21世纪教育网 –中小学教育资源及组卷应用平台
第3节:测量小灯泡电功率知识点与考点解析(人教版)
一、伏安法测量小灯泡的电功率
1.实验目的:学习用电压表和电流表测量小灯泡的额定功率和实际功率,并加以比较。
2.实验原理:要测量小灯泡的电功率,根据电功率公式,可以用电压表测出小灯泡两端的电压,用电流表测出通过小灯泡的电流。
3.实验器材:电源、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡、开关、导线若干。
4.设计并进行实验:
(1)按照图所示的电路图连接好实验电路,连接电路时,开关处于断开状态,滑动变阻器的滑片置于最大阻值处。
(2)检查电路连接无误后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,使小灯泡两端的电压等于额定电压,记录电压表与电流表的示数,观察并记录小灯泡的发光情况。
(3)调节滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端的电压小于小灯泡的额定电压,记录电压表和电流表的示数,观察并记录小灯泡的发光情况。
(4)调节滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端的电压约为额定电压的1.2倍,记录电压表与电流表的示数,观察并记录小灯泡的发光情况。
(5)整理好实验器材。
(6)用公式计算出小灯泡的额定功率和实际功率,记录在下表中。
实验序号 电压/V 电流/A 电功率/W 小灯泡亮度
1 2.5 0.31 0.78 正常
2 2.0 0.25 0.50 较暗
3 3.0 0.38 1.14 较亮
5.分析与论证
(1)分析表格中的实验数据后,发现小灯泡两端的实际电压越高,小灯泡的电功率越大,灯泡发光越亮。
(2)小灯泡的亮度直接由它的实际功率决定。
(3)小灯泡两端的实际电压只有在不高于额定电压时,才处于安全使用状态。
(4)小灯泡的实际功率有多个,额定功率只有一个。
6、实验结论
(1)当实际电压等于额定电压时,小灯泡的实际功率等于额定功率,小灯泡正常发光。
(2)当实际电压低于额定电压时,小灯泡的实际更率小于额定功率,小灯泡发光较暗。
(3)当实际电压高于额定电压时,小灯泡的实际功率大于额定功率,小灯泡发光较亮。
7、注意事项
(1)电源电压应高于灯泡的额定电压;滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的正常工作电流,滑动变阻器的最大阻值应与小灯泡的电阻差不多,这样会使滑动变阻器的调压效果明显。
(2)连接电路时,电压表的量程要参照小灯泡的额定电压来选择,电流表的量程应根据灯泡的额定电流来选择,如果灯泡的额定电压或电流位置,则要采用试触的方法判断。
(3)连接电路时,开关要断开,防止由于电路连接错误而发生短路,损坏电流表。
(4)闭合开关前,要将滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置,以防止电路中电流过大,其保护电路作用。
(5)调节小灯泡两端的电压高于额定电压时要注意缓慢调节滑动变阻器的滑片,实际电压不能超过额定电压的1.2倍,同时通电时间不能过长,否则容易烧坏小灯泡。
注意:伏安法测小灯泡电功率与伏安法测电阻阻值的异同。
相同点:①实验电路基本相同,可采用同一电路;②实验方法相同,都是伏安法;③测量的物理量相同,都测量电流I和电压U。
不通电:①实验原理不同,测小灯泡电功率的实验原理,测电阻阻值的实验原理是;②数据处理方式不同,测电阻阻值时需要多次测量,最后求平均值以减小实验误差,而测小灯泡电功率时也需要多次测量,但不能用来求平均值,而是寻找不同电压下的电功率有什么规律。
二、实验中电路故障分析
故障 现象 故障原因
灯泡不亮 闭合开关,灯泡不亮,电压表、电流表有示数 ①滑动变阻器接成定值电阻 ②电源电压太低
闭合开关,灯泡不亮,电压表、电流表无示数 ①电源、电流表、开关或滑动变阻器损坏②接线柱接触不良 ③连接导线断裂
闭合开关,灯泡不亮,电流表几乎无示数,电压表指针明显偏转 ①灯泡的灯丝断了或灯座与灯泡接触不良②电流表和电压表的位置互换了
电表问题 电流表与电压表的指针向没有刻度的方向偏转 电流表和电压表的“﹢”“-”接线柱接反了
电流表与电压表的指针偏转角度很小 ①电表的量程都选择过大 ②电源电压过低
电表的指针超过最大刻度 ①量程选择过小 ②电路中出现短路
滑动变阻器问题 滑动变阻器的滑片滑动时,电表示数及灯泡的亮度无变化 滑动变阻器连接错误,没有遵循“一上一下”的接线原则,使滑动变阻器接成了定值电阻
无论怎样调节滑动变阻器,电压表示数总小于灯泡的额定电压 电源电压过低
闭合开关瞬间,灯泡发出强光后立即熄灭,电流表指针偏转后又回到零刻度线处,电压表仍有示数 灯泡两端电压过高,滑动变阻器的滑片没有置于阻值最大位置
1.考点解析
电磁学是物理的重点内容,在整个物理学科中占据非常重要的地位;所以,如何做好电磁学的复习,在中考物理中显得非常重要。电磁学涵盖的知识面宽,具有考点多、问题方式多样、分值高、题目种类多等特点。纵观历年中考试卷,涉及到电磁学考题,少则4、5道题,多则可达12道题;试题类型有选择题、填空题、作图题、简答题、实验探究题、计算题等;一般情况下,压轴题(计算题)必有一道此部分试题,并且分值很高,一般在8分—12分之间。从整张试卷看,电磁学内容所占分值在25分到40分之间,所占比例高的可达45%,平均比例为38%;由此可见其重要性。
第十七章是本书重点内容,本章每节都是重点,在中考中涉及到本章内容的考题所占比例高、考题形式多样、难度高,是每年中考中必考的内容,所以应该引起教师和考生注意,并下功夫做好本章复习。
测量小灯泡电功率是中考物理试卷中实验探究类考题的常考内容,如果说是必考内容也不过分,经统计中考物理试卷有关测量小灯泡电功率的实验探究题出现的概率在85%左右,所占分值在6分—12分之间。由此可见此内容在中考试卷地位和重要性。测量小灯泡实验探究题常见考查问题有:实验电路的纠错、分析、补充;电路故障排除;实验步骤与实验科学方法分析;实验手段分析;电功率概念理论研究;实验态度和实验误差等。
2.中考题型分析
纵观各地中考考纲和近三年考卷,对电功率的实验探究中考试卷中仍会出现,主要考查方式、内容和分值也不会有更多变化。
3.考点分类:考点分类见下表
考点分类 考点内容 考点分析与常见题型
常考热点 电功率实验探究 实验题,考查测量小灯泡电功率常见实验问题
★考点一:测量小灯泡电功率
◆典例一: (2018·内江)在测量“小灯泡的额定功率”的实验中,实验室提供的实验器材有:
A.电源(电压为4.5V)
B.电流表A1(量程为0—0.6A,电阻为0.5Ω)
C.电流表A2(量程为0—3A,电阻为0.2Ω )
D.电压表V1(量程为3V,内阻为3kΩ)
E.电压表V2(量程为15V,内阻为1kΩ)
F.滑动变阻器R(阻值0—10Ω)
G.定值电阻R0=800Ω
H.待测小灯泡L(额定电压为3.8V,额定功率大约是1.2W)
I.开关S一个,导线若干
实验要求:既要保证电路安全,又要提高测量精确度;为了减小系统误差,测量时电表示数应大于量程的三分之一。则
(1)根据实验要求,电流表应选( ),电压表应选( )(选填器材前的字母代号)。
(2)根据实验要求,在虚线方框内画出实验电路图(其中部分电路已画出)。
(3)根据实验电路图,请用笔画线代替导线,将实验器材连接起来使之成为实验电路(其
中部分导线已连接好)。
在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑到( )端(选填实物图中“a”或“b”);正确连接实验电路后,开关试触时,发现灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,仔细检查电路各部分均接触良好,其原因可能是( )。
【解析】(1)待测小灯泡L的额定电压为3.8V,额定功率大约是1.2W,
由P=UI得,小灯泡的额定电流大约为:
I==≈0.32A,因为小灯泡L的额定电流0.32A小于0.6A,
且大于电流表A1(量程为0﹣0.6A,电阻为0.5Ω)量程的三分之一,
所以,根据实验要求,电流表应选B。
因为电源电压为4.5V,待测小灯泡L的额定电压为3.8V,均小于电压表V2(量程为15V,内阻为1kΩ)量程的三分之一,所以,根据实验要求,电压表应选D。
(2)为了测量小灯泡的额定功率,应使其两端的电压为3.8V,由于电压表(量程为3V,内阻为3kΩ),因此可将电压表与R0串联后在并联在小灯泡L的两端,电流表接在干路上(即电流表外接法),当灯泡L正常发光时,其两端的电压为UL=3.8V,
根据串、并联电路电压规律可知,电压表和R0所在支路电压:UV+UR0=UL=3.8V,
根据串联电路分压规律可知,电压表V1与定值电阻R0两端的电压之比:
===,
联立以上两式可解得:UV=3V;UR0=0.8V。
符合实验要求,故设计的实验电路图如下图所示:
(3)根据实验电路图和实验要求,按电流的流经顺序将其连接起来,如下图所示:
(4)在闭合开关前,为了保护电路,应使电路中的电流最小,
滑动变阻器接入电路的阻值最大,由实验电路可知,滑动变阻器的滑片应滑到b端。
正确连接实验电路后,开关试触时,发现灯泡不亮,电流表无示数,说明电路存在断路,电压表有示数,说明电压表两接线柱到电源两极是连通的,则与电压表并联的部分断路,即小灯泡L断路。
故答案为:(1)B;D;(2)如图所示;(3)如图所示;(4)b;小灯泡L断路。
◆典例二:(2018·南充)在“ 测量小灯泡额定功率” 的实验中,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1) 将甲图中电路连接完整。 ( 要求:滑动变阻器滑片 P 向右移灯泡变亮) (2) 正确连接电路后,闭合开关 S,移动滑片 P,小张发现小灯泡始终不亮,电流表无示数, 电压表示数始终为 3V,则故障原因为 。
(3) 电路故障排除后,闭合开关,移动滑片 P,直到电压表示数为 2. 5V,此时电流表示数如 图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。 (4) 小张设计了如图丙所示的电路也完成了该实验( 电源电压不变,R 阻值已知)
①闭合开关 S 和 S1 ,断开 S2 ,并调节滑动变阻器使电压表示数为 U额 。
②闭合开关 S 和 S2 ,断开 S1 ,滑动变阻器滑片 P 不动,读出此时电压表示数为 U;则小灯泡
额定功率的表达式为 P 额 = 。 ( 用 U额 、R、U 表示)
【解析】(1)由于滑片P向右移时灯泡变亮,所以说明此过程变阻器连入电路的阻值在减小,所以应将变阻器的B接线柱接入电路,如图:
(2)根据题意知道,电流表无示数,灯不亮,说明电路可能断路;电压表有示数,说明电压表与电源连通,即与电压表并联的支路以外的电路是完好的,所以应是电压表并联的灯泡断路了;
(3)由图乙知道,电流表的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,所以电流表的示数是0.3A,故灯泡的额定功率是:P=UI=2.5V×0.3A=0.75W;
(4)根据题意知道,①当闭合开关S和S1,断开S2时,电压表测量灯泡的电压值,并调节滑动变阻器使电压表示数为U额。
②当闭合开关S和S2,断开S1时,灯泡与定值电阻仍是串联,电压表测量灯泡与定值电阻的电压,且要滑动变阻器滑片P不动,此时读出电压表示数为U,则定值电阻的电压是:U-U额,电路的电流是:IR =U-U额/R,所以小灯泡额定功率的表达式是:P额 =U额 I额 =U额IR =U额×(U U额)/R=U额(U U额)/R。
【答案】(1)如图;(2)灯泡断路;(3) 0.75;(4)见解析所示。
1.(2018·潍坊)要测量一个额定电压为3.8V小灯泡的功率,小灯泡工作时的电阻约为10Ω.现有电流表、电压表、开关各一个,规格分别为“10Ω、1A“、“50Ω、0.5A”和500Ω、0.1A”的滑动变阻器各一个,导线若干,电源(8V)一个。
(1)为完成实验,应该选取规格为 的滑动变阻器;
(2)选出合适的滑动变阻器后,将实验器材连成如图所示的实验电路,闭合开关,将滑动变阻器滑片向右移动,观察到的现象是 (多选);
A.小灯泡变亮,电压表示数变大;
B.电流表示数为零,小灯泡不亮;
C.电流表示数变大,电压表示数变小;
D.电压表示数接近8V,且示数不变。
(3)造成上述现象的原因是其中有一条导线连接错误,请将该导线打上“×”号;并用笔画线代替导线把它改到正确的位置上;
(4)线路改正后,移动滑片,记录多组电流和电压U,并在坐标纸上做出I-U关系图象,如图所示。由图可知小灯泡的额定功率为 W;当小灯泡两端电压为3V时,灯泡电阻为 Ω。
2.(2018·滨州)某实验小组的同学用图甲所示器材测量小灯泡电功率,待测小灯泡L的额定电压为3.8V,额定功率小于1W,电源电压恒为6V,滑动变阻器R的规格为“20Ω、1A”,图甲所示是该实验小组没有连接完整的电路。
(1)请你用笔线代替导线,在图甲中把电路连接完整;
(2)正确连接完电路,闭合开关后,发现无论怎样移动滑片,小灯泡不亮,电流表无示数,电压表示数明显,仔细检查,连接无误,那么出现该状况的原因应该是 (选填“A”、“B”、“C”或“D”)。
A.电流表内部断路了;B.灯泡的灯丝断了;
C.灯座内部出现了短路;D.滑动变阻器的电阻线断了
(3)排出故障后,通过正确操作,当灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,其值为 A,小灯泡的额定功率为 W。
(4)测出小灯泡的额定功率后,再测大于小灯泡额定功率的实际功率,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)端滑动。
(5)测量小灯泡的电功率 (选填“需要”或“不需要”)多次测量求平均值,原因是 。
(6)图丙是该实验小组的同学测量小灯泡电功率的电路图,测量后他们对测量结果进行了误差分析,考虑电表本身对电路的影响,该电路主要是由于所测 (选填“电压”或“电流”)值偏大引起小灯跑电功率偏大的。
3.(2018·东营)在“测量小灯泡额定功率”的实验中,老师给同学们提供的器材有:小灯泡(额定电压为2.5V,正常发光时灯丝电阻约为10Ω)、电源(电压恒为6V)、电流表、电压表、开关各一个,导线若干。若实验室只有:R1(10Ω、1A)、R2(50Ω、0.2A)、R3(100Ω、0.5A)三种规格的滑动变阻器可供选择。
(1)请在答题卡虚线框内画出实验电路图。
(2)通过估算,滑动变阻器应选择__________(选填“R1”、“R2”或“R3”)
(3)同学们检查器材完好,按电路图连接电路,当闭合开关时,发现电流表指针偏转情况如图所示,造成这种现象的原因是___________________________________。
(4)同学们纠正了错误,正确连接好电路,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数,请分析出现这种现象的原因是__________________。为测量小灯泡的额定功率,接下来的操作应该是__________________,读出并记录电流表的示数。
(5)当小灯泡正常发光时,电流表的示数如下图,为________,则小灯泡的额定功率为___________。
4.(2018·德州)在测量小灯泡电功率的实验中,电源电压为4.5V,小灯泡的额定电压为2.5V,小灯泡正常发光时的电阻约为10Ω。
(1)请你用笔画线代替导线,将图23甲中的实物电路连接完整。要求:当滑动变阻器的滑片向A端移动时,连入电路的电阻变大,连线不得交叉。
(2)小刚同学闭合开关,移动滑片P到某一位置时,电压表示数(如图23乙所示)为_____V,若他想测量小灯泡的额定功率,应将图23甲中滑动变阻器的滑片P向____(选填“A”或“B”)端移动,图23内的Ⅰ—U图象是小刚根据多组实验数据绘制的,根据图象可得小灯泡的额定功率为____W。
(3)由实验中Ⅰ一U图象发现小灯泡电阻是变化的,影响其变化的主要因素是_______。
(4)若把小灯泡换成一个定值电阻,还可探究___________的关系。
A.电流与电阻 B.电流与电压
5.(2018 玉林)在测量“小灯泡电功率”的实验中,已知电源电压为3V,小灯泡额定电压为2.5V,图甲是未连接完整的实验电路。
(1)请你用笔画线代替导线将实物电路连接完整(要求:滑片P向右移动时,小灯泡变亮)
(2)闭合开关后,缓慢移动滑动变阻器的滑片P,当电压表的示数如图乙所示时,其示数为 V。
