广东省2024年中考物理一轮复习考点探究 学案 第13讲 电学专题（能力微专题4 电功率的特殊测量）（含解析）
文档属性
| 名称 | 广东省2024年中考物理一轮复习考点探究 学案 第13讲 电学专题（能力微专题4 电功率的特殊测量）（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 409.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-03-14 11:30:26 | ||
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文档简介
第13讲 电学专题（能力微专题4 电功率的特殊测量）
【方法突破】
实验中如果受到特定条件的限制,如缺电流表、缺电压表等,此时,就要根据所给的实验器材或实验电路,利用特殊方法测出电功率。主要有以下几种类型:
方法 主要 器材 电路图 步骤
伏阻法 电压表、定值电阻 ①按照电路图连接实物电路;②将电压表并联在灯泡两端,闭合开关,调节滑动变阻器滑片使电压表示数为U额,此时灯泡正常发光;③不改变滑动变阻器接入电路的阻值,将电压表并联在R0两端,闭合开关,测出U0;④利用欧姆定律,计算出灯泡正常发光时的电流,再利用公式计算出额定功率
安阻法 电流表、定值电阻 ①按照电路图连接实物电路;②将电流表和定值电阻R0串联,闭合开关,调节滑动变阻器滑片使电流表示数I0=,此时灯泡正常发光;③不改变滑动变阻器接入电路的阻值,将电流表和灯泡L串联,闭合开关,此时电流表示数I就是灯泡的额定电流;④利用公式计算出额定功率
等效替代法 电流表、电阻箱 ①按照电路图连接实物电路;②闭合开关S1,将S2与A接触,调节滑动变阻器滑片使电流表示数I=I额=,此时灯泡正常发光;③闭合开关S1,将S2与B接触,不改变滑动变阻器接入电路的阻值,调节电阻箱使电流表示数仍然为I额,记下此时电阻箱的阻值R0;④利用等效替代法测出灯泡正常发光时的电阻R0=RL,再利用公式计算出额定功率
等效替代法 电压表、电阻箱 ①按照电路图连接实物电路;②闭合开关S1,断开S2,调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为U额,此时灯泡正常发光;③闭合开关S2,断开S1,不改变滑动变阻器接入电路的阻值,调节电阻箱使电压表示数仍然为U额,记下此时电阻箱的阻值R0;④利用等效替代法,测出灯泡正常发光时的电阻R0=RL,再利用公式计算出额定功率
【核心演练】
1.(原创)如图所示,这是小明同学设计的一个测量小灯泡额定电功率的实验电路图,定值电阻R0已知。实验时,先将开关S2接到 ,调节滑动变阻器的滑片,使灯泡两端的电压为额定电压U额,再将开关置于另一触点时,读出电压表的示数为U,则小灯泡的额定电流为 。
2.在“在探究小灯泡的电功率与哪些因素有关”实验中,小东设计了如图甲、乙两个电路图。
(1)你认为图 电路可以研究小灯泡的电功率与电压的关系,理由是 。
(2)选择正确的电路进行实验,得出了小灯泡的电功率与电压关系的正确实验结论,依据是 。
(3)为了探究小灯泡亮度与实际功率的关系,小东设计了如图丙所示的电路进行实验:
①他多次收集的证据有灯泡两端的电压和通过灯泡的电流,还应该有 ;
②根据收集到的实验证据,得出“同一个灯泡实际功率越大,灯泡的亮度越亮”的结论。实验中,小东还发现:小灯泡越亮,它两端的电压与电流的比值越大。请你给予解释: 。
3.在“探究小灯泡在不同电压下工作时的电功率”实验中,实验室提供了如下器材:电源(电压恒为8 V),一个电流表,一个电压表,标有“20 Ω 2 A”的滑动变阻器,小灯泡(额定电压为2.5 V,额定功率小于1.2 W),一个阻值已知的定值电阻R0,开关及导线若干。
(1)用笔画线代替导线,把图甲所示的电路连接完整(连线不能交叉)。
(2)正确连接电路后,闭合开关进行实验,记录的数据如下表所示。当电压表示数为2.5 V时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
实验次数 1 2 3 4 5
电压/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
