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初中物理人教版(2024)九年級全冊第3節(jié) 測量小燈泡的電功率課后作業(yè)題
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這是一份初中物理人教版(2024)九年級全冊第3節(jié) 測量小燈泡的電功率課后作業(yè)題,共28頁。試卷主要包含了實驗原理,實驗電路圖,實驗器材,實驗步驟,實驗結(jié)論,滑動變阻器作用,注意事項,常見的故障及故障原因分析等內(nèi)容,歡迎下載使用。
伏安法測小燈泡電功率
一、實驗原理:P=UI
二、實驗電路圖
三、實驗器材:電源、開關(guān)、電流表、電壓表、滑動變阻器、小燈泡(額定電壓2.5V)、導線
四、實驗步驟
1、按照電路圖連接實物電路,連接過程中開關(guān)斷開。
2、檢查所連接的電路,確定無誤后閉合開關(guān)。
3、移動滑動變阻器的滑片,觀察電壓表的示數(shù),使電壓表的示數(shù)為1V,讀出電流表的示數(shù)為0.2A,觀察燈泡亮度較暗。
4、移動滑動變阻器的滑片,觀察電壓表的示數(shù),使電壓表的示數(shù)為2.5V,讀出電流表的示數(shù)為0.29 A,小燈泡正常發(fā)光。
5、移動滑動變阻器的滑片,觀察電壓表的示數(shù),使電壓表的示數(shù)為3V,讀出電流表的示數(shù)為0.32A,觀察小燈泡亮度較亮。
五、實驗結(jié)論
1、當U實=U額時,P實=P額,小燈泡正常發(fā)光;
2、當U實P額,小燈泡發(fā)光較亮;
注意:小燈泡的亮度取決于小燈泡的實際功率,實際功率越大,亮度越亮。
六、滑動變阻器作用
1、保護電路;
2、改變小燈泡兩端電壓。
七、注意事項
1、電源電壓應高于小燈泡的額定電壓。
2、電壓表的量程應大于小燈泡的額定電壓。
3、滑動電阻器允許通過的最大電流要大于小燈泡的額定電流,滑動變阻器的最大阻值應與小燈泡的電阻差不多,以使滑動變阻器的調(diào)壓效果明顯。
4、滑動變阻器應采用“一上一下”的連接方法。
5、電壓表和電流表要注意“+”“-”接線柱的接法正確。
6、調(diào)節(jié)小燈泡兩端的電壓高于額定電壓時,要注意緩慢移動滑動變阻器滑片,實際電壓不能超過額定電壓的1.2倍,同時通電時間不能過長,否則容易燒壞小燈泡。
7、不能把三次的電功率求平均值,因為這三次的電功率是不同電壓下的電功率。
八、常見的故障及故障原因分析
1、閉合開關(guān),電流表、電壓表沒有示數(shù),小燈泡不發(fā)光。
故障原因:電路出現(xiàn)斷路(或接觸不良)。
2、閉合開關(guān),電流表沒有示數(shù),電壓表有示數(shù),但小燈泡不發(fā)光。
故障原因:燈絲斷了或燈泡接觸不良。
3、移動滑動變阻器,電流表的示數(shù)增大,而電壓表的示數(shù)減小。
故障原因:電壓表并聯(lián)接在滑動變阻器兩端,而不是燈泡的兩端。
4、閉合開關(guān),電流表有示數(shù),電壓表沒有示數(shù),小燈泡不發(fā)光。
故障原因:燈泡短路。
5、閉合開關(guān),電流表示數(shù)很小,或幾乎為0。燈泡不發(fā)光(或發(fā)光較暗),調(diào)節(jié)滑動變阻器小燈泡亮度不變。
故障原因:滑動變阻器接線錯誤,接線時接到滑動變阻器下面兩個接線柱,不能改變電路中的電阻。
6、閉合開關(guān),電流表,電壓表有示數(shù),燈泡較亮,調(diào)節(jié)滑動變阻器小燈泡亮度不變。
故障原因:滑動變阻器接線錯誤,接線時接到滑動變阻器上面兩個接線柱,不能改變電路中的電阻。
必刷易錯題型
一、選擇題
1.(2022?呼倫貝爾模擬)在“測定小燈泡額定功率”的實驗中,當手移動變阻器滑片時,眼睛應觀察( )
A.燈泡的發(fā)光情況B.變阻器滑片的位置
C.電壓表的示數(shù)D.電流表的示數(shù)
2.(2021?蘭州期末)在“測定小燈泡的額定功率”的實驗中,某同學電路連接正確,閉合開關(guān),燈泡發(fā)光,但測試中無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器,電壓表示數(shù)都達不到燈泡的額定電壓值,原因可能是下述的哪種( )
A.變阻器總阻值太大B.電壓表量程太大
C.燈泡燈絲斷開D.電源電壓太低
3.(2021?北京期末)某同學做“測定小燈泡的功率”實驗,他正確連接好電路,閉合開關(guān)時記錄了第1組數(shù)據(jù),當小燈正常發(fā)光時記錄了第2組數(shù)據(jù),把滑片移到端點時小燈閃亮一下,后熄滅,并記錄了第3組數(shù)據(jù),如表所示。則下列判斷錯誤的是( )
A.他所用小燈的額定電壓為2.5V
B.他所用小燈的額定功率為0.65W
C.滑動變阻器的最大電阻值為30Ω
D.他所用電源的電壓為4.5V
4.(2022?福州模擬)在測定小燈泡功率的實驗中,已知小燈泡的額定電壓為2.5V,秀秀同學通過正確實驗得到的數(shù)據(jù)如下表。分析數(shù)據(jù)得到的下列結(jié)論,正確的是( )
A.燈絲的電阻隨電壓增大而減小
B.小燈泡的額定功率為0.8W
C.小燈泡的額定功率為四次功率的平均值
D.通過小燈泡的電流與它兩端的電壓成正比
5.(2022?哈爾濱模擬)某同學利用如圖所示電路,測量額定電壓為2.5V小燈泡的額定功率,下列說法錯誤的是( )
A.閉合開關(guān)前,滑片P應滑到B端
B.閉合開關(guān)后,小燈泡不發(fā)光,一定是小燈泡燈絲斷了
C.當電壓表示數(shù)為2.5V時,測出通過小燈泡的電流,可算出小燈泡的額定功率
D.實驗還可得知,小燈泡的實際功率越大,小燈泡越亮
6.(2022?鄭州模擬)小明同學在測定額定電壓為“3.8V”的小燈泡的額定功率時,發(fā)現(xiàn)電壓表“0~15V”量程壞了,而“0﹣3V”量程完好,實驗所用其他器材完好,所用的電源電壓恒為6V,在不更換實驗器材的情況下,同學們幫助小明同學設(shè)計如圖所示的四種實驗電路圖,則能完成實驗的電路圖是( )
A.B.
C.D.