(3)改变滑片P的位置,获得多组对应的电压、电流值,如下表所示。由表可知,随着电压的增大,小灯泡的电功率 (选填“增大”、“不变”或“减小”)。
数据序号 1 2 3 4 5 6 7
发光情况 熄灭 熄灭 微光 较暗 不很亮 较亮 明亮
电压U/V 0.2 0.5 1.0 1.3 1.7 2.0 2.5
电流I/A 0.10 0.20 0.38 0.42 0.48 0.52 0.56
(4)根据上表中数据,请在图丙中画出I﹣U关系图象。
(5)根据图线可求得,当小灯泡两端电压为2.2V时,小灯泡的实际功率为 W(结果保留一位小数)。
6.(2018·龙东)在测定额定电压为3.8V的小灯泡(电阻大约为10Ω)额定功率的实验中,小明连接了如图甲所示的电路,其中电源电压为6V且保持不变。
(1)用笔画线代替导线将图甲实物电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片向左移动时小灯泡逐渐变亮,连线不得交叉)。
(2)在连接电路时,若有A(5Ω,1A)、B(10Ω,0.5A)和C(10Ω,0.2A)三个滑动变阻器可供选择,则应该选择变阻器 (填“A”、“B”或“C”)连入电路,才能保证实验顺利进行。
(3)在实验中,若电压表示数为2V,为了能测量小灯泡的额定功率,必须将滑动变阻器的滑片P向 (填“A”或“B”)端移动,当电压表的示数为3.8V时,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,则电路中的电流是 A,小灯泡的额定功率为 W。
(4)小明根据测量小灯泡实际功率的多组实验数据,做出I﹣U图象如图丙所示。结果发现图象不是直线,这表明通过小灯泡的电流与其两端的电压 (填“成”或“不成”)正比,这是因为 。
7.(2018 南京)两只铭牌模糊的小灯泡L1、L2,仅能看清分别标有“0.3A”和“0.5A”字样。
(1)图甲是小明测量小灯泡L1额定功率时连接的实物图;
①图中有一根线连接错误,请在这积线上打“×”,并在图中改正;
②闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应位于 (远填“A”或“B”)端;
③闭合开关,电流表示数为0.1A,移动滑片P,通过观察 表的示数来判断小灯泡是否正常发光,小灯泡正常发光时,电压表的示数如图乙所示,则小灯泡L1的额定功率为 W。
(2)小华利用图丙所示的电路测出了小灯泡L2的额定功率,请在虚线框内补上小灯泡、电压表和定值电阻R(阻值已知)这三个元件的符号,使电路完整,实验操作方便。
8.(2018 呼和浩特)小林同学在学习了“伏安法测电功率”的知识后,设计了一个定值电阻的功率能从“0到最大功率”连续变化的电路。电路如图甲所示:
(1)实验前,开关应断开,滑片P移到 端(选填“a”或“b”);
(2)请你按照他的设计,用笔划线代替导线将实物图乙连接完整(电压表选用0﹣3V档,导线不能交叉)
9.(2018 攀枝花)小明同学利用电流表和电阻箱测量小灯泡的功率,设计并接了如图甲所示的实物电路。
(1)为了保护电路,闭合开关S1前,应将滑片P移到动变阻器的 (“A”或“B”)端。
(2)闭合开关S1,将单刀双掷开关S2扳向“1”,调节滑动变阻器调节电阻箱的阻值使电流表的示数为I1,如图乙所示,I1= A;
(3)将开关S2扳向“2”,保待滑动变阻器的阻值不变,调节滑动变阻箱的阻值R,使电流表的示数仍为I1,此时R=5Ω;则步骤(2)中小灯泡的电阻R1= Ω,测量小灯泡电阻的方法是 (选填“控制变量法”或“等效替代法”);
(4)步骤(2)小灯泡的实际功率P1= W;
(5)若小灯泡的额定电流为I0=2I1,以下关于灯泡额定功率P0与实际功率P1的数值关系,你认为最有可能的是 。
A.P0=2P1B.P0=3P1 C.P0=4P1D.P0=5P1
10.(2018·舟山)在探究小灯泡的电功率与哪些因素有关的实验中,小组同学猜想:小灯泡的电功率可能与电压、电流有关,于是他们设计了如下所示的三个电路图:
(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)小组同学经过分析讨论,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。支持该结论的实验现象是 。
11. (2018·德阳) 在“测量小灯泡的额定功率”的实验中,所用小灯泡标有“3.8V”字样。
(1)要使滑动变阻器的滑片P向右滑动变阻器阻值变大,请你用笔画线代替导线将如图甲实物电路连接完整。
(2)若闭合开关时,发现电压表的指针速转动到左边无刻度处,这是由于电压 。
(3)检查连接无误后,张鹏调节滑动变阻器的滑片使小灯泡刚好正常工作,此时电流表读教如图乙,则小灯泡的正常工作电流是 A,小灯泡的额定功率为 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 (选填“变大”变小”或“不变”)
12.(2018 广安)小丽同学手里有一只标有“3.8V”字样的小灯泡,她想知道小灯泡的额定电功率,于是在学校实验室找来一些器材,连接成了如图甲的实验电路,电源电压恒定不变。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲的电路连完整(要求滑片P向右移灯泡变亮)
(2)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,发现灯泡始终不亮,电流表示数几乎为零,电压表指针明显偏转,出现这种现象的原因可能是 。
(3)排除故障后,该同学移动滑动变阻器的滑片P,到某一位置时电压表的示数为3V,若要测小灯泡的额定功率,应在此位置基础上将滑片P向 (选填“左”或“右”)移动。
(4)当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W。
13.(2018·十堰)在“测量小灯泡的电功率”的实验中,电源电压为6V,小灯泡的额定电压为,小灯泡电阻约为。
请你用笔画线代替导线,将图甲中的实验电路连接完整要求滑片向左移动时电流表示数变小;
小天同学在连接好最后一根导线时,小灯泡立即发光,请你分析产生这一现象的操作错误是______;
改正错误后继续实验,移动滑动变阻器滑片到某点,电压表示数为,要使小灯泡正常发光,滑动变阳器滑片应向______选填“左”、“右”移动滑片,同时眼睛视线应注意观察______的示数,直到小灯泡正常发光,此时电流表示数为,则小灯泡的额定功率是______W;
记下多组对应电流表和电压表示数,绘制出如图乙所示的图象,由图象可知用此实验装置______选填“可以”或“不可以”做“探究通过定值电阻的电流与电压的关系“的实验。
14.(2018·遵义)在“测小灯泡电功率”的实验中,实验室有以下器材:电源(电压恒为4.5V)、标有2.5V的小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器“20Ω、1A”、开关各一个,定值电阻三个(10Ω、20Ω、30Ω)、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中电路连接完整。要求:滑动变阻器滑片向左移动时小灯泡亮度变亮。
(2)电路连接好后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片进行多次实验,并将其中三次数据记录在表格中,根据数据求出小灯泡的额定功率为 W。
实验次数 1 2 3
电压表示U/V 2.0 2.5 2.8
电流表示数I/A 0.20 0.24 0.26
(3)上述实验结束后,小华同学想进一步“探究电流与电阻的关系”,他将小灯泡取下后,按图乙电路在R的位置依次换成已有的定值电阻(10Ω、20Ω、30Ω)先后接入电路,为保证每次都能将接入的定值电阻两端电压调为2.5V,应在电路中再串联一个阻值范围为 Ω至 Ω的电阻Rˊ。
15.(2018·武汉)某同学利用图甲所示的器材测量小灯泡的电功率。实验中电源电压保持不变,滑动变阻器的规格为“100Ω、0.5A”,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)如图甲所示,电路中还有两根导线没有连接,请你将电路连接完整。(要求导线不允许交叉)
(2)该同学连接好电路后,按正确的步骤进行实验。小灯泡正常发光时,电流表的示数如上图所示,则小灯泡的额定电流是________A,额定功率是_______W。
(3)该同学继续进行实验,记录的部分数据如下表所示,其中有一组数据明显存在错误,这组数据是______(填数据序号)。剔除掉这组错误的数据,我们分析后可以得出实验中电源电压不会超过________V。
16.(2018 烟台)小明在做“测定小灯泡电功率”的实验时连接了如图甲所示的电路
(1)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片P,发现小灯泡不亮,经检查有一根导线连接错误,请你在电路中将连接错误的导线上打“×”,并补测出正确的连线。
(2)正确连接电路后,滑片P移动到某一位置时,电压表和电流表示数如图乙所示小灯泡此时的电功率是多少?
(3)小明根据记录的多组数据绘制出小灯泡的I﹣U图象(图丙),分析评估时,小明对自己的实验产生了困惑,他认为:由欧姆定律I=知,I与U之间的变化关系是正比函数,所以其图象理论上应该是过原点的一条直线,请你帮助他解除困惑。
17.(2018·淮安)在“测量小灯泡的功率”实验中,小灯泡标有“2.5V”字样。
(1)图甲中有一处导线连接错误无法正常完成实验,错误的导线是 (选填“①”或“②”)。
(2)正确连接电路并检查无误后,闭合开关,发现灯泡不亮,两电表均无示数。为了检查故障,小华将电压表拆下,在开关闭合状态下,分别将电压表接在电源、滑动变阻器及开关两端,结果只有接在滑动变阻器两端时,电压表无示数,则肯定出现故障的元件是 。
A.电源 B.开关 C.灯泡 D.滑动变阻器
(3)排除故障后,使小灯泡正常发光,电流表示数如图乙所示,电流为 A,小灯泡的额定功率为 W
(4)你认为利用本实验电路能探究电流与电压的关系吗?答: ,理由是 。
18.(2018·泰州)在“比较两个灯泡的亮暗”的活动中,如图(a)所示(电源由四节干电池串联,每节电压恒为1.5V,L1灯额定电压为3.8V,L2灯额定电压为2.5V)。
(1)请用笔画线代替导线,将图中的实物电路连接完整,使滑片在最右端时滑动变阻器连入电路的阻值最大。
(2)L1、L2两灯应选择电阻________(相同/不同)的白炽灯泡,连接电路后闭合开关,调节滑动变阻器,应比较两灯泡亮暗和__________。总结发现:两灯串联时,通过灯泡的电流相等,电压越高,相同时间内_________越多,灯泡就越亮。
(3)小明为测出L1灯的额定电功率,在原电路中串联一只电流表如图(b),正确连接电路后闭合开关,读出甲表示数为2.8V,乙表示数为1.8V,电流表示数为0.14A,当滑片移动阻值最小处时,甲表示数如图(c)所示为_______V,小明对电路进行改进,取走L2灯和乙表,正确连接电路后,发现还是无法测量L1灯的额定功率,小明思考后,在不增加电路元件的情况下又对实验进行改进,顺利完成了实验,他的做法是___________。
19.(2018·吉林)小明同学为了“测量小灯泡的额定功率”。准备了以下实验器材:额定电压为2.5V的小灯泡(正常发光时电阻为8Ω ),规格为“10Ω 1A”的滑动变阻器,开关、电流表和电压表各一个,新干电池4节、导线若干。
(1)小明连接完电路,如图12所示,经检查发现只有导线AE连接错误,此导线应连接到 两点;
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最 (选填:“左”或“右”)端;
(3)经检查,电路连接无误,各元件完好,闭合开关后,无论怎样移动滑片Ρ,电压表的示数都不到2.5V,出现这种现象的原因可能是 ;(写出一种原因即可)
(4)解决上述问题后,移动滑片Ρ,当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图13所示,则小灯泡的额定功率是 W;
(5)测出小灯泡的额定功率后,小明有把灯泡两端电压调到额定电压的一半,发现测得的功率不等于其额定功率的1/4,这是由于 。
20.(2018·眉山)2018年4月,某同学参加我市中考物理实验操作考试时,为“测量小灯泡的额定电功率”,实验室备有以下实验器材:额定电压为2.5V的小灯泡、规格为“20Ω 1A”的滑动变阻器、开关、电流表、电压表各1个,新干电池4节,导线若干。
(1)图甲是该同学连接好的电路实物图,其中有一根导线连接错误,请在连接错误的导线上打“×”。
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器滑片P移到最 (填“左”或“右”)端。
(3)经修正后电路连接无误,各元件均完好。闭合开关,移动滑片P使电压表示数为2.5V,小灯泡正常发光,电流表示数如图乙所示,电流表的读数为 A,则小灯泡的额定功率是 W。
(4)测出小灯泡额定功率后,该同学又把灯泡两端的电压调为额定电压的,发现测得的实际功率不等于其额定功率的,请你帮他分析出现这种现象的原因是 。
21.(2018·绵阳)在“测量小灯泡的电功率”实验中,已知待测小灯泡的额定电压为3.8V,额定电功率估计在0.9W左右。可供选择的电流表有:A1(量程0﹣0.3A),A2(量程0﹣3A)。
(1)连接电路时,应选用的电流表是 (选填“A1”或“A2”)。
(2)图甲是某小组连接的实物电路图。图中有一根导线连接错误,请在这根导线上打“×”,并在图中改正。
(3)改正错误后,闭合开关,移动滑动变阻器画片,当电压表示数为0.3V时,电流表示数如图乙所示,此时小灯泡的电功率是 W。
(4)不用电流表,另增加两只开关和一个阻值为12Ω的定值电阻R0,该小组设计了如图丙所示的电路图,测量小灯泡的额定功率。正确连接电路后,断开S3,闭合S1、S2,调节滑动变阻器,让电压表示数为3.8V;然后只断开S2,再闭合S3,读出电压表示数为6.5V.则测得小灯泡的额定功率是 W。
22.(2018·遂宁)为了探究小灯泡亮度与实际功率的关系,某校物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路,标有“2.5V”字样的小灯泡电阻约为10Ω,电源电压6V,可供选用的滑动变阻器有“10Ω、1A”的R1和“20Ω、1A”的R2。
(1)为了完成实验,你认为应该选用的滑动变阻器是 。(选填“R1”或“R2”)
(2)请用笔划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)
(3)电路正确连按后,闭合开关,他们发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表指针明显偏转,你认为造成这一﹣现象的原因可能是 。(选填字母)
A.电流表断路 B.小灯泡短路 C.小灯泡灯丝断了 D.滑动变阻器短路
(4)排除故障后,当滑动变阻器的滑片移到某一位置时,某同学从“0﹣15V”量程的刻度线看出指针停在10V处,若要测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向 移(选填“左”或“右”)直到小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W。
(5)根据收集到的实验数据,同学们得出了灯泡亮度与实际功率的关系。在分析论证过程中,勤于思考的小明发现小灯泡在不同亮度下,它两端的电压与电流的比值不一样,你认为其主要原因是 。
23.(2018 扬州)某同学用如图甲电路测定小灯泡的电功率,电源电压为6V,小灯泡标有“2.5V”字样(灯丝电阻约为10Ω),有以下两种规格的滑动变阻器可选用:A.“50Ω、2A”B.“10Ω、1A”。
(1)应选用滑动变阻器 (A/B)。
(2)连接好电路,闭合开关后发现小灯泡比正常工作时亮,他想到自己在开关闭合前遗漏了一个步骤,立即断开开关。遗漏的步骤是 。
(3)改正错误后,闭合开关小灯泡不亮,电流表和电压表指针都有较小的偏转,则小灯泡不亮的原因是 。
A.小灯泡烧坏 B.小灯泡短路 C.小灯泡的实际功率太小
(4)排除故障后,闭合开关,移动滑片,发现电压表的示数如图乙所示,其读数是 V;为了测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向 端移动(左/右)。
