题目内容

5.小刚同学要测量额定电压为3.8V小灯泡的额定功率(小灯泡电阻约为10Ω)电源电压为6V.

(1)连接不完整的实物电路如图甲所示,请用笔画线代替导线,完成实物电路连接(要求:滑片向左移动灯泡变暗).
(2)闭合开关前应把滑动变阻器的滑片调到左(选填“左”或“右”)端.
(3)小刚合理地连接好电路,闭合开关,无论怎样调节滑动变阻器灯泡都不亮,他观察到电压表有明显偏转,电流表无示数,则该电路的故障可能是小灯泡断路了.排除故障后,小刚想测量小灯泡的额定功率,请你将下面的实验步骤补充完整:闭合开关,调节滑动变阻器使电压表示数为3.8V,他发现电流表的示数如图乙所示,则此小灯泡的额定功率为1.216W.
(4)小明在做此实验时,发现电压表的大量程坏了,他在不增加器材的情况下将实验电路重新设计很快完成了该实验,请你在方框内画出他设计的电路图. 连接完电路后他在测量小灯泡的额定功率时移动滑片使电压表的示数为2.2V.

分析 (1)本实验中灯泡、电流表、滑动变阻器串联在电路中,电压表应并联在灯泡两端,根据灯泡规格确定电压表量程;
(2)闭合开关前滑片要置于最大阻值处;
(3)小灯泡不亮说明电路中有断路,再根据电压表的示数判断出电路故障;
灯泡正常发光时电压等于其额定电压,由乙图,读出灯泡正常发时的电流,根据P=UI计算小灯泡的额定功率;
(4)根据串联电路特点,用0-3V的量程,电压表测滑动变阻器的电压,由此解答.

解答 解:
(1)测量小灯泡的额定功率的实验中,灯泡、电流表、滑动变阻器串联,电压表应并联在灯泡两端,小灯泡额定电压为3.8V,所以电压表使用0-15V量程;
由欧姆定律可知灯泡正常发光的电流约为:I=$\frac{U}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A,所以电流表使用0-0.6A量程;
滑片向左移动灯泡变暗,说明电路中电流变小,电阻变大,所以以应将变阻器的右下接线柱接入电路中.如图所示:
;
(2)为了保护电路,闭合开关前滑动变阻器的滑片P应置于最大值左端;
(3)小灯泡不亮,电流表没有示数,说明电路中有断路的地方,电压表有明显偏转,说明电压表的两个接线柱和电源连接的部分没有断路,故障是小灯泡断路了;
调节滑动变阻器使电压表示数为3.8V,灯泡正常发光;
电流表使用的是0-0.6A量程,分度值0.02A,由乙图,此时灯泡电流0.32A,所以灯泡的额定功率P=UI=3.8V×0.32A=1.216W;
(4)灯泡正常发光时,滑动变阻器电压U滑=U-UL=6V-3.8V=2.2V<3V,电压表0~15V量程已坏,无法按常规方法进行实验,可以把电压表并联在滑动变阻器两端,当电压表示数是2.2V时,灯泡电压等于额定电压3.8V,间接测灯泡电压,实验电路图如图所示:
.
故答案为:(1)见上图;(2)左;(3)小灯泡断路了;调节滑动变阻器使电压表示数为3.8V;1.216;(4)见上图;2.2.

点评 本题考查了探究灯泡额定功率的实验:实物图的连接、滑动变阻器的选择、实验的注意事项、电路故障的判断、电功率的计算和实验电路图的设计等,虽然涉及的知识点较多,但都是基本内容,要多注意基础知识的学习.

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