18.3 测量小灯泡的电功率
1.(2022春·广东潮州·九年级统考期末)某小组同学到实验室做“测定小灯泡额定功率”的实验,被测小灯泡的额定电压为3.8V,电阻约为10Ω。实验室有如下器材:电源(电压为6V)、电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(0~3V,0﹣15V)、开关各一个,导线若干,滑动变阻器两只:R1(5Ω 0.5A)、R2(30Ω 0.5A),同学们设计的电路如图。
(1)图甲是小聂画出的实验电路图,请你根据电路图用笔画线代替导线,帮他将图乙中未完成的电路连接好,要求:导线不能交叉;
(2)滑动变阻器应选用 (选填“R1”或“R2”);
(3)连接好电路,正确操作,移动滑动变阻器的滑片P,小婕发现灯泡忽亮忽暗,则故障可能是 ;
A.滑动变阻器短路
B.小灯泡短路
C.滑动变阻器滑片接触不良
D.滑动变阻器断路
(4)下表为该小组的实验记录分析表;
实验序号 电压表示数N 电流表示数/A 功率/W 灯泡亮度 额定功率/W
1 3.0 0.36 1.08 偏暗 P额==1.50
2 3.8 0.4 1.52 正常
3 4.5 0.42 1.89 很亮
老师认为该小组的数据处理过程有错误,你认为错误之处是 ,正确的测量结果小灯泡额定功率是 W。
2.(2022秋·广东东莞·九年级统考期末)小张在“伏安法”测小灯泡的电阻实验中,连接了图甲所示的实物图。
(1)测小灯泡电阻的实验原理是 ,闭合开关前,应向 端(选填“A”或“B”)调整滑动变阻器的滑片,使电路中的电流在开始测量时最小;
(2)测量过程中,某一次的电流值如图乙所示,则电流值是 A。这时,灯丝突然烧断,则电压表的示数 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。换相同规格的灯泡,重测的数据如下表格,并绘出U﹣I图象如图丙中的A所示;
电压/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
电流/A 0.10 0.16 0.20 0.23 0.25 0.27
电阻/Ω 5.0 6.3 7.5 8.7 10.0 11.1
平均电阻/Ω 8.1
(3)依据表格中的数据,小张求出小灯泡电阻的平均值,你同意这种做法吗? (选填“同意”或“不同意”),说出你的理由 ;
(4)另外一组同学用相同的器材和电路图也做这实验时,由于接线错误,根据测量的数据绘出的U﹣I图象如图丙中的B所示。你认为错误的原因可能是 。
3.(2022秋·广东汕头·九年级统考期末)小明准备测定小灯泡的功率,被测小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约个10Ω(电压为6V),电流表(0~0.6A、0~3A),电压表(0~3V、0~15V),导线若干,滑动变阻器两只:R1(10Ω、0.5A),R2(20Ω、0.5A)。
(1)如图甲所示是小明连接的实物电路,图中有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线 ;
(2)正确连接电路后闭合开关,发现灯泡不亮,电流表无示数,则电路的故障可能是 ;
A.灯泡短路
B.灯泡断路
C.滑动变阻器短路
D.滑动变阻器断路
(3)电路故障排除后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,则此时通过小灯泡的电流是 A;
(4)为了满足测量要求,实验电路应该选用滑动变阻器 (选填“R1”或“R2”);
(5)小明根据记录的多组I﹣U数据,画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像(如图丙),则小灯泡的额定功率为 W。
4.(2022秋·广东湛江·九年级统考期末)测量小灯泡额定功率的实验中,器材如下:待测小灯泡(额定电压为2.5V)、电源(电压恒为4.5V)、电流表(0~0.6A、0~3A)、电压表(0~3V、0~15V)、滑动变阻器、开关各一只,导线若干。
(1)小明连接的实物电路如图甲所示,其中一根导线连接是错误的,请在图中将这根线打上“×”并补画出正确的连线 ;
(2)闭合开关前,电流表指针如图乙所示,该电流表存在的问题是 ;
(3)对电流表合理处理以及正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数,接下来应进行的操作是 ;
A.检查灯泡是否断路
B.检查灯泡是否短路
C.检查开关接触是否良好
D.移动滑动变阻器的滑片
(4)实验中,观察到小灯泡的电压为2.0V时,为了测量其额定功率,滑动变阻器的滑片应向 移动;当小灯泡正常发光时,电流表示数如图丙所示,这时电流表的分度值是 A,电流表的示数为 A,由此测得小灯泡的额定功率为 W。
5.(2022秋·广东广州·九年级统考期末)如图所示电路,小灯泡额定电压是2.5V。
(1)如图甲所示电路。用笔划线代替导线将滑动变阻器连入电路,使滑片P向右移时,滑动变阻器阻值变大 ;
(2)闭合开关后发现电流表的指针几乎不动,小灯泡不亮,电压表的读数接近电源电压。于是他找来一根导线,分别短接BC、CD、EF、IJ,发现两表示数没任何变化,则电路故障的原因可能是 (填序号);
A.灯泡断路
B.灯泡被短接
C.导线FI断路
D.导线DE断路
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,分别记下多组对应的电压表和电流表的读数如表。其中第3次实验的电压表示数如图乙所示,请把实验数据填写在表中;
数据序号 1 2 3 4 5
电压U/V 0.4 1.4 2.5 3.0
电流I/A 0.12 0.22 0.24 0.28 0.30
(4)当灯泡两端的电压为1.4V时,此时小灯泡是否正常发光? 。该灯泡此时的实际功率是 W,10s产生的热量是 J;
(5)根据表中提供的信息,归纳小灯泡电阻变化的规律 。
6.(2022秋·广东江门·九年级统考期末)小明在“测量小灯泡的电功率”实验中,实验器材:电源(电压恒为6V)、待测小灯泡(额定电压为2.5V,正常发光时灯丝电阻约为8Ω)、电流表、电压表、开关、规格分别为R1(10Ω,1A)和R2(30Ω,0.5A)的滑动变阻器各一个、若干导线。
(1)为完成本次实验,小明应选择电流表的量程是 (选填“0~0.6A”或“0~3A”),且应选择的滑动变阻器是 (选填“R1”或“R2”)。
(2)小明根据设计的如图甲所示的电路图连接好实物电路,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,电路故障原因可能是小灯泡 (选填“断路”或“短路”)。
(3)小明排除故障后,闭合开关,移动滑片P至某位置时,电压表的示数为2.2V,若想测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向 (选填“左”或“右”)端移动。
(4)小明通过实验绘制出小灯泡的U-I图像如图乙所示,分析图像可知:①小灯泡的额定功率为 W;小灯泡正常发光时灯丝的电阻为 Ω;②小灯泡灯丝的电阻随两端的电压的增大而增大,其原因是灯丝的电阻与 有关。
7.(2022秋·广东汕头·九年级统考期末)有一只小灯泡的铭牌上仅能看清“0.5A”的字样,小强为了测量该小灯泡的额定功率,进行了如图实验。
