题目内容

在测2.5V小灯泡(电阻大约为10Ω左右)额定功率的实验时,小明连接了如图甲所示的电路,其中电源电压为6V。

(1)在连接电路时,开关必须      。请将实物电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片向右移动时小灯变亮)。
(2)若在连接电路时,有A (10Ω 1A)和B (20Ω 1A)两个滑动变阻器可供选择,则应该选择变阻器
       (填“A”或“B”)连入电路,才能保证实验顺利进行。
(3)小明合理地连接好电路,闭合开关,发现无论怎样调节滑动变阻器灯泡都不亮。小明分析后发现是灯泡的故障。请你依据表一中电流表、电压表示数出现的几种情况,帮小明判断故障原因,并将其填写在表一对应的空格中。

(4)排除故障后,小明调节变阻器滑片的位置,使小灯泡两端电压分别为2V、2.5V、2.8V,依次测出通过小灯泡的电流,并观察发光情况,记录在表二中.当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,此时小灯泡电阻是     Ω(计算结果保留两位小数),小灯泡的额定功率是       W。
(1)断开,如图所示,(2)B,(3)灯泡被短路,灯泡断路,(4)8.33,0.75

试题分析:(1)在连接电路时,为防止连接最后一根导线时,电路中电流过大烧坏电路元件,所以开关应断开;灯泡的额定电压为2.5V,所以电压表的量程为0~3V,且与灯泡并联;灯泡的额定电流约为I=U/R=2.5V/10Ω=0.25A<0.6A,所以电流表的量程为0~0.6A,且与滑动变阻器串联;注意电流从正接线柱流入负接线柱流出;滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中.如图所示:

(2)滑动变阻器的作用是改变灯泡两端电压,使灯泡能正常工作,同时也保护电路,防止灯泡被烧坏,所以滑动变阻器的电阻必须足够大。灯泡正常工作时,滑动变阻器两端的电压UR=U-UL=6V-2.5V=3.5V,
滑动变阻器接入电路的电阻R=UR/I=3.5V/0.25A=14Ω>10Ω,故滑动变阻器应选B(20Ω 1A).
(3)灯泡的故障有两种:灯泡断路或灯泡被短路①灯泡短路,电路是通路,电流表有示数,示数不为0,电压表也被短路,示数为0,②灯泡灯丝断了,电路断路,电流表示数为0,电压表串联在电路中,测电源电压,示数不为0,
(4)由图可知:电流表选择0.6A的量程,每一小格代表0.02A,故示数为0.3A,即灯泡正常工作时的电流是0.3A,灯泡的电阻:RL=UL/IL=2.5V/0.3A=8.33A
灯泡的额定功率:PL=ULIL=2.5V×0.3A=0.75W
练习册系列答案
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图甲是测量标有“2.5V”字样的小灯泡电功率的电路图

(1)连接电路时,开关应处于______状态,滑动变阻器的滑片应移到最______(左/右)端;
(2)在实验中,静菲同学正确连接电路并规范操作实验,闭合开关后,发现灯泡不亮,为了找出灯泡不亮的具体原因,接下来最应该进行的具体操作是______
(3)在排除问题后,当电压表示数为2.5V时,电流表的示数如图乙所示,是______A,由此可得,该小灯泡的额定电功率为______W;
(4)实验中志乾同学的电流表损坏了,老师告诉他已经没有电流表可换,而给了他一个已知阻值为R的定值电阻和若干个开关,志乾重新设计了如图丙所示的电路,测量小灯泡的额定功率.请你帮他补全实验步骤和表达式:①按照电路图正确连接电路;②断开开关S2,闭合开关S、S1,调节滑动变阻器,使得______;③保持滑片位置不动,断开开关S1,闭合开关S、S2,记下电压表的示数为U2;则测得小灯泡额定功率的表达式为P=______(电源电压未知);
(5)志乾经过进一步的实验发现,小灯泡灯丝电阻随温度的升高而增大,他还想比较以下两种情况下灯泡实际电功率的大小关系:①灯泡实际电压为额定电压一半时的实际电功率P1;②灯泡实际电流为额定电流的一半时的实际电功率P2;利用所学物理知识请你帮他比较出P1与P2之间正确关系应该为:P1______P2(大于/小于/等于).
(6)若用阻值分别为10Ω、20Ω、30Ω定值电阻分别代替图甲中的小灯泡,还可以完成“探究电流与电阻关系”实验,实验过程中始终保持电压表示数为3V,为能完成探究,则滑动变阻器最大阻值至少为______Ω(设此时电源电压为6V且恒定不变).

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