题目内容

某同学按图所示的电路图连接电路进行实验.若图所示的实验器材中,灯L1、图L2完全相同,且不考虑温度对灯的电阻的影响.实验时,该同学把滑动变阻器R的滑片P移到A、B、C三个位置,并记下各电表的示数,表2记录是该同学测得的实验数据.过一段时间,这位同学发现灯L1、L2的亮度都发生变化,为了探究其原因,于是这位同学又将滑片P移到A、B、C三个位置附近,测得各电表的示数如表3所示.
表2 第一次实验测得实验数据
实验序号 A1表示数/安 A2表示数/安 A3表示数/安 V1表示数/伏 V2表示数/伏
1 0.36 0.48 4.80 1.20
2 0.30 0.40 4.00 1.00
3 0.24 0.32 3.20 0.80
表3 第二次实验测得实验数据
实验序号 A1表示数/安 A2表示数/安 A3表示数/安 V1表示数/伏 V2表示数/伏
4 0.40 0.40 0.32 4.80 0.80
5 0.38 0.38 0.30 4.56 0.76
6 0.30 0.30 0.24 3.60 0.60
表4 第三次实验测得实验数据
实验序号 A1表示数/安 A2表示数/安 A3表示数/安 V1表示数/伏 V2表示数/伏
7 1.20 1.20 0.96 2.40 2.40
8 1.00 1.00 0.80 2.00 2.00
9 0.75 0.75 0.60 1.50 1.50
根据上述实验数据,回答下列问题:
(1)根据表2中的实验数据,请通过分析、归纳完成表2中“A2表示数”下的空格.
(2)根据表2、表3中的实验数据,请通过比较,分析,说明实验时灯L1、L2亮度的变化及原因.
(3)若该同学在探究灯L1、L2亮度的变化及原因时,测得各电表的示数如表4所示,请说明在这种情况下,灯L1、L2亮度的变化及原因.
分析:首先分析电路图的连接方式:
灯泡L1与电流表A1串联后再与电阻R1并联,电阻R2与电流表A3串联后再与灯泡L2并联,两并联后的部分电路再通过电流表A2串联在一起;
电压表V1测除去滑动变阻器两端电压之外的总电压,V2测R2两端电压;
(1)已知除去滑动变阻器两端电压之外的总电压和R2两端电压,根据串联电路具有分压作用可以求得L1两端电压,又知通过L1电流,根据欧姆定律解得L1阻值,L2、L1完全相同,再根据欧姆定律解得通过L2电流,根据串并联电路的电流特点解得A2的示数;
(2)从表3可知:A1表与A2表示数相同,即电路中电阻R1发生断路故障,再根据串联电路具有分压作用,求得L1、L2两端的电压变化情况判断灯泡的亮度;
(3)从表4可知:A1表与A2表、V1表与V2表示数相同,因此灯L1、L2亮度变化的原因是:电路中灯L1发生短路故障,L1熄灭,此时电源电压全在L2两端,故L2变亮.
解答:解:(1)除去滑动变阻器两端电压之外的总电压U=4.8V,R2两端的电压UR2=1.2V,故L1两端电压UL1=4.8V-1.2V=3.6V
又IL1=0.36A,故RL2=RL1=
U1
I1
=
3.6V
0.36A
=10Ω
通过L2的电流为IL2=
UR2
RL2
=
1.2V
10Ω
=0.12A
又并联电路的总电流等于个支路电流之和,在串联电路中电流处处相等,
故A2的示数I2=I3+IL2=0.60A
同理,剩下两次A2的示数依次为:0.50A,0.40A
故答案为:
实验序号 A1表示数/安 A2表示数/安 A3表示数/安 V1表示数/伏 V2表示数/伏
1 0.36 0.60 0.48 4.80 1.20
2 0.30 0.50 0.40 4.00 1.00
3 0.24 0.40 0.32 3.20 0.80
(2)从表3可知:A1表与A2表示数相同,因此灯L1、L2亮度变化的原因是:电路中电阻R1发生断路故障.
对照表2与表3中,位置A(或B或C)的V1表与V2表的示数可知,L1两端的电压由3.6V变为4.0V,故灯L1变亮;而灯L2两端的电压由1.2V变为0.8V,故灯L2变暗.
(3)从表4可知:A1表与A2表、V1表与V2表示数相同,因此灯L1、L2亮度变化的原因是:电路中灯L1发生短路故障.
对照表2与表4中,位置A(或B或C)的V1表与V2表的示数可知,灯L1两端电压变为0,故L1熄灭;而灯L2两端电压由1.2V变为2.4V,故灯L2变亮.
点评:本题主要考查学生对串并联电路的电流和电压的规律的掌握和应用,难点在于电路图的分析,尤其是对于混连电路,解决的方法就是根据电流的方向分析电路的连接方式,如能画出对应的等效电路图最好,把问题简单化.
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