小明在进行“测量小灯泡的功率”的实验时,实验台上给他提供的器材有:6V蓄电池、电流表(0~0.6A、0~3A)、电压表(0~3V、0~15V)、滑动变阻器(50Ω、1.5A)、额定电压为2.5V的小电灯(正常发光时的电阻约为7Ω)、开关各一个,导线若干.
(1)请你用笔画线代替导线,帮小明将图中的实物电路连接完整;并根据实物图在下边的方框中画出电路图.
(2)小明连好电路闭合开关,移动变阻器滑片P,发现小灯泡始终不亮,但电压表有示数,电流表无示数,则故障的原因可能是______(写出一种即可);
(3)排除故障后,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读数,并绘制成了图30-b所示的U-I图象.根据U-I图象提供的信息,可计算出小灯泡的额定功率是______W,当加在小灯泡两端的电压为1.5V时,小灯泡的电阻是______Ω.
(4)小明发现,由U-I图象中数据计算可知:小灯泡亮度不同时灯丝的电阻不相等.你认为造成这种结果的原因是______.
解:(1)灯泡左端接线柱接电压表负接线柱,灯泡右端接线柱解电压表3V接线柱,电路图如图一所示;根据实物图作原理图如图二所示.
(2)移动变阻器滑片P,发现小灯泡始终不亮,但电压表有示数,电流表无示数,则故障的原因可能是小灯泡断路.
(3)由图知:灯的额定电压U=2.5V,对应的电流I=0.2A,灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W.
由图象知电压U'=1.5V,对应的电流I'=0.15A,则此时灯泡电阻R'===10Ω.
(4)导体电阻随温度变化而变化,灯泡亮度不同,电阻不同,原因是:灯丝的电阻与温度有关.
故答案为:(1)电路图如图所示.(2)小灯泡断路.(3)0.5W,10Ω.(4)灯丝的电阻与温度有关.
(1)灯泡、电流表串联在电路中,电压表并联在灯泡两端;根据实物电路图画原理图.
(2)电流表无示数,电路断路;灯泡不亮,灯泡断路或短路或灯泡之外的电路断路;电压表有示数,电压表与电源两极相连,电压表并联之外电路无断路;综合分析知:灯泡断路.
(3)由图象求出额定电压U对应的电流I,由P=UI求出功率;由图象求出电压1.5V对应的电流,然后由欧姆定律求出电阻.
(4)灯泡亮度不同,灯的功率不同,灯丝温度不同电阻不同,这是因为灯丝的电阻与温度有关.
点评:本题考查的:连接电路图、电路故障分析、滑动变阻器的使用、求功率、求电阻是伏安法测功率常考的问题,要掌握;要注意:
1、连接实物图时,注意电表量程选择,注意接线柱的正负.
2、根据图象求出电压U所对应的电流I,是求灯泡功率及当灯泡电阻的关键.
3、导体电阻与导体材料、长度、横截面积有关,导体的电阻还受温度的影响.
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