(2012?蘇州)按圖示的電路圖做“測置小電燈的功率”的實驗,所用器材有:標(biāo)“3.8V”字樣的待測小電燈、電壓恒為6V的電源、標(biāo)有“20Ω 1A”的滑動變阻器、電流表(量程為0?0.6A、0?3A)、電壓表(量程為0?3V、0?15V)、開關(guān)及導(dǎo)線若干.
(1)某學(xué)生在實驗時,把電流表與電壓表的位置交換連接了,閉合開 關(guān)后會造成
D
D
(填選項前的字母)
A.電流表燒壞
B、電壓表燒壞
C.小電燈燒壞
D、小電燈不亮
(2)另一學(xué)生按圖連接電路后,閉合開關(guān),將滑動變阻器的滑片移到最左端時,燈不亮,電壓表有較大的示數(shù).經(jīng)檢查,導(dǎo)線連接完好,則電路故障是:
小電燈斷路
小電燈斷路
,排除該故障換用新元件后,閉合開關(guān)時,觀察到燈閃亮一下后立即熄滅,該學(xué)生在操作過程中的不當(dāng)之處是:
閉合開關(guān)前滑動變阻器滑片沒有放到最大阻值處.
閉合開關(guān)前滑動變阻器滑片沒有放到最大阻值處.

(3)小明同學(xué)按電路圖正確連接電路后,閉合開關(guān),從大到小調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值,并將正確操作下的電壓表和電流表的示數(shù)填入下表.
電壓表的示數(shù)
U/V
電流表的示數(shù) I/A 小電燈的功率 P/W
2.0 0.20  
2.5 0.22  
3.0 0.25  
3.8 0.30  
4.5 0.32  
①通過上表數(shù)據(jù),可算得小電燈的額定功率為
1.14
1.14
W,還可得出關(guān)于燈絲電阻的結(jié)論是:
燈絲電阻隨溫度的升高而增大
燈絲電阻隨溫度的升高而增大

②當(dāng)小電燈正常工作時,連入電路的滑動變阻器的阻值為
7.3
7.3
Ω
③將兩個這樣的相同規(guī)格的小電燈串聯(lián)后直接接在6V電源的兩端,兩燈消粍的總功率為
1.5
1.5
W.
(4)若電壓表的0?15V量程已損壞,只能使用0?3V量程,其它器材不變,如何測出小電燈的額定功率?
①在虛線框中畫出測量電路圖;
②若小電燈兩端最大可加4.5V電壓,為保證實驗時你所設(shè)計的測量電路中各元件的安全,參照小明的實驗數(shù)據(jù),估算滑動變阻器接入電路的阻值范應(yīng)為
4.7
4.7
Ω~
12
12
Ω
分析:(1)電流表與電壓表的位置交換連接,即電壓表串聯(lián)接入電路,理想電壓表電阻為無窮大,電壓表串聯(lián)接入電路,電路相當(dāng)于斷路,電路電流為零,燈泡不發(fā)光;
(2)燈不亮,可能是燈泡斷路,或燈泡短路,或燈泡之外電路存在斷路,或電路電阻太大而電路電流太小不足以讓燈泡發(fā)光;由電路圖知,滑動變阻器滑片在最左端,滑動變阻器接入電路的阻值為零,只有燈泡接入電路,電路電阻不大,燈泡不發(fā)光不是電流太小引起的;只有燈泡接入電路,如果燈泡短路,則電源被短路,電路電流很大,電流表會被燒壞而造成電路斷路,電壓表不能與電源兩極相連,電壓表示數(shù)為零,而現(xiàn)在電壓表示數(shù)不為零而是有較大示數(shù),所以燈泡不可能短路;綜合分析可知燈不亮的原因是燈泡斷路;
開關(guān)閉合后,燈閃亮一下后立即熄滅,說明電路電流太大,電路電阻太小造成的,原因可能是閉合開關(guān)前滑動變阻器滑片沒有放到最大阻值處;
(3)①由表找出燈泡的額定電壓對應(yīng)的電流,然后由P=UI求出燈泡的額定功率;
由表可知:隨電壓增大,燈泡的阻值增大,可從溫度對電阻的影響分析原因;
②由表找出燈泡正常工作時的電路電流,由串聯(lián)電路電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓,然后由歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的阻值;
③由串聯(lián)電路的電壓特點知,兩個完全相同的燈泡接入電路時,每個燈泡兩端的電壓相等,電源電壓為6V,則每個燈泡兩端的電壓是3V,由表中數(shù)據(jù)找出3V所對應(yīng)的電流,然后由P=UI求出兩燈消耗的總功率;
(4)①0~15V量程已損壞,而燈泡額定電壓為3.8V,超過電壓表的另一量程0~3V;電源電壓是6V,燈泡正常發(fā)光時,與燈泡串聯(lián)的滑動變阻器電壓為6V-3.8V=2.2V,小于電壓表量程0~3V,因此可以用電壓表測滑動變阻器電壓,以便間接測量燈泡電壓,據(jù)此作出電路圖;
②根據(jù)題意確定滑動變阻器兩端的最大電壓與最小電壓值,由串聯(lián)電路特點求出相應(yīng)的燈泡電壓,由表中數(shù)據(jù)找出電壓所對應(yīng)的電流,然后由歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的最大與最小阻值,然后確定其范圍.
