初中物理2021考前突击练习26:测量小灯泡电功率
一、实验探究题
1.小雷想知道小灯的亮暗程度与什么因素有关。于是找来额定电流均小于0.6A,额定电压是2.5V的灯L1和额定电压是3.8V的灯L2 , 先后接在电源电压恒为6V的电路中,按照如图甲所示的电路开始探究。
(1)请你用笔画线代替导线,根据图甲所示的电路图,将图乙所示实物图连接完整;
(2)若小雷连接好电路后,闭合开关,灯L1几乎不发光,移动滑片P也不能改变灯的亮度。原因是他把滑动变阻器的________(选填“AB”或“CD”)接线柱接入了电路;
(3)小雷排除故障后,按图乙所示的电路继续进行实验:
①闭合开关,滑片P向________(选填“A”或“B”)端移动,使灯L1发光,测出灯L1的相关物理量,记录和计算结果如下表:
次数
电压/V
实际功率/W
电阻/Ω
1
1.6
0.20
0.32
8.00
2
2.5
0.24
0.60
10.42
3
2.8
0.26
0.73
10.77
②请将记录数据时遗漏的物理量和单位填入表格的空格处________。
(4)小雷注意到灯L1的亮度变化是:第二次比第一次亮,第三次比第越二次更亮。结合表中数据得出的结论是小灯泡越亮,它的实际功率越________。
(5)用L2替换L1重复上面的实验时,需要改变________表的量程,发现灯L2的亮度变化规律与灯L1相似。
(6)小雷在实验结束后与同学们讨论:
①有同学认为“用上表中灯L1的3次电阻的平均值代表它的电阻更准确。”这种说法错误的原因是忽略了________对小灯电阻的影响。
②有同学认为“把灯L1换成定值电阻,该实验可以用来研究导体中的电流与电压的关系。”你认为这种说法________(选填“正确”或“错误”)。
2.小李同学猜测小灯发光的亮度可能与小灯的电压、电流有关,他用三个不同小灯甲、乙、丙组成不同的电路进行探究活动。电路连接情况及实验现象如图(a)、(b)、(c)、(d)所示。
(1)图(c)或(d)是在研究小灯发光的亮度与________的关系,你的判断依据是________。
(2)观察图(a)、(b)、(c)、(d)中现象,可以得出初步结论:________。
3.小聪同学发现家用白炽灯总在刚开灯的瞬间烧坏,猜想白炽灯的电阻可能与灯丝的某个因素有关,于是找来与白炽灯工作原理相同的小灯泡,按图甲所示电路图进行探究。电源电压恒为6V,小灯泡的额定电压为2.5V,灯丝电阻约为10Ω。
(1)请用笔画线代替导线,把图甲中的实物电路按图乙中的电路图连接完整,使滑片P向右端移动时小灯泡的亮度变亮。
(2)连接电路后闭合开关,小灯泡闪亮一下就熄灭,检查发现小灯泡的灯丝已经烧断。分析原因可能是:闭合开关时,________,导致电流过大而造成的。
(3)断开开关,更换烧坏的电路元件,进行正确操作。调节滑片P使小灯泡逐渐变亮,记录电流表和电压表的一系列示数,在图丁中绘制U﹣I图象。当电压表示数为2.5V时,电流表的示数如图丙所示,小灯泡的额定电流为________A,小灯泡的额定功率为________W。
(4)小雷用一个定值电阻更换小灯泡,进行正确操作。调节滑片,记录电流表和电压表的一系列示数,在图丁中再次绘制U﹣I图象,由图象可知,定值电阻的阻值为________Ω。
(5)根据图丁中a、b图线初步判断,小灯泡的电阻和灯丝的________有关。
4.小华同学做“测定小灯泡电功率”实验。待测小灯的额定电压为“2.5V”或“4.0V”,滑动变阻器上标有“50Ω? 2A”,实验器材齐全且完好。他连接电路后,将变阻器的滑片置于一端,闭合电键,移动滑片的过程中,观察到小灯发光始终较暗且亮度不变,电流表示数逐渐变大,电压表的指针始终处于图所示位置:
(1)小灯发光较暗的原因是________。
(2)小华在连接电路时的主要问题是________。
(3)请判断小灯的额定电压为________。
(4)为了完成实验,小华同学需对电路进行重新正确连接;还需对实验器材进行调整的是________。
5.小华做“测定小灯泡电功率”的实验。现有电源、待测小灯(标有“3.0伏”字样)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关及导线若干。他正确串联实验器材,然后将电压表并联在电路中。闭合开关,移动变阻器的滑片,发现小灯始终无法正常发光,移动滑片过程中电压表示数变化范围为0~1.5伏,电流表示数最小值为0.06安。他经过思考,换用了电压较高的电源,重新正确连接电路,并按规范的步骤进行实验。闭合电键时,电流表和电压表的示数如图所示。移动滑片,发现电流表指针再转过10小格时,小灯正常发光:
