【題目】在測(cè)量小燈泡的電功率的實(shí)驗(yàn)中,所用小燈泡的額定電流為0.3A,正常工作時(shí)燈絲的阻值在10Ω﹣15Ω之間,所提供的器材有:電流表、電壓表、電源(電壓恒為6V),開(kāi)關(guān)各一個(gè),滑動(dòng)變阻器(50Ω 1A)一個(gè),導(dǎo)線若干.
(1)如圖甲所示是小明沒(méi)有連接完的實(shí)物電路,請(qǐng)你用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線將實(shí)物圖補(bǔ)充完整.
(2)閉合開(kāi)關(guān)前,甲圖中的滑片P應(yīng)位于最 (選填“左”或“右”)端,閉合開(kāi)關(guān)無(wú)論怎樣移動(dòng)變阻器滑片P,發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮,電壓表有示數(shù),電流表無(wú)示數(shù),原因可能是 (寫(xiě)出一種即可).
(3)排除故障,閉合開(kāi)關(guān),移動(dòng)滑片,當(dāng)電流表的示數(shù)為0.3A時(shí),電壓表的示數(shù)如圖乙所示,讀數(shù)為 V,小燈泡的額定功率為 W.
(4)小華沒(méi)用電壓表,但多用了一個(gè)開(kāi)關(guān),其它器材與小明的相同,她也測(cè)出了小燈泡的額定功率.她設(shè)計(jì)了如圖丙所示電路圖,請(qǐng)你幫她完成實(shí)驗(yàn)步驟并寫(xiě)出測(cè)定額定功率的表達(dá)式.
實(shí)驗(yàn)步驟:
①按圖連接電路.然后閉合開(kāi)關(guān)S1,移動(dòng)滑片P,使電流表的示數(shù)為 A;
②再閉合開(kāi)關(guān)S2滑片P位置 (填“動(dòng)”或“不動(dòng)”),記下電流表示數(shù)為I(A);
③她根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)正確求出小燈泡的額定功率的表達(dá)式為 W(表達(dá)式中的未知量只可含有小華實(shí)驗(yàn)步驟②測(cè)出的電流表示數(shù)“I”),小華在實(shí)驗(yàn)步驟②記下的電流表示數(shù)I具體數(shù)值應(yīng)該為 A.
(5)小明同學(xué)又利用該電路來(lái)做探究電流跟電阻的關(guān)系,他將小燈泡換成多個(gè)定值電阻R,保持電壓表示數(shù)始終為2V,多次更換組織不同的定值電阻R,并記錄各次電流表的示數(shù),若不更換其他器材,為了能夠完成實(shí)驗(yàn),更換的電阻阻值不能夠大于 Ω.
【答案】(1);
(2)右;小燈泡斷路;
(3)4;1.2;
(4)①0.3;②不動(dòng);③(1.8﹣);
(5)25
【解析】
試題分析:(1)由電路圖可知,電壓表連線不完整,根據(jù)題意確定電壓表量程,電壓表應(yīng)與燈泡并聯(lián);
(2)閉合開(kāi)關(guān)前,滑片應(yīng)滑到阻值最大值處;電流表無(wú)示數(shù),說(shuō)明電路可能斷路,電壓表有示數(shù),說(shuō)明電壓表與電源連通了,由此判斷電路故障;
(3)由圖乙確定電壓表量程與分度值,讀出電壓表示數(shù),然后由電功率公式P=UI求出燈泡的功率;
(4)燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián),用電流表測(cè)流過(guò)電路的電流,由串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律求出流過(guò)燈泡電流為燈泡額定電流時(shí),燈泡兩端電壓,
然后由P=UI求出燈泡額定功率的表達(dá)式;又知道小燈泡的額定功率,進(jìn)而求出小華在實(shí)驗(yàn)步驟②記下的電流表示數(shù)I具體數(shù)值;
(5)在探究電流跟電阻的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中,因?yàn)楸3蛛娮鑳啥说碾妷簽?V不變,再根據(jù)串聯(lián)電路的電阻與電壓的關(guān)系,即可結(jié)合滑動(dòng)變阻器的最大阻值解答.
解:(1)燈泡額定電流為0.3A,燈絲阻值在10Ω~15Ω之間,
則根據(jù)U=IR可知,燈泡額定電壓在3V~4.5V間,
故電壓表應(yīng)選0~15V量程,電壓表與燈泡并聯(lián),電路圖如圖所示:
(2)為了電路安全,開(kāi)關(guān)閉合前滑片應(yīng)滑到阻值最大值處,因此甲圖中的滑片P應(yīng)位于最右端.
閉合開(kāi)關(guān),電流表無(wú)示數(shù),說(shuō)明電路是斷路,小燈泡不發(fā)光,電壓表有示數(shù),說(shuō)明與電壓表并聯(lián)的這部分電路斷路了,即小燈泡斷路.
(3)電壓表量程是0~15V,由圖乙可知,電壓表分度值是0.5V,電壓表示數(shù)是4V;
燈泡額定功率:P額=U額I額=4V×0.3A=1.2W;
(4)①按圖連接電路.然后只閉合開(kāi)關(guān)S1,移動(dòng)滑片P,使燈泡正常發(fā)光,此時(shí)電流表的示數(shù)為0.3A;
②再閉合開(kāi)關(guān)S2滑片P位置不動(dòng),記下電流表示數(shù)為I(A);此時(shí)燈泡短路,所以變阻器電壓等于電源電壓6V,
根據(jù)歐姆定律I=得,滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值:
R滑==,
由此可知當(dāng)只閉合開(kāi)關(guān)S1時(shí),滑動(dòng)變阻器兩端的電壓:
U滑=0.3A×R滑=0.3A×=V,
燈泡兩端電壓:
U燈=U﹣U滑=6V﹣V;
③小燈泡的額定功率的表達(dá)式:
P額=U燈I燈=(6﹣)V×0.3A=(1.8﹣)W.
由(3)可知,小燈泡的額定功率為1.2W,
即:P額=(1.8﹣)W=1.2W;
解得:I=0.9A.
(5)電源電壓U=6V,電阻兩端電壓U定=2V,
滑動(dòng)變阻器分壓U滑=U﹣U定=6V﹣2V=4V,
則根據(jù)串聯(lián)電路的電流相同的特點(diǎn)得:I定=I滑,即:=,
代入數(shù)據(jù)得:=,解得R定=R滑;
因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器接入電路的阻值R滑≤50Ω,
所以更換的電阻阻值:
R定=R滑動(dòng)≤×50Ω=25Ω.
故答案為:(1);
(2)右;小燈泡斷路;
(3)4;1.2;
(4)①0.3;②不動(dòng);③(1.8﹣);
(5)25.
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