按图所示的电路图做“测量小灯泡的功率”的实验.所用器材有:标有“3.8V”字样的待测小电灯、电压恒为6V的电源...
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按图所示的电路图做“测量小灯泡的功率”的实验.所用器材有:标有“3.8V”字样的待测小电灯、电压恒为6V的电源、标有“20Ω 1A”的滑动变阻器、电流表(量程为0~0.6A、0~3A)、电压表(量程为0~3V、0~15V)、开关及导线若干.
(1)一学生按电路图正确连接电路后,变化开关,将滑动变阻器的滑片移到最右端时,灯不亮,电压表有较大的示数.经检查,导线连接完好,则电路故障是 .
(2)排除故障换用新元件后,闭合开关,观察到灯闪亮一下后立即熄灭,该学生在*作过程中的不当之处是: .
(3)小明同学按电路图正确连接电路后,闭合开关,从大到小调节滑动变阻器的阻值,并将正确*作下的电压表和电流表的示数填入表中.
①通过上表数据,可算得小灯泡的额定功率为 W,还可得出关于灯丝电阻的结论是: .②当小灯泡正常工作时,连入电路的滑动变阻器的阻值为 Ω(小数点后保留一位有效数字).
电压表的示数U/V | 电流表的示数 I/A | 小电灯的功率 P/W |
2.0 | 0.20 | |
2.5 | 0.22 | |
3.0 | 0.25 | |
3.8 | 0.30 | |
4.5 | 0.32 |
(4)若电压表的0~15V量程已损坏,只能使用0~3V量程,其它器材不变,如何测出小电灯的额定功率?
①在图2方框中画出测量电路图;
②若小灯泡两端最大可加4.5V电压,为保*实验时你所设计的测量电路中各元件的安全,参照小明的实验数据,估算滑动变阻器接入电路的阻值范围应为 (计算结果取整数).
【回答】
【考点】电功率的测量.
【分析】(1)根据电路图可知,闭合开关,将滑动变阻器的滑片移到最左端时,电路为灯泡的基本电路,根据灯泡的是否发光和电压表的示数确定电路故障;
(2)开关闭合后,灯闪亮一下后立即熄灭,说明电路电流太大,电路电阻太小造成的,原因可能是闭合开关前滑动变阻器滑片没有放到最大阻值处;
(3)①由表格数据读出灯泡正常发光时的电流,由P=UI计算其额定功率;灯丝电阻随温度的升高而增大
②由串联电路特点和欧姆定律计算小灯泡正常工作时,连入电路的滑动变阻器的阻值;
(4)①0~15V量程已损坏,而灯泡额定电压为3.8V,超过电压表的另一量程0~3V;电源电压是6V,灯泡正常发光时,与灯泡串联的滑动变阻器电压为6V﹣3.8V=2.2V,小于电压表量程0~3V,因此可以用电压表测滑动变阻器电压,以便间接测量灯泡电压,据此作出电路图;
②根据题意确定滑动变阻器两端的最大电压与最小电压值,由串联电路特点求出相应的灯泡电压,由表中数据找出电压所对应的电流,然后由欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最大与最小阻值,然后确定其范围.
【解答】解:(1)闭合开关,将滑动变阻器的滑片移到最右端时,电路为灯泡的基本电路,灯不亮,电压表有较大的示数,说明电路故障为断路,并且电压表与电源两极相连,故小电灯断路;
(2)观察到灯闪亮一下后立即熄灭,说明电路电流太大,电路电阻太小造成的,该学生在*作过程中的不当之处是:闭合开关前滑动变阻器滑片没有放到最大阻值处;
(3)①由表中数据可知,灯泡电压3.8V正常发光,此时通过的电流为0.30A,
所以灯泡的额定功率:P=UI=3.8V×0.3A=1.14W;
由表中数据及R=可知,随小电灯电压的增大,通过的电流也增大,但电压变化大于电流变化,所以小电灯电阻变大,这是因为:随电压增大、电流随之增大,小电灯的实际功率P=UI也增大,灯的温度升高;由此可见:灯丝电阻随温度的升高而增大;
②由串联电路特点和欧姆定律计算小灯泡正常工作时,连入电路的滑动变阻器的阻值:
R滑===≈7.3Ω;
(4)①电源、开关、滑动变阻器、灯泡、电流表组成串联电路,电压表并联在滑动变阻器两端,电路图如图所示;
②a、当电压表示数为最大值3V时,小电灯两端的电压为6V﹣3V=3V,由表中数据知,电流为0.25A,此时滑动变阻器接入电路的阻值R滑1==12Ω;
b、当小电灯电压为4.5V时,由表中数据知,电路电流为0.32A,此时滑动变阻器两端电压为6V﹣4.5V=1.5V,此时滑动变阻器接入电路的阻值R滑2=≈4.7Ω;
则滑动变阻器接入电路的阻值范围是4.7Ω~12Ω;
故*为:(1)灯泡断路;(2)滑动变阻器的阻值没有调到最大;(3)①1.14;②灯泡的电阻随温度的升高而增大③7.3;(4)①如图;②4.7Ω~12Ω.
知识点:测量小灯泡的电功率
题型:实验,探究题
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