7.(2022?廣安模擬)利用如圖所示的裝置測量小燈泡的電功率,電源電壓恒定不變,小燈泡上標有“3.8V“字樣。如果閉合開關(guān),實驗操作過程中出現(xiàn)了以下幾種情況,分析錯誤的是( )
A.無論怎樣移動滑動變阻器的滑片,小燈泡不亮,電壓表的示數(shù)幾乎等于電源電壓,電流表幾乎無示數(shù),原因可能是小燈泡斷路
B.無論怎樣移動滑動變阻器的滑片,小燈泡很暗且亮度不變,原因是滑動變阻器同時接入兩個下接線柱
C.當小燈泡的實際電壓為2.5V 時,要測量小燈泡的額定功率,需將滑片向左移動
D.電壓表無示數(shù),小燈泡不亮,可能是小燈泡短路
8.(2022?武漢模擬)課外興趣小組活動時,某校兩同學通過實驗研究小燈泡的電功率跟兩端電壓的關(guān)系,已知小燈泡的額定電壓為2.5伏、額定功率為0.75瓦。小明同學設(shè)計了如圖甲所示的電路進行研究,他先測出若干組電壓和電流值,再由公式P=UI,求得對應的功率,并作出功率隨電壓變化的圖線a。小紅同學設(shè)計了如圖乙所示的電路進行研究,她先由R=計算出小燈泡的電阻R,再測出若干個電壓值,最后根據(jù)P=,求得對應的功率,也作出功率隨電壓變化的圖線b。則下列反映了他們的實驗結(jié)果的圖線是( )
A.B.
C.D.
9.(2021?濟南模擬)已知小燈泡的額定電壓,小明打算增加一個定值電阻R0,只利用一只電表,通過操作開關(guān)來測量小燈泡的額定功率。下列圖中是小明設(shè)計的四種不同方案的電路圖。其中能夠測出小燈泡額定功率的是( )
A.甲和丙B.丙和丁C.乙和丙D.乙和丁
10.(2022?無錫模擬)“探究小燈泡的電功率”的實驗電路如圖甲,實驗中選擇“2.5V”小燈泡,實驗中得到的U﹣I圖象如圖乙。下列說法不正確的是( )
A.調(diào)節(jié)滑片過程發(fā)現(xiàn)燈泡亮度變化,這是由燈泡的實際功率變化引起的
B.小燈泡的額定功率為0.75W,電阻為8.3Ω
C.實驗中發(fā)現(xiàn)小燈泡無法調(diào)到額定電壓,可能原因是電源電壓與燈泡額定電壓匹配
D.用圖甲的電路,通過更換L的方法,能完成探究“電功率與電流的關(guān)系”
11.(2021?哈爾濱模擬)小明按如圖所示電路測量小燈泡功率,備有器材規(guī)格如下:電源電壓恒為6V,小燈泡
額定電壓為2.5V,燈泡正常發(fā)光時燈絲電阻約為10Ω,變阻器甲的規(guī)格“10Ω 1A”、
乙的規(guī)格“50Ω 0.5A”,電流表(0﹣0.6A、0﹣3A),電壓表(0﹣3V、0﹣15V),下列說法錯誤的是( )
A.在連接實驗電路時,應將滑動變阻器滑片滑置最右端
B.變阻器應選擇甲“10Ω 1A”的
C.實驗可發(fā)現(xiàn),燈泡在不同電壓下,實際功率不同,亮度不同
D.在測量不同電壓下的電功率,為減小誤差,應選用量程為0﹣3V的電壓表
12.(2022?武漢模擬)某同學利用圖甲所示的電路測量小燈泡的電功率。實驗中電源電壓保持不變,小燈泡的額定電壓是2.5V;下列有關(guān)說法中正確的是( )
A.該同學接錯了一根導線,需要改正的線應該是電壓表負接線柱到開關(guān)的這根導線
B.正確連接電路后,用開關(guān)進行試觸,發(fā)現(xiàn)電流表指針不偏轉(zhuǎn),而電壓表指針明顯偏轉(zhuǎn),故障原因可能是滑動變阻器斷路
C.排除故障后,按正確的步驟進行實驗,小燈泡正常發(fā)光時,電流表的示數(shù)如圖乙所示,則小燈泡的額定功率是0.7W,此時小燈泡的電阻是8.9Ω
D.調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片到電壓表示數(shù)為燈泡額定電壓U額時燈泡功率為P額,那么當電壓表示數(shù)U實=0.5U額時,燈泡實際功率P實>0.25P額
二、填空題
13.(2022?成都模擬)小紅利用如圖甲所示的電路來測量標有“2.5V”的小燈泡的電功率。正確連接好電路,閉合開關(guān)后移動變阻器的滑片至某位置時,電壓表示數(shù)如圖乙所示,此時燈泡兩端電壓為 V,在此基礎(chǔ)上,要測量小燈泡的額定功率,需將滑片向 移動。
14.(2021?北京模擬)小莉用電壓表和電流表測定2.5V燈泡的額定功率。在實驗過程中,符合操作要求。閉合開關(guān),將滑動變阻器的滑片P移至如圖所示的位置時,燈泡正常發(fā)光,則電壓表示數(shù)一定是 V,電流表的示數(shù)如圖乙所示,則電流表示數(shù)是 A,燈泡的額定功率是 W。
15.(2021?金華模擬)在“測定小燈泡的電功率”實驗中,電源電壓6V,小燈泡L的額定電壓是2.5V,電阻大約10Ω左右,可供選用的滑動變阻器R1和R2的最大阻值分別為14Ω、50Ω,實驗電路如圖所示。
(1)應該選用的滑動變阻器是 (選填“R1”或“R2”);
(2)如圖是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪成的U﹣I圖象。根據(jù)圖象提供的信息,可計算出小燈泡的額定功率是 W.
