题目内容

12.小明用一只标有“2.5V”字样的小灯泡练习测定小灯泡的电功率.

(1)当她连接完电路后,闭合开关时,发现小灯泡立即发出明亮耀眼的光.经检查电路连接是正确的.发生这一现象的原因可能是滑动变阻器的滑片没有滑到阻值最大处.
(2)排除故障后,为测定小灯泡的额定功率,应调节滑动变阻器的滑片使得电压表示数为2.5V.
(3)如图1是根据实验数据绘成的U-I图象.根据图2图象提供的信息,可计算出小灯泡的额定功率是0.625W.当滑动变阻器的滑片向左移动时,小灯泡的电阻将变变小;
(4)小明完成试验后,将灯泡换成了未知阻值的定值电阻,想利用现有器材测量该电阻阻值,而在初中阶段,我们认为电压表电阻无穷大,电流表电阻为0,其实只是电压表的电阻很大,而电流表的电阻很小,用伏安法测出的值也会因此而产生误差,那么测出的电阻值会偏大的是图3中的甲.

分析 (1)闭合开关,灯泡立即发出耀眼的光,是因为电流较大,而造成电流较大的原因很可能是变阻器的阻值没有调到最大.
(2)小灯泡在额定电压下才能正常发光;
(3)根据图象得出灯泡正常发光时,通过灯泡的电流,然后根据P=UI,计算额定功率.滑动变阻器是根据接入电路电阻丝的长度改变电阻的,因此确定滑动变阻器接入电路的长度的变化确定电流电流的变化,滑动变阻器接入电路的电阻越大,电路电流越小,灯泡两端电压越小,灯丝温度越低,灯丝电阻变小.
(4)用电压表测量电阻两端的实际电压,用电流表测量电阻中的实际电流,根据R=$\frac{U}{I}$,求出电阻的准确值.
电压表测量电阻的实际电压,电流表测量电压表和电阻的总电流,大于电阻的电流,会使电阻的测量值偏小.
电流表测量电阻的实际电流,电压表测量电流表和电阻的总电压,大于电阻两端的电压,会使电阻的测量值偏大.

解答 解:(1)灯发出耀眼的光,是因为电流过大,表明滑动变阻器滑片没有移到阻值最大位置.
(2)小灯泡在额定电压下才能正常发光,由于小灯泡的额定电压是2.5V,所以排除故障后,为测定小灯泡的额定功率,应调节滑动变阻器的滑片使得电压表示数为2.5V;
(3)由图象找到灯泡2.5V的电流为0.25A,则灯泡的额定功率:P=UI=2.5V×0.25A=0.625W.
当滑动变阻器的滑片向左移动时,滑动变阻器电阻增大,总电阻增大,电流减小,灯泡电压变小,灯丝温度变低,电阻变小;
(4)电阻R的真实值R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}$,
当按照甲图连接时,电压表测量的是电流表和电阻的总电压,即:UV=UR+UA,所以测量值R=$\frac{{U}_{V}}{{I}_{R}}$=$\frac{{U}_{R}+{U}_{A}}{{I}_{R}}$大于真实值R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}$;即偏大.
当按照乙图连接时,电流表测量的是电压表和电阻的总电流,即:IA=IR+IV,所以测量值R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}$=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}+{I}_{V}}$,小于真实值,即偏小;
故答案为:(1)动变阻器的滑片没有滑到阻值最大处;(2)2.5;(3)0.625;变小;(4)甲.

点评 电压表的电阻很大,电流表的电阻很小,一般情况下不考虑电压表分担的电流,电流表分担的电压,本题有假设电压表的电阻不是很大,电流表电阻不是很小,把电压表和电流表作为一个电阻考虑,考虑电压表分担电流,考虑电流表分担电压.

练习册系列答案
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4.如图所示的电路中电源电压为U=6V,滑动变阻器的最大阻值为50.我们在图甲中的M、N之间接入不同的定值电阻和小灯泡.进行了下列实验探究.请完成下列填空:

(1)若在M、N之间接入额定电压为3.6V 的小灯泡L.
①请把图丙中的实物电路正确连接.
②连接好电路后,闭合开关,调节滑片P使灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,此时通过灯泡的电流为0.24A,此时小灯泡的电阻是Ω,小灯泡的功率是0.864W.
③再移动滑动变阻器滑片使电压表的示数为3V,此时小灯泡的电阻小于3.6V时灯泡的电阻 (选填“大于”、“等于”或“小于”),你的判断理由是金属导体的电阻随温度的升高而增大.
(2)利用该电路“探究电流与电阻的关系”时,仅将M、N之间的5Ω电阻换成10Ω,闭合开关S,电流表示数将增大(选填“增大”、“减小”或“不变”),要使电压表示数不变,应使滑动变阻器连入电路的阻值变大(选填“增大”、“减小”或“不变”).再换不同阻值的电阻,经过多次实验后,得到的结论是:电流与电阻的关系:电压一定,电流与电阻成反比.
(3)利用该电路探究串联电路的等效电阻时:他们将5Ω和10Ω的定值电阻串联后接入M、N之间,闭合开关,滑动滑片P,读得电压表和电流表的示数分别如下:当U1=1.9V时,I1=0.12A;当U2=3V时,I2=0.2A;当U3=4.5V时,I3=0.30A.分析三组数据可得到此探究实验的结论是串联电路的总电阻等于各部分电阻之和.

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