(1)测定小灯的额定功率的实验原理是;
(2)请画出小华第一次实验时的电路图;
(3)求出换用的电源电压及小灯的额定功率;(需写出计算过程)
6.小雷想知道小灯泡的亮暗程度与哪些因素有关。于是找来额定电流均小于0.6A,额定电压为2.5V的灯L1和额定电压为3.8V的灯L2 , 先后接在电源电压恒为6V的电路中,按照如图1所示的电路进行探究:
(1)请用笔画线代替导线,根据图1所示电路图,将图2所示实物图连接完整。
(2)若小雷连接电路后闭合开关,灯L1几乎不发光,移动滑片P也不能改变灯的亮度。原因是他把滑动变阻器的________(选填“AB“或“CD”)接线柱接入了电路。
(3)小雷排除故障后,按图1所示的电路继续进行实验:闭合开关,移动滑片P,使灯L1发光,测出灯L1的相关物理量,记录和计算结果如下表:
次数
电压U/V
电流I/A
实际功率P/W
电阻R/Ω
1
1.6
0.20
0.32
8.00
2
2.0
0.22
0.44
9.09
3
2.5
0.24
0.60
10.42
小雷注意到灯L1的亮度变化是:第二次比第一次亮,第三次比第二次更亮。
结合表中数据得出的结论是小灯泡越亮,它的实际功率越________(选填“大”或“小”);
(4)用L2替换L1重复上面的实验时,需要改变________表的量程,结果发现灯L2的亮度变化规律与灯L1相似;
(5)有同学认为“用上表中灯L1的3次电阻的平均值代表它的电阻更准确”,这种说法错误的原因是其忽略了________的影响。
7.小顾同学做“测定小灯泡的额定电功率”实验,实验室提供的器材有干电池若干节、标有“3.8伏”字样的待测小灯一个、电压表一只、电流表一只,滑动变阻器(标有“20Ω? 2A”字样)一个,电键一个,导线若干。他按图先将用导线将待测小灯、电键、电流表、电压表连接好,然后将干电池先后一节、两节串联后和三节串联后逐次接入电路中的A、B两点间,并调整好电压表的量程,再闭合电键读取两个电表的示数,记录在下表中:
实验
序号
电流
(安)
电压
(伏)
电功率
(瓦)
小灯
亮度
1
0.14
1.5
非常暗
2
0.22
2.6
很暗
3
0.28
3.5
较暗
(1)分析上表中________栏记录的情况,可以判断小灯是否达到正常发光;
(2)分析上表中记录的电压变化,发现随着电池节数的增加,小灯两端的电压增加量逐渐减小,造成这一现象的原因可能是________;
(3)为了利用实验室提供的这些器材使小灯正常发光,小顾同学接下来的操作是:________;
(4)小顾同学按合理的设计方案正确连接电路,且操作步骤正确,当小灯正常发光时电流表的示数如图所示,则小灯的额定电流为________安,小灯的额定功率为________瓦。
8.按如图1所示的电路图做“测置小电灯的功率”的实验,所用器材有:标“3.8V”字样的待测小电灯、电压恒为6V的电源、标有“20Ω1A”的滑动变阻器、电流表(量程为0?0.6A、0?3A)、电压表(量程为0?3V、0?15V)、开关及导线若干。
(1)某学生在实验时,把电流表与电压表的位置交换连接了,闭合开关后会造成 ????(填选项前的字母)
A.电流表烧坏
B.电压表烧坏
C.小电灯烧坏
D.小电灯不亮
(2)另一学生按图连接电路后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片移到最左端时,灯不亮,电压表有较大的示数。经检查,导线连接完好,则电路故障是:________,排除该故障换用新元件后,闭合开关时,观察到灯闪亮一下后立即熄灭,该学生在操作过程中的不当之处是:________。
(3)小明同学按电路图正确连接电路后,闭合开关,从大到小调节滑动变阻器的阻值,并将正确操作下的电压表和电流表的示数填入如表。
电压表的示数U/V
电流表的示数I/A
小电灯的功率P/W
2.0
0.20
________
2.5
0.22
________
3.0
0.25
________
3.8
0.30
________
4.5
0.32
________
①通过上表数据,可算得小电灯的额定功率为________W,还可得出关于灯丝电阻的结论是:________;
②当小电灯正常工作时,连入电路的滑动变阻器的阻值为________Ω
③将两个这样的相同规格的小电灯串联后直接接在6V电源的两端,两灯消粍的总功率为________W。
(4)若电压表的0?15V量程已损坏,只能使用0?3V量程,其它器材不变,如何测出小电灯的额定功率?
