题目内容

4.在“测定额定电压为2.5V小灯泡的电功率”的实验中,小明同学已连接好如图甲所示的部分电路.
(1)在小明所连接的电路中,有两根导线还没连好,请你帮他完成路的连接(其他的导线不要变动).
(2)连接好电路后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,发现小灯泡始终亮,电流表有示数,电压表的示数为0,则出现故障的原因可能是电压表接线柱接触不良造成的.

(3)小明实验时,发现电压表示数如图乙所示,为了测出小灯泡的额定功率,他应该把滑片向B(填“A”或“B”)移动,当小灯泡正常发光时电流表的示数如图丙所示,则小灯泡的额定功率为0.9W.
(4)完成实验后,小亮同学向老师要了一个已知阻值为R0的定值电阻和一个单刀双掷开关,借助部分现有器材,设计了图丁所示的电路,也测出了小灯泡的额定功率,请完成下列实验步骤.
①闭合开关S1,将S2拨到触点2(选填“1”或“2”),移动滑片,使电压表的示数为2.5V;
②再将S2拨到另一触点,保持滑片的位置不变,读出电压表的示数U;
③小灯泡的额定功率的表达式为P额==$\frac{2.5V×(U-2.5V)}{{R}_{0}}$(用已知量和测量量表示).

分析 (1)将电流表、灯泡与滑动变阻器串联,电压表并联在灯泡两端,注意滑动变阻器按一上一下原则接线;
(2)测小灯泡功率的实验是一个串联电路,灯能亮,电流表有示数,说明电路没有断路,灯也未短路,电压表没示数可从电压表上分析故障的原因;
(3)根据串分压的知识,若灯泡两端的电压等于其额定电压,应增大灯光两端电压,减小滑动变阻器的阻值;
当小灯泡正常发光时,读出电流表示数根据P=UI计算出小灯泡的额定电功率;
(4)没有电流表的情况下,利用定值电阻和电压表代替电流表与灯泡串联,首先使灯泡两端的电压等于2.5V,然后测出此时定值电阻两端的电压,便可求出电路中的电流,根据P=UI计算出灯泡的额定电功率.

解答 解:(1)将电流表、灯泡与滑动变阻器串联接入电路,实物电路图如图所示:

(2)灯能亮,电流表有示数,说明电路没有断路,灯也未短路,电压表没示数,可能是电压表接线柱接触不良造成的;
(3)由图乙知,电压表的量程为0~3V,示数为2V,灯泡两端的电压低于额定电压,所以要使灯泡正常发光,应减小滑动变阻器的阻值,将滑片向B滑动,使电压表的示数为2.5V;
由丙图,电流表使用0-0.6A量程,分度值0.02A,小灯泡正常发光时,示数为0.36A,所以小灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×0.36A=0.9W;
(4)①闭合开关S1,将S2拨到触点2,移动滑片,使电压表的示数等于灯泡额定电压2.5V;
②再将开关S2拨到触点1,并保持滑片的位置不变,读出电压表的示数U.
③电路电流:I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-2.5V}{{R}_{0}}$,灯泡额定功率的表达式为:P额=U额I=2.5V×$\frac{U-2.5V}{{R}_{0}}$=$\frac{2.5V×(U-2.5V)}{{R}_{0}}$.
故答案为:(1)如上图;(2)电压表接线柱接触不良造成的;(3)B;0.9W;(4)2.5;$\frac{2.5V×(U-2.5V)}{{R}_{0}}$.

点评 该题是测量小灯泡电功率的实验,主要考查了电流表、电路的连接及电表的读数,同时还考查了电功率的计算及特殊方法测功率.第(4)的关键是利用电压表和已知电阻的组合测得电路中电流.

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