(5)调节滑动变阻器,当小灯泡正常发光时,电流表的示数为0.25A,小灯泡的额定功率是 W。
24. (2018·包头)小聪利用如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)请用笔画线代替导线,将图甲的实物图连接完整,要求滑动变阻器画片P向右移动时小灯泡变亮。
(2)连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表示数不为零,电压表示数为零,则故障可能是由于小灯泡 引起的。
(3)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时 W。在实际测量中,电压表有示数时内部有微弱的电流通过,如果考虑这个微弱电流的影响,则所测小灯泡的额定功率偏 。
(4)利用如图丙所示的电路也可以完成该实验,请完成下列填空(电源电压不变,R1和R2为滑动变阻器,R2的最大电阻为R0)。
①只闭合开关S和,调节 ,使电压表的示数为2.5V。
②只闭合开关 ,调节,使电压表的示数仍为2.5V。
③接着将R2的滑片P调至最左端,记下电压表的示数为U1;再将R2的滑片P调至最右端,记下电压表的示数为U2,则小灯泡额定功率的表达式P额= (用U额、R0、U1、U2表示)。
25.(2018·西宁)在测量额定电压为3.8V的小灯泡电功率实验中,小明同学连接了如图甲所示的电路(电源电压4.5V保持不变,电路元件完好,接线柱接线牢固)。
(1)在未检查电路连接是否正确的情况下,闭合开关,调节滑动变阻器滑片,电流表的示数将 ,电压表的示数将 (两空均选填“变化”或“不变”)。
(2)检查电路发现一处错误,指出连接错误的导线是 (填“a”、“b”、“c”成“d”)。
(3)排除故障后,继续实验,分别记下了多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制了如图乙所示的I-U图像。某次实验时电流表示数如图所示,电流表的示数为 A,处时小灯泡的电阻是 ;当小灯泡正常发光时,它的额定功率是 W。
(4)若实验过程中电压表的大量程损坏,在不添加任何器材的情况下,请你在答题卡中的方框内设计能测量小灯泡额定功率的实验电路图。
26.(2018·桂林)小绒在“测量小灯泡的电功率”实验活动中,使用的小灯泡额定电压为2.5V。
(1)在检查实验仪器时,发见电流表指针如图乙所示,则应对电流表进行 ;
(2)图甲是他未连接好的实验电路,用笔画线代替导线帮他连接好实验电路。(要求滑动变阻器滑片P向右滑动时灯泡变亮)
(3)检查电路连接无误后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电压表、电流表都有示数。则小灯泡不亮的原因可能是 。
(4)问题解决后,继续进行实验,闭合开关,发现电压表的示数如图丙所示,要测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器滑片向 (选填“C“或“D“”)端滑动,直至电压表示数为 V,若此时电流表的示数为0.30A,则小灯泡的额度功率为 W。
(5)若两个额定电压为220V的白炽灯L1和L2的电压U与电流I的关系曲线如图丁所示,由图可知,L2的额定电流为 A,额定功率为 W;如果将L1和L2串联后接在220V的电源上,则L2的实际功率为 W。
27. (2018·云南) 如图所示,在“测量小灯泡电功率”的实验中,小灯泡的额定电压为3.8V,电阻约为12欧,电源电压为6V。
(1用笔划线代替导线,将图甲中的电路补充完整。
(2)用合开关键,滑动变阻器滑片应置于 (选填“A”或“B”)端,闭合开关,灯泡不亮,电压表和电流表都有示数,但示数较小,接下来的操作是
(3)电压表的示数为3.8V时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W
在继续调节滑动变阻器进行测量的过程中,小灯泡突然熄灭,电流表示数变力0,电压表示数楼近6V,你认为政障可能是
(4)完成测量后,同学们又找来几个不同阻值的定值电阻替换小灯泡,探充电流与电阻的关系。为电阻为10欧时,电流表的示最为0.2A:换用20欧电阻后,闭合开关。应将滑动变阻器的划片向 (选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为
读出电流表的示数。多次换用阳值不同的电阻,进行正确操作后部可得出结论。
28.(2018黄石)在“测量小灯泡的额定功率”实验中,提供如下实验器材:
A.电源(输出电压恒为4.5V);
B.小灯泡(额定电压3.5V.电阻约为10Ω);
C.滑动变阻器(0﹣10Ω,最大电流2A);
D.电压表(量程0∽3V);
E.电流表(量程0﹣0.6A﹣3A)。
(1)实验小组初步设计电路如图甲所示。经分析此电路无法测出小灯泡的额定功率,原因是 。
(2)重新设计电路如图乙所示,请对照此图在答题卡图中用笔画线替代导线,完成实物图的连接。
(3)连接电路完成后,闭合开关,发现电流表不动,电压表也无示数,若电路中只有一处故障,可能是 。
A.小灯泡断路;B.电压表断路;C.滑动变阻器断路。
(4)排除故障后继续实验,闭合开关,调节滑动变阻器,当电压表示数为UV= V时小灯泡正常发光,此时电流表示数如图丁所示,则小灯泡的额定功率P额= W。
跟踪训练解析
1.(2018·潍坊)要测量一个额定电压为3.8V小灯泡的功率,小灯泡工作时的电阻约为10Ω.现有电流表、电压表、开关各一个,规格分别为“10Ω、1A“、“50Ω、0.5A”和500Ω、0.1A”的滑动变阻器各一个,导线若干,电源(8V)一个。
(1)为完成实验,应该选取规格为 的滑动变阻器;
(2)选出合适的滑动变阻器后,将实验器材连成如图所示的实验电路,闭合开关,将滑动变阻器滑片向右移动,观察到的现象是 (多选);
A.小灯泡变亮,电压表示数变大;
B.电流表示数为零,小灯泡不亮;
C.电流表示数变大,电压表示数变小;
D.电压表示数接近8V,且示数不变。
(3)造成上述现象的原因是其中有一条导线连接错误,请将该导线打上“×”号;并用笔画线代替导线把它改到正确的位置上;
(4)线路改正后,移动滑片,记录多组电流和电压U,并在坐标纸上做出I-U关系图象,如图所示。由图可知小灯泡的额定功率为 W;当小灯泡两端电压为3V时,灯泡电阻为 Ω。
【解析】(1)已知电源电压为8V且保持不变,实验中小灯泡额定电压为3.8V,电路中电流,I===0.38A,故变阻器分得的电压为U滑=8V﹣3.8V=4.2V,变阻器电压为小灯泡的倍,小灯泡电阻为10Ω时,根据分压原理,变阻器连入电路中的电阻R滑大=×10Ω≈11Ω,有三种规格滑动变阻器应选用“50Ω 0.5A”的变阻器;(2)由实物图可知,电压表串联在电路中,相当于开路,故电流表示数为零,小灯泡不亮,电压表测量电源的电压,示数为电源电压8V,故选BD;(3)原电路中,电流表与小灯泡并联,电压表串联在电路中是错误的,电流表与小灯泡串联,电压表与小灯泡并联,改正后如下所示:
(4)由图象可知:正常工作电灯的额定电压为3.8V,通过灯泡的电流为0.3A,此时灯泡的电功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W,当小灯泡两端电压为3V时,灯泡的电流,I′=0.25A,电阻为R===12Ω;
答案:(1)“50Ω 0.5A”;(2)BD;(3)如上图;(4)1.14、12。
2.(2018·滨州)某实验小组的同学用图甲所示器材测量小灯泡电功率,待测小灯泡L的额定电压为3.8V,额定功率小于1W,电源电压恒为6V,滑动变阻器R的规格为“20Ω、1A”,图甲所示是该实验小组没有连接完整的电路。
(1)请你用笔线代替导线,在图甲中把电路连接完整;
(2)正确连接完电路,闭合开关后,发现无论怎样移动滑片,小灯泡不亮,电流表无示数,电压表示数明显,仔细检查,连接无误,那么出现该状况的原因应该是 (选填“A”、“B”、“C”或“D”)。
A.电流表内部断路了;B.灯泡的灯丝断了;
C.灯座内部出现了短路;D.滑动变阻器的电阻线断了
(3)排出故障后,通过正确操作,当灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,其值为 A,小灯泡的额定功率为 W。
(4)测出小灯泡的额定功率后,再测大于小灯泡额定功率的实际功率,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)端滑动。
(5)测量小灯泡的电功率 (选填“需要”或“不需要”)多次测量求平均值,原因是 。
(6)图丙是该实验小组的同学测量小灯泡电功率的电路图,测量后他们对测量结果进行了误差分析,考虑电表本身对电路的影响,该电路主要是由于所测 (选填“电压”或“电流”)值偏大引起小灯跑电功率偏大的。
【解析】(1)灯的额定电压为3.8V,故电压表选用大量程与灯并联,将变阻器的最大电阻连入电路中与灯串联,如下所示:
(2)A.若电流表内部断路了,则整个电路断路,两表都没有示数,不符合题意;B.若灯泡的灯丝断了,灯不亮,电流表没有示数,电压表串联在电路中,电压表测电源电压有示数,符合题意;C.若灯座内部出现了短路,则电压表没有示数,电流表有示数,不符合题意;D.若滑动变阻器的电阻线断了,则整个电路断路,两表都没有示数,不符合题意;故选B;
(3)当灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,其值为0.2A,小灯泡的额定功率为:P=UI=3.8V×0.2A=0.76W。
(4)测出小灯泡的额定功率后,再测大于小灯泡额定功率的实际功率,要增大灯电压,减小变阻器的电压,由分压原理,应将滑动变阻器的滑片向右端滑动。
(5)灯在不同电压下的功率不同,故不需要多次测量求平均值;
(6)根据并联电路电流的规律,电流表示数等于灯的电压与通过电压表电流大小和,故该电路主要是由于所测电流值偏大引起小灯跑电功率偏大的。
答案:(1)如上;(2)B;(3)0.2;0.76;(4)右;(5)不需要;灯在不同电压下的功率不同;(6)电流。
3.(2018·东营)在“测量小灯泡额定功率”的实验中,老师给同学们提供的器材有:小灯泡(额定电压为2.5V,正常发光时灯丝电阻约为10Ω)、电源(电压恒为6V)、电流表、电压表、开关各一个,导线若干。若实验室只有:R1(10Ω、1A)、R2(50Ω、0.2A)、R3(100Ω、0.5A)三种规格的滑动变阻器可供选择。
(1)请在答题卡虚线框内画出实验电路图。
(2)通过估算,滑动变阻器应选择__________(选填“R1”、“R2”或“R3”)
(3)同学们检查器材完好,按电路图连接电路,当闭合开关时,发现电流表指针偏转情况如图所示,造成这种现象的原因是______________。
(4)同学们纠正了错误,正确连接好电路,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数,请分析出现这种现象的原因是__________________。为测量小灯泡的额定功率,接下来的操作应该是__________________,读出并记录电流表的示数。
(5)当小灯泡正常发光时,电流表的示数如下图,为________,则小灯泡的额定功率为___________。
【解析】(1)在“测量小灯泡额定功率”的实验中,根据P=UI可知,电压表测量小灯泡的电压,电流表测量电流,滑动变阻器串联在电路中,如下图所示:
(2)因小灯泡的额定电压为2.5V,正常工作电流大约是I===0.25A,电源电压为6V,由串联电路电压的规律,当灯正常发光时,变阻器分得的电压:U滑=U﹣UL=6V﹣2.5V=3.5V,由欧姆定律I=,变阻器连入电路中的电阻大小约为:
R滑===14Ω>10Ω,考虑到电流因素,故选用R3(100Ω 0.5A)的变阻器;
(3)由图1所示电流表可知,测量电流过程中,电流表指针反向偏转,这是由于电流表正负接线柱接反了造成的;
(4)闭合开关,发现小灯泡仍不亮,但电流表和电压表示数均较小,则说明滑动变阻器的电阻较大,使得灯泡的实际功率太小造成,此时应减小滑动变阻器的阻值,使小灯泡两端电压为2.5V;
(5)电流表选择0~0.6A量程,每一个大格代表0.2A,每一个小格代表0.02A,电流为0.24A,
P=UI=2.5V×0.26A=0.65W。
故答案为:(1)如图所示;(2)R3;(3)电流表正负接线柱接反了造成的;(4)小灯泡实际功率太小,不足以让小灯泡发光;调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压为2.5V;(5)0.26A;0.65W。
4.(2018·德州)在测量小灯泡电功率的实验中,电源电压为4.5V,小灯泡的额定电压为2.5V,小灯泡正常发光时的电阻约为10Ω。
(1)请你用笔画线代替导线,将图23甲中的实物电路连接完整。要求:当滑动变阻器的滑片向A端移动时,连入电路的电阻变大,连线不得交叉。
(2)小刚同学闭合开关,移动滑片P到某一位置时,电压表示数(如图23乙所示)为_____V,若他想测量小灯泡的额定功率,应将图23甲中滑动变阻器的滑片P向____(选填“A”或“B”)端移动,图23内的Ⅰ—U图象是小刚根据多组实验数据绘制的,根据图象可得小灯泡的额定功率为____W。
(3)由实验中Ⅰ一U图象发现小灯泡电阻是变化的,影响其变化的主要因素是_______。
(4)若把小灯泡换成一个定值电阻,还可探究___________的关系。
A.电流与电阻 B.电流与电压
【解析】(1)将电流表与灯泡串联,灯泡正常发光时电流大约为:,所以电流表选用0~0.6A的量程。将滑动变阻器串联在电路中,当滑动变阻器的滑片向A端移动时,连入电路的电阻变大,则滑动变阻器的下面应接B接线柱,如图所示:
(2)由图乙可知,电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为2.2V,低于灯泡的额定电压,所以应减小滑动变阻器的阻值,将滑动变阻器的滑片P向B端滑动,直到电压表的示数为2.5V。
由图丙可得小灯泡的额定功率为P额=U额I=2.5V×0.2A=0.5W;
(3)灯丝的电阻是变化的,影响其变化的主要因素是温度,灯丝的电阻随温度升高而增大。
(4)若把小灯泡换成一个定值电阻,定值电阻的阻值不变,可通过移动滑片的位置改变电阻两端的电压,因此可探究电流与电压的关系,故选B。
【答案】(1)如图;(2) 2.2;(3) B;(4) 0.5;(5)温度;(6) B。
5.(2018 玉林)在测量“小灯泡电功率”的实验中,已知电源电压为3V,小灯泡额定电压为2.5V,图甲是未连接完整的实验电路。
(1)请你用笔画线代替导线将实物电路连接完整(要求:滑片P向右移动时,小灯泡变亮)
(2)闭合开关后,缓慢移动滑动变阻器的滑片P,当电压表的示数如图乙所示时,其示数为 V。
(3)改变滑片P的位置,获得多组对应的电压、电流值,如下表所示。由表可知,随着电压的增大,小灯泡的电功率 (选填“增大”、“不变”或“减小”)。
数据序号 1 2 3 4 5 6 7
发光情况 熄灭 熄灭 微光 较暗 不很亮 较亮 明亮
电压U/V 0.2 0.5 1.0 1.3 1.7 2.0 2.5
电流I/A 0.10 0.20 0.38 0.42 0.48 0.52 0.56
(4)根据上表中数据,请在图丙中画出I﹣U关系图象。
(5)根据图线可求得,当小灯泡两端电压为2.2V时,小灯泡的实际功率为 W(结果保留一位小数)。
【解析】(1)根据滑片P向右移动,灯泡变亮确定变阻器的连接;(2)根据图示电压表确定其量程与分度值,读出其示数;(3)由P=UI,根据表格数据分析灯泡的功率变化情况,灯在额定电压下的功率为额定功率,由表中数据计算灯泡正常工作时的电功率;(4)根据描点法作图;(5)由图可知灯泡的电流,根据P=UI可求小灯泡的实际功率。
【解答】(1)要求滑片P向右移动,灯泡变亮,即电流变大,变阻器接入电路的电阻变小,故滑片以右电阻丝连入电路中与灯串联,如下图所示:
(2)由图示电压表可知,其量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为2V。
(3)由表格数据,灯泡两端电压越大,通过的电流也越大,根据P=UI可知:随着电压的增大,小灯泡消耗的功率增大;
由表中数据,当U=2.5V额定电压时,通过灯泡电流为0.56A,所以灯的额定功率P=UI=2.5V×0.56A=1.4W;
(4)根据表格中数据描点,根据描点作图,用平滑曲线连接作出U﹣I关系图象,如下图所示:
(5)由U﹣I关系图象可知,当小灯泡两端电压为2.2V时,小灯泡的电流I实=0.55A,
