题目内容

2．王强同学观察到现在的手电筒大都由原来的一个小灯泡换成了多颗发光二极管，他通过使用发现这种手电筒非常明亮而且还非常省电，他很好奇，于是就到电子器材商店买了两颗这种发光二极管准备用实验测出它的额定功率．从包装盒上，他了解到这种发光二极管的额定电压是3V，正常发光时电阻约为80Ω左右．当他选好器材（电源是电压为6V的蓄电池，滑动变阻器上标有“20Ω、1A”字样）并将实验电路连成如图甲所示的情况后：
（1）请你用笔画线当导线，替他把电路连接完整（要求选择合适的量程，导线不交叉）
（2）实验前，老师建议王强同学先使用电压表的大量程．王强将电路连好并检查无误后，再将滑动变阻器调到图中的A端（填“A”或“B”），这时，他闭合开关后发现发光二极管非常明亮且还冒烟，接着就被烧坏了．产生这种现象的原因是滑动变阻器的滑动变阻器的最大阻值太小，使发光二极管两端电压大于额定电压．
（3）王强同学更换合适的器材后，再次闭合开关发现发光二极管不发光，电流表指针有明显偏转，电压表却无示数，产生这一故障的原因是发光二极管短路了
（4）当王强排出故障后，按照正确的操作规则将电压表的示数调到3V，这时他观察到电流表示数如图乙所示．则这时通过发光二极管的电流是0.04A，发光二极管的额定功率是0.12W．

分析 （1）根据发光二极管的额定电压确定电压表的量程，且与二极管并联；根据欧姆定律求出额定电流的大约值确定电流表的量程，且与二极管串联；
（2）由电路图可知滑动变阻器接入电路最大阻值的位置，根据发光二极管被烧坏了说明电路中的电流过大；
（3）电流表指针有明显偏转，说明电路为通路，根据发光二极管不发光、电压表却无示数分析回答产生这一故障的原因；
（4）额定电压下发光二极管正常工作，根据电流表的量程和分度值读出电流表的示数，根据P=UI求出光二极管的额定功率．

解答 解：（1）发光二极管的额定电压为3V，所以电压表的量程为0～3V，且与发光二极管并联；
发光二极管的额定电流约为I=$\frac{U}{R}=\frac{3V}{80Ω}$=0.0375A，
故电流表的量程为0～0.6A，且与发光二极管串联，如下图所示：

（2）由图可知，滑动变阻器滑片位于A端时接入电路的电阻最大；
发光二极管被烧坏了说明电路中的电流过大，根据欧姆定律可知，电路中电阻过小，即滑动变阻器的最大阻值太小造成的；
（3）再次闭合开关发现发光二极管不发光，电流表指针有明显偏转，说明电路为通路，电压表却无示数，二极管不发光，则产生这一故障的原因是：与电压表并联的二极管短路了；
（4）二极管的额定电压是3V，按照正确的操作规则将电压表的示数调到3V；
电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，所以电流表的示数为0.04A，
发光二极管的额定功率P=UI′=3V×0.04A=0.12W．
故答案为：（1）如上图所示；
（2）A；滑动变阻器的最大阻值太小；
（3）发光二极管短路了；
（4）3；0.04； 0.12．

点评 本题测量发光二极管的额定功率，考查了连接实物图、电流表读数、变阻器的作用及额定功率的计算，是电学实验的常考内容．

练习册系列答案
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（3）本实验测量多组数据的目的，与以下哪个实验中多次测量的目的相同：A（填字母代号）．
A．探究重力大小与质量的关系B．用刻度尺测量物体的长度
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③30273015
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（3）要测出大气压的大小，你认为实验中所选吸盘的面积应尽量小一些．（选填“大一些”或“小一些”）．
（4）实验中计算大气压的表达式是p=$\frac{4F}{π{D}^{2}}$（用测得的物理量表示）
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