题目内容

14.小明为测量小灯泡正常发光时的电阻(阻值约10Ω),请在甲方框中设计实验所需的电路图.已知电源电压为6V,灯泡正常发光电压为3.6V,滑动变阻器标有“2 0Ω  1A”字样.
(1)图乙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,发现小灯泡不亮“选填“亮”或“不亮”);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;

(2)若电压表0~15V的量程损坏,为完成实验,请你使用原有器材重新设计一个电路,并将设计的电路图画在图丙的虚线框内;
(3)根据你的设计重新连接电路进行实验.闭合开关,移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为2.4V,小灯泡正常发光,此时电流表的示数为0.4A,则小灯泡的电阻是9Ω.

分析 (1)根据测量3.6V小灯泡的电阻的电路图,从电源正极、开关、电流表、滑动变阻器、灯泡、电源负极,电压表并联的灯泡两端,由此可以判断灯泡和电流表负接线柱的导线连接错误,而是灯泡右端的导线和电源负极连接.
电压表的电阻很大,在电路中相当于断路,如图,电压表串联在电路中,电路相当于断路,灯泡不亮.
(2)电压表0~15V量程损坏,只能使用0~3V量程,灯泡正常发光时灯泡电压是3.8V>3V,此时滑动变阻器两端电压是6V-3.8V=2.2V,因此电压表不能测灯泡两端电压,可用电压表测滑动变阻器两端电压,据此设计实验电路图;
(3)灯泡电压为额定电压时,灯泡正常发光,由串联电路特点求出电压表示数,再根据欧姆定律求出此时小灯泡的电阻.

解答 解:
(1)由原实物图知,电压表与灯泡串联在电路中,由于电压表阻值太大,所以通过灯泡电流非常小,因此灯泡不亮;
测量灯泡电阻的电路图如下图,从电源正极-开关-电流表-滑动变阻器-灯泡-电源负极,电压表并联在灯泡两端,所以灯泡和电流表之间导线连接错误.
正确实物图的连接如下图所示:

(2)电压表0~15V量程损坏,电压表与滑动变阻器并联,电路图如下图所示:

(3)当灯泡电压为额定电压时灯泡正常发光,
因为并联电路的总电阻等于各分电压之和,所以滑动变阻器两端电压,即电压表示数:U滑=U-UL=6V-3.6V=2.4V,
根据欧姆定律可得:此时灯泡的电阻RL=$\frac{{U}_{L}}{I}$=$\frac{3.6V}{0.4A}$=9Ω.
故答案为:(1)不亮;(3)2.4;9.

点评 (1)在实物图中找出错误之处,对电压表、电流表、滑动变阻器的正确使用逐条分析,防止遗漏错误.
(2)在电压表的合适量程损坏时,把电压表并联在滑动变阻器的两端是常用的方法.

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