小灯泡的实际功率:P实=U实I实=2.2V×0.55A≈1.2W。
故答案为:(1)如上图;(2)2;(3)增大;(4)如上图;(5)1.2。
6.(2018·龙东)在测定额定电压为3.8V的小灯泡(电阻大约为10Ω)额定功率的实验中,小明连接了如图甲所示的电路,其中电源电压为6V且保持不变。
(1)用笔画线代替导线将图甲实物电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片向左移动时小灯泡逐渐变亮,连线不得交叉)。
(2)在连接电路时,若有A(5Ω,1A)、B(10Ω,0.5A)和C(10Ω,0.2A)三个滑动变阻器可供选择,则应该选择变阻器 (填“A”、“B”或“C”)连入电路,才能保证实验顺利进行。
(3)在实验中,若电压表示数为2V,为了能测量小灯泡的额定功率,必须将滑动变阻器的滑片P向 (填“A”或“B”)端移动,当电压表的示数为3.8V时,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,则电路中的电流是 A,小灯泡的额定功率为 W。
(4)小明根据测量小灯泡实际功率的多组实验数据,做出I﹣U图象如图丙所示。结果发现图象不是直线,这表明通过小灯泡的电流与其两端的电压 (填“成”或“不成”)正比,这是因为 。
【解析】(1)滑动变阻器接左下接线柱,灯泡与滑动变阻器串联接入电路,电压表与灯泡并联,电路中电流I===0.38A,故选用0~0.6A量程,电路图如图所示。
(2)在连接电路时,开关必须断开;灯泡正常发光时电路电流I===0.38A,此时滑动变阻器两端电压
U滑=U﹣UL=6V﹣3.8V=2.2V,
由I=得:滑动变阻器接入电路的阻值
R滑==≈5.8Ω>5Ω,滑动变阻器应选B。
(3)电压表示数2V小于灯泡额定电压3.8V,由电路图可知,应向A移动滑动变阻器滑片,使滑动变阻器接入电路的阻值变小,灯泡两端的电压变大,当电压表示数等于灯泡额定电压3.8V时,灯泡正常发光,电流表选择0~0.6A量程,每一个大格代表0.2A,每一个小格代表0.02A,电流为0.4A,
灯泡的额定功率P=UI=3.8V×0.4A=1.52W;
(4)图线弯曲说明小灯泡的电流与其两端的电压不成正比,即灯泡的电阻值是变化的,不是定值,这是因为灯丝电阻随温度升高而增大,灯泡两端电压越大,通过灯的电流越大,灯泡的实际功率越大,灯丝温度越高,电阻越大,所以图线不是直线。
故答案为:(1)如上图;(2)B;(3)A;0.4;1.52;(4)不成;灯丝电阻随温度的升高而增大。
7.(2018 南京)两只铭牌模糊的小灯泡L1、L2,仅能看清分别标有“0.3A”和“0.5A”字样。
(1)图甲是小明测量小灯泡L1额定功率时连接的实物图;
①图中有一根线连接错误,请在这积线上打“×”,并在图中改正;
②闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应位于 (远填“A”或“B”)端;
③闭合开关,电流表示数为0.1A,移动滑片P,通过观察 表的示数来判断小灯泡是否正常发光,小灯泡正常发光时,电压表的示数如图乙所示,则小灯泡L1的额定功率为 W。
(2)小华利用图丙所示的电路测出了小灯泡L2的额定功率,请在虚线框内补上小灯泡、电压表和定值电阻R(阻值已知)这三个元件的符号,使电路完整,实验操作方便。
【解析】(1)①原电压表测电源电压是错误的,应测灯的电压;②为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应位于阻值最大处;③灯在额定电流下正常发光,根据电压表选用小量程确定分度值读数,根据P=UI求小灯泡L1的额定功率;(2)若该电路中没有电流表,电压表和定值电阻应起到测量电流的作用,故将灯与定值电阻串联后再与变阻器串联;要测灯的额定功率,首先使灯正常发光,当灯的电流为额定电流时,灯正常发光,先将电压表与定值电阻并联,通过移动滑片的位置,使灯的电压为0.5A×R,此时灯正常发光,保持滑片位置不动,通过开关的转换,使电压表测灯与定值电阻的电压,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,可求出此时灯的额定电压,根据P=UI可求出灯的额定功率。
【解答】①原电压表测电源电压是错误的,应测灯的电压,如下图1所示:
②闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应位于阻值最大处的B端;
③灯在额定电流下正常发光,闭合开关,电流表示数为0.1A,移动滑片P,通过观察电流表的示数来判断小灯泡是否正常发光,小灯泡正常发光时,电压表的示数如图乙所示,电压表选用小量程,分度值为0.1V,电压大小为2.5V,则小灯泡L1的额定功率为:
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W;
(2)在上面分析的基础上,设计的电路下图2所示:
故答案为:(1)①如上图1;②B;③电流;0.75;(2)如上图2所示。
8.(2018 呼和浩特)小林同学在学习了“伏安法测电功率”的知识后,设计了一个定值电阻的功率能从“0到最大功率”连续变化的电路。电路如图甲所示:
(1)实验前,开关应断开,滑片P移到 端(选填“a”或“b”);
(2)请你按照他的设计,用笔划线代替导线将实物图乙连接完整(电压表选用0﹣3V档,导线不能交叉)
【解析】(1)实验前,滑动变阻器的滑片应置于最大阻值处,同时还要注意实验中调节的要求,据此判断;(2)对照电路图,可根据实验要求连接实物电路。
【解答】(1)读图可知,滑动变阻器的滑片在b端时,上端的电阻R被短路,其功率为零;当滑动变阻器再滑至a端时,变阻器与电阻R并联,且电阻R的两端电压达到电源电压,其功率最大。根据定值电阻的功率能从“0到最大功率”连续变化的要求,实验前,开关应断开,滑片P应移到b端。
(2)对照电路图可知,滑动变阻器下端的两个接线柱都应该接入电路,电压表选择小量程,与定值电阻并联,如图所示。
故答案为:(1)b;(2)见上图。
9.(2018 攀枝花)小明同学利用电流表和电阻箱测量小灯泡的功率,设计并接了如图甲所示的实物电路。
(1)为了保护电路,闭合开关S1前,应将滑片P移到动变阻器的 (“A”或“B”)端。
(2)闭合开关S1,将单刀双掷开关S2扳向“1”,调节滑动变阻器调节电阻箱的阻值使电流表的示数为I1,如图乙所示,I1= A;
(3)将开关S2扳向“2”,保待滑动变阻器的阻值不变,调节滑动变阻箱的阻值R,使电流表的示数仍为I1,此时R=5Ω;则步骤(2)中小灯泡的电阻R1= Ω,测量小灯泡电阻的方法是 (选填“控制变量法”或“等效替代法”);
(4)步骤(2)小灯泡的实际功率P1= W;
(5)若小灯泡的额定电流为I0=2I1,以下关于灯泡额定功率P0与实际功率P1的数值关系,你认为最有可能的是 。
A.P0=2P1B.P0=3P1 C.P0=4P1D.P0=5P1
【解析】(1)为了保护电路,闭合开关S1前,应将滑片P移到动变阻器的阻值最大处;(2)根据电流表选用的小量定分度值读数;(3)根据等效替代法求电阻大小;(4)根据P1=I12RL求小灯泡的实际功率;(5)由于灯泡的阻值不是定值,会随温度的升高而变大,所以,根据P=I2R分析额定功率P0的变化。
【解答】(1)为了保护电路,闭合开关S1前,应将滑片P移到动变阻器的阻值最大处的B端。
(2)闭合开关S1,将单刀双掷开关S2扳向“1”,调节滑动变阻器调节电阻箱的阻值使电流表的示数为I1,如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,I1=0.2A;
(3)将开关S2扳向“2”,保待滑动变阻器的阻值不变,调节滑动变阻箱的阻值R,使电流表的示数仍为I1,此时R=5Ω;则步骤(2)中小灯泡的电阻R1=5Ω,测量小灯泡电阻的方法是等效替代法;
(4)步骤(2)小灯泡的实际功率P1=I12RL=(0.2A)2×5Ω=0.2W;
(5)若小灯泡的额定电流为I0=2I1,假设灯泡的阻值不变,则P额=I02R=(2I1)2R=4I12R=4P1。
由于灯泡的阻值不是定值,且灯泡的阻值会随温度的升高而变大,所以,当灯泡在正常工作时,灯泡的阻值变大,则额定功率P0>P额=4P1,所以最有可能的额定功率值为P0=5P1。
故选D。
故答案为:(1)B;(2)0.2;(3)5;等效替代法;(4)0.2;(5)D。
10.(2018·舟山)在探究小灯泡的电功率与哪些因素有关的实验中,小组同学猜想:小灯泡的电功率可能与电压、电流有关,于是他们设计了如下所示的三个电路图:
(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)小组同学经过分析讨论,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。支持该结论的实验现象是 。
【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,根据串联电路电流规律分析;(2)灯的亮度由灯的实际功率决定,灯泡越亮,说明其功率越大。
【解答】(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,故图乙电路可以研究小灯泡的电功率与电压的关系;
(2)灯的亮度由灯的实际功率决定,电压表示数大的灯泡更亮一些,说明其功率比甲灯大。
故答案为:(1)乙;乙是串联电路,能控制电流相等;(2)电压表示数大的灯泡比示数小的灯泡亮。
11. (2018·德阳) 在“测量小灯泡的额定功率”的实验中,所用小灯泡标有“3.8V”字样。
(1)要使滑动变阻器的滑片P向右滑动变阻器阻值变大,请你用笔画线代替导线将如图甲实物电路连接完整。
(2)若闭合开关时,发现电压表的指针速转动到左边无刻度处,这是由于电压 。
(3)检查连接无误后,张鹏调节滑动变阻器的滑片使小灯泡刚好正常工作,此时电流表读教如图乙,则小灯泡的正常工作电流是 A,小灯泡的额定功率为 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 (选填“变大”变小”或“不变”)
【解析】(1)根据滑片P向右滑动时变阻器阻值变大确定变阻器的连接;(2)电流要从电压表正接线柱流入,从负接线柱流出,否则电压表指针反向偏转;(3)根据电流表选用的小量程确定分度值读数,根据P=UI求小灯泡的额定功率;(4)若在实验中小灯泡的灯丝突然被烧断,则电压表串联在电路,测电源电压,根据串联电路电压的规律分析。
【解答】(1)滑片P向右滑动时变阻器阻值变大,即滑片以左电阻丝连入电路中,如下所示:
(2)若闭合开关时,发现电压表的指针快速转动到左边无刻度处,这是由于电压表正负接线柱接反了。
(3)检查连接无误后,张鹏调节滑动变阻器的滑片使小灯泡刚好正常工作,此时电流表读数如图乙,则小灯泡正常工作电流是0.3A,小灯泡的额定功率为:P=UI=3.8V×0.3A=1.14W。
(4)若在实验中小灯泡的灯丝突然被烧断,则电压表串联在电路,测电源电压,而原来测灯的电压,根据串联电路电压的规律,则电压表的示数变大。
故答案为:(1)如上;(2)正负接线柱接反了;(3)0.3;1.14;(4)变大。
12.(2018 广安)小丽同学手里有一只标有“3.8V”字样的小灯泡,她想知道小灯泡的额定电功率,于是在学校实验室找来一些器材,连接成了如图甲的实验电路,电源电压恒定不变。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲的电路连完整(要求滑片P向右移灯泡变亮)
(2)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,发现灯泡始终不亮,电流表示数几乎为零,电压表指针明显偏转,出现这种现象的原因可能是 。
(3)排除故障后,该同学移动滑动变阻器的滑片P,到某一位置时电压表的示数为3V,若要测小灯泡的额定功率,应在此位置基础上将滑片P向 (选填“左”或“右”)移动。
(4)当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W。
【解析】(1)根据滑片P向右移灯泡变亮确定变阻器的连接与灯串联;(2)若电流表示数为0,灯不亮,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;(3)灯在额定电压下正常发光,比较电压表示数与额定电压的大小,根据串联电路电压的规律及分压原理确滑片移动的方向; (4)根据电流表选用小量程确定分度值读数,根据P=UI求小灯泡的额定功率。
【解答】(1)要求滑片P向右移灯泡变亮,即电流变大,电阻变小,故滑片以右电阻丝连入电路中与灯串联,如下所示:
(2)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,发现灯泡始终不亮,电流表示数几乎为零,电压表指针明显偏转,出现这种现象的原因可能是灯泡断路。
(3)灯在额定电压下正常发光,示数为3V,小于灯的额定电压3.8V,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,故滑片向右移动,直到电压表示数为额定电压3.8V;
(4)当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,则小灯泡的额定功率是:P=UI=3.8V×0.38A=1.444W。
故答案为:(1)如上;(2)灯泡断路;(3)右;(4)1.444。
13.(2018·十堰)在“测量小灯泡的电功率”的实验中,电源电压为6V,小灯泡的额定电压为,小灯泡电阻约为。
请你用笔画线代替导线,将图甲中的实验电路连接完整要求滑片向左移动时电流表示数变小;
小天同学在连接好最后一根导线时,小灯泡立即发光,请你分析产生这一现象的操作错误是______;
改正错误后继续实验,移动滑动变阻器滑片到某点,电压表示数为,要使小灯泡正常发光,滑动变阳器滑片应向______选填“左”、“右”移动滑片,同时眼睛视线应注意观察______的示数,直到小灯泡正常发光,此时电流表示数为,则小灯泡的额定功率是______W;
记下多组对应电流表和电压表示数,绘制出如图乙所示的图象,由图象可知用此实验装置______选填“可以”或“不可以”做“探究通过定值电阻的电流与电压的关系“的实验。
【解析】根据实验原理连接实物电路图;连接好最后一根导线还没闭合开关灯泡就发光,说明开关在连接电路之前是闭合的;当灯的实际电压等于额定电压时,灯正常发光;根据分压原理,在串联电路中,电阻越大分得的电压越多判断滑片移动情况;由图象读出电压为时通过灯泡的电流,根据计算灯泡的额定功率;根据灯丝的电阻随温度的升高而变大;“探究通过定值电阻的电流与电压的关系“的实验保持定值电阻电阻不变。本题考查了滑动变阻器的连接、故障分析、功率计算以及从图象获取信息的能力,从图象中获取信息属于中招的热点,一定要掌握这种能力。
滑片向左移动时灯泡变暗,滑动变阻器接右下接线柱,把滑动变阻器串联接入电路,电路图如图所示:
连好电路,没闭合开关灯泡就发光,说明开关之前是闭合的,这是错误操作,为保护电路开关应断开;
由于电压表示数为,说明小灯泡两端的电压小于额定电压,为增大灯泡的电压,应减小滑动变阻器两端的电压,应减小变阻器接入电路中的阻值,所以应向右端移动滑片,同时视线应注意观察电压表示数,直到使灯泡两端的电压为额定电压;电压为时通过灯泡的电流为,所以灯泡的额定功率;
“探究通过定值电阻的电流与电压的关系“的实验保持定值电阻电阻不变,小灯泡电阻受温度影响较大,用此实验装置不可以做“探究通过定值电阻的电流与电压的关系“的实验。
故答案为:如上图;连接电路时,开关未断开;右;电压表;;不可以。
14.(2018·遵义)在“测小灯泡电功率”的实验中,实验室有以下器材:电源(电压恒为4.5V)、标有2.5V的小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器“20Ω、1A”、开关各一个,定值电阻三个(10Ω、20Ω、30Ω)、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中电路连接完整。要求:滑动变阻器滑片向左移动时小灯泡亮度变亮。
(2)电路连接好后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片进行多次实验,并将其中三次数据记录在表格中,根据数据求出小灯泡的额定功率为 W。
实验次数 1 2 3
电压表示U/V 2.0 2.5 2.8
