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9.小華要測量額定電壓為3.8V的小燈泡的電阻,圖甲是他連線的部分電路,其中滑動變器規格為“30Ω 1A”.
(1)請用筆畫線代替導線將圖甲電路連接完整,使滑動變阻器連入的阻值最大.

(2)閉合開關,發現燈泡不亮,電壓表無示數,電流表有示數.則電路故障的原因是燈泡短路.此時電流表的示數為0.2A,可知電源電壓為6V.
(3)小華排除故障,并正確連接電路后,調節滑動變阻器的滑片,當電壓表的示數為2.1V時,電流表的示數如乙所示,則此時小燈泡的電阻為7Ω,若讓小燈泡正常發光,滑片應向右(選填“左“或”右“)移動.
(4)實驗結束后,小峰也用相同的器材測量該小燈泡的額定功率.實驗中,他調節滑動變阻器的滑片,發現當電壓表的示數為2.2 V時,小燈泡正常發光.則小峰是將電壓表并聯在圖丙中的bc(選填“ab”、”bc“或”ac”)之間.若此時電流表示數為0.4A,則該小燈泡的額定功率為1.52W.
(5 )小峰想用此電路探究“導體中電流與電壓的關系”,則他不能(選填“能”或“不能”)得出正確結論.

(6 )同學們完成實驗后,老師又連接了圖丁所示的電路,讓同學們用它測量小燈泡的額定功率(已知小燈泡的額定電流為I、電源電壓為U,R為電阻箱,可以直接讀出它的阻值).請將實驗過程補充完整.
①閉合開關S,調節電阻箱,使電流表示數為I,并記下此時電阻箱的阻值為R;
②小燈泡額定功率的表達式為P=I(U-IR)(用符號表示).

分析 (1)根據燈泡的額定電壓確定電壓表的量程,燈泡、滑動變阻器串聯接入電路,電壓表并聯在燈泡兩端,連線時,注意滑動變阻器的接法,注意電壓表正負接線柱不要接反;
(2)燈泡不亮,可能是燈泡斷路或燈泡短路或燈泡之外電路存在斷路;電壓表無示數,可能是燈泡短路,或電壓表并聯電路之外存在斷路,或者是電壓表斷路;電流表有示數,說明電路不存在斷路;綜合分析可知,電路故障是燈泡短路.
已知燈泡短路.電路中只有滑動變阻器,根據電流表的讀數,由I=$\frac{U}{R}$求得電源電壓.
(3)根據乙圖可知電流表的量程,再結合分度值讀出電表的示數,根據歐姆定律求出燈泡的電阻,根據串聯分壓的特點可知滑片的移動方向;
(4)根據串聯分壓的特點可知電壓表接在滑動變阻器兩端,利用P=UI可求得該小燈泡的額定功率.
(5)探究通過導體的電流與導體兩端電壓的關系時,要控制電阻阻值保持不變,而燈泡電阻不是定值,隨溫度的變化而變化,據此分析答題.
(6)測燈泡功率需要測出燈泡額定電流對應的額定電壓,根據實驗原理與實驗步驟分析答題.

解答 解:(1)燈泡額定電壓是3.8V,則電壓表選15V量程,燈泡與滑動變阻器串聯接入電路,由于滑片在最左端,且已經連接了B接線柱,為使阻值最大,應將滑動變阻器右下接線柱與電源正極連接,
電壓表并聯在燈泡兩端,電路圖如圖所示;

(2)閉合開關后,燈泡不亮,可能是燈泡斷路或燈泡短路或燈泡之外電路存在斷路;
此時電壓表無示數,可能是燈泡短路,或電壓表并聯電路之外存在斷路,或者是電壓表斷路;
電流表有示數,說明電路不存在斷路;
所以其故障是燈泡短路.
已知燈泡短路.電路中只有滑動變阻器,在閉合開關前,滑動變阻器的阻值在最大處,又知道I=0.2A,
由I=$\frac{U}{R}$可得,電源電壓U=IR滑最大=0.2A×30Ω=6V;
(3)電流表的量程為0~0.6A,分度值為0.02A,通過燈泡的電流I=0.3A;
由I=$\frac{U}{R}$可得,此時燈泡的電阻R=$\frac{{U}_{實}}{{I}_{實}}$=$\frac{2.1V}{0.3A}$=7Ω;
已知額定電壓為3.8V的小燈泡,此時電壓表示數為2.1V,若讓小燈泡正常發光,根據串聯分壓的特點可知要增大燈泡兩端電壓,則減小滑動變阻器兩端電壓,即將滑片向右移動,
(4)當發現當電壓表的示數為2.2 V時,小燈泡正常發光.說明電壓表測量的是滑動變阻器兩端電壓,即小峰是將電壓表并聯在圖丙中的bc之間;
已知此時電流表示數為I=0.4A,則該小燈泡的額定功率P=UI=3.8V×0.4A=1.52W;
(5)由于燈泡電阻隨溫度的變化而變化,不是定值,不能用小燈泡代替定值電阻R,所以不能探究“通過導體的電流與導體兩端電壓的關系”實驗而得出結論;
(6)實驗過程如下:
①知小燈泡的額定電流為I,則閉合開關S,調節電阻箱,使電流表示數為I,并記下此時電阻箱的阻值為R;由I=$\frac{U}{R}$可得,電阻箱兩端電壓UR=IR,
則小燈泡兩端電壓UL=U-UR=U-IR,
②串聯電路中電流處處相等,則小燈泡額定功率的表達式為P=ULI=(U-IR)I
故答案為:(1)見上圖;
(2)燈泡短路;6;
(3)7;右;
(4)bc;1.52;
(5)不能;
(6)①I;②I(U-IR).

點評 本題考查了連接實物電路圖、滑動變阻器調節、電表讀數、求燈泡額定功率、完善實驗步驟等問題,對電表讀數時,要先確定其量程與分度值,然后再讀數,讀數時視線要與電表刻度線垂直.

練習冊系列答案
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