小明觀察發現家裏轎車的前燈有好幾組,且燈絲粗細不同,發光的亮度也不同,他猜想車燈的亮度可能與燈絲的粗細有關,於...
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問題詳情:
小明觀察發現家裏轎車的前燈有好幾組,且燈絲粗細不同,發光的亮度也不同,他猜想車燈的亮度可能與燈絲的粗細有關,於是他設計了模擬電路,並選擇下列器材:電源、滑動變阻器、小燈泡(L1“2.5V 1.25W”、L2“2.5V 0.5W”各一隻,代替轎車前燈)、電流表、電壓表等進行實驗來驗*自己的猜想.
(1)按圖*連接電路時,應先將開關 ,並將變阻器的滑片移至 處.
(2)閉合開關S,發現無論怎樣移動變阻器的滑片,燈泡L1、L2均不亮,A、V1無示數,V2有示數,則電路出現的故障是 .
(3)排出故障後,移動變阻器的滑片,分別讀出電流表、電壓表的示數,觀察共記錄燈泡發光情況,填入表一,當變阻器滑片移至某一位置時,電流表的示數如圖乙所示,則電路中的電流為 A,此時發現燈L2發光異常耀眼,原因是 ,此時,他應該 .
(4)分析數據,可得結論:兩燈串聯,燈泡的燈絲越細,發光越 .
(5)然後,小明按圖*所示設計連接電路進行實驗,記錄的實驗數據及現象如表二,根據表二可得出結論:兩燈並聯時,燈泡的燈絲越細,發光越 .
表一:
燈泡L1 | 粗細 | 電壓/V | 電流/A | 亮度 | 燈泡 L2 | 粗細 | 電壓/V | 電流/A | 亮度 |
粗 | 0.6 | 0.12 | 不發光 | 細 | 1.5 | 0.12 | 微亮 | ||
粗 | 0.8 | 0.16 | 微亮 | 細 | 2.0 | 0.16 | 不很亮 | ||
粗 | 1.0 | 0.20 | 微亮 | 細 | 2.5 | 0.20 | 較亮 | ||
粗 | 1.3 | 不很亮 | 細 | 3.25 | 異常耀眼 |
表二:
燈泡L1 | 粗細 | 電壓/V | 電流/A | 亮度 | 燈泡 L2 | 粗細 | 電壓/V | 電流/A | 亮度 |
粗 | 1.0 | 0.2 | 微亮 | 細 | 1.0 | 0.08 | 不發光 | ||
粗 | 1.5 | 0.3 | 不很亮 | 細 | 1.5 | 0.12 | 微亮 | ||
粗 | 2.0 | 0.4 | 較亮 | 細 | 2.0 | 0.16 | 不很亮 | ||
粗 | 2.5 | 0.5 | 明亮 | 細 | 2.5 | 0.20 | 較亮 |
(6)小明完成實驗後有困惑,通過向爸爸請教,明白了轎車的同側前燈是可以不同時工作的,在額定電壓相同時,若想要更換更亮的轎車前燈,應選擇燈絲較 (選填“粗”或“細”)的燈泡.
【回答】
【分析】(1)連接電路時開關應斷開,變阻器處於最大值處;
(2)電流表無示數説明電路可能有斷路,根據電壓表示數情況分析判斷故障;
(3)根據電流表的量程和分度值讀出電流表示數;燈泡的亮度是由其實際功率決定的由此分析解答;
(4)由P=計算兩燈電阻,由電阻的影響因素分析兩燈燈絲的粗細,根據燈泡的亮度情況分析解答;
(5)兩燈並聯時,根據表中燈泡亮度情況分析解答;
(6)由串聯和並聯電路特點,結合燈泡亮度與燈絲粗細關係分析解答.
【解答】解:
(1)為了保護電路,按圖*連接電路時,應先將開關斷開,並將變阻器的滑片移至最大值左端;
(2)閉合開關S,發現無論怎樣移動變阻器的滑片,燈泡L1、L2均不亮,A無示數,説明電路可能出現斷路,V1無示數,説明V1到電源間有斷路,V2有示數,説明V2到電源間
是通路,由此可知故障是燈泡L2斷路了;
(3)由圖乙知,電流表使用0﹣0.6A量程,分度值0.02A,所以電路中電流為0.26A;
由表格數據知此時燈泡L2的實際電壓為3.25V,所以它的實際功率:P2=U2I2=3.25V×0.26A=0.845W,此時其實際功率大於它的額定功率0.5W,所以燈L2發光異常耀眼;
由題知,L2的額定電壓是2.5V,根據串聯電路的分壓原理,要減小它的電壓,滑動變阻器的滑片應向左滑動以增大其連入電路的阻值,使電壓不高於2.5V;
(4)由P=可得兩燈電阻:R1===5Ω,R2===12.5Ω,
導體的電阻的與其材料、長度和橫截面積有關,所以燈絲材料和長度一定,L2的燈絲較細,串聯時較亮;
(5)由圖*知,兩燈並聯,由表二中數據可知,L1較亮,L2較暗,所以兩燈並聯時,燈泡的燈絲越細,發光越暗;
(6)串聯電路中各用電器相互影響,並聯電路中各支路互不影響.由題知,轎車的同側前燈是可以不同時工作的,即同側前燈是並聯的,
由(5)中結論知,在額定電壓相同時,若想要更換更亮的轎車前燈,應選擇燈絲較粗的燈泡.
故*為:(1)斷開;最大值;(2)L2斷路了;(3)0.26;L2實際功率大於它的額定功率;將滑動變阻器的滑片向左移動,減小燈泡兩端電壓;(4)亮;(5)暗;(6)粗.
【點評】本題考查電路連接的注意事項、電路故障的分析、電錶讀數、電功率公式的應用、電阻的影響因素以及根據表格數據分析結論等,考查知識點多,綜合*強.
知識點:電功率單元測試
題型:實驗,探究題
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