题目内容

13.实验室提供的器材有:标有“2.5V”的小灯泡、电池组(电压U=6V)、电压表、电流表、滑动变阻器、电阻箱、定值电阻、开关、导线若干.

(1)①小明连接如图甲所示的电路测量小灯泡的额定功率,电路中部分连接不合理,但只需改动一根导线,即可使电路连接正确.请你在应改动的导线上打“×”,并用笔画线代替导线画出正确的接法.
②故障排除后,小明闭合开关,当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,这时通过小灯泡的电流为0.26A,额定功率为0.65W.
(2)小华用实验室提供的器材要测出一只电阻Rx的阻值,设计了如图丙所示的电路.要想准确测出Rx的阻值,应在电路A、B间接电阻箱(选填“定值电值”、“滑动变阻器”或“电阻箱”),理由是能读出多个电阻值.实验中需要测量的物理是Rx两端的电压Ux和电阻箱接入电路的阻值RAB(写出物理量的名称和符号),Rx的表达式是Rx=$\frac{1}{3}$($\frac{{U}_{x1}}{6V-{U}_{x1}}$•RAB1+$\frac{{U}_{x2}}{6V-{U}_{x2}}$•RAB2+$\frac{{U}_{x3}}{6V-{U}_{x3}}$•RAB3).

分析 (1)①本实验中电压表应与灯泡并联,由图甲分析错误之处并修改;
②根据电流表量程和分度值读出;
(2)由图知,电压表测Rx两端电压,根据串联电路特点和欧姆定律分析AB间接入的元件,同时考虑取多次测量以减小误差.

解答 解:
(1)①测量小灯泡的额定功率的实验中,电压表应与灯泡并联,由图甲知电压表测总电压了,修改电路连接如图所示:

②由图乙知,电流表使用0-0.6A量程,分度值0.02A,灯泡正常发光时通过的电路为0.26A,
所以灯泡额定功率:P=UI=2.5V×0.26A=0.65W;
(2)要想准确测出Rx的阻值,可以采取取多次测量Rx阻值,再取平均值;
由图知:Rx与AB部分串联,电压表测Rx两端电压,由题又知电源电压,可以根据串联电路电流处处相等,通过计算AB部分电流得到Rx的电流,再利用欧姆定律计算Rx的阻值.
为满足以上两个要求应选用电阻箱;
实验步骤:
将变阻箱接入AB间,三次调节变阻箱并读出连入阻值和电压表的示数(RAB1、Ux1;RAB2、Ux2;RAB3、Ux3),根据串联电路特点计算每次测出Rx的阻值.
Rx1=$\frac{{U}_{x1}}{{I}_{1}}$=$\frac{{U}_{x1}}{\frac{6V-{U}_{x1}}{{R}_{AB1}}}$=$\frac{{U}_{x1}}{6V-{U}_{x1}}$•RAB1,
同理:Rx2=$\frac{{U}_{x2}}{6V-{U}_{x2}}$•RAB2,Rx3=$\frac{{U}_{x3}}{6V-{U}_{x3}}$•RAB3,
所以Rx=$\frac{1}{3}$($\frac{{U}_{x1}}{6V-{U}_{x1}}$•RAB1+$\frac{{U}_{x2}}{6V-{U}_{x2}}$•RAB2+$\frac{{U}_{x3}}{6V-{U}_{x3}}$•RAB3)
故答案为:(1)①见上图;②0.26;0.65;
(2)电阻箱;能读出多个电阻值;Rx两端的电压Ux和电阻箱接入电路的阻值RAB;
Rx=$\frac{1}{3}$($\frac{{U}_{x1}}{6V-{U}_{x1}}$•RAB1+$\frac{{U}_{x2}}{6V-{U}_{x2}}$•RAB2+$\frac{{U}_{x3}}{6V-{U}_{x3}}$•RAB3)

点评 本题是测灯泡功率的实验,考查了实物连接、电表读数、电功率计算以及特殊方法测电阻的实验设计.第2问是本题的难点,关键是知道有电压表和已知阻值的电阻,能根据串联电路特点和欧姆定律设计实验方案.

练习册系列答案
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18.为测量一只标有“6V  0.3A”小灯泡的额定功率,实验室备有:电压表(量程0~3V、0-15V)一个、电流表(量程0〜0.6A、0~3A)一个,“lOΩ 2A”和“50Ω 1A”的滑动变阻器各一只,电源(电压为12V)一个,开关一只,导线若干,小组同学通过讨论、交流,设计了如图甲所示的实验电路图,在根据实验电流图选用实验器材连接实物电路时,同组的三位同学产生了分歧.
甲同学:电压表选用大量程,电流表选用小量程,滑动变阻器选用“10Ω  2A”的.
乙同学:电压表选用大量程,电流表选用小量程,滑动变阻器选用“50Ω  1A”的.
丙同学:电压表、电流表都选用小量程,滑动变阻器选用“50Ω  1A”的.
(1)你认为同学乙(选填“甲”、“乙”或“丙”)的观点是合理的.请以笔画线代替导线,将图乙中的实物连接起来.
(2)请你对其他两位同学的观点进行评估.
(3)连接好电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不亮,电流表无示数,电压表有示数,则出现故障的原因可能是小灯泡断路了.
(4)移动滑动变阻器的滑片得到了一组电压和电流的数据,并填入设计的表格
次数
电压U/V

电流I/A

电功率P/W
平均电功率P/W 
14.80.25 
260.3
37.50.32
这种表格设计是否合理?答:不合理(选填“合理”或“不合理”),理由是设计功率的平均值栏无意义.

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