分析 (1)由电路图可知,电压表连线不完整,根据题意确定电压表量程,电压表应与灯泡并联;
(2)闭合开关前,滑片应滑到阻值最大值处;电流表无示数,说明电路可能断路,电压表有示数,说明电压表与电源连通了,由此判断电路故障;
(3)由图乙确定电压表量程与分度值,读出电压表示数,然后由电功率公式P=UI求出灯泡的功率;
(4)灯泡与滑动变阻器串联,用电流表测流过电路的电流,由串联电路特点及欧姆定律求出流过灯泡电流为灯泡额定电流时,灯泡两端电压,
然后由P=UI求出灯泡额定功率的表达式;又知道小灯泡的额定功率,进而求出小华在实验步骤②记下的电流表示数I具体数值;
(5)在探究电流跟电阻的关系的实验中,因为保持电阻两端的电压为2V不变,再根据串联电路的电阻与电压的关系,即可结合滑动变阻器的最大阻值解答.
解答 解:(1)灯泡额定电流为0.3A,灯丝阻值在10Ω~15Ω之间,
则根据U=IR可知,灯泡额定电压在3V~4.5V间,
故电压表应选0~15V量程,电压表与灯泡并联,电路图如图所示:
(2)为了电路安全,开关闭合前滑片应滑到阻值最大值处,因此甲图中的滑片P应位于最右端.
闭合开关,电流表无示数,说明电路是断路,小灯泡不发光,电压表有示数,说明与电压表并联的这部分电路断路了,即小灯泡断路.
(3)电压表量程是0~15V,由图乙可知,电压表分度值是0.5V,电压表示数是4V;
灯泡额定功率:P额=U额I额=4V×0.3A=1.2W;
(4)①按图连接电路.然后只闭合开关S1,移动滑片P,使灯泡正常发光,此时电流表的示数为0.3A;
②再闭合开关S2滑片P位置不动,记下电流表示数为I(A);此时灯泡短路,所以变阻器电压等于电源电压6V,
根据欧姆定律I=$\frac{U}{R}$得,滑动变阻器接入电路的阻值:
R滑=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{I}$,
由此可知当只闭合开关S1时,滑动变阻器两端的电压:
U滑=0.3A×R滑=0.3A×$\frac{6V}{I}$=$\frac{1.8}{I}$V,
灯泡两端电压:
U灯=U-U滑=6V-$\frac{1.8}{I}$V;
③小灯泡的额定功率的表达式:
P额=U灯I灯=(6-$\frac{1.8}{I}$)V×0.3A=(1.8-$\frac{0.54}{I}$)W.
由(3)可知,小灯泡的额定功率为1.2W,
即:P额=(1.8-$\frac{0.54}{I}$)W=1.2W;
解得:I=0.9A.
(5)电源电压U=6V,电阻两端电压U定=2V,
滑动变阻器分压U滑=U-U定=6V-2V=4V,
则根据串联电路的电流相同的特点得:I定=I滑,即:$\frac{{U}_{定}}{{R}_{定}}$=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$,
代入数据得:$\frac{2V}{{R}_{定}}$=$\frac{4V}{{R}_{滑}}$,解得R定=$\frac{1}{2}$R滑;
因为滑动变阻器接入电路的阻值R滑≤50Ω,
所以更换的电阻阻值:
R定=$\frac{1}{2}$R滑动≤$\frac{1}{2}$×50Ω=25Ω.
故答案为:(1)见解答上图;
(2)右;小灯泡断路;
(3)4;1.2;
(4)①0.3;②不动;③(1.8-$\frac{0.54}{I}$);
(5)25.
点评 本题考查了连接实物电路、电路故障的判断、电压表读数、求灯泡功率、实验设计,串联电路特点和欧姆定律的应用等,考查知识点多,综合性强,尤其是第(4)问设计实验电路、实验步骤难度较大,是本题的难点.
科目:初中物理 来源: 题型:填空题
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科目:初中物理 来源: 题型:实验探究题
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科目:初中物理 来源: 题型:解答题
物理量 实验序号 | 电压表示数 | 电流表示数 | 小灯亮暗程度 |
1 | 1.3V | 0.16A | 暗 |
2 | 2.5V | 0.26A | 正常发光 |
3 | 4.5V | 0A | 不发光 |
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科目:初中物理 来源: 题型:选择题
A. | 照相机 | B. | 放大镜 | C. | 投影仪 | D. | 平面镜 |
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科目:初中物理 来源: 题型:实验探究题
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科目:初中物理 来源: 题型:选择题
A. | 地磁南极就是地理南极 | |
B. | 磁感线在磁体周围真实存在 | |
C. | 奥斯特实验说明通电导线周围存在磁场 | |
D. | 电动机是利用电磁感应现象制成的 |
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