①在图2虚线框中画出测量电路图________;
②若小电灯两端最大可加4.5V电压,为保证实验时你所设计的测量电路中各元件的安全,参照小明的实验数据,估算滑动变阻器接入电路的阻值范应为________Ω~________Ω。
9.现有电源(2伏、4伏、6伏、8伏、10伏六档)、电流表、电压表和开关各2个,待测电阻、标有“20Ω2A”的滑动变阻器、标有“3.5V”字样的待测小灯(额定功率在1.2瓦以内)各一个,以及导线若干。小华做测电阻的实验,小明做测定小灯泡电功率的实验。两人讨论后分配实验器材,按照设计方案开始实验。他们正确串联实验器材,实验步骤正确。
闭合开关时,小华观察到电压表和电流表的示数分别为2伏和0.2安,小明观察到电压表和电流表的示数分别为4伏和0.2安,此时小灯很暗;经过思考,小明调整电路后重新实验,当小灯正常发光时,小明观察到电流表示数如图所示。
请根据以上信息,完成以下问题:
(1)画出小华实验的电路图。________。
(2)实验中,________(选填小华或小明)选择了滑动变阻器,此实验中它的作用是________。
(3)计算小明实验中选择的电源电压和小灯的额定功率。(需写出计算过程)
10.某学习小组成员小兰进行测定小灯电功率实验,小明进行伏安法测电阻实验。实验室提供了以下器材:电流表、电压表和开关各2个、滑动变阻器3个(分别标有“5欧2安”、 “10欧1安”、“20欧1安”字样)、新干电池5节、标有“3.5伏”字样的小灯、待测电阻Rx以及导线若干。他俩合理分配器材后同时开展实验,实验中电路连接均正确、操作步骤规范。
实验时,小兰先读出了开关刚闭合时的数据,其中电流表示数为0.2安;接着,移动变阻器的滑片至小灯正常发光,读出此时的电流为0.24安。小明也读出了开关刚闭合时的数据,其中电压表示数为2.1伏;接着移动滑片至中点位置,读出了第二组数据。他们相互交流数据后发现恰好有一组数据完全相同.最后,他们再次移动滑片,分别测出第三组数据,完成了各自的实验。
请根据以上信息,回答下列问题。
(1)小兰确定小灯正常发光的方法是________,该小灯的额定功率是________瓦:小明的实验原理是________。
(2)开关刚闭合时,小兰电压表的示数是________伏,小明电流表的示数是________安。
答案解析部分
一、实验探究题
1.【答案】 (1)
(2)AB
(3)A;电流/A
(4)大
(5)电压
(6)温度;正确
【解答】(1)电压表与小灯泡并联,电流表与小灯泡串联接入电路,选择0~0.6A量程;滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中,如下图所示:
;(2)闭合开关,灯L1几乎不发光,即电路电流太小,说明电路电阻太大;移动滑动变阻器滑片,灯泡亮度不改变,说明滑动变阻器将下面两个接线柱A、B接入电路;(3)①实验过程中,逐渐减小滑动变阻器接入电路中的电阻,即向A端移动,增大小灯泡两端的电压;
②从表中数据可知,实际功率等于表中前两项之积,由P=UI可知,第二项数据为通过灯泡的电流/A,如下表所示:
次数
电压/V
? 电流/A
实际功率/W
电阻/Ω
1
1.6
0.20
0.32
8.00
2
2.5
0.24
0.60
10.42
3
2.8
0.26
0.73
10.77
