【同步练习】苏科版初三物理下册 第15章《电功和电热》专题:电功率——伏安法测量小灯泡的电功率(知识点分类)(含答案)

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名称 【同步练习】苏科版初三物理下册 第15章《电功和电热》专题:电功率——伏安法测量小灯泡的电功率(知识点分类)(含答案)
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资源类型 教案
版本资源 苏科版
科目 物理
更新时间 2022-12-30 15:08:34

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第十五章 电功和电热
专题:伏安法测量小灯泡的电功率
1.小明用如图甲所示的电路测量一只额定电压为3.8V灯泡的额定功率。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲的电路连完整。
(2)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现灯泡始终不亮,电流表示数几乎为零电压表指针明显偏转,出现这种现象的原因可能是    。
(3)排除故障后,移动滑动变阻器的滑片,到某一位置时电压表的示数为3V.若要测小灯泡的额定功率,应将滑片向    (左右)移动,直至    时停止移动滑片,此时电流表示数如图乙所示,其示数为    A,额定功率为    W。
(4)测出小灯泡的额定功率后,小明又把灯泡两端电压调为额定电压的一半,发现测得的功率不等于其额定功率的,这是由于    。
2.小明做“测量小灯泡电功率”实验,器材:3节新干电池、额定电压为2.5V的小灯泡、“20Ω,0.6A”的滑动变阻器、电流表等。
(1)请将甲图中的实物电路连接完整(要求:滑片向左移动时小灯变亮)。
(2)正确连接电路后,闭合开关,发现灯泡不亮,两表均无示数,在不拆开电路的情况下,他借助另一只电压表找出了故障:开关断路.确定此故障的相应操作为    ,观察到的现象为    。
(3)排除故障后,小华调节滑片,使电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙为    A,灯泡的额定功率为    W。小明也移动滑片,当电压表示数为1.8V,就读出电流表示数为0.45A,求出灯泡电阻,结合额定电压利用公式求出灯泡的“额定功率”。小明得到的“额定功率”与小华测得的额定功率相比    (偏大/偏小/不变),原因是    。
(4)若此实验中电流表坏了,为了测出小灯泡的额定功率,小华在原有器材的基础上取来了一个R0为10Ω的定值电阻替换下电流表,设计了如下实验方案:
①调节滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电压;
②保持滑片位置不变,只将电压表改接到R0两端,测出定值电阻R0两端的电压U0;
③通过计算,可先求出电路中的电流I,就可得到小灯泡的额定功率P;
请你指出该设计方案中存在的问题:   。
3.在测定“小灯泡额定电功率”的实验中,小红所在的实验小组用的电源电压为6V,小灯泡的额定电压为2.5V、电阻约为10Ω,所用滑动变阻器R(20Ω 1A)。他们所设计的实验电路如图甲所示。
(1)请你用笔画线代替导线,将实物电路甲补充完整。(导线不能交叉)
(2)小华按规范要求连接好电路,闭合开关后,发现电流表有示数,电压表无示数,灯泡亮,原因是    。
(3)小红同学闭合开关,移动滑片P到某一位置时,电压表的示数如图乙所示为    V;若她想测量小灯泡的额定功率,应将图甲中滑片P向    (选填“左”或“右”)端移动,使电压表的示数为2.5V。
(4)小红同学移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图丙所示的I﹣U图象,根据图象信息,计算出小灯泡的额定功率是    W。
(5)小明同学想利用小红同学的实验器材继续探究以下几个电学实验,其中无法完成的是    。
A.探究串联电路的电流特点
B.测量小灯泡的电阻
C.探究串联电路的电压特点
D.探究电流与电压的关系
(6)小琴完成上面实验后,又想测量额定电压为U额的小灯泡的额定功率,利用一个电压未知的电源和阻值为R0的定值电阻,设计了如图丁所示的电路。请完成下列实验步骤:
①闭合开关S1,开关S2接a接线柱,移动滑动变阻器的滑片,   ;
②闭合开关S1,开关S2接b接线柱,滑动变阻器的滑片    (选填“向左移动”、“向右移动”或“保持不动”),读出电压表示数为U1;再将开关S2接c接线柱,读出电压表的示数为U2;
③小灯泡额定功率的表达式额P额=   。
4.小明和小红在测量额定电压为3.8V的小灯泡电功率实验中,小明连接了如图甲所示的电路(电源电压6V保持不变,电路元件完好,接线柱接线牢固)。
(1)如图甲所示在未检查电路连接是否正确的情况下,闭合开关,调节滑动变阻器滑片,电压表的示数将    (选填“变化”或“不变”)。