16.(2021?舟山模擬)在探究電功率跟哪些因素有關(guān)的實驗中,某同學設(shè)計了如下圖所示的電路圖,他用不同規(guī)格的燈泡做實驗,他想研究的問題是小燈泡的電功率跟 有關(guān)。實驗后有同學提出把小燈泡換成定值電阻也能完成此次探究任務,你認為是否可行 (選填“可以”或“不可以”),請說明理由 。
17.(2021?蘇州模擬)小華同學在“測定小燈泡的電功率”實驗中,所用電源電壓為4.5V、7.5V和9V中的一個,滑動變阻器上標有“20Ω 2A”字樣,小燈泡標有“4.5V”字樣,小燈泡的額定功率小于1.5W。他按圖連接好電路,先將變阻器的滑片移至 端(選填“A”或“B”),然后閉合開關(guān)s,再移動變阻器的滑片P,當小燈泡正常發(fā)光時,變阻器的滑片P恰好在中點上(即連入電路的電阻為10Ω)。小華所用的電源電壓為 V,小燈泡的額定功率為 W。
18.(2021?南昌模擬)用如圖所示器材測量小燈泡的額定功率,電源電壓恒U,待測小燈泡L的額定電壓為U額,定值電阻阻值為R0。閉合開關(guān)S、S1,斷開開關(guān)S2,調(diào)節(jié)滑片P,使電壓表示數(shù)為 ;保持滑片P不動,閉合開關(guān)S、S2,斷開開關(guān)S1,讀出電壓表示數(shù)為U0。計算出小燈泡的額定功率為P額= (用U、U額、U0、R0表示)。
三、實驗探究題
19.(2022?阜新模擬)在“測量小燈泡額定功率”的實驗中,器材有:電源(電壓恒為3V)、開關(guān)、電壓表和電流表各一只、額定電壓為2.5V的燈泡、滑動變阻器(20Ω、1A)、導線若干。
(1)以畫線代替導線,將圖甲中的實物圖連接完整。(要求:滑片向左移動時小燈泡變亮)
(2)閉合開關(guān)前,發(fā)現(xiàn)電流表的指針如圖乙所示,其原因是 ;
(3)問題解決后,第一小組的同學通過改變滑動變阻器的阻值,得到了小燈泡的電流隨其兩端電壓變化的圖像,如圖丙所示,則小燈泡的額定功率為 W;
(4)第一小組的同學在實驗中還發(fā)現(xiàn),電壓表與電流表示數(shù)的比值變大,原因是 ;
(5)第二小組的同學在準備進行實驗時,發(fā)現(xiàn)電壓表壞了,他們找到了一個阻值為10Ω的定值電阻R0,設(shè)計了如圖丁所示的電路,也順利的完成了實驗:
①先閉合開關(guān)S、S1,斷開S2,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電流表的示數(shù)為I1,則I1= A;
②保持滑片P的位置不變,閉合開關(guān)S、S2,斷開S1,讀出電流表的示數(shù)為I2,則小燈泡的額定功率P額= 。(用U額、I1、I2表示)
20.(2021?鞍山中考)在“測量小燈泡電功率”的實驗中,電源電壓恒為3V,小燈泡的額定電壓為2.5V,滑動變阻器的規(guī)格為“20Ω 1A”。
(1)如圖甲所示,閉合開關(guān)后,發(fā)現(xiàn)只有 有示數(shù),經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)有根導線連接錯誤。請在錯誤導線上打“×”,并用筆畫線代替導線,將電路連接正確;
(2)改正錯誤后,移動滑動變阻器的滑片到某一位置,電壓表的示數(shù)如圖乙所示。要測量小燈泡的額定功率,應將滑片適當向 (選填“左”或“右”)滑動;
(3)圖丙是小燈泡的電流隨電壓變化關(guān)系的圖象,根據(jù)圖象可知,小燈泡的額定功率為 W;
(4)測量小燈泡的電功率 (選填“需要”或“不需要”)多次測量求平均值,原因是 ;
(5)在實際測量過程中,調(diào)節(jié)滑動變阻器使其接入電路中的電阻減小ΔR1,相應的小燈泡的阻值變化ΔR2,則ΔR1 ΔR2(選填“>”、“<”或“=”);
(6)實驗結(jié)束后,某同學設(shè)計了如圖丁的電路來測定額定電壓為3V的小燈泡的額定功率。已知電源電壓為9V,定值電阻R的阻值為10Ω。請幫助他完成以下實驗步驟:
①開關(guān)S、S1閉合,S2斷開,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,使電壓表的示數(shù)為 V時,燈泡正常發(fā)光;
②保持滑片位置不動,開關(guān)S、S2閉合,S1斷開,此時電壓表示數(shù)為4V;再將滑動變阻器的滑片移至最 (選填“左”或“右”)端,此時電壓表示數(shù)為7V;
③小燈泡的額定功率為P額= W。
電壓表示數(shù)
電流表示數(shù)
小燈亮暗程度
1
1.3V
0.16A
暗
2
2.5V
0.26A
正常發(fā)光
3
4.5V
0A
不發(fā)光
電壓U/V
1.5
2
2.5
3
電流I/A
0.25
0.29
0.32
0.35
18.3 測量小燈泡的電功率 同步易錯題集
高頻考點梳理
伏安法測小燈泡電功率
一、實驗原理:P=UI
二、實驗電路圖
三、實驗器材:電源、開關(guān)、電流表、電壓表、滑動變阻器、小燈泡(額定電壓2.5V)、導線
四、實驗步驟
1、按照電路圖連接實物電路,連接過程中開關(guān)斷開。
2、檢查所連接的電路,確定無誤后閉合開關(guān)。
3、移動滑動變阻器的滑片,觀察電壓表的示數(shù),使電壓表的示數(shù)為1V,讀出電流表的示數(shù)為0.2A,觀察燈泡亮度較暗。
4、移動滑動變阻器的滑片,觀察電壓表的示數(shù),使電壓表的示數(shù)為2.5V,讀出電流表的示數(shù)為0.29 A,小燈泡正常發(fā)光。
5、移動滑動變阻器的滑片,觀察電壓表的示數(shù),使電壓表的示數(shù)為3V,讀出電流表的示數(shù)為0.32A,觀察小燈泡亮度較亮。
五、實驗結(jié)論
1、當U實=U額時,P實=P額,小燈泡正常發(fā)光;
2、當U實P額,小燈泡發(fā)光較亮;
注意:小燈泡的亮度取決于小燈泡的實際功率,實際功率越大,亮度越亮。
六、滑動變阻器作用
1、保護電路;
2、改變小燈泡兩端電壓。
七、注意事項
1、電源電壓應高于小燈泡的額定電壓。
2、電壓表的量程應大于小燈泡的額定電壓。
3、滑動電阻器允許通過的最大電流要大于小燈泡的額定電流,滑動變阻器的最大阻值應與小燈泡的電阻差不多,以使滑動變阻器的調(diào)壓效果明顯。
4、滑動變阻器應采用“一上一下”的連接方法。
5、電壓表和電流表要注意“+”“-”接線柱的接法正確。
