题目内容

15.在“测定小灯泡的电功率”实验中,选用如下器材:2节干电池、额定电压为2.5V的小灯泡(额定功率小于1W)、电流表、电压表、滑动变阻器(20Ω 1A)、开关和导线.如图甲所示是小明没有连接完整的电路.

(1)请你用笔画线代替导线,将电路连接完整.
(2)正确连接电路后闭合开关,发现电压表有示数,电流表示数几乎为零,灯泡不发光,导致这一现象的原因可能是灯泡断路.
(3)排除故障后,小明通过正确操作,得到多组I、U数据,作出如图乙所示的I-U图象,由图可知,灯泡两端电压为2.5V时,通过灯泡的电流为0.26A,灯泡的额定功率为0.65W;灯泡的电阻随电压的增加而增大(选填“增大”或“减小”),导致灯泡电阻变化的主要因素是灯丝的电阻发生变化,是因为灯丝的温度发生变化而致.
(4)根据(1)问中连接好的电路,排除(2)问中故障,移动变阻器滑片,能否实现灯泡两端电压从零连续变化到2.5V?答:不能(选填“能”或“不能”),其理由是小灯泡有电阻.

分析 (1)电压表与被测电路并联,电流表与被测电路串联,根据电功率计算公式计算小灯泡正常发光的电流,确定量程;滑动变阻器采取“一上一下”的连接方式接入电路;
(2))闭合开关,灯泡不亮,可能是灯泡短路、或灯泡断路、或灯泡之外电路存在断路;电流表指针不动,说明电路断路;电压表有示数,说明电压表与电源两极相连,电压表并联电路之外不存在断路;综合分析可知,电路故障是灯泡断路.
(3)由图可知,灯泡两端电压为2.5V时,通过灯泡的电流为0.26A,根据P=UI求得灯泡的额定功率;
从电阻大小的影响因素分析电阻变化的原因;根据灯丝的电阻随温度的变化而变化的特点进行分析.
(4)滑动变阻器与灯泡串联,从灯泡有电阻这一角度分析.

解答 解:(1)小灯泡正常发光的功率小于1W,由P=UI可知,I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1W}{2.5V}$=0.4A,小灯泡正常放光的电流小于0.4A,电流表选择0~0.6A量程,电路连接如下:

(2)闭合开关后,灯泡不亮,电压表有示数,电流表几乎为零,产生这一现象的原因是灯泡断路.
(3)由图可知,灯泡两端电压为2.5V时,通过灯泡的电流为0.26A,则P=UI=2.5V×0.26A=0.65W.
导体的电阻是导体的一种性质,它的大小决定于导体的材料、长度、横截面积以及温度,灯丝的电阻发生变化,是因为灯丝的温度发生变化而致.
(4)由题意可知,滑动变阻器与灯泡串联,移动变阻器滑片,移到滑动变阻器的阻值最大,因为灯泡有电阻,所以不能实现灯泡两端电压从零连续变化到2.5V.
故答案为:(1)见上图:
(2)灯泡断路;(3)0.26;0.65;增大;灯丝的电阻发生变化,是因为灯丝的温度发生变化而致;(4)不能;小灯泡有电阻.

点评 此题考查电功率的测量,涉及到小灯泡电功率实验中常见的故障分析,电功率的计算等,有很强的代表性,对学生的综合分析能力要求比较高.

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