⑷从实验1→实验2→实验3,灯泡越来越亮,灯泡实际功率越大。(5)用L2替换L1重复上面的实验时,因L2的额定电压为3.8V,所以需要改变电压表量程。(6)①灯丝电阻受温度影响较大,灯泡在不同电压下,温度不同,灯丝中电阻不同,计算平均值代表灯丝电阻无意义,该同学忽略了温度对电阻的影响。②L1换成定值电阻,能保持电阻不变,通过改变电压来改变电流能探究电流跟电压的关系。
【分析】(1)滑动变阻器有四个接线柱,选择的接线柱应一上一下,结合题目要求选择相应的接线柱;电流表可以测量电路中的电流,应串联使用,与哪个用电器串联,就测量流过那个用电器的电流;
(2)滑动变阻器接入两个下接线柱相等于定值电阻;
(3)小灯泡与滑动变阻器串联,串联分压,分得的电压与电阻成正比,增加小灯泡两端的电压,就要减小滑动变阻器接入电路中的电流;
(4)灯泡越亮,实际功率越大;
(5)灯泡的额定功率大于3V,应该换用大量程;
(6)电阻的大小还与温度有关,一般来说,导体的温度越高,电阻越大。
2.【答案】 (1)电流;由欧姆定律可知通过两个灯泡的电流不同,研究小灯发光的亮度与电流的关系
(2)图(a)或(b),两个灯泡串联,通过两个灯泡的电流相同,灯泡规格不同,灯泡两端的电压不同,电压越大,小灯越亮;由图(c)或(d)可知,(不同小灯)电压相同时,电流越大,小灯越亮。
【解答】(1)图(c)或(d),两个灯泡并联,两灯两端的电压相同、灯泡规格不同,由欧姆定律可知通过两个灯泡的电流不同,研究小灯发光的亮度与电流的关系;(2)图(a)或(b),两个灯泡串联,通过两个灯泡的电流相同,灯泡规格不同,灯泡两端的电压不同,电压越大,小灯越亮;由图(c)或(d)可知,(不同小灯)电压相同时,电流越大,小灯越亮。
【分析】(1)分析电路结构,串联电路电流相等,电压不同,并联电路,电压相等,电流不同,结合电路分析求解即可;
(2)结合不同电路的连接方式,利用公式P=UI分析求解即可。
3.【答案】 (1)解:如图所示:
(2)没有将变阻器的最大电阻连入电路
(3)0.26;0.65
(4)10
(5)温度
【解答】解:(1)滑片P向右端移动时小灯泡的亮度变亮,即电流变大电阻变小,故变阻器右下接线柱连入电路中与灯串联,灯的额定电压为2.5V,故电压表选用小量程与灯并联,
如下所示:
;(2)闭合开关小灯泡闪亮一下就熄灭,说明灯泡实际电压大于其额定电压,电流过大,原因是闭合开关时,没有将变阻器的最大电阻连入电路,导致电流过大而造成的;(3)由图丙可知,电流表的量程0﹣0.6A,分度值0.02A,灯泡正常工作时的电流为0.26A,
则灯的额定功率为:P=UI=2.5V×0.26A=0.65W;(4)图线a是一条直线,说明电流与电压成正比,由欧姆定律,定值电阻的阻值为:R= U′I′ = 3V0.3A =10Ω;(5)图线a是一条直线,说明电流与电压成正比,电压与电流比值一定,也就是定值电阻阻值一定;而灯泡电流与电压图线是曲线b,并且电流增大的程度小于电压,说明其电阻是变化的,并且随电压的增大而增大,原因是电压越高灯泡越亮,功率越大,电阻越大,小灯泡的电阻和灯丝的温度有关。
故答案为:(1)如图;(2)没有将变阻器的最大电阻连入电路;(3)0.26;0.65;(4)10;(5)温度。
【分析】(1)测量电阻时,电压表和灯泡并联,滑动变阻器要一上一下接入电路中,滑片远离下面的接线柱时电阻最大;(2)若滑动变阻器取值过小,电路中电流过大,灯泡烧坏;(3)根据电流表选择的量程和指针位置测量电流,利用电压和电流的乘积计算电功率;(4)根据电压和电流的比值计算电阻;(5)电阻受温度影响。