(1)他连接了如图甲所示的电路,闭合开关前,应将移动滑动变阻器的滑片移到 端(选填“A”或“B”),闭合开关后发现小灯泡不亮,电流表的示数始终为零,电压表的示数接近3V保持不变,为了排除故障,接下来的操作合理的是 (选填字母);
A.拧紧开关两端的接线柱
B.拧紧小灯泡和它两端的接线柱
(2)他测量小灯泡额定功率的实验原理是 (填公式);
(3)排除故障后,使小灯泡正常发光,电压表示数如图乙所示为 V,小灯泡的额定功率为 W;
(4)小强对实验进行了拓展,利用图丙所示的电路,测出了另一只已知额定电流为I1的小灯泡的额定功率,请完成实验步骤;
①闭合开关S1,开关S2连接b,移动滑动变阻器的滑片,使电流表示数为 ;
②保持滑动变阻器的滑片位置不变,开关S2连接a,调节电阻箱的阻值,使电流表示数为I1,读出电阻箱的示数为R0;
③则小灯泡的额定功率表达式P额= (用字母表示)。
8.(2022秋·广东佛山·九年级统考期末)小薇用伏安法测定一个标有2.5V字样的小灯泡的电阻RL,实验电路如图甲所示,实验过程如下:
(1)连接好电路在闭合开关前,应将图甲中滑动变阻器的滑片滑到 (左/右)端;
(2)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端电压为2.5V,此时电流表示数如图乙所示,则经过小灯泡的电流是 A,灯丝电阻为 Ω;
(3)实验中,多次移动滑片,记录数据如表;
实验次数 1 2 3 4 5
发光情况 不亮 微光 较暗 较亮 正常
电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
电流I/A 0.12 0.20 0.24 0.28
电阻R/Ω 4.2 5 6.3 7.1
(4)小薇把实验测得的小灯泡电阻值求出平均值后作为小灯泡灯丝的电阻,你认为这样处理实验数据恰当吗? ,理由是 ;
(5)小薇又利用这个实验电路来测量小灯泡的额定功率,其实验原理是 (用公式表示);此小灯泡的额定功率为 W。
9.(2022秋·广东惠州·九年级统考期末)(1)如图甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”实验装置,小华用两个相同的容器分别装入质量相等的A、B两种液体,用相同的装置加热:
①两种液体吸收热量的多少可通过 (选填“液体升高的温度”或“加热时间”)来比较。
②根据实验数据绘制的温度与时间的关系图象如图乙所示,分析图象可知:质量相等的A和B两种液体,在升高相同温度时, (选填“A”或“B”)吸收的热量较多;质量相等的A和B两种液体,在吸收相同热量时, (选填“A”或“B”)升温较高。
③冬天,小华想自制一个暖手袋,若只能从A或B中选一种液体装入暖手袋中作为供热物质,则应选择 (选填“A”或“B”)。
(2)在测量小灯泡电功率的实验中,如图所示是某次实验中电表的示数,电流表的示数为 A,电压表的示数为 V,此时小灯泡的电功率为 W。
10.(2022秋·广东佛山·九年级统考期末)实验室购买了一批规格为“”的小灯泡,物理兴趣小组的同学通过测量小灯泡的额定功率来鉴别灯泡是否符合规格。他们准备了如下器材:电源(电压恒为)、开关、滑动变阻器(“”)、电流表各1个,导线若干。
(1)若要完成此实验,还需要的器材是 ;请在图所示的虚线框内画出实验电路图( );
(2)按正确的电路图连接好电路,闭合开关,发现小灯泡强烈发光后立即熄灭,造成这种现象的原因可能是 ;
(3)问题解决后继续实验,当小灯泡两端电压为时,电流表示数如图所示,此时电路中的电流为 A,小灯泡的电功率为 W,小灯泡是否符合规格? ;
(4)兴趣小组按上述操作测量了这批小灯泡在电压为时的电功率,发现其中一些小灯泡不符合规格,如果问题出在钨丝的制作环节,其原因可能是 。
11.(2022秋·广东阳江·九年级统考期末)如图甲是“测量小灯泡电功率”实验的电路图,电源电压为6V,小灯泡额定电压为2.5V。
(1)连接电路时开关应 ,闭合开关前,应将图甲中所示的滑动变阻器的滑片滑到 (选填“A”或“B”)端;
(2)小明连接好电路,闭合开关S,发现小灯泡L发光暗淡,观察电压表、电流表均有示数,移动滑动变阻器的滑片P,电压表、电流表示数均不变,出现这种现象的原因是:将变阻器的 (选填“上面”或“下面”)两个接线柱连入了电路中;
(3)小明改正实验错误后,闭合开关S,移动滑片P到某一位置时,电压表示数如图乙所示,为 V,若他想测量小灯泡的额定功率,应将图甲中的滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为 V。
(4)移动滑片P,记录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图像,根据图像信息,可计算出小灯泡的额定功率是 W。
12.(2022秋·广东揭阳·九年级统考期末)在“测定小灯泡的电功率”的实验中,选用如图甲所示的器材,其中电源电压为6V,小灯泡的额定电压为2.5V(灯丝电阻约为12Ω)。
(1)用笔画线代替导线,将图甲所示的实物电路连接完整 ;
(2)闭合开关前,应将图甲中的滑动变阻器的滑片滑到 (选填“A”或“B”)端;
(3)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不发光,电压表有示数,电流表无示数,若电路只有一处故障,则故障原因是 ;
(4)通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示,分析图像可知该小灯泡的额定功率为 W;
(5)没有电压表,用丙图所示电路也可测小灯泡的额定功率,其中定值电阻R0=10Ω。实验过程是:先断开开关S2,闭合开关S、S1,调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数I0= ,再保持变阻器滑片的位置不变,只断开开关 ,闭合其他开关,读出电流表示数为I,灯泡额定功率的表达式为P额= (用U额、I、I0的代数式表示)。
13.(2022秋·广东清远·九年级统考期末)小钓同学在做“测量小灯泡额定功率”的实验中,选用如图甲所示的器材和电路。其中电源电压为6V,小灯泡的额定电压为3.8V,滑动变阻器的铭牌上标有“20Ω 1A”字样。
(1)请用笔画线代替导线将图甲的实验电路补充完整;(要求:滑动变阻器的滑片向右移动时通过电路的电流变大) ( )
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不发光,电流表有示数,电压表无示数。若电路只有一处故障,则故障原因是 ;
(3)排除故障后再次闭合开关,移动滑片直到电压表的示数为3.8V,此时电流表的示数如图乙所示,为 A,小灯泡的额定功率为 W,再调节滑动变阻器使电压表的示数达到3V,小灯泡发光较暗,此时小灯泡的实际功率 (填“大于”、“小于”或“等于”)额定功率。
14.(2022秋·广东云浮·九年级统考期末)某同学在做“测定小灯泡电功率”的实验中,待测小灯泡上标有“0.3A”的字样清晰可见,实验桌上还有若干节新干电池、电流表、电压表、“10Ω 2A”和“20Ω 2A”的滑动变阻器各一个、开关和导线等器材可供选择。
(1)该同学选取器材连接如图甲所示电路,请你在图中用笔画线代替导线将滑动变阻器正确连入电路 ,当他闭合开关后,发现小灯泡几乎不发光;他移动滑动变阻器的滑片P,小灯泡逐渐变亮,但无论怎样移动滑片P,都无法观察到小灯泡正常发光,造成这种现象的原因是 ;
