题目内容
【题目】小明要测量额定电压为3.8V的小灯泡正常发光时的电阻。选择了一些器材进行实验,其中电源电压为6V恒定,滑动变阻器R上标有“20Ω 1A” 字样。
(1)连成图甲所示电路,将滑动变阻器的阻值调到最大,闭合开关,向左移动滑片,发现电流表示数______(选填 “变大”、“变小”或“不变”)。经检查发现电路中有一根导线连接错误,请在该导线上打“×”,并画出正确的连线______;
(2)排除故障后,继续进行实验,调节滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,小灯泡正常发光时电阻为______Ω;
(3)完成实验后,还想探究“导体中的电流与电阻的关系”,选取了10Ω、20Ω、40Ω的定值电阻,利用上述器材完成探究。为了使三个电阻单独接入电路都能完成实验,应控制定值电阻两端的电压不低于______V;
(4)实验结束后,小明没有用电流表,又多用了一个滑动变阻器R2(最大阻值用R0表示),他设计如图丙所示电路,测出了额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率,请补全下列步骤:
①闭合开关S,先调节滑动变阻器______(选填 “R1”或“R2”)的滑片到最左端,再调节另一滑动变阻器的滑片,直到电压表示数为2.5V时为止,小灯泡正常发光:
②接着______,读出此时电压表示数为U;
③小灯泡额定功率表达式P=______(用题中已知量和所测量字母表示)
【答案】不变 10 4 R2 保持变阻器R1的滑片不动,调节变阻器R2的滑片到最右端
【解析】
(1)[1][2]由图甲可知,电压表串联在电路中,电流表与灯并联,因电压表内阻很大,故电流表示数为0,将滑动变阻器的阻值调到最大,闭合开关,向左移动滑片,发现电流表示数不变,仍为0,电流表应与灯串联,电压表与灯并联,如下图所示:
(2)[3]调节滑动变阻器的滑片,当电压表示数为3.8V时,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.38A,由欧姆定律,小灯泡正常发光时电阻为
R==10Ω
(3)[4]由串联电路的规律及分压原理有
方程左边为一定值,故右边也为一定值,当变阻器连入电路的电阻最大时,对应的定值电阻应最大,变阻器分得的电压最大,控制电阻的电压最小,有
UV=4V
为了使三个电阻单独接入电路都能完成实验,他应控制定值电阻两端的电压不低于4V。
(4)①[5]闭合开关,先调节滑动变阻器R0的滑片到最左端,此时电压表只测灯泡两端的电压,再调节另一滑动变阻器的滑片,直到电压表示数为2.5V时为止(即达到灯泡的额定电压U0),此时灯泡正常发光。
②[6]保持变阻器R1的滑片不动,接着调节变阻器R2的滑片到最右端,此时电压表测灯泡与变阻器R2串联的总电压,读出这时压表的示数为U。
③[7]灯泡正常发光后,由于保持变阻器R的滑片不动,则电路中电流不变、灯泡两端的电压保持不变,因串联电路中总电压等于各分电压之和,当变阻器R2的滑片到最右端时,R2两端的电压
UR2=U-2.5V
由欧姆定律,此时电路中的电流
I=
串联电路中各处的电流相等,即灯正常发光时的电流
IL=
小灯泡的额定功率
P=U0IL=2.5V×