题目内容
【题目】小明用两节干电池测小灯泡的功率,电路如图甲所示,小灯泡额定电压为2.5V,滑动变阻器规格为“20Ω2A”。
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(1)在图甲中,用笔画线代替导线将电路连接完整。
(_______)
(2)连接电路时,开关必须_____,滑动变阻器的滑片应移到最_____(左/右)端。。
(3)当电压表的示数达到2V时,电流表的示数如图乙所示,其读数为_____A,此时,灯泡的功率为_____W,为使灯泡正常发光,应将滑片向_____(左/右)移动。
(4)当电压表示数达到2.5V时,无论怎么调节变阻器滑片都无法使电压表示数变大。为了用该灯泡继续完成实验,你的做法是_____。
(5)解决了(4)中问题后,测出电压略大于2.5V时的灯泡功率。为比较灯泡在不同电压下的功率关系,_____(需要/不需要)重新测量前两次实验数据。
(6)根据实验数据记录可以绘出小灯泡的I﹣U图象如图丙,然后小华同学将小灯泡更换成LED灯,多次实验后绘出LED灯的I﹣U图象如图丁,两个图象不同的原因是_____。
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【答案】
断开 左 0.24 0.48 右 增加1节电池 不需要 小灯泡由导体材料制成,LED灯是由半导体材料制成
【解析】
(1)伏安法测灯泡功率的实验中,电压表并联在灯泡两端,灯的额定电压为2.5V,故使用0﹣3V量程,实物电路如下:
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(2)为保护电路,连接电路时开关应断开,滑动变阻器的滑片处于最大阻值处的左端;
(3)如图2乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,其值为0.24A,小灯泡的功率为:P=UI=2V×0.24A=0.48W;
灯在额定电压下的功率为额定功率,电压表的读数为2V,小于灯的额定电压,要使灯泡正常发光,应将增大灯的电压,由串联电路电压的规律,应减小变阻器的电压,根据分压原理,应减小变阻器连入电路中的电阻大小,即滑片向右移动,当电压表示数为2.5V时,小灯泡正常发光,小灯泡达到额定功率;
(4)当电压表示数达到2.5V时,无论怎么调节变阻器滑片都无法使电压表示数变大,说明电源电压较小;为了用该灯泡继续完成实验,做法是增加1节电池;
(5)小灯泡在不同电压下的功率不同,在额定电压下的功率为额定功率;比较灯泡在不同电压下的功率关系,不需要重新测量前两次实验数据;
(6)小灯泡是由导体材料制成的,LED灯是由半导体材料制成的,故小灯泡的I﹣U图象和LED灯图象。
【题目】小张同学在做“测量小灯泡电阻”的实验中,所用器材如下:两节新干电池,标有2.5V相同规格的小灯泡若干,两个滑动变阻器R1“10Ω 1A”、R2“20Ω 2A”,开关、导线若干。
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(1)请你根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙中的电路连接完整(要求:滑动变阻器滑片P右移灯泡变亮,且导线不交叉)。
(________)
(2)闭合开关前,滑片P应位于_____(选填“A”或“B”)端。正确连接电路后,闭合开关S,移动滑片P,小张发现小灯泡始终不亮,电流表指针几乎未偏转,电压表有示数,则故障原因可能是_____。
A.小灯泡短路
B.滑动变阻器短路
C.小灯泡断路
D.滑动变阻器断路
(3)排除故障后,移动滑片P,依次测得6组数据,如表一所示。其中第2次实验时电流表表盘如图丙,此时电路中的电流为_____A;第4次实验时灯泡电阻值为_____Ω.由表一中的数据可知,小张选用的滑动变阻器应是_____(选填“R1”或“R2”)。
(4)小张将这6组数据算得的电阻值取平均值作为小灯泡的电阻,这种数据处理方式是_____(选填“合理”或“不合理”)的,理由是_____。
表一
实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
电压U/V | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 2.8 |
电流I/A | 0.16 | 0.22 | 0.25 | 0.28 | 0.29 | |
电阻R/Ω | 3.1 | 6.8 | 8.9 | 9.7 |
表二
实验次数 | 1 | 2 | 3 |
电阻R/Ω | 5 | 10 | 20 |
电流I/A | 0.30 | 0.20 | 0.12 |
(5)小张继续用图乙所示装置来探究“电流与电阻的关系”。他分别把阻值准确的5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻接入原小灯泡的位置,通过实验,记录电流表示数如表二所示。他发现通过导体的电流跟电阻不成反比,其原因可能是:_____。