小紅同學在測量小燈泡正常發光的電阻的實驗中,電源電壓為4.5V,且保持不變.小燈炮標有“2.5V”字樣,電阻約為10Ω:
(1)在圖1中有一根線連接錯誤.請在錯誤的導線上畫“×”,并用筆畫線代替導線畫出正確的導線.
(2)小紅用這個電路測出了燈泡正常發光的電阻.他們通過調節滑動變阻器測量了多組電壓表和電流表的數據,并作出了小燈泡的電流隨電壓的變化圖象,如圖2所示.則當電流表的示數為________A時,小燈泡正常發光.利用條件可求出小燈泡正常發光時的電阻為________Ω,額定功率為________W.
(3)小紅利用此電路繼續進行實驗,將電壓表改接到變阻器兩端時,發現在閉合開關時,小燈泡是不亮的.這是什么原因呢?小紅觀察到在閉合開關時,電壓表的讀數為3V,電流表示數為0.18A.由此可知,小燈泡此時消耗的實際功率比額定功率小許多,因此不足以使燈泡發光.由此還可以求出滑動變阻器的最大阻值是________Ω.
解:(1)將燈泡與電流表負接線柱的相連的一端,改接電壓表的負接線柱;如圖所示:
(2)當燈泡兩端電壓為2.5V時,從圖2中可知電流表的示數為0.25A;
小燈泡正常發光時的電阻:R===10Ω;
小燈泡的額定功率:P=UI=2.5V×0.25A=0.625W;
(3)電壓表示數U′=3V,由串聯電路的特點可知,
此時燈泡電壓U燈=4.5V-3V=1.5V,
燈泡的實際功率P燈=U燈I′=1.5V×0.18A=0.27W;
滑動變阻器的阻值:R滑==≈16.7Ω.
故答案為:(2)0.25;10;0.625;(3)約16.7.
(1)伏安法測燈泡的電阻或實際功率是,開關、電流表、滑動變阻器以及燈泡應該串聯連接,電壓表并聯在燈泡兩端;
(2)當燈泡兩端電壓為額定電壓時,燈泡正常發光,并由I-U圖象找出額定電壓對應的電流值,然后由歐姆定律求出燈泡電阻,由P=UI可求出燈泡的額定功率;
(3)由I-U圖象找出電壓所對應的電流,由串聯電路的特點求出燈泡兩端的電壓,
由P=UI求出燈泡的實際功率;連接完電路,滑動變阻器阻值全部接入電路,
由歐姆定律可求出滑動變阻器的最大阻值.
點評:本實驗考查了電路分析、求燈泡電阻、燈泡功率、滑動變阻器阻值等問題,由I-U圖象找出電壓對應的電流,熟練應用串聯電路特點及歐姆定律是正確解題的關鍵.