专题二十二 测定小灯泡的额定功率---2023-2024学年浙教版科学中考专题突破
一、实验探究题
1.(2024·浙江模拟)某同学用如图所示实验电路图测量小灯泡L1、L2的功率。L1标有“”字样,L2标有“”字样,阻值都约为。电源电压恒为,电压表只有“”量程可以用,定值电阻。回答问题,完成实验。
⑴电流表量程应选 。(填序号)
A. B. C. D.
⑵滑动变阻器规格应选 。(填序号)
A. B. C. D.
⑶正确连接了实物电路,将L1接入电路。
⑷闭合开关S,调节滑动变阻器滑片,让电压表示数分别为,读出电流表示数,填在表中。根据表中数据,L1的额定功率 W。
实验次数 1 2 3 4 5
电压 1.0 2.2 2.5 2.8 3.0
电流 接入L1 0.10 0.22 0.25 0.28 0.30
接入L2 0.10 0.23 0.26 0.29 0.31
⑸断开开关S,用L2替换L1,重复第(4)步测量操作,将测得的数据填入上表。
⑹该同学根据表中数据,计算L2的额定功率,他立即意识到这个结果不是L2的额定功率。要测得L2的额定功率,还需要的测量操作是: 。
【答案】C;D;0.625;调节滑动变阻器,让电流表示数为0.30A,读出电压表示数
【知识点】欧姆定律及其应用;电功率计算公式的应用
【解析】【分析】由电路图知小灯泡、滑动变阻器、定值电阻R0、电流表串联,电压表并联在小灯泡的两端;
(1)根据算出小灯泡L1的额定电流,再与灯泡L2的额定电流比较,从而判断出电流表的量程;
(2)由计算出电路的总电阻,由串联电路电阻的规律算出滑动变阻器接入电路的电阻,根据滑动变阻器的最大电阻和允许通过的最大电流判断出合适的滑动变阻器;
(4)由表格数据判断出小灯泡L1的额定电压为2.5V时的额定电流,根据P1=U1额I1额算出小灯泡L1的额定功率;
(6)要测得L2的额定功率,需要调节滑动变阻器,使电流表的示数等于额定电流,再读出电压表的示数。
【解答】由电路图知小灯泡、滑动变阻器、定值电阻R0、电流表串联,电压表并联在小灯泡的两端;
(1)小灯泡L1的额定电流约为:,小灯泡L2的额定电流为0.3A,
所以电流表选用0~0.6A。
故选C;
(2)当将小灯泡L1接入电路时,电路中的电流约为0.25A,
此时电路的总电阻为:,
则滑动变阻器电阻为:R滑=R总-RL1-R0=36Ω-10Ω-10Ω=16Ω>10Ω,
故A、B不合要求;
由于“100Ω 0.2A”允许通过的最大电流太小,所以C不合要求,故D符合要求;
故选D;
(4)由表格数据知小灯泡L1的额定电压为2.5V时,额定电流为0.25A,小灯泡L1的额定功率为:
P1=U1额I1额=2.5V×0.25A=0.625W;
(6)由表格数据知小灯泡L1两端电压为3.0V时,电流为0.30A,小灯泡L2两端电压为3.0V时,电流为0.31A,所以P2=3.0V×0.30A=0.90W不是灯泡L2的额定功率,而是灯泡L1的实际功率,所以要测得L2的额定功率,需要调节滑动变阻器,使电流表的示数为0.3A,读出电压表的示数。
2.(2023·宁波模拟)小宁做“测量小灯泡电功率”的实验,器材有:电压恒定的电源、额定电压为4.5伏小灯泡、电流表(0~0.6安)、电压表(0~3伏)、开关、滑动变阻器各1个,导线若干。电路设计如下:
⑴连接电路前,滑片P应该放置于滑动变阻器的最 端(选填“左”或“右”)。
⑵正确连接电路后,小宁进行实验,记录实验数据并在I﹣U图像中描点,得到滑动变阻器电流与电压关系的曲线,如图乙所示。
⑶小宁利用该电路继续探究通过小灯泡的电流与两端电压的关系,他在图乙的基础上画出了小灯泡的I﹣U图像,如图丙中的虚线。
①图乙中阴影部分面积的大小可以表示滑动变阻器两端电压为2.5伏时的电功率,请在图丙中涂出该灯泡额定功率对应的阴影面积 。
②分析图像可知,该实验的电源电压为 伏特。
【答案】右;;6
【知识点】电路的动态分析;测定小灯泡的功率
【解析】【分析】(1)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;
(3)①由图乙可知,阴影部分面积的大小即为电压与电流的乘积,由图丙可知当小灯泡电压为额定电压4.5V时的通过小灯泡的电流为0.5A,据此画出该灯泡额定功率对应的阴影面积;
②根据串联电路的电压特点求出电源电压。
【解答】(1)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,由图甲可知,滑动变阻器的左下接线柱接入电路,所以闭合开关前,滑片P应该放置于滑动变阻器的最右端;
(3)①由图丙可知,当小灯泡电压为额定电压4.5V时通过小灯泡的电流为0.5A,而灯泡的额定功率P=UI =4.5Vx0.5A=2.25W,该灯泡额定功率对应的阴影面积的横坐标为4.5V,纵坐标为0.5A。
②由图甲可知,小灯泡与滑动变阻器串联,根据串联电路的电压特点可知,小灯泡与滑动变阻器两端的电压之和始终等于电源电压,由图丙可知,当通过小灯泡和滑动变阻器的电流相等时,小灯泡与滑动变阻器两端的电压之和始终等于6V,所以电源电压为6V。
3.(2022·萧山模拟)某小灯泡标有“2.5V”字样,未标出额定功率,小科所在的实验小组想测出它的额定功率。
(1)按图1方式连接好电路。小科刚要闭合开关时,同组同学提醒他的操作有一个不要之处。请你帮他指出:
(2)改正错误后,为了测量小灯泡额定功率,闭合开关后,小科接下来的操作是应 ,此时电流表示数如图2所示;
(3)根据实验数据,实验小组计算出小灯泡的额定功率为 W。
【答案】(1)滑动变阻器滑片没有处于阻值最大处
(2)调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.5V
(3)0.75W
【知识点】基本电路与电路图;电功率计算公式的应用;电功率
【解析】【分析】小灯泡的电功率等于额定电压x额定电流,故在额定电压已知的条件下,移动滑动变阻器滑片,使电压表示数为2.5v,读出此时的电流表示数大小即可。
【解答】(1)连接好电路后,为了保证电路的安全,故闭合开关前应使滑片移到最大阻值处,不足之处为: 滑动变阻器滑片没有处于阻值最大处 ;
(2) 闭合开关后 , 调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.5V ;
(3)P=UI=2.5v·0.3A=0.75w
4.(2023·宁波模拟)小科利用如图甲所示的电路进行“测量小灯泡的功率”的实验。
(1)他用一个额定电压为2.5V的小灯泡替换原电路中的电阻R。连接好电路并闭合开关,发现小灯泡不亮。这时小科观察到电压表没示数,电流表有示数,则电路的故障可能是 。
(2)排除故障后,小科完成了小灯泡在额定电压下工作时的实验记录,按实验设计,他还应该测量小灯泡在不同电压下工作时的功率。为测量小灯泡两端电压高于其额定电压20%时的电功率,他应将小灯泡两端电压调到相应大小,此时电流表指针的位置如图乙所示,则小灯泡的实际功率为 W。
(3)在某次调节中,滑动变阻器接入电路的阻值减小了ΔR1,小灯泡电阻变化了ΔR2,则|ΔR1| |ΔR2|(填“>”“<”或“=”)
【答案】(1)小灯泡短路
(2)0.66
(3)>
【知识点】欧姆定律及其应用;电功率计算公式的应用;测定小灯泡的功率
【解析】【分析】本题考查的是欧姆定律及其应用的探究实验。
(1)电流表有示数,电路应该是通路,再由灯泡不亮,电压表无示数分析故障的可能原因;
(2)灯的额定电压为2.5V,要测量小灯泡两端电压高于额定电压20%时的电功率,据此得出小灯泡两端的电压;根据电流表选用小量程确定分度值读数,根据P=UI得出小灯泡的实际功率;
(3)由欧姆定律,根据电流的变化判断出总电阻的变化,结合灯丝的电阻随温度的升高而变大得出电阻变化的大小关系。
【解答】
(1)电流表有示数,电路应该是通路,灯泡不亮,电压表无示数,说明故障是小灯泡短路;
(2)为测量小灯泡两端电压高于额定电压20%时的电功率,他应将小灯泡两端电压调到:
U实=(1+20%)×2.5V=3V,若此时电流表指针的位置如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,则通过小灯泡的电流为0.22A,小灯泡的实际功率为:;
(3)滑动变阻器接入电路的阻值减小了ΔR1,由欧姆定律,电路中的电流变大,灯泡的亮度变大,灯的功率变大,灯丝的温度升高,灯丝的电阻变大;由于总电压不变,电路中的电流变大,由欧姆定律,可知电路中的总电阻变小,所以变阻器减小的阻值大于灯泡增大的阻值,即|ΔR1|大于|ΔR2|。
