题目内容

5.某实验小组做“测量小灯泡电功率”的实验电路如图甲所示.已知电源电压为4V,小灯泡的额定电压为2.5V,所用滑动变阻器的最大阻值为40Ω.

(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于A端(填“A”或“B”),目的是保护电路.
(2)同学们进行试触时,发现小灯泡不发光,电流表无示数,电压表有示数,则电路中发生的故障可能是小灯泡断路(填“小灯泡断路”、“小灯泡短路”或“滑动变阻器处断路”);
(3)排除电路故障后,闭合开关,移动滑片P到某位置时,电压表的示数为2.2V,若想测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向B(填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为2.5V,这时电流表的示数如图乙所示,读数为0.32A,则小灯泡的额定功率为0.8W.
(4)某同学还想探究电流与电阻的关系,于是将图甲中的小灯泡换成定值电阻R,并使电压表的示数始终保持2V不变,多次更换阻值不同的定值电阻R,记录各次电流表的示数,在不更换其他器材的情况下,为了能够完成实验,他更换的定值电阻R的阻值不能大于40Ω.

分析 (1)闭合开关前,滑动变阻器接入电路的阻值应为滑动变阻器的最大阻值;滑动变阻器的基本作用是保护电路,在此实验中,滑动变阻器主要起到改变灯泡两端的电压和电流的作用;
(2)进行试触时,发现电压表有示数,说明电压表两接线柱之间与电源是通路,而电流表无示数说明电路某处出现断路,灯泡不亮,说明故障出现在灯泡处,由此判断电路的故障;
(3)要测量灯泡额定功率,必须使灯泡正常发光.根据串联电路分压关系确定滑片移动方向;根据电流表的量程、分度值以及指针的位置,读出电流表的示数,根据P=UI计算出灯泡的额定功率;
(4)根据串联电路中电压的分配规律分析答题.

解答 解:
(1)闭合开关前,应调节滑动变阻器的滑片,使滑动变阻器接入电路的阻值最大,故将滑片放在A端;目的是保护电路的安全;
(2)进行试触时,发现电压表有示数,说明电压表两接线柱之间与电源是通路,而电流表无示数说明电路某处出现断路,灯泡不亮,说明故障出现在灯泡处,由此判断电路的故障为灯泡断路;
(3)要使得小灯泡的电压增大到2.5V,由于电源电压不变,则需要使得滑动变阻器的电压变小,根据串联电路中电压之比等于电阻之比,所以应该使得滑动变阻器的有效阻值变小,故需将滑片向B移动;
由图乙知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.32A;
则小灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.32A=0.8W;
(4)电源电压为4V,电阻两端电压为2V,则滑动变阻器分得电压为2V,与定值电阻两端电压相等,故滑动变阻器接入电路的阻值与定值电阻的阻值相等;由于滑动变阻器最大阻值为40Ω,因此更换的定值电阻的阻值最大不能大于40Ω.
故答案为:(1)A;保护电路; (2)小灯泡断路;  B; 2.5;  0.32;  0.8;  (4)40.

点评 此题是测量灯泡的电功率实验,考查了连接电路的注意事项、滑动变阻器的作用、电流表读数、故障分析及电功率的计算,属于基础题;同时要搞清楚在串联电路中电压的分配与其电阻成正比,即$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$.这是解决后面题目的关键.

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