题目内容

3.现要测量L1和L2两个小灯泡的额定功率,L1和L2的额定电压分别为3.8V和2.5V、阻值均约为10Ω.所提供的器材有:电源(电压约为6V)、电流表、电压表和开关各一个,滑动变阻器(“10Ω 2A”、“50Ω 1A”)两个,导线若干.
(1)用如图甲所示的电路测量灯泡L1的额定功率,所用滑动变阻器是“10Ω  2A”,请用笔画线代替导线,将图乙中的实物电路连接完整.
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到最右端(左/右);实验中,由于某种原因,导致电压表的示数变为零,而电流表的示数增大了,则电路可能出现的故障是灯泡短路.
(3)排除故障并完成L1额定功率的测量后,为了测量灯L2的额定功率,只将图乙中的L1换成L2.闭合开关后,发现L2发光过亮,不能进行实验.为了完成灯L2额定功率的测量,并使测量结果能更准确一些,在测量L2额定功率之前应该进行的操作是:断开开关,把(10Ω2A)的变阻器换成(50Ω1A)的变阻器,把电压表“15V”接线柱改接“3V”..
(4)根据实验记录的数据,画出了通过L2的电流随其两端电压变化的关系曲线,如图丙所示,则灯泡L2的额定功率是0.625W.

分析 (1)根据灯泡正常发光时的电流确定电流表的量程,电流表、电源、开关、滑动变阻器串联在电路中,注意滑动变阻器的接法;
(2)为保证电路安全,闭合开关前,滑动变阻器接入电路的阻值应为最大阻值,根据滑动变阻器在电路中的连接情况,确定滑片的位置;电压表示数为零,可能是电压表断路或短路或与电压表并联的灯泡短路或电压表并联之外电路断路;电流表示数增大,说明电路不存在断路,且电路电阻变小,可能是灯泡短路;
(3)根据欧姆定律和串联电路特点计算L2正常发光时,滑动变阻器接入电路中的电阻,然后确定电流表和滑动变阻器是否需要改动,同时根据两灯泡的额定电压确定电压表的量程的选择;
(4)根据I-U图象找出灯泡额定电压对应的电流,然后由P=UI求出灯泡的功率;

解答 解:(1)灯泡正常发光时的电流经为I=$\frac{U}{R}=\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A,则电流表选0.6A量程,
电流表、电源、开关、滑动变阻器串联在电路中,电路图如下图所示;

(2)由电路图知:闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到最右端;
经分析实验中,由于某种原因,导致电压表的示数变为零,而电流表的示数增大了,则电路可能出现的故障是灯泡短路;
(3)测L2的额定功率时,电路中的电流约为:I2=$\frac{{U}_{额2}}{{R}_{2}}=\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A,
此时滑动变阻器接入电路中的电阻:R滑′=R总-R2=$\frac{U}{{I}_{2}}$-R2=$\frac{6V}{0.25A}$-10Ω=14Ω,而所用滑动变阻器是“10Ω 2A”,所以滑动变阻器的最大值过小,
为了完成灯L2额定功率的测量,并使测量结果能更准确一些,在测量L2额定功率之前应该进行的操作是先断开开关,把“10Ω 2A”的变阻器换成“50Ω 1A”的变阻器;
因为L2的额定电压为2.5V,所以应把电压表“15V”接线柱改接“3V”.
(4)由图丙I-U图象可知,灯泡L2的额定电压U=2.5V所对应的电流I=0.25A,则灯泡的额定功率
P=UI=2.5V×0.25A=0.625W;
故答案为:(1)如上图所示;
(2)右;灯泡短路.
(3)断开开关,把(10Ω 2A)的变阻器换成(50Ω 1A)的变阻器,把电压表“15V”接线柱改接“3V”;
(4)0.625.

点评 本题考查了连接电路图、实验注意事项、电路故障分析、求灯泡的额定功率及对实验方案的设计能力,综合性强,难度大,属于压轴题.

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