(2)检查电路发现一处错误,指出连接错误的导线是    (填“a”、“b”、“c”或“d”)。
(3)排除故障后,继续实验,分别记下了多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制了如图乙所示的I﹣U图像。某次实验时电流表示数如图丙所示,电流表的示数为    A,此时小灯泡的电阻是    Ω;当小灯泡正常发光时,它的额定功率是    W。
(4)小红将电压表正确接在变阻器两端实验,经过正确的操作也测出了小灯泡的额定功率,你认为    的做法比较好,理由是    。
5.小华用如图甲所示电路测量小灯泡的额定功率,电源电压为3V,所测小灯泡的额定电压为2.5V,滑动变阻器标有“10Ω”字样。
(1)图甲是小华正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路,请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处:   ;    。
(2)改正电路后,闭合开关,发现电压表示数为3V,电流表指针几乎不偏转,产生故障的原因可能是    ;    。
(3)在电路故障排除后,调节滑动变阻器,当电压表示数达到额定电压时,电流表指针如图乙所示,其值为    A,由此,小华算出小灯泡的额定功率为    W。
(4)为了较准确地测出灯泡的额定功率,应对实验做怎样的改进?答:   。
(5)测量结束后,应先断开    ,再拆除导线,最后整理好实验器材。
6.某同学设计了如图所示测量小灯泡电功率的实验(小灯泡标有“2.5V”字样),R0的阻值为5Ω。
(1)为保护电路,连接电路时应将开关    ;
(2)连接好电路后,闭合开关,发现灯不亮,两个电流表的示数相同,则可能的故障原因是    ;
(3)排除故障后,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使电流表A1示数为    A时,小灯泡正常发光,此时电流表A2的示数如图乙所示,则计算出小灯泡的额定功率为    W;
(4)实验测量过程中,电流表A1与R0串联的作用相当于一个    (电流表/电压表)。已知小灯泡U﹣I关系如图,缓慢调节滑动变阻器滑片,使灯泡两端的电压为1.25V,此时灯泡的实际功率    (大于/等于/小于)额定功率的四分之一。
7.在测量小灯泡电功率的实验中,提供的器材有:电源(电压恒为3V)、标有“2.5V”的小灯泡、滑动变阻器(规格为“50Ω1A“)、电流表、电压表、开关及导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,完成图甲实物电路的连接。(要求:滑动变阻器的滑片P向左滑动时,小灯泡变亮,连线不得交叉)
(2)闭合开关,发现两电表均无示数,为排查故障小明将电压表改接在滑动变阻器两端,发现电压表有示数,则电路故障可能是    。
(3)排除故障后正确操作实验,测量部分数据如下表所示。
实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8
发光情况 熄灭 熄灭 微光 较暗 较亮 亮 明亮 更明亮
电压U/V 0.2 0.5 0.9 1.3 1.7 2.1 2.5 2.9
电流IA 0.10 0.16 0.19 0.21 0.24 0.26     0.30
①第7次实验中电流表示数如图乙所示,其值为    A,小灯泡的额定功率为    W。
②第2次实验中,小灯泡熄灭的原因是    。
③从第3次实验到第4次实验,移动滑片P,使滑动变阻器接入电路的阻值变化了△R1,小灯泡的阻值变化了△R2,则△R1   △R2(选填“>”“=”或“<“)。
④进一步分析实验数据,可判断小灯泡未接入电路时,灯丝阻值的可能范围是    。
8.小明在“测量小灯泡的功率”实验中,电源电压恒为4V,小灯泡额定电压为2.5V,滑动变阻器规格为“0.5A20Ω”.
(1)小明发现甲图中有一根线连接错误,请你帮他在这根导线上打“×”,并在图中改正.
(2)小明改正电路后,闭合开关,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,两电表均无示数,若仅灯泡或滑动变阻器存在故障,则其原因可能是    .
实验序号 U/V I/A
① 1.5 0.2
② 2.5
③ 3.0 0.38
(3)排除故障后小明继续实验,当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为    W.其他测量数据如上表所示,其中存在问题的数据是    (填序号).
(4)小明查阅有关资料后得知,电压表工作时,其内部有微弱电流通过,据此分析,所测量的额定功率偏    (大/小).
(5)利用上述器材并增加了定值电阻R0和单刀双掷开关,小明又设计了几种方法用单表测量额定电流为0.3A小灯泡的额定功率,电路图如图丙所示,其中符合要求的是    .
