题目内容
【题目】小莫同学做“测量小灯泡电功率”实验中,所用电源电压恒为4V.小灯泡的螺旋套上标有“2.5V”字样,其额定功率小于1W,滑动变阻器的规格是“10Ω 1A”
(1)请你根据图1甲电路图用笔画线代替导线,将图1乙中未完成的电路连接好.要求:滑动变阻器的滑片向右移动时,连入电路的阻值变大,导线不能交叉;
(2)连接电路后闭合开关,发现电压表和电流表均无示数,灯泡不亮,移动滑片时电压表和电流表仍然没有示数,灯泡不亮.电路的故障可能是;
A.灯泡短路
B.滑动变阻器短路
C.灯泡断路
D.滑动变阻器断路
(3)电路故障排除后,闭合开关,调节滑动变阻器滑片到某一位置时,电压表示数如图2甲所示,现要测定小灯泡的额定功率,应将滑片适当地向(选填“左”或“右”)移动,使电压表的示数为2.5V,此时电流示数如图2乙所示,那么灯泡的额定功率是W;
(4)小莫想利用这些器材研究电流和电阻的关系,小莫找到几个定值电阻,阻值分别是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω,他用5Ω的电阻替换电路中的小灯泡,移动滑片使电压表示数为2.5V,记录电流表示数,又换上10Ω的电阻,移动滑片,使电压表示数为V,此时电流表的示数应为A;
(5)当小莫用20Ω的电阻进行实验时,发现电压表的示数始终不能调到2.5V,聪明的小莫想到了解决办法,他将其中一个定值电阻串联接入电路后,既可以用20Ω的电阻完成实验,又可以用30Ω的电阻完成实验,他选择的定值电阻是Ω.
【答案】
(1)解:实物电路图如图所示:
(2)D
(3)右;0.75
(4)2.5;0.25
(5)10
【解析】解:(1)滑动变阻器的滑片向右移动时,连入电路的阻值变大,滑动变阻器应接左下接线柱,根据电路图连接实物电路图,实物电路图如图所示: ;(2)若小灯泡两端短路,则移动滑片时灯泡不亮,电压表并联在灯泡两端;则电压表示数为零,
若是A,灯泡短路,则电路是通路,现象应是电流表有示数,而不是电流表没有示数.若电流表,电压表都没示数,则变阻器断路时,电路不是闭合回路,无电流,两表无示数;
若滑动变阻器短路,灯泡断路、电压表并联在灯泡两端;则电压表示数不为零,故D符合题意;(3)由图可知,电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,由图4可知,灯泡两端的电压为2.8V,
为测额定功率,灯两端电压应为2.5V,根据串联电路电阻的分压特点可知滑动变阻器分得的电压较小,应增大滑动变阻器两端电压,所以应向右移动滑片,直到电压表示数为2.5V为止.
当灯泡两端的电压为2.5V时,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,由图5可知,通过灯泡的电流为0.3A,则灯泡的额定功率:
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W.(4)研究电流和电阻的关系应控制电压不变,他用5Ω的电阻替换电路中的小灯泡,移动滑片使电压表示数为2.5V,记录电流表示数,又换上10Ω的电阻,根据分压原理,电压表示数变大,故要移动滑片,使电压表示数为2.5V,此时电流表的示数应为:
I′= =0.25A;(5)当小莫用20Ω的电阻进行实验时,发现电压表的示数始终不能调到2.5V,说明滑动变阻器的最大阻值偏小,所以应该跟电路串联一个电阻R2;①此时再用20Ω的电阻完成实验,电路中的电流为:
I= =0.125A,
滑动变阻器和电阻R2分得的电压:
U′=4V﹣2.5V=1.5V,
则滑动变阻器和电阻R2的总电阻:
R滑+R2= = =12Ω,则串联定值电阻的阻值最多为12Ω;②用30Ω的电阻完成实验时,此时电路中的电流为:
I= = = A,
R滑+R串= ═18Ω,所以串联定值电阻的最小阻值为:R串=18Ω﹣R滑=18Ω﹣10Ω=8Ω;
所以,串联定值电阻的范围为8Ω~12Ω,结合题中的定值电阻可知,只能选择10Ω的电阻串联在电路中.
所以答案是:(1)见上图;(2)D;(3)右;0.75;(4)2.5;0.25;(5)10.
【考点精析】本题主要考查了欧姆定律及其应用的相关知识点,需要掌握欧姆定律的应用: ① 同一个电阻,阻值不变,与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时,通过的电流也增大.(R=U/I) ② 当电压不变时,电阻越大,则通过的电流就越小.(I=U/R) ③ 当电流一定时,电阻越大,则电阻两端的电压就越大.(U=IR)才能正确解答此题.