电流/A 0.24 0.32 0.38 0.44
电功率/W
(3)分析表中数据可得出结论:小灯泡工作时,消耗的电功率随电压的增大而 (选填“增大”、“不变”或“减小”),小灯泡的实际功率由 (选填“额定功率”、“额定电压”或“实际电压”)决定。
(4)一实验小组由于电压表被损坏,又想出一种测量小灯泡额定功率的方法,电路设计如图丙所示,R0阻值为10 Ω,请将以下实验步骤补充完整。
①检查电路无误后,闭合开关S、S1,断开S2,调节滑动变阻器滑片直至电流表示数I1= A时,小灯泡正常发光;
②滑动变阻器滑片不动,断开S1,闭合S2,读出电流表的示数为I2;
③小灯泡的额定功率P额= (用U额、I1、I2表示)。若步骤②中,不小心将滑片向右移动了少许,其他操作正确,则测出的小灯泡额定功率比真实值 (选填“偏大”或“偏小”)。
4.小华做“测量小灯泡的电功率”实验,实验室有如下器材:电源(电压恒为6 V),小灯泡(额定电压为2.5 V,灯丝电阻约为10 Ω),电流表、电压表、开关各一个,R1(10 Ω 1 A)和R2(30 Ω 0.5 A)的滑动变阻器各一个,导线若干。
(1)小华设计了图甲所示的电路,他应选用的滑动变阻器为 (选填“R1”或“R2”)。
(2)连接好电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,此时小华 (选填“能”或“不能”)确定电路中一定存在故障。
(3)如果电流表有示数,电压表无示数,则故障原因可能是小灯泡 (选填“短路”或“断路”)。
(4)确定电路正确后,移动滑动变阻器滑片到不同位置,小灯泡的U-I图像如图乙所示。当小灯泡正常发光时,小灯泡的额定功率为 W。
(5)小华在某次调节中使滑动变阻器接入电路的阻值增加了ΔR1,同时小灯泡电阻变化了ΔR2,则ΔR1 (选填“>”、“<”或“=”)ΔR2。
(6)同组的小敏在测该小灯泡的额定功率时,电压表已损坏,小敏利用身边的器材设计了如图丙所示的电路。其中电源电压恒为U,R的阻值已知。
①闭合开关S和 , (选填“调节”或“不调节”)滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为;
②闭合开关S和 , (选填“调节”或“不调节”)滑动变阻器的滑片,记录电流表的示数为I;
③小灯泡额定功率的表达式为P额= 。
5.小侨同学在“探究小灯泡亮度与实际功率关系”的实验中,找来了电压为6 V的电源,额定电压为2.5 V的小灯泡(电阻约为10 Ω),电流表、电压表各一只,滑动变阻器一个,开关一个,导线若干,组装电路。
(1)如图甲所示,检查时发现有一根导线连接错误,请在错误的导线上画“×”,并只移动一根导线,用笔画线代替导线将电路图连接正确。
(2)电路连接正确后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表有示数,电流表没有示数,则可能出现的故障是 。
A.小灯泡断路
B.小灯泡短路
C.滑动变阻器短路
D.滑动变阻器阻值过大
(3)小侨同学排除电路故障后,继续实验,共进行了4次测量,并将相关数据记录在表格中,当电压表示数为1.5 V时,电流表示数如图乙所示,请根据电流表示数把表格补充完整。
实验 序号 电压 U/V 电流 I/A 电阻 R/Ω 电功 率P/W 灯泡的 亮度
1 0.5 0.16 3.1 0.08 不亮
2 1.5 6.3 较暗
3 2.5 0.28 8.9 0.70 正常
4 3.0 0.30 10.0 0.90 很亮
(4)小侨同学根据实验目的分析实验数据及现象,可以得出结论:小灯泡的亮度随着实际功率的增大而变 (选填“亮”或“暗”);小侨 (选填“能”或“不能”)将小灯泡的电阻求平均值。
(5)完成上述实验后,小侨同学又设计了一种测量小灯泡额定功率的方案,如图丙所示,R0是阻值已知的定值电阻。请完成下列操作:
①连接好电路,闭合开关S,将开关S1拨到触点 (选填“A”或“B”),移动滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电压U1;
②保持滑片的位置不动,再将开关S1拨到另一触点,读出电压表的示数U2;
