题目内容
【题目】在“测定小灯泡电功率”的实验中,小灯泡额定电压为2.5V。
(1)图甲中有一根导线连接错误,请在错误的导线上画“×”,并在图中改正(导线不许交叉)。
(_______)
(2)正确连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不亮。两电表无示数。为判断故障、将电压表与滑动变阻器并联,电压表有示数,则电路发生故障的原因是_____。
(3)排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P到某一点,电压表示数如图乙所示为_____V。
(4)根据实验记录绘制Ⅰ﹣U图象如图丙所示,根据图象信息,计算小灯泡的额定功率是_____W。
(5)完成上述实验后,小敏设计了如图丁所示的电路,测出了额定电流为I额的小灯泡的额定功率。实验方案如下:(电源电压不变,滑动变阻器R1的最大阻值为R1)
①按电路图连接电路。
②闭合开关_____,移动R1滑片,使电流表的示数为I额灯泡正常发光。
③闭合开关_____,保持R1滑片位置不动,移动R2滑片,使电流表的示数为I额。
④保持_____滑片位置不动,将另一个滑动变阻器滑片移到最左端,电流表的示数为I1,再将此滑动变阻器的滑片移到最右端,电流表的示数为I2。
⑤小灯泡额定功率的表达式为P额=_____。(用I额、I1、I2、R1表示)
【答案】 滑动变阻器断路 2.2 0.5 S1 S2 R2 I额2
【解析】
(1)本实验中,电压表应并联在灯泡的两端,由此分析图甲的错误修改;
(2)通过小灯泡不亮,两电表无示数,判断出电路中出现断路,然后根据具体情况判断断路处;
(3)由图乙明确电压表量程和分度值,再读数;
(4)由图象读出额定电压下通过灯泡的电流,根据P=UI计算额定电功率;
(5)已知灯泡的额定电流,可通过R2等效替代正常发光灯泡,再根据电路特点,利用电源不变计算出R2的阻值,由P=I2R计算额定功率。
(1)由图甲知,电压表串联在了电路中,应将其与灯泡并联,将滑动变阻器与灯泡串联,电路图如图所示:
(2)小灯泡不亮,两电表无示数,电路可能有断路发生,将电压表并联在滑动变阻器两端,发现电压表有示数,此时电压表两接线柱到电源两极间是通路,则说明与电压表并联的滑动变阻器断路;
(3)由图乙知,电压表使用0﹣3V量程,分度值为0.1V,所以电压表示数为2.2V;
(4)当U=2.5V时灯泡正常发光,由图象知此时灯泡中的电流I=0.2A,所以灯泡的额定功率:
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W;
(5)①按电路图连接电路。
②闭合开关S1,移动R1滑片,使电流表的示数为I额灯泡正常发光。此时灯泡与R1串联;
③闭合开关S2,保持R1滑片位置不动,移动R2滑片,使电流表的示数为I额。
此时R1与R2串联,因为电路中电流仍为I额,所以R2=RL;
④保持R2滑片位置不动,将另一个滑动变阻器(R1)滑片移到最左端,电流表的示数为I1,再将此滑动变阻器(R1)的滑片移到最右端,电流表的示数为I2。
由串联电路特点和欧姆定律可得:
U=I1R2=I2(R1+R2),
解得:,
⑤小灯泡额定功率的表达式为:。
【题目】2012年某日,太平洋某海域,“蛟龙号”完成了下潜前的准备,腹部挂好压载铁块;舱内科考队员均就位;舱门封闭如图甲所示,此时“蛟龙号”的工作参数如表格所示(g取10N/kg)
状态 | 满载 |
整体体积 | 22.3m3 |
整体质量 | 24.95t |
海水密度 | 1.1×103kg/m3 |
问:(1)在海水中1.2km深处完成科考任务后,发现液压系统故障,无法抛掉压载铁块,只得启动“蛟龙号”两侧的螺旋桨,两侧螺旋桨共同作用使“蛟龙号”获得竖直向上的推力F推,帮助“蛟龙号”匀速上升,不计海水对“蛟龙号”的阻力,匀速上升过程中,F推有多大?
(2)上升过程耗时2h,F推做功的功率多大?
(3)为保障电动机驱动螺旋桨用电,舱内其他用电器都被关闭,仪表显示上升过程中耗电2kWh,此过程中,电能转化为F推做功的效率有多大?
(4)接近水面时,关闭两侧螺旋桨,轮船用滑轮组将“蛟龙号”从水中匀速吊离水面至高处,如图乙、丙所示,已知动滑轮总质量为50kg,不计绳重及轮、轴之间摩擦,此过程中,滑轮组绳端拉力的最大值多大?与之对应的滑轮组机械效率的最大值为多大?