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10.一只小燈泡的額定電壓為2.5V,正常發(fā)光時的電阻約為10Ω.小明想測量這個小燈泡的額定功率,實驗室中有如下器材:一個電壓表、一個電流表、一個開關(guān)、電壓為6V的電源、滑動變阻器有A規(guī)格:“200Ω 2A”、B規(guī)格:“50Ω 1A”可選、導(dǎo)線若干.

(1)本實驗應(yīng)該選擇B(選填“A”或“B”)規(guī)格的滑動變阻器,該實驗中滑動變阻器的主要作用是調(diào)節(jié)滑動變阻器兩端的電壓使其達到額定電壓.
(2)小明在連接好電路的最后一根導(dǎo)線時,發(fā)現(xiàn)電壓表指針立刻偏到最大刻度處,小燈泡卻不亮,且電流表也沒有示數(shù),上述現(xiàn)象反映他在操作中存在的不規(guī)范之處是連接電路時,沒有斷開開關(guān),出現(xiàn)上述故障的原因可能是燈泡斷路.
(3)排除故障后,小明發(fā)現(xiàn)他很幸運,電壓表并沒有因此而損壞.小明便開始進行測量,調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片位置直到電壓表讀數(shù)為2.5V,小燈泡正常發(fā)光,此時電流表示數(shù)如圖乙所示,則該小燈泡的額定功率為0.65W.
(4)完成上述實驗后,小明進行了反思,如果剛才電壓表被損壞了,能不能換成其它的實驗器材來完成實驗?zāi)兀?jīng)過思考,他用了一個已知阻值為R0的電阻和一個單刀雙擲開關(guān),借助部分現(xiàn)有的實驗器材,設(shè)計了如圖丙所示的電路,也測出了燈泡的額定功率,請完成下列實驗步驟:
①閉合開關(guān)S1,將S2撥到觸點“1”,移動滑片,使電流表的示數(shù)為$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$;
②再將開關(guān)S2撥到觸點“2”,滑動變阻器的滑片應(yīng)位置不變(填“向左調(diào)”、“向右調(diào)”或“位置不變”),讀出電流表的示數(shù)I;
③燈泡額定功率的表達式為P=2.5V×(I-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$)(用已知量和測量量表示).

分析 (1)求出燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器接入電路的阻值,然后選擇滑動變阻器.該實驗中滑動變阻器的主要作用是調(diào)節(jié)滑動變阻器兩端的電壓使其達到額定電壓;
(2)根據(jù)電路現(xiàn)象分析答題.
(3)由圖示電流表確定其量程與分度值,讀出其示數(shù),然后又P=UI 求出燈泡額定功率.
(4)根據(jù)電路圖,應(yīng)用并聯(lián)電路特點、歐姆定律分析答題,完成實驗步驟,求出功率.

解答 解:(1)燈泡正常發(fā)光時的電流約為:I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A,
燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器接入電路的阻值:R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{U-{U}_{L}}{I}$=$\frac{6V-2.5V}{0.25A}$=14Ω,則滑動變阻器應(yīng)選B.
該實驗中滑動變阻器的主要作用是調(diào)節(jié)滑動變阻器兩端的電壓使其達到額定電壓
(2)連接好電路的最后一根導(dǎo)線時,電壓表指針立刻偏到最大刻度處,說明連接電路時沒有斷開開關(guān);小燈泡不亮,可能電路存在斷路或燈泡發(fā)生短路,電流表沒有示數(shù),說明電路存在斷路,電壓表指針指到最大刻度處,說明電壓表與電源兩端相連,電壓表并聯(lián)電路之外電路不存在斷路,則與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路.
(3)由圖示電流表可知,其量程為0~0.6A,分度值為0.02A,示數(shù)為0.26A,燈泡額定功率:P=UI=2.5V×0.26A=0.65W.
(4)①閉合開關(guān)S1,將S2撥到觸點“1”,此時電流表測定值電阻電流,要使燈泡正常發(fā)光,燈泡兩端電壓應(yīng)為額定電壓2.5V,此時定值電阻兩端電壓也是2.5V,要移動滑片,使電流表的示數(shù)為I=$\frac{U}{{R}_{0}}$=$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$;
②再將開關(guān)S2撥到觸點“2”,保持滑片的位置不動,讀出電流表的示數(shù)I;
③燈泡額定功率的表達式為P=UI=2.5V×(I-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$).
故答案為:(1)B;調(diào)節(jié)滑動變阻器兩端的電壓使其達到額定電壓;(2)連接電路時,沒有斷開開關(guān);燈泡斷路;(3)0.65;(5)①$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$;②位置不變;③2.5V×(I-$\frac{2.5V}{{R}_{0}}$).

點評 本題考查了實驗器材的選擇、電路故障分析、電表讀數(shù)、求功率、完成實驗步驟等問題,是實驗的常考問題,一定要掌握,對電表讀數(shù)時,要先確定其量程與分度值,然后再讀數(shù),讀數(shù)時視線要與電表刻度線垂直.

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(2)李嵐閉合開關(guān)S后,發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù),而電壓表有示數(shù),產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是定值電阻斷路.
(3)檢查電路連接正確后,閉合開關(guān)S,當(dāng)滑動變阻器的滑片P滑動到某一位置時,電壓表的示數(shù)如圖乙所示,電流表的示數(shù)如圖丙所示,則電阻R的阻值為10Ω.
(4)李嵐又把定值電阻換成標(biāo)有“0.2A”的小燈泡,在移動滑片P的過程中,李嵐發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)與電流表的示數(shù)的比值不是固定的,這是因為燈泡燈絲的阻值隨溫度而變化;當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時,它兩端的電壓為1.6V,該小燈泡的額定功率為0.32W.
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