5. 在“小灯泡的电功率随电压变化”的实验中,小明选用如图甲所示的电路,其中电源电压为$6 V$,小灯泡的额定电压为$2.5 V$(灯丝电阻约为$10\ \Omega$)。

(1)连接完电路闭合开关前,应将图甲中滑动变阻器的滑片滑到
(2)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现电压表有示数而灯泡不亮,原因可能是灯泡
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片,电压表的读数是$2.0 V$,为了测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向
(4)根据实验中测得的数据,绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图乙所示,分析图像可知:小灯泡的额定功率为
(5)在缺少电压表的情况下,小明重新设计的测量小灯泡的额定功率的电路如图丙所示。$ L_1$是额定电压为$2.5 V$的小灯泡,$ L_2$是另外一个标有“$2.5 V 1.25 W$”的小灯泡,请你将下列实验过程补充完整。
①闭合开关 S 和$ S_2$,断开开关$ S_1$,调节滑动变阻器的滑片,使电流表示数为
②闭合开关 S 和$ S_1$,断开开关$ S_2$,保持滑动变阻器的滑片位置不变,记录此时电流表的示数为$I$。
③请利用此小题中的数据和$I$,表示出小灯泡$ L_1$的额定功率的表达式$P_{额} =$
(1)连接完电路闭合开关前,应将图甲中滑动变阻器的滑片滑到
$A$
(选填“A”或“B”)端。(2)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现电压表有示数而灯泡不亮,原因可能是灯泡
$灯丝开路(断了)$
。(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片,电压表的读数是$2.0 V$,为了测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向
$B$
(选填“A”或“B”)端移动。(4)根据实验中测得的数据,绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图乙所示,分析图像可知:小灯泡的额定功率为
$0.625$
W。(5)在缺少电压表的情况下,小明重新设计的测量小灯泡的额定功率的电路如图丙所示。$ L_1$是额定电压为$2.5 V$的小灯泡,$ L_2$是另外一个标有“$2.5 V 1.25 W$”的小灯泡,请你将下列实验过程补充完整。
①闭合开关 S 和$ S_2$,断开开关$ S_1$,调节滑动变阻器的滑片,使电流表示数为
$0.5$
A。②闭合开关 S 和$ S_1$,断开开关$ S_2$,保持滑动变阻器的滑片位置不变,记录此时电流表的示数为$I$。
③请利用此小题中的数据和$I$,表示出小灯泡$ L_1$的额定功率的表达式$P_{额} =$
$2.5V(I - 0.5A)$
。答案
A
灯丝开路(断了)
B
0.625
0.5
$2.5\ \text{V}(I - 0.5\ \text{A})$
灯丝开路(断了)
B
0.625
0.5
$2.5\ \text{V}(I - 0.5\ \text{A})$
解析
【解析】
1. 连接电路闭合开关前,滑动变阻器应调至最大阻值处,由图甲可知,滑片滑到A端时滑动变阻器接入电路的阻值最大,故填A。
2. 闭合开关后,电压表有示数说明电压表与电源连通,灯泡不亮,原因是灯丝开路(断了),此时电压表串联在电路中测电源电压。
3. 电压表示数为2.0V,小于小灯泡额定电压2.5V,根据串联电路分压规律,需减小滑动变阻器接入的电阻来增大灯泡两端电压,故滑片向B端移动。
4. 由图乙可知,小灯泡额定电压2.5V对应的电流为0.25A,根据$P=UI$,可得额定功率$P_{额}=2.5\mathrm{V}×0.25\mathrm{A}=0.625\mathrm{W}$。
5. ①$L_2$的额定电流$I_{2额}=\frac{P_{2额}}{U_{2额}}=\frac{1.25\mathrm{W}}{2.5\mathrm{V}}=0.5\mathrm{A}$,闭合开关S和$S_2$、断开$S_1$时,调节滑片使电流表示数为0.5A,此时$L_2$正常发光,$L_1$两端电压等于额定电压2.5V;
③闭合开关S和$S_1$、断开$S_2$,电流表示数$I$为干路电流,通过$L_1$的额定电流为$I-0.5\mathrm{A}$,因此$L_1$的额定功率$P_{额}=2.5\mathrm{V}(I - 0.5\mathrm{A})$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{A}$
(2) $\boldsymbol{灯丝开路(断了)}$
(3) $\boldsymbol{B}$
(4) $\boldsymbol{0.625}$
(5) ①$\boldsymbol{0.5}$;③$\boldsymbol{2.5\ \mathrm{V}(I - 0.5\mathrm{A})}$
【知识点】
滑动变阻器的使用;电功率的计算;串并联电路特点
【点评】
本题围绕小灯泡电功率测量展开,涵盖电路故障分析、滑动变阻器调节、额定功率计算及特殊方法测功率,对串并联电路规律和电功率公式的应用能力要求较高。
【难度系数】
0.6
1. 连接电路闭合开关前,滑动变阻器应调至最大阻值处,由图甲可知,滑片滑到A端时滑动变阻器接入电路的阻值最大,故填A。
2. 闭合开关后,电压表有示数说明电压表与电源连通,灯泡不亮,原因是灯丝开路(断了),此时电压表串联在电路中测电源电压。
3. 电压表示数为2.0V,小于小灯泡额定电压2.5V,根据串联电路分压规律,需减小滑动变阻器接入的电阻来增大灯泡两端电压,故滑片向B端移动。
4. 由图乙可知,小灯泡额定电压2.5V对应的电流为0.25A,根据$P=UI$,可得额定功率$P_{额}=2.5\mathrm{V}×0.25\mathrm{A}=0.625\mathrm{W}$。
5. ①$L_2$的额定电流$I_{2额}=\frac{P_{2额}}{U_{2额}}=\frac{1.25\mathrm{W}}{2.5\mathrm{V}}=0.5\mathrm{A}$,闭合开关S和$S_2$、断开$S_1$时,调节滑片使电流表示数为0.5A,此时$L_2$正常发光,$L_1$两端电压等于额定电压2.5V;
③闭合开关S和$S_1$、断开$S_2$,电流表示数$I$为干路电流,通过$L_1$的额定电流为$I-0.5\mathrm{A}$,因此$L_1$的额定功率$P_{额}=2.5\mathrm{V}(I - 0.5\mathrm{A})$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{A}$
(2) $\boldsymbol{灯丝开路(断了)}$
(3) $\boldsymbol{B}$
(4) $\boldsymbol{0.625}$
(5) ①$\boldsymbol{0.5}$;③$\boldsymbol{2.5\ \mathrm{V}(I - 0.5\mathrm{A})}$
【知识点】
滑动变阻器的使用;电功率的计算;串并联电路特点
【点评】
本题围绕小灯泡电功率测量展开,涵盖电路故障分析、滑动变阻器调节、额定功率计算及特殊方法测功率,对串并联电路规律和电功率公式的应用能力要求较高。
【难度系数】
0.6
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