第十八章 电功率
第3节 测量小灯泡的电功率
第一部分 课后习题(P97)再现
【习题1】图18.3-1是一位同学为测量小灯泡的功率所连的电路。这个电路有什么错误或
不妥之处 应该怎样纠正 请你画出正确的电路图。
【答案】错误之处是:滑动变阻器同时接了下面的两个接线柱,不能改变电阻的大小,应将其中的一根导线改接在上面的一个接线柱上。
不妥之处是:电流表选择的量程过大,应选“0——0.6A”的量程。
正确的电路是
点评:观察电路实物图中电源、电流表、电压表、滑动变阻器以及其他元件的连接情况,及时发现问题,及时改正。
【习题2】某实验小组的同学用图18.3-2所示的器材测量小灯泡电功率。已知待测小灯泡额定电压为3.8V,小灯泡的额定功率估计在1.2W左右。
(1)连接电流表时应选用哪个量程
(2)用笔画出导线完成电路的连接。
(3)在虛线框中画出相应的电路图。
【答案】(1)连接电流表时应选择“0-0.6A的量程。
(2)
(3)
电流从电源正极出发,经过开关,灯泡,电流表,滑动变阻器,流经电源负极,电压表与小灯泡并联。画出这样的电路图。
点评:测量灯泡三种情况下的功率:
①U实 =U额时、P实= P额,灯泡处于正常工作状态;
②U实小于U额时、P实小于P额,灯泡不能正常工作;
③U实大于U额时、P实大于 P额,灯泡寿命减短,且容易烧坏。
【习题3】李芳家的电能表上标着“3000revs/(kW ·h)”。 她用这个电能表来测量某用电器的功率:她把家中的其他用电器都与电源断开,仅让这个用电器工作,1min内电能表的转盘转了15转。该用电器的额定功率是多少
【答案】300W
电路消耗1kW·h电能,电能表表盘转3000revs.电能表表盘转15revs.则
1/W=3000/15
W=15/3000=0.005kW·h=0.005×1000W×3600s=1.8×104 J
t=1min=60 s
该用电器的额定功率是
P=W/t=1.8×104J/60s=300W
点评:考查基本知识有(1)电能表铭牌数据的物理含义;(2)会求电流做功;(3)会用电功率定义式求功率。
【习题4】某电炉在额定电压220 V下的功率为1 000 W,当实际电压只有额定电压的80%时,若电炉的电阻保持不变,此时电炉的实际功率是多少
【答案】640W
电炉的额定功率、额定电压与电阻的关系:P额=U额2/R
已知U额=220 V P额=1000 W
所以电炉电阻R=U额2/P额=(220 V)2/1000 W=48.4Ω
现在实际情况是
U实=80%U额=220 V×0.8=176V
R=48.4Ω
P实=U实2/R=(176 V)2/48.4Ω= 640W
点评:(1)电炉电阻根据R=U额2/P额求出;(2)实际功率根据P实=U实2/R求出。解题过程中注意电阻保值不变。
【习题5】某学校共有电灯100盏,都用60 W的普通照明灯泡,平均每天用电4h。如果都改用40 W的日光灯,不但可以省电,而且比原来更亮了。该校一年(365天)可节约多少度电
【答案】2920
都用60 W 的普通照明灯泡,平均每天用电4 h。一盏灯泡消耗的电能为
W1=P1t=0.06kW×4 h=0.24kW·h=0.24度
电灯100盏,一天消耗的电能为W2=100W1=24度
如果都改用40 W 的日光灯,平均每天用电4 h。一盏日光灯消耗的电能为
W3=P3t=0.04kW×4 h=0.16kW·h=0.16度
日光灯100盏,一天消耗的电能为W4=100W3=16度
可见,使用日光灯后,一天能节约电能24度-16度=8度
该校一年(365天)可节约电
365×8度=2920度
第二部分 课后习题变式练
1.小李用如图甲所示的器材测量小灯泡的电功率,小灯泡上标有“”的字样,小灯泡正常发光时的电阻约为,滑动变阻器的规格为“,”。
(1)用笔画线代替导线,连接完整图甲所示的实物电路;
(2)连接好实验电路,检查连接无误后,闭合开关,却发现灯泡不发光,电流表示数为0,电压表指针明显偏转,可能发生的故障是 (选填下面的字母);
滑动变阻器处断路
灯座处短路
小灯泡的灯丝断了
开关接触不良
(3)排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片至某处时,电压表的示数如图乙所示,其读数为 ,要测量小灯泡的额定功率。改变滑片的位置,获得多组对应的电压、电流值,制得如图丙所示的图像,小灯泡的额定功率为 。
(4)小李还想探究“电流与电阻的关系”,于是将小灯泡分别更换为、、、、的定值电阻,然后进行了如下实验:
次数 1 2 3 4
0.6 0.3 0.2 0.15
5 10 15 20
①小李同学控制定值电阻两端的电压为不变,记录的数据如表所示,根据此表可得的实验结论是 ;