解答:解:(1)把電流表與電壓表的位置交換連接了,電路斷路,電路電流為零,
電流表與小電燈不會燒壞,小電燈不亮,由于電源電壓是6V,小于電壓表量程0~15V,
因此電壓表不會燒壞,所以閉合開關(guān)后會造成的現(xiàn)象是:D小電燈不亮;
故答案為:D.
(2)閉合開關(guān),將滑動變阻器的滑片移到最左端時,燈不亮,電壓表有較大的示數(shù);
經(jīng)檢查,導(dǎo)線連接完好,則電路故障是:小電燈斷路;排除該故障換用新元件后,
閉合開關(guān)時,觀察到燈閃亮一下后立即熄滅,該學(xué)生在操作過程中的不當(dāng)之處是:閉合開關(guān)前滑動變阻器滑片沒有放到最大阻值處;
故答案為:小電燈斷路;閉合開關(guān)前滑動變阻器滑片沒有放到最大阻值處.
(3)①由表中數(shù)據(jù)知,燈泡額定電壓U=3.8V對應(yīng)的電流I=0.3A,則燈泡的額定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W;
由表中數(shù)據(jù)及R=
U
I
可知,隨小電燈電壓的增大,小電燈電阻變大,這是因為:
隨電壓增大、電流隨之增大,小電燈的實際功率P=UI也增大,燈的溫度升高,由此可見:燈絲電阻隨溫度的升高而增大;
故答案為:1.14;燈絲電阻隨溫度的升高而增大.
②小電燈正常發(fā)光時,電壓為額定電壓U=3.8V,由表中數(shù)據(jù)知,此時電路電流I=0.3A,
由串聯(lián)電路特點知,滑動變阻器兩端電壓U=U-U=6V-3.8V=2.2V,
此時滑動變阻器接入電路的阻值R=
U
I
2.2V
0.3A
≈7.3Ω;
故答案為:7.3.
③將兩個這樣的相同規(guī)格的小電燈串聯(lián)后直接接在6V電源的兩端,每個燈兩端的電壓是3V,由表中數(shù)據(jù)知,
電路電流I=0.25A,則兩燈消粍的總功率P=UI=6V×0.25A=1.5W;
故答案為:1.5.
(4)①電源、開關(guān)、滑動變阻器、燈泡、電流表組成串聯(lián)電路,電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端,電路圖如圖所示;
故答案為:電路圖如圖所示.
②a、當(dāng)電壓表示數(shù)為最大值3V時,小電燈兩端的電壓為6V-3V=3V,由表中數(shù)據(jù)知,電流為0.25A,此時滑動變阻器接入電路的阻值R滑1=
3V
0.25A
=12Ω;
b、當(dāng)小電燈電壓為4.5V時,由表中數(shù)據(jù)知,電路電流為0.32A,此時滑動變阻器兩端電壓為
6V-4.5V=1.5V,此時滑動變阻器接入電路的阻值R滑2=
1.5V
0.32A
≈4.7Ω;
則滑動變阻器接入電路的阻值范圍是4.7Ω~12Ω;
故答案為:4.7;12.
點評:本題考查了電路故障分析、求功率、求電阻阻值、設(shè)計實驗電路圖等問題,最后一問求滑動變阻器接入電路的阻值范圍有一定難度;解題時要認(rèn)真、細(xì)心答題.
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