第十五章 电功和电热
专题:伏安法测量小灯泡的电功率
1.小明用如图甲所示的电路测量一只额定电压为3.8V灯泡的额定功率。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲的电路连完整。
(2)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现灯泡始终不亮,电流表示数几乎为零电压表指针明显偏转,出现这种现象的原因可能是  灯泡断路 。
(3)排除故障后,移动滑动变阻器的滑片,到某一位置时电压表的示数为3V.若要测小灯泡的额定功率,应将滑片向  右 (左右)移动,直至  3.8V 时停止移动滑片,此时电流表示数如图乙所示,其示数为  0.3 A,额定功率为  1.14 W。
(4)测出小灯泡的额定功率后,小明又把灯泡两端电压调为额定电压的一半,发现测得的功率不等于其额定功率的,这是由于  灯泡电阻随温度的降低而减小 。
【分析】(1)灯泡串联在电路中,电压表采用“正进负出”的连接方式;
(2)电流表示数几乎为零,说明电路是断路,电压表指针明显偏转,说明与电压表并联部分以外的电路是通路,分析故障原因;
(3)根据电压表的量程读出电压表的示数,根据串联电路电压规律可知应减小滑动变阻器两端的电压,由此判断滑片的移动方向;根据电流表的量程读出电流表的示数,由P=UI计算功率;
(4)根据公式和电阻受温度的影响分析实际功率与额定功率的大小关系。
【解答】解:(1)灯泡串联在电路中,电压表采用“正进负出”的连接方式,电路连接如图所示:
(2)发现灯泡始终不亮,电流表示数几乎为零,说明电路是断路,电压表指针明显偏转,说明与电压表并联部分以外的电路是通路,出现这种现象的原因可能是灯泡断路;
(3)电压表的示数为3V,小于灯泡的额定电压3.8V,根据串联电路电压规律可知应减小滑动变阻器两端的电压,即减小滑动变阻器接入电路的电阻,应将滑片向右端移动,直到小灯泡正常发光,使电压表的示数为3.8V;如图乙所示,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,电流表示数为0.3A,由P=UI得灯泡的额定功率为:P=UI=3.8V×0.3A=1.14W;
(4)当加在灯泡两端的电压为额定电压的一半时,根据公式可知,若灯泡电阻不变,则灯泡的实际功率P实 P额,但是随着功率减小,灯泡电阻随温度的降低而减小,故灯泡的实际功率P实P额;
故答案为:(1)如图所示;(2)灯泡断路;(3)右;3.8;0.3;1.14;(4)灯泡电阻随温度的降低而减小。
【点评】本题考查了小灯泡电功率的实验,主要考查电路连接的注意事项、电路故障的分析、电流表的读数方法、功率计算等知识,属中考的热点题。
2.小明做“测量小灯泡电功率”实验,器材:3节新干电池、额定电压为2.5V的小灯泡、“20Ω,0.6A”的滑动变阻器、电流表等。
(1)请将甲图中的实物电路连接完整(要求:滑片向左移动时小灯变亮)。
(2)正确连接电路后,闭合开关,发现灯泡不亮,两表均无示数,在不拆开电路的情况下,他借助另一只电压表找出了故障:开关断路.确定此故障的相应操作为  将电压表并联在开关的两端 ,观察到的现象为  电压表有示数 。
(3)排除故障后,小华调节滑片,使电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙为  0.5 A,灯泡的额定功率为  1.25 W。小明也移动滑片,当电压表示数为1.8V,就读出电流表示数为0.45A,求出灯泡电阻,结合额定电压利用公式求出灯泡的“额定功率”。小明得到的“额定功率”与小华测得的额定功率相比  偏大 (偏大/偏小/不变),原因是  灯泡电阻随温度升高而变大 。
(4)若此实验中电流表坏了,为了测出小灯泡的额定功率,小华在原有器材的基础上取来了一个R0为10Ω的定值电阻替换下电流表,设计了如下实验方案:
①调节滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电压;
②保持滑片位置不变,只将电压表改接到R0两端,测出定值电阻R0两端的电压U0;
③通过计算,可先求出电路中的电流I,就可得到小灯泡的额定功率P;
请你指出该设计方案中存在的问题: R0的阻值过大,灯泡无法达到额定电压 。
【分析】(1)根据滑动变阻器和灯泡串联,滑片左移时灯泡变亮确定下面所接接线柱;电压表的连接方式和量程选择;
(2)闭合开关,发现灯泡不亮,两表均无示数,说明电路存在断路,并且不是灯泡断路,根据电路故障分析确定故障的方法;