②实验中,若将电阻更换成的定值电阻,滑动变阻器应该往 (选填“左”或“右” 移动。
2.某实验小组的同学利用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率。实验中电源电压保持不变,小灯泡的额定电压是;
(1)该同学接错了一根导线,请你在这根导线上打“”,并补画出正确的那根导线。
(2)正确进行实验,小灯泡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 。
(3)小明又想测量小灯泡的额定功率,他重新找来器材设计了图丙所示的实验电路,其中电源电压不变,的阻值为。请你将下面的步骤补充完整;
①闭合开关和,调节滑动变阻器滑片,使电流表示数等于 ;
②闭合开关 ,并保持滑动变阻器滑片位置不变,记录电流表示数为;
③小灯泡的额定功率 。
3.在“测量小灯泡的电功率”的实验中,选用的器材如下:2节干电池、额定电压为的小灯泡(额定功率小于,电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线将如图甲所示的电路连接完整。
(2)正确连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于 (填“”或“” 端。
(3)闭合开关后,移动滑片,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,则该电路的故障可能是 (填字母)。
小灯泡短路
小灯泡断路
电流表断路
(4)排除故障后,通过正确操作使小灯泡正常发光,电流表的示数如图乙所示,则该小灯泡的额定功率为 。
4.小明用如图甲所示的电路测量小灯泡的电功率。现有器材:两节新干电池、额定电压是的小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和导线若干。
(1)图甲中有一根导线连接错误,请你在这根导线上打“”,并用笔画线代替导线将电路连接正确;
(2)正确连接电路后,开关闭合前,滑动变阻器的滑片要放在 ,小明调节滑动变阻器使小灯泡两端的电压等于,此时电流表示数如图乙所示。小明继续改变小灯泡两端电压,观察小灯泡的亮度,测量它的电功率并将部分实验数据记录到如下表格中:
次数 电压 电流 电功率 小灯泡亮度
1 2.5 正常
2 2 0.28 较暗
3 0.32 较亮
(3)利用所得数据计算小灯泡的额定功率为 ,经过计算可知小灯泡的实际电功率越大,小灯泡发光越 ,当电流表的示数为时,电压表的示数可能是 (选填字母)。
5.小明用符合实验条件的电压表、电流表、滑动变阻器、导线、开关及干电池等实验器材,测量额定电压为小灯泡的额定功率。
(1)为了测出小灯泡的额定功率,请添加一根导线完成图甲所示实验电路的连接。
(2)闭合开关前滑片应该置于滑动变阻器的 端(选填“左”或“右” 。
(3)小明移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为时,发现电流表示数如图乙所示。由此可知,小灯泡的额定功率为 。
(4)小明查阅有关资料后得知,电压表工作时,其实内部有微弱电流通过,据此分析他所测得的额定功率偏 (选填“大”或“小” 。
6.小明同学按照图甲所示的电路图测量额定电压为的小灯泡在不同电压下的电功率。
(1)请用笔画线代替导线将图甲的实物连接成完整电路,要求:滑片向右移动时,灯泡亮度变亮(导线不许交叉)。
(2)电路连接正确后闭合开关,发现小灯泡不亮,而电流表、电压表均有示数,接下来的操作应该是 。
(3)小明正确操作进行实验,移动滑片,电压表示数为,在甲电路图中,若要灯泡正常发光,则应向 (选填“”或“” 端移动滑片;当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,小灯泡的额定功率为 。
(4)小明陆续测量出了灯泡在不同电压下对应的电流,请你帮小明补充下列记录实验数据的表格。
实验次数 1 2 3 4 5 6
电压 0.5 0.9 1.3 1.7 2.1 2.5
电流 0.16 0.18 0.22 0.24 0.26
0.08 0.162 0.286 0.408 0.546
亮度 不亮 不亮 很暗 较暗 较亮 亮
同组的三名同学根据表格中的数据描绘出小灯泡中的电流随它两端电压变化的图像如图丙所示,其中正确的是 (选填“①”、“②”或“③”。
7.在测量额定电压为小灯泡的电功率实验中,电源是三节新干电池。
(1)请用笔画线代替导线,将图的电路连接完整;
(2)闭合开关,移动滑片,电压表示数如图所示,为 ,此时电流表示数为,小灯泡的实际功率为 ;
(3)继续移动滑片,当电压表的示数为 时,小灯泡正常发光,读出电流表示数,可测得额定功率;