电流表示数I/A 0.20 0.24 0.26
(3)上述实验结束后,小华同学想进一步“探究电流与电阻的关系”,他将小灯泡取下后,按图乙电路在R的位置依次换成已有的定值电阻(10Ω、20Ω、30Ω)先后接入电路,为保证每次都能将接入的定值电阻两端电压调为2.5V,应在电路中再串联一个阻值范围为 Ω至 Ω的电阻Rˊ。
【解析】(1)滑动变阻器滑片向左移动时小灯泡亮度变亮,即电流变大电阻变小,故变阻器滑片以左电阻丝连入电路中,如下所示:
(2)灯在额定电压下的功率为额定功率,由中数据知,灯的额定电压为2.5V时,电流表示数为0.24A,故灯的额定功率:P=UI=2.5V×0.24A=0.6W;
(3)为保证每次都能将接入的定值电阻两端电压调为2.5V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压为:4.5V﹣2.5V=2V,变阻器分得的电压为定值电阻电压的=0.8倍:
当接入30Ω的电阻时,根据分压原理,变阻器连入电路中的电阻R滑1=0.8×30Ω=24Ω,而变阻器的最大电阻为20Ω,将变阻器与R′视为一个整体,故R′的最小值,
R′小=R滑1﹣R滑=24Ω﹣20Ω=4Ω,
当接入10Ω的定值电阻时,同理,变阻器连入电路中的电阻R滑2=0.8×10Ω=8Ω,将变阻器与R′视为一个整体,当变阻器连入电路中的电阻为0时,R′=8Ω即可;
故为保证每次都能将接入的定值电阻两端电压调为2.5V,应在电路中再串联一个阻值范围为4Ω至8Ω的电阻。(当接入20Ω的定值电阻时,同理,变阻器连入电路中的电阻R滑2=0.8×20Ω=16Ω,可将变阻器连入电路中的电阻为4Ω﹣12Ω即可)。
故答案为:(1)如上图;(2)0.6;(3)4;8。
15.(2018·武汉)某同学利用图甲所示的器材测量小灯泡的电功率。实验中电源电压保持不变,滑动变阻器的规格为“100Ω、0.5A”,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)如图甲所示,电路中还有两根导线没有连接,请你将电路连接完整。(要求导线不允许交叉)
(2)该同学连接好电路后,按正确的步骤进行实验。小灯泡正常发光时,电流表的示数如上图所示,则小灯泡的额定电流是________A,额定功率是_______W。
(3)该同学继续进行实验,记录的部分数据如下表所示,其中有一组数据明显存在错误,这组数据是______(填数据序号)。剔除掉这组错误的数据,我们分析后可以得出实验中电源电压不会超过________V。
【解析】(1)灯的额定电压为2.5V确定电压表选用小量程与灯并联,由表中数据,电流表选用小量程与灯串联;(2)根据电流表选用小量程分度值读数,根据P=UI求小灯泡额定功率;(3)灯的电阻随温度的增大而增大;由欧姆定律I=,由表中数据分别求出4次实验的电阻大小分别找出不符合这个规律的实验;根据滑动变阻器的规格为“100Ω 0.5A的含义,灯与变阻器串联,变阻器连入电路中的电阻越大,总电阻越大,由欧姆定律,电路中的电流越小,根据第3次数据,由欧姆定律和串联电路电压的规律求出电源电压的范围。
【解答】(1)灯的额定电压为2.5V,故电压表选用小量程与灯并联,由表中数据,电流表选用小量程与灯串联,如下:
(2)该同学连接好电路后,按正确的步骤进行实验。小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,则小灯泡的额定电流是0.28A,额定功率是:P=UI=2.5V×0.28A=0.7W;
(3)通过灯的电流随电压的增大而变大,根据P=UI,灯的功率变大,灯丝的温度升高,灯丝的电阻变大,即灯的电阻随电压的增大而增大;
由欧姆定律I=,故R=,由表中数据知,4次实验的电阻大小分别为:R1=8.08Ω、R2=11.82Ω、R3=2.00Ω、R4=10.00Ω,而表中灯的电压大小关系时:U4>U1>U2>U3,第2次灯的电阻却为最大,不符合这个规律,故数据是2;
滑动变阻器的规格为“100Ω 0.5A”,表示变阻器的最大电阻为100Ω,允许通过的最大电流为0.5A,
灯与变阻器串联,变阻器连入电路中的电阻越大,总电阻越大,由欧姆定律,电路中的电流越小,在第3次实验变阻器连入电路中的电阻最大,由欧姆定律,变阻器的电压小于:U3滑=I3R滑=0.05A×100Ω=5V,由串联电路电压的规律,电源电压:
U总<U3滑+U3=5V+0.1V=5.1V。
故答案为:(1)如上;(2)0.28;0.7;(3)2;5.1。
16.(2018 烟台)小明在做“测定小灯泡电功率”的实验时连接了如图甲所示的电路
(1)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片P,发现小灯泡不亮,经检查有一根导线连接错误,请你在电路中将连接错误的导线上打“×”,并补测出正确的连线。
(2)正确连接电路后,滑片P移动到某一位置时,电压表和电流表示数如图乙所示小灯泡此时的电功率是多少?
(3)小明根据记录的多组数据绘制出小灯泡的I﹣U图象(图丙),分析评估时,小明对自己的实验产生了困惑,他认为:由欧姆定律I=知,I与U之间的变化关系是正比函数,所以其图象理论上应该是过原点的一条直线,请你帮助他解除困惑。
【解析】(1)伏安法测灯泡电功率,电流表应串联在电路中,电压表与灯泡并联;据此分析电路图,找出错误,并改正;(2)根据电压表的量程和分度值读出电压表的示数,根据电流表的量程和分度值读出示数,根据P=UI求出小灯泡的额定功率;(3)根据灯丝电阻随温度升高而增大的特点进行分析。
【解答】(1)由电路图可知,灯泡与滑动变阻器并联,灯泡连接错误,将灯泡左端接线柱与开关的右接线柱连线断开,改接为灯泡左接线柱与电压表负接线柱相连即可,电路图如图所示;
(2)由图乙可知,电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为2.5V,由图丙可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.36A,则小灯泡的额定电功率P=UI=2.5V×0.36A=0.9W;
(3)由于灯丝的电阻随温度的升高而增大,所以通过灯泡的电流与电压不成正比。
故答案为:(1)如上图;(2)小灯泡此时的电功率是0.9W;(3)灯丝的电阻随温度的升高而增大。
17.(2018·淮安)在“测量小灯泡的功率”实验中,小灯泡标有“2.5V”字样。
(1)图甲中有一处导线连接错误无法正常完成实验,错误的导线是 (选填“①”或“②”)。
(2)正确连接电路并检查无误后,闭合开关,发现灯泡不亮,两电表均无示数。为了检查故障,小华将电压表拆下,在开关闭合状态下,分别将电压表接在电源、滑动变阻器及开关两端,结果只有接在滑动变阻器两端时,电压表无示数,则肯定出现故障的元件是 。
A.电源 B.开关 C.灯泡 D.滑动变阻器
(3)排除故障后,使小灯泡正常发光,电流表示数如图乙所示,电流为 A,小灯泡的额定功率为 W
(4)你认为利用本实验电路能探究电流与电压的关系吗?答: ,理由是 。
【解析】(1)原电路中,将变阻下面两个接线柱连入了电路中是错误的,应一上一下接入电路中,错误的导线是②。
(2)闭合开关,发现灯泡不亮,两电表均无示数,则此电路可能有断路;
在开关闭合状态下,将电压表接在电源两端时,电压表有示数,说明电源、电压表是完好的;电压表接在滑动变阻器两端时,电压表无示数,说明滑动变阻器以外的电路断路;
电压表接在开关两端时有示数,说明开关以外的电路是通路,所以故障是开关断路,可能是开关接线处或开关的刀柄处接触不良造成的;选B;
(3)排除故障后,使小灯泡正常发光,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.26A,小灯泡的额定功率为:P=UI=2.5V×0.26A=0.65W;
(4)探究电流与电压的关系时,要控制电阻大小不变,因灯的电阻随温度的变化而变化,故不能。
故答案为:(1)②;(2)B;(3)0.26;0.65;(3)不能;灯的电阻随温度的变化而变化。
18.(2018·泰州)在“比较两个灯泡的亮暗”的活动中,如图(a)所示(电源由四节干电池串联,每节电压恒为1.5V,L1灯额定电压为3.8V,L2灯额定电压为2.5V)。
(1)请用笔画线代替导线,将图中的实物电路连接完整,使滑片在最右端时滑动变阻器连入电路的阻值最大。
(2)L1、L2两灯应选择电阻________(相同/不同)的白炽灯泡,连接电路后闭合开关,调节滑动变阻器,应比较两灯泡亮暗和__________。总结发现:两灯串联时,通过灯泡的电流相等,电压越高,相同时间内_________越多,灯泡就越亮。
(3)小明为测出L1灯的额定电功率,在原电路中串联一只电流表如图(b),正确连接电路后闭合开关,读出甲表示数为2.8V,乙表示数为1.8V,电流表示数为0.14A,当滑片移动阻值最小处时,甲表示数如图(c)所示为_______V,小明对电路进行改进,取走L2灯和乙表,正确连接电路后,发现还是无法测量L1灯的额定功率,小明思考后,在不增加电路元件的情况下又对实验进行改进,顺利完成了实验,他的做法是___________。
【解析】(1)将滑动变阻器一上一下串联在电路中,根据滑片在右端滑动变阻器的阻值最大判断下端所接的接线柱;(2)实验应选择不同规格;(3)根据电压表量程和分度值读数;电路电源太大,据此分析解答。
【解答】(1)将滑动变阻器串联在电路中,滑片位于最右端B时,滑动变阻器接入电路的电阻值最大,则滑动变阻器的下面应接左边的接线柱,如图所示:
(2)L1、L2两灯应选择电阻不同的白炽灯泡,连接电路后闭合开关,调节滑动变阻器,应比较两灯泡亮暗和电压表示数;总结发现:两灯串联时,通过灯泡的电流相等,电压越高,相同时间内电流做功 越多,灯泡就越亮。
(3)由图(c)可知,电压表量程0~15V,分度值0.5V,电压表示数为3.5V;
小明对电路进行改进,取走L2灯和乙表,正确连接电路后,发现还是无法测量L1灯的额定功率,电压较大,小明思考后,在不增加电路元件的情况下又对实验进行改进,顺利完成了实验,他的做法是去掉一节电池。
故答案为:(1)如上图;(2)不同; 电压表示数; 电流做功; (3)3.5; 去掉一节电池。
19.(2018·吉林)小明同学为了“测量小灯泡的额定功率”。准备了以下实验器材:额定电压为2.5V的小灯泡(正常发光时电阻为8Ω ),规格为“10Ω 1A”的滑动变阻器,开关、电流表和电压表各一个,新干电池4节、导线若干。
(1)小明连接完电路,如图12所示,经检查发现只有导线AE连接错误,此导线应连接到 两点;
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最 (选填:“左”或“右”)端;
(3)经检查,电路连接无误,各元件完好,闭合开关后,无论怎样移动滑片Ρ,电压表的示数都不到2.5V,出现这种现象的原因可能是 ;(写出一种原因即可)
(4)解决上述问题后,移动滑片Ρ,当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图13所示,则小灯泡的额定功率是 W;
(5)测出小灯泡的额定功率后,小明有把灯泡两端电压调到额定电压的一半,发现测得的功率不等于其额定功率的1/4,这是由于 。
【解析】(1)小明连接完电路,如图所示,经检查发现只有导线AE连接错误,这样连接时电流不经过灯泡,所以是错误的,电流应该从A点流入,从B点流出,再经过电流表,所以连接BE是正确的;
(2)根据保护电路的原则,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大端,即最左端;
(3)经检查,电路连接无误,各元件完好,闭合开关后,无论怎样移动滑片Ρ,电压表的示数都调不到2.5V,因为电源由新干电池4节组成,理论电压有6V,所以电压表的示数都调不到2.5V,应该是实际高于2.5V,而不是低于2.5V;
根据:灯正常发光时电阻为8Ω,以及滑动变阻器最大阻值10Ω进行计算验证;
此时电流为:;
灯两端的电压为:;
可见滑动变阻器阻值最大时,灯的电压还高于2.5V。故电压表示数调不到2.5V,出现这种现象的原因有两个:一是,电源电压高,可以用两节电池完成实验;二是,滑动变阻器的阻值小,通过换用最大阻值更大的滑动变阻器解决;
(4)解决上述问题后,移动滑片Ρ,当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图所示,电流表使用小量程,分度值为0.02A,此时电流为0.3A,则小灯泡的额定功率是:
;
(5)测出小灯泡的额定功率后,小明又把灯泡两端电压调到额定电压的一半,发现测得的功率不等于其额定功率的1/4;
原因是当灯泡两端的电压减小时,实际功率变小,灯丝温度降低,灯丝的电阻随温度的降低而减小,所以根据可知,电压减小一半时,由于电阻也变小了,所以实际功率不是额定功率的1/4。
20.(2018·眉山)2018年4月,某同学参加我市中考物理实验操作考试时,为“测量小灯泡的额定电功率”,实验室备有以下实验器材:额定电压为2.5V的小灯泡、规格为“20Ω 1A”的滑动变阻器、开关、电流表、电压表各1个,新干电池4节,导线若干。
(1)图甲是该同学连接好的电路实物图,其中有一根导线连接错误,请在连接错误的导线上打“×”。
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器滑片P移到最 (填“左”或“右”)端。
(3)经修正后电路连接无误,各元件均完好。闭合开关,移动滑片P使电压表示数为2.5V,小灯泡正常发光,电流表示数如图乙所示,电流表的读数为 A,则小灯泡的额定功率是 W。
(4)测出小灯泡额定功率后,该同学又把灯泡两端的电压调为额定电压的,发现测得的实际功率不等于其额定功率的,请你帮他分析出现这种现象的原因是 。
【解析】(1)原电路中,灯被短路,据此修改;(2)闭合开关前,应将滑动变阻器滑片P移到阻值最大处;(3)根据电流表选用小量程确定分度值读数,根据P=UI求小灯泡的额定功率;(4)根据P=,若电阻R不变,则电功率与电压的平方成正比,但灯的电阻随温度的变化而变化,据此分析。
【解答】(1)原电路中,灯被短路,修改后如下所示:
(2)为保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器滑片P移到阻值最大处,即最左端。
(3)经修正后电路连接无误,各元件均完好。闭合开关,移动滑片P使电压表示数为2.5V,小灯泡正常发光,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流表的读数为0.26AA,则小灯泡的额定功率是:P=UI=2.5V×0.26A=0.65W;
(4)根据P=,若电阻R不变,则电功率与电压的平方成正比,但灯的电流随电压的减小而变小,根据P=UI,灯的功率变小,灯丝的温度变小,灯丝的电阻变小,故意电功率与电压的平方不成正比,
测出小灯泡额定功率后,该同学又把灯泡两端的电压调为额定电压的,发现测得的实际功率不等于其额定功率的,请你帮他分析出现这种现象的原因是:灯的电阻随温度的变化而变化。
故答案为:(1)如上所示;(2)左;(3)0.26;0.65;(4)灯的电阻随温度的变化而变化。
21.(2018·绵阳)在“测量小灯泡的电功率”实验中,已知待测小灯泡的额定电压为3.8V,额定电功率估计在0.9W左右。可供选择的电流表有:A1(量程0﹣0.3A),A2(量程0﹣3A)。
(1)连接电路时,应选用的电流表是 (选填“A1”或“A2”)。
(2)图甲是某小组连接的实物电路图。图中有一根导线连接错误,请在这根导线上打“×”,并在图中改正。
(3)改正错误后,闭合开关,移动滑动变阻器画片,当电压表示数为0.3V时,电流表示数如图乙所示,此时小灯泡的电功率是 W。
(4)不用电流表,另增加两只开关和一个阻值为12Ω的定值电阻R0,该小组设计了如图丙所示的电路图,测量小灯泡的额定功率。正确连接电路后,断开S3,闭合S1、S2,调节滑动变阻器,让电压表示数为3.8V;然后只断开S2,再闭合S3,读出电压表示数为6.5V.则测得小灯泡的额定功率是 W。
【解析】(1)已知待测小灯泡的额定电压为3.8V,额定电功率估计在0.9W左右,根据P=UI求灯的额定电流确定选用的电流表;(2)电压表应与灯并联,电流表与灯串联;(3)根据电流表选用小量程确定分度值读数,根据P=UI求此时小灯泡的电功率;要测灯的额定功率,首先使灯正常发光,先将电压表与灯并联,通过移动滑片的位置,使灯的电压为额定电压;保持滑片位置不动,通过开关的转换,使电压表测灯与定值电阻的电压,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,可求出此时定值电阻的电压,由欧姆定律可求出灯的额定电流,根据P=UI可求出灯的额定功率。