(3)根据电流表选用的量程,读出电流表的示数,根据P=UI计算功率;灯泡的电阻受温度的影响,随着电压的增大而增大,由此判断功率的变化情况;
(4)根据串联电路的规律和欧姆定律可得灯泡两端的电压,由此确定设计方案中存在的问题。
【解答】解:(1)滑动变阻器滑片向左移动时灯泡变亮,即电流变大,电阻变小,故选择左上接线柱与灯泡串联,电压表与灯泡并联,由于额定电压为2.5V的小灯泡,故电压表的量程选择0~3V,如图所示:
(2)正确连接电路后,闭合开关,发现灯泡不亮,两表均无示数,说明电路存在断路,并且不是灯泡断路,所以此时用另一只电压表依次并联在其他用电器两端即可找出故障,因为小明找到的故障为开关断路,故此时小明将电压表并联在开关的两端,观察到的现象为电压表有示数;
(3)如图乙所示,电流表选用的是小量程,分度值为0.02A,电流表的示数为0.5A,此进电压为2.5V,由P=UI计算灯泡的额定功率为:P=UI=2.5V×0.5A=1.25W;
由于灯泡的电阻受温度的影响,随着电压的增大而增大,当电压为1.8V时,此时计算出的电阻小于额定电压时的电阻,电压相等时,实际功率与电阻成反比,故小明得到的额定功率与小华测得的额定功率相比偏大;
(4)由题意知,电源电压约为4.5V,灯泡正常发光时电阻为:,当滑动变阻器的阻值为0时,根据串联电路的规律和欧姆定律可得:,即:,解得:UL=1.5V,所以无论怎样调节滑动变阻器都不能使灯泡正常发光,该设计方案中存在的问题:R0的阻值过大,灯泡无法达到额定电压;
故答案为:(1)如图所示;(2)将电压表并联在开关的两端;电压表有示数;(3)0.5;1.25;偏大;灯泡电阻随温度升高而变大;(4)R0的阻值过大,灯泡无法达到额定电压。
【点评】本题考查了小灯泡电功率的实验,主要考查电路连接的注意事项、电流表的读数方法、串联电路中电压的规律、欧姆定律及功率计算等知识,属中考的热点题
3.在测定“小灯泡额定电功率”的实验中,小红所在的实验小组用的电源电压为6V,小灯泡的额定电压为2.5V、电阻约为10Ω,所用滑动变阻器R(20Ω 1A)。他们所设计的实验电路如图甲所示。
(1)请你用笔画线代替导线,将实物电路甲补充完整。(导线不能交叉)
(2)小华按规范要求连接好电路,闭合开关后,发现电流表有示数,电压表无示数,灯泡亮,原因是  电压表断路 。
(3)小红同学闭合开关,移动滑片P到某一位置时,电压表的示数如图乙所示为  2 V;若她想测量小灯泡的额定功率,应将图甲中滑片P向  右 (选填“左”或“右”)端移动,使电压表的示数为2.5V。
(4)小红同学移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图丙所示的I﹣U图象,根据图象信息,计算出小灯泡的额定功率是  0.5 W。
(5)小明同学想利用小红同学的实验器材继续探究以下几个电学实验,其中无法完成的是  D 。
A.探究串联电路的电流特点
B.测量小灯泡的电阻
C.探究串联电路的电压特点
D.探究电流与电压的关系
(6)小琴完成上面实验后,又想测量额定电压为U额的小灯泡的额定功率,利用一个电压未知的电源和阻值为R0的定值电阻,设计了如图丁所示的电路。请完成下列实验步骤:
①闭合开关S1,开关S2接a接线柱,移动滑动变阻器的滑片, 电压表示数为U额 ;
②闭合开关S1,开关S2接b接线柱,滑动变阻器的滑片  保持不动 (选填“向左移动”、“向右移动”或“保持不动”),读出电压表示数为U1;再将开关S2接c接线柱,读出电压表的示数为U2;
③小灯泡额定功率的表达式额P额= U额 。
【分析】(1)根据灯的额定电压为2.5V确定电压表选用小量程与灯并联;
(2)根据小灯泡是否发光以及电流表和电压表有无示数判断出故障;
(3)灯在额定电压下正常发光,根据图中电压表小量程读数,比较电压表示数与额定电压的大小,根据串联电路电压的规律及分压原理确滑片移动的方向;
(4)根据绘制成图丙所示的I﹣U图象知灯在额定电压下的电流,根据P=UI求出小灯泡的额定功率;
(5)明确每一个实验的原理和基本实验过程,就能确定正确的选项;
(6)要测灯的额定功率,首先使灯正常发光,先将电压表与灯并联,通过移动滑片的位置,使灯的电压为额定电压;保持滑片位置不动,通过开关的转换,使电压表测灯与变阻器的电压,最后通过开关的转换用电压表测电源电压,
因此时各电阻的大小和电压不变,灯仍正常工作,根据串联电路电压的规律,可求出此时定值电阻的电压,由欧姆定律可求出灯的额定电流,根据P=UI可求出灯的额定功率。
【解答】解:(1)灯的额定电压为2.5V,故电压表选用小量程与灯并联,如下所示:
