题目内容
【题目】在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡额定电压为2V(电阻值约为5Ω)。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整,要求:滑片右移电流表示数变小______。
(2)连接好电路后闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,则出现故障的原因是_____(选填“小灯泡断路”或“小灯泡短路”)。
(3)故障排除后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片P到某处时,电压表示数为2.5V,为了测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向_____(选填“左”或“右”)端移动,使电压表示数为2V,此时电流表指针位置如图乙所示,则小灯泡的额定功率为_____W。
(4)若此实验中电流表坏了,为了测出小灯泡的额定功率,小组同学们增加了一个R0=5Ω的定值电阻,设计了如图丙所示的电路和如下实验方案:
①闭合开关,调节滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电压;
②断开开关,保持滑片位置不变,只将电压表a点改接到c点,再闭合开关,测出定值电阻R0两端的电压U0,通过计算就可得到小灯泡的额定功率。
请你指出该设计方案中存在的问题:
a._____;
b._____;
③若把上述问题都解决,则测得小灯泡的额定功率表达式:P=_____。
【答案】 小灯泡短路 右 1 a、无论怎样调节变阻器,都不能使灯泡正常发光 只将电压表的a点接线改接到c点,电压表的正负接线柱接反 2.5V×
【解析】(1)小灯泡额定电压为2V,电压表选用小量程与灯并联,电阻值约为5Ω,由欧姆定律,灯的额定电流约为:I==0.2A,故电流表选用小量程与灯串联,滑片右移电流表示数变小,即电阻变大,故滑片以左电阻丝连入电路中,如下所示:
(2)闭合开关,电流表有示数,说明电路是通路,但发现小灯泡不亮,电压表无示数,则出现故障的原因可能是小灯泡短路;(3)电压表示数2.5V时,灯泡两端电压大于灯泡额定电压,应减小灯的电压,增大变阻器分得的电压,由分压原理,要增大变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片右移动,使灯的电压等于灯泡额定电压2V为止;由图乙知,电流表的量程是0.6A,最小分度值是0.02A,电流表示数是0.5A,则灯泡的额定功率:P=UI′=2V×0.5A=1W;(4)②a、由题意知,电源电压约为3V,灯泡正常发光时电阻为5Ω,当变阻器电阻为零时,设灯泡两端的电压为UL,根据欧姆定律和串联电路电流相等的特点有:,
即:,解得:UL=1.5V,所以无论怎样调节变阻器,灯的最大电压为1.5V<2V,都不能使灯泡正常发光;b、保持滑片位置不变,只将电压表的a点接线改接到c点,电压表的正负接线柱接反,无法测出R0两端的电压;③若把上述问题都解决,则灯的额定电流为:I额=,灯的额定功率为;P额=U额×I额=2.5V×。