6. 在“小灯泡的电功率随电压变化”实验中,小潘选用的小灯泡 L 的额定电压为$2.5 V$。

(1)小潘设计了如图甲所示的电路图,连接好电路后,闭合开关 S,发现电流表的指针向左偏转,如图乙所示,其原因是
(2)排除故障后,闭合开关 S,移动滑动变阻器 R 的滑片 P 到某一位置时,电压表示数如图丙所示,为
(3)实验结束后,小潘认为没有电流表也能测出小灯泡的额定功率。于是他找来了另一个电源(电压恒为$8 V$)、一个额定电压为$6 V$的小灯泡$ L_1$和一个阻值为$20\ \Omega$的定值电阻$R_0$等器材,设计了如图丁所示的电路,并完成了实验。实验过程如下:
①断开开关$ S_1$,闭合开关$ S$、$ S_2$,移动滑动变阻器 R 的滑片 P,使电压表的示数为
②断开开关$ S_2$,闭合开关$ S$、$ S_1$,保持滑动变阻器 R 的滑片 P 位置不变,读出电压表的示数为$1.6 V$。
③小灯泡$ L_1$的额定功率为
(1)小潘设计了如图甲所示的电路图,连接好电路后,闭合开关 S,发现电流表的指针向左偏转,如图乙所示,其原因是
$电流表正、负接线柱接反了$
。(2)排除故障后,闭合开关 S,移动滑动变阻器 R 的滑片 P 到某一位置时,电压表示数如图丙所示,为
$1.8$
V。要测量小灯泡 L 的额定功率,滑片 P 应向$左$
(选填“左”或“右”)移动,使电压表示数为$2.5 V$,此时电流表示数为$0.24 A$,则小灯泡 L 的额定功率为$0.6$
W。(3)实验结束后,小潘认为没有电流表也能测出小灯泡的额定功率。于是他找来了另一个电源(电压恒为$8 V$)、一个额定电压为$6 V$的小灯泡$ L_1$和一个阻值为$20\ \Omega$的定值电阻$R_0$等器材,设计了如图丁所示的电路,并完成了实验。实验过程如下:
①断开开关$ S_1$,闭合开关$ S$、$ S_2$,移动滑动变阻器 R 的滑片 P,使电压表的示数为
$2$
V,小灯泡$ L_1$正常发光。②断开开关$ S_2$,闭合开关$ S$、$ S_1$,保持滑动变阻器 R 的滑片 P 位置不变,读出电压表的示数为$1.6 V$。
③小灯泡$ L_1$的额定功率为
$2.4$
W。答案
电流表正、负接线柱接反了
1.8
左
0.6
2
2.4
1.8
左
0.6
2
2.4
解析
【解析】
(1) 电流表指针向左偏转,原因是电流表正、负接线柱接反了,电流从负接线柱流入,正接线柱流出,导致指针反向偏转。
(2) 图丙中电压表选用0~3V量程,分度值为0.1V,示数为1.8V。小灯泡额定电压为2.5V,当前电压小于额定电压,根据串联电路分压规律,需减小滑动变阻器接入电路的电阻,将滑片向左移动,使电压表示数达到2.5V。小灯泡的额定功率$P=UI=2.5\ \mathrm{V} × 0.24\ \mathrm{A}=0.6\ \mathrm{W}$。
(3) ①断开开关$S_1$,闭合开关$S$、$S_2$时,$R_0$被短路,滑动变阻器$R$与$L_1$串联,电源电压为8V,$L_1$额定电压为6V,根据串联电路电压规律,滑动变阻器两端电压$U_R=8\ \mathrm{V}-6\ \mathrm{V}=2\ \mathrm{V}$,即电压表示数为2V时,$L_1$正常发光。