③用U1、U2、R0表示小灯泡的额定功率,则表达式为P= 。
6.一只小灯泡的额定电压为2.5 V,正常发光时的电流约为0.3 A,小明想测量这个小灯泡的额定功率,实验室中有如下器材:电压表、电流表、开关各一个,电源、滑动变阻器、导线若干。
(1)请你用笔画线代替导线,将电路连接完整。
(2)电路正确连接后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,出现这一故障的原因可能是 。
(3)排除故障后,进行了三次测量,测量数据如表。当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
电压/V 1 2.5 2.8
电流/A 0.18 0.28
(4)小明设计了如图丙所示的电路,测出了额定电流为I额的小灯泡L2的额定功率。实验方案如下:(电源电压不变,滑动变阻器R1的最大阻值为R1,滑动变阻器R2的最大阻值为R2)
①只闭合开关S和S2,移动R1滑片,使电流表的示数为I额;
②只闭合开关S和S1,保持R1滑片位置不动,移动R2滑片,使电流表的示数为I额;保持变阻器 的滑片位置不动,将另一个滑动变阻器滑片先移到最左端,电流表的示数为I1,再移到最右端,电流表的示数为I2,则小灯泡额定功率的表达式为P额= (用已知量和测量量表示)。
参考答案
1.2
【解析】为了先确保小灯泡正常发光,电压表应并联在小灯泡两端,故S2应接2;当开关改接到1时,电压表测量的是电阻R0与小灯泡的总电压,则可求出定值电阻两端的电压为U-U额,所以通过定值电阻的电流为。
2.(1)甲 串联电路能控制电流相等
(2)串联电路中,电压表示数大的灯泡比示数小的灯泡亮
(3)灯泡亮度 灯丝的电阻受到了温度的影响
【解析】(1)研究小灯泡的电功率与电压的关系,要控制电流相等,因串联电路各处的电流相等,故图甲电路可以研究小灯泡的电功率与电压的关系;
(2)灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定,电压表示数大的灯泡更亮一些,说明其功率更大,故支持该结论的实验现象是串联电路中,电压表示数大的灯泡比示数小的灯泡亮;
(3)①灯泡的亮度是由实际功率决定的,灯泡的实际功率越大,则灯泡越亮,所以实验中,需要多次收集的证据有灯泡两端的电压和通过灯泡的电流,还需要观察灯泡的亮度;
②小灯泡越亮,它两端的电压与电流的比值越大,即电阻越大,这表明灯丝的电阻受到了温度的影响。
3.(1)
(2)1.05
(3)增大 实际电压
(4)0.25 U额(I2-I1) 偏小
【解析】(1)电压表应与灯泡并联,电流表应与灯泡串联,灯泡额定电压为2.5 V,故电压表应选小量程,根据P=UI可知,灯泡正常发光时的额定电流I===0.48 A<0.6 A,故电流表选用小量程。
(2)由(1)可知,电流表选用的是小量程,分度值为0.02 A,示数为0.42 A,小灯泡的额定功率:P额=U额I额=2.5 V×0.42 A=1.05 W。
(3)由表中数据知,灯泡两端电压越大,通过它的电流也越大,由P=UI知灯泡的实际功率越大,即灯泡两端的实际电压越大,实际功率越大。
(4)①断开S2,闭合S1、S,灯L与电阻R0并联,电流表测定值电阻的电流,调节滑动变阻器,小灯泡正常发光时,灯泡两端的电压等于额定电压,根据并联电路电压的规律和欧姆定律可得,此时电流表的示数应为I1===0.25 A;
②闭合S2、S,断开S1,灯L与电阻R0仍然并联,此时电流表测干路电流,因保持滑片位置不变,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可得,灯泡正常发光时的电流I额=I2-I1;
③灯泡的额定功率P额=U额I额=U额(I2-I1);若步骤②中,不小心将滑片向右移动了少许,其他操作正确,则总电阻偏大,从而测得I2偏小,I额偏小,则测出的小灯泡额定功率比真实值偏小。
4.(1)R2
(2)不能
(3)短路
(4)0.625
(5)>
(6)S2 调节 S1 不调节 2.5 V×(I-)
【解析】(1)小灯泡的额定电压约为2.5 V,灯丝的电阻约为10 Ω,由欧姆定律可得,小灯泡的额定电流约为I===0.25 A;小灯泡正常发光时,根据串联电路的规律及欧姆定律可得,变阻器连入电路的电阻约为R滑===14 Ω>10 Ω,故选滑动变阻器R2;
