小红同学做“测量小灯泡电功率”实验,小灯泡的额定电压为3.8V,额定功率约1W左右.(1)用笔画线代替导线连接...
问题详情:
小红同学做“测量小灯泡电功率”实验,小灯泡的额定电压为3.8V,额定功率约1W左右.
(1)用笔画线代替导线连接电路图图1,要求滑片向右移动时,灯泡变暗.
(2)她正确连接电路,将滑片移到滑动变阻器的某一端,闭合开关,发现电压表、电流表的示数分别为3V和0.2A,小灯泡的亮度偏暗.然后她向变阻器的另一端移动滑片,发现小灯泡继续变暗;当滑片到达另一端时,电流表、电压表的示数如图2(a)、(b)所示.小红在器材选择以及*作过程中存在的问题分别是: 和 .她所使用的变阻器的最大阻值为 Ω.
(3)经过思考分析,她改正了上述问题.为了准确测出小灯泡的额定功率,她还改进电路并进行实验.当移动变阻器的滑片到中点位置时,观察到小灯泡正常发光.此时电压表指针恰好位于某一刻度线上时,电流表的示数为0.22A,则电源电压为 V,小灯泡的额定功率为 W.
【回答】
【考点】电功率的测量.
【分析】(1)滑动变阻器向右移动灯泡变暗,说明滑动变阻器接了左下接线柱;小灯泡额额定电压为3.8V,因此电压表的量程为0~3V的量程;
(2)电源电压应大于灯泡额定电压,闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于阻值最大处;
将滑片移到滑动变阻器的另一端,闭合电键,小灯泡的亮度偏暗,然后她向变阻器的另一端移动滑片,发现小灯泡继续变暗,小灯泡继续变暗说明电路电流继续减小,滑动变阻器接入电路的阻值逐渐变大,说明闭合开关时,滑动变阻器接入电路的阻值为零,闭合开关时电压表示数等于电源电压;
根据电压表与电流表示数,由欧姆定律可以求出灯泡阻值;由图示电表确定其量程与分度值,读出其示数,由串联电路特点与欧姆定律可以求出滑动变阻器阻值.
(3)灯泡额定电压电压是3.8V,如果电压表与灯泡并联,如果用小量程,灯泡正常发光时超过其量程,则电压表应该用大量程,大量程的分度值是0.5V,灯泡额定电压是3.8V,灯泡正常发光时,电压表指针不可能指在刻度线上,因此电压表应该与滑动变阻器并联,且电压表选用小量程;
由题意知,电流为0.2A时灯泡发光较暗,因此灯泡正常发光时的电流应大于0.2A,
根据串联电路特点及欧姆定律求出电源电压、灯泡正常发光时的电流,然后由P=UI求出灯泡额定功率.
【解答】解:(1)滑动变阻器向右移动灯泡变暗,说明滑动变阻器接了左下接线柱;小灯泡额额定电压为3.8V,因此电压表的量程为0~15V的量程,如图所示:
(2)由题意可知,电源电压为3V,灯泡额定电压是3.8V,所选电源电压太小;
由题意可知,闭合开关时滑动变阻器接入电路的阻值为零,这是错误的,闭合开关前滑动变阻器滑片应置于最大阻值处;
电源电压是3V,电压表量程应该为0~3V,由图示电压表可知,其分度值是0.1V,示数为1V,
由图示电流表可知其示数为0.1A,由串联电路特点可知,滑动变阻器电压为3V﹣1V=2V,
由I=可得滑动变阻器最大阻R滑最大===20Ω.
(3)由题意可知,电压表与滑动变阻器并联,滑动变阻器滑片在中点,
则滑动变阻器接入电路的阻值为:R===10Ω,电源电压是1.5V的整数倍,
①如果电源电压为4.5V,则灯泡正常发光时滑动变阻器两端电压为4.5V﹣3.8V=0.7V,
电路电流I===0.07A<0.2A,灯泡不能正常发光;
②如果电源电压为6V,灯泡正常发光时滑动变阻器电压为6V﹣3.8V=2.2V,
电路电流I===0.22A,灯泡能正常发光,灯泡额定功率P=UI=3.8V×0.22A=0.836W;
③如果电源电压为7.5V,灯泡正常发光时滑动变阻器电压为7.5V﹣3.8V=3.7V,此时电路电流I===0.37A,
由I=可得此时灯泡电阻RL==≈10.27Ω<15Ω,灯泡电阻随温度升高而增大,灯泡电阻不能小于15Ω,故电源电压不能为7.5V.
所以电源电压可能为:6V,灯泡额定功率可能为0.836W.
故*为:
(1)见上图;(2)电源电压太小;闭合开关前,滑片没有移到阻值最大处;20;(3)6;0.836.
【点评】本题考查了实验*作分析、求滑动变阻器阻值、求电源电压与灯泡额定功率等问题,由于不知道电源电压,本题难度较大,要根据题意进行推理,然后答题,解题时注意讨论.
知识点:测量小灯泡的电功率
题型:实验,探究题