【题目】小明设计的“测量小灯泡额定功率”的电路图如图甲,已知电源电压U恒为6V,小灯泡标有“3.8V”字样,它正常发光时通过的电流约为0.32A。
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(1)小明按图甲进行电路连接,当他接好最后一根导线时,小灯泡立即发出耀眼的光,接着小灯泡烧坏。请指出小明在连接电路时的错误操作:①_____;②滑动变阻器滑片P在图甲最右端位置。
(2)另一组同学也在做这个实验,但开关闭合后,无论怎样移动滑片发现小灯泡都不亮,电流表没有示数,但电压表有示数,请分析造成此现象的可能原因是_____。
(3)小明更换了一个同型号的新灯泡,正确连接电路,闭合开关,移动滑片P,灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为_____W。
(4)小明还想用已有实验器材测量未知电阻Rx(约1Ω)的阻值。当他用电阻Rx替换小灯泡后,发现电压表已损坏。(注意:其他器材完好、桌上还有一个开关S1可以使用:滑动变阻器的铭牌模糊不清,其最大阻值约为15Ω)请帮他完成实验设计:在方框中画出一个能测出Rx阻值的电路图。
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【答案】连接电路时开关没有断开 灯泡断路 1.14
【解析】
(1)当他连接好所有的导线时,发现小灯泡立即发出耀眼的光,接着小灯泡烧坏,可能连接电路时开关没有断开,可能开关闭合前滑动变阻器没有调到最大阻值处;
(2)开关闭合后,无论怎样移动滑片发现小灯泡都不亮,电流表没有示数,说明电路中出现断路,电压表有示数,这说明电压表并联部分断路,即原因可能是灯泡断路;
(3)小灯泡正常发光时通过的电流约为0.32A,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,所以,图乙中电流表的示数为0.3A,则小灯泡的额定功率为:P=UI=3.8V×0.3A=1.14W;
(4)当他用电阻Rx替换小灯泡后,发现电压表已损坏,若不用滑动变阻器,则电路中的电流I1=
=6A,超出电流表的量程,所以电路中需要串联滑动变阻器,又因滑动变阻器的铭牌模糊不清,其最大阻值约为15Ω,所以,实验时应先测出滑动变阻器的阻值,然后再测出Rx的阻值,故设计的电路图如下图所示:
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实验步骤:按图示电路图连接电路,闭合开关S1,断开S2,移动滑片,读出电流表示数I,则电路的总电阻R总=
,保持滑片位置不变,再闭合开关S2,电阻Rx被短路,读出电流表示数I′,则滑动变阻器的电阻R=
,由串联电路的总电阻等于各分电阻之和可得,未知电阻Rx=R总-R=
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