题目内容
12.在用电流表、电压表测小灯泡功率的实验时,小灯泡上标有“3.5V”字样,小红设计并连接了部分实验电路,如图1乙所示.(1)请帮助小红在图1乙中完成实验电路的连接.
(2)连接完实验电路后,小红闭合开关,发现小灯泡不亮、电流表无示数、电压表有示数,请你帮助小红分析电路出现故障的原因:小灯泡断路.
(3)排除问题后,小红调节滑动变阻器,使灯泡正常发光,此时电流表的示数如图1甲所示,则小灯泡的额定功率为1.05W.
(4)假若电压表15V量程损坏,3V量程能正常使用,电源电压为4.5V且稳定不变,仍利用现有的器材完成实验,你认为正确的操作方法是电压表测量滑动变阻器的电压,使得电压表是1V即可.
(5)若想继续探究I与U关系的实验,则应该选择下面如图2所示两种电路图中的甲电路图,你的理由是想探究I与U关系的实验,应该保持R不变,故据图可知,乙图中的小灯泡的电阻是随着温度变化的,而甲图中使用的是定值电阻,其阻值是不变的,故选甲图.
分析 (1)据题可知,电压表应该并联在灯泡两端,应该选择大量程,而电流表应该串联在电路中,据图可知,应该选择小量程;
(2)灯泡不亮、电流表无示数,则电路某处断路,电压表接近于电源电压,则与电压表并联的电路断路;
(3)读出电流表的示数,据P=UI计算即可;
(4)当灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压为4.5V-3.5V=1V,若电压表的大量程损坏,可将电压表与滑动变阻器并联.
(5)想探究I与U关系的实验,应该保持R不变,所以从R是否变化的角度分析即可判断.
解答 解:(1)据题可知,电压表应该并联在灯泡两端,应该选择大量程,而电流表应该串联在电路中,据图可知,应该选择小量程,如下图所示:![]()
(2)灯泡不亮、电流表无示数,说明电路某处断路,电压表有示数且接近于电源电压,说明与电压表并联的灯泡断路;
(3)此时电流表选择小量程,故电流表的示数是0.3A,故此时灯泡的功率是:P=UI=3.5V×0.3A=1.05W;
(4)电压表的大量程已损坏,当灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压为4.5V-3.5V=1V,可将电压表与滑动变阻器并联.
(5)想探究I与U关系的实验,应该保持R不变,故据图可知,乙图中的小灯泡的电阻是随着温度变化的,而甲图中使用的是定值电阻,其阻值是不变的,故选甲图.
故答案为:(1)见上图;(2)小灯泡断路;(3)1.05;(4)电压表测量滑动变阻器的电压,使得电压表是1V;
(5)甲;想探究I与U关系的实验,应该保持R不变,故据图可知,乙图中的小灯泡的电阻是随着温度变化的,而甲图中使用的是定值电阻,其阻值是不变的,故选甲图;
点评 此题是测量灯泡的额定功率实验,考查了实物电路的连接及电路图的画法,注意电压表量程的选择和滑动变阻器的接线方法,同时考查了额定功率的计算及串联电路中的电压分配关系.
(一)小明在“研究串联电路特点”的实验中,将一个小灯泡L和一个LED灯串联后接入如图甲的电路,闭合开关S1,发现LED灯亮而小灯泡L不亮,针对这种现象,同学们提出了以下猜想:
猜想一:小灯泡L处发生短路;
猜想二:LED灯电阻很大,导致电路电流很小.
为了验证实验猜想,小明同学进行如下实验:
实验一:在图甲电路中,将一根导线并联在LED灯的两端,闭合开关S,根据观察的现象否定了猜想一;
实验二:按图乙所示的电路对LED灯的电阻进行测量,闭合开关S1,一次移动滑动变阻器的滑片,获得多组数据如表,经分析,结果支持猜想二.
| 次数 | 电压/V | 电流/mA | 电阻/Ω |
| 1 | 1.4 | 12 | 116.7 |
| 2 | 1.6 | 14 | 114.3 |
| 3 | 1.8 | 16 | 112.5 |
(2)“实验二”中,某次测量时电压表示数如图丙所示,此时电压表示数为2.3V.
(3)在实验二测定LED灯电阻的过程中,滑动变阻器的滑片应向b端滑动.
(二)小华针对“在家庭电路中,离金湖线距离不同的用电器两端的电压是否完全相同”的问题进行探究.
(1)首先设想用量程为0-15V的电压表,直接测量家庭电路上各用电器两端的电压,并进行比较,请问这个设想可行吗?不可行.原因是电压表的量程太小.
(2)然后利用如图2所示电路模拟家庭电路进行探究,所以导线选用电阻可以忽略不计的粗铜丝,结果应该是灯L1、L2两端的电压相等.
(3)最后在实际实验中,小华用滑动变阻器上的电阻丝代替了导线ab和cd,因电阻较大,发现规格完全相同的等L1、L2亮度不同.于是他依据“规格相同的电灯亮度不同,是由于电灯两端的电压不同,导线实际功率不同”并得出了:“如果导线的电阻较大,离进户线不同的电灯两端电压不同”的结论.
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲的实物电路连接完整(注意电表选择适当的量程).
(2)小叶同学在电路连接无误后,将滑片滑动阻值最大处,闭合开关,移动滑片P到某一点时,电压表示数如图乙所示,为了测量小灯泡的额定功率,他应将图甲中滑片P向B(填“A”或“B”)端移动.
(3)下表是小明进行测量同一小灯泡功率时收集的数据,在相互交流时,小明认为该小灯泡的额定功率为0.494W,而小叶认为该小灯泡的额定功率为0.625W,你认为小叶的说法正确.理由是小灯泡的额定功率是指灯泡在额定电压下的功率,不是功率的平均值.
| 实验次数 | 电压U/A | 电流I/A | 电功率P/W | 平均功率P/W |
| 1 | 1.2 | 0.13 | 0.156 | 0.494 |
| 2 | 2.5 | 0.25 | 0.625 | |
| 3 | 2.7 | 0.26 | 0.702 |