题目内容

【题目】在“测量小灯泡的电功率”的实验中,小灯泡的额定电压为2.5V,正常发光时的电阻约为8Ω。

(1)在图甲中,有一根导线未连接,请用笔画线代替导线将电路连接完整。

(______________)

(2)闭合开关后,小灯泡不亮,电流表有示数,电压表没有示数。经检查,导线连接完好,则电路故障可能是小灯泡发生了_______(选填“短路”或“断路”)。

(3)移动滑片P到某一位置时,电压表示数如图乙所示,为______V;此时要测量小灯泡的额定功率,应持滑片P向 _________(选填“左”或“右”)端移动,移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图丙所示的 I-U图像;

(4)由图像可计算出小灯泡的额定功率是______ W。

(5)完成上述测量后,不用电压表,用如右图所示的电路也可测量已知额定电流的小灯泡的额定功率,已知小灯泡的额定电流为I额,定值电阻的阻值为R0。实验步骤如下,请补充完整:

①闭合开关S、S2,断开开关S1,_______________________ ,使电流表示数为I额。

②闭合开关S、S1,断开开关S2,记下此时电流表的示数为I;

③小灯泡的额定功率的表达式为P额=_________________ 。

【答案】见解析所示 短路 2.2 右 0.75 滑动变阻器 I额(I -I额)R0

【解析】

(1)[1]灯泡正常发光时的电流

I===0.3125A

所以电流表选用小量程,电流从正接线柱流入,从负接线柱流出,如下图所示:

(2)[2]闭合开关后,电流表有示数,说明电路是通路;电压表没有示数,说明与电压表并联的用电器两端没有电压,因此电路故障为灯泡短路;

(3)[3]电压表使用03V量程,每一个大格代表1V,每一个小格代表0.1V,电压表示数为2.2V;

[4]要使灯泡正常工作,灯泡两端电压应从2.2V增大到2.5V,就要减小变阻器两端的电压,根据分压原理,滑动变阻器连入电路中的电阻要减小,滑片向右端移动,使电压表的示数为2.5V;

(4)[5]从图象可知,灯泡在2.5V下的电流为0.3A,则小灯泡的额定功率是

P=UI=2.5V×0.3A=0.75W

(5)①[6]闭合开关S、S2,断开开关S1,调节滑动变阻器R的滑片P,使电流表示数为I额,此时灯泡正常发光;②闭合开关S、S1,断开开关S2,电流表测通过定值电阻与小灯泡的电流之和,记录下此时电流表的示数为I;

③[7]定值电阻R0的电流为:

I0=II额

定值电阻R0两端的电压为:

U=I0R0=(II额)R0

因为灯泡两端的电压等于定值电阻的电压,所以灯泡的额定电压功率为:

P额= I额(I -I额)R0。

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