(2)小华按规范要求连接好电路,闭合开关后,发现电流表有示数,灯泡亮,说明电路没有发生断路也没有发生短路,电压表无示数,说明电压表发生断路;
(3)灯在额定电压下正常发光,图中电压选用小量程,分度值为0.1V,示数为2V,小于灯的额定电压2.5V,应增大灯的电压,根据串联电路电压的规律,应减小变阻器的电压,由分压原理,应减小变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片向右移动,直到电压表示数为额定电压2.5V;
(4)根据绘制成图丙所示的I﹣U图象知,灯在额定电压下的电流为0.2A,小灯泡的额定功率是:
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W;
(5)A、将电流表放在不同位置可以探究串联电路的电流特点,移动滑动变阻器可以实现多次测量找普遍规律,故A可以完成;
B、用电流表测量出通过灯泡的电流和灯泡两端的电压,根据R测量小灯泡的电阻,故B可以完成;
C、将电压表分别并联在灯泡、滑动变阻器以及电源的两端,可以探究串联电路的电压特点,故C可以完成;
D、在探究电流与电压的关系时需要控制电阻不变,而灯泡的电阻随温度的升高而变大,不是定值,所以不能探究电流与电压的关系,故D不可以完成;
故选:D;
(6)①闭合开关S1,开关S2接a接线柱,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为U额;
②闭合开关S1,开关S2接b接线柱,滑动变阻器的滑片保持不动”,读出电压表示数为U1;再将开关S2接c接线柱,读出电压表的示数为U2;
③在②中,因此时各电阻的大小和电压不变,灯仍正常工作,根据串联电路电压的规律,此时定值电阻的电压:U0=U2﹣U1,
由欧姆定律可求出灯的额定电流:I,
则小灯泡额定功率的表达式:P额=U额。
故答案为:(1)如上所示;(2)电压表断路;(3)2;右;(4)0.5;(5)D;(6)电压表示数为U额;保持不动;U额。
【点评】本题测定“小灯泡额定电功率”的实验,考查电路连接、电路分析、操作过程、功率计算及影响电阻大小的因素,属于常考命题点。
4.小明和小红在测量额定电压为3.8V的小灯泡电功率实验中,小明连接了如图甲所示的电路(电源电压6V保持不变,电路元件完好,接线柱接线牢固)。
(1)如图甲所示在未检查电路连接是否正确的情况下,闭合开关,调节滑动变阻器滑片,电压表的示数将  不变 (选填“变化”或“不变”)。
(2)检查电路发现一处错误,指出连接错误的导线是  d (填“a”、“b”、“c”或“d”)。
(3)排除故障后,继续实验,分别记下了多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制了如图乙所示的I﹣U图像。某次实验时电流表示数如图丙所示,电流表的示数为  0.18 A,此时小灯泡的电阻是  10 Ω;当小灯泡正常发光时,它的额定功率是  1.064 W。
(4)小红将电压表正确接在变阻器两端实验,经过正确的操作也测出了小灯泡的额定功率,你认为  小红 的做法比较好,理由是  用电压表小量程测量电压能提高测量的准确程度,从而减小误差 。
【分析】(1)分析电路可知电压表测量的是电源电压,无论如何调节滑动变阻器滑片,电压表的示数都不变;
(2)根据实验要求,电压表应测量的是灯泡的电压,分析连接错误的导线;
(3)根据电流表的分度值读出电流表的示数,由欧姆定律计算电阻,由P=UI计算功率;
(4)根据串联分压原理可得滑动变阻器两端的电压,选择合适的电压表量程,提高测量的准确程度。
【解答】解:(1)如图甲所示,滑动变阻器与灯泡串联,电压表测量的是电源电压,闭合开关,调节滑动变阻器滑片,电压表的示数将不变;
(2)根据实验要求,电压表应测量的是灯泡的电压,故连接错误的导线是d;
(3)如图丙所示,电流表选用的是小量程,分度值为0.02A,电流表的示数为0.18A,如图乙可知此时灯泡的电压为1.8V,由欧姆定律可得小灯泡的电阻为:,当小灯泡正常发光时,灯泡的电压为额定电压3.8V,如图乙可知此时灯泡的电流为0.28A,由P=UI计算灯泡的额定功率为:P额=U额I额=3.8V×0.28A=1.064W;
(4)因电源电压为6V,使小灯泡正常发光时电压为额定电压3.8V,根据串联分压原理可知滑动变阻器分得的电压为2.2V,若改变电压表量程,选用0~3V量程接在滑动变阻器两端,电压表的分度值为0.1V,读数更加精确,故小红的做法比较好,理由是用电压表小量程测量电压能提高测量的准确程度,从而减小误差;