(2)该同学思考后解决了实验中的问题,又重新正确连接了电路进行实验,再次闭合开关,观察到电压表示数如图乙所示,移动滑片P,当小灯泡正常发光时,此时电压表的示数变化了0.2V,则待测小灯泡的额定功率为 W;
(3)完成上述实验后,他将本实验与"用电流表、电压表测电阻"的实验进行比较,提出在不增加其它器材的情况下,本次实验是否也可以不用滑动变阻器,而能达到多次测量的目的 你的观点是 (选填一定或不一定)要用到滑动变阻器。
15.(2022秋·广东惠州·九年级统考期末)小明在实验室做“测量小灯泡电功率”的实验,如图所示,电源(电压恒为4.5V),小灯泡(额定电压为2.5V),电流表、电压表各一个,一个滑动变阻器(20Ω3A),开关,导线若干。
(1)甲图是小明连接的错误电路,在应改动的一根导线上画“×”,并用笔画线代替导线画出正确的接法 ;
(2)正确连线后,应将滑片移到最 (选填“左”或“右”)端,再闭合开关。闭合开关后,小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,则电路故可能是小灯泡 (选填“短路”或“断路”)。
(3)排除故障后,逐步移动滑片,看到如图乙所示的电压表示数,其读数为 V,为使灯泡正常发光,应向 (选填“左”或“右”)端移动滑片P,图丙为灯泡的I—U图像,可知灯泡的额定电功率为 W;
(4)利用上述器材,在不改变电路的情况下,小明认为还可以继续探究电流与电压的关系,他的想法是的 (选填“正确”或“错误”)。
(5)为进一步探究电流与电阻的关系,小明找来四个定值电阻(10Ω、15Ω,25Ω、30Ω),将灯泡依次换成以上定值电阻,并设定其两端电压恒为2.5V,在将30Ω的电阻接入电路时,发现无论怎样移动滑片,都无法使电压表示数变为2.5V,于是小明想在前面已使用的三个电阻中选一个串联接入电路来继续实验,下列说法正确的是 ;
A.只能选10Ω的
B.只能在10Ω或15Ω中任选一个
C.在10Ω、15Ω、25Ω中任选一个
D.无论选哪一个接入电路都无法完成实验
16.(2022秋·广东韶关·九年级统考期末)几个同学在做“测定小灯泡额定功率”的实验时,电源电压为4.5V,小灯泡的额定电压为3.8V,阻值约为12Ω。如图所示是小勇同学连接的实物电路。
(1)根据题目要求,把图中的电路补充完整; ;
(2)在正确连接电路时,开关必须 ,滑动变阻器的滑片应移至 端(填A或B)。实验时,要使小灯泡正常发光,应调节滑动变阻器使电压表的示数为 V,若此时电流表的示数如图所示,电流为 A,那么小灯泡的额定功率是 W;
(3)明明同学分析下表1、2、3次数据,发现三次小灯泡的电阻逐渐增大,你认为造成小灯泡电阻增大的原因是灯丝 发生了变化;
次数 1 2 3
电压/V 2.0 2.5 2.8
电流/A 0.28 0.30 0.31
(4)如图所示,当电压表的示数是1.2V时, 为测量小灯泡的额定功率,闭合开关后,正确的操作为: 。
17.(2022秋·广东江门·九年级统考期末)在“测小灯泡功率”的实验中,小灯泡标有“2.5V”字样。
(1)连接电路时开关应 ,正确连接电路后(如图甲所示),先测小灯泡两端电压为2V时的电功率,若要继续测量小灯泡的额定功率,此时应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)移动,当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,此时电路中的电流是 A,小灯泡的额定功率为 W;
(2)用一个10Ω的定值电阻R0和一个单刀双掷开关替换了电流表,设计了如图丙所示的电路并完成了该实验(电源电压不变);
①闭合开关S,S1接b,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,记录电压表示数U1
②闭合开关S,滑动变阻器滑片保持不动,S1接a,读出此时电压表示数为U2
③R0的电流I0= ,小灯泡额定功率P额= (以上两空用R0、U1、U2表示)。
18.(2022秋·广东中山·九年级统考期末)小珍在“测量小灯泡额定电功率”的实验时,老师只给她提供了如下器材:标有“2.5V”的小灯泡、电源(电压不变、滑动变阻器、开关、单刀双掷开关、电压表、阻值为10Ω的定值电阻R0、导线若干。她根据所给定的器材经过认真思考后,设计了如图甲所示的实验电路。
(1)小珍连接电路时,开关S处于 状态;
(2)闭合开关S,将S1拨到触点 (选填“a”或“b”),移动变阻器滑片P,使电压表的示数为 V;
(3)在确保整个电路安全情况下,保持滑片P位置不变,将开关S1拨到另一触点,此时电压表的示数如图乙所示,其数值为 V;通过计算可知小灯泡的额定功率是 W;
(4)小珍移动变阻器滑片P,按上述操作过程进行多次实验,将实验的数据记录在表格中。通过比较发现灯泡两端电压变大时其电阻值 (选填“变大”、“变小”或“不变”),出现这一现象的原因可能是 。
次数 1 2 3 4
接a时电压表的示数U/V 1 1.5 2.0 2.5
接b时电压表的示数U/V 3 3.8 4.8
19.(2022秋·广东珠海·九年级统考期末)在“测量小灯泡电功率”的实验中,电源电压恒为3V,小灯泡的额定电压为2.5V,滑动变阻器的规格为“30Ω,1A”。
(1)请你用笔画线代替导线连接图甲中的实物图;( )
(2)连接电路时,开关要 ;
(3)实验时,移动滑动变阻器的滑片到某一位置,电压表的示数如图乙所示,要测量小灯泡的额定功率,应将滑片向 (选填“左”或“右”)移动;
(4)多次移动滑片,记录数据,得到通过小灯泡的电流随其两端电压变化的图像,如图丙所示。分析交流时,实验小组有以下的讨论:
①图中阴影部分的面积在数值上等于小灯泡此时的 ;
②根据图像,可知小灯泡的额定功率为 W;还可求出此时滑动变阻器的电功率为 W;
③在实验过程中,灯泡电阻会变化。如调节滑动变阻器使其接入电路中的阻值减小ΔR1,观察到灯泡变亮,若小灯泡的阻值相应变化ΔR2,则ΔR1 ΔR2(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
20.(2022秋·广东汕头·九年级统考期末)在测定“小灯泡电功率”实验中,小灯泡额定电压为2.5V,电阻约为8Ω。
(1)连接电路时,应将滑动变阻器滑片P移到 端(选填“A”或“B”)。
(2)图甲中有一根导线连接错误,请你把它找出来并打上“×”(表示不要),并用笔重新画一根连接正确的导线;( )
(3)改正电路后,闭合开关,无论如何移动滑动变阻器的滑片P,小灯泡始终不亮,电压表和电流表均无示数,原因可能是下列选项中的 ;(用字母表示)
A.灯泡短路 B.灯泡断路 C.滑动变阻器短路 D.滑动变阻器断路
(4)排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为2.5V,此时电流表的示数如图乙所示,小灯泡的额定功率为 W;
(5)两个额定电压均为15V的灯泡L1、L2,电压与电流的关系曲线如图丙,将它们串联接到15V电源上,二灯亮度比较: (选填“L1更亮”、“L2更亮”或“一样亮”),两灯消耗实际总功率约为 W。