4.【答案】 (1)小灯两端电压太低
(2)电源电压太低,小灯和滑动变阻器并联了
(3)4.5V
(4)增大电源电压
【解答】(1)小灯泡始终较暗是由于实际功率较小,即小灯泡两端电压太低。(2)由于移动滑片小灯亮度不变,则可知滑动变阻器与小灯泡未串联,移动滑片过程中,电流表示数变大,电压表示数不变,则可知滑动变阻器与小灯泡并联,且电流表位于滑动变阻器所在支路或干路,小灯泡亮度较暗,说明电源电压太低。(3)由图可知电压表示数为3V或15V,由于并联且小灯泡较暗,则说明小灯泡未正常发光,故可得电压表示数应小于小灯泡的额定电压,则小灯额定电压应为4.5V。(4)由实验分析可知,电源电压太低,则还需增大电源电压再继续实验。
【分析】(1)灯泡两端的电压越低,功率越小,灯越暗;(2)测量灯泡电功率时,电源电压要高于灯泡额定电压,滑动变阻器和灯泡串联;(3)根据电压表判断电源电压,结合灯泡发光情况判断额定电压大小;(4)为了测量额定电压,需要增大电源电压。
5.【答案】 (1)P=UI
(2)
(3)因为移动滑片过程中电压表示数变化范围为0~1.5伏,电流表示数最小值为0.06安,由图可知,当变阻器电压为1.5伏时,阻值最大,电流最小为0.06安,所以滑动变阻器最大阻值为 RP=1.5V0.06A=25Ω
闭合电键时,滑动变阻器阻值应为最大值,电流表和电压表的示数如图所示,即灯泡两端电压为1.5V,电流为0.3A,则滑动变阻器两端电压为 UP=IRP=0.3A×25Ω=7.5V
根据串联电路电压特点,电源电压为 U=UP+UL=7.5V+1.5V=9V
电流表指针再转过10小格时,小灯正常发光,则电流表读数为0.5A,小灯泡的额定功率为 P额=U额I额=3V×0.5A=1.5W
【解答】(1)小华用的是伏安法测小灯泡电功率,可以从电压表和电流表分别读出小灯泡的电压和电流,所以根据公式P=UI求得小灯泡的电功率。(2)他正确串联实验器材,然后将电压表并联在电路中。闭合电键,移动变阻器的滑片,发现电流表示数最小值为0.06安、电压表示数变化范围为0~1.5伏,可知电压表并联在变阻器两端了(若并联在灯的两端电压不可能为0)。小华刚开始实验时的电路图如下所示:
。
【分析】(1)测量小灯泡功率的原理即为功率公式P=UI;
(2)分别利用欧姆定律求解灯泡和定值电阻两端的电压,相加即为电源电压;结合功率公式P=UI求解灯泡的功率。
6.【答案】 (1)如下图所示:
(2)AB
(3)大
(4)电压
(5)灯丝的电阻随温度升高而增大
【解答】解:(1)电压表的负接线柱与灯泡的左接线柱相连,滑动变阻器的任意上方接线柱与电流表0.6的接线柱相连,如下图所示:
;(2)闭合开关,灯L1几乎不发光→电路电流太小→电路电阻太大,并且移动滑动变阻器滑片,灯泡亮度不改变,滑动变阻器都接下面A、B两个接线柱。(3)从实验1→实验2→实验3,灯泡越来越亮,灯泡实际功率越大;(4)用L2替换L1重复上面的实验时,L2的额定电压是3.8V,需要改变电压表的量程;(5)灯丝电阻受温度影响较大,灯泡在不同电压下,温度不同,灯丝中电阻不同,计算平均值代表灯丝电阻无意义,该同学忽略了温度对电阻的影响;
故答案为:(1)见上图;(2)AB;(3)大;(4)电压;(5)灯丝的电阻随温度升高而增大。
【分析】(1)结合实验目的确定电表的测量对象及量程,牢记实物图即可.
