小明在进行“测量小灯泡电功率”的实验时,实验台上给他提供器材:6V蓄电池、电流表(0~0.6A、0~3A)、电压表(0~3V、0~15V)、滑动变阻器,额定电压为2.5V的小灯泡、开关各一个,导线若干.
(1)请你用笔画线代替导线,帮小明将图甲的实验电路连接完成.
(2)闭合开关前滑片P应置于滑动变阻器的________(填“C”或“D”) 端.
(3)连好电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,原因可能是________.
(4)排除故障后,小明继续实验,分别记下了多组对应原电压表和电流表的示数,并绘制了UI图象如图乙所示.根据UI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.
(5)小明根据UI图象中数据计算发现:小灯泡两端电压不同时灯丝的电阻不相等,你认为原因可能是________.
试题答案
解:
(1)灯泡的额定电压为2.5V,所以电压表的量程为0~3V,且与灯泡并联,如下图所示:
(2)闭合开关,保护电路的滑动变阻器的滑片位于最大阻值的C端.
(3)连好电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,原因可能是小灯泡短路.
(4)由图象可知U=2.5V时,I=0.2A,
则小灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W;
由图象可知当U′=1.5V时,I′=0.15A,
则此时电阻R===10Ω.
(5)小灯泡两端电压不同时灯丝的电阻不相等,原因是灯丝两端电压不同时,灯泡的功率不同,灯丝温度不同,从而导致灯丝电阻不同,即灯丝电阻随温度变化.
故答案为:
(1)如上图所示;
(2)C;
(3)小灯泡短路;
(4)0.5;10;
(5)小灯泡的电阻随温度的变化而变化.
试题解析
(1)根据灯泡的额定电压确定电压表的量程,且与灯泡并联;
(2)闭合开关,为防止电路中的电流过大烧坏电路原件,保护电路的滑动变阻器处于最大阻值处;
(3)闭合开关,电流表有示数说明电路是通路、不存在断路现象,小灯泡不亮、电压表无示数说明电压表并联的部分短路;
(4)额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等,先从图象中读出灯泡的额定电流,根据P=UI求出灯泡的额定功率;再由图象读出当加在小灯泡两端的电压为1.5V时通过的电流,利用欧姆定律求出此时灯泡的电阻;
(5)从温度对电阻的影响分析原因.
点评:本题容量较大,涉及到很多知识点,有实物图的连接、电压表量程的选择和连接,滑动变阻器接线柱的选择,电路故障的判断,影响电阻大小的因素,欧姆定律和电功率公式的应用等等,综合性较强;要注意一般根据灯泡的额定电压确定电压表的量程,根据欧姆定律求出灯泡额定电流的大约值确定电流表的量程.