6、調(diào)節(jié)小燈泡兩端的電壓高于額定電壓時,要注意緩慢移動滑動變阻器滑片,實際電壓不能超過額定電壓的1.2倍,同時通電時間不能過長,否則容易燒壞小燈泡。
7、不能把三次的電功率求平均值,因為這三次的電功率是不同電壓下的電功率。
八、常見的故障及故障原因分析
1、閉合開關(guān),電流表、電壓表沒有示數(shù),小燈泡不發(fā)光。
故障原因:電路出現(xiàn)斷路(或接觸不良)。
2、閉合開關(guān),電流表沒有示數(shù),電壓表有示數(shù),但小燈泡不發(fā)光。
故障原因:燈絲斷了或燈泡接觸不良。
3、移動滑動變阻器,電流表的示數(shù)增大,而電壓表的示數(shù)減小。
故障原因:電壓表并聯(lián)接在滑動變阻器兩端,而不是燈泡的兩端。
4、閉合開關(guān),電流表有示數(shù),電壓表沒有示數(shù),小燈泡不發(fā)光。
故障原因:燈泡短路。
5、閉合開關(guān),電流表示數(shù)很小,或幾乎為0。燈泡不發(fā)光(或發(fā)光較暗),調(diào)節(jié)滑動變阻器小燈泡亮度不變。
故障原因:滑動變阻器接線錯誤,接線時接到滑動變阻器下面兩個接線柱,不能改變電路中的電阻。
6、閉合開關(guān),電流表,電壓表有示數(shù),燈泡較亮,調(diào)節(jié)滑動變阻器小燈泡亮度不變。
故障原因:滑動變阻器接線錯誤,接線時接到滑動變阻器上面兩個接線柱,不能改變電路中的電阻。
必刷易錯題型
一、選擇題
1.(2022?呼倫貝爾模擬)在“測定小燈泡額定功率”的實驗中,當手移動變阻器滑片時,眼睛應觀察( )
A.燈泡的發(fā)光情況B.變阻器滑片的位置
C.電壓表的示數(shù)D.電流表的示數(shù)
解:額定功率是指用電器在額定電壓下的功率,“測定小燈泡額定功率”正確的操作步驟應該是移動滑片時,同時觀察電壓表的示數(shù),直到等于小燈泡的額定電壓,記下此時電流表的示數(shù),然后根據(jù)P=UI計算出小燈泡的額定功率。
答案:C。
2.(2021?蘭州期末)在“測定小燈泡的額定功率”的實驗中,某同學電路連接正確,閉合開關(guān),燈泡發(fā)光,但測試中無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器,電壓表示數(shù)都達不到燈泡的額定電壓值,原因可能是下述的哪種( )
A.變阻器總阻值太大B.電壓表量程太大
C.燈泡燈絲斷開D.電源電壓太低
解:A、如果其它元件規(guī)格符合要求的情況下,滑動變阻器總阻值太大,當滑動變阻器阻值變小時,電壓表示數(shù)能達到燈泡的額定電壓值,不符合題意。
B、電壓表量程太大,只是指針偏轉(zhuǎn)角度小,能使電壓表達到燈泡的額定電壓,不符合題意。
C、燈泡燈絲斷開,電路斷路燈泡不發(fā)光,不符合題意。
D、如果電源電壓低于燈泡的額定電壓,即使滑動變阻器連入電路的阻值為0時,電壓表示數(shù)也不會達到燈泡額定電壓,符合題意。
答案:D。
3.(2021?北京期末)某同學做“測定小燈泡的功率”實驗,他正確連接好電路,閉合開關(guān)時記錄了第1組數(shù)據(jù),當小燈正常發(fā)光時記錄了第2組數(shù)據(jù),把滑片移到端點時小燈閃亮一下,后熄滅,并記錄了第3組數(shù)據(jù),如表所示。則下列判斷錯誤的是( )
A.他所用小燈的額定電壓為2.5V
B.他所用小燈的額定功率為0.65W
C.滑動變阻器的最大電阻值為30Ω
D.他所用電源的電壓為4.5V
解:A、燈泡在額定電壓下正常發(fā)光,由表中實驗數(shù)據(jù)可知,燈泡正常發(fā)光時電壓為2.5V,則燈泡額定電壓為2.5V,故A正確;
B、燈泡正常發(fā)光時的功率為額定功率,由表中實驗數(shù)據(jù)可知,燈泡額定功率:P=UI=2.5V×0.26A=0.65W,故B正確;
D、燈泡燒壞,燈泡斷路,電壓表測電源電壓,由表中實驗數(shù)據(jù)可知,電源電壓為U=4.5V,故D正確;
C、閉合開關(guān)時,滑動變阻器阻值全部接入電路,由第一組實驗數(shù)據(jù)可知,此時滑動變阻器兩端電壓:U滑=U﹣UL=4.5V﹣1.3V=3.2V,滑動變阻器最大阻值:R===20Ω,故C錯誤。
答案:C。
4.(2022?福州模擬)在測定小燈泡功率的實驗中,已知小燈泡的額定電壓為2.5V,秀秀同學通過正確實驗得到的數(shù)據(jù)如下表。分析數(shù)據(jù)得到的下列結(jié)論,正確的是( )
A.燈絲的電阻隨電壓增大而減小
B.小燈泡的額定功率為0.8W
C.小燈泡的額定功率為四次功率的平均值
D.通過小燈泡的電流與它兩端的電壓成正比
解:A、燈泡是非線性元件,隨著燈泡上的電壓、電流增大,燈絲的溫度升高,電阻增大,故A錯誤;
B、由表中數(shù)據(jù)知,燈泡額定電壓U=2.5V對應的電流I=0.32A,燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.32A=0.8W,故B正確;
C、燈泡在額定電壓下的功率為額定功率,不能把四次功率的平均值作為燈泡的額定功率,故C錯誤;
D、當電壓、電流改變時,燈絲的溫度也會改變,即燈絲電阻不是定值,由I=知:通過小燈泡的電流與它兩端的電壓不成正比,故D錯誤。
答案:B。
5.(2022?哈爾濱模擬)某同學利用如圖所示電路,測量額定電壓為2.5V小燈泡的額定功率,下列說法錯誤的是( )
A.閉合開關(guān)前,滑片P應滑到B端
B.閉合開關(guān)后,小燈泡不發(fā)光,一定是小燈泡燈絲斷了
C.當電壓表示數(shù)為2.5V時,測出通過小燈泡的電流,可算出小燈泡的額定功率
D.實驗還可得知,小燈泡的實際功率越大,小燈泡越亮
解:A、閉合開關(guān)前,滑動變阻器應滑到B端,即其電阻最大位置。故A正確;
B、閉合開關(guān)后,小燈泡不發(fā)光的原因有很多,并不一定是小燈泡燈絲斷了,故B錯誤;
C、當電壓表示數(shù)為2.5V時,測出通過小燈泡的電流,可算出小燈泡的額定功率,正確;
D、小燈泡的亮度就是看小燈泡的實際功率,實際功率越大,小燈泡越亮,故D正確。
答案:B。
6.(2022?鄭州模擬)小明同學在測定額定電壓為“3.8V”的小燈泡的額定功率時,發(fā)現(xiàn)電壓表“0~15V”量程壞了,而“0﹣3V”量程完好,實驗所用其他器材完好,所用的電源電壓恒為6V,在不更換實驗器材的情況下,同學們幫助小明同學設(shè)計如圖所示的四種實驗電路圖,則能完成實驗的電路圖是( )
A.B.
C.D.
