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10.按图1示的电路图是“测量小灯泡的电功率”的实验.所用器材有:标有“3.8V字样的待测小电灯、电压恒为6V的电源、标有“20Ω 1A”的滑动变阻器、电流表(量程为0~0.6A、0~3A)、电压表(量程为0~3V、0~15V)、开关及导线若干.
(1)某学生在实验时,把电流表与电压表的位置交换连接了,闭合开关后会造成D.(填选项前的字母)
A.电流表烧坏  B.电压表烧坏   C.小电灯烧坏   D.小电灯不亮
(2)另一学生按图连接电路后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片移到最右端时,灯不亮,电压表有较大的示数.经检查,导线连接完好,则电路故障是:小灯泡断路.排除该故障换用新元件后,闭合开关时,观察到灯闪亮一下后立即熄灭,该学生在操作过程中的不当之处是:闭合开关前滑动变阻器滑片没有放到最大阻值处.
(3)小明同学按电路图正确连接电路后,闭合开关,从大到小调节滑动变阻器的阻值,并将正确操作下的电压表和电流表的示数填入下表.
电压表的示数 U/V电流表的示数 I/A小电灯的功率P/W
2.00.20
2.50.22
3.00.25
3.80.30
4.50.32
①通过上表数据,可算得小电灯的额定功率为1.14W,还可得出关于灯丝电阻的结论是:灯丝电阻随温度的升高而增大.
②当小电灯正常工作时,连入电路的滑动变阻器的阻值约为7.3Ω.(保留一位小数)
③将两个这样的相同规格的小电灯串联后直接接在6V电源的两端,两灯消耗的总功率为1.5W.
(4)爱探究的小强用电流表A1、A2和一个5Ω的定值电阻测量一只额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率,连接了如图2所示的电路,同样测出了小灯泡的额定功率.具体操作是:闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电流表A2的示数为0.5A,小灯泡正常发光.此时电流表A1的示数如图3所示,则小灯泡的额定功率为1W.

分析 (1)电压表的电阻很大,故把电流表与电压表的位置交换连接后,电路中的电流很小;
(2)根据电路图可知,闭合开关,将滑动变阻器的滑片移到最左端时,电路为灯泡的基本电路,根据灯泡的是否发光和电压表的示数确定电路故障;
开关闭合后,灯闪亮一下后立即熄灭,说明电路电流太大,电路电阻太小造成的,原因可能是闭合开关前滑动变阻器滑片没有放到最大阻值处;
(3)①由表格数据读出灯泡正常发光时的电流,由P=UI计算其额定功率;灯丝电阻随温度的升高而增大
②由串联电路特点和欧姆定律计算小灯泡正常工作时,连入电路的滑动变阻器的阻值;
③两个相同的这种灯泡串联在6V电源上,可知两灯的实际电压,由此根据表格数据计算实际功率,从而得到总功率;
(4)电流表A2与定值电阻串联,相当于电压表,使并联电路电压等于灯泡额定电压2.5V时灯泡可以正常发光,由欧姆定律可以求出电流表A2的示数;确定电流表A1的量程与最小分度值,读出电流表A1的示数,然后由并联电路的特点求出流过待测电阻的电流,然后由欧姆定律求出灯泡的功率.

解答 解:(1)把电流表与电压表的位置交换连接后,电压表串联在电路中,电路中电阻很大,电流很小(几乎为零),故灯泡不亮,不会烧坏电表和灯泡,选D;
(2)闭合开关,将滑动变阻器的滑片移到最右端时,电路为灯泡的基本电路,灯不亮,电压表有较大的示数,说明电路故障为断路,并且电压表与电源两极相连,故小电灯断路;
开关时,观察到灯闪亮一下后立即熄灭,说明电路电流太大,电路电阻太小造成的,该学生在操作过程中的不当之处是:闭合开关前滑动变阻器滑片没有放到最大阻值处;
(3)①由表中数据可知,灯泡电压3.8V正常发光,此时通过的电流为0.30A,
所以灯泡的额定功率:P=UI=3.8V×0.3A=1.14W;
由表中数据及R=$\frac{U}{I}$可知,随小电灯电压的增大,通过的电流也增大,但电压变化大于电流变化,所以小电灯电阻变大,这是因为:随电压增大、电流随之增大,小电灯的实际功率P=UI也增大,灯的温度升高;由此可见:灯丝电阻随温度的升高而增大;
②由串联电路特点和欧姆定律计算小灯泡正常工作时,连入电路的滑动变阻器的阻值:
R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{U-{U}_{额}}{I}$=$\frac{6V-3.8V}{0.3A}$≈7.3Ω;
③将两个这样的相同规格的小电灯串联后接在6V电源的两端,所以两灯电压各为3V,由表格数据此时灯泡电流为0.25A,
电路的总功率:P=UI=6V×0.25A=1.5W;
(4)由电路图知,定值电阻与灯泡并联,电流表A2测通过定值电阻的电流,A1测干路电流;
定值电阻与灯泡两端的电压相等,当灯泡电压等于额定电压UL=2.5V时,灯泡正常发光,
此时电流表A2的示数I2=$\frac{{U}_{L}}{R}$=$\frac{2.5V}{5Ω}$=0.5A;
由图2知,电流表A1的量程是0~3A,
由图3知电流表的分度值是0.1A,电流表读数I1=0.9A,
所以,灯泡正常发光时的电流IL=I1-I2=0.9A-0.5A=0.4A,
灯泡的额定功率P=ULIL=2.5V×0.4A=1W;
故答案为:(1)D;
(2)小灯泡断路;闭合开关前滑动变阻器滑片没有放到最大阻值处;
(3)①1.14;灯丝电阻随温度的升高而增大;②7.3;③1.5;
(4)0.5;1.

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律以及电功率公式的应用、故障分析、求功率、求电阻阻值、数据处理、电路图的设计等问题,需要注意两个这样的相同规格的小电灯串联后直接接在6V电源的两端,灯泡两端的电压为3V,电流需要从数据中判断.

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(1)两个带电粒子离开磁场时的位置坐标间的距离d
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A.电流表示数允许的变化范围为0.3A~0.5A
B.滑动变阻器接入电路的阻值允许变化范围为24Ω~60Ω
C.灯泡L的电功率允许的变化范围为0.75W~3W
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(1)请根据实验过程,将下表填写完整.
物理量
实验序号
电压表示数
(伏)
电流表示数
(安)
12.20.22
22.30.22
33.00.3
44.50.44
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