故答案为:(1)小灯泡短路;(2)0.66;(3)>。
5.(2023·柯桥模拟)小科进行了“测量小灯泡电功率”的实验,现提供的器材有:电压恒定为6V的电源、额定电压为4.5V的小灯泡、电流表(0~0.6A)、电压表(0~3V)、开关、滑动变阻器和导线若干。
(1)请将图甲补充完整(要求开关闭合后,滑片在最右端时滑动变阻器阻值最大)。
(2)小科连接好电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数,接下来他首先应进行的最合理操作是 。
A.将电源正负极对调
B.检查电路是否断路,看开关是否接触不良
C.移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光
(3)正确连接电路后,小科进行实验,记录实验数据并在电流-电压图像中描点,得到滑动变阻器电流与电压的关系,如图乙所示。由此可知,小灯泡的额定功率为 瓦。
(4)当小灯泡两端电压恰好为额定电压U0时,功率为P0,某次测量中小灯泡两端电压U1=U0,小科计算得P1=P0,但实际P1>P0,理由是
【答案】(1)
(2)C
(3)2.25W
(4)小灯泡的电阻随温度的降低而减小
【知识点】影响电阻大小的因素;小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】(1)滑动变阻器阻值最大即接入电路金属丝最多时;
(2) 现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数 ,可能是电流太小了;
(3)额定功率=额定电压x额定电流。
【解答】(2)可能是电流太小了,故可移动滑片;
(3)P=UI=4.5v·0.5A=2.25w
故答案为:(1)(2)C(3) 2.25W (4) 小灯泡的电阻随温度的降低而减小
6.(2023·定海模拟)在“测定额定电压为2.5伏小灯泡的电功率”的实验中,小吴同学已连接好如图甲所示的部分电路。
(1)在小吴连接的电路中,有两根导线还未连接,请你帮他完成电路连接(其他的导线不要变动)。
(2)开关试触时,发现电流表无示数,电压表示数较大,其故障原因可能是灯座处 (选填“断路”或“短路”)。
(3)小吴实验时,发现电压表示数如图乙所示,为了测出小灯泡的额定功率,他应该把变阻器的滑片向 (选填“A”或“B”)移动。
(4)实验时小吴用测得的电压、电流值绘制出小灯泡的I﹣U关系曲线如图丙,当变阻器的滑片向左移动过程中,电压表与电流表示数的比值将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】(1)
(2)断路
(3)A
(4)变大
【知识点】实物的电路连接;电功的实质;测定小灯泡的功率;小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】在测量小灯泡的电功率过程中,连接完实物图后,应移动滑动变阻器使灯泡两端电压达到额定电压,在读出此时的电流大小,算得此时的电功率。
【解答】(1)电路连接如下图所示(将灯泡和滑动变阻器串联起来即可);
(2)电流表无示数,电压表示数大,说明此时电压表并联的灯泡出发生的断路;
(3)此时灯泡两端电压小于2.5v,故滑动变阻器两端电压应变小点(电阻小一点)才能使其电压增大到2.5v,故向A移动;
(4)当滑片向左移动过程中导致灯泡两端电压增大,此时由图丙可知电流增大的逐渐缓慢故灯泡电阻变大,,即电压与电流表比值增大。
故答案为:(1)
(2)断路;
(3)A;
(4)变大
7.(2023·义乌模拟)小明用图甲所示电路测量小灯泡电功率。电源电压为0-8伏可调,电流表(0~3A量程已损坏)、滑动变阻器R最大阻值为15欧,小灯泡的额定电流为0.3安。实验过程中,他调节电源电压和滑动变阻器的滑片,分别记录电流为0.32安、0.3安和0.25安时电源电压和电压表示数,整理三次数据如图乙所示。
(1)某次记录数据时,小明观察到电流表示数如图丙所示,其读数为 安。
(2)小灯泡的额定功率为 W。
(3) 分析图甲电路,小明认为第①次实验小灯泡的电功率可用图乙中阴影部分的面积来表示,其理由是 。
(4)小科换用6V的电压探究电流跟电阻的关系,他将小灯泡换成多个定值电阻,保持定值电阻电压为3V不变,多次更换阻值不同的定值电阻,并记录各次电流表的示数,若不更换其他器材,为了能够安全、顺利地完成实验,更换的电阻阻值范围是 Ω
【答案】(1)0.30
(2)1.14
(3)因为小灯泡的电功率等于总功率减去滑动变阻器的功率(P 滑=U 滑 I)(其他合理答案也可)
(4)5Ω-15Ω
【知识点】欧姆定律及其应用;小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】(1)根据丙图确定电流表的量程和分度值,根据指针位置读出电流表的示数;
(2)灯泡的额定电流物0.3A,根据中间的图像确定灯泡正常发光时电压表的示数,再根据U额=U总-U计算出灯泡的额定电压,最后根据P额=U额I额计算灯泡的额定功率。
(3)根据P=UI可知,图像与横轴和纵轴之间围成图像的面积恰好为对应的功率,根据P滑=P总-P灯分析即可。
(4)在串联电路中,电压的分配与电阻成正比,据此分析解答。
【解答】(1)根据丙图可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,则电流表的示数为0.3A。
(2)根据图像可知,当灯泡的电流为0.3A时灯泡正常发光,此时电压表示数为2.2V,总电压为3.8V,
则灯泡的额定电压为:U额=U总-U=6V-2.2V=3.8V;
则灯泡的额定功率为:P额=U额I额=3.8V×0.3A=1.14W。
(3)分析图甲电路,小明认为第①次实验小灯泡的电功率可用图乙中阴影部分的面积来表示,其理由是:因为小灯泡的电功率等于总功率减去滑动变阻器的功率(P 滑=U 滑 I)。
(4)定值电阻的电压为3V,则变阻器两端的电压为:U变=U总-U=6V-3V=3V;
则二者的电压之比为:;
在串联电路中,电压的分配与电阻成正比,即:;
当滑动变阻器的阻值最大时为15Ω,则:;
解得:R=15Ω;
根据电流表的量程可知,通过电路的最大电流为0.6A,
则总电阻为:;
根据R总=R+R滑可知,R=5Ω。
因此定值电阻的阻值范围为5Ω~15Ω。
8.(2023·杭州模拟)小科同学做“测量小灯泡电功率”实验,实验室有如下器材:电源(电压恒为6V)、小灯泡(额定电压为2.5V,灯丝电阻约为10Ω)、电流表、电压表、开关各一个、规格分别为R1“10Ω 1A”和R2“50Ω 0.5A”的滑动变阻器各一个、导线若干。
(1)小科同学设计了图甲所示的电路,他应选用规格为 的滑动变阻器(选填“R1”或“R2”)。
(2)移动滑动变阻器滑片在不同位置,得到小灯泡U—I图像如图乙所示,小灯泡的额定功率为 W。
(3)小科通过欧姆定律变形公式R=U/I计算发现电阻是逐渐变大了,请说明主要原因: 。
【答案】(1)R2
(2)0.625
(3)灯丝的电阻随温度的升高而增大
【知识点】欧姆定律及其应用;电功率计算公式的应用
【解析】【分析】(1)根据图乙确定灯泡正常发光时的额定电流,然后根据U变=U总-UL计算出变阻器两端的电压,最后根据公式计算变阻器接入的阻值即可。
(2)根据图乙确定灯泡的额定电压和额定电流,然后根据P=UI计算灯泡的额定功率。
(3)根据灯丝电阻随温度的变化规律分析解答。
【解答】(1)根据图乙可知,当灯泡正常发光时,它的额定电压为2.5V,额定电流为0.25A;
此时变阻器两端的电压为:U变=U总-UL=6V-2.5V=3.5V;
此时变阻器接入的阻值为:。
故选变阻器R2。
(2)根据图乙可知,灯泡的额定功率为:PL=ULIL=2.5V×0.25A=0.625W。
(3)小科通过欧姆定律变形公式R=U/I计算发现电阻是逐渐变大了,主要原因是:灯丝的电阻随温度的升高而增大。
9.(2022·长兴模拟)小科用如图1所示电路来测量小灯泡的电功率(部分实验器材的规格已标明)。
(1)请用笔画线代替导线将图1中滑动变阻器连入电路,使之接入电路的阻值最大。
(2)实验中,小科发现无论怎样调节滑动变阻器,两电表指针始终处于图2所示位置,则故障是 。
(3)故障排除后,小科从滑动变阻器接人电路阻值最大时开始记录数据,得到小灯泡U-I图象如图3所示,所用滑动变阻器的规格是下列四个选项中的 。
