题目内容
【题目】小明按照如图所示的电路图连接好电路,测量一只额定电压为2.5V的灯泡的电功率,部分实验数据和现象如下表:
实验次数 | 电压表示数/V | 电流表示数/A | 灯泡亮度 |
1 | 1 | 0.2 | 较暗 |
2 | 2.5 | 正常发光 | |
3 | 6 | 0 | 不发光 |
(1)第3次实验电路故障是________;分析表中实验数据可知,所用电源电压约为________。
(2)若小明手边有“1.5A 50Ω ”和“2.0A 20Ω”两种规格的滑动变阻器,“0—3V”和“0—15V”两个量程的电压表,上面实验中他选用的滑动变阻器规格为________,为了实验过程中不换量程,选用的电压表量程为________。
(3)由于小明粗心大意,没有记录灯泡正常发光时电流表的示数,于是他根据第一次实验数据计算出灯泡电阻R=U1/I1=1V/0.2A=5Ω,现计算出灯泡两端电压为2.5V时的功率P==1.25W,则灯泡的额定功率________(选填“>”、“=”、“<”)1.25W。
【答案】小灯泡断路 6V “1.5A 50Ω” 0~15V <
【解析】
(1)由表中第3次实验数据,根据电流表示数为0,而电压表示数为6V分析原因,确定电源电压。
(2)由表中第1组数据,根据欧姆定律求出此时灯泡的电阻,再根据串联电路电压的规律,求出变阻器分得的电压,根据分压原理,求出变阻器连入电路中的电阻,确定所选用的变阻器。
(3)因为灯泡两端电压增大,灯泡亮度增大,灯丝温度升高,灯丝电阻随电压的增大而增大。正常发光时的电阻大于第一次实验时的灯丝电阻,即R>5Ω,由可知计算出的额定功率偏大还是偏小。
(1)由表中第3次数据可知,电流表示数为0,说明电路可能断路,电压表示数为6V,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联小灯泡断路,导致电压表串联在电路中了,因此电压表示数为电源电压6V。
(2)由表中数据可知,当电压为UL=1V时,通过的电流为IL=0.2A,由欧姆定律可求此时灯泡的电阻。
根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压U滑=U-UL=6V-1V=5V,变阻器的电压为灯泡电压的倍,根据分压原理,变阻器连入电路中的电阻为灯泡电阻的5倍,即为5×5Ω=25Ω,故选用“1.5A 50Ω”的变阻器。
由电源电压为6V可知,所选用的电压表量程为0~15V。
(3)第1次实验数据计算出灯泡的电阻,灯泡两端电压增大,灯丝温度升高,灯丝电阻增大,此时R>5Ω,再计算出灯泡两端电压为2.5V时的功率,此时计算的额定功率偏大。所以灯泡的额定功率小于1.25W。