题目内容

【题目】在“测量小灯泡电功率”的实验中,电源电压恒为3V,小灯泡的额定电压为2.5V,正常发光时灯丝电阻约为10Ω,所用滑动变阻器的最大阻值20Ω.
(1)请用笔画线代替导线在图甲中完成实物电路的连接(要求滑片向B滑动时,接入电路阻值减小,且导线不能交叉).
(2)实验时,某个小组同学刚闭合开关就发现小灯泡亮度很亮然后马上熄灭了,老师指出了同学们操作时的错误是 , 同时提醒同学们注意观察此时电表的示数,发现电流表无示数,电压表(有示数/无示数).
(3)断开开关,更换了相同规格的小灯泡后重新按照正确的操作进行实验.某次实验中,同学们看到电压表示数为1.8V,要使灯泡正常发光应向(A/B)端移动滑片,同时视线应注意观察(电流表/电压表),当灯正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是W.
(4)某同学还想探究“在电压一定的情况下,电流与电阻的关系”,于是将甲图中的小灯泡换成四个阻值分别为10Ω,8Ω,6Ω和4Ω的定值电阻,其余连接均不改变.在实验过程中,将4个定值电阻依次接入电路,调节滑动变阻器使定值电阻两端的电压保持某个值U0不变,为了能够顺利得到4组I、R数据,完成实验,该电压U0的取位大小应满足:

【答案】
(1)解:电路图如图:


(2)闭合开关前,未将滑片P移至最大阻值处;有示数
(3)B;电压表;0.6
(4)1V≤U0≤2.4V
【解析】解:(1)滑动变阻器应串联接入电路中,滑片向B滑动时接入电路阻值减小,故应接变阻器B接线柱;电压表并联在灯泡的两端,小灯泡的额定电压为2.5V,电压表量程为0﹣3V,电路图如图: ;(2)如果连接好电路,刚一闭合开关就发现灯泡发光很亮.你认为他可能存在的错误处是:滑动变阻器滑片没有移到最大阻值处.
灯泡断路,则电路中无电流,电压表串联在电路中,测的是电源电压,故电压表有示数;(3)由于电压表示数为1.8V,说明小灯泡两端的电压小于额定电压,为增大灯泡的电压,应减小滑动变阻器两端的电压,应减小变阻器接入电路中的阻值,所以应向B端移动滑片,同时视线应注意观察电压表示数,直到使灯泡两端的电压为额定电压2.5V;根据乙图,电流表的量程为0~0.6A,其分度值为0.02A,其读数为0.24A;
则灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.24A=0.6W.(4)把四个电阻串联接入电路中,为了保护电流表,电路中的电流不能超过0.6A,故电路的最小电阻为:
R= = =5Ω,
电路中接入4Ω的电阻时,滑动变阻器接入电路的最小电阻为:R'=R﹣4Ω=1Ω;
此时定值电阻两端的电压为:UR=IR=0.6A×4Ω=2.4V;即定值电阻两端的最大电压为2.4V;
当滑动变阻器接入电路的电阻为0时,电阻两端的电压为3V,等于电源电压,故在探究实验中,电阻两端的电压都能达到3V;
把四个电阻接入电路中时,电阻两端的最小电压为:U= R,把电源电压和四个电阻10Ω、8Ω、6Ω和4Ω带入,得四个电压值为:1V、0.86V、0.69V、0.5V,为了能够顺利得到4组I、R数据,则电阻两端的电压最小为1V,故电压U0的取位大小应满足1V≤U0≤2.4V.
故答案为:(1)如图;(2)闭合开关前,未将滑片P移至最大阻值处;有示数;(3)B;电压表;0.6;(4)1V≤U0≤2.4V.
(1)滑动变阻器应串联接入电路中,电压表并联在灯泡的两端,根据滑片向B滑动时接入电路阻值减小判定滑动变阻器的接法;(2)根据滑动变阻器连入电路的电阻分析;灯泡断路时,根据电流表和电压表的作用分析;(3)根据分压原理,在串联电路中,电阻越大分得的电压越多;当灯的实际电压等于额定电压时,灯正常发光;进行电流表的读数时,注意量程和分度值,将电压值和电流值代入公式P=UI计算出额定功率.(4)根据串联电路的电压规律和欧姆定律分析.

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