A.“5Ω 2A” B.“20Ω 2A”
C.“25Ω 2A" D.“50Ω 2A”
(4)某次调节中,滑动变阻器接人电路的阻值减小了△R1,小灯泡的阻值变化了△R2,则△R1 △R2(填“>”“<”或“=”)。
【答案】(1)
(2)⑥⑦之间发生断路
(3)C
(4)>
【知识点】欧姆定律及其应用;测定小灯泡的功率
【解析】【分析】(1)因要求滑动变阻器连入电路使之接入电路的阻值最大确定变阻器的连接;
(2)若电流表示数为0,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的灯泡所在支路断路了;
(3)由图3,根据串联电路的规律和欧姆定律求变阻器连入电路中的最大电阻确定变阻器的规格;
(4)当滑动变阻器电阻变小时,根据分压原理确定变阻器的电压变化,由串联电路电压的规律确定灯的电压变化,由图3得出电流的变化,确定灯的电阻的变化,根据串联电路电流的规律判断电路总电阻的变化,根据电阻的串联规律得出电阻变化的大小关系。
【解答】(1)根据图片可知,滑动变阻器连入电路时,使之接入电路的阻值最大,故应将左下接线柱连入电路中,如下图所示:
(2)由图2可知,电流表示数为0,说明电路可能断路;图中电压表示数接近电源电压,说明电压表、电流表、滑动变阻器、开关与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的灯泡断路了,即接线柱间⑥⑦之间发生了断路;
(3)因电压电压为3V,由图3可知,当灯的电压为0.5V,通过的最小电流为I=0.1A,
此时滑动变阻器两端的电压为:U滑=U总-UL=3V-0.5V=2.5V;
此时变阻器连入电路中的最大电阻:;
故选C。
(4)当滑动变阻器电阻R滑变小时,根据分压原理,变阻器的电压变小,由串联电路电压的规律,灯泡两端电压增大;由图3知,通过灯的电流也增大,根据P=UI可知,灯的实际功率增大,灯丝温度升高,灯泡电阻R灯变大;
因通过灯的电流即电路中电流变大,说明电路中的总电流变大,故总电阻R变小;
根据R=R滑+R灯可知,只有当R滑的减小量大于R灯的增加量才会让总电阻变小,即ΔR1>ΔR2。
10.(2022·北仑模拟)小金利用图甲的电路测量小灯泡的电功率。小灯泡的额定电压为2.5伏。
(1)闭合开关,调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压为2.5伏,此时电流表示数如图乙。则小灯泡的额定功率为 瓦;
(2)调节滑动变阻器,记录多组电压、电流数据,计算小灯泡对应功率,完成实验,图丙是小金作出的小灯泡I-U图象。关于小灯泡功率P与通过其电流平方I2的关系。如图所示的图象中最合理的是 。
(3)小灯泡的亮度是由实际功率决定的,若将标有“220V 40W”灯泡L和标有“220V 60W”灯泡L2串联后接到家庭照明电路中,灯泡 更亮。
【答案】(1)0.6
(2)B
(3)L1
【知识点】欧姆定律及其应用;测定小灯泡的功率
【解析】【分析】(1)根据图乙确定灯泡的额定电流,然后根据公式P=UI计算灯泡的额定功率;
(2)根据电功率的公式P=I2R和灯丝电阻随温度的的变化规律判断;
(3)灯泡的亮度由它的实际功率大小决定,根据比较两个灯泡的电阻大小,再根据串联电路中,功率与电阻成正比的规律分析判断。
【解答】(1)根据图乙可知,电流表选择量程0~0.6A,分度值为0.02A,则灯泡的额定电流为0.24A,则灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.24A=0.6W。
(2)根据公式P=I2R可知,如果灯泡的电阻不变,那么灯泡的实际功率与电流的平方成正比,即二者变化的图像为一条通过坐标原点的斜线。实际上,电流越大,温度越高,灯丝的电阻越大,实际功率越大,即电流相同时,实际功率大于前者,二者变化的图像向纵轴弯曲靠近,故选B。
(3)根据公式可知,灯泡L1的电阻大于L2的电阻;
在串联电路中,电功率与电阻成正比;
因此灯泡L1的实际功率大于K2的实际功率;
则灯泡L1更亮。
11.(2021九上·东阳月考)为了探究小灯泡亮度与实际功率的关系,某校科学兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路,标有 “3.8V”字样的小灯泡电阻约为10Ω,电源电压6V,滑动变阻器为“50Ω 1A”。
(1)请用笔画线代替导线将图甲的实验电路补充完整。(要求:滑动变阻器滑片向右移动时,灯泡变亮)
(2)电路正确连按无误后,闭合开关,他们发现小灯泡不亮,电压表与电流表指针均有偏转,你认为接下来应该进行的操作是 。
(3)实验过程中,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是 W。
(4)若在实验中小灯泡的灯丝突然被烧断,则电压表的示数约为 伏。
【答案】(1)解:如图所示:
(2)将滑动变阻器的滑片往右移(或移动滑动变阻器滑片)
(3)0.988
(4)6
【知识点】根据实物图画电路图;电路的动态分析;电功率计算公式的应用
【解析】【分析】根据电学实验操作的一些注意问题进行分析解答。
(1)电流表连接时,指针要调零;
(2)在串联电路中,电流表有示数,电压表无示数,电压表测量的位置短路;
(3)减小滑动变阻器的电阻,可以增大电路中其他位置的电压;利用电压和电流的乘积计算电功率;
(4)灯丝电阻受温度影响,当电压改变时,电功率改变;
(5)根据电压和电流的乘积计算电功率,利用电功率差值计算电功率的变化量;
(6)当滑动变阻器的电阻过大时,移动滑片,电阻改变较大。
【解答】(1)滑动变阻器的接入需要一上一下接入,图甲的实验电路如下:
(2)电路正确连按无误后,闭合开关,他们发现小灯泡不亮,电压表与电流表指针均有偏转,接下来应该进行的操作是将滑动变阻器的滑片往右移(或移动滑动变阻器滑片) .
(3)实验过程中,小灯泡正常发光时,电源电压6V,小灯泡电阻约为10Ω ,则最大电流约为,故选用电流表0-0.6A量程,所以图乙读数为0.26A。
则小灯泡的额定功率是
(4)若在实验中小灯泡的灯丝突然被烧断,则电压表测的是电源电压,示数约为6V 。
12.(2021·奉化模拟)小科同学在测定标有“2.5V”小灯泡(电阻约为8Ω)额定功率的实验中,除了电流表、电压表、导线、开关、电池组(电源电压为6V)外,老师还提供了两个变阻器(A.标有“1750Ω 0.3A”的滑动变阻器;B.标有“50Ω 1.5A”滑动变阻器)。他按图甲所示的电路进行实验,实验时,他调节滑动变阻器滑片的位置,观察小灯泡发光的情况,并记录电表的示数(如下表所示)请回答下列问题:
(1)在这个实验中,你将选择 作为实验中的变阻器(填字母编号)。
(2)分析表中实验数据,可知小灯泡L的额定功率为 W
实验次数 V表示数/V A表示数/A
1 2.0 0.17
2 2.5 0.20
3 3.0 0.22
(3)小科同学分析表中实验数据后,发现还能求得小灯泡的电阻,于是他分别算出了所给的三种情况下小灯泡的电阻并取平均值。你认为小科同学的做法对吗?请说明理由
【答案】(1)B
(2)0.5
(3)灯丝的电阻随温度的变化而变化,不是一个定值,取平均值没有意义。
【知识点】欧姆定律及其应用;电功率计算公式的应用;测定小灯泡的功率
【解析】【分析】(1)根据欧姆定律计算出灯泡正常发光时变阻器接入的阻值,然后与两个变阻器的最大阻值比较即可;
(2)根据公式P=UI计算灯泡的额定功率;
(3)根据灯泡电阻随温度的变化规律分析判断。
【解答】(1)通过灯泡的额定电流为:;
变阻器两端的电压为:U变=U总-U=6V-2.5V=3.5V;
变阻器接入的阻值:;
两个变阻器的最大阻值都大于11.2Ω,而B的阻值较小一些,操作起来更准确和灵敏一些。
故选B。
(2)灯泡的额定功率为:P=UI=2.5V×0.2A=0.5W;
(3)我认为小科的做法错误,因为:灯丝的电阻随温度的变化而变化,不是一个定值,取平均值没有意义。
13.(2021·嵊州模拟)某实验小组用图甲所示的器材测定“小灯泡电功率”,电源电压为4.5V,小灯泡额定电压为2.5V。
(1)请将电路连接完整。
(2)闭合开关前,图甲中滑动变阻器的滑片P应移动到 (选填“A”或“B”)端。
(3)小明闭合开关,移动滑片P到某一点时,电压表示数如图乙所示,若他想测量小灯泡的额定功率,应将图甲中滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为2.5V。
