在用“伏安法测2.5V小灯泡的电阻”实验中.电源由两节新干电池串联而成,灯丝电阻大约10Ω左右,完成下列题目:
(1)请你将电压表正确连入电路,完成电路的连接.并在框内画出电路图.
(2)在连电路前开关应______,滑动变阻器的滑片移到图甲中______端(填左或右)
(3)该实验的原理是______,实验中滑动变阻器的作用是______.
(4)实验中电压表应选______量程,电流表应选______量程.
(5)若某次测量时电压表和电流表的示数如图乙所示,则电压表的示数为______V,灯泡的电阻RL=______Ω.灯泡的功率是______W.?
(6)小明同学在做实验时,电路连接无误. 闭合开关后,发现电流表的指针向右偏转到最大刻度线以外,电压表的指针向左偏转,发生该故障的原因是(1)______;(2)______.
(7)小明同学在做实验时,电路连接无误. 闭合开关后,发现灯泡不亮,电流表的指针明显偏转,而电压表的示数几乎为零.该故障的原因可能是______.
解:(1)灯泡左端接线柱接电压表负接线柱,灯泡右端接线柱接电压表3V接线柱,实物连接图如下图所示;
按实物图连接电路原理图,如下图所示.
(2)连接电路前,开关应处于断开状态;滑动变阻器接入电路的阻值为最大.由图知滑动变阻器接入电路的为右半部分电阻,可以判断滑片在最左端时连入电路中的电阻最大;
(3)该实验的原理公式:R=;移动滑片位置可改变其连入电路中的电阻值,从而改变电路电流,从而改变灯泡两端的电压;
(4)因为电源是两节干电池,且小灯泡的额定电压是2.5V,所以电压表选用0~3V量程;电路中的最大电流:I===0.3A,所以电流表选用0~0.6A就足够了;
(5)由图乙知,电压表量程是3V,最小分度值是0.1V,电压表示数是2.2V;电流表量程是0.6A,最小分度值是0.02A,电流表示数是0.2A;
小灯泡的电阻:R===11Ω;
小灯泡的功率:P=UI=2.2V×0.2A=0.44W;
(6)电流表指针向右偏转到最大刻度线以外,说明电路中电流较大,可能是电流表选用的量程较小;电压表指针反转,说明电压表的正负极接线柱接反了;
(7)闭合开关后,发现灯泡不亮,电流表的指针明显偏转,电流表应该是串在电路中,有示数,说明电灯不可能断路;电压表与灯并联,灯不亮,且电压表示数几乎为零,说明灯炮短路或是电压表短路.
故答案为:(1)实物图、电路图如上图;(2)断开;左;(3)R=;改变灯泡两端的电压;(4)0~3V;0~0.6A;(5)2.2;11;0.44;(6)电流表选用量程较小;电压表的正负极接线柱接反了;(7)小灯泡短路.
(1)由图甲知,电压表连线不完整,因为电源是两节干电池,且小灯泡的额定电压是2.5V,所以电压表选用0~3V量程,电压表与灯泡并联接入电路即可;根据实物图画实验的电路图;
(2)连接电路前,开关应处于断开状态;滑动变阻器接入电路的阻值为最大.由图知滑动变阻器接入电路的为右半部分电阻,据此判断滑片位置;
(3)该实验的原理公式:R=;移动滑片位置可改变其连入电路中的电阻值,从而改变电路电流,从而改变灯泡两端的电压;
(4)因为电源是两节干电池,且小灯泡的额定电压是2.5V,所以电压表选用0~3V量程;根据公式I=可以求出电路中的最大电流,判断出电流表选用的量程;
(5)根据图乙所示电压表和电流表,确定电压表和电流表的量程与最小分度值,由电压表指针位置读出电压表和电流表示数;然后根据公式R=求出灯泡的电阻;根据公式P=UI求出灯泡的功率;
(6)电流表指针向右偏转到最大刻度线以外,说明电路中电流较大,可能是电流表选用的量程较小;电压表指针反转,说明电压表的正负极接线柱接反了;
(7)电流表应该是串在电路中,有示数,说明电灯不可能断路;电压表与灯并联,灯不亮,且电压表无示数,说明灯炮短路或是电压表短路.
点评:本题考查了:连接实物图、画实验的原理图、滑动变阻器的调节及作用、电路故障分析、实验设计,考查的知识点较多,是一道难题.
分析电路故障时,应根据电流表、电压表等电路元件状态综合分析,然后确定故障原因.指针满偏,说明电流或电压过大;指针偏转角度较小,说明电流或电压较小;指针反偏,说明正负接线柱接反了.
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