题目内容

20.在伏安法测小灯泡电阻的实验中,小红所使用的小灯泡的额定电压是2.5V,可选用的滑动变阻器有“20Ω,1A”和“30Ω,1A”两种规格.
小红正确连接好电路,操作方法正确.闭合开关后,记录了第1组数据.移动变阻器的滑片,当小灯泡正常发光时记录了第2组数据.当继续移动滑片到某一位置时,小灯泡突然熄灭,观察此时电压表和电流表的示数,并记录了第3组数据.如表所示.
实验序号电压表示数电流表示数小灯泡亮暗程度
11.3V0.16A暗
22.5V0.25A正常发光
34.5V0A熄灭
(1)实验中,小灯泡突然熄灭,是因为小灯泡出现了断路(选填“短路”或“断路”)故障.
(2)小灯泡正常发光时的电阻是10Ω.
(3)实验中,小红把规格为“30Ω,1A”的滑动变阻器连入了电路.

分析 (1)灯泡不亮可能是灯泡断路或灯泡断路或灯泡之外的电路断路;电压表有示数,与电压表并联的灯泡不可能短路,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.由此分析故障的原因;
(2)由灯泡正常发的电压和电流值,根据R=$\frac{U}{I}$计算灯泡电阻;
(3)由表格第三次数据可知电源电压,由串联电路的特点求出滑动变阻器两端的电压,由欧姆定律求出灯泡发光较暗时滑动变阻器的阻值,根据该阻值选择滑动变阻器.

解答 解:(1)闭合开关后,发现灯泡不亮,电压表有示数,说明电压表与电源两极之间是通路,故障在灯泡上,电流表没有示数,说明灯泡没有短路,则故障的原因是灯泡断路;
(2)由表格灯泡正常发光时的电流I=0.25A,所以此时灯泡R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω;
(3)当灯泡断路时,电压表示数等于电源电压,即U=4.5V.灯泡发光较暗时,滑动变阻器两端的电压U滑=U-U灯=4.5V-1.3V=3.2V,滑动变阻器阻值R滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.2V}{0.16A}$=20Ω,滑动变阻器的最大电阻应该大于20Ω,故选择滑动变阻器的规格是“30Ω,1A”.
故答案为:(1)断路;(2)10;(3)“30Ω,1A”.

点评 本题考查了电路故障分析、由欧姆定律求灯泡阻值、滑动变阻器的选择等,是实验的常考内容,应掌握这些问题的解题方法.

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