题目内容

14.在测量小灯泡额定功率的实验中,所用电源由2节新干电池串联组成,小灯泡上标有“2.5V”字样(小灯泡额定功率约为0.6W)小刚连接了如图甲所示的电路.

(1)小明发现电路连接有错,如果闭合图甲所示电路的开关,灯泡不发光,电压表的示数约为3V,电流表的示数约为0A.
(2)图甲电路中只改变了某根导线一端的接点位置,电路就能测量小灯泡额定功率.请在图甲中错误的导线上画“×”,并画出小刚改动的那条导线.
(3)改接好电路后,在实验时,调节滑动变阻器的滑片,通过多次实验画出灯泡中的电流与其两端电压关系图象如图乙所示,则小灯泡的额定功率为0.5W.
(4)如图丙所示,闭合开关S1,将开关S2扳向1,调节滑动变阻器使电流表的示数为I1;将开关S2扳向2,保持滑动变阻器的阻值不变,调节电阻箱的阻值,当其电阻为8Ω时,电流表的示数为I1.则小灯泡刚才发光时的阻值为8Ω.
(5)若通过小灯泡的实际电流为额定电流的一半,则小灯泡的额定功率与实际功率的关系为P额>4P实(选填“>”、“<”或“=”).

分析 (1)根据原电路的连接,确定电表示数;
(2)根据错误之处改正;
(3)根据图乙找到额定电压下的电流,根据P=UI求额定功率;
(4)根据等效替代法,利用单刀双掷开关使灯泡与滑动变阻器分别串联电路中电流相等时,灯泡灯丝的电阻与变阻箱连入电路的电阻相等,电流相等时,灯丝电阻值与变阻箱相等;
(5)由于灯泡的阻值不是定值,会随温度的升高而变大,所以,根据P=I2R分析额定功率P额的变化.

解答 解:(1)原电路中,电压表串联在电路中了,电流表与灯和变阻器并联了,因电压表内阻很大,故电流表示数约为0,电压表与电源连通,示数为电源电压3V;
(2)测量小灯泡额定功率的实验中,电压表与灯并联,电流表串联在电路中,如下所示:

(3)根据灯泡中的电流与其两端电压关系图象,可知,灯的电压为2.5V时,电流为0.2A,灯的额定功率:
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W;
(4)闭合开关S1,将开关S2扳向“1”,滑动变阻器与灯泡串联,调节滑动变阻器使电流表的示数为I1;
将开关S2扳向“2”,保持滑动变阻器的滑片位置不变,调节电阻箱连入电路的阻值,当电流表示数为I1时,此时电阻箱连入电路的电阻与上次实验中电流为I1时灯丝电阻相同;
(5)若通过小灯泡的实际电流为额定电流的一半,假设灯泡的阻值不变,则P额=I额2R=(2I1)2R=4I12R=4P实.
由于灯泡的阻值不是定值,会随温度的升高而变大,所以,当灯泡在正常工作时,灯泡的阻值变大,则额定功率P额>4P实.
故答案为:(1)3; 0;(2)如上所示; (3)0.5;(4)8; (5)>.

点评 本题测量灯泡的电功率,考查电路的分析及连接、额定功率的计算、等效法的运用及影响电阻大小的因素.

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