【解答】(1)已知待测小灯泡的额定电压为3.8V,额定电功率估计在0.9W左右,根据P=UI,灯的额定电流约为:I==≈0.24A,连接电路时,应选用的电流表是 A1。
(2)原电路中,电压表与电流表串联后与灯并联是错误的,电压表应与灯并联,电流表与灯串联,如下所示:
(3)当电压表示数为0.3V时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.01A,电流大小为0.18A,此时小灯泡的电功率是:
P=UI=0.3V×0.18A=0.054W;
(4)第2次操作中,电压表定值电阻与灯的总电压,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为6.5V﹣3.8V=2.7V,由欧姆定律可求出灯的额定电流:I===0.225A,
灯的额定功率:P=UI=3.8V×0.225A=0.855W。
故答案 为:(1)“A1”;(2)如上;(3)0.054;(4)0.855。
22.(2018·遂宁)为了探究小灯泡亮度与实际功率的关系,某校物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路,标有“2.5V”字样的小灯泡电阻约为10Ω,电源电压6V,可供选用的滑动变阻器有“10Ω、1A”的R1和“20Ω、1A”的R2。
(1)为了完成实验,你认为应该选用的滑动变阻器是 。(选填“R1”或“R2”)
(2)请用笔划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)
(3)电路正确连按后,闭合开关,他们发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表指针明显偏转,你认为造成这一﹣现象的原因可能是 。(选填字母)
A.电流表断路 B.小灯泡短路 C.小灯泡灯丝断了 D.滑动变阻器短路
(4)排除故障后,当滑动变阻器的滑片移到某一位置时,某同学从“0﹣15V”量程的刻度线看出指针停在10V处,若要测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向 移(选填“左”或“右”)直到小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W。
(5)根据收集到的实验数据,同学们得出了灯泡亮度与实际功率的关系。在分析论证过程中,勤于思考的小明发现小灯泡在不同亮度下,它两端的电压与电流的比值不一样,你认为其主要原因是 。
【解析】(1)灯的额定电压为2.5V,小灯泡电阻约为10Ω,由欧姆定律求灯的额定电流,当灯正常发光时,由串联电路的规律和欧姆定律求变阻器连入电路中的电阻确定选用的滑动变阻器;(2)根据滑动变阻器滑片向右移动时,灯泡变亮,确定变阻器的连接与灯串联;(3)逐一分析每个选项,找出符合题意的答案;(4)根据电压表大小量程之比为5:1读数,灯在额定电压下正常发光,比较电压表示数与额定电压的大小,根据串联电路电压的规律及分压原理确定滑片移动的方向;根据电流表选用小量程确定分度值读数,根据求灯的功率;(5)灯的电阻随温度的升高而变大,由欧姆定律分析。
解答:灯的额定电压为2.5V,小灯泡电阻约为10Ω,由欧姆定律,灯的额定电流约为:,电源电压6V,当灯正常发光时,由串联电路的规律和欧姆定律,变阻器连入电路中的电阻:选用的滑动变阻器“20Ω 1A”的R2。
(2)滑动变阻器滑片向右移动时,灯泡变亮,即电流变大,电阻变小,故滑片以右电阻丝连入电路中与灯串联,如下所示:
(3)A.若电流表断路,整个电路断路,两表都没有示数,不符合题意;
B.若小灯泡短路,则电压表示数为0,电流表有示数,不符合题意;
C.若小灯泡灯丝断了,小灯泡不亮,电流表无示数,电压表与电源连通测电源电压,电压表指针明显偏转,符合题意;
D.若滑动变阻器短路,电流表有示数,电压表有示数,不符合题意,故选C。
(4)灯在额定电压下正常发光,排除故障后,当滑动变阻器的滑片移到某一位置时,某同学从“0-15V”量程的刻度线看出指针停在10V处,则对应小量程的2V,小于灯的额定电压2.5V,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,故滑片向右移动,直到电压表示数为额定电压;此时电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流大小为0.26A,则小灯泡的额定功率是:;
(5)灯的实际功率越大,灯越亮,灯的温度越高,因灯的电阻随温度的升高而变大,故灯丝的电阻越大,由欧姆定律,灯两端的电压与电流的比值即为灯的电阻,故不一样。
故答案为:(1)R2;(2)如图;(3) C;(4)右;(5)0.65;(6)灯的电阻随温度的升高而变大。
23.(2018 扬州)某同学用如图甲电路测定小灯泡的电功率,电源电压为6V,小灯泡标有21世纪教育网 –中小学教育资源及组卷应用平台
第3节:测量小灯泡电功率跟踪训练(附解析)
1.我市中考实验操作考试时,实验员为“测量小灯泡的额定电功率”实验准备了以下器材:额定电压为2.5V的小灯泡(正常发光时电阻约为10Ω)、规格为“12Ω 1A”的滑动变阻器、开关、电流表、电压表各1个,新干电池4节,导线若干.
(1)图甲中有一根导线的连接是错误的,请你在错误的导线上打“×”;
(2)闭合开关前,应将滑片P移到最 (填“左”或“右”)端;
(3)经检查,电路连接无误,各元件完好,闭合开关后,无论怎样移动滑片P,电压表的示数都调不到2.5V,出现这种现象的原因是 ;
(4)解决上述问题后,移动滑片使电压表的示数为2.5V时,小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W;
(5)测出小灯泡的额定功率后,同学们又把灯泡两端的电压调为额定电压的一半,发现测得的实际功率不等于其额定功率的,请你帮助分析出这种现象的原因是 。
2.小明和小华测量定额电压为2.5V的小灯泡的额定功率。
(1)①图甲是他们连接的部分电路请用笔画线代替导线将电路连接完整。
②闭合开关前,应将滑动变阻器处在最 (填写“左”或“右”)端。
③闭合开关后,发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片,灯泡都不亮,电压表和电流表均无示数,小明找来一根完好的导线,一端连在电源负极,另一端触碰接线柱A、B、C,当发现只有触碰接线柱C时,灯泡才发光,若电路中只有一处故障,且各器材,导线均完好,则电路故障可能是 。
④排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器,当电压表为2.5V时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
(2)小明和小华观察电流表和电压表均标有电阻值,请教老师后得知这是电表的电阻,为了在接好的图甲中较准确的测量出小灯泡的电功率,他们对电压表的负接线柱应该接在C处还是D处进行了探究,他们将开关闭合,移动滑动变阻器的滑片使灯泡发光,不添加器材,请你说出接下来的操作及判断方法。
①操作 ;
②如何判断: 。
(3)小明和小华重新设计了一种测量小灯泡额定功率的电路,如图丙所示,电源电压保持3.5V不变,R0为阻值为10Ω的定值电阻,连接好电路后进行如下操作:1)断开开关S2,闭合开关S和、S1,移动滑动变阻器滑片P,使电压表示数为2.5V;2)保持滑动变阻器滑片P位置不变,断开开关S1,闭合开关S、S2,读出电压表示数为2.6V;小灯泡的额电功率为 W(计算结果保留两位小数)。
3.在“测量小灯泡的电功率“的实验中,电源电压为3V,灯泡额定电压为2.5V。
(1)请根据图甲,将图乙所示的实物电路用笔画线连接完整;
(2)在连接电路时,开关应 ,滑动变阻器的滑片P应置于 端(选填“A”或“B”);
(3)移动滑片P,当电压表的示数为1.5V时,电流表的示数如图丙所示,其示数为 A,小灯泡此时的电功率为 W。要测量小灯泡的额定功率,需将滑片P向 端移动(选填“A”或“B”)直到电压表的示数为2.5V;
(4)实验中,小灯泡突然熄火,电流表示数为零,电压表示数变大,电路中的故障可能是 。
4.有一个小灯泡标有5.0V字样,要测定它的额定功率,已知小灯泡正常发光时的电阻值约10Ω,电源电压为6V。
(1)请你用笔画线代替导线,连接完成实验电路。
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片应该在 端(选填“a”或“b”)。
(3)某次连接线路后,闭合开关灯不亮,电流表有示数,电压表没有示数,猜想以下3种故障,其中可能的是 。
A.可能是灯丝断了;B.可能是开关接线处断路;C.可能是小灯泡的灯座短路
为避免出现上述故障时损坏电流表,选择的滑动变阻器的最大阻值应不小于 Ω。
(4)排除故障后,移动变阻器滑片,观察当 表示数为 时,再记录另一个电表的示数,可以计算小灯泡的额定功率。
5.小金在进行“测定小灯泡电功率”的实验时,电源电压为3V恒定不变,他们设计的实验电路图如图甲所示。
(1)小金实验时使用的小灯泡的额定电压为2.5V。
①根据电路图连接好电路后,闭合开关,发现小灯泡较暗,移动滑动变阻器金属滑片,小灯泡亮度不变,如果实验中所用的滑动变阻器如图乙所示,你认为造成上述现象的原因是将滑动变阻器的 (用字母表示)两接线柱接入到电路所引起的。
②断开开关,使滑动变阻器正确接入电路,再次闭合开关,又发现灯不亮,电压表示数、电流表示数为零,出现这种现象的原因可能是 。
A.灯泡灯丝断了;B.滑动变阻器接线短路;C.滑动变阻器接触不良;D.灯座接线短路。
③排除故障,进行实验,发现电压表示数是2V,应将滑片P向 端(选填“A”或“B”)移动,直至灯泡正常发光。
④正确连接后,小金通过实验得到的数据如下表,请分析数据并回答:
实验序号 1 2 3 4 5
小灯泡两端的电压U/伏 1.0 1.5 2.0 2.5 2.8
通过小灯泡的电流I/安 0.10 0.14 0.18 0.20 0.22
小灯泡的发光亮度 很暗 较暗 较亮 正常发光 很亮
小灯泡的额定功率为 瓦;依据表中的数据,可知滑动变阻器的最大阻值至少是 欧。
6.用如图甲所示电路测量小灯泡的额定功率,小灯泡上标有“3.8V”的字样,额定功率约1W,滑动变阻器R0的规格是“20Ω、1A”,电源电压恒为6V。
①连接不完整的电路如图甲所示,请用笔画线代替导线,将实物电路连接完整(要求导线不交叉,滑片向右移,灯光变亮);
②连接好电路后,为了保证电路安全,应将滑动变阻器滑片移至 (选填“A”或“B”)端,才能闭合开关;
③电路连接正确后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表有示数。接下来应进行的操作是
A.更换小灯泡;B.检查电路是否断路;C.移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光
④当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W;
⑤小华刚准备拆除电路结束实验时,同组的小红提出,在调节滑片要使灯正常发光过程中,电压表的示数很难准确显示3.8V,可能因此造成一定的测量误差。她认为可以在小华第③步实验的基础上,对电路稍作改动,能提高测量数据的精确度。请帮小红补全测量步骤(补全步骤时必须准确阐述接法和操作要点):
a.断开开关, ;
b.闭合开关, ,并读出此时电流表的示数;
c.计算出灯的额定功率。
⑥完成上述测量后,牛顿小组的同学还想测量一段电阻丝Rx的阻值,他们增加一些实验器材分别设计了如图丙所示的四种电路,其中不可行的是 。
7.我市中考实验操作考试时,实验员为“测量小灯泡的额定电功率”实验准备了以下器材:额定电压为2.5V的小灯泡(正常发光时电阻约为10Ω)、规格为“12Ω、1A”的滑动变阻器、开关、电流表、电压表各1个,新干电池4节,导线若干。
(1)图甲中有一根导线的连接是错误的,请你在错误的导线上打“×”;
(2)闭合开关前,应将滑片P移到最 (填“左”或“右”)端;
(3)经检查,电路连接无误,各元件完好,闭合开关后,无论怎样移动滑片P,电压表的示数都调不到2.5V,出现这种现象的原因是 ;
(4)解决上述问题后,移动滑片使电压表的示数为2.5V时,小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W;
(5)测出小灯泡的额定功率后,同学们又把灯泡两端的电压调为额定电压的一半,发现测得的实际功率不等于其额定功率的,请你帮助分析出这种现象的原因是 。
8.小明和小华测量定额电压为2.5V的小灯泡的额定功率。
(1)①图甲是他们连接的部分电路请用笔画线代替导线将电路连接完整。
②闭合开关前,应将滑动变阻器处在最 (填写“左”或“右”)端。
③闭合开关后,发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片,灯泡都不亮,电压表和电流表均无示数,小明找来一根完好的导线,一端连在电源负极,另一端触碰接线柱A、B、C,当发现只有触碰接线柱C时,灯泡才发光,若电路中只有一处故障,且各器材,导线均完好,则电路故障可能是 。
④排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器,当电压表为2.5V时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
(2)小明和小华观察电流表和电压表均标有电阻值,请教老师后得知这是电表的电阻,为了在接好的图甲中较准确的测量出小灯泡的电功率,他们对电压表的负接线柱应该接在C处还是D处进行了探究,他们将开关闭合,移动滑动变阻器的滑片使灯泡发光,不添加器材,请你说出接下来的操作及判断方法。
①操作 ;
②如何判断: 。
(3)小明和小华重新设计了一种测量小灯泡额定功率的电路,如图丙所示,电源电压保持3.5V不变,R0为阻值为10Ω的定值电阻,连接好电路后进行如下操作:1)断开开关S2,闭合开关S和、S1,移动滑动变阻器滑片P,使电压表示数为2.5V;2)保持滑动变阻器滑片P位置不变,断开开关S1,闭合开关S、S2,读出电压表示数为2.6V;小灯泡的额电功率为 W(计算结果保留两位小数)。
9.有一个小灯泡标有5.0V字样,要测定它的额定功率,已知小灯泡正常发光时的电阻值约10Ω,电源电压为6V。
(1)请你用笔画线代替导线,连接完成实验电路。
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片应该在 端(选填“a”或“b”)。
(3)某次连接线路后,闭合开关灯不亮,电流表有示数,电压表没有示数,猜想以下3种故障,其中可能的是 。
A.可能是灯丝断了;B.可能是开关接线处断路;C.可能是小灯泡的灯座短路
为避免出现上述故障时损坏电流表,选择的滑动变阻器的最大阻值应不小于 Ω。
(4)排除故障后,移动变阻器滑片,观察当 表示数为 时,再记录另一个电表的示数,可以计算小灯泡的额定功率。
10.小明利用如图所给的实验器材“测量小灯泡的额定功率”,已知电源电压恒为6V,小灯泡正常工作时的电压为3.8V,电阻约为12Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω、2A”。
(1)请用笔画线代替导线,完成图1实物电路的连接。
(2)正确连接电路后,用开关试触,灯泡不亮,电压表瞬间满偏,电流表指针几乎不动,电路的故障是 。(电路只有一处故障)
(3)排除故障后,继续实验,闭合开关,移动滑片,当电压表的指针在某电压值时,(请在图2中标出相应的电压值),小灯泡正常发光,电流表的示数如图3所示,小灯泡的额定功率是 W。
(4)测量完灯泡的额定功率后,小明有测量了几组数据,计算后发现灯丝电阻随其两端电压的增大而增大,原因是 。
【评估】小红也利用上述器材对该小灯泡的额定功率进行了测量,实验电路图如图4所示,实验结束后,两人对实验进行了交流与评估。
①小红的实验结果误差较大,理由是 。
②小明的实验更不容易操作,理由是 。
第3节:测量小灯泡电功率跟踪训练解析
1.我市中考实验操作考试时,实验员为“测量小灯泡的额定电功率”实验准备了以下器材:额定电压为2.5V的小灯泡(正常发光时电阻约为10Ω)、规格为“12Ω 1A”的滑动变阻器、开关、电流表、电压表各1个,新干电池4节,导线若干.
