题目内容

6.实验:测量小灯泡的电功率
【实验器材】额定电压为3.8V的小灯泡、滑动变阻器(“10Ω 2A”)、新干电池三节、开关、导线若干等.
【实验步骤】
(1)如图甲所示的实物图连接中,连接错误之处为①电压表量程选择错误;②电流表量程选择太大;
(2)闭合开关后,若出现下表所述现象,请在表中空格处填写可能的原因:
现象电灯的亮暗电流表电压表可能的原因
1有示数无示数电压表断路
2不亮无示数有示数
(3)排除故障后,若要测量小灯泡的额定功率,应当移动滑片P使电压表的示数为3.8V,使灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是1.52W.

分析 (1)根据小灯泡的规格判断电压表的量程;
(2)电流表有示数,应排除断路和短路,电压表无示数,则可能电压表出现问题;
电流表无示数,则可能电路发生断路,电压表有示数,则与电压表并联的电路断路;
(3)使灯泡两端的电压等于额定电压,灯泡正常发光,根据P=UI计算额定功率.

解答 解:(1)灯泡的规格为3.8v,电压表的量程为0-15V,故错误是电压表的量程选大了;
(2)现象1中,灯泡亮,电流表有示数,则说明灯泡所串联的电路没有出现断路和短路,而电压表无示数,则可能是电压表发生了断路;
现象2中,电灯不亮,电流表无示数,则电路发生断路,而电压表有示数,则与电压表并联的灯泡断路;
(3)若要测量小灯泡的额定功率,应当移动滑片P使电压表的示数为3.8V,使灯泡正常发光,根据图乙电流表的指针位置,电流表选择0~0.6A的量程,示数为0.4A;
所以该灯泡的额定电功率为:P=UI=3.8V×0.4A=1.52W.
故答案为:(1)电压表量程选择错误;(2)灯泡断路;(3)3.8;1.52.

点评 本题是测量灯泡的额定电功率实验,考查了电功率的测量原理、滑动变阻器的使用、电路故障的分析及电路的连接等,考查全面,难度适中.

练习册系列答案
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17.阅读《物体电阻与温度的关系》,回答37题.
物体电阻与温度的关系
当温度不断升高,物体的电阻是否会不断变大,最终变成无限大呢?其实,不同材料的物体情况各有不同.
金属导体,如铁、铜等,其电阻率(电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量)随温度的升高而变大.这是因为温度升高,金属材料中自由电子运动的阻力会增大,电阻就会不断变大.到了一定温度,物态开始发生变化,例如:从固体变成液体,再从液体变成气体.在物态变化时,由于原子的排列变得更为混乱、分散,电阻率还会出现跳跃式的上升.
半导体,由于其特殊的晶体结构,所以具有特殊的性质.如硅、锗等元素,它们原子核的最外层有4个电子,既不容易挣脱束缚,也没有被原子核紧紧束缚,所以半导体的导电性介于导体和绝缘体之间.但温度升高,半导体原子最外层的电子获得能量,挣脱原子核的束缚成为自由电子,可供其他电子移动的空穴增多,所以导电性能增加,电阻率下降.掺有杂质的半导体变化较为复杂,当温度从绝对零度上升,半导体的电阻率先是减小,到了绝大部分的带电粒子离开他们的载体后,电阻率会因带电粒子的活动力下降而稍微上升.当温度升得更高,半导体会产生新的载体(和未掺杂质的半导体一样),于是电阻率会再度下降.
绝缘体和电解质,它们的电阻率与温度的关系一般不成比例.
还有一些物体,如锰铜合金和镍铬合金,其电阻率随温度变化极小,可以利用它们的这种性质来制作标准电阻.
当温度极高时,物质就会进入新的状态,成为等离子体.此时,原子被电离,电子溢出,原子核组合成离子团,因此即使原本物质是绝缘体,成为等离子体后也可导电.
如果温度更高会是什么情况?据报道,美国能源部布鲁克海文国家实验室下属的研究小组,利用相对论重离子对撞机成功地制造出有史以来最高温度,该极端状态产生的物质成为新的夸克胶子混合态,其温度约为四万亿摄氏度,是太阳核心温度的25万倍.这种物质存在的时间极短(大约只有10s~28s),所以它的电性质尚不明确.
总之,物体电阻与温度之间的关系非常复杂,温度升高到一定程度时,物体的电阻并不一定会变得无限大,使得电流完全无法通过.
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)绝缘体成为等离子体后能够导电.(选填“能够”或“不能”)
(2)本文的第二自然段,研究的科学问题的自变量是温度,因变量是电阻.
(3)一般情况下,随着温度的升高,下列说法正确的是B.
A.金属导体的导电性会增强
B.半导体材料的电阻率可能会减小
C.用镍铬合金制成的滑动变阻器的最大阻值变小.

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