21.(2022秋·广东肇庆·九年级统考期末)小明做“测定小灯泡电阻”的实验设计如图所示,连接的实物电路如图甲,电源电压为3V,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)用笔画线替代导线添加一根导线,将实物电路连接完整 ;
(2)在连接电路时,开关必须 ;为了保护电路的安全,滑动变阻器的滑片应移至最 端(选填“左”或“右”)。
(3)他将测得的数据绘制成了图乙所示的图像,由图像可知小灯泡正常发光时的电阻是 Ω,且小灯泡的电阻是变化的,这是因为小灯泡的电阻受 的影响造成;
(4)小明受老师的提醒,也可以来探究小灯泡的实际功率与其实际电压的关系。请结合乙图中的信息回答以下问题:
①小灯泡的额定功率是 W;
②小灯泡的实际功率随着它两端实际电压的增大而 。
22.(2022秋·广东潮州·九年级统考期末)如图甲所示是小明在“测量小灯泡电阻”实验中连接的一个实物图,小灯泡标有“2.5V”字样。
(1)小明连接的实物图中有一根导线接错了,请你在错误的导线上打“×”,并画出正确的连线。
(2)电路连接正确后,移动滑动变阻器滑片,使小灯泡两端电压为2.5V,此时电流表示数如图乙所示,则经过小灯泡的电流是 A,灯丝电阻为 Ω(结果保留1位小数)。实验过程中,多次移动滑片,记录数据如下表。
实验次数 1 2 3 4 5
发光情况 不亮 微光 较暗 较亮 正常
电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
电流I/A 0.12 0.20 0.24 0.28
电阻R/Ω 4.2 5 6.3 7.1
(3)小明把实验测得的小灯泡电阻值求出平均值后作为小灯泡灯丝的电阻,你认为小明这样处理实验数据恰当吗? 。理由是 。
(4)小明又利用这个实验电路来测量小灯泡的额定功率,其实验原理是 (用公式表示原理);此小灯泡的额定功率为 W。
23.(2022秋·广东湛江·九年级统考期末)小明做“测定小灯泡电阻”的实验时,连接的实物电路如图甲所示,电源电压为3V,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)用笔画线替代导线添加一根导线,将实物电路连接完整 ;
(2)在连接电路时,开关必须 ;为了保护电路的安全,滑动变阻器的滑片应移至最 端(选填“左”或“右”)。当闭合开关时,电流表的指针如下乙图所示,则同学连接电路时存在的错误操作是 ;
(3)改正电路后,他将测得的数据绘制成了图丙所示的图像,由图像可知小灯泡正常发光时的电阻是 ,且小灯泡的电阻是变化的,这是因为小灯泡的电阻受 的影响造成的;
(4)小明受老师的提醒,也可以来探究小灯泡的实际功率与其实际电压的关系。请结合丙图中的信息回答以下问题:
①小灯泡的额定功率是 W;
②小灯泡的实际功率随着它两端实际电压的增大而 。
24.(2022秋·广东云浮·九年级统考期末)在“测量小灯泡电功率”的实验中,电源电压恒为6V,小灯泡的额定电压为2.5V,正常发光时灯丝电阻约为10Ω,所用滑动变阻器的最大阻值40Ω。
(1)请用笔画线代替导线在图甲中完成实物电路的连接;( )
(2)小明同学进行试触时,发现小灯泡不发光,电流表无示数,电压表有示数,则电路中发生的故障可能是 (选填“小灯泡断路”、“小灯泡短路”或“滑动变阻器处断路”);
(3)某次实验中,小明看到电压表示数为1.8V,要使灯泡L正常发光应向 (选填“A”或“B”)端移动滑片,同时视线应注意观察 (选填“电流表”或“电压表”)示数,当灯正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W;
(4)小明还想利用图甲电路探究电流与电压的关系,你认为是否可行? (选填“可行”或“不可行”),为什么? 。
25.(2022秋·广东梅州·九年级统考期末)如图所示,小高同学用电池组(两端电压为3V)、电压表、电流表和滑动变阻器等实验器材,测定标有“2.5V”小灯泡的额定功率。
(1)如甲图所示,小高连接的电路还没有完成,如果要求滑动变阻器的滑片P向右移动时,电流表的示数变大,导线M应与滑动变阻器的接线柱 连接;(填“A”“B”或“D”)
(2)小高把滑动变阻器正确连入电路后,闭合开关S,发现灯L不发光,电流表无示数,但电压表有示数。电压表示数如乙图所示,为 V。请你判断电路中出现的故障可能是 ;
(3)小高排除故障后,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,此时电流表的示数如丙图所示,则灯L的额定功率为 W。
26.(2022秋·广东茂名·九年级统考期末)小钓同学在做“测量小灯泡额定功率”的实验中,选用如图甲所示的器材和电路。其中电源电压为6V,小灯泡的额定电压为3.8V,滑动变阻器的铭牌上标有“20Ω 1A”字样。
(1)请用笔画线代替导线将图甲的实验电路补充完整 ;(要求:滑动变阻器的滑片向右移动时通过电路的电流变大)
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不发光,电流表有示数,电压表无示数。若电路只有一处故障,则故障原因是 ;
(3)排除故障后再次闭合开关,移动滑片直到电压表的示数为3.8V,此时电流表的示数如图乙所示,为 A,小灯泡的额定功率为 W。再调节滑动变阻器使电压表的示数达到3V,小灯泡发光较暗,此时小灯泡的实际功率 (填“大于”、“小于”或“等于”)额定功率;
(4)同组的小崔同学还想探究“在电压一定时,电流与电阻的关系”,于是将图甲中的小灯泡换成三个阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻,其余连接均不改变。图丙是小崔根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图像。由图像可知小崔将定值电阻R两端的电压控制为 V不变。当定值电阻由5Ω换为10Ω时,为达到实验要求,滑动变阻器的滑片应向 (填“左”或“右”)端移动。
参考答案:
1. R2 C 取不同电压下的功率的平均值 1.52
【详解】(1)[1]由电路图可知,滑动变阻器接右下端串联在电路中,且注意电压表正负极接线柱,故电路连接如下:
(2)[2]灯的额定电压为3.8V,灯的额定电流约为
灯正常发光时,由串联电路的电压规律及欧姆定律,变阻器连入电路的电阻约为
故应选用R2(10Ω 0.5A)变阻器。
(3)[3]小婕发现灯泡忽亮忽暗,说明电路存在时而断路时而正常的情况,所以可能情况是滑动变阻器滑片接触不良,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
(4)[4][5]额定功率应该是在额定电压下的功率大小,取不同电压下的功率的平均值来表示额定功率,没有意义;由表格知道额定功率为
P额=1.52W
2. A 0.26 变大 不同意 灯丝的电阻受温度影响,不是一个定值,取平均值没有意义 电压表与滑动变阻器并联了
【详解】(1)[1]要测小灯泡电阻,需要用电压表测小灯泡两端的电压,用电流表测通过小灯泡的电流,然后根据欧姆定律的变形公式求出其电阻,故实验原理是
[2]为了保护电路,应将滑片移到变阻器的最大阻值处,由图甲知,应向A端调整滑动变阻器的滑片,使电路中电阻最大,电流最小。
(2)[3]由图乙知,电流表使用量程,分度值为0.02A,此时电流值为0.26A。