(1)图甲中有一根导线的连接是错误的,请你在错误的导线上打“×”;
(2)闭合开关前,应将滑片P移到最 (填“左”或“右”)端;
(3)经检查,电路连接无误,各元件完好,闭合开关后,无论怎样移动滑片P,电压表的示数都调不到2.5V,出现这种现象的原因是 ;
(4)解决上述问题后,移动滑片使电压表的示数为2.5V时,小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W;
(5)测出小灯泡的额定功率后,同学们又把灯泡两端的电压调为额定电压的一半,发现测得的实际功率不等于其额定功率的,请你帮助分析出这种现象的原因是 。
【解析】(1)分析电路连接错误之处改正;(2)为保护电路,闭合开关前,应将滑片P移到阻值最大处;(3)根据串联电路电压的规律和分压原理确定变阻器连入电路中的阻值大小与题中变阻器规格比较;(4)根据电如图乙流表小量程读数,根据P=UI求小灯泡的额定功率;(5)根据灯的电阻随温度的降低而减小分析。
【答案】(1)原电路中,灯短路了是错误的,改正电路 如图。
(2)闭合开关前,应将滑片P移到阻值最大处即最右端。
(3)根据串联电路电压的规律,当电压表示数为2.5V时,变阻器分得的电压U滑=6V﹣2.5V=3.5V,变阻器的电压是电阻电压的倍,根据分压原理,变阻器连入电路中的电阻:R滑=1.4×10Ω=14Ω>12Ω。
故闭合开关后,无论怎样移动滑片P,电压表的示数都调不到2.5V,出现这种现象的原因是变阻器的最大阻值过小。
(4)解决上述问题后,移动滑片使电压表的示数为2.5V时,小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,图中电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.24A,则小灯泡的额定功率是:P=UI=2.5×0.24A=0.6W。
(5)当灯泡两端的电压调为额定电压的一半时,通过灯的电流也减小了,根据P=UI灯的功率减小,灯丝的温度降低,因灯的电阻随温度的降低而减小,根据,故发现测得的实际功率不等于其额定功率的。
故答案为:(1)如图;(2)右;(3)变阻器的最大阻值过小;(4)0.6;(5)灯的电阻随温度的降低而减小。
【考点】电功率的测量、影响电阻大小的因素。
2.小明和小华测量定额电压为2.5V的小灯泡的额定功率。
(1)①图甲是他们连接的部分电路请用笔画线代替导线将电路连接完整。
②闭合开关前,应将滑动变阻器处在最 (填写“左”或“右”)端。
③闭合开关后,发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片,灯泡都不亮,电压表和电流表均无示数,小明找来一根完好的导线,一端连在电源负极,另一端触碰接线柱A、B、C,当发现只有触碰接线柱C时,灯泡才发光,若电路中只有一处故障,且各器材,导线均完好,则电路故障可能是 。
④排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器,当电压表为2.5V时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
(2)小明和小华观察电流表和电压表均标有电阻值,请教老师后得知这是电表的电阻,为了在接好的图甲中较准确的测量出小灯泡的电功率,他们对电压表的负接线柱应该接在C处还是D处进行了探究,他们将开关闭合,移动滑动变阻器的滑片使灯泡发光,不添加器材,请你说出接下来的操作及判断方法。
①操作 ;
②如何判断: 。
(3)小明和小华重新设计了一种测量小灯泡额定功率的电路,如图丙所示,电源电压保持3.5V不变,R0为阻值为10Ω的定值电阻,连接好电路后进行如下操作:1)断开开关S2,闭合开关S和、S1,移动滑动变阻器滑片P,使电压表示数为2.5V;2)保持滑动变阻器滑片P位置不变,断开开关S1,闭合开关S、S2,读出电压表示数为2.6V;小灯泡的额电功率为 W(计算结果保留两位小数)。
【解析】(1)①根据灯的额定电压确定电压表量程与灯并联;②闭合闭合开关前,应将滑动变阻器处在阻值最大处;③发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片,灯泡都不亮,电压表和电流表均无示数,说明电路断路;找来一根完好的导线一端连在电源负极,另一端触碰接线柱A、B、C,当发现只有触碰接线柱C时,灯泡才发光,说明ABC处有断路;④根据图乙电流表小量程读数,根据P=UI求灯的额定功率。
(2)①分析分别将电压表的负接线柱接在C处和D处时,电流表和电压表对测量灯的电流和电压的影响,确定通过比较和大小关系,确定是电压表还是电流表对测量的影响大;
②若,说明电流表的分压较电压表的分流作用大,为避免电流表分得的电压对电压表测量的影响,要将电压表的负接线柱应该接D处;
若,说明电压表的分流较电流表的分压作用大,为避免电压表的分流对电流表测量的影响,要将电压表的负接线柱应该接C。
(3)根据变阻器连入电路中电阻大小不变,由第2次操作,由串联电路的规律和欧姆定律可求变阻器连入电路 中的电阻大小,在第1次操作中,根据串联电路的规律和欧姆定律,求出通过变阻器的电流即灯的额定电流,根据P=UI求灯的额定功率。
【答案】(1)①因灯的电压为2.5V,电压表选用小量程与灯并联,如下所示:
②闭合开关前,应将滑动变阻器处在阻值最大处即最左端;
③闭合开关后,发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片,灯泡都不亮,电压表和电流表均无示数,说明电路断路;小明找来一根完好的导线,一端连在电源负极,当发现只有触碰接线柱C时,灯泡才发光,说明电源负极与C间发生断路,若电路中只有一处故障,则电路故障可能是变阻器断路;
④移动滑动变阻器,当电压表为2.5V时,电流表示数如图乙所示,图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为P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。
(2)在(1)①图中,分别将电压表的负接线柱接在C处和D处,分别记下电压表的示数和电流表的示数UC、IC,UD、ID滑片,接到C时,电流表测量的电流大小等于通过灯的电流,而电压表测灯与电流表串联的电压;
接到D时,电压表测灯的电压是准确的,而电流表测通过电压表与灯的总电流;
②若,说明电流表的分压较电压表的分流作用大,为避免电流表分得的电压对电压表测量的影响,要将电压表的负接线柱应该接D处;
若,说明电压表的分流较电流表的分压作用大,为避免电压表的分流对电流表测量的影响,要将电压表的负接线柱应该接C;
(3)在上面的第2次操作中,保持持滑动变阻器滑片P位置不变,断开开关S1,闭合开关S、S2,读出电压表示数为2.6V;此时定值电阻与变阻器串联,根据串联电路的电压规律,变阻器的电压U滑=3.5V-2.6V=0.9V,根据分压原理:,即,;
故在第1次操作中,由串联电路的规律和欧姆定律,通过变阻器的电流即灯的额定电流:
;
故灯的额定功率:PL=ULIL=2.5V×A≈0.72W。
故答案为:(1)①如上所示;②左;③变阻器断路;④0.75。
(2)①分别将电压表的负接线柱接在C处和D处,分别记下电压表的示数和电流表的示数UC、IC,UD、ID滑片,比较和的大小;
②若,说明电流表的分压较电压表的分流作用大,为避免电流表分得的电压对电压表测量的影响,要将电压表的负接线柱应该接D处;
若,说明电压表的分流较电流表的分压作用大,为避免电压表的分流对电流表测量的影响,要将电压表的负接线柱应该接C。
(3)0.72。
【考点】电功率的测量。
3.在“测量小灯泡的电功率“的实验中,电源电压为3V,灯泡额定电压为2.5V。
(1)请根据图甲,将图乙所示的实物电路用笔画线连接完整;
(2)在连接电路时,开关应 ,滑动变阻器的滑片P应置于 端(选填“A”或“B”);
(3)移动滑片P,当电压表的示数为1.5V时,电流表的示数如图丙所示,其示数为 A,小灯泡此时的电功率为 W。要测量小灯泡的额定功率,需将滑片P向 端移动(选填“A”或“B”)直到电压表的示数为2.5V;
(4)实验中,小灯泡突然熄火,电流表示数为零,电压表示数变大,电路中的故障可能是 。
【解析】(1)根据小灯泡的额定电压,可得电压表的量程;(2)为保证电路安全,开关在连接过程中应断开,滑片滑到阻值最大处;(3)根据电流表的量程和分度值读出电流表的示数,根据P=UI求出小灯泡的实际功率;电压表的示数小于灯泡的额定电压,要使灯泡正常工作,灯泡两端电压增大到2.5V,电路电流要增大,总电阻要减小,滑动变阻器的电阻要减小;(4)闭合开关灯泡发光,两表有示数,说明电路正常。灯泡熄灭,电流表示数几乎为零,说明发生了断路或短路,电压表示数变大,说明与之并联的电路完好,据此分析解答。
【答案】(1)“测量小灯泡的电功率“的实验中,电源电压为3V,灯泡额定电压为2.5V。故电压表的量程选“0~3V”,并联在小灯泡两端,如图。
(2)电路连接过程中,开关应断开,滑片滑到阻值最大处,阻值最大处在B端。
(3)电流表使用0~0.6A量程,分度值为0.02A,电流为0.24A;此时小灯泡的实际功率:P实际=U实际I实际=1.5V×0.24A=0.36W;
要使灯泡正常工作,灯泡两端电压从1.5V增大到2.5V,电路电流要增大,总电阻要减小,滑动变阻器的电阻要减小,滑片向A端移动,使电压表的示数为2.5V为止;
(4)灯泡与滑动变阻器串联,电流表测电路电流,电压表与灯泡并联;闭合开关,灯泡不亮,说明电路存在断路或灯泡发生短路;电流表示数为零,说明电路发生断路;电压表示数变大,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。
故答案为:(1)如图;(2)断开、B;(3)0.24、0.36、A;(4)灯泡断路。
【考点】电功率的测量。
4.有一个小灯泡标有5.0V字样,要测定它的额定功率,已知小灯泡正常发光时的电阻值约10Ω,电源电压为6V。
(1)请你用笔画线代替导线,连接完成实验电路。
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片应该在 端(选填“a”或“b”)。
(3)某次连接线路后,闭合开关灯不亮,电流表有示数,电压表没有示数,猜想以下3种故障,其中可能的是 。
A.可能是灯丝断了;B.可能是开关接线处断路;C.可能是小灯泡的灯座短路
为避免出现上述故障时损坏电流表,选择的滑动变阻器的最大阻值应不小于 Ω。
(4)排除故障后,移动变阻器滑片,观察当 表示数为 时,再记录另一个电表的示数,可以计算小灯泡的额定功率。
【解析】(1)从小灯泡的型号可以得出电压表应该选用0~15V这一量程的并联在小灯泡两端;根据小灯泡的额定电压和电阻求出电流,从而判定电流表量程;滑动变阻器采用一上一下的接法;(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片调至阻值最大位置;(3)电流表有示数,说明电路出现了短路,电压表无示数,说明与电压表并联部分短路;根据电流表的最大电流求出滑动变阻器的最小阻值;(4)要注意电压表示数,当电压表示数等于灯泡额定电压时,灯泡正常发光。
【答案】(1)小灯泡的额定电压为5V,则电压表应该选用0~15V这一量程,电压表并联在小灯泡两端;灯泡的额定电流为:,电流表量程为0-0.6A;
滑动变阻器采用一上一下的接法,如图。
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片调至阻值最大位置,即a端;
(3)电流表有示数,说明电路出现了短路,电压表无示数,灯泡不发光,说明与电压表的灯泡短路了;故选C;
电源电压为6V,电流表的最大值为0.6A,则滑动变阻器的最小阻值为:;
(4)因为灯泡的额定电压为5V,所以在实验过程中,眼睛应注意观察电压表当电压表示数是5V时,表明灯正常发光,记下此时电流表的示数。
故答案为:(1)如图;(2)a;(3)C、10;(4)电压、5V。
【考点】电功率的测量。
5.小金在进行“测定小灯泡电功率”的实验时,电源电压为3V恒定不变,他们设计的实验电路图如图甲所示。
(1)小金实验时使用的小灯泡的额定电压为2.5V。
①根据电路图连接好电路后,闭合开关,发现小灯泡较暗,移动滑动变阻器金属滑片,小灯泡亮度不变,如果实验中所用的滑动变阻器如图乙所示,你认为造成上述现象的原因是将滑动变阻器的 (用字母表示)两接线柱接入到电路所引起的。
②断开开关,使滑动变阻器正确接入电路,再次闭合开关,又发现灯不亮,电压表示数、电流表示数为零,出现这种现象的原因可能是 。
A.灯泡灯丝断了;B.滑动变阻器接线短路;C.滑动变阻器接触不良;D.灯座接线短路。
③排除故障,进行实验,发现电压表示数是2V,应将滑片P向 端(选填“A”或“B”)移动,直至灯泡正常发光。
④正确连接后,小金通过实验得到的数据如下表,请分析数据并回答:
实验序号 1 2 3 4 5
小灯泡两端的电压U/伏 1.0 1.5 2.0 2.5 2.8
通过小灯泡的电流I/安 0.10 0.14 0.18 0.20 0.22
小灯泡的发光亮度 很暗 较暗 较亮 正常发光 很亮
小灯泡的额定功率为 瓦;依据表中的数据,可知滑动变阻器的最大阻值至少是 欧。
【解析】①闭合开关,发现小灯泡较暗,说明电路中电流较小,电路的电阻较大,移动滑动变阻器金属滑片,小灯泡亮度不变,即变阻器失去了变阻的作用,据此分析判断;②逐一分析每个选项,确定正确答案;③灯在额定电压下正常发光,根据串联电路电压的规律及分压原理确定滑片移动的方向;④由表第1次实验的数据,根据串联电路的规律及欧姆定律确定变阻器连入电路中的电阻大小确定变阻器的规格。
解答如下:①根据电路图连接好电路后,闭合开关,发现小灯泡较暗,说明电路中电流较小,电路的电阻较大,移动滑动变阻器金属滑片,小灯泡亮度不变,即变阻器失去了变阻的作用,造成上述现象的原因是将滑动变阻器的AB两接线柱接入到电路所引起的。
②A.若灯泡灯丝断了,则电压表串联在电路中,电压表与电源连通,电压表有示数,不符合题意;B.滑动变阻器接线短路,变阻器连入电路中的电阻为0,电源电压全部加在灯的两端,电压表有示数,不符合题意;C.若滑动变阻器接触不良,会使整个电路断路,故两表均无示数,灯不亮,符合题意;D.若灯座接线短路,灯不亮,电路是连通的,电流表应有示数,不符合题意;故选C。
③排除故障,进行实验,发现电压表示数是2V,小于灯的额定电压,根据串联电路电压的规律,应增大灯的电压减小变阻器的电压,根据分压原理应减小变阻器连入电路中的电阻,应将滑片P向 A移动,直至灯泡正常发光。
④由表中数据,灯的电压为2.5V时,通过的电流为0.2A,小灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×02A=0.5W;
由表中数据,当灯的电压为U1=1V时,通过的电流I1=0.1A,变阻器分得的电压:
U滑=U﹣U1=3V﹣1V=2V,
根据欧姆定律,可知滑动变阻器连入电路中的电阻为:,即最大阻值至少是20欧。
故答案为:①AB;②C;③A;④0.5、20。
【答案】①AB;②C;③A;④0.5、20。
【考点】电功率的测量。
6.用如图甲所示电路测量小灯泡的额定功率,小灯泡上标有“3.8V”的字样,额定功率约1W,滑动变阻器R0的规格是“20Ω、1A”,电源电压恒为6V。
①连接不完整的电路如图甲所示,请用笔画线代替导线,将实物电路连接完整(要求导线不交叉,滑片向右移,灯光变亮);
②连接好电路后,为了保证电路安全,应将滑动变阻器滑片移至 (选填“A”或“B”)端,才能闭合开关;
③电路连接正确后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表有示数。接下来应进行的操作是
A.更换小灯泡;B.检查电路是否断路;C.移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光
④当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W;
