题目内容
16.在“测定小灯泡的额定电功率”的实验中,阳阳同学已连接好如下图16所示的部分电路.其中电源电压为6V,小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为l0Ω.(1)在阳阳所连接的电路中,有两根导线还没连好,请你帮他完成电路的连接(其他的导线不要变动).
(2)若实验室有三种规格的滑动变阻器,分别是甲“10Ω 1A”、乙“20Ω 0.5A”、丙“50Ω 0.2A”,则阳阳应选用乙(选填“甲”、“乙”或“丙”).
(3)开关试触时,若发现电流表无示数,电压表示数较大,其故障原因可是小灯泡断路.
(4)排除故障,阳阳实验时,发现电压表示数如图b所示,为了测出小灯泡的额定功率,他应该把滑片向A(填“A”或“B”)移动.
(5)实验中阳阳测出了三组数据,记录在表中.若第1次实验时电流表的示数如图c所示,此时的电流为0.36A
次数 | 1 | 2 | 3 |
U/V | 2 | 2.5 | 3 |
I/A | 0.4 | 0.42 | |
亮度 | 暗→亮 |
(7)阳阳想通过实验来比较灯泡“实际电流是额定电流一半时的电功率P1”和“实际电压是额定电压一半时的电功率P2”的大小,但阳阳的同学没有通过实验也比较出了它们的大小,P1小于P2(选填“大于”、“小于”或“等于”).
分析 (1)根据实验原理明确实验实物图; 注采取“一上一下”的连接方法将滑动变阻器串联接入电路;
(2)为保护电路,闭合开关前,应将滑片移至最大阻值处;计算出灯泡正常发光时,滑动变阻器的电阻,分析得出结论;
(3)常见电路故障由:断路与短路,根据电路故障现象分析电路故障原因;
(4)根据串联的电流的分压原理进行分析,增大小灯泡两端的电压,需要减小滑动变阻器接入电路的阻值,判断滑片的移动方向;
(5)先确定电流表的量程和最少分度值,再读出示数;
(6)从表格中读出电压为2.5V时的电流,由P=UI计算额定功率;
(7)如果灯泡电阻不随温度变化,则灯泡电压为其额定电压一半时的电流等于额定电流的一半,其实际功率等于额定功率的四分之一;实际上灯泡电阻随温度升高而增大,所以灯泡实际电压为额定电压一半时的电流大于额定电流的一半,此时灯泡实际功率大于额定功率的四分之一;如果灯泡电阻不随温度变化而变化,电流等于额定电流一半时,灯泡实际功率等于额定功率的四分之一,实际上灯泡温度越低,灯泡电阻越小,通过灯泡电流为其额定电流一半时,灯泡电阻小于灯泡正常发光时的电阻,则灯泡实际功率小于额定功率的四分之一.
解答 解:(1)滑动变阻器已接入下面的接线柱,再接入上面一个接线柱,如下图:
(2)滑动变阻器的下面接了右边的接线柱,所以应将滑片移至最左端即A端,使其阻值最大;
当灯泡正常发光时,变阻器两端的电压U滑=6V-2.5V=3.5V;
额定电流大约为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5}{10}$=0.25A;
此时滑动变阻器的电阻应为:R滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5}{0.24}$=14Ω;甲的电阻太小,丙的电阻太大,乙比较适合;
(3)电流表没有示数,说明电路存在断路,电压表示数较大,说明电压表与电源两极相连,电压表并联电路之外电路不存在断路,则与电压表并联的灯泡断路.
(4)根据欧姆定律I=$\frac{U}{R}$和串联电路的电流特点I1=I2可得,串联的电流的分压原理$\frac{{U}_{L}}{{U}_{R}}$=$\frac{{R}_{L}}{R}$,
小灯泡两端的电压为2V,要增大小灯泡两端的电压UL为额定电压2.5V,需要减小滑动变阻器接入电路的阻值R,故滑片应向A端移动;
(5)电流表选择0~0.6A量程,最少分度值为0.02A,所以示数为0.36A;
(6)电灯的额定电压为2.5V,表格中对应的电流为0.40A,故额定功率P=UI=2.5V×0.40A=1W.
(7)因为P=I2R,
所以实际电流等于额定电流一半时,实际功率P1<$\frac{1}{4}$P额,
因为P=$\frac{{U}^{2}}{R}$,
所以灯泡实际电压为其额定电压一半时,它的实际功率P2>$\frac{1}{4}$P额;
故P1<P2;
故答案为:(1)见上图;(2);(3)灯泡断路;(4)A;(5)0.36;(6)1;(7)小于
点评 本题考查了电路的连接和滑动变阻器使用以及电流表的读数、电功率的计算,涉及的知识点较多,有一定的难度;灵活运用电功率的计算公式是解题的关键.
A. | 卡文迪许发现了电荷之间的相互作用规律,并测出了静电力常量k的值 | |
B. | 库仑在研究电荷间相互作用时,提出了“电场”的概念 | |
C. | 物理学中引入“质点”、“点电荷”等概念应用了建立理想模型的方法 | |
D. | 比值定义法就是用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法.比如物质密度ρ=$\frac{m}{V}$、电阻R=$\frac{U}{I}$、场强E=$\frac{F}{q}$.比值法定义的基本特点是被定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性,它不随定义所用的物理量的大小改变而改变,如电阻是物质的本质属性,不随电压和电流的改变而改变. |
A. | 这些卫星的发射速度至少11.2km/s | |
B. | 离地越高的卫星,周期越大 | |
C. | 同一轨道上的卫星,质量一定相同 | |
D. | 如果科技进步,我们可以发射一颗静止在杭州正上空的同步卫星,来为G20峰会提供安保服务 |
A. | 物体吸收了热量温度就一定会升高 | |
B. | 温度高的物体内能大 | |
C. | 我们看到水中的圆月时由于光的反射 | |
D. | 物体的速度越大,惯性越大 |
A. | 木块N和地面之间的动摩擦因数μ=0.25 | |
B. | 木块M和N之间的摩擦力可能是Ff=2.5 N | |
C. | 木块M对木块N的压力大小为10 N | |
D. | 若θ变小,拉动M、N一起匀速运动所需拉力应大于5 N |
A. | 从静止到B刚离开C的过程中,A发生的位移为$\frac{5mgsinθ}{k}$ | |
B. | 从静止到B刚离开C的过程中,重力对A做的功为$-\frac{{5{m^2}{g^2}{{sin}^2}θ}}{k}$ | |
C. | B刚离开C时,恒力对A做功的功率为(5mgsinθ+2ma)v | |
D. | 当A的速度达到最大时,B的加速度大小为$\frac{3}{2}a$ |
A. | 纵轴截距表示待测电源的电动势,即E=1.5 V | |
B. | 横轴截距表示短路电流,即I短=0.6 A | |
C. | 根据r=$\frac{E}{{I}_{短}}$,计算出待测电源内阻为5Ω | |
D. | 根据r=$\frac{△U}{△I}$,计算出待测电源内阻为1Ω |