满足P0＝4P1，则以下关于额定电压U0与实际电压U1的数值关系，你认为最有可能的是_______。

A．U0＝1.5U1 B．U0＝2U1 C．U0＝3U1 D．U0＝4U1

（6）有同学认为利用该电路也可以探究导体中电流和导体两端电压的关系，你认为这种说法________(选填“合理”或“不合理”)，理由是________________。

Answer 1

【答案】R2 见解析所示 B 右 0.65 偏大 C 不合理 小灯泡灯丝的电阻会随温度的改变而改变，无法控制电阻一定

【解析】

(1)[1]标有“2.5V”字样的小灯泡电阻约为10Ω，由欧姆定律，其额定电流约为：

，

电源电压6V不变，灯正常发光时，由串联电路的规律及欧姆定律，变阻器连入电路的电阻为：

，

故选用“20Ω1A”的变阻器，即R2；

(2)[2]滑动变阻器滑片向左移动时，灯泡变暗，即电流变小电阻变大，故变阻器右下接线柱连入电路中，灯的额定电压为2.5V，故电压表选用小量程与灯并联，如下所示：

；

(3)[3]A．若电流表断路，整个电路断路，两表都没有示数，不符合题意；

B．若小灯泡短路，灯泡不发光，电压表示数为0，电路为通路，电流表有示数，符合题意；

C．若小灯泡灯丝断了，小灯泡不亮，电流表无示数，电压表与电源连通测电源电压，电压表有示数，不符合题意；

D．若滑动变阻器短路，电流表有示数，电压表有示数，不符合题意；

(4)[4]灯在额定电压下正常发光，排除故障后，当滑动变阻器的滑片移到某一位置时，某同学从“0-15V”量程的刻度线看出指针停在10V处，则对应小量程的电压为2V，小于灯的额定电压2.5V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向右移动，直到电压表示数为额定电压；

[5]此时电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流大小为0.26A，则小灯泡的额定功率是：

；

[6]甲图中，电压表与灯并联，电压表测量灯的电压是准确的，由并联电路电流的规律，电流表示数大于灯的实际电流，根据，考虑电表本身对电路的影响，该实验所测小灯泡电功率偏大；

(5)[7]当P0=4P1时，假设灯泡的电阻不变，根据知，此时灯的额定电压应为实际电压的2倍，但实际小灯泡的电阻随温度的升高而变大，所以当实际电压为额定电压的时，温度变低，这时灯的实际电阻小于灯正常发光时的电阻，则实际电压要小于额定电压的，由于温度对电阻的影响不是特别大，由图像可知，U0=4U1不合适，故U0=3U1比较接近事实，故选C；

(6)[8]利用该电路也可以探究导体中电流和导体两端电压的关系，这种说法不合理；

[9]探究导体中电流和导体两端电压的关系时，要控制电阻不变，而灯的电阻随温度的变化而变化，不是一个定值。