⑤小华刚准备拆除电路结束实验时,同组的小红提出,在调节滑片要使灯正常发光过程中,电压表的示数很难准确显示3.8V,可能因此造成一定的测量误差。她认为可以在小华第③步实验的基础上,对电路稍作改动,能提高测量数据的精确度。请帮小红补全测量步骤(补全步骤时必须准确阐述接法和操作要点):
a.断开开关, ;
b.闭合开关, ,并读出此时电流表的示数;
c.计算出灯的额定功率。
⑥完成上述测量后,牛顿小组的同学还想测量一段电阻丝Rx的阻值,他们增加一些实验器材分别设计了如图丙所示的四种电路,其中不可行的是 。
【解析】①变阻器要选择右下方接线柱,这样滑片向右滑动时,接入电路的电阻变小,电流变大,则灯泡变亮,如图所示。
②连接好电路后,为了保证电路安全,应将滑动变阻器滑片移至A端即阻值的最大处;
③电压表内阻很大相当于断路,若电压表与电流表位置接反了,由于电压表串联在电路中,故电路中电流会非常小,接近于零,电压表相当于测电源电压,因此,只有电压表有示数,灯不亮;故C符合题意。
④读图可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,其示数为0.3A;则小灯泡的额定功率:P=UI=3.8V×0.3A=1.14W。
⑤由于小灯泡的额定电压为3.8V,所以电压表必须选择大量程,这样造成电压测量不精确,为了使测量误差更小,可将电压表并联在滑动变阻器的两端,改接小量程。
因为电源电压为6V,则变阻器两端电压为6V﹣3.8V=2.2V时,此时小灯泡恰好正常发光。
因此,补充的步骤为:a.断开开关,将电压表并联在滑动变阻器的两端(此时选择小量程);
b.闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数为2.2V,并读出此时电流表的示数;
c.计算出灯的额定功率。
⑥A:开关S闭合,据电流表可得出待测电阻的电流,据电压表的示数能得出待测电阻的电压,所以据求出电阻。
B:两开关都闭合,此时电压表的示数是电源电压U;断开与电压表并联的开关,此时待测电阻与定值电阻串联,电压表测的是待测电阻Rx的电压,所以据电源电压能计算出定值电阻R0的电压,即可计算出此时的电流;由于串联电路中电流处处相等,所以据此能计算出Rx的电阻。
C:闭合开关,定值电阻和待测电阻并联,所以读出此时电流表的示数I;断开开关,读电流表的示数Ix,则定值电阻中的电流为I-Ix,计算出定值电阻R0两端的电压U,可知待测电阻的电压为U,根据欧姆定律计算出待测电阻的阻值。
D:该选项电流都不知道,故该选项无法计算出待测电阻,故该选项符合题意。
故答案为:①如图;②A;③C;④1.14;⑤a.电压表换用“﹣”“3”两接线柱并从灯泡两端换接到滑动变阻器两端;b.调节滑动变阻器至电压表的示数为2.2V;⑥D。
【答案】①如图;②A;③C;④1.14;⑤a.电压表换用“﹣”“3”两接线柱并从灯泡两端换接到滑动变阻器两端;b.调节滑动变阻器至电压表的示数为2.2V;⑥D。
【考点】探究小灯泡功率实验。
7.我市中考实验操作考试时,实验员为“测量小灯泡的额定电功率”实验准备了以下器材:额定电压为2.5V的小灯泡(正常发光时电阻约为10Ω)、规格为“12Ω、1A”的滑动变阻器、开关、电流表、电压表各1个,新干电池4节,导线若干。
(1)图甲中有一根导线的连接是错误的,请你在错误的导线上打“×”;
(2)闭合开关前,应将滑片P移到最 (填“左”或“右”)端;
(3)经检查,电路连接无误,各元件完好,闭合开关后,无论怎样移动滑片P,电压表的示数都调不到2.5V,出现这种现象的原因是 ;
(4)解决上述问题后,移动滑片使电压表的示数为2.5V时,小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W;
(5)测出小灯泡的额定功率后,同学们又把灯泡两端的电压调为额定电压的一半,发现测得的实际功率不等于其额定功率的,请你帮助分析出这种现象的原因是 。
【解析】(1)分析电路连接错误之处改正;(2)为保护电路,闭合开关前,应将滑片P移到阻值最大处;(3)根据串联电路电压的规律和分压原理确定变阻器连入电路中的阻值大小与题中变阻器规格比较;(4)根据电如图乙流表小量程读数,根据P=UI求小灯泡的额定功率;(5)根据灯的电阻随温度的降低而减小分析。
【答案】(1)原电路中,灯短路了是错误的,改正电路 如图。
(2)闭合开关前,应将滑片P移到阻值最大处即最右端。
(3)根据串联电路电压的规律,当电压表示数为2.5V时,变阻器分得的电压U滑=6V﹣2.5V=3.5V,变阻器的电压是电阻电压的倍,根据分压原理,变阻器连入电路中的电阻:R滑=1.4×10Ω=14Ω>12Ω。
故闭合开关后,无论怎样移动滑片P,电压表的示数都调不到2.5V,出现这种现象的原因是变阻器的最大阻值过小。
(4)解决上述问题后,移动滑片使电压表的示数为2.5V时,小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,图中电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.24A,则小灯泡的额定功率是:P=UI=2.5×0.24A=0.6W。
(5)当灯泡两端的电压调为额定电压的一半时,通过灯的电流也减小了,根据P=UI灯的功率减小,灯丝的温度降低,因灯的电阻随温度的降低而减小,根据,故发现测得的实际功率不等于其额定功率的。
故答案为:(1)如图;(2)右;(3)变阻器的最大阻值过小;(4)0.6;(5)灯的电阻随温度的降低而减小。
8.小明和小华测量定额电压为2.5V的小灯泡的额定功率。
(1)①图甲是他们连接的部分电路请用笔画线代替导线将电路连接完整。
②闭合开关前,应将滑动变阻器处在最 (填写“左”或“右”)端。
③闭合开关后,发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片,灯泡都不亮,电压表和电流表均无示数,小明找来一根完好的导线,一端连在电源负极,另一端触碰接线柱A、B、C,当发现只有触碰接线柱C时,灯泡才发光,若电路中只有一处故障,且各器材,导线均完好,则电路故障可能是 。
④排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器,当电压表为2.5V时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
(2)小明和小华观察电流表和电压表均标有电阻值,请教老师后得知这是电表的电阻,为了在接好的图甲中较准确的测量出小灯泡的电功率,他们对电压表的负接线柱应该接在C处还是D处进行了探究,他们将开关闭合,移动滑动变阻器的滑片使灯泡发光,不添加器材,请你说出接下来的操作及判断方法。
①操作 ;
②如何判断: 。
(3)小明和小华重新设计了一种测量小灯泡额定功率的电路,如图丙所示,电源电压保持3.5V不变,R0为阻值为10Ω的定值电阻,连接好电路后进行如下操作:1)断开开关S2,闭合开关S和、S1,移动滑动变阻器滑片P,使电压表示数为2.5V;2)保持滑动变阻器滑片P位置不变,断开开关S1,闭合开关S、S2,读出电压表示数为2.6V;小灯泡的额电功率为 W(计算结果保留两位小数)。
【解析】(1)①根据灯的额定电压确定电压表量程与灯并联;②闭合闭合开关前,应将滑动变阻器处在阻值最大处;③发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片,灯泡都不亮,电压表和电流表均无示数,说明电路断路;找来一根完好的导线一端连在电源负极,另一端触碰接线柱A、B、C,当发现只有触碰接线柱C时,灯泡才发光,说明ABC处有断路;④根据图乙电流表小量程读数,根据P=UI求灯的额定功率。
(2)①分析分别将电压表的负接线柱接在C处和D处时,电流表和电压表对测量灯的电流和电压的影响,确定通过比较和大小关系,确定是电压表还是电流表对测量的影响大;
②若,说明电流表的分压较电压表的分流作用大,为避免电流表分得的电压对电压表测量的影响,要将电压表的负接线柱应该接D处;
若,说明电压表的分流较电流表的分压作用大,为避免电压表的分流对电流表测量的影响,要将电压表的负接线柱应该接C。
(3)根据变阻器连入电路中电阻大小不变,由第2次操作,由串联电路的规律和欧姆定律可求变阻器连入电路 中的电阻大小,在第1次操作中,根据串联电路的规律和欧姆定律,求出通过变阻器的电流即灯的额定电流,根据P=UI求灯的额定功率。
【答案】(1)①因灯的电压为2.5V,电压表选用小量程与灯并联,如下所示:
②闭合开关前,应将滑动变阻器处在阻值最大处即最左端;
③闭合开关后,发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片,灯泡都不亮,电压表和电流表均无示数,说明电路断路;小明找来一根完好的导线,一端连在电源负极,当发现只有触碰接线柱C时,灯泡才发光,说明电源负极与C间发生断路,若电路中只有一处故障,则电路故障可能是变阻器断路;
④移动滑动变阻器,当电压表为2.5V时,电流表示数如图乙所示,图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为P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。
(2)在(1)①图中,分别将电压表的负接线柱接在C处和D处,分别记下电压表的示数和电流表的示数UC、IC,UD、ID滑片,接到C时,电流表测量的电流大小等于通过灯的电流,而电压表测灯与电流表串联的电压;
接到D时,电压表测灯的电压是准确的,而电流表测通过电压表与灯的总电流;
②若,说明电流表的分压较电压表的分流作用大,为避免电流表分得的电压对电压表测量的影响,要将电压表的负接线柱应该接D处;
若,说明电压表的分流较电流表的分压作用大,为避免电压表的分流对电流表测量的影响,要将电压表的负接线柱应该接C;
(3)在上面的第2次操作中,保持持滑动变阻器滑片P位置不变,断开开关S1,闭合开关S、S2,读出电压表示数为2.6V;此时定值电阻与变阻器串联,根据串联电路的电压规律,变阻器的电压U滑=3.5V-2.6V=0.9V,根据分压原理:,即,;
故在第1次操作中,由串联电路的规律和欧姆定律,通过变阻器的电流即灯的额定电流:
;
故灯的额定功率:PL=ULIL=2.5V×A≈0.72W。
故答案为:(1)①如上所示;②左;③变阻器断路;④0.75。(2)①分别将电压表的负接线柱接在C处和D处,分别记下电压表的示数和电流表的示数UC、IC,UD、ID滑片,比较和的大小;②若,说明电流表的分压较电压表的分流作用大,为避免电流表分得的电压对电压表测量的影响,要将电压表的负接线柱应该接D处;若,说明电压表的分流较电流表的分压作用大,为避免电压表的分流对电流表测量的影响,要将电压表的负接线柱应该接C。(3)0.72。
9.有一个小灯泡标有5.0V字样,要测定它的额定功率,已知小灯泡正常发光时的电阻值约10Ω,电源电压为6V。
(1)请你用笔画线代替导线,连接完成实验电路。
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片应该在 端(选填“a”或“b”)。
(3)某次连接线路后,闭合开关灯不亮,电流表有示数,电压表没有示数,猜想以下3种故障,其中可能的是 。
A.可能是灯丝断了;B.可能是开关接线处断路;C.可能是小灯泡的灯座短路
为避免出现上述故障时损坏电流表,选择的滑动变阻器的最大阻值应不小于 Ω。
(4)排除故障后,移动变阻器滑片,观察当 表示数为 时,再记录另一个电表的示数,可以计算小灯泡的额定功率。
【解析】(1)从小灯泡的型号可以得出电压表应该选用0~15V这一量程的并联在小灯泡两端;根据小灯泡的额定电压和电阻求出电流,从而判定电流表量程;滑动变阻器采用一上一下的接法;(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片调至阻值最大位置;(3)电流表有示数,说明电路出现了短路,电压表无示数,说明与电压表并联部分短路;根据电流表的最大电流求出滑动变阻器的最小阻值;(4)要注意电压表示数,当电压表示数等于灯泡额定电压时,灯泡正常发光。
【答案】(1)小灯泡的额定电压为5V,则电压表应该选用0~15V这一量程,电压表并联在小灯泡两端;灯泡的额定电流为:,电流表量程为0-0.6A;
滑动变阻器采用一上一下的接法,如图。
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片调至阻值最大位置,即a端;
(3)电流表有示数,说明电路出现了短路,电压表无示数,灯泡不发光,说明与电压表的灯泡短路了;故选C;
电源电压为6V,电流表的最大值为0.6A,则滑动变阻器的最小阻值为:;
(4)因为灯泡的额定电压为5V,所以在实验过程中,眼睛应注意观察电压表当电压表示数是5V时,表明灯正常发光,记下此时电流表的示数。
故答案为:(1)如图;(2)a;(3)C、10;(4)电压、5V。
10.小明利用如图所给的实验器材“测量小灯泡的额定功率”,已知电源电压恒为6V,小灯泡正常工作时的电压为3.8V,电阻约为12Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω、2A”。
(1)请用笔画线代替导线,完成图1实物电路的连接。
(2)正确连接电路后,用开关试触,灯泡不亮,电压表瞬间满偏,电流表指针几乎不动,电路的故障是 。(电路只有一处故障)
(3)排除故障后,继续实验,闭合开关,移动滑片,当电压表的指针在某电压值时,(请在图2中标出相应的电压值),小灯泡正常发光,电流表的示数如图3所示,小灯泡的额定功率是 W。
(4)测量完灯泡的额定功率后,小明有测量了几组数据,计算后发现灯丝电阻随其两端电压的增大而增大,原因是 。
【评估】小红也利用上述器材对该小灯泡的额定功率进行了测量,实验电路图如图4所示,实验结束后,两人对实验进行了交流与评估。
①小红的实验结果误差较大,理由是 。
②小明的实验更不容易操作,理由是 。
【解析】(1)本实验中电流表应与灯泡串联,根据灯泡正常工作电流选择电流表量程;(2)电路短路时,电路中仍有电流,用电器能工作.电路断路时,电路中无电流,用电器不工作.根据电流表、电压表在电路中的不同特征来判断;(3)读出灯泡正常发光时电流表示数,由P=UI计算小灯泡的额定功率;(4)影响导体电阻的因素有材料、长度、横截面积,另外还与温度有关,大部分金属导体,电阻值随温度的升高而增大。
【解答】(1)测量小灯泡的额定功率实验中,电流表应与灯泡串联,由欧姆定律可知灯泡正常发光的电流约为:I==≈0.32A,由此完成电路连接如图所示:
(2)正确连接电路后,用开关试触,灯泡不亮,电流表指针几乎不动,说明电路可能有断路,电压表瞬间满偏,说明电压表到电源间是通路,所以电路的故障是与电压表并联的滑动变阻器断路了。
(3)小灯泡正常发光,电压表测得是滑动变阻器两端的电压,示数为6V﹣3.8V=2.2V,电压表使用0﹣3V量程,分度值0.1V,由此在图2中标出电压表指针的位置如图所示。
根据图3,电流表的量程为0~0.6A,其分度值为0.02A,所以灯泡正常发光时的电流为0.3A,则灯泡的额定功率:P=UI=3.8V×0.3A=1.14W。
(4)随着电压的变大,通过灯丝的电流变大,灯丝产生的热量变大,灯丝的温度升高,灯丝的电阻值变大,即灯丝电阻随温度升高而增大;
【评估】由题知,电源电压恒为6V,而小灯泡额定电压为3.8V,
①由图4小红的实验电路知,电压表应选择0﹣15V量程,量程过大,所以电压的测量不够精确;
②由图1知,小明的实验中电压表测滑动变阻器两端电压,闭合开关前变阻器阻值要滑到最大值处,
由串联电路的分压原理知:,即:,则,
所以电压表要使用0﹣15V量程,调节滑动变阻器后,因为灯泡正常发光电压3.8V,变阻器两端此时电压为6V﹣3.8V=2.2V,所以为了精确测量再将电压表换成0﹣3V量程,所以操作麻烦。
故答案为:(1)见上图;(2)滑动变阻器断路;(3)见上图、1.14;(4)灯丝电阻随温度升高而增大.
【评估】①电压表应选择0﹣15V量程,量程过大,所以电压的测量不够精确;②电源电压6V,操作中电压表先使用0﹣15V量程,调节变阻器后再使用0﹣3V量程,操作比较麻烦。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)