解:燈泡與滑動變阻器串聯(lián),電壓表測滑動變阻器電壓。當滑動變阻器兩端的電壓為6V﹣3.8V=2.2V時,燈泡兩端電壓達到額定電壓3.8V,讀出此時電流表的讀數(shù),根據(jù)公式P=UI可求燈泡的額定功率。
A、電壓表測的是電源電壓,不合題意;
B、電壓表測的是滑動變阻器電壓,符合題意;
C、電壓表與燈泡串聯(lián),電路斷路,不合題意;
D、電壓表測的是燈泡電壓,燈泡的額定電壓超過電壓表的量程,無法測量,不合題意。
答案:B。
7.(2022?廣安模擬)利用如圖所示的裝置測量小燈泡的電功率,電源電壓恒定不變,小燈泡上標有“3.8V“字樣。如果閉合開關(guān),實驗操作過程中出現(xiàn)了以下幾種情況,分析錯誤的是( )
A.無論怎樣移動滑動變阻器的滑片,小燈泡不亮,電壓表的示數(shù)幾乎等于電源電壓,電流表幾乎無示數(shù),原因可能是小燈泡斷路
B.無論怎樣移動滑動變阻器的滑片,小燈泡很暗且亮度不變,原因是滑動變阻器同時接入兩個下接線柱
C.當小燈泡的實際電壓為2.5V 時,要測量小燈泡的額定功率,需將滑片向左移動
D.電壓表無示數(shù),小燈泡不亮,可能是小燈泡短路
解:
A、無論怎樣移動滑動變阻器的滑片,小燈泡不亮,電流表幾乎無示數(shù),則電路可能斷路;電壓表的示數(shù)幾乎等于電源電壓,說明電壓表與電源連通,原因是小燈泡斷路,故A正確;
B、無論怎樣移動滑動變阻器的滑片,小燈泡很暗且亮度不變,則電路的電流很小,變阻器沒有了變阻的作用,故原因是滑動變阻器同時接入兩個下接線柱,故B正確;
C、燈在額定電壓下正常發(fā)光,實際電壓為2.5V小于燈的額定電壓3.8V,應增大燈的電壓,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,應減小變阻器的電壓,由分壓原理,應減小變阻器連入電路中的電阻大小,故滑片向右移動,故C錯誤;
D、電壓表無示數(shù),小燈泡不亮,若電流表有示數(shù),可能是小燈泡短路;若電流表無示數(shù),則可能整個電路斷路,故D正確。
答案:C。
8.(2022?武漢模擬)課外興趣小組活動時,某校兩同學通過實驗研究小燈泡的電功率跟兩端電壓的關(guān)系,已知小燈泡的額定電壓為2.5伏、額定功率為0.75瓦。小明同學設(shè)計了如圖甲所示的電路進行研究,他先測出若干組電壓和電流值,再由公式P=UI,求得對應的功率,并作出功率隨電壓變化的圖線a。小紅同學設(shè)計了如圖乙所示的電路進行研究,她先由R=計算出小燈泡的電阻R,再測出若干個電壓值,最后根據(jù)P=,求得對應的功率,也作出功率隨電壓變化的圖線b。則下列反映了他們的實驗結(jié)果的圖線是( )
A.B.
C.D.
解:(1)∵P=,∴燈泡正常發(fā)光時的電阻R==≈8.3Ω;
由題意知:P甲=和P乙=,由此可見,
電功率P關(guān)于電壓U的二次函數(shù)(跟y=ax2+bx+c,且a>0,b=0,c=0時相符合),
故圖象是經(jīng)過原點開口向上的拋物線,故CD錯誤。
(2)∵P甲=和P乙=,燈泡電阻R隨溫度升高而變大,
∴①當小燈泡兩端電壓U<2.5V時,小燈泡在低于額定電壓下工作,
它的電阻R<8.3Ω,則P甲>P乙,此時拋物線a在拋物線b的上方。
②當小燈泡兩端電壓U=2.5V時,小燈泡在額定電壓下工作,
它的電阻R=8.3Ω,則P甲=P乙=0.75W,且此時兩拋物線相交。
③當小燈泡兩端電壓U>2.5V,小燈泡在高于額定電壓下工作,
它的電阻R>8.3Ω,則P甲<P乙,此時拋物線a在拋物線b的下方。
綜上所述,B圖中的圖線反映了他們的實驗結(jié)果。
答案:B。
9.(2021?濟南模擬)已知小燈泡的額定電壓,小明打算增加一個定值電阻R0,只利用一只電表,通過操作開關(guān)來測量小燈泡的額定功率。下列圖中是小明設(shè)計的四種不同方案的電路圖。其中能夠測出小燈泡額定功率的是( )
A.甲和丙B.丙和丁C.乙和丙D.乙和丁
解:甲、定值電阻與燈串聯(lián),只閉合S2,電表測定值電阻的電壓;
當只閉合S1時,電壓表測燈與定值電阻的電壓,無法確定燈是否正常發(fā)光,故甲選項不可行;
乙、只閉合S2,移動變阻器的滑片,使電壓表示數(shù)為U額,則燈正常發(fā)光;
保持滑片位置不動,閉合S1,斷開合S2,記下電壓表的示數(shù)U1,
此時電壓表測R0與燈的電壓,因電路的連接沒有改變,各電阻的大小和電壓沒有改變,燈仍正常發(fā)光,由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,R0的電壓U0=U1﹣U額,通過R0的電流,即燈的額定電流:
I=,根據(jù)P=UI可求燈的額定功率;故乙選項可以;
丙、將S2往右上方打,燈與R0并聯(lián),電流表測通過R0的電流,移動滑片使電流表示數(shù)為I=,根據(jù)并聯(lián)電路電壓的規(guī)律,則燈的電壓一定為U額,燈正常發(fā)光;
保持滑片位置不動,將S2往左下方打,記下電流表示數(shù)I′,即為燈與定值的總電流,因電路的連接沒有改變,各電阻的大小和電壓沒有改變,通過燈與定值電阻的電流不變,燈仍正常發(fā)光,根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律,燈的額定電流IL=I′﹣I=I′﹣,根據(jù)P=UI可求燈的額定功率;故丙選項可以;
丁、圖中只有電流表,通過開關(guān)的轉(zhuǎn)換,定值電阻與燈分別與變阻器串聯(lián),無法確定燈是否正常發(fā)光,故丁選項不可行;
答案:C。
10.(2022?無錫模擬)“探究小燈泡的電功率”的實驗電路如圖甲,實驗中選擇“2.5V”小燈泡,實驗中得到的U﹣I圖象如圖乙。下列說法不正確的是( )
A.調(diào)節(jié)滑片過程發(fā)現(xiàn)燈泡亮度變化,這是由燈泡的實際功率變化引起的
B.小燈泡的額定功率為0.75W,電阻為8.3Ω
C.實驗中發(fā)現(xiàn)小燈泡無法調(diào)到額定電壓,可能原因是電源電壓與燈泡額定電壓匹配
D.用圖甲的電路,通過更換L的方法,能完成探究“電功率與電流的關(guān)系”
解:A、調(diào)節(jié)滑片,變阻器連入電路的阻值發(fā)生變化,這樣燈泡兩端電壓和電流都會發(fā)生變化,由P=UI知,其實際功率發(fā)生變化,所以燈泡亮度會發(fā)生改變,故A正確;
B、由圖象知,燈泡電壓等于額定電壓2.5V時,通過燈泡的電流為0.3A,
