小琪同学在做 “ 测量小灯泡的电功率的实验时,实验器材有:电源(三节新的干电池)、额定电压为 2.5V 的小灯泡、规格不同的滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线。图甲是没有连接完整的电路。
( 1 )请用笔画线代替导线按要求将电路(图甲)连接完整(要求:向左移动滑动变阻器的滑片使电流表示数变大,导线不交叉); ( )
( 2 )正确连接电路后,闭合开关,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不亮,且电压表有示数,电流表无示数,则故障原因可能是 ;
( 3 )排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片到某位置,电压表示数如图乙所示,此时电压为 V ;若想测量小灯泡的额定功率,应将滑片向 (选填 “ A ” 或 “ B ” )端移动,直到电压表的示数为 2.5V ;
( 4 )小琪在进行实验数据处理时,计算出了小灯泡的平均电功率(如下表),你认为她这样处理数据是 (选填 “ 合理 ” 或 “ 不合理 ” )的,理由是 ;
实验序号 | 电压 V | 电流 A | 电功率 P /W | 平均电功率 P /W |
1 | 2.0 | 0.26 | 0.52 | 0.71 |
2 | 2.5 | 0.28 | 0.70 | |
3 | 3.0 | 0.30 | 0.90 |
( 5 )实验提供的滑动变阻器规格为 R 1 “5Ω 2A” 、 “20Ω 1A” 、 “100Ω 0.1A” ,小琪选择的是 (选填 “ ” 、 “ ” 或 “ ” )完成了上述实验;
( 6 )上述实验完成后,小琪又用阻值已知为 R 0 的定值电阻来测量未知电阻 的阻值。实验电路图如图丙所示。由于原电源不符合实验要求,又换用另一电源,电压未知且恒定,电路正确连接后:
① 当开关 S 、 闭合, 断开时,电流表示数为 ;
② 当开关 闭合, 断开时,电流表示数为 ;
③ 未知电阻的阻值 = (用已知量和测量量的符号表示)。
小灯泡断路 2.2 A 不合理 在不同电压下小灯泡的电功率不同,计算电功率的平均值无意义 S 、
【详解】( 1 ) [1] 向左移动滑动变阻器的滑片使电流表示数变大,即此时接入电路中的阻值减小,再根据滑动变阻器的接线要求一上一下接入电路,如下图
( 2 ) [2] 小灯泡不发光,电流表的指针无偏转,说明电路可能断路;电压表的指针有明显偏转,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的支路断路了,所以故障是小灯泡断路。
( 3 ) [3][4] 由乙图可知,电压表选用的量程为 0 ~ 3V ,分度值为 0.1V ,所以此时电压为 2.2V ,由于此时灯泡两端电压小于灯泡的额定电压,根据串联电路分压的规律,可知此时应减小滑动变阻器两端的电压,即减小滑动变阻器接入电路的阻值,所以应该向左移动,即向 A 端移动。
( 4 ) [5][6] 不同的电压下,小灯泡的实际功率不一样,在不同电压下计算出来的电功率的平均值不具备任何实际意义,所以这种处理数据不合理。
( 5 ) [7] 由题意可知电源电压为 4.5V, 当灯泡达到额定电压 2.5V 时,根据串联电路分压的规律,可知还应该有 1.5V 的电压被分走,那么此时串联接入电路中的这个电阻的阻值为
所以滑动变阻器只能选 。
( 6 ) [8][9] 当开关 S 、 闭合, 断开时,只有 与 R 0 接入电路,电流表示数为通过 与 R 0 的电流之和,当开关 S 、 闭合, 断开时, 与 并联,且它们两端的电压相等,电流表示数为通过 的电流, 两端的电压为
根据并联电路各支路独立工作互不影响,可得通过 的电流为
所以 的阻值为