(4)分析实验数据可以发现,小灯泡两端的电压越高,它的实际功率越 ;
(5)完成上述实验后,某小组设计了图丙所示的电路,用原来的电源和电压表测量额定电压为小灯泡的额定功率。方案如下:
①把定值电阻接入电路,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,电压为 ;
②保持滑片位置不变,将电压表改接在两端,读出电压表示数为;
③算出小灯泡的额定功率。(写出必要的文字说明、表达式及最后的结果)
8.探究小组进行“测量小灯泡的电功率”实验,实验中小灯泡上标有“”字样。
(1)连接实验电路如图甲所示,请你在图乙方框中画出对应的实验电路图。
(2)闭合开关,将滑片向左移动时,电流表示数 ,电压表示数 (均选填“变大”、“变小”或“不变” 。
(3)实验中获得表格数据如下表,分析可知:灯泡的亮暗与灯泡的 有关。灯泡正常工作时的电功率是 ,此时灯泡电阻是 。
次数 灯泡亮度
1 1.0 0.20 较暗
2 2.5 0.30 正常发光
3 3.0 0.32 最亮
(4)晓丽和小雨两人都绘制出小灯泡的图象(如图丙所示), 绘制的是正确的。
(5)根据实验数据和实验图象,可知:灯泡的电阻是变化的,其阻值的大小可能与 有关,请你利用所给实验器材设计一个实验,证明你的观点。
器材:学生电源、镍铬合金丝、开关、酒精灯、电流表、定值电阻、足量导线。
实验步骤: 。
实验现象: 。
9.用如图1所示的电路测量小灯泡的功率,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)用笔画线代替导线,将图1中的器材连接成完整电路。
(2)连接电路后,闭合开关,灯泡不亮,电流表和电压表都有较小的示数,无论怎样移动滑片,灯泡都不发光,两表示数均无变化,其原因可能是: 。
(3)故障排除后,移动滑片到某一位置,电压表的示数如图2所示,此时灯泡两端的电压为 V。要测量灯泡的额定功率,应将图1中滑动变阻器的滑片向 (选填“A”或“B”)端移动。
(4)根据实验数据,分别画出小灯泡和滑动变阻器的I﹣U图像,如图3,根据图像可知:小灯泡的额定功率是 W;此时滑动变阻器接入电路的电阻是 Ω。
(5)某小组在实验过程中电流表损坏了,利用该灯泡、电压表和阻值已知的电阻R0也测出了灯泡的额定功率,电路图如图4。步骤如下:
①闭合S0、S1,移动滑片,使电压表示数为 V。
②保持滑片位置不变,闭合开关 ,读出电压表示数为U。
③灯泡的额定功率为 (用已知量和测量量表示)。
10.图甲为测量小灯泡(额定电流为0.5A)额定功率的电路图,使用的电源电压约为6V,滑动变阻器的规格是“50Ω 2A”。
(1)该同学将滑片移至正确位置后,闭合开关,移动滑片到某位置,当电压表示数为1.5V时,电流表的示数如图乙所示,则此时小灯泡的电功率为 W。
(2)为了测量这个小灯泡的额定功率,则接下来的具体操作是 。
(3)在第(2)小题操作中,若考虑电压表的内阻,灯泡的实际功率 (选填“大于”“等于”或“小于”)测得的额定功率。
11.小聪在“测量小灯泡正常发光时的电阻”的实验中,实验器材如图甲所示,其中电源电压为,小灯泡的额定电压为。
(1)用笔画线代替导线,将图甲所示的实物电路连接完整。
(2)实验时,电压表的示数如图乙所示,则应将滑片向 (选填“”或“” 端移到某一位置,才能使小灯泡正常工作。
(3)根据实验数据绘制的图象如图丙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 。
(4)在实验操作中,发现电流表损坏不能使用。小马利用阻值已知的定值电阻,设计了如图丁所示的电路,测量小灯泡的额定功率。操作如下:
①闭合开关、,断开。调节滑动变阻器,使电压表的示数为;
②保持滑动变阻器滑片位置不变,闭合开关、断开,读出电压表示数为,小灯泡的额定功率 。
12.在测量小灯泡电功率的实验中,已知小灯泡的额定电压,电源电压保持不变。
(1)图甲中有一根导线连接错误,请在这根导线上打“”,并在图中改正。
(2)正确连接电路后,闭合开关,小灯泡不发光,电流表无示数,电压表示数约等于电源电压,则故障原因可能是 。
(3)排除故障后,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为,此时电流表的示数如图乙所示,为 ,则小灯泡的额定功率是 。
(4)如果没有电压表,用如图丙所示的电路也可以测量小灯泡(额定电压为的额定功率。其中,定值电阻的阻值为。先断开开关、闭合开关、,调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为。再保持滑动变阻器滑片的位置不变,只断开开关 ,闭合其他开关,读出电流表的示数为,小灯泡额定功率的表达式为 (用、、表示)。
