小明利用如图所给的实验器材“测量小灯泡的额定功率”,已知电源电压恒为6V,小灯泡正常工作时的电压为3.8V,电...
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小明利用如图所给的实验器材“测量小灯泡的额定功率”,已知电源电压恒为6V,小灯泡正常工作时的电压为3.8V,电阻约为12Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω 2A”.
(1)请用笔画线代替导线,完成图1实物电路的连接.
(2)正确连接电路后,用开关试触,灯泡不亮,电压表瞬间满偏,电流表指针几乎不动,电路的故障是 .(电路只有一处故障)
(3)排除故障后,继续实验,闭合开关,移动滑片,当电压表的指针在某电压值时,(请在图2中标出相应的电压值),小灯泡正常发光,电流表的示数如图3所示,小灯泡的额定功率是 W.
(4)测量完灯泡的额定功率后,小明有测量了几组数据,计算后发现灯丝电阻随其两端电压的增大而增大,原因是 .
【评估】小红也利用上述器材对该小灯泡的额定功率进行了测量,实验电路图如图4所示,实验结束后,两人对实验进行了交流与评估.
①小红的实验结果误差较大,理由是 .
②小明的实验更不容易*作,理由是 .
【回答】
【分析】(1)本实验中电流表应与灯泡串联,根据灯泡正常工作电流选择电流表量程;
(2)电路短路时,电路中仍有电流,用电器能工作.电路断路时,电路中无电流,用电器不工作.根据电流表、电压表在电路中的不同特征来判断;
(3)读出灯泡正常发光时电流表示数,由P=UI计算小灯泡的额定功率;
(4)影响导体电阻的因素有材料、长度、横截面积,另外还与温度有关,大部分金属导体,电阻值随温度的升高而增大;
【评估】由电源电压和灯泡额定电压,从两人实验中电压表量程上分析解答.
【解答】解:
(1)测量小灯泡的额定功率实验中,电流表应与灯泡串联,由欧姆定律可知灯泡正常发光的电流约为:I==≈0.32A,由此完成电路连接如图所示:
;
(2)正确连接电路后,用开关试触,灯泡不亮,电流表指针几乎不动,说明电路可能有断路,电压表瞬间满偏,说明电压表到电源间是通路,所以电路的故障是与电压表并联的滑动变阻器断路了;
(3)根据图3,电流表的量程为0~0.6A,其分度值为0.02A,所以灯泡正常发光时的电流为0.3A,则灯泡的额定功率:
P=UI=3.8V×0.3A=1.14W;
(4)随着电压的变大,通过灯丝的电流变大,灯丝产生的热量变大,灯丝的温度升高,灯丝的电阻值变大,即灯丝电阻随温度升高而增大;【评估】
由题知,电源电压恒为6V,而小灯泡额定电压为3.8V,
①由图4小红的实验电路知,电压表应选择0﹣15V量程,量程过大,所以电压的测量不够精确;
②由图1知,小明的实验中电压表测滑动变阻器两端电压,闭合开关前变阻器阻值要滑到最大值处,
由串联电路的分压原理知: =,即: ==,则UR=U=×6V=3.75V,
所以电压表要使用0﹣15V量程,调节滑动变阻器后,因为灯泡正常发光电压3.8V,变阻器两端此时电压为6V﹣3.8V=2.2V,所以为了精确测量再将电压表换成0﹣3V量程,所以*作麻烦.
故*为:(1)见上图;(2)滑动变阻器断路;(3)1.14;(4)灯丝电阻随温度升高而增大;
【评估】①电压表应选择0﹣15V量程,量程过大,所以电压的测量不够精确;
②电源电压6V,*作中电压表先使用0﹣15V量程,调节变阻器后再使用0﹣3V量程,*作比较麻烦.
知识点:测量小灯泡的电功率
题型:实验,探究题
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