所以燈泡的額定功率:P=UI=2.5V×0.3A=0.75W;
由歐姆定律可得燈泡電阻:R==≈8.3Ω.故B正確;
C、實驗中,移動滑片調(diào)節(jié)燈泡兩端電壓,但都無法使燈泡兩端電壓調(diào)到額定電壓2.5V,可能是電源電壓低于燈泡的額定電壓的原因,故C錯誤;
D、由P=UI知,電功率與電壓和電流有關(guān),所以探究“電功率與電流的關(guān)系”所以可換用不同燈泡且保持電壓不變,測量電流再計算出電功率,從而得到電功率與電流的關(guān)系,故意D正確。
答案:C。
11.(2021?哈爾濱模擬)小明按如圖所示電路測量小燈泡功率,備有器材規(guī)格如下:電源電壓恒為6V,小燈泡
額定電壓為2.5V,燈泡正常發(fā)光時燈絲電阻約為10Ω,變阻器甲的規(guī)格“10Ω 1A”、
乙的規(guī)格“50Ω 0.5A”,電流表(0﹣0.6A、0﹣3A),電壓表(0﹣3V、0﹣15V),下列說法錯誤的是( )
A.在連接實驗電路時,應將滑動變阻器滑片滑置最右端
B.變阻器應選擇甲“10Ω 1A”的
C.實驗可發(fā)現(xiàn),燈泡在不同電壓下,實際功率不同,亮度不同
D.在測量不同電壓下的電功率,為減小誤差,應選用量程為0﹣3V的電壓表
解:A、為保護電路,在連接實驗電路時,應將滑動變阻器滑片滑置最右端,A正確;
B、小燈泡額定電壓為2.5V,燈泡正常發(fā)光時燈絲電阻約為10Ω,燈泡的額定電流為:
IL===0.25A;
燈泡正常發(fā)光時,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,變阻器兩端的電壓:
UR=U﹣UL=6V﹣2.5V=3.5V,由歐姆定律,變阻器接入電路中的電阻:
R===14Ω>10Ω,所以變阻器選“50Ω 0.5A”,故B錯誤;
C、由本實驗可發(fā)現(xiàn),燈泡在不同電壓下,實際功率不同,亮度不同,故C正確。
D、燈的額定電壓為2.5V,燈的實際電壓不能超過燈的額定電壓的,即最大電壓為3V,故在測量不同電壓下的電功率,為減小誤差,電壓表量程選“0~3V”,D正確。
答案:B。
12.(2022?武漢模擬)某同學利用圖甲所示的電路測量小燈泡的電功率。實驗中電源電壓保持不變,小燈泡的額定電壓是2.5V;下列有關(guān)說法中正確的是( )
A.該同學接錯了一根導線,需要改正的線應該是電壓表負接線柱到開關(guān)的這根導線
B.正確連接電路后,用開關(guān)進行試觸,發(fā)現(xiàn)電流表指針不偏轉(zhuǎn),而電壓表指針明顯偏轉(zhuǎn),故障原因可能是滑動變阻器斷路
C.排除故障后,按正確的步驟進行實驗,小燈泡正常發(fā)光時,電流表的示數(shù)如圖乙所示,則小燈泡的額定功率是0.7W,此時小燈泡的電阻是8.9Ω
D.調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片到電壓表示數(shù)為燈泡額定電壓U額時燈泡功率為P額,那么當電壓表示數(shù)U實=0.5U額時,燈泡實際功率P實>0.25P額
解:A、原電路圖中,燈泡和電壓表被短路,需要改正的線應該是變阻器下端接線柱到燈泡右接線柱這根導線,應將這根導線改接到燈泡左接線柱上,故A錯誤;
B、正確連接電路后,用開關(guān)進行試觸,發(fā)現(xiàn)電流表指針不偏轉(zhuǎn),說明電路可能斷路,而電壓表指針明顯偏轉(zhuǎn),說明電壓表與電源連通,則與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的,則與電壓表并聯(lián)的支路斷路了,即故障原因可能是小燈泡斷路,故B錯誤;
C、小燈泡正常發(fā)光時,電流表的示數(shù)如圖乙所示,電流表選用小量程,分度值0.02A,其示數(shù)為0.26A,小燈泡額定功率為:
P=UI=2.5V×0.26A=0.65W;
此時小燈泡的電阻為:
R==≈9.6Ω,故C錯誤;
D、當電阻不變時,由P=可知,電壓變?yōu)樵瓉淼囊话?,功率變?yōu)樵瓉淼乃姆种?,由于燈泡的電阻是變化的,當電壓減小時,通過燈的電流變小,根據(jù)P=UI可知,燈的功率減小,燈絲的電阻也減小,故當小燈泡兩端的實際電壓為額定電壓一半時,小燈泡的實際功率P實>0.25P額,故D正確。
答案:D。
二、填空題
13.(2022?成都模擬)小紅利用如圖甲所示的電路來測量標有“2.5V”的小燈泡的電功率。正確連接好電路,閉合開關(guān)后移動變阻器的滑片至某位置時,電壓表示數(shù)如圖乙所示,此時燈泡兩端電壓為 2.3 V,在此基礎(chǔ)上,要測量小燈泡的額定功率,需將滑片向 右 移動。
解:燈在額定電壓下正常發(fā)光,圖乙中電壓表選用小量程,分度值為0.1V,示數(shù)為2.3V,小于燈泡的額定電壓2.5V,應增大燈泡兩端的電壓,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,應減小滑動變阻器兩端的電壓,由分壓原理可知,應減小滑動變阻器連入電路中的電阻大小,故滑片向右移動,直到電壓表示數(shù)為燈泡的額定電壓2.5V。
答案:2.3;右。
14.(2021?北京模擬)小莉用電壓表和電流表測定2.5V燈泡的額定功率。在實驗過程中,符合操作要求。閉合開關(guān),將滑動變阻器的滑片P移至如圖所示的位置時,燈泡正常發(fā)光,則電壓表示數(shù)一定是 2.5 V,電流表的示數(shù)如圖乙所示,則電流表示數(shù)是 0.2 A,燈泡的額定功率是 0.5 W。
解:由于小莉用電壓表和電流表測定2.5V燈泡的額定功率,所以閉合開關(guān),將滑動變阻器的滑片P移至如圖所示的位置時,燈泡正常發(fā)光,則電壓表示數(shù)一定是2.5V;
此時電流表選的是小量程,分度值是0.02A,故電流表的示數(shù)是0.2A,故小燈泡的額定功率是:P=UI=2.5V×0.2A=0.5W;
答案:2.5;0.2;0.5。
15.(2021?金華模擬)在“測定小燈泡的電功率”實驗中,電源電壓6V,小燈泡L的額定電壓是2.5V,電阻大約10Ω左右,可供選用的滑動變阻器R1和R2的最大阻值分別為14Ω、50Ω,實驗電路如圖所示。
(1)應該選用的滑動變阻器是 R2 (選填“R1”或“R2”);
(2)如圖是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪成的U﹣I圖象。根據(jù)圖象提供的信息,可計算出小燈泡的額定功率是 0.5 W.