13.如图甲是小明和同学做测定小灯泡电功率实验的电路。已知电源电压为,小灯泡额定电压为,正常发光时灯丝的电阻在之间。
(1)请你用笔画线代替导线,帮小明把图甲中的器材连接成实验电路,要求滑片向左移灯泡变亮(所画的导线不能交叉)。
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于 端(填“”或“” 。
(3)当滑动变阻器滑片在某一位置时,电压表的示数如图乙所示,为了使小灯泡正常发光,应将滑片向 (填“”或“” 移动。
(4)移动滑片,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图象,根据图象信息,可计算出小灯泡的额定功率是 ;通过这个实验,小明发现,灯泡的亮度是由它的 决定的。
14.某实验小组利用如图所示的电路测量小灯泡的电功率,实验中电源电压保持不变,小灯泡的额定电压是,滑动变阻器的最大阻值为。
(1)图甲是小明连接的部分电路,请添加一根导线帮他把电路连接完整(要求滑片向右移动时灯泡变亮);
(2)小明把滑片移到阻值最大处,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表示数为零,电压表的示数接近电源电压。小明接下来的操作合理的是 ;
拧紧小灯泡和它两端的接线柱
拧紧开关两端的接线柱
检查滑动变阻器是否短路
(3)排除故障后,小明继续进行实验,当电压表的示数为时,电流表的示数为;当电压表的示数为时,电流表的示数为;若要测量小灯泡的额定功率,接下来应将滑片适当向 滑动;小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,则电流表的示数为 ,小灯泡的额定功率是 ;
(4)分析实验数据发现小灯泡的电阻与其两端的电压不成正比,原因是 。
15.在“测定小灯泡的电功率”的实验中,小明同学选用了如图甲所示的器材,其中电源电压为,小灯泡的额定电压为(灯丝电阻约为,滑动变阻器的铭牌“,”。
(1)请用笔画线代替导线将图甲的实验电路补充完整;
(2)小明同学连接好电路后闭合开关,发现小灯泡没有发光,电压表无示数,电流表的指针有明显偏转,则故障可能是 ;
(3)排除故障后,小明同学将滑片移到某位置时,电压表的示数如图乙所示,其示数是 ,为了测量小灯泡的额定功率,小明应将滑动变阻器的滑片向 (填“”或“” 端移动;
(4)小明同学根据实验测得的数据,绘制出了小灯泡中的电流随它两端电压变化的关系图象如图丙所示,分析图象可知:小灯泡的额定功率为 ,小灯泡正常发光的电阻是 。
(5)小明又用这个小灯泡与一个阻值为的定值电阻串联在的电源上,此时小灯泡的功率为 。
16.小明同学在进行“测量小灯泡的额定功率”的实验中,现有器材:电源(电压恒为、开关、电压表、电流表各一个,导线若干,额定电压为的待测小灯泡(电阻约为,滑动变阻器两个:“,” :“,” 。
(1)实验中,应选用的滑动变阻器是 (选填“”或“” 。
(2)如图甲所示是小明同学连接的实物电路图,图中只有一根导线连接错误,请你在图中用“”标出这根错接的导线,只改接一根导线使电路成为正确的电路。
(3)小明确认电路连接无误后闭合开关,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡始终不发光且电压表的示数都接近电源电压,则电路的故障可能是小灯泡 。
(4)排除故障后,移动滑动变阻器的滑片,并绘制出了小灯泡的电流随电压变化的图像如图乙所示,则该小灯泡的额定功率为 。
(5)小明同学测出小灯泡额定功率后,又把灯泡两端的电压调为额定电压的,则测得的实际功率 (选填“大于”、“小于”或“等于” 。由图乙推知:小灯泡的实际电压是额定电压一半时的电功率为,小灯泡的实际电流是额定电流一半时的电功率为,则 (选填“大于”、“小于”或“等于” 。
(6)小明同学做实验时,发现电压表,量程已经损坏,量程还可以正常使用,在不添加器材的情况下,为了测出该小灯泡的额定功率,请你在丙图中的虚线框内画出正确的电路图。
第十八章 电功率
第3节 测量小灯泡的电功率
A ·基础过关练
1.【答案】(1)见解答图;(2);(3)2.2;0.225;(4)①当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比;②左。
【解答】解:(1)已知灯泡额定电压,电阻,则灯泡正常发光时的电流约为:
,故电流表选用小量程与灯泡串联在电路中,如下图所示:
;
(2)连接好实验电路,检查连接无误后,闭合开关,却发现灯泡不发光,电流表示数为0,说明电路可能断路;电压表指针明显偏转,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,即可能发生的故障是小灯泡的灯丝断了,故选:;