(2)在闭合开关前要把滑动变阻器的阻值调到最大,灯泡不亮首先要检查是不是滑动变阻器的阻值调得太大,导致电流过小,从而灯泡不亮,所以此时小华不能确定电路中一定存在故障;
(3)电流表有示数,电路为通路,电压表无示数,可能是小灯泡短路;
(4)由图乙可知,当小灯泡两端电压为2.5 V时,对应的电流为0.25 A,小灯泡的额定功率P额=U额I=2.5 V×0.25 A=0.625 W;
(5)接入电路的滑动变阻器的电阻增大,电路中总电流减小,总电阻增大,再结合图乙分析,当电流变小时,小灯泡的电阻也减小,根据R总=R滑+R灯,所以滑动变阻器增加的阻值大于小灯泡减小的阻值,即ΔR1大于ΔR2;
(6)①要测小灯泡的额定功率,应该使小灯泡先正常发光,故先闭合开关S和S2,调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为,由并联电路电压的规律和欧姆定律可知,此时灯的电压为2.5 V,正常发光;
②闭合开关S和S1,保持滑片的位置不变。通过开关的转换,使电流表测灯与R并联的总电流,因为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,小灯泡仍正常发光;
③根据并联电路中电流的规律,则小灯泡的额定电流I额=I-,小灯泡额定功率的表达式为P额=U额I额=2.5 V×(I-)。
5.(1)
(2)A
(3)0.24 0.36
(4)亮 不能
(5)A
【解析】(1)从电源的正极出发,按照电流方向,电流经开关→滑动变阻器→从电流表的正接线柱流入,从负接线柱流出→灯泡→电源的负极,电流表要串联在电路中,电压表和灯泡并联。
(2)闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表没有示数,说明电路是断路,电压表有示数,说明电压表并联的部分是断路,故选A。
(3)电流表使用0~0.6 A量程,每一个大格是0.2 A,每一个小格是0.02 A,电流表示数是0.24 A
灯泡的实际功率:
P=UI=1.5 V×0.24 A=0.36 W。
(4)由表格数据知,小灯泡两端的电压增大,电流增大,实际功率增大,小灯泡的亮度变亮,故小灯泡的亮度随着实际功率的增大而变亮;小灯泡的电阻受温度影响较大,不能将小灯泡的电阻求平均值。
(5)利用定值电阻测量小灯泡的额定功率的实验步骤:
①连接好电路,闭合开关S,将开关S1拨到触点A,移动滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电压U1;
②保持滑片的位置不动,再将开关S1拨到另一触点B,读出电压表的示数U2;
③小灯泡的额定电压是U1,小灯泡和定值电阻是串联的,根据串联电路中电流处处相等,小灯泡的额定电流等于定值电阻中的电流,定值电阻两端的电压U0=U2-U1,定值电阻中的电流,即小灯泡的额定电流I1=I0=,小灯泡的额定功率:P=U1I1=。
6.(1)
(2)小灯泡断路
(3)0.65
(4)R2 ·
【解析】(1)变阻器按“一上一下”的方式连入电路中,小灯泡正常发光时的电流约为0.3 A,故电流表选用小量程串联在电路中,小灯泡的额定电压为2.5 V,故电压表选用小量程与小灯泡并联。
(2)电路正确连接后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电路可能断路,电压表有示数,则说明电压表与电源连通,出现这一故障的原因可能是小灯泡断路。
(3)当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02 A,电流为0.26 A,此时小灯泡的额定功率:P=UI=2.5 V×0.26 A=0.65 W。
(4)②只闭合开关S和S1,保持R1滑片位置不动,移动R2滑片,使电流表的示数为I额,保持变阻器R2的滑片位置不动,将另一个滑动变阻器滑片先移到最左端,电流表的示数为I1,再将此滑动变阻器的滑片移到最右端,电流表的示数为I2。在①中,R1与灯串联,灯正常发光,在②中,R1与R2串联,因为电路中电流仍为I额,所以R2'=RL;保持R2滑片位置不动,将另一个滑动变阻器(R1)滑片先移到最左端,电流表的示数为I1,再移到最右端,电流表的示数为I2。由串联电路特点和欧姆定律可得,U=I1R2'=I2(R1+R2'),解得R2'=,小灯泡额定功率的表达式为P额=RL=R2'=·。