解:(1)電源電壓6V,小燈泡L的額定電壓是2.5V,由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,燈正常發(fā)光時,變阻器分得的電壓為:
6V﹣2.5V=3.5V,變阻器分得的電壓為電壓表示數(shù)的=1.4倍,燈的電阻大約10Ω左右,根據(jù)分壓原理,當變阻器連入電路中的電阻約為:
R滑=1.4×10Ω=14Ω,因圖中電壓大于2.5V,此時工作時的電阻應大于10Ω,應該選用的滑動變阻器是R2;
(2)由圖象找到燈泡2.5V的電流為0.2A,小燈泡的額定功率是P=UI=2.5V×0.2A=0.5W。
答案:(1)R2;(2)0.5。
16.(2021?舟山模擬)在探究電功率跟哪些因素有關(guān)的實驗中,某同學設(shè)計了如下圖所示的電路圖,他用不同規(guī)格的燈泡做實驗,他想研究的問題是小燈泡的電功率跟 電流 有關(guān)。實驗后有同學提出把小燈泡換成定值電阻也能完成此次探究任務,你認為是否可行 不可以 (選填“可以”或“不可以”),請說明理由 換用定值電阻,則無法判斷比較定值電阻的實際功率 。
解:(1)圖中兩燈泡并聯(lián),小燈泡電壓相同,電流不同,因此他想研究的問題是小燈泡的電功率跟電流大小有關(guān);
(2)用小燈泡探究電功率跟哪些因素有關(guān)的實驗中,是根據(jù)小燈泡的發(fā)光亮度來判斷小燈泡電功率大小的,如果換用定值電阻,則無法判斷比較定值電阻的實際功率,所以不可以用定值電阻代替小燈泡。
答案:電流;不可以;換用定值電阻,則無法判斷比較定值電阻的實際功率。
17.(2021?蘇州模擬)小華同學在“測定小燈泡的電功率”實驗中,所用電源電壓為4.5V、7.5V和9V中的一個,滑動變阻器上標有“20Ω 2A”字樣,小燈泡標有“4.5V”字樣,小燈泡的額定功率小于1.5W。他按圖連接好電路,先將變阻器的滑片移至 A 端(選填“A”或“B”),然后閉合開關(guān)s,再移動變阻器的滑片P,當小燈泡正常發(fā)光時,變阻器的滑片P恰好在中點上(即連入電路的電阻為10Ω)。小華所用的電源電壓為 7.5 V,小燈泡的額定功率為 1.35 W。
解:(1)閉合開關(guān)前,應先將變阻器的滑片移至阻值最大處,即A端;
(2)小燈泡正常工作時的電流約為I==≈0.33A;
小燈泡正常發(fā)光時,電路中的電流約為I=0.33A,由題意知,此時滑動變阻器接入電路的阻值R滑=10Ω,
則滑動變阻器兩端電壓約為U滑=IR滑=0.33A×10Ω=3.3V;
電源電壓約為U=UL+U滑=4.5V+3.3V=7.8V;
由于燈泡的額定功率小于1.5V,燈泡正常發(fā)光時的電流小于0.33A,這電源電壓要小于7.8V;燈泡正常發(fā)光時,滑動變阻器兩端有一定的電壓,則電源電壓要大于4.5V,由此可知,電源電壓應為7.5V;
(3)源電壓為7.5V,燈泡正常發(fā)光時的電壓UL=4.5V,
則燈泡正常發(fā)光時,滑動變阻器兩端電壓:U滑=U﹣UL=7.5V﹣4.5V=3V,
電路中的電流I===0.3A,則燈泡的額定功率:PL=ULI=4.5V×0.3A=1.35W。
答案:A;7.5;1.35。
18.(2021?南昌模擬)用如圖所示器材測量小燈泡的額定功率,電源電壓恒U,待測小燈泡L的額定電壓為U額,定值電阻阻值為R0。閉合開關(guān)S、S1,斷開開關(guān)S2,調(diào)節(jié)滑片P,使電壓表示數(shù)為 U﹣U額 ;保持滑片P不動,閉合開關(guān)S、S2,斷開開關(guān)S1,讀出電壓表示數(shù)為U0。計算出小燈泡的額定功率為P額= U額 (用U、U額、U0、R0表示)。
解:閉合開關(guān)S、S1,斷開開關(guān)S2,燈泡、滑動變阻器、定值電阻串聯(lián)接入電路中,電壓表測量滑動變阻器和定值電阻兩端的電壓,調(diào)節(jié)滑片P,使電壓表示數(shù)為U﹣U額時,燈泡正常發(fā)光;保持滑片P不動,閉合開關(guān)S、S2,斷開開關(guān)S1,燈泡、滑動變阻器、定值電阻串聯(lián)接入電路中,電路的總電阻不變,電壓表測量定值電阻兩端的電壓,讀出電壓表示數(shù)為U0,根據(jù)歐姆定律可知,電路中的電流即燈泡的額定電流為:I=;
則小燈泡的額定功率為:P=U額I=U額。
答案:U﹣U額;U額。
三、實驗探究題
19.(2022?阜新模擬)在“測量小燈泡額定功率”的實驗中,器材有:電源(電壓恒為3V)、開關(guān)、電壓表和電流表各一只、額定電壓為2.5V的燈泡、滑動變阻器(20Ω、1A)、導線若干。
(1)以畫線代替導線,將圖甲中的實物圖連接完整。(要求:滑片向左移動時小燈泡變亮)
(2)閉合開關(guān)前,發(fā)現(xiàn)電流表的指針如圖乙所示,其原因是 沒有將電流表的指針調(diào)零 ;
(3)問題解決后,第一小組的同學通過改變滑動變阻器的阻值,得到了小燈泡的電流隨其兩端電壓變化的圖像,如圖丙所示,則小燈泡的額定功率為 0.625 W;
(4)第一小組的同學在實驗中還發(fā)現(xiàn),電壓表與電流表示數(shù)的比值變大,原因是 燈絲電阻隨著溫度的升高而增大 ;
(5)第二小組的同學在準備進行實驗時,發(fā)現(xiàn)電壓表壞了,他們找到了一個阻值為10Ω的定值電阻R0,設(shè)計了如圖丁所示的電路,也順利的完成了實驗:
①先閉合開關(guān)S、S1,斷開S2,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電流表的示數(shù)為I1,則I1= 0.25 A;
②保持滑片P的位置不變,閉合開關(guān)S、S2,斷開S1,讀出電流表的示數(shù)為I2,則小燈泡的額定功率P額= U額(I2﹣I1) 。(用U額、I1、I2表示)
解:
(1)因滑片向左移動時小燈泡變亮,即電流變大,電阻變小,故變阻器左下接線柱連入電路中,如下所示:
(2)閉合開關(guān)前,發(fā)現(xiàn)電流表的指針如圖乙所示,其原因是:沒有將電流表的指針調(diào)零;
(3)根據(jù)圖丙小燈泡的電流隨其兩端電壓變化的圖像知,燈在額定電壓2.5V時的電流為0.25A,則小燈泡的額定功率為:P=UI=2.5V×0.25A=0.625W;
(4)由歐姆定律,電壓表與電流表示數(shù)的比值變大,即燈絲的電阻變大,其原因是燈絲電阻隨著溫度的升高而增大;
(5)①先閉合開關(guān)S、S1,斷開S2,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電流表的示數(shù)為I1=0.25A;