(3)排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片至某处时,电压表的示数如图乙所示,电压表选用小量程,分度值,其示数为;
由图丙可知,当灯泡两端电压为时,通过灯泡的额定电流为,则灯泡的额定功率为:
;
(4)①由表中数据可知,电流与电阻的乘积,为一定值,故可得出结论:当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比;
②实验中,若将电阻更换成的定值电阻,根据分压原理,电阻两端的电压变大,研究电流与电阻关系时要控制电压不变,根据串联电路电压的规律,要增大滑动变阻器两端的电压,由分压原理,要增大滑动变阻器电阻阻值,故应把滑动变阻器滑片向左滑动。
故答案为:(1)见解答图;(2);(3)2.2;0.225;(4)①当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比;②左。
2.【答案】(1)见解答;(2)0.65;(3)①;②和;③0.76。
【解答】解:(1)由甲图可知,电压的正负接线柱接反,应将滑动变阻器的右下接线柱改接小灯泡的左接线柱,如图:
;
(2)乙图中电流表选取的量程为,分度值为,读数为,电压表的额定电压,则额定功率;
(3)用一只电流表和定值电阻测测量小灯泡的额定功率步骤:①闭合开关和,调节滑动变阻器滑片,使电流表示数等于;②闭合开关和,并保持滑动变阻器滑片位置不变,记录电流表示数为;
根据并联电路电流的特点,计算通过小灯泡的定电流,
则小灯泡的额定功率。
故答案为:(1)见解答;(2)0.65;(3)①;②和;③0.76。
3.【答案】(1)如上图所示;(2);(3);(4)0.65。
【解答】解:(1)变阻器应上下各选一个接线柱与灯泡和开关串联接入电路中,如下图所示:
;
(2)为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处,即端;
(3)闭合开关后,移动滑片,发现小灯泡不亮,电流表无示数,说明电路可能断路;电压表有示数,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的支路断路了,即该电路的故障可能是小灯泡断路,
故选:;
(4)由图甲可知,电流表选用小量程;排除故障后,通过正确操作使小灯泡正常发光,电流表的示数如图乙所示,分度值,其示数为,小灯泡额定功率为:
。
故答案为:(1)如上图所示;(2);(3);(4)0.65。
4.【答案】(1)(2)阻值最大处;(3)0.75;亮;。
【解答】解:(1)由图甲知,灯泡并联在滑动变阻器和电流表两端,电压表串联入电路了,为使电路连接正确,应将灯泡与滑动变阻器连接的导线改接电压表的“3”接线柱即可,如图所示:
(2)开关闭合前,为保护电路,滑动变阻器的滑片要放在阻值最大处;
(3)由图乙知,电流表使用小量程,分度值,灯泡正常发光时的电流为,灯泡的额定功率;
由表格中数据可知实际功率越大,小灯泡越亮;
由欧姆定律可得,灯泡正常发光时的电阻:,
假设灯泡电阻不变,当电流表的示数为时,灯泡两端电压(电压表示数),当灯泡两端电压大于额定电压时,通过的电流大于,灯泡的实际功率变大,温度升高,电阻变大,那么灯泡两端电压应大于,故不可能,可能;
故选。
故答案为:(1)(2)阻值最大处;(3)0.75;亮;。
5.【答案】(1)见解答图;(2)左;(3)0.5(4)大。
【解答】解:(1)滑动变阻器应“一上一下”的接入电路,如图所示:
;
(2)为了保护电路,闭合开关前滑动变阻器的滑片应该放在阻值最大处,即左端;
(3)电压表测灯泡的电压,灯泡正常工作时,电压表示数为,
由图乙可知,电流表量程为,分度值为,此时的电流为,
小灯泡的额定功率:;
(4)图中电压表测量准确,电压表工作时,其实内部有微弱电流通过,根据并联电路电流的规律,电流表示数大于实际通过灯的电流,根据,所测量的额定功率偏大。
故答案为:(1)见上图;(2)左;(3)0.5(4)大。
6.【答案】(1)(2)移动滑动变阻器的滑片;(3);0.75;(4)实际功率;③。
【解答】解:(1)由题意可知,该实验是测量额定电压为的小灯泡在不同电压下电功率的实验,滑动变阻器应串联在电路中,“一上一下”连入电路,如图所示:
(2)电路连接正确后,闭合开关,但电流表、电压表均有示数,电路为通路,发现小灯泡不亮,则说明电路的电流过小,电路的电阻过大,故接下来应进行的操作是,移动滑动变阻器的滑片;
(3)小灯泡在额定电压下正常发光,示数为,小于小灯泡的额定电压,应增大小灯泡的电压,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,故滑片向移动,直到电压表示数为额定电压;
