题目内容

8.在“测定小灯泡功率”的实验中,被测小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为10Ω.

(1)在检查仪器时,发现电流表指针如图甲所示,则应对电流表进行调零.
(2)图乙是未连接好的电路,请在图上用笔画线代替导线连接好电路.
(3)小张检测电路连接无误后,闭合开关,发现小灯泡不亮,立即举手要求老师更换刀片,这种做法不妥当(填“妥当”或“不妥当”).经同组员成员提示还发现电压表电流表都有示数,则灯泡不亮的原因可能是灯泡实际功率很小.解决问题后,小张继续实验,闭合开关,调节滑动变阻器滑片到某一位置,电压表的示数如图丙所示,为测小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器滑片向B(填“A”或“B”)端滑动直至电压表示数为2.5V,记下此时电流表的示数,即可测出.
(4)实验中若不慎将电压表和电流表互换了位置,则小灯泡将不亮(填“不亮”、“较亮”、“正常发光”、“特别亮乃至烧毁”).
(5)测量结束后,应先断开开关,拆除电源两端的导线,再拆除其它导线,最后整理好器材.
(6)小张获知了两个额定电压为220V的白炽灯L1和L2的电压U与电流I的关系曲线,如图所示,由此可知,L2的额定功率约为99W;如果将L1和L2串联后接在220V的电源上,则此时L2的实际功率为17.5W.

分析 (1)使用电表前应对电表进行机械调零,使指针只在零刻度线处.
(2)根据灯泡额定电压确定电压表量程,根据灯泡正常发光时的电流确定电流表量程,把电流表、滑动变阻器串联接入电路,把电压表与灯泡并联,即可完成电路图的连接.
(3)灯泡实际功率很小时,灯泡可能不发光.
根据图丙电压表小量程读数,比较电压表示数与额定电压的大小,根据串联电路电压的规律和分压原理确定滑片移动的方向;
(4)根据电压表和电流表互换了位置后电路的连接,由电表内阻的大小结合欧姆定律和分压原理作答;
(5)电源两极不可以直接用导线连接;实验结束后,应将先拆除电源,然后再拆除其余导线;
(6)由图可知当电压为额定电压时的电流,则由功率公式可得出额定功率;串联后接在220V的电源上,则两电阻两端的电压达不到220V,但二者电压之和应为220V,由图可读出电阻的电流,则可求得功率.

解答 解:(1)由图1所示电流表可知,电流表指针没有指在零刻度线上,在使用该电流表之前应对电流表进行调零,使指针指在零刻度线上.
(2)灯泡额定电压是2.5V,电压表应选0~3V量程,灯泡正常发光时电流约为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A,电流表应选0~0.6A量程,灯泡与电流表串联接入电路,电压表与灯泡并联,电路图如图所示:
;
(3)闭合开关前滑片置于阻值最大处,闭合开关,电压表与电流表都有示数,说明电路不存在断路,灯泡也没有发生短路,由于滑动变阻器阻值全部接入电路,电路电阻很大,电路电流很小,灯泡实际功率很小,因此灯泡不发光,此时不需要急着换灯泡,正确做法是移动滑片,观察灯泡是否发光.
图丙中,电压表小量程分度值为0.1V,示数为0.7V,小于灯的额定电压,因灯在额定电压2.5V时才正常发光,应增大灯的电压,减小变阻器分得的电压,由分压原理应减小变阻器连入电路中的电阻大小,所以滑片向B移动,直到电压表示数为2.5V;
(4)实验中若不慎将电压表和电流表互换了位置,即电压表串联在电路中,电流表与灯并联,因电流表内阻很小,所以电流表将灯短路了,灯不亮;因电压表内阻很大,根据欧姆定律,电路中电流几乎为0;根据分压原理,电压表示数接近电源电压.所以实验中若不慎将电压表和电流表互换了位置,则小灯泡将不亮.
(5)实验结束后,应将先将电源拆除,确保电路不会形成通路;
(6)由图可知,当电压为220V时,L2的电流为0.45A,故L2的额定功率:P=UI2=220V×0.45A=99W;
两电阻串联时,流过两电阻的电流相等,而总电压应为220V,
由U-I图象可知,串联时电流应为0.25A,此时L1的电压为150V,L2的电压为70V,符合串联电路的电压特点,
故此时L2的功率P=U2I2′=70V×0.25A=17.5W.
故答案为:(1)调零;(2)见上图;(3)不妥当;灯泡实际功率很小;B;(4)不亮;(5)电源;(6)99;17.5.

点评 本题考查了实物电路的连接、实验操作和注意事项、电表的读数、功率的计算等,最后一问要结合图象和串并联电路的性质进行分析,注意灯丝电阻随电压的变化发生变化,故不能先求电阻,再进行计算.

练习册系列答案
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20.小华和小明在“测量小灯泡的额定功率”.器材如下:待测小灯泡(额定电压为3.8V)、电源(电压恒为6V)、滑动变阻器(20Ω  1A)、开关各一只,导线若干.

(1)他们将实验器材连接成了如图1电路,闭合开关后发现灯不亮,只有电压(选填“电流”或“电压”)表有示数.
(2)小明想重新连接电路旁边的小华拦住他,认为不用重新连接,只需改动一根导线,即可使电路连接正确.请你在应改动的导线上打“×”,并用笔画线代替导线在原图上画出正确的接法.
(3)电路连接正确后,小明开始实验.闭合开关电压表示数为2.2V,则应向B(选填“A”或“B”)调节滑片,直至灯泡正常发光,电流表示数如图2,则小灯泡的额定功率为1.14W.
(4)在实验过程中小明和小华还发现,调节滑动变阻器滑片时,电压表的示数很难准确达到3.8V.经过讨论他们发现只要再(2)小问改接正确的电路上将电压表改接到滑动变阻器两端,就能减小实验误差.改接后能减小实验误差的原因是灯泡正常发光时,滑动变阻器两端电压为6V-3.8V=2.2V,把电压表并联到滑动变阻器两端,电压表量程应选择0-3V,分度值为0.1V,故读数更精确.
(5)小明和小华通过分析认为,如果增加已知阻值的定值电阻R0,只利用一只电流表,通过简单操作(开关S接“a”“b”各一次)就能测量小灯泡的额定功率.图3甲、乙是他们设计的两个电路图,其中能完成测量的是电路图甲(选填“甲”“乙”或“都可以”).
(6)小明和小华还想探究“在电压一定的情况下,电流与电阻的关系”,于是将(2)小问改接正确的电路中的小灯泡换成阻值分别为10Ω、8Ω、6Ω、4Ω的四个定值电阻,其余连接均不变.在实验中,将4个定值电阻依次接入电阻,调节滑动变阻器使定值电阻两端的电压保持某个值U0不变,为了能够顺利得到4组I、R数据,完成实验,该电压U0的取值范围是:2V-2.4V.

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