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[!--downpath--]小明借助如图甲所示的装置检测小灯泡的电功率,提供的实验器材有:待测小灯泡(额定电流为2.5V)、电源(3节鄱阳电瓶)、滑动变阻器、电流表、电压表、开关及导线若干。
(1)①图甲是她们联接的部份电路,请用笔划线取代导线将电路联接完整。
②闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片处在最(填写“左”或“右”)端。
③闭合开关后,发觉无论如何调节滑动变阻器的滑片,灯泡都不亮,电流表和电压表均无示数,小明找来一根完好的导线,一端连在电源正极,另一端触及接线柱A、B、C,当发觉只有触及接线柱C时,灯泡才发光,若电路中只有一处故障,且各器材,导线均完好,则电路故障可能是。
(2)故障排除后进行实验,通过联通滑片记录了多组数据,并做出了如图乙所示的I﹣U图像。据图像可知小灯泡的额定功率为W。
(3)小明和小华观察电压表和电流表均标有内阻值,讨教老师后得悉这是水表的阻值,依照图甲所示的电路测出的小灯泡的额定功率跟真实值相比(选填“偏大”、“偏小”或“相等”)。
(4)若电压表毁坏了,小华借助余下的实验器材,降低了一个内阻为10Ω定值内阻R1、电阻箱R2,来检测小灯泡的额定功率。如图丙、丁是她设计的两种不同方案的电路图。则以下判定正确的是(填字母)。
A.两种方案都能
B.两种方案都不能
C.丙方案不能,丁方案能
D.丙方案能,丁方案不能
(5)实验结束后,小明将该小灯泡单独与一个10Ω的定值内阻R0串联后接入电流为3V的电源两端,此时R0的功率是W。
【解答】解:(1)①灯的额定电流为2.5V,故电流表选用小阻值与灯并联,如下所示:
②闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片处在电阻最大处的最上端;
③闭合开关后,发觉无论如何调节滑动变阻器的滑片,灯泡都不亮,电流表和电压表均无示数,说明电路断路;
小明找来一根完好的导线,一端连在电源正极,当发觉只有触及接线柱C时,灯泡才发光,若电路中只有一处故障,且各器材,导线均完好,则故障可能是导线与B或C接线柱接触不良;
(2)图乙为灯泡的I﹣U图像,据图像可知,当灯泡的电流为2.5V时(灯泡正常发光),其电压为0.3A,则小灯泡的额定功率为:P=UI=2.5V×0.3A=0.75W;
(3)图甲中,电流表检测灯泡的电流是确切的,电压表测灯泡和电流表的总电压,所以,电压表示数小于灯的实际电压,按照P=UI求出小灯泡的额定功率跟真实值相比偏大;
(4)丙方案中测量小灯泡的电功率电路图,R1、小灯泡、变阻器两者串联,电源电流为4.5V(3节鄱阳电瓶),
当灯正常发光时(其电压为0.3A),10Ω定值内阻R1的电流:U1=ILR1=0.3A×10Ω=3V,
按照串联电路电流的规律,灯与定值内阻的总电流为:2.5V+3V=5.5V>4.5V,则灯不可能正常发光,故丙方案不能测出小灯泡的额定功率。
丁方案中,电源电流为4.5V,当S接1时,灯泡和变阻器串联,电流表测变阻器的电流;
按照串联电路电流的规律,当电流表示数U滑=U﹣UL=4.5V﹣2.5V=2V时,灯泡正常发光,
开关接2时,可通过调节阻值箱的电阻促使电流表示数仍为2V,则灯泡正常发光时的电阻等于内阻箱的电阻(等效法),按照P=
可以测出小灯泡的额定功率;
所以测量小灯泡的电功率电路图,丙方案不可行,丁方案能测出小灯泡的额定功率;故选C;
(5)由图乙知,当灯的电流U灯=1.0V,对应的电压I=0.2A时,按照串联电路电压的特性,通过定值阻值的电压等于0.2A,此时定值阻值的电流U定=IR0=0.2A×10Ω=2V;又按照串联电路电流的特性,灯和定值内阻的总电流U=U灯+U定=1V+2V=3V正好为电源电流;
所以,此时R0的功率:P0=U定I=2V×0.2A=0.4W。
故答案为:(1)①如上图所示;②左;③导线与B或C接线柱接触不良;(2)0.75;(3)偏大;(4)C;(5)0.4。
【点评】本题检测小灯泡的电功率,考查电路的联接、注意事项、常见故障的剖析、灯的额定功率、误差剖析、对实验方案的评估和串联电路的规律及等效取代法的运用