16. (2025·襄阳模拟)小明在做“测量小灯泡的电阻”实验时,电源电压为 3 V,待测小灯泡的额定电压为 2.5 V,他连接的部分电路如图甲所示,有 3 个滑动变阻器(铭牌上分别标有“10Ω,2.5 A”“20Ω,2 A”“60Ω,1 A”字样)可供选择。

(1)如图甲所示,闭合开关前应把滑动变阻器滑片的位置调到(选填“M”或“N”)端;闭合开关后发现电压表的指针接近满偏。小明仔细检查后,发现只有一根导线连接错误,请你在图甲中错误的导线上画“×”,并补上一条正确的导线。
(2)纠正错误后闭合开关,小明发现小灯泡还是不发光,电流表有示数,电压表无示数。产生此故障的原因可能是下列情况中的。(填字母)
A. 灯座内部短路
B. 小灯泡的灯丝断了
C. 电压表的正、负接线柱接反
(3)排除故障后,闭合开关后通过调节滑动变阻器获得了多组数据,小明根据实验数据绘制了小灯泡的 I-U 图像如图丙中的图线 a 所示,观察图像,发现 AB 部分近似为线段,BC 部分为曲线。为便于分析,将线段 AB 延长作出图像,如图丙中的图线 b 所示。
①某次实验中,电压表的示数如图乙所示,为了测量小灯泡正常工作时的电阻,他应向(选填“M”或“N”)端移动滑动变阻器的滑片 P,直至小灯泡正常工作;
②小灯泡正常工作时的电阻为Ω;实验中小灯泡两端电压可以调至 0.25 V,则他实验时所选用的滑动变阻器是(选填“10Ω,2.5 A”“20Ω,2 A”或“60Ω,1 A”);
③通过实验发现,当小灯泡两端电压逐渐增大时,小灯泡亮度会逐渐变亮,说明小灯泡的亮度与(选填“额定”或“实际”)功率有关;比较 a、b 两图线,发现两图线间的距离随着电压的增大而增大,你认为造成这种结果的原因是。
(1)如图甲所示,闭合开关前应把滑动变阻器滑片的位置调到(选填“M”或“N”)端;闭合开关后发现电压表的指针接近满偏。小明仔细检查后,发现只有一根导线连接错误,请你在图甲中错误的导线上画“×”,并补上一条正确的导线。
(2)纠正错误后闭合开关,小明发现小灯泡还是不发光,电流表有示数,电压表无示数。产生此故障的原因可能是下列情况中的。(填字母)
A. 灯座内部短路
B. 小灯泡的灯丝断了
C. 电压表的正、负接线柱接反
(3)排除故障后,闭合开关后通过调节滑动变阻器获得了多组数据,小明根据实验数据绘制了小灯泡的 I-U 图像如图丙中的图线 a 所示,观察图像,发现 AB 部分近似为线段,BC 部分为曲线。为便于分析,将线段 AB 延长作出图像,如图丙中的图线 b 所示。
①某次实验中,电压表的示数如图乙所示,为了测量小灯泡正常工作时的电阻,他应向(选填“M”或“N”)端移动滑动变阻器的滑片 P,直至小灯泡正常工作;
②小灯泡正常工作时的电阻为Ω;实验中小灯泡两端电压可以调至 0.25 V,则他实验时所选用的滑动变阻器是(选填“10Ω,2.5 A”“20Ω,2 A”或“60Ω,1 A”);
③通过实验发现,当小灯泡两端电压逐渐增大时,小灯泡亮度会逐渐变亮,说明小灯泡的亮度与(选填“额定”或“实际”)功率有关;比较 a、b 两图线,发现两图线间的距离随着电压的增大而增大,你认为造成这种结果的原因是。
答案
(1) N;(错误导线:在电压表正接线柱与滑动变阻器相连的导线上画“×”,补接导线连接电压表正接线柱与小灯泡右接线柱)
(2) A
(3) ① M;② 10;60Ω,1A;③ 实际;灯丝的电阻随温度的升高而增大
(2) A
(3) ① M;② 10;60Ω,1A;③ 实际;灯丝的电阻随温度的升高而增大
解析
(1) 闭合开关前,滑动变阻器需调到阻值最大处,由图甲可知滑片移到N端时接入电阻最大;原电路中电压表串联,灯泡与滑动变阻器并联,错误导线为电压表正接线柱与滑动变阻器相连的导线,在该导线上画“×”,补接导线将电压表正接线柱与小灯泡的右接线柱相连,使电压表并联在小灯泡两端。
(2) 电流表有示数说明电路通路,电压表无示数、灯泡不发光:A选项灯座短路,电压表被短路无示数,电路通路符合;B选项灯丝断了电路断路,电流表无示数不符合;C选项电压表正负接反指针反向偏转,不符合,故选A。
(3) ① 图乙电压表示数为2V,小于额定电压2.5V,需减小滑动变阻器阻值,滑片向M端移动,使灯泡电压升至2.5V;
② 由图像a知,灯泡正常工作时电流为0.25A,电阻$ R=\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.25A}=10Ω $;当灯泡电压为0.25V时,电流为0.05A,滑动变阻器两端电压$ U_{滑}=3V-0.25V=2.75V $,接入电阻$ R_{滑}=\frac{2.75V}{0.05A}=55Ω $,故选择“60Ω,1A”的滑动变阻器;
③ 小灯泡亮度由实际功率决定;图线b假设电阻不变,而灯丝电阻随温度升高而增大,电压越大灯丝温度越高,电阻越大,实际电流比电阻不变时的电流小,故两图线距离随电压增大而增大。
(2) 电流表有示数说明电路通路,电压表无示数、灯泡不发光:A选项灯座短路,电压表被短路无示数,电路通路符合;B选项灯丝断了电路断路,电流表无示数不符合;C选项电压表正负接反指针反向偏转,不符合,故选A。
(3) ① 图乙电压表示数为2V,小于额定电压2.5V,需减小滑动变阻器阻值,滑片向M端移动,使灯泡电压升至2.5V;
② 由图像a知,灯泡正常工作时电流为0.25A,电阻$ R=\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.25A}=10Ω $;当灯泡电压为0.25V时,电流为0.05A,滑动变阻器两端电压$ U_{滑}=3V-0.25V=2.75V $,接入电阻$ R_{滑}=\frac{2.75V}{0.05A}=55Ω $,故选择“60Ω,1A”的滑动变阻器;
③ 小灯泡亮度由实际功率决定;图线b假设电阻不变,而灯丝电阻随温度升高而增大,电压越大灯丝温度越高,电阻越大,实际电流比电阻不变时的电流小,故两图线距离随电压增大而增大。
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