分析 (1)電流表與燈泡串聯(lián),求出燈正常工作時的電流大小,確定電流表的量程,變阻器滑片右邊電阻絲連入電路中;(2)連接電路時,開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài);
(3)閉合開關(guān)燈不亮、電流表無示數(shù),可能是電路斷路;電壓表有示數(shù)為電源電壓,說明電壓表與電源兩端是連通的,電壓表并聯(lián)電路之外不存在斷路;綜合分析知電路故障原因是:小燈泡斷路;
(4)根據(jù)圖丙電壓表小量程讀數(shù);比較電壓表示與額定電壓的大小,根據(jù)分壓原理確定滑片移動的方向,直到電壓表為2.5V;根據(jù)I-U圖象,找出額定電壓下的電流,根據(jù)P=UI求出小燈泡的額定功率;
(5)在沒有電流表的情況下,定值電阻和與其串聯(lián)的電流表應(yīng)起到電壓表的作用,要判斷燈正常發(fā)光,應(yīng)把燈與其并聯(lián).通過移動滑片使燈正常發(fā)光,然后通過開關(guān)的轉(zhuǎn)換,使電流表測出燈與定值并聯(lián)的電流I并,根據(jù)各用器的電壓不變,通過定值電阻的電流不變,求出燈正常工作時的電流IL,根據(jù)P額=U額I額求燈的額定功率.
解答 解:(1)當(dāng)燈泡正常發(fā)光時電路中的電流大約為I=$\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A,燈泡的額定電流大約為0.25A<0.6A,所以電流表的量程為0~0.6A,且與燈泡串聯(lián);滑動變阻器按一上一下的原則與電流表串聯(lián),如下圖1所示:
(2)為保護(hù)電路,連接電路時,開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài);
(3)經(jīng)分析,閉合開關(guān)后,小燈泡不發(fā)光,電流表無示數(shù),電壓表示數(shù)為3V,產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因可能是小燈泡斷路,答案選B;
(4)由圖丙知,電壓表的量程為0~3V,分度值為0.1V,則燈泡兩端的電壓為2.2V<2.5V,則為了測小燈泡的額定功率,要增大燈的電壓減小變阻器分得的電壓,根據(jù)分壓原理應(yīng)減小變阻器連入電路 中的電阻大小,所以向D端移動變阻器的滑片,使電壓表的示數(shù)為2.5V;
根據(jù)圖丁I-U圖象,得出燈泡正常工作時的電流I=0.22A,燈泡的額定功率P=ULI=2.5V×0.22A=0.55W;
(5)①設(shè)計(jì)的電路如下圖2所示:
只閉合Sl、S2,移動變阻器的滑片使電流表的示數(shù)為0.25A,則定值電阻的電壓為U定=I定×R0=0.25A×10Ω=2.5V,與定值電阻并聯(lián)的燈的電壓為2.5V,燈正常發(fā)光;
②保持滑片的位置不動,斷開S2,閉合S3,讀出電流表的示數(shù)I并.因電路的連接關(guān)系沒有改變,各用電器的電壓不變,燈仍正常發(fā)光,通過定值電阻的電流保持不變,根據(jù)并聯(lián)電路電流的特點(diǎn),通過燈的電流IL=I并-0.25A,則燈的額定功率P額=2.5V×(I并-0.25A).
故答案為:(1)如上圖1所示;
(2)斷開;
(3)B;
(4)2.2;D;0.5;2.5;0.55;
(5)如上圖2所示;2.5V×(I并-0.25A).
點(diǎn)評 本題測量小燈泡的電功率,考查電路的連接、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、故障的分析、操作過程、額定功率的計(jì)算及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力,綜合性強(qiáng),難度較大.
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