小华要测定标有“2.5V”小灯泡正常发光时的电功率,连接了如图*所示的电路。电源电压为4.5V,所用滑动变阻器...
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小华要测定标有“2.5V”小灯泡正常发光时的电功率,连接了如图*所示的电路。电源电压为4.5V,所用滑动变阻器的规格为“25Ω 0.5A”。
(1)同组的小霞发现小华的电路连接有错误,如果此时闭合开关,观察到的现象是(________)
A.小灯泡不发光,电流表有示数 B.电流表有示数,电压表无示数
C.小灯泡发光,电压表有示数 D.小灯泡不发光,电压表示数超过量程
(2)若图*中只有一根导线连接错误,请你在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线画出正确的连接;
(________)
(3)小华将电路改接正确后,将滑动变阻器的滑片P置于_____(选填“A”或“B”)端,再闭合开关,调节滑片,使小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的功率是_____W;
(4)小华还测量了小灯泡在不同电压下的电流,并根据所测得的数据绘制了小灯泡的I﹣U图像,如图*所示,根据图像可知电流与电压并不成正比,原因是灯丝的电阻随温度升高而_____(选填“增大”、“减小”或“不变”);
(5)① 同组的小明同学还想探究“当电压一定时,电流与电阻的关系”,于是将图*中的小灯泡换成四个阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω和 20Ω的定值电阻,其余连接均不改变;
② 小明先把 5Ω的电阻接入电路,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为 1.5V,读出电流表示 数;再将 5Ω的电阻换成 10Ω的电阻,为了使电压表的示数仍为 1.5V,应将滑动变阻器的滑片 P向_____(选填“A”或“B”)端移动,读出电流表的示数;
③ 之后小明用15Ω的电阻替换10Ω的电阻接入电路中,此时无论他怎样移动滑片,都无法将电压表示数调到 1.5V,为了用以上 4 个定值电阻完成实验且确保电路安全,应控制定值电阻两端的电压在_____~_____V范围内。
【回答】
D A 0.7 增大 A 2.22 3
【详解】
(1)从图中可以看到,电压表串联接在电路中,电压表内阻很大,如果此时闭合开关,电路中的电流很小,观察到的现象是小灯泡不发光,电压表的示数等于电源电压大小,电压表的量程是0到3V,而电源电压为4.5V,所以电压表示数超过量程。
故选D。
(2)电流表与灯串联,电压表与灯并联,如下图所示。
(3)小华将电路改接正确后,将滑动变阻器的滑片P置于阻值最大处,即置于A端;从图乙可以看到,电流表的量程是0到0.6A,分度值是0.02A,读数是0.28A,则小灯泡正常发光时的功率是
(4)根据图像可知电流与电压并不成正比,原因是灯丝的电阻随温度升高而增大。
(5)根据串联电路分压原理可知,将定值电阻由改为时,电阻增大,其分得的电压也增大,探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向A端移动,使电压表的示数是1.5V,读出电流表的示数。
电流表量程为0到0.6A,变阻器允许通过的最大电流是0.6A,电路的最大电流是0.6A,此时电路的电阻最小,由欧姆定律,电压表的最大示数是
由串联电路电压的规律及分压原理有
即
解得,为了用以上4个定值电阻完成实验且确保电路安全,应控制定值电阻两端的电压在2.22~3V范围内。
知识点:电流与电压和电阻的关系
题型:实验,探究题
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