6.4 灯泡的电功率(巩固训练2)
【课时衔接】
1.(测量小灯泡电功率)在测量小灯泡电功率的实验中,已知灯泡额定电压U额=2.5 V,电源电压保持不变。
(1)用笔画线代替导线把图甲中的电路连接完整。
(2)调节滑动变阻器,使电压表示数为2.5 V,此时电流表示数(如图乙)为 A,则小灯泡的额定功率是 W。
(3)如果没有电压表,用如图丙所示电路也可测出小灯泡的额定功率。其中,定值电阻的阻值为R0,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;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R0、U额、I表示)。
【基础通关】
2.小明同学为了测量小灯泡的电功率,准备有如下器材:电源(电压6 V,保持不变),小灯泡(额定电压3.8 V,电阻约为20 Ω),滑动变阻器A“10 Ω 1 A”,滑动变阻器B“20 Ω 1 A”,电压表(量程为0~3 V、0~15 V)、电流表(量程为0~0.6 A、0~3 A)各一个,开关一个,导线若干。
(1)要完成此实验应该选择滑动变阻器 (选填“A”或“B”)较为合适。
(2)他在连线的过程中发现电压表的0~15 V量程已坏,要想测小灯泡的额定功率,请你补充完成图中实验电路的设计。
(3)他连接好电路后,闭合开关S,移动滑动变阻器滑片时发现灯泡亮度较暗且不变,两表示数也不变,出现此现象的原因是 。
【素养提升】
3.在“测量小灯泡的额定功率”的实验中,小灯泡额定电压为3.8 V。
(1)请你用笔画线代替导线,根据图甲电路图将图乙中的实物电路连接完整。
(2)闭合开关后,小灯泡发光十分微弱,移动滑动变阻器的滑片也不能改变灯泡的亮度,则原因可能是 ;
(3)排除故障后,继续进行实验,移动滑动变阻器的滑片到某一位置时,电压表的示数为3 V,为了使小灯泡正常发光,则应向 (选填“左”或“右”)端移动滑片。
(4)当电压表示数为3.8 V时,电流表的示数如图丙所示,为 A,由此可得小灯泡的额定功率为 W。
(5)若实验室电流表损坏,小明借助了一个电阻已知的定值电阻R0,并设计了如图丁所示电路(电源电压为U且保持不变),也正确地测量出了一个额定电压为U额的小灯泡的额定功率,其实验步骤如下,请补充完整:
①闭合开关S、S1,断开S2,移动滑动变阻器R1的滑片,使电压表的示数为U1= ,此时小灯泡正常发光;
②闭合开关S、S2,断开S1,使滑动变阻器R1的滑片保持不动,读出电压表示数为U2;
③则小灯泡额定功率的表达式为P额= (用U额、U、U2、R0表示)。
4.（素养拓展练）如图甲所示电路,电源电压可调,R为标有“1 A”字样的滑动变阻器,电流表量程为0~3 A,L1、L2是额定电压均为6 V的小灯泡,其电流与电压的关系如图乙所示,求:
(1)L2正常发光时的电阻;
(2)若只闭合开关S1,电源电压调节为10 V,滑片P滑至中点时小灯泡正常发光,滑动变阻器的最大阻值;
(3)只闭合S3,滑片P移至最左端,调节电源电压,使小灯泡L2正常发光,求此时电路消耗的总功率。
【参考答案】
课时衔接
1.(1)答案:
(2)0.28 0.7
(3)S1 U额×(I-)
基础通关
2.(1)B
(2)答案:
(3)滑动变阻器接入下面两个接线柱
素养提升
3.(1)答案:
(2)滑动变阻器同时连接下面两个接线柱了
(3)左
(4)0.4 1.52
(5)①U-U额
③
4.解析:(1)当灯泡L2正常发光时,L2两端的电压U2=6 V,由图像可知,通过L2的电流为I2=0.8 A,由欧姆定律,L2正常发光时的电阻:
R2===7.5 Ω
(2)若只闭合S1时,灯L2与滑动变阻器串联,因灯正常发光,灯L2两端的电压U2=6 V,通过L2的电流I2=0.8 A,根据串联电路电压的规律及欧姆定律可得,滑动变阻器连入电路中的电阻:
R滑中===5 Ω
滑动变阻器的最大阻值:
R滑大=2R滑中=2×5 Ω=10 Ω
(3)只闭合S3,滑片P移至最左端,滑动变阻器接入电路的阻值为0 Ω,两灯泡串联,调节电源电压,使小灯泡L2正常发光,则L2两端的电压U2=6 V,由图像可知,通过L2的电流I2=0.8 A,根据串联电路的电流特点可知,电路中的电流:I'=I2=0.8 A
从图乙可知,L1两端的电压为U'1=2 V,根据串联电路的电压特点可知,电源电压
U'=U'1+U'2=2 V+6 V=8 V
此时电路消耗的总功率
P=U'I'=8 V×0.8 A=6.4 W
26.4 灯泡的电功率(巩固训练1)
【课时衔接】
1.(测量小灯泡电功率实验)在测量小灯泡电功率的实验中,电源电压为4.5 V,小灯泡的额定电压为2.5 V,小灯泡正常发光时的电阻约为10 Ω。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。要求:当滑动变阻器的滑片向左移动时,连入电路的电阻变大,连线不得交叉。
