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(2012?鄂州模擬)測量小燈泡的額定功率,器材如圖1所示,其中被測燈泡的額定電壓為3.8V估計(jì)它的額定功率為1W左右,電源電壓恒為6V,電流表的量程為0~0.6A和0~3A電壓表的量程為0~3V和0~15V,開關(guān),滑動(dòng)變阻器,備用導(dǎo)線若干.
(1)該實(shí)驗(yàn)的原理是
P=UI
P=UI

(2)連接開關(guān)時(shí)應(yīng)將
斷開
斷開
閉合開關(guān)前,滑動(dòng)變組器的滑片到是
(左或右).
(3)完成電路
(4)連接電路后,閉合開關(guān),無論怎樣移動(dòng)滑片電流表指針均無偏轉(zhuǎn),電壓表指針有明顯的偏轉(zhuǎn),這可能是由于
燈泡斷路
燈泡斷路
造成.排除故障后,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使電壓表調(diào)3.8V,電流表的指針如圖2所示,此時(shí)電流表系數(shù)為
0.36
0.36
A小燈泡額定功率為
1.368
1.368
W.
(5)若實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)電壓表0~15V量程不靈,無法按常規(guī)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn),請(qǐng)你在不增減器材的情況下重新設(shè)計(jì)電路圖完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)電路圖畫在方框中.
(6)若實(shí)驗(yàn)中有四種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器,“10Ω1A”“15Ω1.5A”“20Ω2A”“50Ω2A”則無論是正常實(shí)驗(yàn)還是后來重新設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)都是選用
“10Ω1A”
“10Ω1A”
規(guī)格的滑動(dòng)變阻器為宜.
分析:(1)測燈泡功率的實(shí)驗(yàn)原理是電功率公式P=UI.
(2)連接電路時(shí),開關(guān)應(yīng)斷開;閉合開關(guān)前,滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為滑動(dòng)變阻器的最大阻值.
(3)根據(jù)燈泡額定電壓確定電壓表量程,把滑動(dòng)變阻器、燈泡串聯(lián)接入電路,電壓表并聯(lián)在燈泡兩端.
(4)根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因;根據(jù)電流表量程由圖示電流表確定電流表的分度值,
讀出電流表示數(shù),然后由電功率公式P=UI求出電功率.
(5)電壓表大量程損壞,可以用小量程與滑動(dòng)變阻器并聯(lián),間接測燈泡電壓.
(6)由電源電壓與燈的額定電壓、串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)計(jì)算滑動(dòng)變阻器的最小阻值,然后選擇滑動(dòng)變阻器.
解答:解:(1)伏安法測小燈泡功率的實(shí)驗(yàn)原理是電功率公式:P=UI.
(2)連接電路時(shí),開關(guān)應(yīng)將斷開;閉合開關(guān)前,
滑動(dòng)變組器的滑片應(yīng)移到左端,此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大.
(3)燈泡額定電壓是3.8V,電壓表選0~15V量程,
燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路,電壓表并聯(lián)在燈泡兩端電路圖如圖甲所示.
(4)電流表指針無偏轉(zhuǎn),電路可能存在斷路;電壓表指針有明顯的偏轉(zhuǎn),
說明電壓表與電源兩極相連,電壓表并聯(lián)電路之外不存在斷路,則電路故障是:
與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路;由電路圖可知,電流表量程是0~0.6A,
由圖2所示電流表可知,電流表分度值是0.02A,電流表示數(shù)是0.36A;燈泡功率P=UI=3.8V×0.36A=1.368W.
(5)燈泡正常發(fā)光時(shí),滑動(dòng)變阻器電壓U=U-UL=6V-3.8V=2.2V<3V,電壓表0~15V量程不靈,無法按常規(guī)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn),可以把電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端,當(dāng)電壓表示數(shù)是2.2V時(shí),燈泡電壓等于額定電壓3.8V,間接測燈泡電壓,實(shí)驗(yàn)電路圖如圖乙所示.
(6)①∵P=
U2
R
,∴燈泡電阻約為RL=
U2
P
=
(3.8V)2
1W
=14.44Ω≈14Ω;
∵P=UI,∴燈的正常工作電流約為I═
P
U
=
1W
3.8V
≈0.26A;
∵I=
U
R
,∴此時(shí)電路總電阻R=
U
I
=
6V
0.26A
≈23Ω,
滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為R=R-RL=23Ω-14Ω=9Ω<10Ω;
②電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值:
∵I=
U
R
,∴R′=
U
I
=
2.2V
0.26A
≈8.46Ω<10Ω;
因此滑動(dòng)變阻器可選:“10Ω1A”.

故答案為:(1)P=UI;(2)斷開;左;(3)電路圖如圖甲所示;
(4)燈泡斷路;0.36;1.368;(5)電路圖如圖乙所示;(6)“10Ω1A”.
點(diǎn)評(píng):本題考查了實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、連接實(shí)物電路圖、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理圖、實(shí)驗(yàn)器材的選擇等問題,涉及的問題較多,是常考問題,一定要掌握.
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