(4)小明移动滑片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。若小灯泡两端实际电压为1.5V时,电流表的示数如图丁所示,则小灯泡的额定功率可能是 。
A.0.45W B.0.75W C.1.05W D.1.25W
【答案】(1)
(2)B
(3)A
(4)C
【知识点】欧姆定律及其应用;电功率计算公式的应用;测定小灯泡的功率
【解析】【分析】(1)在测量小灯泡电功率的实验中,除了电压表与灯泡并联外,其它的都是串联。要注意电表的量程和接线柱的选择,还要注意变阻器接线“一上一下”。
(2)闭合开关前,为了防止电流过大而烧坏电表,所以变阻器的阻值要调到最大;
(3)根据乙图读出电压表的示数,然后与额定电压2.5V比较,确定电压表的示数变化方向,再根据U=IR确定通过电路的电流变化,电阻变化,从而确定变阻器的滑片移动方向。
(4)根据丁图确定此时电流表的示数,然后根据计算出此时灯泡的电阻,接下来根据计算出灯泡的额定功率。灯丝的电阻随温度的升高而增大,再判断灯泡真正的额定功率的数值范围即可。
【解答】(1)根据图甲可知,电压表应该与灯泡并联。电压表的“-”接线柱已经与灯泡的左端相连,只需将“3”的接线柱与灯泡的右端相连即可,如下图所示:
(2)根据图甲可知,当滑片在B端时变阻器的阻值最大,则:闭合开关前,图甲中滑动变阻器的滑片P应移动到B端。
(3)根据乙图可知,电压表选择量程0~3V,分度值为0.1V,此时示数为2.2V<2.5V。灯泡要正常发光,电压表的示数要增大,根据U=IR可知,通过电路的电流要增大,而变阻器的阻值要减小,则应该将滑片P向A端移动。
(4)根据丁图可知,电流表选择量程0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A,
灯泡此时的电阻;
如果灯丝电阻不变,那么它的额定功率为:;
灯丝的电阻随温度的升高而增大,
则实际上灯泡的额定功率略微小于1.25W;
故选C。
14.(2020·柯桥模拟)小柯用图甲所示的电路测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率。
(1)请你用笔画线代替导线,帮小柯把图甲电路连接完整,要求滑动变阻器的滑片向左滑动时灯泡变亮。
(2)闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.5V。此时发现电流表的刻度模糊不清,通过思考,小柯又设计了如图乙所示的电路图,只用电压表就测量出额定电压为U额的小灯泡的额定功率。已知电源电压恒为U,定值电阻的阻值为R0。请将下面实验步骤补充完整。
①闭合S、S2,断开S1,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为U-U额,小灯泡正常发光。
②保持滑动变阻器滑片位置不动, (填三个开关闭合与断开情况),记录电压表示数为U滑。
③小灯泡额定功率的表达式P额= (用已知量和所测物理量符号表示)。
【答案】(1)
(2)闭合S和S1断开S2;
【知识点】欧姆定律及其应用;电功率计算公式的应用;测定小灯泡的功率
【解析】【分析】(1)根据灯泡亮度的变化分析电流的大小变化,根据欧姆定律分析变阻器阻值的改变,最后根据滑片的移动方向确定变阻器的接线情况;
(2)根据P=UI可知,测灯泡的额定功率,关键是测得通过它在额定电压下的额定电流。闭合S、S2,断开S1,此时灯泡与变阻器串联,电压表测变阻器的电压。那么当灯泡正常发光即电压为U额时,此时变阻器两端的电压为(U-U额),此时通过变阻器的电流就等于灯泡的额定电流。根据欧姆定律可知,在已知变阻器的电压情况下,只需测得它的电阻即可。
闭合S和S1、断开S2,此时变阻器与定值电阻R0串联,电压表测变阻器的电压。记下这时电压表的示数U滑,那么定值电阻R0的电压为(U-U滑)。根据串联电路电压与电阻成正比,列出比例式即可计算出变阻器的阻值,再将其代入前面的式子,即可计算出灯泡的额定功率。
【解答】(1)灯泡变亮即电流变大,那么变阻器的阻值变小。因为滑片向左滑动,所以变阻器肯定使用的是滑片左边的部分,即必须接左下角的接线柱,而上面的接线柱任选一个即可,如下图所示:
(2)②保持滑动变阻器滑片位置不动, 闭合S和S1、断开S2,记录电压表示数为U滑。
③闭合S和S1、断开S2,此时变阻器与定值电阻R0串联,电压表测变阻器的电压。
根据串联电路电压与电阻成正比得到:;
解得:变阻器的阻值;
闭合S、S2,断开S1,此时灯泡与变阻器串联,电压表测变阻器的电压。
当灯泡正常发光时,灯泡两端的电压为U额,
此时通过灯泡的额定电流;
那么灯泡的额定功率为:。
15.(2020·江干模拟)要测量一个额定电压为3.8V的小灯泡的额定功率,小明设计了电路如图甲所示。已知小灯泡正常工作时的电阻约为20Ω。现有电流表、电压表、开关、滑动变阻器R1(10Ω 0.2A)、R2(20Ω 0.5A)、R3(10Ω 1A)各一个,导线若干,电源电压为6V。
次数 1 2 3 4
电压(伏) 2.00 3.40 3.80 4.20
电流(安) 0.18 0.19 0.20 0.22
电阻(欧) 11.11 17.89 19.00 19.09
(1)请将实验电路甲连接完整。
(2)实验中,应选择滑动变阻器 接入电路。
(3)小明测得实验数据如下表,老师认为小明测得的实验数据中有一次是不真实的,存在造假的嫌疑。请你帮忙找出哪一次并说明理由? 。
(4)小科同学做这个实验时,发现电压表的0~15V量程已坏,为了测小灯泡的额定功率,他设计了另一种实验方案。已知电阻R的阻值为10欧。
①电路如图乙所示,连接好电路;
②开关S拔到位置1,移动滑片P至任一位置,读出电流表示数I1;
③开关S拔到位置2,滑片位置不动,读出电流表示数I2,先算出R两端电压U0=I1R,(即灯两端的电压)和灯泡的电阻 ,再根据 计算灯泡的额定功率。他按此方案测量,发现实验结果与真实值相差较大,为使测量结果更准确,请指出该如何修改实验方案? 。
【答案】(1)
(2)R2
(3)第一组,此时滑动变阻器接入电路中的阻值需超过20欧,不符合实际情况
(4)步骤②改为:开关S拨到位置1,移动滑片P直到电流表示数为0.38A
【知识点】欧姆定律及其应用;测定小灯泡的功率
【解析】【分析】(1)根据小灯泡的额定电压确定电压表的量程,并注意正负接线柱的选择;
(2)当电流最小时,变阻器接入的阻值最大。根据表格,确定电路的最小电流,然后根据欧姆定律计算出总电阻,再根据R2=R总-RL计算变阻器的阻值即可;
(3)将每组对应的变阻器的阻值计算出来,哪个变阻器的阻值超过它的最大阻值,哪组就是错误的数据;
(4)如果只使用电流表不用电压表,那么可以将定值电阻与灯泡并联,当定值电阻两端的电压等于3.8V时,灯泡就正常发光,再记下通过灯泡的额定电流即可。由于串联电路电压与电阻成正比,所以在切换开关时,由于灯泡的电阻和定值电阻阻值不同,会造成它们两端的电压改变。为了保持电压不变,再切换开关时,必须保持灯泡和定值电阻的并联关系不变。当开关接1时,灯泡与定值电阻并联,调节变阻器,让电流表的示数等于,此时灯泡两端的电压就是3.8V。然后开关接2,此时电流表测总电流,那么通过灯泡的额定电流就是前后两个示数之差,最后计算额定功率即可。
【解答】(1)电压表与灯泡并联,因为3.8V>3V,所以选择量程0~15V。电压表左边的接线柱已经接好,只需将“15”的接线柱与灯泡右边相连即可,如下图所示:
(2)根据第2组数据可知,此时总电阻为:;
此时变阻器接入的最大阻值为:R2=R总-RL=31.57Ω-17.89Ω=13.68Ω;
因此应该选择量程为20Ω的变阻器,即选R2;
(3)通过计算可知,在第①组数据中,此时总电阻为:;
此时变阻器接入的最大阻值为:R2=R总-RL=33.33Ω-11.11Ω=22.22Ω>20Ω;
因此错误的数据是第一组,理由是: 此时滑动变阻器接入电路中的阻值需超过20欧,不符合实际情况 。
(4)为使测量结果更准确,修正方案为:步骤②改为:开关S拨到位置1,移动滑片P直到电流表示数为0.38A。
1 / 1专题二十二 测定小灯泡的额定功率---2023-2024学年浙教版科学中考专题突破
一、实验探究题
1.(2024·浙江模拟)某同学用如图所示实验电路图测量小灯泡L1、L2的功率。L1标有“”字样,L2标有“”字样,阻值都约为。电源电压恒为,电压表只有“”量程可以用,定值电阻。回答问题,完成实验。
⑴电流表量程应选 。(填序号)