故答案为:(1)不变;(2)d;(3)0.18;10;1.064;(4)小红;用电压表小量程测量电压能提高测量的准确程度,从而减小误差。
【点评】本题考查了小灯泡电功率的实验,主要考查电路连接的注意事项、串联电路中电压的规律、欧姆定律及功率计算等知识,属中考的热点题
5.小华用如图甲所示电路测量小灯泡的额定功率,电源电压为3V,所测小灯泡的额定电压为2.5V,滑动变阻器标有“10Ω”字样。
(1)图甲是小华正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路,请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处: 开关没有断开 ;  滑动变阻器的滑片没有移到阻值最大处 。
(2)改正电路后,闭合开关,发现电压表示数为3V,电流表指针几乎不偏转,产生故障的原因可能是  灯泡断路 ;  灯泡与灯座接触不良 。
(3)在电路故障排除后,调节滑动变阻器,当电压表示数达到额定电压时,电流表指针如图乙所示,其值为  0.3 A,由此,小华算出小灯泡的额定功率为  0.75 W。
(4)为了较准确地测出灯泡的额定功率,应对实验做怎样的改进?答: 应将电流表的量程改为0~0.6A 。
(5)测量结束后,应先断开  开关 ,再拆除导线,最后整理好实验器材。
【分析】(1)为了保护电路,连接电路时,开关处于断开状态,滑动变阻器的滑片应置于最大电阻处;
(2)闭合开关,电流表指针几乎不偏转,说明电路是断路,电压表示数为3V,说明与电压表并联部分以外的电路是通路,分析故障原因;
(3)根据电流表的分度值读出电流表的示数,由P=UI计算功率;
(4)因需测量的灯泡电流不大于0.6A,为了较准确地测出灯泡的额定功率,将电流表改为小量程;
(5)测量结束后,应先断开开关,再拆除导线,最后整理好实验器材。
【解答】解:(1)为了保护电路,连接电路时,开关处于断开状态,滑动变阻器的滑片应置于最大电阻处,由图甲所示,图中在器材操作上存在的两个不妥之处:①开关没有断开;②滑动变阻器的滑片没有移到阻值最大处;
(2)闭合开关,电流表指针几乎不偏转,说明电路是断路,电压表示数为3V,说明与电压表并联部分以外的电路是通路,产生故障的原因可能是灯泡断路或灯泡与灯座接触不良;
(3)如图乙所示,电流表选用的是小量程,分度值为0.02A,电流表的示数为0.3A,由P=UI计算小灯泡的额定功率为:P=UI=2.5V×0.3A=0.75W;
(4)因需测量的灯泡电流不大于0.6A,为了较准确地测出灯泡的额定功率,应将电流表的量程改为0~0.6A,多次测量灯泡额定电压下电流表示数,计算电功率;
(5)测量结束后,应先断开开关,再拆除导线,最后整理好实验器材;
故答案为:(1)开关没有断开;滑动变阻器的滑片没有移到阻值最大处;(2)灯泡断路;灯泡与灯座接触不良;(3)0.3;0.75;(4)应将电流表的量程改为0~0.6A;(5)开关。
【点评】本题是测量小灯泡功率的实验,考查了电路连接的注意事项,电路故障分析、电流表的读数方法和量程选择、电功率的计算。
6.某同学设计了如图所示测量小灯泡电功率的实验(小灯泡标有“2.5V”字样),R0的阻值为5Ω。
(1)为保护电路,连接电路时应将开关  断开 ;
(2)连接好电路后,闭合开关,发现灯不亮,两个电流表的示数相同,则可能的故障原因是  灯泡断路 ;
(3)排除故障后,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使电流表A1示数为  0.5 A时,小灯泡正常发光,此时电流表A2的示数如图乙所示,则计算出小灯泡的额定功率为  1 W;
(4)实验测量过程中,电流表A1与R0串联的作用相当于一个  电压表 (电流表/电压表)。已知小灯泡U﹣I关系如图,缓慢调节滑动变阻器滑片,使灯泡两端的电压为1.25V,此时灯泡的实际功率  大于 (大于/等于/小于)额定功率的四分之一。
【分析】(1)为了保护电路元件安全,连接电路时开关应处于断开状态;
(2)灯不亮,两个电流表的示数相同,电路出现断路,分析故障原因;
(3)根据并联电路电压规律和欧姆定律计算电流,根据电流表的量程读出电电流表的示数,由P=UI计算功率;
(4)由和灯泡电阻随温度升高而增大的特性分析功率大小关系。
【解答】解:(1)为了保护电路元件安全,连接电路时开关应处于断开状态;
(2)闭合开关,发现灯不亮,两个电流表的示数相同,电流表A1测量的支路电流,电流表A2测量的干路电流,则两个电流表的示数相同,故电路出现断路,则可能的故障原因是灯泡断路;
