题目内容

15.小明在做“测量小灯泡电功率”的实验中,已知电源电压为3V,小灯泡的额定电压为2.5V(阻值约为10Ω)
(1)他在检查仪器时,发现电压表指针如图甲所示,则接下来的操作是对电压表进行调零..
(2)图乙是小明画出的实验电路图,请你根据电路图用笔画线代替导线,帮他在图丙中将来完成的电路连接好,要求:电流表、电压表选择合适的量程;导线不能交叉.
(3)小明在连接完最后…根导线后,将开关闭合,发现灯泡不亮,电流表指针几乎未动,电压表示数接近3V.小明重新检查了一遍电路,发现电路连接正确.根据这些现象,电路可能出现的故障是灯泡断路.
(4)经检查无误后,闭合开关,改变滑动变阻器的阻值,多次测量通过小灯泡的电流和它两端的电压,根据记录的数据,小明画出了小灯泡电流随其两端电压变化的关系图象(如图丁所示),根据图象提供的信息,计算出小灯泡的额定功率为0.625 W.
(5)若将两个小灯泡串联后直接接在3V电源的两端,两灯消耗的总电功率为0.54 W.

分析 (1)由图1知电压表指针没有指在零刻度线上,应对电压表进行调零,使指针指在零刻度线上.
(2)根据灯泡额定电压选择电压表量程,根据灯泡正常发光时的电流选择电流表量程,当接滑动变阻器右下接线柱时,滑动变阻器的滑片向右移动,连入电路的阻值变小,连线时要注意,电表正负接线柱不要接反.
(3)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造成的;电流表指针几乎不动,说明电路存在断路;电压表示数接近3V,说明电压表与电源两极相连,电压表并联电路之外不存在断路;综合分析可知,电路故障是:灯泡断路.
(4)由丁确定当灯泡两端的电压为额定电压时对应的额定电流,由电功率公式P=UI求出灯泡的额定功率.
(5)应用串联电路特点求出灯泡电流,然后又P=UI求出功率.

解答 解:(1)由图1知电压表指针没有指在零刻度线上,则接下来的操作是对电压表进行调零.
(2)灯泡额定电压是2.5V,电压表选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,电流表选0~0.6A量程,
滑动变阻器接右下接线柱,电路图如图所示:
(3)闭合开关,灯泡不亮,电流表指针几乎未动,电压表示数接近3V,电路连接正确,电路可能出现的故障是灯泡断路.
(4)由图丁知当小灯泡的电压为额定电压2.5V时,对应的电流为0.25A,则灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W.
(5)规格相同的灯泡串联在3V电源两端,由串联电路特点可知,灯泡两端电压相等,为1.5V,由图丁知,电流约为0.18A,此时两灯泡消耗的总功率:P=UI=3V×0.18A=0.54W.
故答案为:(1)对电压表进行调零;(2)电路连接如上图所示;(3)灯泡断路(4)0.625;(5)0.54.

点评 本题考查了电压表的调节、连接电路图、电路故障分析、求灯泡的额定功率以及实际功率等问题,是电学实验的常考内容,一定要掌握;连接实物图时应注意:①电压表、电流表的正负极不要接反.②注意电压表、电流表的量程不要接错.③滑动变阻器的分压与限流接法,滑片移动时阻值的变化应符合题意要求.④作图要美观,连线不要交叉

练习册系列答案
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5.小明为测量小灯泡正常发光时的电功率,设计了图1所示的电路图.已知电源电压为6V,灯泡的额定电压为3.8V,滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样.

(1)闭合开关S前,滑片P应滑到最右端.(选填“左端”或“右端”)
(2)图2是小明根据电路图连接的实物图.闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡亮度不变;经检查,是由于一根导线连接错误.请你在实物图中连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线.
(3)正确连接电路后,闭合开关,发现灯泡不发光,电流表无示数.任意移动滑动变阻器的滑片,电压表示数不变约为6V.故障原因是灯泡断路.
(4)小明排除故障后,继续实验.移动滑动变阻器使电压表的示数为3.8V时.电流表的示数(如图4所示),小灯泡的额定功率是1.216W.
(5)在实验过程中,小明发现电压表的示数和电流表的示数不成正比,原因是灯丝电阻随温度的升高而增大.
(6)小明完成上述实验后,小红发观电流表已坏,她利用剩余器材和老师又给的两个开关S1、S2一个定值电阻R0及导线,也完成了对小灯泡额定功率的测量.图5是小红完成实验设计的电路图,请补充实验步骤和表达式.
①闭合开关S、S1,移动滑片使电压表示数等于灯泡额定电压3.8V,使灯泡正常发光;
②保持滑片位置不变,断开开关S1,闭合开关S2,读出电压表示数U;
③P额=$\frac{6V}{U-6V}•{R}_{0}$.

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