A. B. C. D.
⑵滑动变阻器规格应选 。(填序号)
A. B. C. D.
⑶正确连接了实物电路,将L1接入电路。
⑷闭合开关S,调节滑动变阻器滑片,让电压表示数分别为,读出电流表示数,填在表中。根据表中数据,L1的额定功率 W。
实验次数 1 2 3 4 5
电压 1.0 2.2 2.5 2.8 3.0
电流 接入L1 0.10 0.22 0.25 0.28 0.30
接入L2 0.10 0.23 0.26 0.29 0.31
⑸断开开关S,用L2替换L1,重复第(4)步测量操作,将测得的数据填入上表。
⑹该同学根据表中数据,计算L2的额定功率,他立即意识到这个结果不是L2的额定功率。要测得L2的额定功率,还需要的测量操作是: 。
2.(2023·宁波模拟)小宁做“测量小灯泡电功率”的实验,器材有:电压恒定的电源、额定电压为4.5伏小灯泡、电流表(0~0.6安)、电压表(0~3伏)、开关、滑动变阻器各1个,导线若干。电路设计如下:
⑴连接电路前,滑片P应该放置于滑动变阻器的最 端(选填“左”或“右”)。
⑵正确连接电路后,小宁进行实验,记录实验数据并在I﹣U图像中描点,得到滑动变阻器电流与电压关系的曲线,如图乙所示。
⑶小宁利用该电路继续探究通过小灯泡的电流与两端电压的关系,他在图乙的基础上画出了小灯泡的I﹣U图像,如图丙中的虚线。
①图乙中阴影部分面积的大小可以表示滑动变阻器两端电压为2.5伏时的电功率,请在图丙中涂出该灯泡额定功率对应的阴影面积 。
②分析图像可知,该实验的电源电压为 伏特。
3.(2022·萧山模拟)某小灯泡标有“2.5V”字样,未标出额定功率,小科所在的实验小组想测出它的额定功率。
(1)按图1方式连接好电路。小科刚要闭合开关时,同组同学提醒他的操作有一个不要之处。请你帮他指出:
(2)改正错误后,为了测量小灯泡额定功率,闭合开关后,小科接下来的操作是应 ,此时电流表示数如图2所示;
(3)根据实验数据,实验小组计算出小灯泡的额定功率为 W。
4.(2023·宁波模拟)小科利用如图甲所示的电路进行“测量小灯泡的功率”的实验。
(1)他用一个额定电压为2.5V的小灯泡替换原电路中的电阻R。连接好电路并闭合开关,发现小灯泡不亮。这时小科观察到电压表没示数,电流表有示数,则电路的故障可能是 。
(2)排除故障后,小科完成了小灯泡在额定电压下工作时的实验记录,按实验设计,他还应该测量小灯泡在不同电压下工作时的功率。为测量小灯泡两端电压高于其额定电压20%时的电功率,他应将小灯泡两端电压调到相应大小,此时电流表指针的位置如图乙所示,则小灯泡的实际功率为 W。
(3)在某次调节中,滑动变阻器接入电路的阻值减小了ΔR1,小灯泡电阻变化了ΔR2,则|ΔR1| |ΔR2|(填“>”“<”或“=”)
5.(2023·柯桥模拟)小科进行了“测量小灯泡电功率”的实验,现提供的器材有:电压恒定为6V的电源、额定电压为4.5V的小灯泡、电流表(0~0.6A)、电压表(0~3V)、开关、滑动变阻器和导线若干。
(1)请将图甲补充完整(要求开关闭合后,滑片在最右端时滑动变阻器阻值最大)。
(2)小科连接好电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数,接下来他首先应进行的最合理操作是 。
A.将电源正负极对调
B.检查电路是否断路,看开关是否接触不良
C.移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光
(3)正确连接电路后,小科进行实验,记录实验数据并在电流-电压图像中描点,得到滑动变阻器电流与电压的关系,如图乙所示。由此可知,小灯泡的额定功率为 瓦。
(4)当小灯泡两端电压恰好为额定电压U0时,功率为P0,某次测量中小灯泡两端电压U1=U0,小科计算得P1=P0,但实际P1>P0,理由是
6.(2023·定海模拟)在“测定额定电压为2.5伏小灯泡的电功率”的实验中,小吴同学已连接好如图甲所示的部分电路。
(1)在小吴连接的电路中,有两根导线还未连接,请你帮他完成电路连接(其他的导线不要变动)。
(2)开关试触时,发现电流表无示数,电压表示数较大,其故障原因可能是灯座处 (选填“断路”或“短路”)。
(3)小吴实验时,发现电压表示数如图乙所示,为了测出小灯泡的额定功率,他应该把变阻器的滑片向 (选填“A”或“B”)移动。
(4)实验时小吴用测得的电压、电流值绘制出小灯泡的I﹣U关系曲线如图丙,当变阻器的滑片向左移动过程中,电压表与电流表示数的比值将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
7.(2023·义乌模拟)小明用图甲所示电路测量小灯泡电功率。电源电压为0-8伏可调,电流表(0~3A量程已损坏)、滑动变阻器R最大阻值为15欧,小灯泡的额定电流为0.3安。实验过程中,他调节电源电压和滑动变阻器的滑片,分别记录电流为0.32安、0.3安和0.25安时电源电压和电压表示数,整理三次数据如图乙所示。
(1)某次记录数据时,小明观察到电流表示数如图丙所示,其读数为 安。
(2)小灯泡的额定功率为 W。
(3) 分析图甲电路,小明认为第①次实验小灯泡的电功率可用图乙中阴影部分的面积来表示,其理由是 。
(4)小科换用6V的电压探究电流跟电阻的关系,他将小灯泡换成多个定值电阻,保持定值电阻电压为3V不变,多次更换阻值不同的定值电阻,并记录各次电流表的示数,若不更换其他器材,为了能够安全、顺利地完成实验,更换的电阻阻值范围是 Ω
8.(2023·杭州模拟)小科同学做“测量小灯泡电功率”实验,实验室有如下器材:电源(电压恒为6V)、小灯泡(额定电压为2.5V,灯丝电阻约为10Ω)、电流表、电压表、开关各一个、规格分别为R1“10Ω 1A”和R2“50Ω 0.5A”的滑动变阻器各一个、导线若干。
(1)小科同学设计了图甲所示的电路,他应选用规格为 的滑动变阻器(选填“R1”或“R2”)。
(2)移动滑动变阻器滑片在不同位置,得到小灯泡U—I图像如图乙所示,小灯泡的额定功率为 W。
(3)小科通过欧姆定律变形公式R=U/I计算发现电阻是逐渐变大了,请说明主要原因: 。
9.(2022·长兴模拟)小科用如图1所示电路来测量小灯泡的电功率(部分实验器材的规格已标明)。
(1)请用笔画线代替导线将图1中滑动变阻器连入电路,使之接入电路的阻值最大。
(2)实验中,小科发现无论怎样调节滑动变阻器,两电表指针始终处于图2所示位置,则故障是 。
(3)故障排除后,小科从滑动变阻器接人电路阻值最大时开始记录数据,得到小灯泡U-I图象如图3所示,所用滑动变阻器的规格是下列四个选项中的 。
A.“5Ω 2A” B.“20Ω 2A”
C.“25Ω 2A" D.“50Ω 2A”
(4)某次调节中,滑动变阻器接人电路的阻值减小了△R1,小灯泡的阻值变化了△R2,则△R1 △R2(填“>”“<”或“=”)。
10.(2022·北仑模拟)小金利用图甲的电路测量小灯泡的电功率。小灯泡的额定电压为2.5伏。
(1)闭合开关,调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压为2.5伏,此时电流表示数如图乙。则小灯泡的额定功率为 瓦;
(2)调节滑动变阻器,记录多组电压、电流数据,计算小灯泡对应功率,完成实验,图丙是小金作出的小灯泡I-U图象。关于小灯泡功率P与通过其电流平方I2的关系。如图所示的图象中最合理的是 。
(3)小灯泡的亮度是由实际功率决定的,若将标有“220V 40W”灯泡L和标有“220V 60W”灯泡L2串联后接到家庭照明电路中,灯泡 更亮。
11.(2021九上·东阳月考)为了探究小灯泡亮度与实际功率的关系,某校科学兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路,标有 “3.8V”字样的小灯泡电阻约为10Ω,电源电压6V,滑动变阻器为“50Ω 1A”。
(1)请用笔画线代替导线将图甲的实验电路补充完整。(要求:滑动变阻器滑片向右移动时,灯泡变亮)
(2)电路正确连按无误后,闭合开关,他们发现小灯泡不亮,电压表与电流表指针均有偏转,你认为接下来应该进行的操作是 。
(3)实验过程中,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是 W。
(4)若在实验中小灯泡的灯丝突然被烧断,则电压表的示数约为 伏。
12.(2021·奉化模拟)小科同学在测定标有“2.5V”小灯泡(电阻约为8Ω)额定功率的实验中,除了电流表、电压表、导线、开关、电池组(电源电压为6V)外,老师还提供了两个变阻器(A.标有“1750Ω 0.3A”的滑动变阻器;B.标有“50Ω 1.5A”滑动变阻器)。他按图甲所示的电路进行实验,实验时,他调节滑动变阻器滑片的位置,观察小灯泡发光的情况,并记录电表的示数(如下表所示)请回答下列问题:
(1)在这个实验中,你将选择 作为实验中的变阻器(填字母编号)。
