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小张用电源(电压未知)、一个阻值为40Ω的电阻、一个规格合适的滑动变阻器、一只实...

小张用电源(电压未知)、一个阻值为40Ω的电阻、一个规格合适的滑动变阻器、一只实验用电压表、一个单刀双掷开关和若干导线.设计了一个电路,测额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率.实验电路如图所示.
(1)小张连好电路就发现灯的亮度太大,是因为______
(2)小张纠正了错误,发现灯不亮了,于是他移动滑动变阻器,灯还是不亮,他将开关打到2位置时电压表没有示数,打到1位置时电压表偏转很大,则电路故障原因:______
(3)将所有问题解决了,小张首先将开关打到2位置,移动滑动变阻器,直至电压表示数为2.5V时改变电压表量程并将开关打到1位置,电压表偏转程度恰与刚才相同,则灯泡的额定功率是多少?
(4)灯泡正常发光5分钟,电阻R消耗了多少电能?

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(1)灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率,连好电路发现灯的亮度太大,表明灯泡两端的实际电压高于额定电压,根据电路的连接方式分析灯泡电压会过大的原因. (2)首先分析引起开关打到2位置时电压表没有示数和打到1位置时电压表偏转很大的各种电路故障情况,然后归纳即可.(3)根据开关打到2位置和打到1位置,电压表偏转程度相同,得出电压表的示数,然后根据串联电路的特点和欧姆定律求出电路中的电流,再由P=UI求的额定功率. (4)灯泡正常发光时,根据电阻R的电压和电流值,利用W=UIt可求电阻R消耗电能. 【解析】 (1)灯泡过亮说明灯泡两端的电压过大.电路中的电流过大,电阻过小,因此可能是滑动变阻器连入电路的阻值未处于最大值. 故答案为:滑动变阻器未处于最大值. (2)将开关打到2位置时,电压表没有示数,故障可能是:①电路中有开路的位置;②灯泡和电压表被短路; 开关打到1位置时,电压表偏转很大,说明电压表可能测量了电源电压,且与电压表串联的滑动变阻器是连通的,因电压表与串联后的电阻和灯泡是并联的,则电路故障是:电阻和灯泡的串联部分电路出现开路地方; 综上所述可知,电路故障原因是:电阻R上出现开路. 故答案为:电阻R上出现开路. (3)将开关打到2位置,电压表示数为2.5V,开关打到1位置,电压表偏转程度恰与开关打到2位置时相同,则电压表的量程是大量程15V,示数为12.5V. 则UR=U-UL=12.5V-2.5V=10V, ∴I===0.25A, ∴P额=P实=ULI=2.5V×0.25A=0.625W. 答:灯泡的额定功率是0.625W. (4)灯泡正常发光时,电阻R消耗的电能: WR=URIt=10V×0.25A×5×60s=750J. 答:电阻R消耗的电能为750J.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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