当小灯泡正常发光时,电流表示数为,小灯泡的额定功率为:
;
(4)本题“测量小灯泡在不同电压下的电功率”,因此需要计算出小灯泡的实际功率,故遗漏的物理量和单位为:实际功率;
根据表中数据可知,第1次灯的电阻为:
,同理,第2、3次次的电阻分别为、和,灯的电阻随温度的升高而变大;
图丙中②表示电流与电压成正比,即电阻为一定值,与②相比,相同电压下,通过灯的电流应变小,故其中正确的是③。
故答案为:(1)(2)移动滑动变阻器的滑片;(3);0.75;(4)实际功率;③。
7.【答案】(1)见解答图;(2)3;0.72;(3)4;(4)大;(5)。
【解答】解:(1)滑动变阻器与小灯泡串联,电压表与小灯泡并联,因为灯泡的额定电压为,所以电压表应选的量程,滑动变阻器采用“一上一下”的原则接线,如图所示:
(2)由(1)可知,电压表的量程为,则电压表的示数为:,则小灯泡的实际功率为:;
(3)小灯泡正常发光,电压应为额定电压,为;
(4)小灯泡两端的电压越大,小灯泡的实际功率越大,小灯泡越亮;
(5)用原来的电源和电压表测量额定电压为小灯泡的额定功率:
①把定值电阻接入电路,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,电压为;
②保持滑片位置不变,将电压表改接在两端,读出电压表示数为;因为小灯泡与串联,则;
③小灯泡的额定功率为:。
故答案为(1)见解答图;(2)3;0.72;(3)4;(4)大;(5)。
B·能力提升练
8.【答案】(1)见解答图;
(2)变大;变大;
(3)实际功率;0.75;8.3;
(4)晓丽;
(5)温度;①将学生电源、镍铬合金丝、开关、电流表、定值电阻用导线连接成串联电路;②闭合开关,观察电流表的示数并记录;③点燃酒精灯,用酒精灯给镍铬合金丝加热一段时间,观察电流表的示数并记录;④继续加热,观察电流表的示数并记录;电流表示数变小。
【解答】解:(1)由图甲所示实物电路图可知,电源、开关、滑动变阻器、小灯泡、电流表、组成串联电路,电压表并联在小灯泡两端,据此作出电路图,电路图如下图所示:
(2)由图甲可知,闭合开关,将滑片向左移动时,变阻器接入电路中的电阻变小,电路的总电阻变小,由可知,电路中的电流变大,由可知,小灯泡两端的电压变大,即电压表的示数变大;
(3)由表中数据可知,,此时小灯泡较暗;
灯泡在额定电压下正常发光,由表中数据知,在额定电压下灯的电流为,小灯泡正常工作时的电功率为,此时小灯泡正常发光;
,此时小灯泡较暗;
小灯泡的亮度是变化的,灯泡的亮暗与灯泡的实际功率有关;
此时小灯泡的电阻为:;
(4)由表中数据描点作图,晓丽绘制小灯泡的图是正确的;
(5)根据实验数据和实验图象,可知:灯泡的电阻是变化的,其阻值的大小可能与温度有关;
实验步骤:①将学生电源、镍铬合金丝、开关、电流表、定值电阻用导线连接成串联电路;②闭合开关,观察电流表的示数并记录;③点燃酒精灯,用酒精灯给镍铬合金丝加热一段时间,观察电流表的示数并记录;④继续加热,观察电流表的示数并记录;
实验现象:电流表示数变小。
故答案为:
(1)见解答图;
(2)变大;变大;
(3)实际功率;0.75;8.3;
(4)晓丽;
(5)温度;①将学生电源、镍铬合金丝、开关、电流表、定值电阻用导线连接成串联电路;②闭合开关,观察电流表的示数并记录;③点燃酒精灯,用酒精灯给镍铬合金丝加热一段时间,观察电流表的示数并记录;④继续加热,观察电流表的示数并记录;电流表示数变小。
9.【答案】(1)如图见解答;(2)将变阻器下面两个接线柱连入了电路中;(3)1.8;B;(4)0.625;2;(5)①2.5;②S0、S2;③2.5V×。
【解答】解:(1)测小灯泡电功率时需要调节小灯泡两端的电压,应将滑动变阻器采用一上一下的连接方式,与灯泡串联在电路中,故将滑动变阻器上端任意一个接线柱与小灯泡的右端接线柱相连,如图所示:
;
(2)连接电路后,闭合开关,小灯泡不亮,电流表、电压表都有示数,电路为通路,电路的电流较小,电路的电阻较大,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,灯泡都不发光,两电表示数均无变化,则变阻器不能起到变阻的作用,产生这一现象的原因是将变阻器下面两个接线柱连入了电路中;
(3)图2中电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为1.8V,小于灯泡的额定电压2.5V,应增大灯泡两端的电压,根据串联电路电压的规律,应减小滑动变阻器两端的电压,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B移动,直到电压表示数为灯泡的额定电压2.5V;
