题目内容

12.在用电流表、电压表测小灯泡功率的实验时,小灯泡上标有“3.5V”字样,小红设计并连接了部分实验电路,如图1乙所示.

(1)请帮助小红在图1乙中完成实验电路的连接.
(2)连接完实验电路后,小红闭合开关,发现小灯泡不亮、电流表无示数、电压表有示数,请你帮助小红分析电路出现故障的原因:小灯泡断路.
(3)排除问题后,小红调节滑动变阻器,使灯泡正常发光,此时电流表的示数如图1甲所示,则小灯泡的额定功率为1.05W.
(4)假若电压表15V量程损坏,3V量程能正常使用,电源电压为4.5V且稳定不变,仍利用现有的器材完成实验,你认为正确的操作方法是电压表测量滑动变阻器的电压,使得电压表是1V即可.
(5)若想继续探究I与U关系的实验,则应该选择下面如图2所示两种电路图中的甲电路图,你的理由是想探究I与U关系的实验,应该保持R不变,故据图可知,乙图中的小灯泡的电阻是随着温度变化的,而甲图中使用的是定值电阻,其阻值是不变的,故选甲图.

分析 (1)据题可知,电压表应该并联在灯泡两端,应该选择大量程,而电流表应该串联在电路中,据图可知,应该选择小量程;
(2)灯泡不亮、电流表无示数,则电路某处断路,电压表接近于电源电压,则与电压表并联的电路断路;
(3)读出电流表的示数,据P=UI计算即可;
(4)当灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压为4.5V-3.5V=1V,若电压表的大量程损坏,可将电压表与滑动变阻器并联.
(5)想探究I与U关系的实验,应该保持R不变,所以从R是否变化的角度分析即可判断.

解答 解:(1)据题可知,电压表应该并联在灯泡两端,应该选择大量程,而电流表应该串联在电路中,据图可知,应该选择小量程,如下图所示:

(2)灯泡不亮、电流表无示数,说明电路某处断路,电压表有示数且接近于电源电压,说明与电压表并联的灯泡断路;
(3)此时电流表选择小量程,故电流表的示数是0.3A,故此时灯泡的功率是:P=UI=3.5V×0.3A=1.05W;
(4)电压表的大量程已损坏,当灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压为4.5V-3.5V=1V,可将电压表与滑动变阻器并联.
(5)想探究I与U关系的实验,应该保持R不变,故据图可知,乙图中的小灯泡的电阻是随着温度变化的,而甲图中使用的是定值电阻,其阻值是不变的,故选甲图.
故答案为:(1)见上图;(2)小灯泡断路;(3)1.05;(4)电压表测量滑动变阻器的电压,使得电压表是1V;
(5)甲;想探究I与U关系的实验,应该保持R不变,故据图可知,乙图中的小灯泡的电阻是随着温度变化的,而甲图中使用的是定值电阻,其阻值是不变的,故选甲图;

点评 此题是测量灯泡的额定功率实验,考查了实物电路的连接及电路图的画法,注意电压表量程的选择和滑动变阻器的接线方法,同时考查了额定功率的计算及串联电路中的电压分配关系.

练习册系列答案
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7.小明和小华用小灯泡做串并联电路的实验:
(一)小明在“研究串联电路特点”的实验中,将一个小灯泡L和一个LED灯串联后接入如图甲的电路,闭合开关S1,发现LED灯亮而小灯泡L不亮,针对这种现象,同学们提出了以下猜想:

猜想一:小灯泡L处发生短路;
猜想二:LED灯电阻很大,导致电路电流很小.
为了验证实验猜想,小明同学进行如下实验:
实验一:在图甲电路中,将一根导线并联在LED灯的两端,闭合开关S,根据观察的现象否定了猜想一;
实验二:按图乙所示的电路对LED灯的电阻进行测量,闭合开关S1,一次移动滑动变阻器的滑片,获得多组数据如表,经分析,结果支持猜想二.
次数电压/V电流/mA电阻/Ω
11.412116.7
21.614114.3
31.816112.5
(1)“实验一”中.观察到的现象是小灯泡L发光.
(2)“实验二”中,某次测量时电压表示数如图丙所示,此时电压表示数为2.3V.
(3)在实验二测定LED灯电阻的过程中,滑动变阻器的滑片应向b端滑动.
(二)小华针对“在家庭电路中,离金湖线距离不同的用电器两端的电压是否完全相同”的问题进行探究.
(1)首先设想用量程为0-15V的电压表,直接测量家庭电路上各用电器两端的电压,并进行比较,请问这个设想可行吗?不可行.原因是电压表的量程太小.
(2)然后利用如图2所示电路模拟家庭电路进行探究,所以导线选用电阻可以忽略不计的粗铜丝,结果应该是灯L1、L2两端的电压相等.
(3)最后在实际实验中,小华用滑动变阻器上的电阻丝代替了导线ab和cd,因电阻较大,发现规格完全相同的等L1、L2亮度不同.于是他依据“规格相同的电灯亮度不同,是由于电灯两端的电压不同,导线实际功率不同”并得出了:“如果导线的电阻较大,离进户线不同的电灯两端电压不同”的结论.

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