[4]由图知,L与变阻器串联,电压表测灯泡L两端电压,所以,电压表示数小于电源电压,当灯泡丝烧断后,电压表串联在电路中,相当于电压表测量电源电压,所以,电压表的示数变大。
(3)[5][6]因为灯丝的电阻与温度有关,而灯泡两端的电压越大,通过灯电流越大,根据可知灯的功率越大,灯丝的温度越高,因此,小灯泡在不同电压下工作时,小灯泡的灯丝温度不同,电阻也不相同,所以,不能求灯丝电阻的平均值。
(4)[7]丙图中的B图象,随着电流的增大,电压减小,正好与A图象相反,符合滑动变阻器两端电压的变化规律,因此故障是电压表与滑动变阻器并联了。
3. B 0.14 R2 0.625
【详解】(1)[1]测定小灯泡的功率,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量灯泡电压,电流表测量电路电流,原电路中,电流表与灯并联,是错误的,修改如下图所示:
(2)[2]在闭合开关时发现小灯泡不亮,电流表无示数,说明电路中存在断路现象,电压表有示数,说明电压表与电源向连接,则故障是与电压表并联的灯泡断路,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
(3)[3]如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,则此时通过小灯泡的电流是0.14A。
(4)[4]灯的额定电压为2.8V,电阻约为10Ω,灯的额定电流约为
根据串联电路的规律和欧姆定律,变阻器连入电路中的电阻
则实验电路应该选用滑动变阻器R2。
(5)[5]根据图像得,灯在额定电压下的电流为0.25A,灯泡额定电功率
4. 电流表没有调零 D 左 0.02 0.4 1
【详解】(1)[1]由图知道,变阻器与电流表串联后再与灯泡并联,电压表串联在电路中是错误的,变阻器应与灯泡串联,电压表与灯泡并联,电流表串联在电路中,故改正电路如下:
(2)[2]闭合开关前,电流表指针如图乙所示,即指针没有正对零刻度线,所以,该电流表存在的问题是没有调零。
(3)[3]对电流表合理处理以及正确连接电路后,闭合开关,电流表、电压表均有示数,电路为通路,发现小灯泡不亮,则可能是电路的电流过小,电路的电阻过大所致。故接下来应移动滑动变阻器的滑片,观察灯的发光情况,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
(4)[4]小灯泡的电压为2.0V,小于灯的额定电压2.5V,要测量其额定功率,应使其在额定电压下工作,故应增大灯的电压。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,故滑片向左移动,直到电压表示数为额定电压2.5V。
[5][6]当小灯泡正常发光时,电流表示数如图丙所示,电流表一大格表示0.2A,一大格分为10个小格,电流表的分度值是0.02A,电流表的示数为0.4A。
[7]由知道,小灯泡的额定功率为
P=UI=2.5V×0.4A=1W
5. D 1.7 否 0.308 3.08 灯丝电阻随灯泡两端电压的增大而增大
【详解】(1)[1]滑片P向右移时,滑动变阻器阻值变大,故滑动变阻器选用左下接线柱与开关串联在电路中,如下图
(2)[2]闭合开关后发现电流表的指针几乎不动,小灯泡不亮,说明电路可能断路;电压表的读数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了;用一根导线,分别短接BC、CD、EF、IJ,发现两表示数没任何变化,说明开关、滑动变阻器、电流表和灯泡没有断路,即电路故障的原因可能是导线DE断路,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
(3)[3]其中第3次实验的电压表示数如图乙所示,电压表选用小量程,分度值0.1V,其示数为1.7V。
(4)[4]当灯泡两端的电压为1.4V时,小于灯泡额定电压2.5V,灯泡不能正常发光。
[5]由表中数据知道,当灯泡两端的电压为1.4V时,通过灯泡的电流为0.22A,则该灯泡此时的实际功率为
P=UI=1.4V×0.22A=0.308W
[6]10s产生的热量为
W=UIt=1.4V×0.22A×10s=3.08J
(5)[7]由表中数据知道,灯泡两端的电压越高,通过灯泡的电流也越大,根据P=UI知道,灯泡功率变大,温度升高,灯丝电阻随温度升高而增大,故小灯泡电阻变化的规律为:灯丝电阻随灯泡两端电压的增大而增大。
6. 0~0.6A R 短路 左 0.625 10 温度
【详解】(1)[1][2]根据题意可知,小灯泡正常发光时的电流约为
根据串联电路中电压规律,滑动变阻器应分担电压至少为
U滑=U-U灯额=6V-2.5V=3.5V
滑动变阻器电阻至少应为
因此电流表“0~3A”的量程太大,滑动变阻器R1阻值太小,为完成本次实验,小明应选择电流表的量程是0~0.6A;且应选择的滑动变阻器是R2。
(2)[3]小明根据设计的如图甲所示的电路图连接好实物电路,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,说明电路中有电流,是通路,电压表无示数,说明电压表没有电流通过,电压表并联的电路短路或电压表短路,因此电路故障原因可能是小灯泡短路。
(3)[4]小明排除故障后,闭合开关,移动滑片P至某位置时,电压表的示数为2.2V,若想测量小灯泡的额定功率,根据串联电路分压原理,应减小滑动变阻器两端电压,减小滑动变阻器连入电路电阻值,将滑片P向左端移动,使电压表示数为2.5V。
(4)小明通过实验绘制出小灯泡的U-I图像如图乙所示,分析图像可知:
①[5][6]小灯泡两端电压为额定电压2.5V时,通过小灯泡的电流为0.25A,因此小灯泡的额定功率为
P灯额=U灯额I灯额=2.5V×0.25A=0.625W
小灯泡正常发光时灯丝的电阻为
②[7]小灯泡灯丝的电阻随两端的电压的增大而增大,其原因是灯丝的电阻与温度有关,灯丝的电阻随温度的升高而增大。
7. A B P=UI 2.4 1.2 I1
【详解】(1)[1]闭合开关前,为了保护电路,滑动变阻器应调至阻值最大的A端;
[2]由图甲所示的电路,闭合开关后移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡不亮,电流表的示数始终为零,电路可能断路,电压表的示数接近3V保持不变,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的部分断路了,为了排除故障,接下来的操作合理的是拧紧小灯泡和它两端的接线柱,故A不符合题意,B符合题意。
故选B。
(2)[3]根据电功率的定义可知,测量小灯泡额定功率的实验原理是
P=UI
(3)[4]排除故障后,正确连接电路,使小灯泡正常发光,电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为2.4V。
[5]小灯泡的额定功率为
P=UI=2.4V×0.5A=1.2W
(4)[6][7]小强对实验进行了拓展,利用如图丙所示的电路,测出了另一只已知额定电流为I1的小灯泡的额定功率,请完成实验步骤:
①闭合开关S1,开关S2连接b,移动滑动变阻器的滑片,使电流表示数为I1;
②保持滑动变阻器的滑片位置不变,开关S2连接a,调节电阻箱的阻值,使电流表示数为I1,读出电阻箱的示数为R0;
③在①中,灯与变阻器串联,电流表测电路的电流,电流表示数为I1,故灯正常发光;
