题目内容
【题目】在测量小灯泡的电功率的实验中,小灯泡的额定电流为0.3A,灯丝阻值在10Ω~15Ω之间.所提供的器材有:电流表、电压表、电源(电压恒为6V)、开关各一个,滑动变阻器(50Ω 1A)一个,导线若干
(1)如图甲所示是小明没有连接完的实物电路,请用笔画线代替导线将实物图补充完整.
(2)闭合开关前,甲图中的滑片P应位于(选填“左”或“右”)端;闭合开关无论怎样移动变阻器滑片P,发现小灯泡始终不亮,电压表有示数,电流表无示数,原因可能是(写出一种即可).
(3)排除故障,闭合开关,移动滑片,当电流表的示数为0.3A时,电压表的示数如图乙所示,读数为V,小灯泡的额定功率为W.
(4)小红没用电压表,但多用了一个开关,其它器材与小明的相同,也测出了小灯泡的额定功率.她设计了如图丙所示电路图,请你帮她完成实验步骤并写出测定额定功率的表达式.
实验步骤:
①按图连接电路; 然后只闭合开关S1 , 移动滑片P,使电流表的示数为;
②再闭合开关S2 , 滑片P位置 (填:“动”或“不动”),记下电流表示数为I;
③小灯泡的额定功率的表达式:P额= .(可能用到的物理量有:电源电压U、灯泡的额定电流Ie、滑动变阻器的最大阻值R0、实验中测得的I)
(5)小亮利用该电路探究电流跟电阻的关系,他将小灯泡换成多个定值电阻R,保持电压表示数始终为2V,多次更换阻值不同的定值电阻R,并记录各次电流表的示数,若不更换其他器材,为了能够完成实验,更换的电阻阻值不能够大于Ω.
【答案】
(1)
解:电路图如图1所示:
(2)右;灯泡断路
(3)4;1.2
(4)0.3A;不动;Ie2( ﹣
)
(5)25
【解析】解:(1)灯泡额定电流为0.3A,灯丝阻值在10Ω~15Ω之间,则灯泡额定电压U=IR在3V~4.5V间,电压表应选0~15V量程,电压表与灯泡并联,电路图如图1所示: ;(2)在连接电路时,为防止电路中电流过大,开关应断开,滑动变阻器的滑片应滑到电阻最大位置,即最右端位置;闭合开关,灯泡不亮,可能是灯泡短路或电路存在断路造成的,电流表无示数,说明电路存在断路;电压表有示数,说明电压表与电源相连通,测量电源电压,则与电压表并联的灯丝断了,电压表串联在电路中,即灯泡断路.(3)电压表量程是0~15V,由图乙可知,电压表分度值是0.5V,电压表示数是4V,灯泡额定功率P=UI=4V×0.3A=1.2W;(4)首先,只闭合开关S1 , 移动滑片P,使电流表的示数为0.3A,此时灯泡正常发光;
再闭合开关S2 , 不移动滑片P位置,记下电流表示数为I,则此时滑动变阻器的阻值R滑= ;
则灯泡正常发光时滑动变阻器两端的电压U滑=IeR滑= ,灯泡的额定电压U额=U﹣U滑=U﹣
,则灯泡的额定功率:
P额=U额I额=(U﹣ ,)Ie=Ie2(
﹣
).(5)在探究电流跟电阻的关系的实验中,保持电阻两端的电压为2V不变,则根据串联电路的电流相同的特点得:
I定值=I滑动 ,
即: =
,
=
,
故R定值= R滑动 ,
因为R滑动≤50Ω,所以R定值= R滑动≤
×50Ω=25Ω.
所以答案是:(1)见上图;(2)右;灯泡断路;(3)4;1.2;(4)①0.3A;②不动;③Ie2( ﹣
);(5)25.
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