如图是小明设计的测量一小灯泡额定功率的电路图.已知定值电阻R0=15Ω,滑动变阻器R(20Ω 1A),电源电压为18V,小灯泡的额定电压为6V、额定功率约为3W.
(1)闭合开关S前,滑片P应滑到最________.(选填“左端”或“右端”)
(2)请用笔画线代替导线将图中的实物图补充完整.
(3)小明正确连接电路后,进行实验.小灯泡正常发光时,电流表的指针如图所示,通过小灯泡的电流为________A,其额定功率为________W.
(4)电路中定值电阻R0的作用是:________.
(5)小明完成上述实验后,小红发观电流表已坏,她利剩余器材和老师又给的两个开关S1、S2及导线,也完成了对小灯泡额定功率的测量.请你在右侧的虚线框内画出小红完成实验设计的电路图.
试题答案
解:(1)滑动变阻器接入左半段,滑片处于右端,滑动变阻器连入电路的电阻最大.
(2)灯泡额定电压为6V,电压表选择0~15V量程,电压表与灯泡并联,电流从正接线柱流入,从负接线柱流出,如图.
(3)电路电流大约值为I===0.5A<0.6A.
电流表使用0~0.6A量程,每一个大格代表0.2A,每一个小格代表0.02A,电流为0.48A.
P=UI=6V×0.48A=2.88W.
(4)灯泡正常工作时,滑动变阻器电压为:U1=U总-U=18V-6V=12V.
滑动变阻器电阻为:R1===25Ω>20Ω(滑动变阻器最大电阻)
滑动变阻器电阻太小,为了测灯泡额定功率,需要至少串联一个5Ω的电阻分担电压,
所以,电路中定值电阻R0起分担电压作用,完成对灯泡额定功率的测量.
(5)灯泡与已知电阻、滑动变阻器串联,移动滑动变阻器滑片,当灯泡并联的电压表示数为6V时,灯泡正常工作.
滑动变阻器滑片位置不变,通过闭合、断开开关,使电压表并联在灯泡与R0两端.求R0电压,求R0电流,即灯泡额定电流,根据P=UI计算额定功率,如图.
故答案为:(1)右端;(2)如实物图;(3)0.48;2.88;(4)分压,能够完成对灯泡额定功率的测量;(5)如电路图.
试题解析
(1)闭合开关前,滑片处于最大阻值处.
(2)由灯泡额定电压确定电压表量程,电压表与灯泡并联,注意正负接线柱.
(3)由灯泡额定电压和额定功率求出电路电流大约值,确定电流表的量程.
电流表读数:确定每一个大格和每一个小格各代表多少.知道灯泡的额定电压和额定电流,根据P=UI计算额定功率.
(4)计算灯泡的额定电流为0.5A,灯泡正常工作时电压为6V,滑动变阻器电压为12V.
滑动变阻器电阻为:R==24Ω>20Ω,滑动变阻器电阻太小,串联R0起分担电压作用.
(5)电流表已损坏,只有电压表,使已知电阻R0与灯泡串联,间接求灯泡正常工作时的电流.
滑动变阻器与灯泡串联,使灯泡正常工作,电压表与灯泡并联,使电压表示数为灯泡额定电压6V.
再通过开关闭合与断开,电压表与灯泡和已知电阻并联,滑动变阻器滑片位置不动,测两者的总电压,求已知电阻电压,求已知电阻电流,即灯泡正常工作时的电流,根据P=UI计算灯泡额定功率,
点评:伏安法测灯泡的实验中,当电压表或电流表损坏时,借助已知电阻照常能完成实验.
电流表损坏时,已知电阻与灯泡、滑动变阻器串联,调节滑片使灯泡正常工作.滑片位置不动,再测已知电阻电压,求已知电阻电流,即灯泡额定电流,根据P=UI计算灯泡额定功率.
电压表损坏时,已知电阻与灯泡并联,再与滑动变阻器串联,调节滑片使灯泡正常工作,滑片位置不动,再测已知电阻电流,求已知电阻电压,即灯泡的额定电压,根据P=UI计算灯泡的额定功率.