(2)分析表中实验数据,可知小灯泡L的额定功率为 W
实验次数 V表示数/V A表示数/A
1 2.0 0.17
2 2.5 0.20
3 3.0 0.22
(3)小科同学分析表中实验数据后,发现还能求得小灯泡的电阻,于是他分别算出了所给的三种情况下小灯泡的电阻并取平均值。你认为小科同学的做法对吗?请说明理由
13.(2021·嵊州模拟)某实验小组用图甲所示的器材测定“小灯泡电功率”,电源电压为4.5V,小灯泡额定电压为2.5V。
(1)请将电路连接完整。
(2)闭合开关前,图甲中滑动变阻器的滑片P应移动到 (选填“A”或“B”)端。
(3)小明闭合开关,移动滑片P到某一点时,电压表示数如图乙所示,若他想测量小灯泡的额定功率,应将图甲中滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为2.5V。
(4)小明移动滑片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。若小灯泡两端实际电压为1.5V时,电流表的示数如图丁所示,则小灯泡的额定功率可能是 。
A.0.45W B.0.75W C.1.05W D.1.25W
14.(2020·柯桥模拟)小柯用图甲所示的电路测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率。
(1)请你用笔画线代替导线,帮小柯把图甲电路连接完整,要求滑动变阻器的滑片向左滑动时灯泡变亮。
(2)闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.5V。此时发现电流表的刻度模糊不清,通过思考,小柯又设计了如图乙所示的电路图,只用电压表就测量出额定电压为U额的小灯泡的额定功率。已知电源电压恒为U,定值电阻的阻值为R0。请将下面实验步骤补充完整。
①闭合S、S2,断开S1,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为U-U额,小灯泡正常发光。
②保持滑动变阻器滑片位置不动, (填三个开关闭合与断开情况),记录电压表示数为U滑。
③小灯泡额定功率的表达式P额= (用已知量和所测物理量符号表示)。
15.(2020·江干模拟)要测量一个额定电压为3.8V的小灯泡的额定功率,小明设计了电路如图甲所示。已知小灯泡正常工作时的电阻约为20Ω。现有电流表、电压表、开关、滑动变阻器R1(10Ω 0.2A)、R2(20Ω 0.5A)、R3(10Ω 1A)各一个,导线若干,电源电压为6V。
次数 1 2 3 4
电压(伏) 2.00 3.40 3.80 4.20
电流(安) 0.18 0.19 0.20 0.22
电阻(欧) 11.11 17.89 19.00 19.09
(1)请将实验电路甲连接完整。
(2)实验中,应选择滑动变阻器 接入电路。
(3)小明测得实验数据如下表,老师认为小明测得的实验数据中有一次是不真实的,存在造假的嫌疑。请你帮忙找出哪一次并说明理由? 。
(4)小科同学做这个实验时,发现电压表的0~15V量程已坏,为了测小灯泡的额定功率,他设计了另一种实验方案。已知电阻R的阻值为10欧。
①电路如图乙所示,连接好电路;
②开关S拔到位置1,移动滑片P至任一位置,读出电流表示数I1;
③开关S拔到位置2,滑片位置不动,读出电流表示数I2,先算出R两端电压U0=I1R,(即灯两端的电压)和灯泡的电阻 ,再根据 计算灯泡的额定功率。他按此方案测量,发现实验结果与真实值相差较大,为使测量结果更准确,请指出该如何修改实验方案? 。
答案解析部分
1.【答案】C;D;0.625;调节滑动变阻器,让电流表示数为0.30A,读出电压表示数
【知识点】欧姆定律及其应用;电功率计算公式的应用
【解析】【分析】由电路图知小灯泡、滑动变阻器、定值电阻R0、电流表串联,电压表并联在小灯泡的两端;
(1)根据算出小灯泡L1的额定电流,再与灯泡L2的额定电流比较,从而判断出电流表的量程;
(2)由计算出电路的总电阻,由串联电路电阻的规律算出滑动变阻器接入电路的电阻,根据滑动变阻器的最大电阻和允许通过的最大电流判断出合适的滑动变阻器;
(4)由表格数据判断出小灯泡L1的额定电压为2.5V时的额定电流,根据P1=U1额I1额算出小灯泡L1的额定功率;
(6)要测得L2的额定功率,需要调节滑动变阻器,使电流表的示数等于额定电流,再读出电压表的示数。
【解答】由电路图知小灯泡、滑动变阻器、定值电阻R0、电流表串联,电压表并联在小灯泡的两端;
(1)小灯泡L1的额定电流约为:,小灯泡L2的额定电流为0.3A,
所以电流表选用0~0.6A。
故选C;
(2)当将小灯泡L1接入电路时,电路中的电流约为0.25A,
此时电路的总电阻为:,
则滑动变阻器电阻为:R滑=R总-RL1-R0=36Ω-10Ω-10Ω=16Ω>10Ω,
故A、B不合要求;
由于“100Ω 0.2A”允许通过的最大电流太小,所以C不合要求,故D符合要求;
故选D;
(4)由表格数据知小灯泡L1的额定电压为2.5V时,额定电流为0.25A,小灯泡L1的额定功率为:
P1=U1额I1额=2.5V×0.25A=0.625W;
(6)由表格数据知小灯泡L1两端电压为3.0V时,电流为0.30A,小灯泡L2两端电压为3.0V时,电流为0.31A,所以P2=3.0V×0.30A=0.90W不是灯泡L2的额定功率,而是灯泡L1的实际功率,所以要测得L2的额定功率,需要调节滑动变阻器,使电流表的示数为0.3A,读出电压表的示数。
2.【答案】右;;6
【知识点】电路的动态分析;测定小灯泡的功率
【解析】【分析】(1)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;
(3)①由图乙可知,阴影部分面积的大小即为电压与电流的乘积,由图丙可知当小灯泡电压为额定电压4.5V时的通过小灯泡的电流为0.5A,据此画出该灯泡额定功率对应的阴影面积;
②根据串联电路的电压特点求出电源电压。
【解答】(1)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,由图甲可知,滑动变阻器的左下接线柱接入电路,所以闭合开关前,滑片P应该放置于滑动变阻器的最右端;
(3)①由图丙可知,当小灯泡电压为额定电压4.5V时通过小灯泡的电流为0.5A,而灯泡的额定功率P=UI =4.5Vx0.5A=2.25W,该灯泡额定功率对应的阴影面积的横坐标为4.5V,纵坐标为0.5A。
②由图甲可知,小灯泡与滑动变阻器串联,根据串联电路的电压特点可知,小灯泡与滑动变阻器两端的电压之和始终等于电源电压,由图丙可知,当通过小灯泡和滑动变阻器的电流相等时,小灯泡与滑动变阻器两端的电压之和始终等于6V,所以电源电压为6V。
3.【答案】(1)滑动变阻器滑片没有处于阻值最大处
(2)调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.5V
(3)0.75W
【知识点】基本电路与电路图;电功率计算公式的应用;电功率
【解析】【分析】小灯泡的电功率等于额定电压x额定电流,故在额定电压已知的条件下,移动滑动变阻器滑片,使电压表示数为2.5v,读出此时的电流表示数大小即可。
【解答】(1)连接好电路后,为了保证电路的安全,故闭合开关前应使滑片移到最大阻值处,不足之处为: 滑动变阻器滑片没有处于阻值最大处 ;
(2) 闭合开关后 , 调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.5V ;
(3)P=UI=2.5v·0.3A=0.75w
4.【答案】(1)小灯泡短路
(2)0.66
(3)>
【知识点】欧姆定律及其应用;电功率计算公式的应用;测定小灯泡的功率
【解析】【分析】本题考查的是欧姆定律及其应用的探究实验。
(1)电流表有示数,电路应该是通路,再由灯泡不亮,电压表无示数分析故障的可能原因;
(2)灯的额定电压为2.5V,要测量小灯泡两端电压高于额定电压20%时的电功率,据此得出小灯泡两端的电压;根据电流表选用小量程确定分度值读数,根据P=UI得出小灯泡的实际功率;
(3)由欧姆定律,根据电流的变化判断出总电阻的变化,结合灯丝的电阻随温度的升高而变大得出电阻变化的大小关系。
【解答】
(1)电流表有示数,电路应该是通路,灯泡不亮,电压表无示数,说明故障是小灯泡短路;
(2)为测量小灯泡两端电压高于额定电压20%时的电功率,他应将小灯泡两端电压调到:
U实=(1+20%)×2.5V=3V,若此时电流表指针的位置如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,则通过小灯泡的电流为0.22A,小灯泡的实际功率为:;
