小华、小军同学做“测量小灯泡电功率”的实验(小灯泡标有“2.5V”字样).

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  • 解题思路:(1)做“测量小灯泡电功率”的实验时,需要将电源、开关、灯泡、滑动变阻器、电流表串联,将电压表与小灯泡并联;

    (2)小灯泡特别亮,电压表与电流表的示数较大,说明小灯泡两端电压太高,电路中电流太大,需要移动滑动变阻器调节;

    (3)①根据灯泡上的标注的电压确定额定电压;

    ②电流表的读数:确定使用的量程,确定每一个大格和每一个小格各代表多少;

    ③根据P=UI计算额定功率;

    (4)第一次实验灯泡较暗,电流表有示数,但是太小,电路电流小,电路总电阻太大,滑动变阻器连入电路的阻值太大,要使灯泡发光,增大电路电流,调节滑动变阻器的滑片,减小滑动变阻器连入电路的电阻;当滑动变阻器连入电路的电阻减小到一定值时,电路电流增大,灯泡电压增大,超过灯泡的额定电压,烧断灯丝,电压表串联在电路中,电压表测电源电压;

    (5)根据第一次实验时,U1=1V,I1=0.2A,再根据串联电路的电压规律可求得滑动变阻器两端的电压UR=U-U1,再利用R=[U/I]可求得此时滑动变阻器的阻值,然后即可做出选择;

    (6)小灯泡的额定功率等于额定电压和额定电流的乘积,小灯泡的额定电压U0已知,关键是测出额定电流.可以不考虑S1和滑动变电阻的作用,假设都是闭合状态,分别分析每个电路的开关及电流表和电压表的关系,看哪一个电路图能测量出灯泡的额定电流.

    (1)电压表测小灯泡两端的电压,所以电压表应并在灯泡两端,故答案为:

    (2)小灯泡特别亮,电压表与电流表的示数较大,说明小灯泡两端电压太高,电路中电流太大,原因是滑动变阻器没移到阻值最大处,按要求应先断开开关再移滑片,故选C;

    (3)①由小灯泡标有“2.5V”字样可知,小灯泡额定电压为2.5V,即小灯泡在2.5V电压下正常工作;

    ②由乙图可知,电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,偏转的格数为15格,则电流表示数为0.02A×15=0.3A;

    ③小灯额定功率为P=UI=2.5V×0.3A=0.75W;

    (4)①第一次实验灯泡较暗,是因为滑动变阻器连入电路电阻较大,使电路总电阻较大,电路电流很小,不能使灯泡发光.这时调节滑动变阻器滑片,减小电路总电阻,增大电路电流,使灯泡发光.

    ②当电路电流增大到一定程度,灯泡电压增大,超过灯泡的额定电压时,灯泡的灯丝被烧断,电压表串联在电路中测电源电压,所以电源电压为6V;

    (5)由表中数据可知,第一次实验时,U1=1V,I1=0.2A,滑动变阻器两端的电压UR=U-U1=6V-1V=5V.

    此时滑动变阻器的阻值R=

    UR

    I=[5V/0.2A]=25Ω,显然“2.0A 20Ω”规格的滑动变阻器不可以,所以他选用的滑动变阻器规格为1.5A 50Ω;

    (6)A、S2闭合S3断开时,电流表把灯泡短路,灯泡不发光;S2断开S3闭合时,电流表把电阻短路;两个都闭合或断开时,电流表均无示数.测不出灯泡的额定电流,该电路图不能选;

    B、S2闭合S3断开,电压表测电灯两端的电压,其上端为正极、下端为负极;

    S3闭合S2断开,电压表测定值电阻R两端的电压,其上端为负极,下端为正极;

    电压表的两次接线方法相反,在不改变电路连接方式的情况下,无法进行测量,故不合题意;

    C、开关处于1的位置,电压表测量的是灯泡和电阻串联后的两端电压U;

    开关处于2的位置,电压表测量的是灯泡的两端电压U0,则小灯泡的电流为I=

    U−U0

    R,小灯泡的额定功率表达式是P=U0I=

    U−U0

    R•U0,故可选;

    D、开关处于1的位置,电流表把灯泡和电阻短路,电流表测量滑动电阻的电流;

    开关处于2的位置,电流表把小灯泡短路,测量的是通过电阻的电流.测不出灯泡的额定电流,该电路图不能选.

    故答案为:(1)如上图所示;

    (2)C;

    (3)2.5;0.75;

    (4)6;

    (5)“1.5A50”;

    (6)C.

    点评:

    本题考点: 电功率的测量.

    考点点评: 本题综合性较强,即考查了电路图的连接,又考查了电功率的计算和实验器材的选择,已知条件都包含在表格中,需要学生从表格中搜寻信息,这是关键.本题形式新颖,有一定难度,属于难题.