問題詳情:
某小組在“設計一個模擬調光燈”的活動中,現提供以下器材:直流電源(電壓爲4V)、電流表、電壓表、小燈泡(2.5V、0.3A)、燈座、開關、導線、多種規格的定值電阻、多種鉛筆芯、金屬回形針。設計要求:燈泡的亮度能在較大範圍內連續調節且不能被燒壞。
(1)金屬回形針可在鉛筆芯上來回滑動,設計電路時可將鉛筆芯與金屬回形針的組合視爲 。
(2)爲了電路安全,需要從下列選項中選取一個合適的定值電阻作爲保護電阻( )
A.5Ω B.15Ω C.25Ω D.50Ω
(3)如圖*所示爲設計電路的一部分,請在虛線框內將電路圖補充完整。
(4)連接好電路,閉合開關,無論怎樣移動金屬回形針,燈泡亮度的變化都很小,造成該現象的原因: 。
(5)重新調整好電路,閉合開關,移動金屬回形針,可實現燈泡的亮度有較大變化。當電壓表示數U=2.0V時,電流表的示數I如圖乙所示,I= A.小燈泡消耗的實際功率P= W.
【回答】
(1)滑動變阻器;(2)A;(3)如上圖所示;(4)鉛筆芯的最大阻值太小;(5)0.26;0.52。
【解析】
(1)金屬回形針可在鉛筆芯上來回滑動,設計電路時可將鉛筆芯與金屬回形針的組合視爲滑動變阻器;
(2)由題知,電源電壓爲4V,小燈泡的額定電壓爲2.5V,額定電流爲0.3A,
則燈正常工作時,要分去的電壓爲:U′=4V﹣2.5V=1.5V,
由歐姆定律I=可得,燈之外的電阻爲:R===5Ω,
爲了電路安全,需要選取阻值爲5Ω的定值電阻作爲保護電阻,即選A;
(3)如圖*所示爲設計電路的一部分,將變阻器與定值電阻串聯連入電路中,如下圖所示:
(4)連接好電路,閉合開關,無論怎樣移動金屬回形針,燈泡亮度的變化都很小,說明電路中的電流變化很小,則電路的總電阻變化較小,造成該現象的原因:鉛筆芯的最大阻值太小;
(5)當電壓表示數U=2.0V時,電流表的示數如圖乙所示,電流表選用小量程,分度值爲0.02A,其示數I=0.26A,
則小燈泡消耗的實際功率:P=UI=2.0V×0.26A=0.52W。
【分析】(1)滑動變阻器是通過改變電阻絲連入電路的長度改變電路的電阻大小;
(2)已知電源電壓和小燈泡的額定電壓爲2.5V及燈的額定電流爲0.3A,燈正常工作時,由串聯電路電壓的規律得出要分去的電壓,由歐姆定律求出燈之外的電阻,據此分析;
(3)根據要求,將變阻器與定值電阻串聯連入電路中;
(4)連接好電路,閉合開關,無論怎樣移動金屬回形針,燈泡亮度的變化都很小,說明電路中的電流變化很小,則電路的總電阻變化較小,據此分析;
(5)根據電流表選用小量程確定分度值讀數,根據P=UI求出小燈泡消耗的實際功率。
本題考查對變阻器的認識、器材的選擇、串聯電路的規律及歐姆定律的運用、反常現象的分析、電流表讀數和功率計算。
知識點:電功率單元測試
題型:實驗,探究題