在②中,电阻箱与变阻器串联,电流表示数仍为I1,由等效代法,电阻箱的示数R0即为灯正常发光时的电阻,则小灯泡的额定功率表达式
8. 右 0.3 8.33 不恰当 灯泡的电阻随温度的升高而增大 P=UI 0.75
【详解】(1)[1]连接好电路在闭合开关前,为了保护电路,应将图甲中滑动变阻器的滑片滑到阻值最大处,所以滑动变阻器的滑片滑到右端。
(2)[2]由图乙所示电流表可知,其量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为
[3]由欧姆定律得,此时灯丝的电阻为
(4)[4][5]灯泡的电阻是变化的,灯泡的电阻随温度的升高而增大,把实验测得的小灯泡电阻值求出平均值后作为小灯泡灯丝的电阻不恰当,所以不能计算平均值。
(5)[6]测量小灯泡的额定功率,先测量灯泡的电压和电流,通过求处灯泡的额定功率,实验原理是。
[7]灯泡的额定电压为
此时通过灯泡的电流为
则灯泡的额定功率
9. 加热时间 A B A 0.3 2.5 0.75
【详解】(1)[1]根据转换法,用相同的装置对A、B两液体进行加热,两种液体吸收热量的多少可通过加热时间的长短比较。
[2]由图乙可知,质量相等的A和B两种液体,在升高相同温度时,A的加热时间长,说明A吸收的热量较多;
[3]质量相等的A和B两种液体,在吸收相同热量时,即加热时间相同,B升温较高。
[4]因质量相等的A和B两种液体,在升高相同温度时,A吸热多,所以A的吸热能力强,其比热容大,根据Q=cmΔt可知,质量相同的A、B两液体,在降低相同的温度时,A放热多,供热效果好,故从A或B中选一种液体装入暖手袋中作为供热物质,应选择A。
(2)[5]由图可知,电流表所选量程为0~0.6 A,分度值为0.02 A,示数为0.3 A。
[6]电压表所选量程为0~3 V,分度值为0.1V,示数为2.5V。
[7]小灯泡的电功率为
10. 电压表 连接电路前,滑动变阻器划片没有滑至阻值最大处 0.32 0.8 符合规格 钨丝材料、长度、横截面积等因素不合格
【详解】(1)[1]测量小灯泡的额定功率中,需要滑动变阻器与灯泡串联,电压表测量灯泡电压,电流表测量灯泡电流,开关控制电路通断,故实验还需要的器材是电压表。
[2]测量小灯泡的额定功率的电路图如图所示:
(2)[3]按正确的电路图连接好电路,闭合开关,发现小灯泡强烈发光后立即熄灭,说明闭合开关后,灯泡的电流过大,电路中电阻过小,因此原因可能是连接电路前,滑动变阻器滑片没有滑至阻值最大处。
(3)[4]由图得,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.32A,即灯泡正常发光的电流为0.32A。
[5]小灯泡的电功率为
[6]依题意得,购买了的小灯的泡规格应为“”,与计算结果相符,说明小灯泡符合规格。
(4)[7]一些小灯泡不符合规格,如果问题出在钨丝的制作环节,可能是钨丝的电阻不合格。因为电阻与材料、长度、横截面积有关,则制作钨丝时,钨丝材料、长度、横截面积不合格等都有可能是小灯泡不符合规格的原因。
11. 断开 B 下面 2.2 A 2.5 0.5
【详解】(1)[1][2]为了保护电路,在连接电路时开关应断开,滑动变阻器的滑片应该放在阻值最大处,由图知道,即B端。
(2)[3]闭合开关,发现小灯泡发光暗淡,电流表和电压表均有示数,说明此时电路中的电阻很大,造成电流较小,移动滑动变阻器的滑片,电流表和电压表示数均不变,则说明滑动变阻器接入了下面两个接线柱,相当于定值电阻,即阻值等于滑动变阻器的最大电阻。
(3)[4]由图示电压表知道,其量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为2.2V。
[5][6]由于电压表示数小于灯泡额定电压,为测灯泡额定功率,应增大灯泡两端电压,由串联电路特点和欧姆定律知道,应减小滑动变阻器连入电路的阻值,即将滑片P向A端移动,使电压表的示数为2.5V。
(4)[7]由图示图像知道,灯泡两端电压等于额定电压2.5V时,对应的电流为0.2A,所以,灯泡额定功率
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W
12. 答案见解析如图所示 B 灯泡断路 0.5 S1 U额×(I﹣I0)
【详解】(1)[1]小灯泡额定电压为2.5V,灯丝电阻约为12Ω,由欧姆定律,灯的额定电流约为
故电流表选用0~0.6A量程与灯串联;因为小灯泡的额定电压为2.5V,所以电压表选用0~3V的量程与灯泡并联,滑动变阻器接一个上接线柱和一个下接线柱串联在电路中,如下图所示:
(2)[2]为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片滑到阻值最大处,即滑片应处于B端。
(3)[3]闭合开关后,电流表没有示数,说明电路是断路,电压表有示数,说明电压表、电流表、开关、滑动变阻器与电源相连,与电压表串联的电路是通路,所以故障可能是灯泡断路。
(4)[4]分析图像可知:当电压为2.5V时,电流为0.2A,小灯泡的额定功率
(5)[5]先断开开关S2、闭合开关S、S1,调节滑动变阻器,使电流表的示数为
[6]再保持变阻器滑片的位置不变,只断开开关S1、闭合其它开关,读出电流表示数为I,此时电流表测灯与定值电阻并联的电流,因电路的连接关系没有改变,各电阻的大小和通过的电流不变,灯仍正常发光,根据并联电路电流的规律求出灯的额定电流为
[7]灯泡额定功率的表达式为
13. 灯泡短路 0.3A 1.14
小于
【详解】(1)[1]滑动变阻器应该串联在电路中,且要求滑动变阻器的滑片向右移动时通过电路的电流变大,即滑动变阻器的滑片向右移动时,接入电路中的电阻减小,故接的是右下接线柱B,实物图连接如下:
(2)[2]闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不发光,电流表有示数,说明电路没有断路,电压表无示数,则故障可能为小灯泡被短路。
(3)[3]电流表接的是0~0.6A的量程,则读数为0.3A。
[4]小灯泡的额定功率为
P=UI=3.8V×0.3A=1.14W
[5]再调节滑动变阻器使电压表的示数达到3V,小灯泡发光较暗,此时电压小于额定电压,则小灯泡的实际功率小于额定功率。
14. 电源电压过低 0.75 一定
【详解】(1)[1] “测定小灯泡电功率”的实验中,是利用伏安法法测量,其实验原理是,所以整个电路为串联电路,滑动变阻器与小灯泡串联,由于滑动变阻器的下接线柱已经固定,上接线柱左右接线柱均可以,如图
[2]他移动滑动变阻器的滑片P,小灯泡逐渐变亮,但无论怎样移动滑片P,都无法观察到小灯泡正常发光,当电阻接入电路中的阻值很小时,根据串联电路分压的特点,电源电压几乎全加在灯泡两端,此时还是达不到小灯泡的正常亮度,说明电源电压过低,达不到小灯泡的额定电压。
(2)[3] 观察到电压表示数如图乙可知,电压表的读数为2.3V,刚闭合开关时,电阻器要置于最大阻值处,所以此时在滑动滑动变阻器时,变阻器的接入电路中的阻值由大变小,故小灯泡两端的电压表的示数增大了0.2V,此时小灯泡的正常工作时的电压为
由题可知,小灯泡正常工作时的电流为0.3A,故小灯泡的额定功率为