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【方法突破】
实验中如果受到特定条件的限制,如缺电流表、缺电压表等,此时,就要根据所给的实验器材或实验电路,利用特殊方法测出电功率。主要有以下几种类型:
方法 主要 器材 电路图 步骤
伏阻法 电压表、定值电阻 ①按照电路图连接实物电路;②将电压表并联在灯泡两端,闭合开关,调节滑动变阻器滑片使电压表示数为U额,此时灯泡正常发光;③不改变滑动变阻器接入电路的阻值,将电压表并联在R0两端,闭合开关,测出U0;④利用欧姆定律,计算出灯泡正常发光时的电流,再利用公式计算出额定功率
安阻法 电流表、定值电阻 ①按照电路图连接实物电路;②将电流表和定值电阻R0串联,闭合开关,调节滑动变阻器滑片使电流表示数I0=,此时灯泡正常发光;③不改变滑动变阻器接入电路的阻值,将电流表和灯泡L串联,闭合开关,此时电流表示数I就是灯泡的额定电流;④利用公式计算出额定功率
等效替代法 电流表、电阻箱 ①按照电路图连接实物电路;②闭合开关S1,将S2与A接触,调节滑动变阻器滑片使电流表示数I=I额=,此时灯泡正常发光;③闭合开关S1,将S2与B接触,不改变滑动变阻器接入电路的阻值,调节电阻箱使电流表示数仍然为I额,记下此时电阻箱的阻值R0;④利用等效替代法测出灯泡正常发光时的电阻R0=RL,再利用公式计算出额定功率
等效替代法 电压表、电阻箱 ①按照电路图连接实物电路;②闭合开关S1,断开S2,调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为U额,此时灯泡正常发光;③闭合开关S2,断开S1,不改变滑动变阻器接入电路的阻值,调节电阻箱使电压表示数仍然为U额,记下此时电阻箱的阻值R0;④利用等效替代法,测出灯泡正常发光时的电阻R0=RL,再利用公式计算出额定功率
【核心演练】
1.(原创)如图所示,这是小明同学设计的一个测量小灯泡额定电功率的实验电路图,定值电阻R0已知。实验时,先将开关S2接到 ,调节滑动变阻器的滑片,使灯泡两端的电压为额定电压U额,再将开关置于另一触点时,读出电压表的示数为U,则小灯泡的额定电流为 。
2.在“在探究小灯泡的电功率与哪些因素有关”实验中,小东设计了如图甲、乙两个电路图。
(1)你认为图 电路可以研究小灯泡的电功率与电压的关系,理由是 。
(2)选择正确的电路进行实验,得出了小灯泡的电功率与电压关系的正确实验结论,依据是 。
(3)为了探究小灯泡亮度与实际功率的关系,小东设计了如图丙所示的电路进行实验:
①他多次收集的证据有灯泡两端的电压和通过灯泡的电流,还应该有 ;
②根据收集到的实验证据,得出“同一个灯泡实际功率越大,灯泡的亮度越亮”的结论。实验中,小东还发现:小灯泡越亮,它两端的电压与电流的比值越大。请你给予解释: 。
3.在“探究小灯泡在不同电压下工作时的电功率”实验中,实验室提供了如下器材:电源(电压恒为8 V),一个电流表,一个电压表,标有“20 Ω 2 A”的滑动变阻器,小灯泡(额定电压为2.5 V,额定功率小于1.2 W),一个阻值已知的定值电阻R0,开关及导线若干。
(1)用笔画线代替导线,把图甲所示的电路连接完整(连线不能交叉)。
(2)正确连接电路后,闭合开关进行实验,记录的数据如下表所示。当电压表示数为2.5 V时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
实验次数 1 2 3 4 5
电压/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
电流/A 0.24 0.32 0.38 0.44
电功率/W
(3)分析表中数据可得出结论:小灯泡工作时,消耗的电功率随电压的增大而 (选填“增大”、“不变”或“减小”),小灯泡的实际功率由 (选填“额定功率”、“额定电压”或“实际电压”)决定。