②保持滑片P的位置不變,閉合開關(guān)S、S2,斷開S1,讀出電流表的示數(shù)為I2,
在①中,R0與燈泡并聯(lián),電流表測定值電阻的電流,電流表的示數(shù)為I1=0.25A,定值電阻的電壓為U0=I1 R0=0.25A×10Ω=2.5V,由并聯(lián)電路電壓的規(guī)律,燈的電壓為2.5V,燈正常發(fā)光;
在②中,電流表測燈與R0并聯(lián)的總電流,因電路的連接關(guān)系沒有改變,各電阻的大小和通過的電流不變,燈仍正常發(fā)光,根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律,燈的額定電流:
I額=I2﹣I1,則小燈泡的額定功率:
P額=U額I額=U額(I2﹣I1)。
答案:
(1)如上所示;(2)沒有將電流表的指針調(diào)零;(3)0.625;(4)燈絲電阻隨著溫度的升高而增大;(5)①0.25;②U額(I2﹣I1)。
20.(2021?鞍山中考)在“測量小燈泡電功率”的實驗中,電源電壓恒為3V,小燈泡的額定電壓為2.5V,滑動變阻器的規(guī)格為“20Ω 1A”。
(1)如圖甲所示,閉合開關(guān)后,發(fā)現(xiàn)只有 電壓表 有示數(shù),經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)有根導線連接錯誤。請在錯誤導線上打“×”,并用筆畫線代替導線,將電路連接正確;
(2)改正錯誤后,移動滑動變阻器的滑片到某一位置,電壓表的示數(shù)如圖乙所示。要測量小燈泡的額定功率,應將滑片適當向 左 (選填“左”或“右”)滑動;
(3)圖丙是小燈泡的電流隨電壓變化關(guān)系的圖象,根據(jù)圖象可知,小燈泡的額定功率為 0.625 W;
(4)測量小燈泡的電功率 不需要 (選填“需要”或“不需要”)多次測量求平均值,原因是 燈泡在不同電壓下的功率不同 ;
(5)在實際測量過程中,調(diào)節(jié)滑動變阻器使其接入電路中的電阻減小ΔR1,相應的小燈泡的阻值變化ΔR2,則ΔR1 > ΔR2(選填“>”、“<”或“=”);
(6)實驗結(jié)束后,某同學設(shè)計了如圖丁的電路來測定額定電壓為3V的小燈泡的額定功率。已知電源電壓為9V,定值電阻R的阻值為10Ω。請幫助他完成以下實驗步驟:
①開關(guān)S、S1閉合,S2斷開,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,使電壓表的示數(shù)為 6 V時,燈泡正常發(fā)光;
②保持滑片位置不動,開關(guān)S、S2閉合,S1斷開,此時電壓表示數(shù)為4V;再將滑動變阻器的滑片移至最 左 (選填“左”或“右”)端,此時電壓表示數(shù)為7V;
③小燈泡的額定功率為P額= 0.9 W。
解:
(1)觀察圖甲可知由于開關(guān)與燈泡之間的導線連接錯誤,電壓表串聯(lián)在電路中,所以閉合開關(guān)后,導致電壓表測量電源電壓,電壓表有示數(shù),由于電壓表相當于開路,則電流表的沒有示數(shù);要測燈的額定功率,應將電壓表并聯(lián)在燈泡兩端,如下圖:
(2)圖乙中電壓表選用小量程,分度值為0.1V,示數(shù)為1.8V,小于燈泡的額定電壓2.5V,應增大燈泡的電壓,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,應減小滑動變阻器的電壓,由分壓原理可知,應減小滑動變阻器連入電路中的電阻大小,故滑片向左移動,直到電壓表示數(shù)為燈泡的額定電壓2.5V;
(3)根據(jù)圖丙所示的小燈泡電流隨電壓變化的關(guān)系圖象知,燈在額定電壓2.5V時的電流為0.25A,則小燈泡的額定功率是:
P額=U額I額=2.5V×0.25A=0.625W;
(4)測量小燈泡的電功率不需要多次測量求平均值,原因是燈泡在不同電壓下的功率不同;
(5)在實際測量過程中,調(diào)節(jié)滑動變阻器接入電路中的電阻減小時,燈泡兩端電壓增大,電流也增大,根據(jù)歐姆定律可知電路中總電阻變小,
由于燈泡兩端電壓增大,電流增大,則燈泡的功率變大,由于燈泡電阻受溫度的影響,則燈泡的電阻會變大,
根據(jù)R=R滑+R燈可知:只有當滑動變阻器接入電路中的電阻減小量ΔR1大于燈泡的阻值增加量ΔR2才會讓總電阻變??;
(6)根據(jù)上面的分析,具體步驟:
①開關(guān)S、S1閉合,S2斷開,滑動變阻器滑片右邊的電阻與燈泡串聯(lián),電壓表測變阻器的電壓,要使小燈泡正常發(fā)光,則燈泡兩端的電壓:UL=U額=3V,
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可得:U滑=U﹣UL=9V﹣3V=6V,所以,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,使電壓表的示數(shù)為6V,則燈泡正常發(fā)光;
②保持滑片位置不動,開關(guān)S、S2閉合,S1斷開,滑動變阻器的全部電阻R′與定值電阻R串聯(lián),電壓表測量變阻器滑片右邊電阻兩端的電壓,此時電壓表示數(shù)為U右=4V;
由于滑動變阻器的全部電阻連入電路,為了間接測出定值電阻R兩端的電壓,所以需要測出滑動變阻器兩端的電壓,故再將滑動變阻器的滑片移至最左端,此時電壓表示數(shù)為滑動變阻器兩端的電壓,即U′=7V;
③在②中,滑動變阻器的全部電阻R′與定值電阻R串聯(lián),
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可得,R的電壓為:
UR=U=U′=9V﹣7V=2V,
由分壓原理可得:=,
所以變阻器滑片右邊電阻的阻值:
R右=×R=×10Ω=20Ω;
故在①中,燈的額定電流為:
IL===0.3A,
則小燈泡的額定功率:
P額=ULIL=3V×0.3A=0.9W。
答案:(1)電壓表;如上所示;(2)左;(3)0.625;(4)不需要;燈泡在不同電壓下的功率不同;(5)>;(6)①6;②左;③0.9。
電壓表示數(shù)
電流表示數(shù)
小燈亮暗程度
1
1.3V
0.16A
暗
2
2.5V
0.26A
正常發(fā)光
3
4.5V
0A
不發(fā)光
電壓U/V
1.5
2
2.5
3
電流I/A
0.25
0.29
0.32
0.35
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