问题标题:
在“测小灯泡电功率”的实验中,实验室为每个小组提供的器材有:电压恒为5V的学生电源一个,电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(0~3V,0~15V)各一个,开关一个,标有“20Ω1A”的滑动
问题描述:
在“测小灯泡电功率”的实验中,实验室为每个小组提供的器材有:电压恒为5V的学生电源一个,电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(0~3V,0~15V)各一个,开关一个,标有“20Ω 1A”的滑动变阻器一个,导线若干,额定电压为3.8V小灯泡一个.实验前电压表与电流表均已调零.
(1)第一组的同学实验时连接电路如图甲所示,检查时发现有一根导线接错了,请你在错误的导线上打一个“×”,然后用笔画线重画一根导线使电路完整.
(2)开关闭合前,应把滑动变阻器的滑片调到___.(选填“A”或“B”)端.
(3)闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表有示数,电压表示数为0,移动滑动变阻器滑片P可以改变电流表的示数,那么电路的故障原因是___.
(4)排除故障后,调节滑片到某一位置时,此时电压表的示数如图乙,则应将滑动变阻器滑片向___(选填“A”或“B”)端移动滑片,当小灯泡正常发光时,电流表度数为0.4A,则小灯泡的额定功率为___W.
(5)该小组的同学们经过多次实验,记录了多组电压与电流值,并绘出如图丙所示图象.大家发现,当电压表的示数增大时,电压表与电流表的示数之比变大,导致这一结果的原因是___.
(6)第二小组的同学在实验中发现,本组的电压表0~15V的量程已损坏,而0~3V的量程可以使用.经过研究设计了如图丁所示电路,完成了小灯泡功率的测量.实验时,调节滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为___V时,小灯泡正常发光.
(7)第二小组的同学在实验过程中,为保证电表不超量程,小灯泡不超额定值.滑动变阻器接入电路的阻值范围为___.
庞伟回答:
(1)原电路图中,电压表串联在电路中,电流表并联在灯的变阻的两端,电压表应并联在灯的两端,如右图所示;
(2)为了避免电路中电阻过小而烧坏电源或电表,在闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应移到阻值最大处,即A端.
(3)电流表有示数,说明整个电路是通路,而电压表无示数,灯泡也不亮,所以故障的原因可能是灯泡短路了.
(4)由图乙电压表使用的是0-15V量程,分度值0.5V,示数为4.5V,应减小灯的电压,增大变阻器分得的电压根据分压原理,滑片向A端移动;所以小灯泡的额定功率:P=UI=3.8V×0.4A=1.52W.
(5)随着电压的增大,灯的实际功率也逐渐增大,灯的温度逐渐升高,而金属的电阻随温度的升高而增大,即电压表与电流表的示数之比变大.
(6)由图丁,电压表测滑动变阻器两端电压,当灯泡正常发光时电压为3.8V,此时滑动变阻器两端电压U变=U-U额=5V-3.8V=1.2V,即电压表示数为1.2V时,小灯泡正常发光.
(7)由题为使电压不超量程,小灯泡不超额定值,电压表示数最大3V,最小1.2V,
当电压表示数最小为1.2V时,变阻器连入阻值最小,灯正常工作,I=IL=I变=0.4A,
所以变阻器连入的最小值R变=U
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