(4)一实验小组由于电压表被损坏,又想出一种测量小灯泡额定功率的方法,电路设计如图丙所示,R0阻值为10 Ω,请将以下实验步骤补充完整。
①检查电路无误后,闭合开关S、S1,断开S2,调节滑动变阻器滑片直至电流表示数I1= A时,小灯泡正常发光;
②滑动变阻器滑片不动,断开S1,闭合S2,读出电流表的示数为I2;
③小灯泡的额定功率P额= (用U额、I1、I2表示)。若步骤②中,不小心将滑片向右移动了少许,其他操作正确,则测出的小灯泡额定功率比真实值 (选填“偏大”或“偏小”)。
4.小华做“测量小灯泡的电功率”实验,实验室有如下器材:电源(电压恒为6 V),小灯泡(额定电压为2.5 V,灯丝电阻约为10 Ω),电流表、电压表、开关各一个,R1(10 Ω 1 A)和R2(30 Ω 0.5 A)的滑动变阻器各一个,导线若干。
(1)小华设计了图甲所示的电路,他应选用的滑动变阻器为 (选填“R1”或“R2”)。
(2)连接好电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,此时小华 (选填“能”或“不能”)确定电路中一定存在故障。
(3)如果电流表有示数,电压表无示数,则故障原因可能是小灯泡 (选填“短路”或“断路”)。
(4)确定电路正确后,移动滑动变阻器滑片到不同位置,小灯泡的U-I图像如图乙所示。当小灯泡正常发光时,小灯泡的额定功率为 W。
(5)小华在某次调节中使滑动变阻器接入电路的阻值增加了ΔR1,同时小灯泡电阻变化了ΔR2,则ΔR1 (选填“>”、“<”或“=”)ΔR2。
(6)同组的小敏在测该小灯泡的额定功率时,电压表已损坏,小敏利用身边的器材设计了如图丙所示的电路。其中电源电压恒为U,R的阻值已知。
①闭合开关S和 , (选填“调节”或“不调节”)滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为;
②闭合开关S和 , (选填“调节”或“不调节”)滑动变阻器的滑片,记录电流表的示数为I;
③小灯泡额定功率的表达式为P额= 。
5.小侨同学在“探究小灯泡亮度与实际功率关系”的实验中,找来了电压为6 V的电源,额定电压为2.5 V的小灯泡(电阻约为10 Ω),电流表、电压表各一只,滑动变阻器一个,开关一个,导线若干,组装电路。
(1)如图甲所示,检查时发现有一根导线连接错误,请在错误的导线上画“×”,并只移动一根导线,用笔画线代替导线将电路图连接正确。
(2)电路连接正确后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表有示数,电流表没有示数,则可能出现的故障是 。
A.小灯泡断路
B.小灯泡短路
C.滑动变阻器短路
D.滑动变阻器阻值过大
(3)小侨同学排除电路故障后,继续实验,共进行了4次测量,并将相关数据记录在表格中,当电压表示数为1.5 V时,电流表示数如图乙所示,请根据电流表示数把表格补充完整。
实验 序号 电压 U/V 电流 I/A 电阻 R/Ω 电功 率P/W 灯泡的 亮度
1 0.5 0.16 3.1 0.08 不亮
2 1.5 6.3 较暗
3 2.5 0.28 8.9 0.70 正常
4 3.0 0.30 10.0 0.90 很亮
(4)小侨同学根据实验目的分析实验数据及现象,可以得出结论:小灯泡的亮度随着实际功率的增大而变 (选填“亮”或“暗”);小侨 (选填“能”或“不能”)将小灯泡的电阻求平均值。
(5)完成上述实验后,小侨同学又设计了一种测量小灯泡额定功率的方案,如图丙所示,R0是阻值已知的定值电阻。请完成下列操作:
①连接好电路,闭合开关S,将开关S1拨到触点 (选填“A”或“B”),移动滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电压U1;
②保持滑片的位置不动,再将开关S1拨到另一触点,读出电压表的示数U2;
③用U1、U2、R0表示小灯泡的额定功率,则表达式为P= 。
6.一只小灯泡的额定电压为2.5 V,正常发光时的电流约为0.3 A,小明想测量这个小灯泡的额定功率,实验室中有如下器材:电压表、电流表、开关各一个,电源、滑动变阻器、导线若干。
(1)请你用笔画线代替导线,将电路连接完整。
