为测定额定电压为3.8伏的小灯泡的额定功率,提供了如图所示的器材.其中,灯泡电阻约为10欧,滑动变阻器最大阻值为20欧,要求:
(1)在下面方框中画出实验电路图.
(2)用笔画线代替导线,按电路图将器材连成实验电路图(连接电路时导线不能交叉,滑动变阻器滑片P向右移时灯变亮,注意正确选择电流表和电压表的量程).
(3)甲同学做该试验时,连接电路完毕并闭合开关,当移动变阻器滑片时,发现灯泡变亮时,电压表示数反而减小,灯泡变暗时电压表示数反而增大(器材是完好的),原因是________.
(4)乙同学连接完实验电路后,闭合开关,发现无论怎样移动变阻器的滑片,电流表和电压表示数都不变化,且灯光较暗,原因是________.
(5)丙同学做“测定小灯泡的功率”实验时,电源为三节新的干电池,灯泡的额定电压为3.8V,其灯丝的电阻约为10Ω,滑动变阻器标有“10Ω 1A”字样,将实验电路连接好后,当闭合电路的开关时,电路中可能出现的不正常的现象(见下表).
| 顺序 | 电路中出现的不正常现象 | 原因 | ||
| 电灯的亮暗 | 电流表示数(A) | 电压表示数(V) | ||
| 甲 | 不亮 | 0 | 4.5 | |
| 乙 | 很亮 | 0.42 | 4.2 | |
| 丙 | 不亮 | 0.45 | 0 | |
A.电路中e、f间开路 B.电路中e、f间短路 C.滑动变阻器连入电路中的电阻太小
(6)为了测出小灯泡的额定功率应调节的元件是________,使电压表示数为________V.如果此时电流表的示数如图乙所示,则该灯泡的额定功率为________W.
试题答案
解:(1)电压表与灯泡并联,测灯泡电压.电流表与灯泡串联,测灯泡电流.滑动变阻器的接线柱一上一下的串联在电路中,保护电路.开关控制电路,串联在电路中.按照各个元件的连接方法,画出电路图.如图:
(2)灯泡的额定电压为3.8V,所以电压表选0~15V的量程;灯泡的额定电流为=0.38A,所以电流表的量程为0~0.6A;电流从电源的正极出发,依次把开关、滑动变阻器、灯泡、电流表串联,回到电源的负极,电压表并联到灯泡两端,如图:
(3)当移动变阻器滑片时,发现灯泡变亮时,电压表示数反而减小,灯泡变暗时电压表示数反而增大,说明电压表与变阻器并联.
(4)移动滑片,电压表和电流表示数都不变,滑动变阻器都接上面或都接下面两个接线柱.灯泡较暗说明,滑动变阻器都接下面两个接线柱.
(5)甲现象中灯泡不亮,无电流而电压较大是开路现象,故选A;
乙现象中灯泡很亮,既有电流也有电压,说明滑动变阻器接入电阻较小,故选C;
丙现象中灯泡不亮而电流很大是短路现象,故选B;
答案如下表;
| 顺序 | 电路中出现的不正常现象 | 原因 | ||
| 电灯的亮暗 | 电流表示数(A) | 电压表示数(V) | ||
| 甲 | 不亮 | 0 | 4.5 | A |
| 乙 | 很亮 | 0.42 | 4.2 | C |
| 丙 | 不亮 | 0.45 | 0 | B |
电压表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,通过灯泡的电流为0.14A;
灯泡的额定功率为:P=UI=3.8V×0.14A=0.532W.
故答案为(1)电路图如上图所示;(2)实物图如上图所示;(3)电压表与变阻器并联;(4)滑动变阻器都接下面两个接线柱;(5)如上表格所示;
(6)滑动变阻器;3.8V;0.532.
试题解析
(1)要测定额定电压为3.8V的小灯泡的额定功率,必须使灯泡在3.8V的电压下工作,电压表并联在灯泡两端测量电压;电流表与灯泡串联,测量灯的电流;保护电路的滑动变阻器一上一下的串联在电路中;开关控制电路,串联在电路中.
(2)根据灯泡的额定电压确定电压表的量程,再根据欧姆定律求出灯泡的额定电流确定电流表的量程,最后根据电流流向法按先串后并的原则连接实物图.
(3)在实验中,灯泡与滑动变阻器串联,移动滑片,灯泡变亮,电流变大,电压表示数减小,根据串联电压特点知,电压表测量滑动变阻器电压.
(4)移动滑动变阻器滑片,电压表和电流表示数都不变,滑动变阻器都接上面或下面两个接线柱,然后由灯泡的较暗或较亮判断具体情况.
(5)电路故障有两类:短路和开路;电路短路时,短路部分无电压,电流大;电路开路时,断路部分无电流,电压大;
(6)根据滑动变阻器的作用就是改变连入电路的电阻,改变灯泡两端的电压,使其达到3.8V时,灯泡的实际功率和额定功率相等;再根据电流表的量程好分度值,读出电流表的示数,最后根据P=UI求出灯泡的额定功率.
点评:本题考查了测小灯泡电功率实验的电路图设计、实物图的连接、电路故障的判断及实验过程中应注意的问题等,虽然涉及的知识点较多,但都是很重要的知识点,也是中考常考的内容.
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