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[!--downpath--]小明借助如圖甲所示的裝置檢測小燈泡的電功率,提供的實驗器材有:待測小燈泡(額定電流為2.5V)、電源(3節鄱陽電瓶)、滑動變阻器、電流表、電壓表、開關及導線若干。
(1)①圖甲是她們聯接的部份電路,請用筆劃線取代導線將電路聯接完整。
②閉合開關前,應將滑動變阻器的滑片處在最(填寫“左”或“右”)端。
③閉合開關后,發覺無論如何調節滑動變阻器的滑片,燈泡都不亮,電流表和電壓表均無示數,小明找來一根完好的導線,一端連在電源正極,另一端觸及接線柱A、B、C,當發覺只有觸及接線柱C時,燈泡才發光,若電路中只有一處故障,且各器材,導線均完好,則電路故障可能是。
(2)故障排除后進行實驗,通過聯通滑片記錄了多組數據,并做出了如圖乙所示的I﹣U圖像。據圖像可知小燈泡的額定功率為W。
(3)小明和小華觀察電壓表和電流表均標有內阻值,討教老師后得悉這是水表的阻值,依照圖甲所示的電路測出的小燈泡的額定功率跟真實值相比(選填“偏大”、“偏小”或“相等”)。
(4)若電壓表毀壞了,小華借助余下的實驗器材,降低了一個內阻為10Ω定值內阻R1、電阻箱R2,來檢測小燈泡的額定功率。如圖丙、丁是她設計的兩種不同方案的電路圖。則以下判定正確的是(填字母)。
A.兩種方案都能
B.兩種方案都不能
C.丙方案不能,丁方案能
D.丙方案能,丁方案不能
(5)實驗結束后,小明將該小燈泡單獨與一個10Ω的定值內阻R0串聯后接入電流為3V的電源兩端,此時R0的功率是W。
【解答】解:(1)①燈的額定電流為2.5V,故電流表選用小阻值與燈并聯,如下所示:
②閉合開關前,應將滑動變阻器的滑片處在電阻最大處的最上端;
③閉合開關后,發覺無論如何調節滑動變阻器的滑片,燈泡都不亮,電流表和電壓表均無示數,說明電路斷路;
小明找來一根完好的導線,一端連在電源正極,當發覺只有觸及接線柱C時,燈泡才發光,若電路中只有一處故障,且各器材,導線均完好,則故障可能是導線與B或C接線柱接觸不良;
(2)圖乙為燈泡的I﹣U圖像,據圖像可知,當燈泡的電流為2.5V時(燈泡正常發光),其電壓為0.3A,則小燈泡的額定功率為:P=UI=2.5V×0.3A=0.75W;
(3)圖甲中,電流表檢測燈泡的電流是確切的,電壓表測燈泡和電流表的總電壓,所以,電壓表示數小于燈的實際電壓,按照P=UI求出小燈泡的額定功率跟真實值相比偏大;
(4)丙方案中測量小燈泡的電功率電路圖,R1、小燈泡、變阻器兩者串聯,電源電流為4.5V(3節鄱陽電瓶),
當燈正常發光時(其電壓為0.3A),10Ω定值內阻R1的電流:U1=ILR1=0.3A×10Ω=3V,
按照串聯電路電流的規律,燈與定值內阻的總電流為:2.5V+3V=5.5V>4.5V,則燈不可能正常發光,故丙方案不能測出小燈泡的額定功率。
丁方案中,電源電流為4.5V,當S接1時,燈泡和變阻器串聯,電流表測變阻器的電流;
按照串聯電路電流的規律,當電流表示數U滑=U﹣UL=4.5V﹣2.5V=2V時,燈泡正常發光,
開關接2時,可通過調節阻值箱的電阻促使電流表示數仍為2V,則燈泡正常發光時的電阻等于內阻箱的電阻(等效法),按照P=
可以測出小燈泡的額定功率;
所以測量小燈泡的電功率電路圖,丙方案不可行,丁方案能測出小燈泡的額定功率;故選C;
(5)由圖乙知,當燈的電流U燈=1.0V,對應的電壓I=0.2A時,按照串聯電路電壓的特性,通過定值阻值的電壓等于0.2A,此時定值阻值的電流U定=IR0=0.2A×10Ω=2V;又按照串聯電路電流的特性,燈和定值內阻的總電流U=U燈+U定=1V+2V=3V正好為電源電流;
所以,此時R0的功率:P0=U定I=2V×0.2A=0.4W。
故答案為:(1)①如上圖所示;②左;③導線與B或C接線柱接觸不良;(2)0.75;(3)偏大;(4)C;(5)0.4。
【點評】本題檢測小燈泡的電功率,考查電路的聯接、注意事項、常見故障的剖析、燈的額定功率、誤差剖析、對實驗方案的評估和串聯電路的規律及等效取代法的運用