题目内容
【题目】“测小灯泡额定电功率”的实验中,提供的器材有:电压恒为4.5V的电源,额定电压为2.5V的待测小灯泡电阻约为10Ω,电流表(0﹣0.6A0﹣3A)。电压表(0﹣3V,0﹣15V),开关和若干导线。
(1)若小明设计电路如图甲所示的部分电路,用笔画线代替导线将图甲的实验电路图线连接完整;
(____)
闭合开关小明发现电压表示数如图乙所示,为了测出小灯泡的额定功率,他此时应该将变阻器的滑片P向_____端移动。小明将实验中收集的数据及现象填入表格中,可得小灯泡的额定功率是_____W。
序号 | 电压/V | 电流/A | 亮暗情况 |
1 | 1 | 0.16 | 暗 |
2 | 1.5 | 0.22 | 较亮 |
3 | 2.5 | 0.28 | 亮 |
(2)分析表中数据及现象,得到结论:同﹣规格的小灯泡亮度与_____有关。
(3)实验结束后,他与同学们还进行了讨论和交流:
①小红同学认为把灯泡换成定值电阻,该实验可以用来“探究导体中的电流与电压的关系”。大家对这种说法进行了肯定。
②小刚发现电压表损坏了,老师告诉他已经没有电压表可换了,而给了他一个已知阻值为R0的定值电阻和一个单刀双掷开关。小刚重新设计了如图丙所示的电路,在不改变该实验电路连接的情况下,也能正确测出小灯泡的额定功率。正确连接电路后,接下来的实验步骤是:
A.闭合开关S、S1与a相接,调节滑片P,使电流表示数2.5V
B.保持滑动变阻器滑片位置不变,S1按b,记下电流表的示数I。
C.小灯泡额定功率的表达式P=_____。(用已知量和已测出的物理量的符号表示)
【答案】 B 0.7 灯的实际功率 2.5V×(I﹣I1)
【解析】
(1)电流表与灯串联,电压表与灯并联,如下所示:
灯在额定电压下正常发光,图中电压选用小量程,分度值为0.1V,示数为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B端移动,直到电压表示数为额定电压2.5V;
由表中数据,灯在额定电压下的电流为0.28A,故小灯泡的额定功率是:
P=UI=2.5V×0.28A=0.7W;
(2)根据表中数据,第1、2次实验的功率为0.16W和0.33W、0.7W,故分析析表中数据及现象,得到结论:同一规格的小灯泡亮度与灯的实际功率有关;
(3)②A.闭合开关S、S1与a相接,并调节滑片P,使电流表示数I1=;
B.保持滑动变阻器滑片位置不变、S1接b,记下电流表的示数I;
C、在A中,灯泡与定值电阻并联后与滑动变阻器串联,电流表测量定值电阻中的电流,因电流表示数I1=,由欧姆定律,R0的电压为2.5V,根据并联电路电压的规律,此时灯泡的电压也为2.5V,正常发光;
在B中,此时灯泡与定值电阻并联后与滑动变阻器串联,电流表测量干路电流,因电路连接关系没有改变,各电阻电压和电流不都没有改变,故通过电阻的电流大小不变,根据并联电路电流的规律,则小灯泡的额定电流为:IL=I﹣I1,
小灯泡额定功率的表达式:
P=ULIL=2.5V×(I﹣I1)。