1.在“測定小燈泡電阻”的實驗中,提供如下實驗器材:
A.待測小燈泡(2.5V  0.7W) B.電源(電壓恒為3V)  C.電流表(量程0-0.6A或0-3A)D.電壓表(量程0-3V或0-15V)E.滑動變阻器(20Ω 1A)    F.開關、導線

(1)小明同學連接線路閉合開關后,將變阻器滑片向右滑動時燈泡變暗,而電壓表的示數(shù)增大.請你用筆畫線代替導線,把圖甲中的實物電路按小明的連接方式連接完整.
(2)電路連接好后,當電壓表的示數(shù)為0.5V時,小燈泡將正常發(fā)光.
(3)小燈泡正常發(fā)光時,電流表和電壓表均有示數(shù).突然,電路發(fā)生故障,小燈泡熄滅,而電流表和電壓表的示數(shù)均變大,則故障的原因是燈泡短路.
(4)利用上述實驗器材,不能完成下述實驗中的B.
A.測量小燈泡的額定功率                 B.探究電流與電壓的關系
C.探究小燈泡的亮度與消耗功率的關系      D.探究串聯(lián)電路電壓的特點
(5)小華同學想利用上述器材測量一未知電阻R(定值)的阻值,但實驗過程中不慎將電流表損壞,在不另外添加器材的情況下:
①為了測出R的阻值,請你在圖乙的虛線框中畫出你所設計的實驗電路圖.
②閉合開關后,測得你設計的電路圖中電壓表的示數(shù)為U,則R=$\frac{20U}{3-U}$(用字母表示).

分析 (1)滑動變阻器滑片向右滑動時燈泡變暗,說明燈泡實際功率變小,燈泡電壓變小,電路電流變小,滑動變阻器接入電路阻值變大,滑動變阻器兩端電壓變大,此時電壓表示數(shù)變大,說明電壓表與滑動變阻器并聯(lián),根據(jù)以上分析完成電路圖的連接;
(2)燈泡在額定電壓下正常發(fā)光,電壓表測滑動變阻器電壓,由串聯(lián)電路電壓規(guī)律可以測出電壓表的示數(shù);
(3)燈泡熄滅,可能是燈泡斷路或斷路或燈泡之外電路斷路造成的;電流表示數(shù)變大,說明電路不存在斷路,電路電阻變小,則電路故障是電路某處發(fā)生短路;電壓表測滑動變阻器兩端電壓,電壓表示數(shù)變大,說明滑動變阻器不可能短路,則電路故障為:燈泡短路;
(4)根據(jù)各實驗的原理與實驗要求,逐一分析各實驗,判斷能進行哪個實驗;
(5)電流表損壞,滑動變阻器最大阻值已知,可讓電阻R與滑動變阻器串聯(lián),滑動變阻器阻值全部接入電路,用電壓表測電阻R或滑動變阻器的電壓,由串聯(lián)電路特點、歐姆定律求出電阻阻值.

解答 解:(1)滑動變阻器串聯(lián)接入電路,由題意及分析可知,電壓表與滑動變阻器并聯(lián),滑動變阻器用左半部分電阻絲,滑動變阻器應接左下接線柱,電路圖如圖甲所示;

(2)燈泡電壓等于其額定電壓2.5V時,燈泡正常發(fā)光,此時滑動變阻器兩端的電壓為3V-2.5V=0.5V,電壓表測滑動變阻器兩端電壓,電壓表示數(shù)是0.5V;
(3)小燈泡熄滅,而電流表和電壓表的示數(shù)均變大,則故障的原因是燈泡短路;
(4)A、該電路能測出流過燈泡的電流,求出燈泡兩端的電壓,可以測量小燈泡的額定功率,不符合題意;
B、要探究電流與電壓的關系,需要保持燈泡電阻阻值不變,但燈泡電阻隨溫度變化而變化,不是一個定值,該實驗器材不能探究電流與電壓的關系,符合題意;
C、移動滑動變阻器滑片,電路電阻發(fā)生變化,電路電流變化,燈泡電壓發(fā)生變化,燈泡實際功率及亮度發(fā)生變化,該器材可以探究小燈泡的亮度與消耗功率的關系,不符合題意;
D、移動滑片,燈泡與滑動變阻器兩端電壓均發(fā)生變化,利用該器材可以探究串聯(lián)電路電壓的特點,不符合題意;
故選B;
(5)電阻R與滑動變阻器串聯(lián)接入電路,移動滑片使滑動變阻器阻值全部接入電路R=20Ω,電壓表與電阻R或滑動變阻器串聯(lián),閉合開關,讀出電壓表示數(shù)U,電路圖如圖乙所示;
則滑動變阻器兩端電壓U=3V-U,電路電流I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{3V-U}{20Ω}$,電阻阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{U}{\frac{3V-U}{20Ω}}$=$\frac{U×20Ω}{3V-U}$=$\frac{20U}{3-U}$;
故答案為:(1)如圖甲;(2)0.5;(3)燈泡短路;(4)B;(5)①如圖乙,②$\frac{20U}{3-U}$.

點評 本題考查了設計實驗電路、連接電路圖、求電壓表示數(shù)、求電阻等問題,(1)(5)設計、連接電路難度較大,知道實驗原理、明確實驗要求是正確解題的前提與基礎.

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G/N
鉤碼移動距離
h/m
拉力
F/N
測力計移動距離
s/m
機械效率
η/%
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