测量小灯泡额定功率的实验中,器材如下:待测小灯泡(额定电压为2.5V)、电源(电压恒为6V)、电流表(0~0.6A、0~3A)、电压表(0~3V、0~15V)、滑动变阻器、开关各一只,导线若干。
(1)如图甲所示是某同学开始时连接的电路,仔细观察发现该电路存在连接错误,但只需改动一根导线,即可使电路连接正确。请你在应改动的导线上打“×”,并用笔画线代替导线画出正确的接法。
(2)电路连接正确后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数,接下来应进行的操作是
______。
A.检查灯泡是否断路 B.检查灯泡是否短路
C.检查开关接触是否良好 D.移动滑动变阻器的滑片
(3)当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,示数为______A,小灯泡的额定功率为______W,小灯泡正常发光的电阻为______Ω。
(4)完成上述实验后,另有同学设计了如图丙所示的电路,测出了额定电流为I额的小灯泡的额定功率。电源电压不变,滑动变阻器R1的最大阻值为R,实验方案如下:
①按电路图连接电路。
②只闭合开关S1,移动R1的滑片,使电流表的示数为I额,灯泡正常发光。
③只闭合开关S2,保持R1的滑片位置不动,移动R2的滑片,使电流表的示数为I额。
④保持R2的滑片位置不动,将R1的滑片移到最左端,电流表的示数为I1,再将R1的滑片移到最右端,电流表的示数为I2。
⑤小灯泡额定功率的表达式为P额=______(用I额、I1、I2、R表示)。
D 0.3 0.75 8.33 I额2•
【解析】
解:(1)原电路中,电流表与变阻器串联后与灯并联,电压表串联在电路中是错误的,电流表与变阻器串联,电压表与灯并联,如下所示:
(2)电路连接正确后,闭合开关,电流表、电压表均有示数,电路为通路,发现小灯泡不亮,说明电路中的电流过小,故但接下来应进行的操作是移动滑动变阻器的滑片,观察灯的发光情况,选D;
(3)当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程分度值为0.02A,示数为0.3A,小灯泡的额定功率为:
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W,由欧姆定律,小灯泡正常发光的电阻为:
R==≈8.33Ω;
(4)⑤由串联电路特点和欧姆定律可得:
U=I1R2=I2(R+R2),
解得:R2=,
小灯泡额定功率的表达式为:
P额=I额2RL=I额2R2=I额2•。
故答案为:(1)如上所示;(2)D;(3)0.3;0.75;8.33;(4)I额2•。
(1)原电路中,电流表与变阻器串联后与灯并联,电压表串联在电路中是错误的,电流表与变阻器串联,电压表与灯并,;
(2)电路连接正确后,闭合开关,电流表、电压表均有示数,电路为通路,根据小灯泡不亮分析回答;(3)根据电流表选用小量程确定分度值读数,根据P=UI求出小灯泡的额定功率,由欧姆定律求出小灯泡正常发光的电阻;
(4)已知灯泡的额定电流,可通过R2等效替代正常发光灯泡,再根据电路特点,利用电源不变计算出R2的阻值,由P=I2R计算额定功率。
本题“测定小灯泡电功率”,考查电路连接、注意事项、电流表读数、功率计算及设计实验方案测额定功率的能力,最后一问难度较大。