题目内容
【题目】在“测量小灯泡的电功率”的实验中,小灯泡的额定电压为2.5V,正常发光时的电阻约为8Ω。
(1)在图甲中,有一根导线未连接,请用笔画线代替导线将电路连接完整。
(_______)
(2)闭合开关后,小灯泡不亮,电流表有示数,电压表没有示数。经检查,导线连接完好,则电路故障可能是小灯泡发生了_______(选填“短路”或“断路”)。
(3)移动滑片P到某一位置时,电压表示数如图乙所示,为______V;此时要测量小灯泡的额定功率,应持滑片P向 _________(选填“左”或“右”)端移动,移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图丙所示的 I-U图像;
(4)由图像可计算出小灯泡的额定功率是______ W。
(5)完成上述测量后,不用电压表,用如下图所示的电路也可测量已知额定电流的小灯泡的额定功率,已知小灯泡的额定电流为I额,定值电阻的阻值为R0。实验步骤如下,
请补充完整:
① ___________ ;
②闭合开关S、S1,断开开关S2。记下此时电流表的示数为I;
③小灯泡的额定功率的表达式为P额=________ 。
【答案】 短路 2.2 右 0.75 闭合开关S、S2,调节滑动变阻器R的滑片P,使电流表示数I=I额 R0(II额)I额
【解析】
(1)[1]电流表串联在电路,由乙图可知电流表使用的是小量程,使用电路连接如下:
(2)[2]电流表有示数,说明电路通路,电压表无示数,所以可以判断电路故障为灯泡短路;
(3)[3]电压表使用03V量程,每一个大格代表1V,每一个小格代表0.1V,电压为2.2V.
[4]要使灯泡正常工作,灯泡两端电压从2.2V增大到2.5V,就要减小变阻器的电压,根据分压原理,滑动变阻器连入电路中的电阻要减小,滑片向右端移动,使电压表的示数为2.5V.
(4)[5]从图象得知,灯泡在2.5V下的电流为0.3A,所以小灯泡的额定功率是:
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W.
(5)[6][7]根据公式P=UI可知,要想计算灯泡的额定功率,因为额定电流已知,所以还需要知道其额定电压,所以我们可以这样做:
闭合开关S、S2,调节滑动变阻器R的滑片P,使电流表示数I1=I额,因为此时灯泡和R并联,电流表测通过灯泡的电流, R两端的电压等于灯泡的额定电压,U额=I额R0
然后再闭合开关S、S1,断开开关S2,R0和灯泡仍并联,不过电流表测量的是通过它们两个的总电流,记录下此时电流表的示数为I;
定值电阻R0的电流为:
I0=II额
定值电阻R0的电压为:
U=I0R0=(II额)R0,
因为灯泡两端的电压等于定值电阻的电压,所以灯泡的额定电压功率为:
P额=U0I额=R0(II额)I额.