(2) 灯L1几乎不发光,移动滑片P也不能改变灯的亮度 ,说明滑动变阻器接入电路的阻值最大.
(3)比较灯泡亮度增大时,可以判断灯泡的实际功率,因为灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定的.
(4)根据用电器的额定电压选择合适量程的电表.
(5)导体电阻大小跟导体长度、横截面积、材料、温度有关;灯丝电阻受温度影响较大,定值电阻阻值受温度影响较小,从温度上考虑.
7.【答案】 (1)电压(伏)
(2)后加的两节非新干电池,电压不足1.5伏
(3)增加串联的电池节数,提高电源电压;同时在电路里串联一个滑动变阻器
(4)0.3;1.14
【解答】(1)由于待测小灯标有“3.8伏”字样,说明其额定电压是3.8V,所以,通过比较表中电压栏记录的情况,可以判断小灯是否达到额定正常发光的状态。(2)根据题意知道,随着电池节数的增加,小灯两端的电压增加量逐渐减小,结合电路图说明电池的电压不足,即后加的两节非新干电池,电压不足1.5伏。(3)结合表格数据知道,没有达到灯泡的额定电压,所以,接下来需要增加串联的电池节数,提高电源电压,使灯泡达到正常发光,同时为了保护电路,还需要串联一个滑动变阻器。(4)由表格数据知道,测量的电流表的量程应选择0-0.6A,所以,小灯正常发光时,图中电流表的示数应是0.3A,由 P=UI 知道,小灯的额定功率 P=UI=3.8V×0.3A=1.14W
【分析】(1)根据额定电压和实际电压,可以判断是否正常工作;(2)电源电压增大量不同,用电器电压的增大量不同;(3)增大电源电压,利用滑动变阻器使用电器电压达到额定电压;(4)根据电流表选择的量程和指针位置测量电流,利用电压和电流的乘积计算电功率。
8.【答案】 (1)D
(2)小电灯断路;闭合开关前滑动变阻器滑片没有放到最大阻值处
(3)0.4;0.55;0.75;1.14;1.44;1.14;灯丝电阻随温度的升高而增大;7.3;1.5
(4);4.7;12
【解答】解:(1)把电流表与电压表的位置交换连接后,电压表串联在电路中,电路中电阻较大,电流较小,故灯泡不亮,选D;(2)闭合开关,将滑动变阻器的滑片移到最左端时,电路为灯泡的基本电路,灯不亮,电压表有较大的示数,说明电路故障为断路,并且电压表与电源两极相连,故小电灯断路;开关时,观察到灯闪亮一下后立即熄灭,该学生在操作过程中的不当之处是:闭合开关前滑动变阻器滑片没有放到最大阻值处;(3)根据表中数据可知:
P1=U1I1=2V×0.2A=0.4W,
P2=U2I2=2.5V×0.22A=0.55W,
P3=U3I3=3V×0.25A=0.75W,
P4=U4I4=3.8V×0.3A=1.14W,
P5=U5I5=4.5V×0.32A=1.44W;
①当灯泡两端电压为3.8V时,灯泡的实际功率等于额定功率,即1.14W;随电压增大、电流随之增大,小电灯的实际功率P=UI也增大,灯的温度升高,由此可见:灯丝电阻随温度的升高而增大;
②根据表中数据可知,当小电灯正常工作时,电流为I=0.3A,滑动变阻器两端电压为U2=U﹣U额=6V﹣3.8V=2.2V,则根据欧姆定律得连入电路的阻值R2= U2I = ≈7.3Ω;
③将两个这样的相同规格的小电灯串联后直接接在6V电源的两端,则根据串联电路的电压特点可知:灯泡两端的电压为3V,由表中数据可知,当灯泡两端的电压为3V时,电流I′为0.25A,则两灯消耗的总功率P=UI′=6V×0.25A=1.5W;(4)①电源、开关、滑动变阻器、灯泡、电流表组成串联电路,电压表并联在滑动变阻器两端,电路图如图所示;
②a、当电压表示数为最大值3V时,小电灯两端的电压为U=6V﹣3V=3V,由表中数据知,电流为I=0.25A,此时滑动变阻器接入电路的阻值R滑1= UI = 3V0.25A =12Ω;