(3)当小灯泡两端电压为2.5V时,灯泡正常发光,由图知灯泡与电阻R0并联,两端电压相等,根据欧姆定律可得通过电阻R0的电流为:;故调节滑动变阻器的滑片,使电流表A1示数为0.5A时,小灯泡正常发光;如图乙所示,电流表选用的是大量程,分度值为0.1A,电流表的示数为0.9A,根据并联电路中电流规律可得通过小灯泡的电流为:IL=0.9A﹣0.5A=0.4A,此时灯泡电压为额定电压2.5V,根据功率公式计算灯泡的额定功率为:P=UIL=2.5V×0.4A=1W;
(4)实验测量过程中,电流表A1与R0串联的作用相当于一个电压表;当灯泡电压为额定电压的一半时,由和灯泡电阻随温度升高而增大的特性可知,此时灯泡实际功率大于额定功率的四分之一;
故答案为:(1)断开;(2)灯泡断路;(3)0.5;1;(4)电压表;大于。
【点评】本题是测量小灯泡功率的实验,考查了电流表的读数及电功率的计算,灯泡电阻随温度升高而增大的特性,并且涉及到并联电路中电压和电流规律的应用。
7.在测量小灯泡电功率的实验中,提供的器材有:电源(电压恒为3V)、标有“2.5V”的小灯泡、滑动变阻器(规格为“50Ω1A“)、电流表、电压表、开关及导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,完成图甲实物电路的连接。(要求:滑动变阻器的滑片P向左滑动时,小灯泡变亮,连线不得交叉)
(2)闭合开关,发现两电表均无示数,为排查故障小明将电压表改接在滑动变阻器两端,发现电压表有示数,则电路故障可能是  滑动变阻器断路 。
(3)排除故障后正确操作实验,测量部分数据如下表所示。
实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8
发光情况 熄灭 熄灭 微光 较暗 较亮 亮 明亮 更明亮
电压U/V 0.2 0.5 0.9 1.3 1.7 2.1 2.5 2.9
电流IA 0.10 0.16 0.19 0.21 0.24 0.26  0.28  0.30
①第7次实验中电流表示数如图乙所示,其值为  0.28 A,小灯泡的额定功率为  0.7 W。
②第2次实验中,小灯泡熄灭的原因是  灯泡的实际功率太小,不发光 。
③从第3次实验到第4次实验,移动滑片P,使滑动变阻器接入电路的阻值变化了△R1,小灯泡的阻值变化了△R2,则△R1 > △R2(选填“>”“=”或“<“)。
④进一步分析实验数据,可判断小灯泡未接入电路时,灯丝阻值的可能范围是  0~2Ω 。
【分析】(1)根据滑动变阻器的滑片P向左滑动时小灯泡变亮确定连接的接线柱;
(2)根据电表示数的不同情况,分析故障原因;
(3)根据电流表的量程读出电流表的示数,由P=UI计算功率;由串联电路分压规律计算滑动变阻器和灯泡的阻值进行比较。
【解答】解:(1)滑动变阻器采用一上一下的连接方式,滑动变阻器的滑片P向左滑动时小灯泡变亮,说明滑动变阻器接入电路的电阻减小,故选择左下接线柱,因电源电压恒为3V,选择电压表的量程为0~3V,与小灯泡并联连接,连接电路如图所示:
(2)闭合开关,电流表无示数,说明电路是断路,电压表无示数,说明与电压表并联以外的电路是断路,将电压表改接在滑动变阻器两端,电压表有示数,说明滑动变阻器以外的电路是通路,故电路故障可能是滑动变阻器断路;
(3)①如图乙所示,电流表选用的是小量程,分度值为0.02A,电流表的示数为0.28A,此时灯泡的电压为额定电压2.5V,根据功率公式可得小灯泡的额定功率为:P=UI=2.5V×0.28A=0.7W;
②由表中数据可知,第2次实验时,灯泡两端的电压和流过的电流均很小,实际功率很小,故无法点亮灯泡;
③由串联电路分压规律可得:第3次实验时,,此时,UP=3V﹣0.9V=2.1V,;第4次实验时,,此时,;则有△R2=6.19Ω﹣4.7Ω=1.49Ω,△R1=11.05Ω﹣8.1Ω=2.95Ω,故△R1>△R2;
④第1次实验时,灯泡的电阻为:,灯泡的电阻与温度有关,灯泡的电阻随着温度的升高而增大,故小灯泡未接入电路时,灯丝阻值的可能范围是0~2Ω;
故答案为:(1)如图所示;(2)滑动变阻器断路;(3)0.28;①0.28;0.7;②灯泡的实际功率太小,不发光;③>;④0~2Ω。
【点评】本题是测量小灯泡功率的实验,考查了滑动变阻器的应用,电流表的读数及电功率的计算,并且涉及到串联电路中电压规律的应用。
8.小明在“测量小灯泡的功率”实验中,电源电压恒为4V,小灯泡额定电压为2.5V,滑动变阻器规格为“0.5A20Ω”.
