问题详情:
某小组在“设计一个模拟调光灯”的活动中,现提供以下器材:直流电源(电压为4V)、电流表、电压表、小灯泡(2.5V、0.3A)、灯座、开关、导线、多种规格的定值电阻、多种铅笔芯、金属回形针。设计要求:灯泡的亮度能在较大范围内连续调节且不能被烧坏。
(1)金属回形针可在铅笔芯上来回滑动,设计电路时可将铅笔芯与金属回形针的组合视为 。
(2)为了电路安全,需要从下列选项中选取一个合适的定值电阻作为保护电阻( )
A.5Ω B.15Ω C.25Ω D.50Ω
(3)如图*所示为设计电路的一部分,请在虚线框内将电路图补充完整。
(4)连接好电路,闭合开关,无论怎样移动金属回形针,灯泡亮度的变化都很小,造成该现象的原因: 。
(5)重新调整好电路,闭合开关,移动金属回形针,可实现灯泡的亮度有较大变化。当电压表示数U=2.0V时,电流表的示数I如图乙所示,I= A.小灯泡消耗的实际功率P= W.
【回答】
(1)滑动变阻器;(2)A;(3)如上图所示;(4)铅笔芯的最大阻值太小;(5)0.26;0.52。
【解析】
(1)金属回形针可在铅笔芯上来回滑动,设计电路时可将铅笔芯与金属回形针的组合视为滑动变阻器;
(2)由题知,电源电压为4V,小灯泡的额定电压为2.5V,额定电流为0.3A,
则灯正常工作时,要分去的电压为:U′=4V﹣2.5V=1.5V,
由欧姆定律I=可得,灯之外的电阻为:R===5Ω,
为了电路安全,需要选取阻值为5Ω的定值电阻作为保护电阻,即选A;
(3)如图*所示为设计电路的一部分,将变阻器与定值电阻串联连入电路中,如下图所示:
(4)连接好电路,闭合开关,无论怎样移动金属回形针,灯泡亮度的变化都很小,说明电路中的电流变化很小,则电路的总电阻变化较小,造成该现象的原因:铅笔芯的最大阻值太小;
(5)当电压表示数U=2.0V时,电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,其示数I=0.26A,
则小灯泡消耗的实际功率:P=UI=2.0V×0.26A=0.52W。
【分析】(1)滑动变阻器是通过改变电阻丝连入电路的长度改变电路的电阻大小;
(2)已知电源电压和小灯泡的额定电压为2.5V及灯的额定电流为0.3A,灯正常工作时,由串联电路电压的规律得出要分去的电压,由欧姆定律求出灯之外的电阻,据此分析;
(3)根据要求,将变阻器与定值电阻串联连入电路中;
(4)连接好电路,闭合开关,无论怎样移动金属回形针,灯泡亮度的变化都很小,说明电路中的电流变化很小,则电路的总电阻变化较小,据此分析;
(5)根据电流表选用小量程确定分度值读数,根据P=UI求出小灯泡消耗的实际功率。
本题考查对变阻器的认识、器材的选择、串联电路的规律及欧姆定律的运用、反常现象的分析、电流表读数和功率计算。
知识点:电功率单元测试
题型:实验,探究题