b、当小电灯电压为4.5V时,由表中数据知,电路电流为I′=0.32A,此时滑动变阻器两端电压为U′=6V﹣4.5V=1.5V,此时滑动变阻器接入电路的阻值R滑2= U′I′ = 1.5V0.32A ≈4.7Ω;
则滑动变阻器接入电路的阻值范围是4.7Ω~12Ω;
故答案为:(1)D;(2)小电灯断路;闭合开关前滑动变阻器滑片没有放到最大阻值处;(3)0.4;0.55;0.75;1.14;1.44;①1.14;灯丝电阻随温度的升高而增大;②7.3;③1.5;(4)①电路图见上图;②4.7;12
【分析】(1)当电压表串联在电路中,电流表无示数,电压表有示数,灯泡不亮;
(2)若电压表示数为电源电压,电流表无示数,则电压表测量的位置断路;
(3)利用电压和电流的乘积计算电功率,根据额定电压和电流的比值计算电阻;利用总电压和电流的乘积计算总功率;
(4)若将电压表和滑动变阻器并联,可以测量灯泡的电功率,根据最大电压和电流,可以计算滑动变阻器的取值范围。
9.【答案】 (1)
(2)小明;调整滑动变阻器使小灯泡的电压为额定电压
(3)P=UI=3.5V×0.3A=10.5W
【解答】(1)小华做测量电阻的实验,小明做测定小灯泡电功率的实验,而小灯额定电压为“3.5V”测电阻的实验要实现多次侧量,测电功率要求达到额定电压,故小华做测量电阻的实验通过改变电源电压实现多次测量求平均值,小明需要用滑动变阻器,调整小灯泡的电压为额定电压,所以小华的实验电路图如下
;(2)由上分析可知,小明需用滑动变阻器,调整小灯泡的电压为额定电压。(3)小明连接电路时滑动变阻器滑片在阻值最大处,闭合开关时,观察到电压表和电流表的示数分别为4伏和0.2安,且此时小灯很暗,而此时电压表与电流表的比值为 UR=4V0.2A=20Ω
等于滑动变阻器接入电阻最大20Ω,说明此时电压表接在了滑动变阻器两端。而小灯额定电压为3.5V,且灯泡发光较暗,则电源电压 U<4V+3.5V
即 U<7.5V
电源电压大于电压表示数4V,小于7.5V,所以选择的电源电压为6V。
小灯正常发光时,电流为0.3A,小灯的额定功率为 P=UI=3.5V×0.3A=10.5W
【分析】(1)电压表并联在电路中,与谁并联就测量谁两端的电压;电流表串联在电路中;
(2)使用滑动变阻器分压,使得定值电阻两端的电压为额定电压;
(3)测量定值电阻功率的原理即为功率公式P=UI。
10.【答案】 (1)电压表读数为3.5V时,小灯泡正常发光;0.84W;R= UI
(2)2.5V;0.18A
【解答】(1)要测量灯泡的额定功率,需要使灯泡的电压为额定电压,所以当灯泡的电压为3.5V时,灯泡正常发光,此时的电功率为P=UI=3.5V×0.24A=0.84W;测量电阻的实验原理是R=UI;(2)若测量灯泡的电功率,需要3节电池,电源电压为4.5V,根据电流计算总电阻为R总=UI=4.5V0.2A=22.5Ω , 若选择滑动变阻器为“10Ω 2A”则分压为U=I'R=0.2A×10Ω=2V,灯泡分压为4.5V-2V=2.5V,灯泡此时的电阻为RL'=UL'IL=2.5V0.2A≈12.5Ω , 正常发光时的电阻为R=ULIL=3.5V0.24A≈14.6Ω , 正常发光时电阻变大,符合实际,若小兰电压表分别为2.5V和3.5V,小明的电压表和小兰相同的是2.5V时,小明接入滑动变阻器为“5Ω 2A”,此时电流表示数为I''=U''R'=3V?2.1V5Ω=0.18A。
【分析】(1)灯泡电压达到额定电压,电功率达到额定功率,利用电压和电流的乘积计算电功率;(2)根据选择的滑动变阻器,利用电压和电流计算电阻大小,结合电压和电阻分析电流。