在测量小灯泡的电阻的实验中,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)为了测量更精确。电压表应选择的量程是0﹣ (选填“3”或“15”)V。
(2)小明按图甲连接好电路后,闭合开关,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡都不亮,电流表有示数,电压表无示数。则故障原因可能是小灯泡 (选填“短路”或“断路”)
(3)排除故障后,调节滑动变阻器滑片使电压表示数为2.5V,此时电流表的示数如图乙所示,为 A。
(4)接着调节滑动变阻器滑片,让电压逐次下调,使灯丝温度不断降低,小灯泡变暗直至完全不发光,测量数据如下表所示。
实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
电压U/V | 2.5 | 2.1 | 1.7 | 1.3 | 0.9 | 0.5 | 0.1 |
电流I/A | 0.26 | 0.24 | 0.21 | 0.19 | 0.16 | 0.05 |
综合分析可知,实验中滑动变阻器的滑片逐渐向 (选填“左”或“右“)端滑动:随着灯丝温度降低,小灯泡的电阻值变 (选填“大”或“小”)。
(5)小明还设计了如图丙所示的电路,测出另一小灯泡的额定功率。已知滑动变阳器R1的最大阻值为R0,小灯泡的额定电压为U额.请完成下列实验步骤:
①闭合开关S,S1,调节R1的滑片,使电压表的示数为U额;
②接着 ;
③调节R1的滑片调至最左端,记下电压表示数U1;将R1的滑片调至最右端,记下电压表示数为U2,小灯泡额定功率的表达式:P= (用R0、U额,U1、U2表示)
解:(1)灯的额定电压为3V,故为了测量更精确电压表应选择的量程是0﹣3V。
(2)若小灯泡短路,灯不亮,电路为通路,电流表有示数,电压表没有示数,符合题意;
若小灯泡断路,则电压表串联在电路中,电流表没有示数,电压表与电源连通测电源电压(不变)有示数,不符合题意;
则故障原因可能是小灯泡短路;
(3)排除故障后,调节滑动变阻器滑片使电压表示数为2.5V,此时电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,为0.3A;
(4)根据表中数据,电路中的电流越来越小,由欧姆定律,电路的总电阻越来越大,故实验中滑动变阻器的滑片逐渐向左端滑动;
根据表中数据,由欧姆定律,R=,灯的电阻分别为8.3Ω、8.1Ω、7.1Ω﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣2.0Ω,根据P=UI,灯的功率越来越小,随着灯丝温度降低,小灯泡的电阻值变小;
①闭合开关S,S1,调节R1的滑片,使电压表的示数为U额;
②接着,保持变阻器R2的滑片位置不动,再断开S1闭合S2,移动变阻器R2使电压表不变;
根据等效替代的方法,此时R2=RL;
③将R1的滑片P调至最左端,记下电压表的示数为U1;再将R1的滑片P调至最右端,记下电压表的示数为U2,
在③中,将R1的滑片P调至最左端,R1连入电路中的电阻为0,电压表的示数为U1即为电源电压;再将R1的滑片P调至最右端,此时两变阻器串联,电压表的示数为U2,即为R2的电压,
根据串联电路电压的规律和欧姆定律有: =,解得,R2=R1﹣﹣﹣﹣﹣①;
小灯泡额定功率的表达式:
P==﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
由①②得:
P=(U1﹣U2)。
故答案为:(1)3;(2)短路;(3)0.3;(4)左;小;(5)②保持变阻器R1的滑片位置不动,断开S1闭合S2,移动变阻器R2使电压表不变;③(U1﹣U2)