小明按图所示电路图做“测量灯泡的电功率”的实验.实验室可提供下列器材:A.电流表B.电压表C.滑动变阻器R(阻...
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小明按图所示电路图做“测量灯泡的电功率”的实验.实验室可提供下列器材:
A.电流表
B.电压表
C.滑动变阻器R(阻值0~20Ω)
D.电阻为6Ω的待测灯泡L(电阻不随温度变化)
E.电源E(电压4.5V并保持不变)
F.开关S及导线若干
(1)根据电路图和实验室提供的器材,可判断出:实验时通过灯泡的最小电流为 A;加在灯泡两端的最大电压为 V;
(2)若小明所选电压表的量程为0~3V、电流表的量程为0~0.6A,实验要求测量时通过灯泡的电流至少为电流表满刻度的三分之一,则测出的灯泡的功率范围只能是 .
(3)小明按电路图连接好电路后进行实验,由于电路中某一处有故障,当闭合开关时电压表无示数,为查出电路故障,小明进一步观察并检查电路.当检查到电源、开关、电压表、电流表、导线及其连接都完好时,小明结合前面的现察,就可判断出电路的故障:如果小明观察到 ,则故障是 ;如果小明观察到 ,则故障是 .
(4)排除故障后,小明继续进行实验,在对测量数据的记录和处理时,他设计了如下表格.你认为这张表格的设计是 (正确/错误)的.
次数 | 电压U/V | 电流I/A | 电功率P/W | 平均值P/W |
1 | ||||
2 | ||||
3 |
【回答】
【考点】电功率的测量.
【分析】(1)在电源电压一定时,滑动变阻器滑片移到右端时,电路电阻最大,电路电流最小.
当滑动变阻器滑片移到左端时只有灯泡接在电源上,灯泡电压与电源电压相等.
(2)当电压表为满量程的时,电流表的指针是否在量程以上.
如果电流表的指针在量程到满量程之间,此时电压表示数为灯泡的最小电压,根据P=UI能计算灯泡的最小功率,否则不符合要求.
当电流表为满量程的时,电压表的指针是否在量程以上.
如果电压表的指针在量程到满量程之间,此时电流表示数为灯泡的最小电流,根据P=UI能计算灯泡的最小功率,否则不符合要求.
当电压表为满量程时,电流表的指针是否在量程以上.
如果电流表的指针在量程到满量程之间,此时电压表示数为灯泡的最大电压,根据P=UI能计算灯泡的最大功率,否则不符合要求.
当电流表为满量程时,电压表的指针是否在量程以上.
如果电压表的指针在量程到满量程之间,此时电流表示数为灯泡的最大电流,根据P=UI能计算灯泡的最大功率,否则不符合要求.
(3)电压表无示数,有三种情况:
一是电压表并联的电路短路,电压表测导线,电压示数为0;
二是电压表并联以外的地方断路;
三是电路完好,电压表坏了.
具体是什么地方断路,由电流表判断,
经检查,电源、开关、电压表、电流表导线完好,连接无问题,问题在灯泡与滑动变阻器上.
(4)灯泡两端电压增大,电流增大,功率增大,设计功率的平均值是错误的.
【解答】解:(1)当滑片滑到最右端,电路电阻最大为:R=R'+RL=6Ω+20Ω=26Ω,所以电路最小电流为:I===0.173A.
滑片滑到最左端时,灯泡两端电压最大,等于电源电压,灯泡电压为4.5V.
(2)当灯泡两端电压为1V时(量程),灯泡电流为:I1===0.16A<0.2A(量程),不符合题意.
当灯泡中的电流为0.2A时(量程),灯泡电流为U1′=I1′RL=0.2A×6Ω=1.2V>1V(量程),符合题意,
所以,0.2A为灯泡的最小电流,
所以灯泡最小功率为:P1=U1′I1′=1.2V×0.2A=0.24W.
当灯泡中的电流为0.6A时(满量程),灯泡电压为:U2′=I2′RL=0.6A×6Ω=3.6V>3V(满量程),不符合题意.
当灯泡中的电压为3V时(满量程),灯泡电流为:I2===0.5A<0.6A(满量程),所以3V为灯泡的最大电压,
所以灯泡最大功率为:P2=U2I2=3V×0.5A=1.5W.
(3)经检查,电源、开关、电压表、电流表.导线及其连接完好,故障在灯与滑动变阻器上,
电压表无示数,电流表无示数时,电路断路,电压表并联在以外的滑动变阻器断路,
电压表无示数,电流表有示数时,电路短路,电压表测导线电压,灯泡短路.
(4)灯泡电压增大,电流增大,功率增大,设计功率的平均值一栏是错误的.
故*为:(1)0.173;4.5;(2)0.24W﹣1.5W;(3)电流表无示数;滑动变阻器断路;电流表有示数 灯泡短路;(4)错误.
知识点:测量小灯泡的电功率
题型:实验,探究题