题目内容
【题目】小嘉做“测定小灯泡的电功率”实验,小灯的额定电压可能为2.2伏或3.8伏,且额定功率小于1瓦.实验室提供了电压为2伏的电池若干节.她正确连接电路,并将滑片移到滑动变阻器的一端,闭合电键观察到电压表的示数如图(a)所示,小灯的亮度很暗.然后她将变阻器的滑片向另一端移动,观察到电流表示数变小;当滑片到达另一端时,电压表、电流表的示数如图(b)、(c)所示.
①小嘉在器材选择和在操作过程中均存在问题,她在操作过程中存在的问题是________;图(a)中电压表的读数为________
②小嘉改正了上述问题,重新设计电路进行实验.当她移动变阻器的滑片到中点位置(即变阻器接入电路的电阻为最大值的一半)时,小灯泡恰好正常发光,此时电压表指针恰好位于刻度线上,求小灯泡额定功率.________
【答案】连接电路时,变阻器的滑片没有置于阻值最大处 2V 0.836W
【解析】
根据欧姆定律,结合题干中“她将变阻器的滑片向另一端移动,观察到电流表示数变小”确定操作过程中存的问题;由图(a)得到电压表的示数;
根据串联电路电压的规律,确定图(b)电压表的示数,从而求出变阻器分得的电压;
根据因灯的额定功率小于1W,求出灯正常发光时的电流范围,确定电流表的示数,根据欧姆定律求出变阻器的最大阻值;
根据灯泡额定电压是3.8V,且电压表指针指在刻度线上,排出电压表并联在灯的两端的可能,从而确定电压表连接的位置;
因电源电压是2V的整数倍,判断电源电压的可能的大小,根据串联电路电压规律和变阻器连入电路中的阻值大小,由欧姆定律求出电路中的可能电流大小,结合灯正常发光时的电流范围,确定电源电压的值,从而判断出灯的额定电压和额定电流,根据PL=ULIL求出灯的额定功率。
①正确连接电路,并将滑片移到滑动变阻器的一端,然后她将变阻器的滑片向另一端移动,观察到电流表示数变小,由欧姆定律可知此时变阻器连入电路中的电阻变大了,由此可知,开始时滑片移到滑动变阻器的一端是变阻器滑片连入电路中电阻为0的一端,即此时电路中只有灯泡;图(a)所示电压表,若选大量程,分度值为0.5V,示数为10V;若选小量程,分度值为0.1V,示数为2V,因灯的额定电压可能为2.2伏或3.8伏,小灯的亮度很暗,所以电压表示数即电源电压只能为2V(由此可判断,灯的额定电压应为3.8V),所以,小嘉在操作过程中均存在的问题是:连接电路时,变阻器的滑片没有置于阻值最大处,电源电压为2V;
②然后她将变阻器的滑片向另一端移动,观察到电流表示数变小;当滑片到达另一端时,即变阻器的最大阻值与灯泡串联,电压表、电流表的示数如图(b)、(c)所示。
图(b)电压表,当使用大量程时,分度值为0.5V,示数为4V;当使用小量程时,分度值为0.1V,示数为0.8V,根据串联电路电压的规律,此时灯的电压应小于2V,所以灯的电压为0.8V,变阻器的电压为U滑=2V-0.8V=1.2V;
图(c)电流表,当选用大量程时,分度值为0.1A,示数为0.3A;当选用小量程时,分度值为0.02A,示数为0.06A,因灯的额定功率小于1W,所以灯正常发光时的电流,故此时电流表示数只能为I′=0.06A(因灯的电压为0.8V<2V,灯比第1次中的很暗还将变暗时的电流大小为0.06A),所以变阻器的最大阻值
,小嘉改正了上述问题,重新设计电路进行实验。当她移动变阻器的滑片到中点位置,即变阻器接入电路的电阻为最大值的一半,
,因灯泡额定电压电压是3.8V,如果电压表与灯泡并联,若用小量程,灯泡正常发光时超过其量程,则电压表应该用大量程,而大量程的分度值是0.5V,灯泡额定电压是3.8V,灯泡正常发光时,电压表指针不可能指在刻度线上,所以,电压表应该与滑动变阻器并联。
电源电压为2V的整数倍,因灯的电压为3.8V时正常发光,故电源电压至少为4V:
a若电源电压为4V时,根据串联电路电压的规律,变阻器的电压为U滑1=4V-3.8V=0.2V,灯正常工作时电路中的电流,,即正常发光时的电流小于灯最暗时的电流,这是不可能的;
b若电源电压为6V,根据串联电路电压的规律,变阻器的电压为U滑2=6V-3.8V=2.2V,灯正常工作时电路中的电流,符合题目条件;
c若电源电压为8V,根据串联电路电压的规律,变阻器的电压为U滑3=8V-3.8V=4.2V,灯正常工作时电路中的电流,不符合题目条件;
所以电源电压为6V,灯正常发光时电流IL=0.22A,灯的额定功率PL=ULIL=3.8V×0.22A=0.836W。
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
【题目】为了探究柱形物体对支持面产生的压力形变效果与哪些因素有关,某小组同学猜想:可能与柱形的重力、形状、底面积大小有关。他们用底面积相同、重力不同的长方体、正方体和圆柱体放在同一水平细沙面上进行实验(如图(a)所示),接着他们再把若干个相同的长方体放在同一水平细沙面上进行实验(如图(b)所示),实验时他们测量了沙面下陷程度,并将有关数据记录在表一、表二中。
表一 | 表二 | |||||||||
实验序号 | 形状 | 压力 (牛) | 受力面积(厘米2) | 下陷程度(毫米) | 实验序号 | 形状 | 压力 (牛) | 受力面积(厘米2) | 下陷程度(毫米) | |
1 | 长方体 | 2 | 10 | 2 | 4 | 长方体 | 2 | 5 | 4 | |
2 | 正方体 | 3 | 10 | 3 | 5 | 长方体 | 4 | 10 | 4 | |
3 | 圆柱体 | 6 | 10 | 5 | 6 | 长方体 | 6 | 15 | 4 | |
7 | 、 |
(1)分析比较实验序号1和2和3的数据及观察的现象, ____(选填“能”或“不能”)得到初步结论:受力面积相同,柱形物体对支持面压力越大,压力产生的形变效果越显著。理由:___ 。
(2)进一步分析比较实验序号4和5和6数据及观察的现象可得到结论:____,柱形物体对支持面的压力形变效果相同。
(3)小明同学发现以上6次实验还不能探究柱形物体对支持面压力的形变效果与形状有无关系,他应该选择其他物体再次进行实验,请把该物体符合要求的各项数据填写在序号7中。______
(4)从上列表格中数据及观察到的现象,小组同学总结归纳得出:若要比较柱形物体对支持面压力产生的形变效果显著程度,可以观察比较________以及计算 ____所受的压力大小进行判断。