题目内容

17.要测量小灯泡的额定功率,实验室提供的器材有:标有“2.5V”的小灯泡、电池组(电压为3V)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干.

(1)小虎所接的实验电路如图甲,电路中部分连接不合理,但只需改动一根导线,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画出正确的接法.
(2)改正电路后,移动滑片,使滑动变阻器接入电路的阻值最大.闭合开关,此时电压表示数为1V,电流表示数为0.2A,则滑动变阻器的最大阻值为10Ω.
(3)移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.5V,此时电流表示数如图乙所示,其值为0.24A,小灯泡的额定功率为0.6W.
(4)小华在实验过程中,移动变阻器滑片时,小灯泡突然熄灭.经判断,电路故障是小灯泡或电流表被烧坏.查找故障时,在不拆开电路的情况下,他把一根导线接在电流表两端,小灯泡仍不发光,可判断电路故障是小灯泡断路.
(5)还有一组同学没有使用电压表,而是利用两只电流表和一个阻值已知电阻R0,其它元件与前组相同,仍然完成了实验.请在图丙虚线框内画出该组同学实验的电路图,不必写出实验步骤.

分析 (1)实物连接图中,主要从电流表、电压表、滑动变阻器的使用方法上考虑:
从电流表和电压表的量程、连接方式、正负接线柱三个方面分析.
从滑动变阻器的接线柱选择和滑片位置分析.
(2)根据串联电路电压特点求出滑动变阻器两端的电压,再根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值;
(3)根据电流表的量程和分度值确定电流表的示数;根据P=UI求出灯泡的额定功率.
(4)导线接在电流表两端,会造成电流表短路,根据灯泡的亮暗可以判断电路故障.
(5)根据并联电路的电压特点进行设计电路,把定值电阻与灯泡并联,当定值电阻两端的电压为灯泡的额定电压时灯泡正常工作,用电流表测两支路的电流或测出一条之路和干路电流,根据并联电路的电流特点得出通过灯泡的电流,根据P=UI即可得出小灯泡的额定功率.

解答 解:(1)电压表并联在灯泡和滑动变阻器的两端,测灯泡和滑动变阻器的总电压,所以电压表的“3”接线柱和滑动变阻器右下端接线柱连接错误,应把电压表并联在灯泡两端,电压表的“3”接线柱和灯泡右端接线柱连接,如下图:

(2)当小灯泡两端的电压为1V,电流为0.2A时,滑动变阻器两端的电压为:U滑动=U-UL=3V-1V=2V;
滑动变阻器的最大阻值:R滑动=$\frac{{U}_{滑动}}{I}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω;
(3)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0.24A;
灯泡的额定功率为:P=UI=2.5V×0.24A=0.6W.
(4)当导线接在电流表的两端时,就能排除电流表的故障,小灯泡不亮,说明是小灯泡的故障,小灯被烧坏而断路.
(5)把定值电阻与灯泡并联,定值电阻与其中一个电流表组合间接测电压,另一个电流表测通过灯泡的电流或干路电流,电路图如图所示:

故答案为:(1)如上图所示;(2)10;(3)0.24;0.6;(4)小灯泡断路;(5)见上图.

点评 本题考查了电压表量程的选择、电流表的读数、欧姆定律和电功率公式的计算、电路故障的判断,以及实验设计,涉及的知识点较多,但都是我们必须掌握的内容.

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