(3)[4] “用电流表、电压表测电阻”实验过程中,为减小误差,可多次测量取平均值作为测量结果;灯在额定电压下正常发光,在不同电压下灯的功率不同,故不能取平均值作为灯的额定功率,故本实验中一定要用到滑动变阻器才能测量灯的额定功率,理由是灯在额定电压下的功率为额定功率。
15. 见详解 左 断路 2.2 右 0.5 错误 D
【详解】[1]要测小灯泡功率,电压表应与灯泡并联,由图甲知,电压表测总电压,修改后电路如图所示:
(2)[2]由图可知,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处,即最左端。
[3]闭合开关后,小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,则电路故可能是小灯泡断路,所以电压表与电流表串联在电路中,此时电压表测电源两端电压。
(3)[4] [5][6]由图乙所示电压表可知,其量程为0~3V,分度值为0.1V,所以示数2.2V;小于灯泡额定电压2.5V,为使灯泡正常发光,应增大电路中电流,减小电路中电阻,所以应把滑片向右端移动;由图象可知,灯泡额定电压2.5V对应的电流为0.2A,灯泡额定功率
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W
(4)[7]由图象知,通过灯泡的电流与电压不成正比,即灯泡电阻是变化的;电流与电压和电阻有关,在探究电流与电压关系时应保持电阻不变,但灯泡在不同电压下电阻是不同的,所以不改变电路的情况下,无法探究电流与电压的关系,小明的想法是错误的。
(5)[8]由题知,探究电流与电阻的关系,定值电阻两端电压恒为2.5V,由串联电路特点和欧姆定律有
IR=I
若将30Ω电阻连入电阻中,即
解得R总=54Ω
变阻器连入阻值和串联入电阻之和
R4=R总-R=54Ω-30Ω=24Ω
已知滑动变阻器的最大阻值为20Ω,所以需要再串联定值电阻的阻值
R定=R4-R滑大=24Ω-20Ω=4Ω
故选D。
16. 断开 B 3.8 0.28 1.064 温度 见解析
【详解】(1)[1]电流表量程的选择,已知灯泡的额定电压为3.8V,阻值约为12Ω,所以通过灯泡的电流约为
小于0.6V,故电流表选择0~0.6A量程。滑动变阻器按一上一下连接,如图所示
(2)[2][3]为了保护电路,连接电路时,应将开关处于断开状态,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应滑到最大阻值处,即滑片移到B端。
[4][5]因为小灯泡的额定电压为3.8V,要使小灯泡正常发光,应调节滑动变阻器使电压表的示数为3.8V,电流表的量程为0 ~ 0.6A,分度值为0.02A,因此此时电流I1 = 0.28A。
[6]小灯泡的额定功率为
P额= U额I1= 3.8V×0.28A = 1.064W
(3)[7]灯丝亮度大时,其温度也高,灯丝电阻会随温度的升高而增大,这便是造成亮度不同时灯丝电阻不同的原因。
(4)[8]由图可知:电源由两节干电池串联,即电源电压为3V,小于小灯泡的额定电压,不能测额定电压为3.8V小灯泡的额定功率。
电压表测小灯泡两端的电压,示数为1.2V,小于小灯泡的额定电压,为测量小灯泡的额定功率,需要使小灯泡两端的电压等于额定电压3.8V。
正确的操作是:
①断开开关,增加电源电压,使之大于3.8V,例如增加一节干电池,使三节干电池串联,此时电源电压为4.5V,才能满足测额定电压为3.8V小灯泡的额定功率。
②根据串联电路的分压原理可知,闭合开关,将滑片向右移动,使电压表的示数为3.8V,记下对应电流表的示数。
17. 断开 右 0.3 0.75
【详解】(1)[1]为了保护电路,连接电路时开关应断开。
[2]灯泡的实际电压2V小于灯泡的额定电压2.5V,若要继续测量小灯泡的额定功率,应增大灯泡的电压,根据串联电路电压的规律,应减小滑动变阻器的电压,由分压原理可知,应减小滑动变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片向右移动,直到电压表示数为灯泡的额定电压2.5V 。
[3][4]图乙中电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.3A,则小灯泡的额定功率是
P=UI= 2.5V×0.3A=0.75W
(2)[5]①闭合开关S,S1接b,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,记录电压表示数U1。
②闭合开关S,滑动变阻器滑片保持不动,S1接a,读出此时电压表示数为U2。
③在①中,电压表测灯两端的电压;
在②中,电压表测灯与R0的总电压,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,此时定值电阻的电压
U0= U2- U1
由欧姆定律通过定值电阻的电流即灯的额定电流
[6]小灯泡的额定功率
18. 断开 a 2.5 5.5 0.75 变大 灯丝电阻受温度影响
【详解】(1)[1]为了保护电路,在连接电路时,开关应处于断开状态。
(2)[2][3]在“测量小灯泡额定电功率”的实验时,应使小灯泡在正常发光时,即小灯泡两端的电压等于其额定电压时,然后根据通过小灯泡的电流计算出小灯泡的额定电功率。故将S1拨到触点a,移动变阻器滑片P,使电压表的示数为2.5V,此时小灯泡正常发光。
(3)[4]根据题意可知,当将开关S1拨到另一触点,即触点b,此时电压表测量小灯泡和定值电阻R0两端的总电压,故此时电压表的量程应为0~15V,分度值为0.5V,故此时示数为5.5V。
[5]定值电阻R0两端的电压为
U0=U-UL=5.5V-2.5V=3V
则通过定值电阻R0的电流为
因定值电阻R0与小灯泡为串联关系,故通过小灯泡的电流为0.3A,故小灯泡的额定电功率
P=U额IL=2.5V×0.3A=0.75W
(4)[6]由题意可知,S1拨到触点a时,电压表测量小灯泡两端的电压,拨到触点b时,电压表测量小灯泡和定值电阻两端的总电压。根据第1次实验数据可得,定值电阻两端的电压为
U2=U总1-UL'=3V-1V=2V
则通过定值电阻R0的电流为
因定值电阻R0与小灯泡为串联关系,故通过小灯泡的电流为0.2A,故此时小灯泡的电阻为
由此类推,依次算出2、3、4次实验时小灯泡的电阻分别为6.5Ω、7.1Ω、8.3Ω,故可以发现灯泡两端电压变大时其电阻值变大。
[7]影响导体电阻大小的因素有导体的材料、长度、横截面积、温度等,当灯泡两端电压变大时,灯泡的温度升高,电阻变大,即灯泡电压变大阻值变大可能的原因是灯丝电阻受温度影响。
19. 断开 左 实际功率 1.25 0.25 大于
【详解】(1)[1]由题意可知,测量小灯泡电功率,电压表测量小灯泡两端的电压,故电压表并联在小灯泡的两端,如图所示:
(2)[2]连接电路时,为了保护电路,电路中的开关要断开,在确保电路连接无误时,才能开始实验。
(3)[3]由图乙可知,此时电压表的量程为0~3V,0到1V之间有10小格,可得电压表的分度值为0.1V,故此时的电压示数为1.8V,小灯泡的额定电压为2.5V,总电压为。此时应该增加小灯泡两端的电压,小灯泡和滑动变阻器串联在电路中,串联电路电流处处相等,由可知,电压的分配与电阻成正比,故此时要减小滑动变阻器接入电路的阻值,由图可知,应将滑片向左移动。
(4)[4]由图可知,图中阴影部分为矩形,长的示数为电流的大小,宽的示数为电压的大小,此时电压小于小灯泡的额定电压,故阴影部分的面积在数值上等于小灯泡此时的实际功率,即
