题目内容
【题目】小明做“测量小灯泡电功率”实验,实验室有如下器材:电源(电压恒为6V)、小灯泡(额定电压为2.5V,灯丝电阻约为10Ω)、电流表、电压表、开关各一个、规格分别为R1“10Ω 1A”和R2“50Ω 0.5A”的滑动变阻器各一个、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线将图甲中实物电路图连接完整。
(_________)
(2)为了能够顺利完成实验探究,他应选用滑动变阻器_____________(选填“R1”或“R2”)
(3)正确连接电路后,闭合开关,若小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,原因是____________________。
(4)排除故障后,移动滑动变阻器滑片P的位置,得到多组电压值和电流值,小灯泡U—I图象如图乙所示,小灯泡的额定功率为______W。小灯泡正常发光的电阻为_________Ω,由图乙发现灯泡电阻是变化的,影响其变化的主要原因是____________________________________________。
(5)小明打算利用一个阻值为10Ω的定值电阻R0,只利用一只电表,通过图中操作单刀双掷开关(开关S接“a”、“b”各一次)来测量小灯泡的额定功率。如图丙、丁是他设计的两种不同方案的电路图,则以下判断正确的是___________(填字母)。
A.两种方案都能 B.两种方案都不能
C.丙方案能,丁方案不能 D.丙方案不能,丁方案能
【答案】 R2 小灯泡短路 0.625 10 灯丝温度(或小灯泡灯丝电阻随温度的升高而增大) B
【解析】
(1)灯的额定电压为2.5V,故电压表选用小量程与灯并联,灯丝电阻约为10Ω
由欧姆定律,灯泡正常发光时电路中电流约为:
I═=
=0.25A,所以电流表要选用小量程与灯串联,如下所示:
(2)灯泡正常发光时电路中电流的为0.25A,根据串联电路电流的特点,电路中电流处处相等,变阻器应分去的电压:
U变=6V2.5V=3.5V,由欧姆定律,变阻器的阻值至少为:
R变═=
=14Ω>10Ω,所以应选择滑动变阻器的规格为“50Ω0.5A”,即R2;
(3)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,电流表有示数,说明电路为通路,发现小灯泡始终不发光,电压表无示数,若电路只有一处故障,故障原因是灯泡(或电压表)短路了;
(4)由图象可知,灯泡电压为2.5V时的电流为0.25A,所以灯泡的额定功率:
P=UI=2.5V×0.25A=0.625W;
小灯泡正常发光的电阻为:
R==
=10Ω;
灯泡电阻是变化的,原因是受温度的影响;
(5)图丙中,无论开关接a还是接b都无法得知小灯泡是否正常发光,此方案不能测定小灯泡的额定电功率;图丁中,R0、小灯泡、变阻器三者串联,S接a时,电压表测定值电阻的电压,当开关接b时测量灯和定值电阻的总电压,不能通过调节滑动变阻器使灯泡两端的电压为2.5V,所以此方案不能测出小灯的额定电功率,故选B。
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