题目内容

11.小明利用如图甲所示的实验器材测量小灯泡的额定功率,小灯泡的额定电压为2.5V,正常发光时的电阻约为10Ω,实验器材有电流表、电压表、电源(电压恒为3V)、开关一个,滑动变阻器一个,导线若干.

(1)请你用笔画线代替导线,将图中实物电路连接完整.
(2)连接好电路,闭合开关,小灯泡发光,但电压表示数为0,经检查,图中①、②两根导线有一根接触不良,则该导线是②.
(3)排除故障后,闭合开关,测量小灯泡额定功率,移动变阻器的滑片P,眼睛应先注视表的示数,使小灯泡正常发光,如果此时电流表的示数为0.3A,则小灯泡的额定功率为0.75W.
【拓展】电压表已损坏,小明多用了一个开关和滑动变阻器也测出了小灯泡的额定功率(电源电压用U表示,小灯泡的电阻不随温度的变化而变化).如图乙为他设计的电路图,请写出实验步骤和额定功率的表达式.
步骤①只闭合开关S1,移动滑动变阻器R2的滑片,使电流表示数I=0.3A;②只闭合开关S2,先保持变阻器R2的滑片位置不变,调节变阻器R1的滑片,使电流表的示数为0.3A;再将变阻器R2的滑片调到最左端,读出电流表的示数为I1;
额定功率表达式:(0.3A)2×$\frac{U}{I}$.

分析 (1)电流表串联在电路中,电压表并联在电路中,注意根据题意确定两表的量程.
(2)小灯泡发光,说明电路为通路,然后根据电流流向确定发生断路的导线.
(3)额定电压下灯泡的实际功率为额定功率,利用P=UI求出灯泡的额定功率.
拓展:电压表已损坏,需要用电流表和电阻求出灯泡两端的电压,当灯泡两端的电压为2.5V时,灯泡正常发光,在根据功率的公式求出额定功率.

解答 解:(1)灯泡的额定电压为2.5V,所以电压表用小量程,并联在电路中;则灯泡的额定电流为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A<0.6A,所以电流表用小量程,且与灯泡串联,注意电流从正接线柱流入负接线柱流出.如图所示:
;
(2)根据实物图可知,灯发光,说明电路是接通的,故①不存在故障,故故障是②断路了.
(3)小灯泡正常发光时电流表的示数为0.3A,则灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W.
拓展:①小灯泡正常发光时的电流为0.3A,当只闭合开关S1,移动滑动变阻器R2的滑片,使电流表示数I额=0.3A,此时灯泡正常发光;
②只闭合开关S2,先保持变阻器R2的滑片位置不变,调节变阻器R1的滑片,使电流表的示数为0.3A;此时灯泡的电阻等于R1接入电路的阻值;再将变阻器R2的滑片调到最左端,读出电流表的示数为I;此时电源电压为U,则R1接入电路的阻值为R1=$\frac{U}{I}$=RL;
则灯泡的额定功率为:P额=${{I}_{额}}^{2}$RL=(0.3A)2×$\frac{U}{I}$.
故答案为:(1)如图;(2)②;(3)0.75;(4)①只闭合开关S1,移动滑动变阻器R2的滑片,使电流表示数I=0.3A;②只闭合开关S2,先保持变阻器R2的滑片位置不变,调节变阻器R1的滑片,使电流表的示数为0.3A;再将变阻器R2的滑片调到最左端,读出电流表的示数为I1;(0.3A)2×$\frac{U}{I}$.

点评 此题是测量小灯泡额定功率的实验,考查了实物电路的连接,电路图的画法、额定功率的计算、电路故障,考查得很全面.

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