题目内容
9.小华要测量额定电压为3.8V的小灯泡的电阻,图甲是他连线的部分电路,其中滑动变器规格为“30Ω 1A”.(1)请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整,使滑动变阻器连入的阻值最大.
(2)闭合开关,发现灯泡不亮,电压表无示数,电流表有示数.则电路故障的原因是灯泡短路.此时电流表的示数为0.2A,可知电源电压为6V.
(3)小华排除故障,并正确连接电路后,调节滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为2.1V时,电流表的示数如乙所示,则此时小灯泡的电阻为7Ω,若让小灯泡正常发光,滑片应向右(选填“左“或”右“)移动.
(4)实验结束后,小峰也用相同的器材测量该小灯泡的额定功率.实验中,他调节滑动变阻器的滑片,发现当电压表的示数为2.2 V时,小灯泡正常发光.则小峰是将电压表并联在图丙中的bc(选填“ab”、”bc“或”ac”)之间.若此时电流表示数为0.4A,则该小灯泡的额定功率为1.52W.
(5 )小峰想用此电路探究“导体中电流与电压的关系”,则他不能(选填“能”或“不能”)得出正确结论.
(6 )同学们完成实验后,老师又连接了图丁所示的电路,让同学们用它测量小灯泡的额定功率(已知小灯泡的额定电流为I额、电源电压为U,R为电阻箱,可以直接读出它的阻值).请将实验过程补充完整.
①闭合开关S,调节电阻箱,使电流表示数为I额,并记下此时电阻箱的阻值为R;
②小灯泡额定功率的表达式为P额=I额(U-I额R)(用符号表示).
分析 (1)根据灯泡的额定电压确定电压表的量程,灯泡、滑动变阻器串联接入电路,电压表并联在灯泡两端,连线时,注意滑动变阻器的接法,注意电压表正负接线柱不要接反;
(2)灯泡不亮,可能是灯泡断路或灯泡短路或灯泡之外电路存在断路;电压表无示数,可能是灯泡短路,或电压表并联电路之外存在断路,或者是电压表断路;电流表有示数,说明电路不存在断路;综合分析可知,电路故障是灯泡短路.
已知灯泡短路.电路中只有滑动变阻器,根据电流表的读数,由I=$\frac{U}{R}$求得电源电压.
(3)根据乙图可知电流表的量程,再结合分度值读出电表的示数,根据欧姆定律求出灯泡的电阻,根据串联分压的特点可知滑片的移动方向;
(4)根据串联分压的特点可知电压表接在滑动变阻器两端,利用P=UI可求得该小灯泡的额定功率.
(5)探究通过导体的电流与导体两端电压的关系时,要控制电阻阻值保持不变,而灯泡电阻不是定值,随温度的变化而变化,据此分析答题.
(6)测灯泡功率需要测出灯泡额定电流对应的额定电压,根据实验原理与实验步骤分析答题.
解答 解:(1)灯泡额定电压是3.8V,则电压表选15V量程,灯泡与滑动变阻器串联接入电路,由于滑片在最左端,且已经连接了B接线柱,为使阻值最大,应将滑动变阻器右下接线柱与电源正极连接,
电压表并联在灯泡两端,电路图如图所示;![]()
(2)闭合开关后,灯泡不亮,可能是灯泡断路或灯泡短路或灯泡之外电路存在断路;
此时电压表无示数,可能是灯泡短路,或电压表并联电路之外存在断路,或者是电压表断路;
电流表有示数,说明电路不存在断路;
所以其故障是灯泡短路.
已知灯泡短路.电路中只有滑动变阻器,在闭合开关前,滑动变阻器的阻值在最大处,又知道I=0.2A,
由I=$\frac{U}{R}$可得,电源电压U=IR滑最大=0.2A×30Ω=6V;
(3)电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,通过灯泡的电流I实=0.3A;
由I=$\frac{U}{R}$可得,此时灯泡的电阻R=$\frac{{U}_{实}}{{I}_{实}}$=$\frac{2.1V}{0.3A}$=7Ω;
已知额定电压为3.8V的小灯泡,此时电压表示数为2.1V,若让小灯泡正常发光,根据串联分压的特点可知要增大灯泡两端电压,则减小滑动变阻器两端电压,即将滑片向右移动,
(4)当发现当电压表的示数为2.2 V时,小灯泡正常发光.说明电压表测量的是滑动变阻器两端电压,即小峰是将电压表并联在图丙中的bc之间;
已知此时电流表示数为I额=0.4A,则该小灯泡的额定功率P额=U额I额=3.8V×0.4A=1.52W;
(5)由于灯泡电阻随温度的变化而变化,不是定值,不能用小灯泡代替定值电阻R,所以不能探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”实验而得出结论;
(6)实验过程如下:
①知小灯泡的额定电流为I额,则闭合开关S,调节电阻箱,使电流表示数为I额,并记下此时电阻箱的阻值为R;由I=$\frac{U}{R}$可得,电阻箱两端电压UR=I额R,
则小灯泡两端电压UL=U-UR=U-I额R,
②串联电路中电流处处相等,则小灯泡额定功率的表达式为P额=ULI额=(U-I额R)I额,
故答案为:(1)见上图;
(2)灯泡短路;6;
(3)7;右;
(4)bc;1.52;
(5)不能;
(6)①I额;②I额(U-I额R).
点评 本题考查了连接实物电路图、滑动变阻器调节、电表读数、求灯泡额定功率、完善实验步骤等问题,对电表读数时,要先确定其量程与分度值,然后再读数,读数时视线要与电表刻度线垂直.
(1)该电热水壶正常工作时的电阻是多少?
(2)当电热水壶装满水正常工作时,将水从23℃加热至100℃需要吸收多少热量?
(3)若该电热水壶的效率为90%,在(2)中电热水壶需要正常工作多少时间?
| X牌电热水壶 | |
| 额定电压 | 220V |
| 额定功率 | 1100W |
| 容积 | 3L |
| 超温保护器 | 熔断温度110℃ |
| A. | 太阳能发电装置是将电能转化为光能 | |
| B. | 风力发电装置是将机械能转化为光能 | |
| C. | 风力发电装置,利用的是电磁感应的原理 | |
| D. | 路灯利用的太阳能和风能都属于不可再生能能源 |