题目内容

10.某同学做“测量一个小灯泡的功率”的实验,所用灯泡的额定电压是2.2V.

(1)如图1是他实验的电路,但连接不完整,请你帮他完成电路的连接.
(2)在连接电路过程中,开关要断开,滑动变阻器的阻值调到阻值最大处.
(3)当电路正确连接后,调节滑动变阻器,发现电流表无示数,电压表有较大示数,分析其原因可能是灯泡断路.
(4)纠正电路中的错误后,移动滑动变阻器,使小灯泡发光,此时电流表、电压表的示数如图2甲、乙所示,电路中的电流是0.5A,小灯泡两端的电压是2.5V,此时小灯泡的功率为1.25W;小灯泡的电阻为5Ω.
(5)实际实验的有关记录与计算如表:
实验次数123
电压(V)2.201.502.50
电流(A)0.220.160.24
功率(W)0.4840.240.60
该同学注意到灯的亮度变化时:第二次比第一次暗,第三次比第一次更亮.你认为,根据他观察的现象和实验数据分析,可得出灯泡亮度由灯泡的实际功率决定,灯泡实际功率越大,灯泡越亮结论.
(6)他还注意到,这个实验记录也可以用来计算灯丝的电阻,并完成了有关计算如下表格:
实验次数123
电压(V)2.201.502.50
电流(A)0.220.160.24
灯丝电阻(Ω)10.009.3810.42
这位同学有些纳闷儿:导体的电阻不是与电压、电流无关吗?怎么三次计算的灯丝电阻却不一样呢?请你对此作出可能性的解释:灯丝电阻受温度影响,灯丝电阻随温度升高而增大.

分析 (1)根据伏安法测功率的实验原理连接实物电路图.
(2)为保护电路,连接电路时应断开开关,闭合开关前滑片应置于阻值最大处.
(3)常见的电路故障有断路与短路,根据电路故障现象分析电路故障原因.
(4)根据图示电表确定其量程与分度值,读出其示数,应用P=UI可以求出灯泡功率,应用欧姆定律求出灯泡电阻.
(5)分析表中实验数据,根据灯泡亮度与实际功率的关系分析答题.
(6)灯丝电阻受温度影响,分析表中实验数据然后答题.

解答 解:(1)把灯泡与滑动变阻器串联接入电路,电压表并联在灯泡两端,灯泡额定电压为2.2V,电压表选择0~3V量程,实物电路图如图所示:

(2)为保护电路安全,在连接电路过程中,开关要断开,滑动变阻器的阻值调到阻值最大处.
(3)电流表无示数,电路存在断路或电流表发生短路,电压表有较大示数,说明电压表与电源两极相连,电压表并联电路之外电路不存在断路,则与电压表并联的灯泡断路.
(4)由图2甲所示电压表可知,其量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为2.5V,由图2乙所示电流表可知,其量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.5A,则电路中的电流是0.5A,小灯泡两端的电压是 2.5V,此时小灯泡的功率P=UI=2.5V×0.5A=1.25W;小灯泡的电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω.
(5)由表中实验数据可知,随灯泡实际功率的增大,灯泡亮度增加,由此可知:灯泡亮度由灯泡的实际功率决定,灯泡实际功率越大,灯泡越亮.
(6)由于灯丝电阻受温度影响,随温度升高而增大,灯丝电阻不是定值,因此三次实验测出的灯丝电阻阻值不同.
故答案为:(1)如图所示;(2)断开;阻值最大处;(3)灯泡断路;(4)0.5;2.5;1.25;5;(5)灯泡亮度由灯泡的实际功率决定,灯泡实际功率越大,灯泡越亮;(6)灯丝电阻受温度影响,灯丝电阻随温度升高而增大.

点评 本题考查了连接实物电路图、实验注意事项、电路故障分析、电表读数、实验数据分析,是实验的常考问题,一定要掌握;对电表读数时要先确定其量程与分度值,然后再读数,读数时视线要与电表刻度线垂直.

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