17.在“測定小燈泡的電功率”的實驗中,選用如圖甲所示的器材,其中電源電壓為6V,小燈泡的額定電壓為2.5V(燈絲電阻約為12Ω).

(1)為了能夠順利完成實驗探究,下列兩種規(guī)格的滑動變阻器應選用B
A.“10Ω  0.5A”的滑動變阻器      B.“50Ω  0.5A”的滑動變阻器
(2)用筆畫線代替導線,將圖甲所示的實物電路連接完整.
(3)閉合開關前,應將圖甲中所示的滑動變阻器的滑片滑到A(選填“A”或“B”)端.
(4)閉合開關后,移動滑動變阻器的滑片,發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不發(fā)光,電壓表有示數(shù),電流表無示數(shù),若電路只有一處故障,則故障原因是小燈泡斷路.
(5)排除故障后,閉合開關,移動滑片,電壓表的示數(shù)如圖乙所示,其讀數(shù)是2.2V;
(6)根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù),繪制出小燈泡的電流隨它兩端電壓變化的關系圖象(如圖丙所示).分析圖象可知:
①小燈泡的額定功率為0.625 W.
②小燈泡燈絲電阻是變化的,主要是受溫度 變化的影響.
③實驗中觀察到:當小燈泡兩端的電壓低于0.5V時,小燈泡不發(fā)光,根據(jù)圖象分析其原因是小燈泡實際功率太。
(7)完成上述實驗后,小華在缺少電壓表的情況下,根據(jù)繪制出的小燈泡電流與電壓關系圖象,設計出了一個測未知定值電阻的電路,如圖丁所示.請根據(jù)電路圖寫出其中一次測量的實驗步驟:
①開關S1閉合,S2斷開,調節(jié)滑動變阻器的滑片至電流表的示數(shù)為0.25A;②開關S1斷開,S2閉合,保持滑動變阻器滑片不動,讀出電流表示數(shù)I表達式:Rx=$\frac{2.5V}{I-0.25A}$.

分析 (1)根據(jù)燈泡的額定電壓,電阻,計算出燈泡電流,由串聯(lián)分壓,計算出滑動變阻器的最小電阻,由此確定變阻器的規(guī)格;
(2)根據(jù)燈泡的額定電壓、電阻,由I=$\frac{U}{R}$計算出額定電流,確定電流表量程,電流表與燈泡串聯(lián).
(3)閉合開關前,滑片應移動最大阻值處.
(4)電流表無示數(shù),電路中存在斷路,電壓表有示數(shù)電壓表中間斷路.
(5)觀察電壓表量程,分度值,讀出電壓表示數(shù).
(6)根據(jù)圖象,讀出額定電壓下額定電流,由P=UI計算電功率,電阻與溫度的關系,燈泡亮度由實際功率決定.
(7)根據(jù)計算電阻的公式R=$\frac{U}{I}$,要分別找出電阻兩端電壓,和通過電阻的電流,結合電路圖確定實驗步驟.

解答 解:
(1)燈泡的額定電壓U=2.5V、電阻R=12Ω,由I=$\frac{{U}_{燈}}{{R}_{燈}}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$=0.2A,由串聯(lián)分壓:U=U-U=6V-2.5V=3.5V,R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.2A}$=17.5Ω,所以滑動變阻器最小阻值為17.5Ω,故選B.
(2)通過上面計算出額定電流I=0.2A,電流表選擇0-0.6A量程,與燈泡串聯(lián),如圖所示:

(3)閉合開關前,滑片應移動最大阻值處,則應移動A端.
(4)電流表無示數(shù),電路中存在斷路,電壓表有示數(shù)電壓表中間小燈泡斷路.
(5)電壓表量程0-3V,分度值0.1V,電壓表示數(shù)為2.2V.
(6)①根據(jù)圖象燈泡兩端電壓為額定電壓U=2.5V時,I=0.25A,P=UI=2.5V×0.25A=0.625W;
②根據(jù)圖象是一條曲線,說明燈泡電阻是變化的,燈絲電阻主要受溫度的影響;
③根據(jù)燈泡的亮度由實際功率決定,當燈泡兩端電壓小于0.5V時,燈泡實際功率非常小,不能看到燈泡發(fā)光.
(7)根據(jù)電阻計算公式R=$\frac{U}{I}$,需要找出電阻兩端電壓,通過電阻的電流,結合電路圖步驟如下:
①開關S1閉合,S2斷開,調節(jié)滑動變阻器的滑片至電流表的示數(shù)為0.25A;
②開關S1斷開,S2閉合,保持滑動變阻器滑片不動,讀出電流表示數(shù)I;
根據(jù)圖象丙,當通過燈泡電流為0.25A時,燈泡兩端電壓U=2.5V,由并聯(lián)電壓規(guī)律Ux=U=2.5V,當開關S1斷開,S2閉合時,電流表測總電流,由并聯(lián)電流規(guī)律Ix=I-0.25A,
Rx=$\frac{Ux}{Ix}$=$\frac{2.5V}{I-0.25A}$
故答案為:(1)B;(2)如圖所示;(3)A;(4)小燈泡斷路;(5)2.2;(6)①0.625;     ②溫度;③小燈泡實際功率過;
(7)①開關S1閉合,S2斷開,調節(jié)滑動變阻器的滑片至電流表的示數(shù)為0.25A;
②開關S1斷開,S2閉合,保持滑動變阻器滑片不動,讀出電流表示數(shù)I;
③$\frac{2.5V}{I-0.25A}$

點評 此題考查了,滑動變阻器的選擇、電路基本操作、電路連接、故障分析、電壓表讀數(shù)、電功率計算、實際功率、電路設計,是電功率中非常綜合的一道題,難度比較大.

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