(2)连接好电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,发现小灯泡不发光,电压表无示数,电流表有示数,则故障原因可能是 。
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成如图乙所示的I-U关系图像,根据图像信息可知:
①小灯泡的额定功率是 W;
②小灯泡的实际功率随实际电压的增大而 (选填“增大”、“减小”或“不变”);
③灯泡电阻是变化的,影响其变化的主要因素是 。
【基础通关】
2.某同学利用如图所示的电路,测量额定电压为2.5 V小灯泡的额定功率,下列说法错误的是 ( )
A.闭合开关前,滑片P应滑到B端
B.闭合开关后,小灯泡不发光,一定是小灯泡灯丝断了
C.当电压表示数为2.5 V时,测出通过小灯泡的电流,可算出小灯泡的额定功率
D.通过实验还可得出,小灯泡的实际功率越大,小灯泡越亮
3.小明家的电能表如图所示,由表上铭牌可知:
(1)电能表是用来测量 的。
(2)他家同时使用的用电器的总功率最多只能为 W。
(3)他发现,家里只使用洗衣机(其他用电器都关闭)时,电能表在1 min里刚好转6转,那么这1 min内该洗衣机消耗了 J电能。
(4)小明根据公式 可以计算出他家洗衣机的电功率为 W。
【素养提升】
4.如图所示的电路中,电源电压不变,R1为定值电阻,R为滑动变阻器,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,下列判断正确的是 ( )
A.电压表示数变小,电流表示数变大
B.电压表和电流表的示数的比值变小
C.R1消耗的电功率变大,电路消耗的总功率不变
D.电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值不变
5.有一只小灯泡的铭牌上仅能看清“0.5 A”的字样,小强为了测量该小灯泡的额定功率,进行了如下实验:
(1)他连接了如图甲所示的电路,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,电压表的示数接近3 V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),图甲中 (填仪器名称)的量程选择不合理。
(3)排除故障后,正确连接电路,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 ;
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)。
6.在如图甲所示的电路中,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,电源电压不变。闭合开关S后,调节滑片P从a端移动到b端过程中,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示。
(1)求电源电压和定值电阻R0的阻值;
(2)求证当滑动变阻器接入电路中的阻值R滑=R0时,滑动变阻器的电功率最大。
【参考答案】
课时衔接
1.(1)答案:
(2)灯泡短路
(3)①0.5 ②增大 ③温度
基础通关
2.B
3.(1)电能
(2)2200
(3)3.6×104
(4)P= 600
素养提升
4.D
5.(1)B
(2)P=UI 电流表
(3)2.4 1.2
(4)①I1 ③R0
6.解:由电路图可知,R与R0串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小,由图乙可知此时,电压表示数为14.4 V,通过的电流为0.48 A,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源的电压:
U=I小R0+UR=0.48 A×R0+14.4 V
当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时,电路中的电流最大,
由图像可知,电路中的最大电流:I大=1.2 A,则电源的电压:U=I大R0=1.2 A×R0,
因电源的电压不变,所以:
0.48 A×R0+14.4 V=1.2 A×R0,
解得:R0=20 Ω,
电源的电压:U=I大R0=1.2 A×20 Ω=24 V
(2)因为滑动变阻器消耗的电功率:
P=I2R滑=()2R滑===
所以,当R滑=R0时,滑动变阻器消耗的电功率最大。
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