题目内容

17.图甲是小明在“测量小灯泡电功率”实验的电路图,小灯泡额定电压为2.5V.

(1)该实验的原理是P=UI(用公式表示).
(2)小明正确连接电路,闭合开关后,发现小灯泡不亮,电压表有示数,电流表示数为零,原因可能是小灯泡断路(填“短路”或“断路”).
(3)排出故障后,小明闭合开关,移动滑片P到某一点时,电压表示数为2.2V,若他想测量小灯泡的额定功率,应将图中滑片P向左(填“左”或“右”)端移动.
(4)小明通过实验得到了小灯泡的I-U关系图象(图乙①),则小灯泡的额定功率是0.625W,当小灯泡两端的电压是1V时,实际功率是0.15W.
(5)将小灯泡换成待测电阻,通过实验测得数据后作出它的I-U关系图象(图乙②),则该待测电阻的阻值为20Ω.
(6)完成上面实验后,小明还想测某未知电阻Rx的阻值,但身边的电压表彻底坏了,于是他设计了如图丙所示的电路(R0为已知阻值的定值电阻),请帮他把缺少的步骤补全,并写出Rx的表达式,实验步骤:
Ⅰ.按照设计的电路图连接电路;
Ⅱ.只闭合开关S,记下电流表的示数I0;
Ⅲ.再闭合S1,记下电流表的示数为I;
Ⅳ.计算电阻:Rx=$\frac{{I}_{0}{R}_{0}}{I-{I}_{0}}$(用已知物理量和测量出的物理量的符合表示).

分析 (1)测量电功率的原理P=UI;
(2)电路故障有两种:断路与短路,根据电路故障现象分析电路故障原因;
(3)由电路图可知,灯泡及滑动变阻器串联,则要使小灯泡两端的电压增大到额定电压,应减小电阻,即减小滑动变阻器的接入电阻,由滑动变阻器的接法可知滑片的移动方向;
(4)由图确定额定电压及额定电流,由P=UI可求得灯泡的额定功率,已知实际电压,由图知实际电流,求实际功率;
(5)由图知电压和电流,求定值电阻的电阻;
(6)在没有电压表时,使定值电阻与待测电阻并联,根据开关的状态、电流表的示数以及欧姆定律得出定值电阻两端电压,然后根据公式R=$\frac{U}{I}$计算出被测电阻的阻值.

解答 解:
(1)测量电功率的原理:P=UI;
(2)灯泡不亮,电流表示数为零,电压表有示数(电压表与电源串联测量电源电压有示数),说明灯泡断路;
(3)电压表示数只有2.2V,小于额定电压,应增大灯泡两端的电压,应减小滑动变阻器分得的电压,故应减小滑动变阻器接入电路的阻值;由电路图可知,应将滑片向左滑动,使灯泡两端电压达到2.5V;
(4)从小灯泡的I-U关系图象(图乙①)知,当小灯泡正常发光的电压为2.5V时,电流为0.25A,
则小灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W;
由图乙知,当灯泡电压为1V时,电流为0.15A,则灯泡的实际功率P′=U′I′=1V×0.15A=0.15W;
(5)从I-U关系图象(图乙②)知,当U=3V时,I=0.15A,则R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.15A}$=20Ω;
(6)在没有电压表时测量电阻的实验步骤:
Ⅰ:照设计的电路图连接电路;
Ⅱ:闭合开关S,记下电流表的示数I0;
Ⅲ:再闭合S1,记下电流表的示数为I;
Ⅳ:计算电阻:
待测电阻两端的电压Ux=U0=I0R0,
通过的电流Ix=I-I0,
Rx=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$=$\frac{{I}_{0}{R}_{0}}{I-{I}_{0}}$.
故答案为:(1)P=UI;(2)断路;(3)左;(4)0.625;0.15;(5)20Ω;
(6)再闭合S1,记下电流表的示数为I;$\frac{{I}_{0}{R}_{0}}{I-{I}_{0}}$.

点评 本题考查了实验原理、电路故障分析、图象分析、求灯泡额定电流与额定功率、滑动变阻器的使用、特殊测电阻的方法等知识,有一定的综合性.

练习册系列答案
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9.在测定“小灯泡额定电功率”的实验中,已知电源电压为6V,小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为10Ω,滑动变阻器标有“20Ω  1A”字样.

(1)该实验的原理是P=UI.
(2)如图1甲是小亮同学设计的电路图,请在图1甲圆圈中填上电表符号.
(3)请将图1乙所示的实物电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片向右移动时小灯变亮).
(4)在正确连接电路时,开关必须断开,滑动变阻器的滑片应移至C端(“C”或“D”).
(5)实验中,小亮同学连接好电路后,闭合开关,移动滑片,发现小灯泡始终不亮,且电压表有示数,电流表无示数,则故障的原因可能是灯泡开路.
(6)故障排除后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片到某一点,电压表的示数如图丙所示,为2.2V,要测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向B端滑动(选填“A”或“B”)
(7)当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图1丁所示,则小灯泡的额定功率是0.6W.
(8)完成上述实验后,又重新设计了电路如图2所示,测量另一个小灯泡的额定功率,这个小灯泡正常工作的电流为I1.(已知电源电压为U).
①只闭合开关S1,移动滑动变阻器R2的滑片,使电流表示数为I1;
②只闭合开关S2,保持滑动变阻器R2的滑片位置不变,调节滑动变阻器R1的滑片,使电流表示数为I1;再将滑动变阻器R2的滑片调到最左端,读出电流表的示数为I2;
③则小灯泡的额定功率表达式为P额=$\frac{U{I}_{{1}^{2}}}{{I}_{2}}$.

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