题目内容

5.小军同学根据如图甲“测量小灯泡功率”,其中电源电压为6V,小灯泡额定电压为3.8V,滑动变阻器标有“10Ω  1A”字样(灯泡额定功率估计为1W).

(1)如图甲,闭合开关前,滑片应调到a(选填“a”或“b”)端.
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不发光,电压表无示数,电流表有示数,若电路只有一处故障,则故障是灯泡发生短路.
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为3.8V时,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为1.292W.
(4)小军通过移动滑片,测量多组数据,绘制了电流与电压的关系图象,你认为通过灯泡的电流与灯泡两端电压的关系应该是图丙中的A(选填“A”、“B”或“C”)线条,不能(选填“能”或“不能”)用此套器材探究“电流与电阻的关系”.
(5)小红利用上面的器材也做该实验,实验时发现电压表0-15V的量程坏了,但0-3V的量程完好无损,在不换用其他器材的情况下(其他器材没有损坏),她通过认真思考,也能够测量出该灯泡的额定功率,请帮她把如图2的实物图连接完整(连线不能交叉,电表量程要合适).

分析 (1)滑动变阻器连入电路时应将滑片滑倒电阻最大位置;
(2)灯泡不亮,可能是灯泡断路或灯泡短路或灯泡之外电路存在断路;电压表无示数,可能是灯泡短路,或电压表并联电路之外存在断路,或者是电压表断路;电流表有示数,说明电路不存在断路;综合分析可知,电路故障是灯泡短路;
(3)弄清楚电流表的量程和分度值,读出电流值,再根据P=UI求出额定功率;
(4)灯泡电阻随温度的升高而增大,根据这个特点进行分析;探究“电流与电阻的关系”实验时,应控制电压不变,改用定值电阻;
(5)电源电压为6V,根据串联电路电压特点,当灯泡电压为3.8V,滑动变阻器的电压为2.2V<3V,可以利用0~3V量程测量滑动变阻器的电压.

解答 解:(1)如图甲,闭合开关前,应将滑片滑倒电阻最大位置,即调到a端;
(2)闭合开关后,灯泡不亮,电压表无示数,可能是灯泡短路,或电压表并联电路之外存在断路,电流表有示数,说明电路不存在断路;所以其故障是灯泡短路;
(3)电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,其读数为0.34A,
小灯泡的额定功率P=UI=3.8V×0.34A=1.292W;
(4)灯丝的电阻随温度的升高而增大,灯丝两端的电压越高,其功率越大,灯丝温度越高,灯丝的电阻越大,所以A线条符合要求;
实验中小灯泡的电阻值随着温度的升高而增大,故不能用此套器材探究“电流与电阻的关系”.
(5)灯泡的额定功率估计为1W,额定电压为3.8V,所以其电流小于0.6A,故电流表选用0.6A量程即可;
灯泡正常发光,即要使灯泡电压为3.8V,则滑动变阻器两端电压为6V-3.8V=2.2V<3V,
所以把电压表并联在滑动变阻器的两端,移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为2.2V时,小灯泡即可正常发光,即可进行实验,如下图:

故答案为:(1)a;(2)灯泡发生短路;(3)1.292;(4)A;不能;(5)如上图.

点评 本题是灯泡额定功率的测量实验,主要考查了变阻器的使用、电路的连接、欧姆定律在串联电路中的应用、灯丝电阻与温度的关系等,考查全面,且有一定难度.

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