(4)分别画出小灯泡和滑动变阻器的I﹣U图像,电流变大时,灯泡的电压变大,而滑动变阻器的电压减小,当电流为0.2A,电压都是1.5V时,说明此时电源电压为U=1.5V+1.5V=3V,
根据图3所示的小灯泡电流随电压变化的关系图象知,灯在额定电压2.5V时的电流为0.25A,根灯泡的额定电功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W;
此时滑动变阻器的电压为0.5V,则滑动变阻器的电阻为:R===2Ω;
(5)某小组在实验过程中电流表损坏了,利用该灯泡、电压表和阻值已知的电阻R0也测出了灯泡的额定功率,电路图如图4。步骤如下:
①闭合S0、S1,移动滑片,使得灯泡正常发光,即使电压表示数为2.5V。
②保持滑片位置不变,闭合开关S0、S2,读出电压表示数为U,此时电压表测量灯泡和定值电阻的总电压,则R0的电压为U﹣2.5V,电路中的电流I==。
③灯泡的额定功率为:P=UI=2.5V×=2.5V×。
故答案为:(1)如图见解答;(2)将变阻器下面两个接线柱连入了电路中;(3)1.8;B;(4)0.625;2;(5)①2.5;②S0、S2;③2.5V×。
10.【答案】(1)0.72;(2)调节滑动变阻器,使电流表示数为0.5A,读出并记下电压表示数,然后由电功率公式P=UI求出灯泡额定功率;(3)小于。
【解答】解:(1)故障排除后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为1.5V时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流表的示数为0.48A,则此时小灯泡的功率为:
P=UI=1.5V×0.48A=0.72W;
(2)为了测量灯泡在正常发光时的电功率,正确的操作步骤是:调节滑动变阻器,使电流表示数为0.5A,读出并记下电压表示数,然后由电功率公式P=UI求出灯泡额定功率;
(3)电压表测灯泡的实际电压,电流表测灯泡与电压表的总电流,测量值大于灯泡的实际电流,根据P=UI得,灯泡的实际功率小于测得的额定功率。
故答案为:(1)0.72;(2)调节滑动变阻器,使电流表示数为0.5A,读出并记下电压表示数,然后由电功率公式P=UI求出灯泡额定功率;(3)小于。
11.【答案】(1)见解答图;(2);(3)10;(4)。
【解答】解:(1)电压表要并联在灯泡的两端,使用量程,如图所示:
(2)实验时,电压表的示数如图乙所示,则应将滑片向端移到某一位置,才能使小灯泡正常工作。
(3)根据实验数据绘制的图象如图丙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为:。
(4)在实验操作中,发现电流表损坏不能使用。小马利用阻值已知的定值电阻,设计了如图丁所示的电路,测量小灯泡的额定功率。操作如下:
①闭合开关、,断开。调节滑动变阻器,使电压表的示数为;
②保持滑动变阻器滑片位置不变,闭合开关、断开,读出电压表示数为,此时测量的是灯泡和两端的总电压,根据串联电路的电压规律和电流规律小灯泡的额定功率。
故答案为:(1)如图所示;(2);(3)10;(4)。
12.【答案】(1)如图所示:
(2)小灯泡断路;(3)0.26;0.65;(4);。
【解答】解:(1)原来的实物图中的开关闭合时,电流表与用电器串联,电压表与待测电路并联,改正后的实物连接如下:
;
(2)正确连接电路后,闭合开关,小灯泡不发光,电流表无示数,说明电路断路,电压表示数约等于电源电压,说明电压表被串联在电路中了,则故障原因可能是小灯泡断路。
(3)该电流表使用的是量程,分度值是,此时的读数为,小灯泡的额定功率为:。
(4)先断开开关、闭合开关、,调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为,此时测量的是通过定值电阻中的电流;
再保持滑动变阻器滑片的位置不变,只断开开关,闭合其他开关,读出电流表的示数为,此时电流表测量的是干路中的电流,小灯泡和定值电阻并联,它们两端的电压相等,等于灯泡的额定电压;
此时通过定值电阻的电流不变,为:;小灯泡额定功率的表达式为:。
故答案为:(1)如图所示:
(2)小灯泡断路;(3)0.26;0.65;(4);。
13.【答案】(1)如图;(2);(3)左;(4)0.625;实际功率。
【解答】解:(1)滑片向左移灯泡变亮即滑片左移时接入电路的电阻变小,如图:
;
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处,即端;