(2)电路正确连接后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,出现这一故障的原因可能是 。
(3)排除故障后,进行了三次测量,测量数据如表。当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
电压/V 1 2.5 2.8
电流/A 0.18 0.28
(4)小明设计了如图丙所示的电路,测出了额定电流为I额的小灯泡L2的额定功率。实验方案如下:(电源电压不变,滑动变阻器R1的最大阻值为R1,滑动变阻器R2的最大阻值为R2)
①只闭合开关S和S2,移动R1滑片,使电流表的示数为I额;
②只闭合开关S和S1,保持R1滑片位置不动,移动R2滑片,使电流表的示数为I额;保持变阻器 的滑片位置不动,将另一个滑动变阻器滑片先移到最左端,电流表的示数为I1,再移到最右端,电流表的示数为I2,则小灯泡额定功率的表达式为P额= (用已知量和测量量表示)。
参考答案
1.2
【解析】为了先确保小灯泡正常发光,电压表应并联在小灯泡两端,故S2应接2;当开关改接到1时,电压表测量的是电阻R0与小灯泡的总电压,则可求出定值电阻两端的电压为U-U额,所以通过定值电阻的电流为。
2.(1)甲 串联电路能控制电流相等
(2)串联电路中,电压表示数大的灯泡比示数小的灯泡亮
(3)灯泡亮度 灯丝的电阻受到了温度的影响
【解析】(1)研究小灯泡的电功率与电压的关系,要控制电流相等,因串联电路各处的电流相等,故图甲电路可以研究小灯泡的电功率与电压的关系;
(2)灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定,电压表示数大的灯泡更亮一些,说明其功率更大,故支持该结论的实验现象是串联电路中,电压表示数大的灯泡比示数小的灯泡亮;
(3)①灯泡的亮度是由实际功率决定的,灯泡的实际功率越大,则灯泡越亮,所以实验中,需要多次收集的证据有灯泡两端的电压和通过灯泡的电流,还需要观察灯泡的亮度;
②小灯泡越亮,它两端的电压与电流的比值越大,即电阻越大,这表明灯丝的电阻受到了温度的影响。
3.(1)
(2)1.05
(3)增大 实际电压
(4)0.25 U额(I2-I1) 偏小
【解析】(1)电压表应与灯泡并联,电流表应与灯泡串联,灯泡额定电压为2.5 V,故电压表应选小量程,根据P=UI可知,灯泡正常发光时的额定电流I===0.48 A<0.6 A,故电流表选用小量程。
(2)由(1)可知,电流表选用的是小量程,分度值为0.02 A,示数为0.42 A,小灯泡的额定功率:P额=U额I额=2.5 V×0.42 A=1.05 W。
(3)由表中数据知,灯泡两端电压越大,通过它的电流也越大,由P=UI知灯泡的实际功率越大,即灯泡两端的实际电压越大,实际功率越大。
(4)①断开S2,闭合S1、S,灯L与电阻R0并联,电流表测定值电阻的电流,调节滑动变阻器,小灯泡正常发光时,灯泡两端的电压等于额定电压,根据并联电路电压的规律和欧姆定律可得,此时电流表的示数应为I1===0.25 A;
②闭合S2、S,断开S1,灯L与电阻R0仍然并联,此时电流表测干路电流,因保持滑片位置不变,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可得,灯泡正常发光时的电流I额=I2-I1;
③灯泡的额定功率P额=U额I额=U额(I2-I1);若步骤②中,不小心将滑片向右移动了少许,其他操作正确,则总电阻偏大,从而测得I2偏小,I额偏小,则测出的小灯泡额定功率比真实值偏小。
4.(1)R2
(2)不能
(3)短路
(4)0.625
(5)>
(6)S2 调节 S1 不调节 2.5 V×(I-)
【解析】(1)小灯泡的额定电压约为2.5 V,灯丝的电阻约为10 Ω,由欧姆定律可得,小灯泡的额定电流约为I===0.25 A;小灯泡正常发光时,根据串联电路的规律及欧姆定律可得,变阻器连入电路的电阻约为R滑===14 Ω>10 Ω,故选滑动变阻器R2;
(2)在闭合开关前要把滑动变阻器的阻值调到最大,灯泡不亮首先要检查是不是滑动变阻器的阻值调得太大,导致电流过小,从而灯泡不亮,所以此时小华不能确定电路中一定存在故障;
(3)电流表有示数,电路为通路,电压表无示数,可能是小灯泡短路;
