12.一只標(biāo)有“3.8V”字樣的小燈泡,燈絲電阻約為15Ω,小明想測(cè)它正常發(fā)光時(shí)的電阻,選用了以下器材:電流表、電壓表、開(kāi)關(guān)、變阻器各一個(gè),導(dǎo)線和新干電池若干.

(1)如圖甲,小明所選的器材及連接的電路圖中有兩處錯(cuò)誤,請(qǐng)指出:
①電源電壓小于燈泡的額定電壓,
②將滑動(dòng)變阻器兩個(gè)上接線柱同時(shí)接入電路.
(2)小明糾正錯(cuò)誤后開(kāi)始實(shí)驗(yàn),閉合開(kāi)關(guān)后發(fā)現(xiàn)電壓表沒(méi)有示數(shù),經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電壓表15V量程已經(jīng)損壞,3V量程完好,現(xiàn)根據(jù)已有器材完成實(shí)驗(yàn)任務(wù).
①請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)電路圖,并畫(huà)在乙圖方框中.
②在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,直到電壓表的示數(shù)為0.7V(或2.2V)V時(shí),記下電流表示數(shù)如圖丙,算出燈絲電阻為16Ω.(計(jì)算結(jié)果保留整數(shù))

分析 (1)在實(shí)物圖中找出錯(cuò)誤的連接,主要從電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器三者的正確使用方法上考慮:
電流表量程的選擇:根據(jù)燈泡的額定電壓為3.8V判斷,由于電阻約為15Ω根據(jù)歐姆定律得出電路中的最大電流即可判斷電流表的量程.
還要注意電壓表、電流表的正負(fù)接線柱、連接方法等.
滑動(dòng)變阻器從接線柱一上一下的選擇和滑片位置考慮.
(2)一節(jié)新干電池的電壓為1.5V,電池串聯(lián),總電壓等于各串聯(lián)電池之和.
根據(jù)串聯(lián)電路總電壓等于各串聯(lián)導(dǎo)體的電壓之和,知電源電壓和燈泡額定電壓,可以求出滑動(dòng)變阻器兩端電壓;
電流表讀數(shù):確定使用的量程,確定每一個(gè)大格和每一個(gè)小格各代表多少.
知道電壓和電流,根據(jù)公式R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出燈泡的電阻.

解答 解:(1)①一節(jié)新干電池的電壓為1.5V,兩節(jié)新干電池串聯(lián),電源電壓為3V,小于燈泡的額定電壓,燈泡不能正常工作.
②滑動(dòng)變阻器有四個(gè)接線柱,實(shí)物圖中,滑動(dòng)變阻器接入上面兩個(gè)接線柱,移動(dòng)滑片不能起到改變燈泡電壓和電流的作用.
(2)①燈泡額定電壓為3.8V,電壓表應(yīng)該選擇0~15V量程,但是0~15V量程損壞,根據(jù)串聯(lián)電路總電壓等于各串聯(lián)導(dǎo)體電壓之和,若知道電源電壓,測(cè)滑動(dòng)變阻器電壓,求燈泡額定電壓.所以將電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端,電路圖設(shè)計(jì)如下圖:

②燈泡正常工作時(shí)電壓為3.8V,滑動(dòng)變阻器最大電壓不能超過(guò)3V,又因?yàn)殡娫词怯筛呻姵貋?lái)提供,電源總電壓不能超過(guò)3.8V+3V=6.8V,需大于3.8V,所以電源電壓只能為4.5V,(3節(jié)干電池串聯(lián))或6V(4節(jié)干電池串聯(lián)).
電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓,電壓表示數(shù)為0.7V(電源4.5V)或2.2V(電源為6V).
電流表使用的0~0.6A量程,每一個(gè)大格代表0.2A,每一個(gè)小格代表0.02A,電流為0.24A.
RL=$\frac{{U}_{L}}{I}$=$\frac{3.8V}{0.24A}$≈16Ω.
故答案為:(1)①電源電壓小于燈泡的額定電壓;
②將滑動(dòng)變阻器兩個(gè)上接線柱同時(shí)接入電路;
(2)①如上圖;②0.7V(或2.2V);
(3)16.

點(diǎn)評(píng) 干電池電壓、家庭電壓在題目中,一般不直接給出,而是作為隱含體積出現(xiàn),注意挖掘.
此題間接測(cè)量燈泡額定電壓,在電壓表的一個(gè)量程損壞時(shí),經(jīng)常用到,要認(rèn)真理解.

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(2)如果聽(tīng)到最后一次敲擊聲與聽(tīng)到第一次敲擊聲的時(shí)間間隔為1s,則這條直鐵管約為多少米?(保留一位小數(shù))
物質(zhì)溫度(℃)速度(m/s)
空氣20340
201450
松木203320
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