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11.在測量小燈泡電功率的實驗中,電源電壓為4.5V,小燈泡的額定電壓為2.5V,小燈泡正常發光時的電阻約為10Ω.

(1)請你用筆畫線代替導線,將圖中的甲圖的實物電路連接完整,要求:當滑動變阻器的滑片向左移動時,連入電路的電阻變大,連線不得交叉.
(2)小明同學連接好電路后,閉合開關,移動滑動變阻器的滑片,發現小燈泡始終不亮,電流表有示數,電壓表示數為零,則出現故障的原因可能是小燈泡短路.
(3)小明同學排除故障后再次閉合開關,移動滑片P到某一位置時,電壓表示數(如圖乙所示)為2.2V,若他想測量小燈泡的額定功率,應將圖甲中滑動變阻器的滑片P向B(選填“A”或“B”)端移動,使電壓表的示數為2.5V.
(4)小明同學繼續移動滑片P,記下多組對應的電壓表和電流表的示數,并繪制成圖丙所示的I-U關系圖象,根據圖象信息,可計算出小燈泡的額定功率是0.5W,通過圖象還發現燈絲的電阻是變化的,這是因為燈絲電阻受溫度的影響.
(5)另一小組的小紅同學實驗時按同一實物電路連接,當她連接好最后一根導線時,燈泡立即發出明亮耀眼的光,并且很快熄滅,檢查后發現連線正確,請你找出她在實驗過程中其中一個操作不當之處:連接電路時開關是閉合的(或閉合開關前,滑動變阻器的滑片沒有處于阻值最大處).

分析 (1)在測量小燈泡電功率的實驗中,電流表、燈泡、滑動變阻器以及開關串聯連接,根據歐姆定律求出燈泡額定電流的大約值,然后確定電流表的量程,并將電流表與燈泡串聯;將滑動變阻器與開關串聯,當滑動變阻器的滑片向左移動時,連入電路的電阻變大,因此將滑動變阻器的右下接線柱連入電路;
(2)燈泡不亮,電流表有明顯偏轉,電路中無斷路,電壓表示數為0,則燈泡短路;
(3)根據電壓表量程、分度值以及指針的位置讀出電壓表示數;根據電壓表示數與燈泡額定電壓的關系,結合串聯電路分壓的特點判斷滑片的移動方向;
(4)從圖象上找到額定電壓對應的點,讀出對應的電流,利用P=UI計算額定功率;燈絲電阻隨溫度的升高而增大;
(5)連接實物電路時,為保護電路,注意兩點:一是開關要斷開;二是滑動變阻器的滑片要移到最大阻值處.

解答 解:
(1)燈泡的額定電流大約為:I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A,因此電流表選擇0~0.6A的量程;將電流表的0.6A接線柱與燈泡的左接線柱相連;滑動變阻器的滑片向左移動時,變阻器連入電路的電阻變大,因此將滑動變阻器的右下接線柱連入電路;如下圖所示:

(2)小燈泡始終不亮,電流表有示數,說明電路中無斷路,而電壓表示數為0,則可能是燈泡短路造成;
(3)由圖乙可知,電壓表量程是0~3V,分度值是0.1V,電壓表示數是2.2V,小于燈泡額定電壓2.5V,要使燈泡正常發光,需增大燈泡兩端的電壓,則應減小滑動變阻器兩端電壓,因此需減小滑動變阻器接入電路的阻值,故將滑片向B端移動,直到電壓表的示數為2.5V為止;
(4)由圖象知,當燈兩端的電壓是2.5V時,對應的電流值為0.2A,額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W.
通過圖象還發現燈絲的電阻是變化的,是因為燈絲電阻受溫度的影響;
(5)連接好最后一根導線,燈泡立即發光,說明在連接電路過程中開關沒有斷開;發出明亮耀眼的光并很快熄滅,說明電路中的電流太大,把燈絲燒斷了,這是由于滑動變阻器的滑片沒有移到最大阻值處造成的.
故答案為:(1)如圖所示;(2)小燈泡短路;(3)2.2;B;
(4)0.5;燈絲電阻受溫度的影響;
(5)連接電路時開關是閉合的(或閉合開關前,滑動變阻器的滑片沒有處于阻值最大處).

點評 本題通過測量電功率的實驗考查實物電路的連接、電路故障的判斷、電壓表的讀數、串聯電路的分壓作用及額定功率的計算,同時還考查了學生對圖象的分析和處理能力.

練習冊系列答案
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(1)小科按圖甲連接電路并閉合開關后,發現燈泡不亮,但電壓表有示數,則故障的原因可能是燈泡開路.(選填“短路”或“開路”)
(2)小科排除故障后,燈泡正常發光,此時電流表示數如圖乙所示,則燈泡的額定功率是0.76W.
(3)若電壓表0~15V的量程損壞,只能換用0~3V的量程后,小科也有辦法正確測出小燈泡的額定功率.那么他的操作方法是:用電壓表測得滑動變阻器電壓為0.7V時,讀出此時燈泡的電流.

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20.在“測量小燈泡電功率”的實驗中,電源電壓恒定為6V,小燈泡的額定電壓為2.5V,正常發光時的電阻約為10Ω,所用滑動變阻器的規格為“50Ω,1A”.

(1)請用筆畫線代替導線把甲圖中未完成的實物電路連接完整;
(2)連接電路后閉合開關,發現小燈泡不發光,電壓表無示數,電流表有示數,則電路中發生的故障是小燈泡短路(選填“小燈泡斷路”或“小燈泡短路”);
(3)排除故障后,繼續進行實驗:閉合開關前,滑片應移到B(選填“A”或“B”)端,閉合開關后,移動滑片P向A(選填“A”或“B”)端,移動向使燈泡L正常發光,此時電流表的示數如圖乙所示,則小燈泡的額定電功率是0.6W;
(4)某同學還想探究電流與電阻的關系,于是將甲圖中的小燈泡換成定值電阻R,并使電壓表的示數始終保持3V不變,多次更換阻值不同的定值電阻,記錄各次電流表的示數,在不更換其他器材的情況下,為了能夠完成實驗,他更換的定值電阻R的阻值不能大于50Ω.

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