题目内容

10.小强想测定小灯泡正常发光时的电阻和额定功率,所用器材有电压为6V的电源,额定电压为2.5V的小灯泡,以及符合实验要求的滑动变阻器、电表、开关和导线.
①图1甲是小强没有连完的实物电路.请你用笔画线代替导线,将电路连接完整;
②小强连好电路闭合开关,移动变阻器滑片P,发现电压表无示数,电流表有示数,则故障的原因可能是灯泡短路(写出一种即可);
③小强排除故障后闭合开关,移动滑片P到某处,电压表的示数为2.2V,此时灯泡发光比正常发光时要暗(选填“亮”或“暗”),要测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向右端滑动(选填“左”或“右”);
④小强通过移动滑片P,分别记下了多组对应的电压表和电流表的读数,并绘制成了图1乙所示的U-I图象.根据U-I图象提供的信息,可计算出小灯泡的额定功率是0.5W,小灯泡正常发光时的电阻为12.5Ω.
⑤小强做完上述实验后又进一步思考,只用一块电表和一个已知阻值的定值电阻R0,能否测出小灯泡的额定功率,他设计了如图2的几个电路图,请帮他判断其中能测出小灯泡的额定功率的是哪一个C.

分析 ①测定小灯泡正常发光时的电阻和额定功率时,电压表测灯泡两端电压,根据灯泡额定电压选择量程;
②电流表有示数说明电路是通路,从电压表没示数上分析原因;
③额定功率指灯泡在额定电压下工作时的功率,通过移动滑片使小灯泡电压表的示数等于灯泡的额定电压,这样计算出来的功率才是额定功率;
④由图象读出灯泡正常发光时的电流,由P=UI计算其额定功率,由R=$\frac{U}{I}$计算此时的电阻;
⑤由P=UI,小灯泡的额定电压U0已知,关键是测出额定电流.可以不考虑S1和滑动变电阻的作用,假设都是闭合状态,分别分析每个电路的开关及电流表和电压表的关系,看哪一个电路图能测量出灯泡的额定电流.

解答 解:①测定小灯泡正常发光时的电阻和额定功率时,电压表测灯泡两端电压,小灯泡额定电压为2.5V,所以电压表应使用0-3V量程,如图所示:

②闭合开关,移动变阻器滑片P,电流表有示数说明电路是通路,电压表没示数则可能是灯泡短路了,也有可能是电压表断路了;
③电压表的示数显示2.2V,低于灯泡的额定电压2.5V,灯泡发光比正常发光要暗些;
要测量额定功率,必须提高电压,也就是增大电路中的电流,减小滑动变阻器接入电路的阻值,滑片应向右移动;
④由图象灯泡正常发光时的电流为0.2A,灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W;
此时的灯泡电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω;
⑤A、电流表和R0串联入电路中,无法确定灯泡是否正常工作,测不出灯泡的额定电流,故不符合题意;
B、S2闭合S3断开,电压表测电灯两端的电压,其上端为正接线柱、下端为负接线柱;S3闭合S2断开,电压表测定值电阻R两端的电压,其上端为负接线柱,下端为正接线柱;电压表的两次接线方法相反,在不改变电路连接方式的情况下,无法进行测量,故不合题意;
C、开关处于1的位置,电压表测量的是灯泡和电阻串联后的两端电压U;开关处于2的位置,电压表测量的是灯泡的两端电压U0,则小灯泡的电流为I=$\frac{U-{U}_{0}}{R}$,小灯泡的额定功率表达式是P=U0I=$\frac{U-{U}_{0}}{R}$U0,故符合题意;
D、开关处于1的位置,电流表把灯泡和电阻短路,电流表测量滑动电阻的电流;开关处于2的位置,电流表把小灯泡短路,测量的是通过电阻的电流.测不出灯泡的额定电流,该不符合题意.
故选C.
故答案为:(1)见上图;(2)灯泡短路或电压表断路;(3)暗;右;(4)0.5;12.5;(5)C.

点评 本题考查了连接电路图、滑动变阻器的调节、电流表读数、求灯泡电阻、求灯泡额定功率等问题.测灯泡额定功率问题,分析电路图,判断能不能测出灯泡正常发光时流过它的电流是解题的关键;分析开关闭合与断开时电路的连接情况,综合性较强,很容易出错.

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