(4)由图乙可知,当小灯泡两端电压为2.5 V时,对应的电流为0.25 A,小灯泡的额定功率P额=U额I=2.5 V×0.25 A=0.625 W;
(5)接入电路的滑动变阻器的电阻增大,电路中总电流减小,总电阻增大,再结合图乙分析,当电流变小时,小灯泡的电阻也减小,根据R总=R滑+R灯,所以滑动变阻器增加的阻值大于小灯泡减小的阻值,即ΔR1大于ΔR2;
(6)①要测小灯泡的额定功率,应该使小灯泡先正常发光,故先闭合开关S和S2,调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为,由并联电路电压的规律和欧姆定律可知,此时灯的电压为2.5 V,正常发光;
②闭合开关S和S1,保持滑片的位置不变。通过开关的转换,使电流表测灯与R并联的总电流,因为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,小灯泡仍正常发光;
③根据并联电路中电流的规律,则小灯泡的额定电流I额=I-,小灯泡额定功率的表达式为P额=U额I额=2.5 V×(I-)。
5.(1)
(2)A
(3)0.24 0.36
(4)亮 不能
(5)A
【解析】(1)从电源的正极出发,按照电流方向,电流经开关→滑动变阻器→从电流表的正接线柱流入,从负接线柱流出→灯泡→电源的负极,电流表要串联在电路中,电压表和灯泡并联。
(2)闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表没有示数,说明电路是断路,电压表有示数,说明电压表并联的部分是断路,故选A。
(3)电流表使用0~0.6 A量程,每一个大格是0.2 A,每一个小格是0.02 A,电流表示数是0.24 A
灯泡的实际功率:
P=UI=1.5 V×0.24 A=0.36 W。
(4)由表格数据知,小灯泡两端的电压增大,电流增大,实际功率增大,小灯泡的亮度变亮,故小灯泡的亮度随着实际功率的增大而变亮;小灯泡的电阻受温度影响较大,不能将小灯泡的电阻求平均值。
(5)利用定值电阻测量小灯泡的额定功率的实验步骤:
①连接好电路,闭合开关S,将开关S1拨到触点A,移动滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电压U1;
②保持滑片的位置不动,再将开关S1拨到另一触点B,读出电压表的示数U2;
③小灯泡的额定电压是U1,小灯泡和定值电阻是串联的,根据串联电路中电流处处相等,小灯泡的额定电流等于定值电阻中的电流,定值电阻两端的电压U0=U2-U1,定值电阻中的电流,即小灯泡的额定电流I1=I0=,小灯泡的额定功率:P=U1I1=。
6.(1)
(2)小灯泡断路
(3)0.65
(4)R2 ·
【解析】(1)变阻器按“一上一下”的方式连入电路中,小灯泡正常发光时的电流约为0.3 A,故电流表选用小量程串联在电路中,小灯泡的额定电压为2.5 V,故电压表选用小量程与小灯泡并联。
(2)电路正确连接后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电路可能断路,电压表有示数,则说明电压表与电源连通,出现这一故障的原因可能是小灯泡断路。
(3)当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02 A,电流为0.26 A,此时小灯泡的额定功率:P=UI=2.5 V×0.26 A=0.65 W。
(4)②只闭合开关S和S1,保持R1滑片位置不动,移动R2滑片,使电流表的示数为I额,保持变阻器R2的滑片位置不动,将另一个滑动变阻器滑片先移到最左端,电流表的示数为I1,再将此滑动变阻器的滑片移到最右端,电流表的示数为I2。在①中,R1与灯串联,灯正常发光,在②中,R1与R2串联,因为电路中电流仍为I额,所以R2'=RL;保持R2滑片位置不动,将另一个滑动变阻器(R1)滑片先移到最左端,电流表的示数为I1,再移到最右端,电流表的示数为I2。由串联电路特点和欧姆定律可得,U=I1R2'=I2(R1+R2'),解得R2'=,小灯泡额定功率的表达式为P额=RL=R2'=·。
2
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