(3)滑动变阻器接入电路的阻值减小了ΔR1,由欧姆定律,电路中的电流变大,灯泡的亮度变大,灯的功率变大,灯丝的温度升高,灯丝的电阻变大;由于总电压不变,电路中的电流变大,由欧姆定律,可知电路中的总电阻变小,所以变阻器减小的阻值大于灯泡增大的阻值,即|ΔR1|大于|ΔR2|。
故答案为:(1)小灯泡短路;(2)0.66;(3)>。
5.【答案】(1)
(2)C
(3)2.25W
(4)小灯泡的电阻随温度的降低而减小
【知识点】影响电阻大小的因素;小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】(1)滑动变阻器阻值最大即接入电路金属丝最多时;
(2) 现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数 ,可能是电流太小了;
(3)额定功率=额定电压x额定电流。
【解答】(2)可能是电流太小了,故可移动滑片;
(3)P=UI=4.5v·0.5A=2.25w
故答案为:(1)(2)C(3) 2.25W (4) 小灯泡的电阻随温度的降低而减小
6.【答案】(1)
(2)断路
(3)A
(4)变大
【知识点】实物的电路连接;电功的实质;测定小灯泡的功率;小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】在测量小灯泡的电功率过程中,连接完实物图后,应移动滑动变阻器使灯泡两端电压达到额定电压,在读出此时的电流大小,算得此时的电功率。
【解答】(1)电路连接如下图所示(将灯泡和滑动变阻器串联起来即可);
(2)电流表无示数,电压表示数大,说明此时电压表并联的灯泡出发生的断路;
(3)此时灯泡两端电压小于2.5v,故滑动变阻器两端电压应变小点(电阻小一点)才能使其电压增大到2.5v,故向A移动;
(4)当滑片向左移动过程中导致灯泡两端电压增大,此时由图丙可知电流增大的逐渐缓慢故灯泡电阻变大,,即电压与电流表比值增大。
故答案为:(1)
(2)断路;
(3)A;
(4)变大
7.【答案】(1)0.30
(2)1.14
(3)因为小灯泡的电功率等于总功率减去滑动变阻器的功率(P 滑=U 滑 I)(其他合理答案也可)
(4)5Ω-15Ω
【知识点】欧姆定律及其应用;小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】(1)根据丙图确定电流表的量程和分度值,根据指针位置读出电流表的示数;
(2)灯泡的额定电流物0.3A,根据中间的图像确定灯泡正常发光时电压表的示数,再根据U额=U总-U计算出灯泡的额定电压,最后根据P额=U额I额计算灯泡的额定功率。
(3)根据P=UI可知,图像与横轴和纵轴之间围成图像的面积恰好为对应的功率,根据P滑=P总-P灯分析即可。
(4)在串联电路中,电压的分配与电阻成正比,据此分析解答。
【解答】(1)根据丙图可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,则电流表的示数为0.3A。
(2)根据图像可知,当灯泡的电流为0.3A时灯泡正常发光,此时电压表示数为2.2V,总电压为3.8V,
则灯泡的额定电压为:U额=U总-U=6V-2.2V=3.8V;
则灯泡的额定功率为:P额=U额I额=3.8V×0.3A=1.14W。
(3)分析图甲电路,小明认为第①次实验小灯泡的电功率可用图乙中阴影部分的面积来表示,其理由是:因为小灯泡的电功率等于总功率减去滑动变阻器的功率(P 滑=U 滑 I)。
(4)定值电阻的电压为3V,则变阻器两端的电压为:U变=U总-U=6V-3V=3V;
则二者的电压之比为:;
在串联电路中,电压的分配与电阻成正比,即:;
当滑动变阻器的阻值最大时为15Ω,则:;
解得:R=15Ω;
根据电流表的量程可知,通过电路的最大电流为0.6A,
则总电阻为:;
根据R总=R+R滑可知,R=5Ω。
因此定值电阻的阻值范围为5Ω~15Ω。
8.【答案】(1)R2
(2)0.625
(3)灯丝的电阻随温度的升高而增大
【知识点】欧姆定律及其应用;电功率计算公式的应用
【解析】【分析】(1)根据图乙确定灯泡正常发光时的额定电流,然后根据U变=U总-UL计算出变阻器两端的电压,最后根据公式计算变阻器接入的阻值即可。
(2)根据图乙确定灯泡的额定电压和额定电流,然后根据P=UI计算灯泡的额定功率。
(3)根据灯丝电阻随温度的变化规律分析解答。
【解答】(1)根据图乙可知,当灯泡正常发光时,它的额定电压为2.5V,额定电流为0.25A;
此时变阻器两端的电压为:U变=U总-UL=6V-2.5V=3.5V;
此时变阻器接入的阻值为:。
故选变阻器R2。
(2)根据图乙可知,灯泡的额定功率为:PL=ULIL=2.5V×0.25A=0.625W。
(3)小科通过欧姆定律变形公式R=U/I计算发现电阻是逐渐变大了,主要原因是:灯丝的电阻随温度的升高而增大。
9.【答案】(1)
(2)⑥⑦之间发生断路
(3)C
(4)>
【知识点】欧姆定律及其应用;测定小灯泡的功率
【解析】【分析】(1)因要求滑动变阻器连入电路使之接入电路的阻值最大确定变阻器的连接;
(2)若电流表示数为0,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的灯泡所在支路断路了;
(3)由图3,根据串联电路的规律和欧姆定律求变阻器连入电路中的最大电阻确定变阻器的规格;
(4)当滑动变阻器电阻变小时,根据分压原理确定变阻器的电压变化,由串联电路电压的规律确定灯的电压变化,由图3得出电流的变化,确定灯的电阻的变化,根据串联电路电流的规律判断电路总电阻的变化,根据电阻的串联规律得出电阻变化的大小关系。
【解答】(1)根据图片可知,滑动变阻器连入电路时,使之接入电路的阻值最大,故应将左下接线柱连入电路中,如下图所示:
(2)由图2可知,电流表示数为0,说明电路可能断路;图中电压表示数接近电源电压,说明电压表、电流表、滑动变阻器、开关与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的灯泡断路了,即接线柱间⑥⑦之间发生了断路;
(3)因电压电压为3V,由图3可知,当灯的电压为0.5V,通过的最小电流为I=0.1A,
此时滑动变阻器两端的电压为:U滑=U总-UL=3V-0.5V=2.5V;
此时变阻器连入电路中的最大电阻:;
故选C。
(4)当滑动变阻器电阻R滑变小时,根据分压原理,变阻器的电压变小,由串联电路电压的规律,灯泡两端电压增大;由图3知,通过灯的电流也增大,根据P=UI可知,灯的实际功率增大,灯丝温度升高,灯泡电阻R灯变大;
因通过灯的电流即电路中电流变大,说明电路中的总电流变大,故总电阻R变小;
根据R=R滑+R灯可知,只有当R滑的减小量大于R灯的增加量才会让总电阻变小,即ΔR1>ΔR2。
10.【答案】(1)0.6
(2)B
(3)L1
【知识点】欧姆定律及其应用;测定小灯泡的功率
【解析】【分析】(1)根据图乙确定灯泡的额定电流,然后根据公式P=UI计算灯泡的额定功率;
(2)根据电功率的公式P=I2R和灯丝电阻随温度的的变化规律判断;
(3)灯泡的亮度由它的实际功率大小决定,根据比较两个灯泡的电阻大小,再根据串联电路中,功率与电阻成正比的规律分析判断。
【解答】(1)根据图乙可知,电流表选择量程0~0.6A,分度值为0.02A,则灯泡的额定电流为0.24A,则灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.24A=0.6W。
(2)根据公式P=I2R可知,如果灯泡的电阻不变,那么灯泡的实际功率与电流的平方成正比,即二者变化的图像为一条通过坐标原点的斜线。实际上,电流越大,温度越高,灯丝的电阻越大,实际功率越大,即电流相同时,实际功率大于前者,二者变化的图像向纵轴弯曲靠近,故选B。
(3)根据公式可知,灯泡L1的电阻大于L2的电阻;
在串联电路中,电功率与电阻成正比;
因此灯泡L1的实际功率大于K2的实际功率;
则灯泡L1更亮。
11.【答案】(1)解:如图所示:
(2)将滑动变阻器的滑片往右移(或移动滑动变阻器滑片)
(3)0.988
(4)6
【知识点】根据实物图画电路图;电路的动态分析;电功率计算公式的应用
【解析】【分析】根据电学实验操作的一些注意问题进行分析解答。
(1)电流表连接时,指针要调零;
(2)在串联电路中,电流表有示数,电压表无示数,电压表测量的位置短路;
(3)减小滑动变阻器的电阻,可以增大电路中其他位置的电压;利用电压和电流的乘积计算电功率;
(4)灯丝电阻受温度影响,当电压改变时,电功率改变;
(5)根据电压和电流的乘积计算电功率,利用电功率差值计算电功率的变化量;
(6)当滑动变阻器的电阻过大时,移动滑片,电阻改变较大。
【解答】(1)滑动变阻器的接入需要一上一下接入,图甲的实验电路如下:
(2)电路正确连按无误后,闭合开关,他们发现小灯泡不亮,电压表与电流表指针均有偏转,接下来应该进行的操作是将滑动变阻器的滑片往右移(或移动滑动变阻器滑片) .
