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3.某物理小組探究小燈泡發(fā)光亮度的規(guī)律,器材有:電源(電壓為6V且保持不變)、電流表、電壓表、額定電壓為3.8V的小燈泡(燈絲的電阻約為10Ω),開關(guān)各一個,滑動變阻器和導(dǎo)線若干.
(1)請用筆畫線代替導(dǎo)線將圖1連接完整,要求導(dǎo)線不能交叉,且滑片P向左移動時電流表示數(shù)變大.

(2)檢查電路連接,閉合開關(guān)前,滑動變阻器的滑片P應(yīng)移至最右(選填“左”或“右”)端.
(3)閉合開關(guān)后,在移動滑片的過程中發(fā)現(xiàn)燈泡不亮,電流表無示數(shù),電壓表有示數(shù),則此時的電路故障可能是小燈泡斷路.
(4)故障排除后,他們觀察到滑片P向左移動過程中燈泡逐漸變亮,燈泡的亮度與實際功率有關(guān).當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時,電流表的示數(shù)如圖2所示,則小燈泡的額定功率為1.292W.
【拓展】小麗不用電流表,但增加了一個單刀雙擲開關(guān)S0和一定值電阻R,其他器材不變,利用這些器材她設(shè)計出如圖3所示的電路圖,也測出了小燈泡的額定功率.
實驗步驟
①按圖3連接并檢查電路;
②閉合開關(guān)S0將開關(guān)S2接在a處,調(diào)節(jié)電壓表示數(shù)為3.8V;
③保持滑片P的位置不動,將S0扳至另一位置,記錄此時電壓表的示數(shù),記為U;小燈泡的額定功率為PW=3.8V×U3.8VR

分析 (1)由滑片向左移動電流表示數(shù)變大,根據(jù)變阻器的使用即可應(yīng)將變阻器滑片左邊的電阻連入電路,根據(jù)I=UR=\frac{3.8V}{10Ω}=0.38A判斷出電流表的量程,據(jù)此連接實物圖.
(2)為了保護電路,閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動變阻器放在阻值最大處也就是在最右端;
(3)常見電路故障有斷路與短路兩種,根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因.
(4)燈的亮度由燈的實際電功率決定,當(dāng)滑片左移電阻減小,電流變大燈的實際功率變大,燈泡變亮,由圖示電流表讀出其示數(shù),然后根據(jù)P=UI求出燈泡額定功率.
(5)由3圖可知:沒有電流表的情況下,利用定值電阻和電壓表代替電流表與燈泡串聯(lián),首先使燈泡兩端的電壓等于3.8V,然后測出此時定值電阻兩端的電壓,便可求出電路中的電流,根據(jù)P=UI計算出燈泡的額定電功率.

解答 解:(1)由滑片向左移動電流表示數(shù)變大,根據(jù)變阻器的使用即可應(yīng)將變阻器滑片左邊的電阻連入電路,根據(jù)I=\frac{U}{R}=\frac{3.8V}{10Ω}=0.38A判斷出電流表的量程為0~0.6A,電路連接如下圖所示;

(2)為了保護電路,閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動變阻器放在阻值最大處也就是在最右端;
(3)燈泡不亮,可能是燈泡發(fā)生短路或電路存在開路造成的,電流表無示數(shù),說明電路是斷路,電壓表有示數(shù),說明與電壓表并聯(lián)的燈泡電路出現(xiàn)斷路,因此其故障原因是:燈泡斷路.
(4)燈的亮度由燈的實際電功率決定,當(dāng)滑片左移電阻減小,電流變大燈的實際功率變大,燈泡變亮,圖中電流表的量程是0~0.6A,其分度值為0.02A,所以讀數(shù)為0.34A,根據(jù)P=UI=3.8V×0.34A=1.292W求出燈泡額定功率.
(5)①根據(jù)電路圖連接電路,閉合開關(guān)S,S1接a,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電壓表示數(shù)為3.8V.
②保持滑動變阻器滑片位置不變,S2接b,讀出電壓表示數(shù)U.
③通過燈泡的電流:I=IR=\frac{{U}_{R}}{R}=\frac{U-3.8V}{R}燈泡額定功率:P=UI=\frac{3.8V×(U-3.8V)}{R}
故答案為:(1)如上圖所示:(2)右;(3)燈泡斷路;(4)實際功率;1.292;S1接a,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電壓表示數(shù)為3.8V;\frac{3.8V×(U-3.8V)}{R}

點評 本題考查了連接實物電路圖、實驗故障分析、實驗操作、電表讀數(shù)、求燈泡功率、實驗設(shè)計等;對電表讀數(shù)時要先確定其量程與分度值,然后再讀數(shù),讀數(shù)時視線要與電表刻度線垂直;最后一問:實驗設(shè)計是本題的難點,知道實驗原理、應(yīng)用串聯(lián)電路特點與歐姆定律即可正確解題.

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