[5][6]由题意可知,小灯泡的额定电压为,由图丙可知,此时对应的额定电流,故小灯泡的额定功率为
小灯泡和滑动变阻器串联,根据分压原理可知,滑动变阻器两端的电压为
电流和小灯泡的额定电流相等,即
此时滑动变阻器的功率为
[7]在实验过程中,灯泡电阻会变化,随温度的升高而变大,当滑动变阻器接入电路中的阻值减小ΔR1,观察到小灯泡变亮了,说明通过小灯泡的电流增大了,由于该实验为串联电路,由可知,电路中的总电阻变小了。滑动变阻器减小了ΔR1,而小灯泡增大了ΔR2,因为总电阻是减小的,故ΔR1大于ΔR2。
20. B
D 0.85 L1更亮 3
【详解】(1)[1]连接电路时,为保证电路安全,滑动变阻器接入最大阻值,应将滑动变阻器滑片P移到B端,此时接入的电阻段最长,电阻值最大。
(2)[2]电压表相当于断开,与灯泡并联,电流表相当于导线,不能与灯泡并联,如图所示:
(3)[3]若灯泡短路,电压表应有示数;若灯泡断路,电压表串联在电路中,其示数接近于电源电压;若滑动变阻器短路,两电表均应有示数;若滑动变阻器断路,整个电路断开,无论如何移动滑动变阻器的滑片P,小灯泡始终不亮,电压表和电流表均无示数;故D符合题意。
(4)[4]排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为2.5V,此时电流表的示数如图乙所示,电流表接入小量程,其示数为0.34A,则小灯泡的额定功率为
(5)[5][6]两个额定电压均为15V的灯泡L1、L2,将它们串联接到15V电源上,串联电路中电流处处相等,且两灯泡各自两端电压之和为电源电压,根据电压与电流的关系曲线图丙可知,此时电路中电流为0.2A,两灯消耗实际总功率约为
二灯亮度比较,L2灯两端电压较小,则L1更亮。
21. 断开 右 12.5 温度 0.5 增大
【详解】(1)[1]在测定小灯泡电阻的实验中,电流表应该和小灯泡串联,电压表和小灯泡并联,如图
(2)[2]为了保护电路,在连接电路时应该断开开关。
[3]为保护电路,应将滑动变阻器的滑片移动到阻值最大处,即移动到右端。
(3)[4]由乙图可知,当小灯泡正常发光时,电压是2.5V,其电流是0.2A,所以小灯泡的电阻为
[5]实验过程中灯泡两端的电压越大,灯丝产生的热量越多,灯丝的温度越高,灯丝灯电阻就越大,小灯泡的电阻受温度的影响。
(4)[6]小灯泡的额定功率为
[7]由图可知,当小灯泡两端的电压变大时,通过灯丝的电流变大,根据公式P=UI可得,灯的实际功率变大,小灯泡的实际功率随着它两端实际电压的增大而增大。
22. 0.3 8.3 不恰当 灯泡的电阻随温度的变化而变化 P=UI 0.75
【详解】(1)[1]由图甲可知,此时电压表串联在电路中,而电流表与小灯泡并联,改正如下图所示
(2)[2]由图乙可知,电流表选择小量程,分度值为0.02A,故此时经过小灯泡的电流是0.3A。
[3]因此时小灯泡两端电压为2.5V,故由欧姆定律可得,此时小灯泡的电阻为
(3)[4][5]由表中数据可知,灯丝的电阻会随灯泡两端电压和流过灯泡的电流的增大而增大,故可知灯丝的电阻会随温度的变化而变化,故对不同状态下的灯泡电阻求平均值是不恰当的。
(4)[6]用电流表测出小灯泡正常工作时通过的电流,再由P=UI可计算出小灯泡的额定功率,故可知实验原理是P=UI。
[7]由题意可知,小灯泡的额定电流为I=0.3A,故由P=UI可得,小灯泡的额定功率为
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W
23. 断开 右 电流表正负接线柱接反了 12.5 温度 0.5 增大
【详解】(1)[1]在测定小灯泡电阻的实验中,电流表应该和小灯泡串联,电压表和小灯泡并联,如图所示:
(2)[2]为了保护电路,在连接电路时应该断开开关。
[3]为保护电路,应将滑动变阻器的滑片移动到阻值最大处,即移动到右端。
[4]当闭合开关时,由图可知,电流表指针反向,说明电流表正负接线柱接反了。
(3)[5]由丙图可知,当小灯泡正常发光是,即电压是2.5V时,其电流是0.2A,所以小灯泡的电阻为
[6]小灯泡的电阻受温度的影响很大,所以实验过程中电阻的大小发生了变化。
(4)[7]小灯泡的额定功率为
[8]由图可知,当小灯泡电压变大时,电流变大,根据公式可得,灯的实际功率变大。
24. 小灯泡断路 A 电压表 0.6 不可行 灯泡的电阻随温度的升高而增大
【详解】(1)[1]小灯泡的额定电压为2.5V,所以电压表选用小量程,电压表并联在灯的两端;灯正常工作时的电流约为
电流表选用小量程,变阻器接线柱一上一下,如图所示:
(2)[2]灯泡不发光,电流表无示数,说明电路断路或电路的电阻很大;电压表有示数,说明电压表与电源连通,则电路中发生的故障可能是灯泡断路导致电压表串联在电路中。
(3)[3][4]某次实验中,同学们看到电压表示数为1.8V,小于灯的额定电压,要增大灯的电压减小变阻器分得的电压,根据分压原理,应减小变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片向A移动,同时视线应注意观察电压表示数,直到电压表示数为2.5V。
[5]电流表小量程分度值为0.02A,示数为0.24A,则灯的额定功率
P=UI=2.5V×0.24A=0.6W
(4)[5][6]探究电流与电压的关系时要求电阻保持不变,而灯泡的电阻随温度的升高而增大,故而这种想法不可行。
25. B 3 灯泡发生断路 0.75
【详解】(1)[1]滑片右移,电流表示数变大即电路中电流增大,电源电压不变,根据可知,电路中的总电阻变小,即滑片右移时滑动变阻器连入电路电阻减小,滑动变阻器要选择B接线柱,所以导线M与B接线柱连接。
(2)[2][3]由图乙可知,电压表的量程是0~3V,电压表的示数是3V,接近电源电压,灯泡不亮,电流表无示数,说明电路出现断路,电压表有示数,说明电压表的正负接线柱与电源两极相连,因此电路故障为灯泡断路。
(3)[4]由图丙可知,电流表量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电流表示数是0.3A,灯L的额定功率为
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W
26. 小灯泡短路 0.3 1.14 小于 3 左
【详解】(1)[1]测小灯泡额定功率实验中,滑动变阻器应串联入电路中,滑片向右移动时小灯泡变亮,说明其连入电路的阻值变小,所以应将B接线柱接入电路中,如图所示:
(2)[2]闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不发光,电流表有示数,说明电路是通路,电压表无示数,可能灯泡短路。
(3)[3][4]由图乙知,电流表使用小量程,分度值0.02A,则此时通过灯泡的电流为0.3A,灯泡的额定功率
P=UI=3.8V×0.3A=1.14W
[5]电压表的示数3V,小于灯泡的额定电压,此时小灯泡的实际功率小于额定功率,小灯泡发光较暗。
(4)[6]由图象知,当定值电阻R=15Ω时,通过的电流为0.2A,所以定值电阻R两端的电压控制为
U=IR=0.2A×15Ω=3V
[7]当定值电阻由5Ω换为10Ω时,为了控制定值电阻两端电压不变,由串联电路的分压原理知,就增大滑动变阻器连入电路的阻值,滑片向左移动。