(3)实验过程中,小灯泡正常发光时,电源电压6V,小灯泡电阻约为10Ω ,则最大电流约为,故选用电流表0-0.6A量程,所以图乙读数为0.26A。
则小灯泡的额定功率是
(4)若在实验中小灯泡的灯丝突然被烧断,则电压表测的是电源电压,示数约为6V 。
12.【答案】(1)B
(2)0.5
(3)灯丝的电阻随温度的变化而变化,不是一个定值,取平均值没有意义。
【知识点】欧姆定律及其应用;电功率计算公式的应用;测定小灯泡的功率
【解析】【分析】(1)根据欧姆定律计算出灯泡正常发光时变阻器接入的阻值,然后与两个变阻器的最大阻值比较即可;
(2)根据公式P=UI计算灯泡的额定功率;
(3)根据灯泡电阻随温度的变化规律分析判断。
【解答】(1)通过灯泡的额定电流为:;
变阻器两端的电压为:U变=U总-U=6V-2.5V=3.5V;
变阻器接入的阻值:;
两个变阻器的最大阻值都大于11.2Ω,而B的阻值较小一些,操作起来更准确和灵敏一些。
故选B。
(2)灯泡的额定功率为:P=UI=2.5V×0.2A=0.5W;
(3)我认为小科的做法错误,因为:灯丝的电阻随温度的变化而变化,不是一个定值,取平均值没有意义。
13.【答案】(1)
(2)B
(3)A
(4)C
【知识点】欧姆定律及其应用;电功率计算公式的应用;测定小灯泡的功率
【解析】【分析】(1)在测量小灯泡电功率的实验中,除了电压表与灯泡并联外,其它的都是串联。要注意电表的量程和接线柱的选择,还要注意变阻器接线“一上一下”。
(2)闭合开关前,为了防止电流过大而烧坏电表,所以变阻器的阻值要调到最大;
(3)根据乙图读出电压表的示数,然后与额定电压2.5V比较,确定电压表的示数变化方向,再根据U=IR确定通过电路的电流变化,电阻变化,从而确定变阻器的滑片移动方向。
(4)根据丁图确定此时电流表的示数,然后根据计算出此时灯泡的电阻,接下来根据计算出灯泡的额定功率。灯丝的电阻随温度的升高而增大,再判断灯泡真正的额定功率的数值范围即可。
【解答】(1)根据图甲可知,电压表应该与灯泡并联。电压表的“-”接线柱已经与灯泡的左端相连,只需将“3”的接线柱与灯泡的右端相连即可,如下图所示:
(2)根据图甲可知,当滑片在B端时变阻器的阻值最大,则:闭合开关前,图甲中滑动变阻器的滑片P应移动到B端。
(3)根据乙图可知,电压表选择量程0~3V,分度值为0.1V,此时示数为2.2V<2.5V。灯泡要正常发光,电压表的示数要增大,根据U=IR可知,通过电路的电流要增大,而变阻器的阻值要减小,则应该将滑片P向A端移动。
(4)根据丁图可知,电流表选择量程0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A,
灯泡此时的电阻;
如果灯丝电阻不变,那么它的额定功率为:;
灯丝的电阻随温度的升高而增大,
则实际上灯泡的额定功率略微小于1.25W;
故选C。
14.【答案】(1)
(2)闭合S和S1断开S2;
【知识点】欧姆定律及其应用;电功率计算公式的应用;测定小灯泡的功率
【解析】【分析】(1)根据灯泡亮度的变化分析电流的大小变化,根据欧姆定律分析变阻器阻值的改变,最后根据滑片的移动方向确定变阻器的接线情况;
(2)根据P=UI可知,测灯泡的额定功率,关键是测得通过它在额定电压下的额定电流。闭合S、S2,断开S1,此时灯泡与变阻器串联,电压表测变阻器的电压。那么当灯泡正常发光即电压为U额时,此时变阻器两端的电压为(U-U额),此时通过变阻器的电流就等于灯泡的额定电流。根据欧姆定律可知,在已知变阻器的电压情况下,只需测得它的电阻即可。
闭合S和S1、断开S2,此时变阻器与定值电阻R0串联,电压表测变阻器的电压。记下这时电压表的示数U滑,那么定值电阻R0的电压为(U-U滑)。根据串联电路电压与电阻成正比,列出比例式即可计算出变阻器的阻值,再将其代入前面的式子,即可计算出灯泡的额定功率。
【解答】(1)灯泡变亮即电流变大,那么变阻器的阻值变小。因为滑片向左滑动,所以变阻器肯定使用的是滑片左边的部分,即必须接左下角的接线柱,而上面的接线柱任选一个即可,如下图所示:
(2)②保持滑动变阻器滑片位置不动, 闭合S和S1、断开S2,记录电压表示数为U滑。
③闭合S和S1、断开S2,此时变阻器与定值电阻R0串联,电压表测变阻器的电压。
根据串联电路电压与电阻成正比得到:;
解得:变阻器的阻值;
闭合S、S2,断开S1,此时灯泡与变阻器串联,电压表测变阻器的电压。
当灯泡正常发光时,灯泡两端的电压为U额,
此时通过灯泡的额定电流;
那么灯泡的额定功率为:。
15.【答案】(1)
(2)R2
(3)第一组,此时滑动变阻器接入电路中的阻值需超过20欧,不符合实际情况
(4)步骤②改为:开关S拨到位置1,移动滑片P直到电流表示数为0.38A
【知识点】欧姆定律及其应用;测定小灯泡的功率
【解析】【分析】(1)根据小灯泡的额定电压确定电压表的量程,并注意正负接线柱的选择;
(2)当电流最小时,变阻器接入的阻值最大。根据表格,确定电路的最小电流,然后根据欧姆定律计算出总电阻,再根据R2=R总-RL计算变阻器的阻值即可;
(3)将每组对应的变阻器的阻值计算出来,哪个变阻器的阻值超过它的最大阻值,哪组就是错误的数据;
(4)如果只使用电流表不用电压表,那么可以将定值电阻与灯泡并联,当定值电阻两端的电压等于3.8V时,灯泡就正常发光,再记下通过灯泡的额定电流即可。由于串联电路电压与电阻成正比,所以在切换开关时,由于灯泡的电阻和定值电阻阻值不同,会造成它们两端的电压改变。为了保持电压不变,再切换开关时,必须保持灯泡和定值电阻的并联关系不变。当开关接1时,灯泡与定值电阻并联,调节变阻器,让电流表的示数等于,此时灯泡两端的电压就是3.8V。然后开关接2,此时电流表测总电流,那么通过灯泡的额定电流就是前后两个示数之差,最后计算额定功率即可。
【解答】(1)电压表与灯泡并联,因为3.8V>3V,所以选择量程0~15V。电压表左边的接线柱已经接好,只需将“15”的接线柱与灯泡右边相连即可,如下图所示:
(2)根据第2组数据可知,此时总电阻为:;
此时变阻器接入的最大阻值为:R2=R总-RL=31.57Ω-17.89Ω=13.68Ω;
因此应该选择量程为20Ω的变阻器,即选R2;
(3)通过计算可知,在第①组数据中,此时总电阻为:;
此时变阻器接入的最大阻值为:R2=R总-RL=33.33Ω-11.11Ω=22.22Ω>20Ω;
因此错误的数据是第一组,理由是: 此时滑动变阻器接入电路中的阻值需超过20欧,不符合实际情况 。
(4)为使测量结果更准确,修正方案为:步骤②改为:开关S拨到位置1,移动滑片P直到电流表示数为0.38A。
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