小明做“测小灯泡的电功率”实验时,所用器材有:电压为6V的电源,额定电压为2.5V的小灯泡,标有“40Ω 1A...
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小明做“测小灯泡的电功率”实验时,所用器材有:电压为6V的电源,额定电压为2.5V的小灯泡,标有“40 Ω 1A” 的滑动变阻器以及符合实验要求的电压表、电流表、开关和导线。
* 乙 *
(1)如图*所示是小明连接的实物电路,图中有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线___;
(2)小明改正错误后,闭合开关前应将滑片P置于最_____端; (选填“左”或“右”)
(3)小明通过移动滑片P,分别记下了多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成了如图乙所示的U- I图像,根据图像提供的信息,可计算出小灯泡的额定功率是_____W;
(4)若实验中电流表坏了,为了测量小灯泡的额定功率,小明又用一个定值电阻R0接在原电路电流表的位置,设计了如图*所示的电路,然后调节滑动变阻器滑片使电压表示数为2.5V,接着保持滑片位置不变,将电压表的__________点(选填“a”或“b”)接线改接到c点,观察并记录电压表示数U,则小灯泡的额定功率可表示为P额=_____;所选用的定值电阻R0的阻值不得超过___________Ω;
(5) (拓展)实验结束后,小明保持其它器材不动,只将图*中的小灯泡换成定值电阻,来探究电流与电阻的关系,小明准备好的定值电阻有5Ω、10Ω、 15Ω、 20Ω。要完成这四次探究实验,则定值电阻两端电压的取值范围是____________。
【回答】
左 0.5 b 2.5 2V-3V
【详解】
(1)如图所示,电流表与灯泡并联,电压表串联在电路中,是错误的,正确的连接方法是电流表与灯泡串联,电压表并联在灯泡两端,如图示数
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于最大阻值处,按图中的接法,应该远离右下接线柱,即左端。
(3)由图乙可知,灯泡两端电压为2.5V时,通过的电流为0.2A,灯泡的额定功率
(4)电压表测灯泡两端电压,当灯泡两端电压为2.5V时,灯泡正常发光;接着保持滑片位置不变,将电压表的b点接线改接到c点,观察并记录电压表示数U,此时电压表测灯泡与R0串联的总电压,根据串联分压的特点可得定值电阻R0两端电压
通过定值电阻的电流
根据串联电路电流规律可知灯泡的额定电流
则灯泡的额定功率
在实验过程中,因为电压表选用的量程是0~3V,既要测灯泡的额定电压,也要测灯泡与R0串联的总电压,故定值电阻R0的最大电压不能超过
由可得R0的最大阻值不能超过
(5)因为电流表的量程是0~0.6A,所以电路中的最大电流是0.6A,当接入最小的电阻5Ω时,电压表的示数即为允许的最大电压
假设电压表的最小示数为UV,根据串联分压的特点可得滑动变阻器两端的电压
根据串联电路中,电压的分配与电阻大小成正比的关系得
解得
所以要完成这四次探究实验,则定值电阻两端电压的取值范围是2~3V。
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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