如图所示电路进行“测定小灯泡电功率”的实验.小明多测了几组小灯泡两端电压低时的数据,如下表所示.
小灯泡规格 | 电压表示数/V | 电流表示数/A | 灯泡亮度 |
额定电压U额=2.5V | 0.5 | 0.06 | 不发光 |
1.0 | 0.10 | 很暗 | |
1.5 | 0.14 | 较暗 | |
2.0 | 0.16 | 较亮 | |
2.5 | 0.20 | 正常发光 | |
2.8 | 0.22 | 很亮 |
(2)小明通过分析数据,得出一个关于电阻的猜想________.
(3)为了进一步验证这个猜想,小明选择一段钨丝,重新设计实验进行探究,探究的课题是________;在实验探究的过程中,可保持钨丝两端电压不变,改变________,观察通过钨丝的电流是否发生变化.
(4)小凤同学进行“测定小灯泡电功率”的实验,接线后,发现开关没有闭合,灯泡就已发光,电流表、电压表有示数,开关闭合后,灯泡反而熄灭,电压表示数减少为零,电流表示数变大,但没有超过量程,你认为他接线中出现的错误是:________.
(5)小红同学进行“测定小灯泡电功率”的实验,连接电路完毕并闭合开关,当调节变阻器滑片时,发现灯泡变亮时,电压表的示数减小,灯泡变暗时,电压表示数增大(器材是完好的).想一想,怎样连接才会出现这种现象?________.
解:(1)从表中数据可以知道:U额=2.5V,I=0.2A
灯泡的额定功率为:P额=U额I=2.5V×0.2A=0.5W;
灯泡的电阻为:R===12.5Ω;
(2)灯泡不发光时的电阻:R1==8.3Ω,
灯泡发光很暗时的电阻:R2==10Ω,
灯泡发光较暗时的电阻:R3==10.7Ω,
灯泡发光较亮时的电阻:R4==12.5Ω,
灯泡发光正常时的电阻:R5==12.5Ω,
灯泡发光很亮时的电阻:R6==12.7Ω,
由以上数据可以看出:从灯泡不发光到灯泡很亮的过程中灯丝电阻是不断增大的;灯泡越亮灯丝的温度越高,电阻越大,即灯丝的电阻随着温度的升高而增大.
(3)从上面的分析中可以看出:灯丝的电阻变化可能与灯丝的温度变化有关.所以本次实验探究的课题应该是:导体电阻跟导体的温度是否有关.
导体的电阻大小要通过观察导体中电流的大小来判断,而影响到电流大小的因素还有导体两端的电压高低,因此在做实验时要用到控制变量法,即控制导体两端的电压不变,改变钨丝的温度,通过观察钨丝的电流是否发生变化,来判断钨丝的电阻是否发生变化.
(4)开关未闭合灯泡就发光,说明开关没有与灯泡串联;闭合开关,灯泡熄灭,电流表有示数,说明除灯泡以外的电路是通路.由此可知,开关与灯泡并联.
(5)如果电压表与电源并联,示数不变;如果电压表与灯泡并联,灯泡变亮时,电压表示数增大,灯泡变暗时,电压表示数变小.事实与这两种情况都不符,所以是电压表与滑动变阻器并联.
故答案为:(1)0.5W;12.5Ω;
(2)灯丝的电阻随着温度的升高而增大;
(3)导体电阻跟导体的温度是否有关;钨丝温度;
(4)把开关S并连接在灯泡的两端;
(5)把电压表并联在变阻器的两端.
(1)从表中可以知道灯泡的额定电压和对应的电流,根据公式P=UI和R=算出灯泡的额定功率.
(2)导体的电阻大小的影响因素:材料、长度、横截面积和温度.根据表中数据分别计算出灯丝在不同电压下的电阻,再去分析灯丝电阻和灯泡亮度的关系,进一步找出灯丝的电阻和灯丝温度的关系.
(3)设计实验时要注意用到控制变量法,控制电压不变,来改变钨丝的温度,看钨丝中的电流是否发生变化,来判断钨丝的电阻是否随温度的变化而发生变化.
(4)(5)故障的分析可以采用“排除法”;根据电流表、电压表以及小灯泡的不同现象逐个分析.
点评:此题考查的知识点很全面:①电路故障分析;②考查学生的计算能力;③考查学生的分析归纳能力;④考查学生在实验中用到的实验方法.对学生的能力要求很高,有很强的综合性,是中考的常见题型,在做题时,要对题目分析透彻,学会变式训练,而达到举一反三的目的.