③断开开关$S_2$,闭合开关$S$、$S_1$时,$L_1$被短路,$R_0$与$R$串联,电压表测$R$两端电压为1.6V,此时$R_0$两端电压$U_{R0}=8\ \mathrm{V}-1.6\ \mathrm{V}=6.4\ \mathrm{V}$,电路电流$I=\frac{U_{R0}}{R_0}=\frac{6.4\ \mathrm{V}}{20\ \Omega}=0.32\ \mathrm{A}$,滑动变阻器阻值$R=\frac{U_R'}{I}=\frac{1.6\ \mathrm{V}}{0.32\ \mathrm{A}}=5\ \Omega$。步骤①中$L_1$正常发光时,电路电流$I_{\mathrm{额}}=\frac{U_R}{R}=\frac{2\ \mathrm{V}}{5\ \Omega}=0.4\ \mathrm{A}$,则$L_1$的额定功率$P_{\mathrm{额}}=U_{\mathrm{额}}I_{\mathrm{额}}=6\ \mathrm{V} × 0.4\ \mathrm{A}=2.4\ \mathrm{W}$。
【答案】
(1) 电流表正、负接线柱接反了
(2) 1.8;左;0.6
(3) ①2;③2.4
【知识点】
电流表的使用;电功率计算;串联电路规律
【点评】
本题考查小灯泡电功率的测量,涉及电流表故障分析、额定功率计算及无电流表时的特殊测量,需熟练掌握串联电路规律和电功率公式的应用。
【难度系数】
0.6
(1) 电流表指针向左偏转,原因是电流表正、负接线柱接反了,电流从负接线柱流入,正接线柱流出,导致指针反向偏转。
(2) 图丙中电压表选用0~3V量程,分度值为0.1V,示数为1.8V。小灯泡额定电压为2.5V,当前电压小于额定电压,根据串联电路分压规律,需减小滑动变阻器接入电路的电阻,将滑片向左移动,使电压表示数达到2.5V。小灯泡的额定功率$P=UI=2.5\ \mathrm{V} × 0.24\ \mathrm{A}=0.6\ \mathrm{W}$。
(3) ①断开开关$S_1$,闭合开关$S$、$S_2$时,$R_0$被短路,滑动变阻器$R$与$L_1$串联,电源电压为8V,$L_1$额定电压为6V,根据串联电路电压规律,滑动变阻器两端电压$U_R=8\ \mathrm{V}-6\ \mathrm{V}=2\ \mathrm{V}$,即电压表示数为2V时,$L_1$正常发光。
③断开开关$S_2$,闭合开关$S$、$S_1$时,$L_1$被短路,$R_0$与$R$串联,电压表测$R$两端电压为1.6V,此时$R_0$两端电压$U_{R0}=8\ \mathrm{V}-1.6\ \mathrm{V}=6.4\ \mathrm{V}$,电路电流$I=\frac{U_{R0}}{R_0}=\frac{6.4\ \mathrm{V}}{20\ \Omega}=0.32\ \mathrm{A}$,滑动变阻器阻值$R=\frac{U_R'}{I}=\frac{1.6\ \mathrm{V}}{0.32\ \mathrm{A}}=5\ \Omega$。步骤①中$L_1$正常发光时,电路电流$I_{\mathrm{额}}=\frac{U_R}{R}=\frac{2\ \mathrm{V}}{5\ \Omega}=0.4\ \mathrm{A}$,则$L_1$的额定功率$P_{\mathrm{额}}=U_{\mathrm{额}}I_{\mathrm{额}}=6\ \mathrm{V} × 0.4\ \mathrm{A}=2.4\ \mathrm{W}$。
【答案】
(1) 电流表正、负接线柱接反了
(2) 1.8;左;0.6
(3) ①2;③2.4
【知识点】
电流表的使用;电功率计算;串联电路规律
【点评】
本题考查小灯泡电功率的测量,涉及电流表故障分析、额定功率计算及无电流表时的特殊测量,需熟练掌握串联电路规律和电功率公式的应用。
【难度系数】
0.6
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