小亮同学做测定“小灯泡的额定电功率”实验时所用器材有电压为6V的电源、额定电压为2.5V的小灯泡(小灯泡的额定功率小于1W)、滑动变阻器(50Ω1A)、以及符合实验要求的电表、开关和导线。如图(甲)是小亮同学没有连接完整的电路。
(1)本实验的实验原理是
(2)请你用笔画线代替导线,将图(甲)所示的电路连接完整。
(3)小亮同学连好电路后闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,发现小灯泡始终不亮,电压表有示数,电流表无示数,则故障可能是 (写出一种即可)。
(4)小亮同学排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,同时,眼睛应注视 (选填序号)。
A.小灯泡亮度 B.电压表示数
C.电流表示数 D.滑动变阻器滑片
(5)小亮同学移动滑动变阻器滑片P到某处时,电压表的示数为2.2V,要测量小灯泡的额定功率是,应将滑片P向 端移动(选填“A”或“B" )。当小灯泡正常发光时,电流表示数如图(乙)所示,则小灯泡的额定功率是 W,此时小灯泡的电阻是 Ω。该实验中滑动变阻器除了保护电路外,还有 的作用。
(6)小亮利用该电路探究电流跟电阻的关系,他将小灯泡换成多个定值电阻R,保持电示数始终为如图(丙)所示,多次更换阻值不同的定值电阻R,并记录各次电流表的示数,若不更换其他器材,为了能够完成实验,更换的电阻阻值不能够大于 Ω。
解析:
(1)显然其实验原理是:P=UI
(2)连线情况如下图所示(小灯泡中的电流小于I=P/U=1W/(2.5V)=0.4A选择0.6A量程):
(3)灯泡灯丝断
(4)应使灯泡两端电压为2.5V,故选择B
(5)电压表示数为2.2V表示灯泡两端的电压小于2.5V,故应减小电路中的电阻,增大电流,从而增加灯泡两端的电压到2.5V.故应向B端移动滑片,选填:B
(6)设想若更换电阻后,滑动变阻器接入电路的电阻达最大值时电阻两端的电压小于2V(电压表的示数为2V)则实验无法进行.故当更换的电阻最大时,移动滑动变阻器的电阻至最大(50欧),电阻两端的电压为2V.故此时:
滑动变阻器两端的电压:
Up=U-UR=6V-2V=4V
电阻器及变阻器中的电流:
IR=Ip=Up/Rp=4V/(50Ω)=0.08A
电阻器的最大值:
Rmax=UR/IR=2V/(0.08A)=25Ω
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