(1)小明发现甲图中有一根线连接错误,请你帮他在这根导线上打“×”,并在图中改正.
(2)小明改正电路后,闭合开关,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,两电表均无示数,若仅灯泡或滑动变阻器存在故障,则其原因可能是  滑动变阻器断路 .
实验序号 U/V I/A
① 1.5 0.2
② 2.5
③ 3.0 0.38
(3)排除故障后小明继续实验,当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为  0.75 W.其他测量数据如上表所示,其中存在问题的数据是  ③ (填序号).
(4)小明查阅有关资料后得知,电压表工作时,其内部有微弱电流通过,据此分析,所测量的额定功率偏  大 (大/小).
(5)利用上述器材并增加了定值电阻R0和单刀双掷开关,小明又设计了几种方法用单表测量额定电流为0.3A小灯泡的额定功率,电路图如图丙所示,其中符合要求的是  A .
【分析】(1)根据小灯泡应与滑动变阻器串联,与电压表并联,找出连接错误并改正;
(2)闭合开关,电流表无示数,说明电路是断路,电压表无示数,说明与电压表并联部分以外电路出现断路,分析故障原因;
(3)根据电流表的量程读出电流表的示数,根据欧姆定律计算电阻,由灯泡的电阻受温度的影响判断存在问题的数据;
(4)考虑电表的内阻对实验的影响,电流表实际测量的电流偏大,根据功率公式可知额定功率的测量值偏大;
(5)分析电路图,判断哪个电路可以用来测量小灯泡的额定功率。
【解答】解:(1)分析电路图,图中小灯泡应与滑动变阻器串联,与电压表并联,故图中连接错误为:电源负接线柱与灯泡左端的连接导线,正确的电路连接如图所示:
(2)闭合开关,电流表无示数,说明电路是断路,电压表无示数,说明与电压表并联部分以外电路出现断路,故障原因可能是滑动变阻器断路;
(3)如图乙所示,电流表选用的是小量程,分度值为0.02A,电流表的示数为0.3A,小灯泡正常发光时,灯泡两端的电压为额定电压2.5V,根据功率公式可得小灯泡的额定功率为:P=UI=2.5V×0.3A=0.75W;表中的数据根据欧姆定律可得:,,,因灯泡的电阻随温度的升高而增大,故存在问题的数据是③;
(4)电压表工作时,其内部有微弱电流通过,测量功率时,应该测量电阻两端的实际电压和通过电阻的实际电流,而电流表实际测量的是通过待测电阻和电压表的总电流,即电流偏大,而电压表是与电阻并联连接,测量的电压是准确的,根功率公式可知灯泡额定功率的测量值大于真实值,故灯泡额定功率的测量值偏大。
(5)图A中,单刀双掷开关先接a,移动滑动变阻器,使电压表的示数为0.3A×R0时,灯泡正常发光;再接b且滑动变阻器的滑片保持不变,测量出灯泡和定值电阻的总电压,所以能测出小灯泡的额定功率,故A正确;
而图BC中,利用开关的转换不能判断通过灯泡的电流是否为额定电流,即不能判断灯泡是否正常发光,所以BC错误;
故选:A;
故答案为:(1)如图所示;(2)滑动变阻器断路;(3)0.75;③;(4)大;(5)A。
【点评】本题是测量小灯泡功率的实验,考查了电路故障的判断、电流表的读数、串联电路的分压原理及欧姆定律的应用。