4.小亮同學做測定“小燈泡的額定電功率”實驗時所用器材有電壓為6V的電源、額定電壓為2.5V的小燈泡(小燈泡的額定功率小于1W)、滑動變阻器(50Ω1A)、以及符合實驗要求的電表、開關和導線.如圖(甲)是小亮同學沒有連接完整的電路.
(1)本實驗的實驗原理是P=UI.
(2)請你用筆畫線代替導線,將圖(甲)所示的電路連接完整.
(3)小亮同學連接電路后閉合開關,移動滑動變阻器滑片P,發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮,電壓表有示數(shù),電流表無示數(shù),則故障是小燈泡斷路.
(4)小亮同學排除故障后閉合開關,為了電路安全,應該緩慢移動滑動變阻器滑片P,同時,眼睛應注視電壓表的示數(shù).
(5)小亮同學移動滑動變阻器滑片P到某處時,電壓表的示數(shù)為2.2V,要測量小燈泡的額定功率時,應將滑片P向B端移動(選填“A”或“B“).當小燈泡正常發(fā)光時,電流表示數(shù)如圖(乙)所示,則小燈泡的額定功率是0.5W,此時小燈泡的電阻是12.5Ω.該實驗中滑動變阻器除了保護電路外,還有改變小燈泡兩端電壓的作用.
(6)小亮利用該電路探究電流跟電阻的關系,他將小燈泡換成多個定值電阻R,保持電壓表示數(shù)始終為如圖(丙)所示,多次更換阻值不同的定值電阻R,并記錄各次電流表的示數(shù),若不更換其他器材,為了能夠完成實驗,更換的電阻阻值不能夠大于25Ω.

分析 (1)測量電功率的實驗原理:P=UI;
(2)根據(jù)P=UI求出小燈泡的額定電流的最大值,據(jù)此選擇出電流表的量程,并使電流表與小燈泡串聯(lián);
(3)燈泡不亮,可能是燈泡短路或燈泡斷路或燈泡之外的電路斷路;電流表無示數(shù),可能是電流表斷路或電流表之外的電路斷路;
電壓表有示數(shù),說明電壓表與電源兩極相連,電壓表并聯(lián)電路之外不存在斷路;綜合分析可知電路故障;
(4)小燈泡兩端的電壓等于額定電壓時,小燈泡才會正常發(fā)光時,燈泡的實際功率等于額定功率;
(5)要測量小燈泡的額定功率時,因為電壓表的示數(shù)為2.2V,所以要提高燈泡兩端的電壓使其等于2.5V,需要減小電路電阻,減小滑動變阻器的電阻,根據(jù)實物圖確定滑片的移動方向;
根據(jù)電流表的量程、分度值以及指針的位置讀出電流表的示數(shù),然后根據(jù)燈泡在額定電壓下的功率為額定功率,即由電功率公式P=UI求出燈泡額定功率,由歐姆定律的變形公式求出燈絲的電阻;
實驗中,滑動變阻器除保護電路外,還可以改變小燈泡兩端的電壓,從而測出多組不同數(shù)據(jù);
(6)先根據(jù)電壓表的量程、分度值以及指針的位置讀出電壓表的示數(shù);然后根據(jù)串聯(lián)電路的電阻與電壓的關系,并結合滑動變阻器的最大阻值解答.

解答 解:(1)根據(jù)電功率的測量公式P=UI,測出燈泡的電壓和電流,便可計算出其電功率,所以本實驗的實驗原理是P=UI.
(2)由P=UI可得,燈泡中的電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1W}{2.5V}$=0.4A<0.6A,所以電流表的量程選擇0~0.6A的量程;故將電流表0.6A的接線柱與燈泡左接線柱相連,如下圖所示:

(3)燈泡不亮,電流表無示數(shù),說明電路故障為斷路;電壓表有示數(shù),說明電壓表的正負接線柱與電源兩極相連,因此電路故障為小燈泡斷路.
(4)閉合開關,移動滑動變阻器滑片P,眼睛應注視電壓表的示數(shù),使燈泡兩端電壓等于燈泡額定電壓為止.
(5)要測量小燈泡的額定功率時,需提高燈泡兩端的電壓使其等于2.5V,所以要減小電路電阻,即應將滑片P向B端移動.
根據(jù)實物圖和圖乙可知,電流表的量程為0~0.6A,分度值為0.02A,示數(shù)為0.2A,
則燈泡的額定功率:P=ULIL=2.5V×0.2A=0.5W.
由I=$\frac{U}{R}$可得,此時小燈泡的電阻:R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω.
該實驗中滑動變阻器除了保護電路外,還有通過改變電路中的電流從而改變小燈泡兩端電壓的作用.
(6)根據(jù)實物圖和圖丙可知,電壓表量程為0~3V,分度值為0.1V,示數(shù)為2V;
在探究電流跟電阻的關系的實驗中,保持電阻兩端的電壓為2V不變,
則根據(jù)串聯(lián)電路的電流相同的特點得:I=I,
即:$\frac{{U}_{定}}{{R}_{定}}$=$\frac{U-{U}_{定}}{{R}_{滑}}$,
$\frac{2V}{{R}_{定}}$=$\frac{6V-2V}{{R}_{滑}}$,
解得:R=$\frac{1}{2}$R
因為R≤50Ω,所以R=$\frac{1}{2}$R滑動≤$\frac{1}{2}$×50Ω=25Ω.
故答案為:(1)P=UI;
(2)見上圖;
(3)小燈泡斷路;
(4)電壓;
(5)B;0.5;12.5;改變小燈泡兩端電壓;
(6)25.

點評 本題考查了伏安法測小燈泡額定功率的實驗,考查了連接實物圖、電路故障的判斷、滑動變阻器的正確使用和電功率和電阻的計算等內容,涉及的知識點較多,但都屬于基礎知識的考查,知道伏安法測功率的原理是解題的關鍵,還考查了探究電流與電阻關系的實驗.

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