在“测定小灯泡的功率”实验中,电源电压为6伏且不变,小灯L标有“0.3安”字样.
(1)某同学正确连接电路,且实验步骤正确.当闭合电键后,电流表与电压表的示数分别如图所示,则滑动变阻器R的最大阻值为________欧.将滑动变阻器的滑片移到中点时(即滑动变阻器接入电路的阻值为最大值的一半),该灯恰好正常发光,这时电流表的示数为________安,小灯的额定功率为________瓦.
(2)该同学继续移动滑动变阻器的滑片,小灯突然熄灭.已知除小灯L和滑动变阻器R外,其余元件均完好,且电路中各处接触均良好.则电路中存在的故障可能是________(只要写出一种可能的情况),此时电路中电表的示数情况为________.
试题答案
解:(1)如果电压表选择0~15V量程,电压表的示数为10V,超过电源电压,所以电压表量程选择错误.应该选择0~3V量程,示数为2V.
灯泡额定电流为0.3A,电流表选择0~0.6A,示数为0.2A,
所以灯泡此时电阻为:RL===10Ω,
电路总电阻为R===30Ω,
所以闭合开关时,滑动变阻器最大电阻为:R大=R-RL=30Ω-10Ω=20Ω.
当滑动变阻器在中点时,灯泡正常工作,电路电流为0.3A,
电路总电阻为R'===20Ω,
所以灯泡电阻为RL=R'-R大=20Ω-10Ω=10Ω.
所以P=I2RL=(0.3A)2×10Ω=0.9W.
(2)继续移动滑片,灯泡突然熄灭,灯泡断路时,电路中没有电流,电流表无示数,电压表串联联在电路中,电压表测量电源电压,电压表示数为6V;
灯泡短路时,电路电流增大,电流表示数增大,电压表测量导线电压,示数为0;
滑动变阻器断路时,电流表和电压表都无法测量,电流表和电压表都无示数.
故答案为:(1)20;0.3;0.9;(2)灯L短路;电压表示数为0,电流表有示数.(或灯L断路;电压表示数为6伏;电流表示数为0.)(或滑动变阻器R断路,电压表示数为0;电流表示数为0.)
试题解析
(1)测量灯泡功率实验中,电压表并联在灯泡两端测灯泡电压,电流表与灯泡串联,测灯泡电流.
根据电源电压和指针位置,判断电压表的量程.
灯泡额定电流为0.3A,判断电流表的量程.
先读出电压表和电流表的示数.
根据R=计算灯泡电阻.
灯泡与滑动变阻器串联,刚闭合开关时,滑动变阻器电阻最大.由电源电压,电路电流,根据R=求电路电阻.
根据串联电路电阻特点,求出滑动变阻器的最大电阻.
灯泡上标有0.3A,表示灯泡正常工作时电流为0.3A.
滑动变阻器连入电阻一半时,灯泡正常工作,电路电流为0.3A,求得此时电路总电阻.
根据串联电路电阻特点,求得灯泡电阻,根据P=I2R,求灯泡额定功率.
(2)继续移动滑片,灯泡突然熄灭有两种可能:灯泡断路或短路,或滑动变阻器断路.
灯泡断路时,电路断路,电路中没有电流,电流表无示数,电压表串联联在电路中,电压表测量电源电压;
灯泡短路时,电路总电阻减小,电路电流增大,电流表示数增大,电压表测量导线电压,示数为0.
滑动变阻器断路时,电路断路,电路中没有电流,电流表无示数,电压表无法测量电压.
点评:本题通过实验形式考查了电路的两个过程.一个过程滑动变阻器全部接入电路时,由总电压、电流求总电阻,再求滑动变阻器的最大电阻.另一个过程是滑动变阻器一半电阻接入电路,灯泡正常发光,再次求总电阻,求灯泡正常工作时的电流,最后求灯泡的额定功率.
本题还通过电压表、电流表、灯泡的变化情况判断电路故障.