(3)当滑动变阻器滑片在某一位置时,电压表的量程为,分度值为,由乙可知电压表的示数为,此时灯泡两端的电压小于灯泡的额定电压,根据串联电路电压规律可知需减小滑动变阻器两端的电压,根据串联分压原理可知需减小滑动变阻器接入电路的电阻,所以为了使小灯泡正常发光,应将滑片向左移动;
(4)由图丙可知灯泡两端电压为时,通过灯泡的电流为,则灯泡的额定功率是;灯泡的亮度是由它的实际功率决定的。
故答案为:(1)如图;(2);(3)左;(4)0.625;实际功率。
14.【答案】(1);(2);(3)右;0.3;0.75;(4)灯丝的电阻随温度的升高而增大。
【解答】解:(1)滑片向右移动时灯泡变亮,说明电路中电流变大,滑动变阻器阻值变小,故滑动变阻器选用右下接线柱与灯泡串联在电路中,如下图所示:
(2)小明把滑片移到阻值最大处,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表示数为零,说明电路可能断路;电压表的示数接近电源电压,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,所以小明接下来的操作合理的是:拧紧小灯泡和它两端的接线柱,故选;
(3)排除故障后,小明继续进行实验,当电压表的示数为时,电流表的示数为,电压表示数小于灯泡额定电压,若要测量小灯泡的额定功率,应增大灯泡两端的电压,根据串联电路电压规律,应减小滑动变阻器两端的电压,根据分压原理,应减小滑动变阻器接入电路的阻值,故接下来应将滑片适当向右滑动;使小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值,其示数为,则小灯泡额定功率为:
;
(4)灯丝的电阻受温度的影响,随温度的升高而增大,故小灯泡的电流与其两端的电压不成正比。
故答案为:(1);(2);(3)右;0.3;0.75;(4)灯丝的电阻随温度的升高而增大。
15.【答案】(1)见解析;(2)电压表被短路或者是小灯泡短路;(3)2.2;;(4)0.625;10;(5)0.3。
【解答】解:(1)电流表和小灯泡串联,电流表测量小灯泡的电流,小灯泡的额定电压是,小灯泡的电阻约为,根据欧姆定律得,小灯泡的额定电流约为:,所以电流表选择量程,滑动变阻器接一个上接线柱和一个下接线柱;开关的右接线柱与灯泡的左接线柱连接,接如下图所示:
;
(2)发现小灯泡没有发光,电流表的指针有明显偏转,则电流表有示数,说明整个电路是通路,电压表无示数,说明电压表被短路或者是小灯泡短路;
(3)电压表使用的量程,每一个大格代表,每一个小格代表,电压为;
小灯泡两端的电压是,需要小灯泡两端的电压是,要增大小灯泡两端的电压,在电源电压一定时,要减小滑动变阻器两端的电压,所以滑动变阻器的阻值变小,滑片向端滑动;
(4)小灯泡的额定电压是,如图丙知,小灯泡额定电压下的额定电流是,
小灯泡的额定功率:;
小灯泡正常发光的电阻为:。
(5)由图像知,当灯泡两端电压为,通过灯泡的电流为,灯泡与阻值为的定值电阻串联,此时定值电阻两端电压:
,
满足两者电压之和等于电源两端,所以此时小灯泡的实际功率:
故答案为:(1)见解析;(2)电压表被短路或者是小灯泡短路;(3)2.2;;(4)0.625;10;(5)0.3。
16.【答案】(1);(2);(3)断路;(4)1,14;(5)大于;大于;(6)。
【解答】解:
(1)额定电压为的待测小灯泡(电阻约为,由欧姆定律,灯泡的额定电流约为:,根据串联电路的规律及欧姆定律,灯正常发光时变阻器连入电路中的电阻:
,故选;
(2)原电路中,电流表与灯并联,电压表串联在电路中是错误的,电流表与灯串联,电压表与灯并联,如图所示:;
(3)小明确认电路连接无误后闭合开关,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡始终不发光且电压表的示数都接近电源电压,电流表示数几乎为零,则电路的故障是小灯泡断路;
(4)根据绘制出的小灯泡的电流随电压变化的图象如图乙所示,灯在额定电压下的电流为,则该小灯泡的额定功率为:;
(5)若灯丝电阻不变,当实际电压为额定电压的时,根据可知,灯泡的实际功率等于额定功率的;
根据乙图分析可知,灯丝电阻随温度升高而增大,随温度降低而减小,即灯泡两端电压减小时,灯丝电阻也减小,则当实际电压为额定电压的时,根据可知此时灯泡的实际功率大于额定功率的,即;
由图乙知,小灯泡的实际电压是额定电压一半时的电流约为,电功率为:;小灯泡的实际电流是额定电流一半时对应的电压约为,灯的实际电功率为:,则大于;
(6)根据串联电路电压的规律,当变阻器的电压为:时,灯泡两端电压为,故应将电压表并联在变阻器的两端,如图所示:。
故答案为:(1);(2);(3)断路;(4)1,14;(5)大于;大于;(6)。