题目内容

10.回顾实验和探究:(请将下列实验报告中的空缺部分填写完整)
(1)测量小灯泡的电功率
电路图①请将甲图连接完整,要求滑片向左移动时,连入电路的电阻变大;

已知小灯泡的额定电压为2.5V
②图甲中,闭合开关前,变阻器的滑片应该放在A(选“A”或“B”)端
步骤③闭合开关,移动滑片P到某一位置时,电压表示数(如图乙)为2.4V;若要测量小灯泡的额定功率,应将图甲中滑动变阻器的滑片P向B(选填A或B)端移动,使电压表的示数为2.5V,此时电流表示数如图丙,则小灯泡的稳定功率是0.75W;
④继续移动滑片P,记下多组数据
结论⑤小灯泡的亮度决定于它的实际功率
讨论⑥不同电压下灯泡电阻是变化的,可能是温度影响了电阻大小
(2)探究电流产生的热量与什么因素有关
实验过程右图所示的装置是探究电流产生的热量与
电流关系的装置
 
现象通过一段时间后左(“左”或“右”)边U型管中液面高度差更大
问题讨论若实验器材采用液体和温度计,则烧瓶内的液体应选取煤油(“水”或“煤油”),因为煤油的比热容比水的小.

分析 (1)①估测出电路中的电流,正确选择电流表和电压表的量程,电压表并联在小灯泡两端;②滑动变阻器的滑片应滑到电阻最大位置,起到保护电路的作用;③弄清楚电压表的量程和分度值,读出电压表的示数;实际电压小于额定电压,灯泡的实际功率小于额定功率;电压表与灯泡并联测灯泡两端电压,要使灯泡两端电压增大,电路电流增大,减小电路电阻,减小滑动变阻器连入电路的电阻;从图象中找出小灯泡的额定电压对应的电流,根据P=UI求出额定功率;⑤电流通过灯泡灯丝时,灯丝会发热发光,灯泡亮度决定于其实际功率;⑥由图象找出电压U与对应的电流I,由R=$\frac{U}{I}$可知随灯泡两端电压的增大而增大,可从温度与导体电阻的关系分析原因;
(2)根据Q=cm△t,当物体的质量和比热相同时,物体的温度升高越多,物体吸收热量越多.
电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关.探究电流产生热量跟电流关系时,控制电阻和通电时间不变;探究电流产生热量跟电阻关系时,控制通电时间和电流不变;探究电流产生热量跟通电时间关系时,控制电流和电阻不变.根据图中电阻丝连接特点,由Q=I2Rt分别表示出三个电阻产生热量比较即可;因为煤油的比热容比水小,相同质量的煤油和水比较,吸收或放出相同的热量,煤油的温度变化大.

解答 解:(1)①电路中的最大电流I=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{8Ω}$=0.3125A,所以电流表选择0~0.6A量程即可;滑动变阻器要求滑片向左移动时,连入电路的电阻变大,故下接线柱应为B;连接实物图如下:
②闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应位于电阻最大位置,即位于A端;
③图乙中电压表接的是0~3V量程,分度值为0.1V,其示数为2.4V;此时的实际电压小于其额定电压,所以此时的实际功率小于其额定功率;
电压表测灯泡电压,要使灯泡电压从2.4V最大到2.5V,灯泡电流要增大,电路总电阻要减小,滑动变阻器电阻减小,滑片向B端移动;
从图丙中可以读出,小灯泡的电压为2.5V时的电流为0.3A,所以它的额定功率为:
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W;
⑤用电器的额定电压和额定功率是确定的不会改变,实际电压发生变化,则实际电功率发生改变,用电器的工作状态决定于实际功率,所以灯泡的亮度决定于实际功率;
⑥由图象知随灯泡电压的增大,灯泡两端的电压U与流过灯泡的电流I的比值$\frac{U}{I}$增大,即灯泡的电阻增大;
因为灯丝电阻受温度的影响,所以造成这一现象的原因可能是灯丝电阻随温度的变化而变化,温度越高,电阻越大.
(2)①探究电流产生热量跟通电电流关系时,控制通电时间和电阻不变.②在乙装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联,根据串联电路的电流特点可知,右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等,即I右=I左,两个5Ω的电阻并联,根据并联电路的电流特点知I右=I1+I2,两电阻阻值相等,则支路中电流相等,I1=I2,所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半,探究导体产生的热量与电流的关系;由焦耳定律Q=I2Rt可知,左侧电阻产生热量多.
因为煤油的比热容比水的小,相同质量的煤油和水比较,吸收相同的热量,煤油温度升高的多,用煤油做实验效果更明显.
故答案为:(1)①如上图;②A;③2.4V;B;0.75W;⑤实际功率;⑥温度;(2)电流;左;煤油;煤油的比热容比水的小.

点评 (1)本题考查了实物图的连接、滑动变阻器的使用、电流表的读数、功率的计算、电路故障的分析等.其中实物图的连接在实验题中出现的频率很高,主要考查电压表和电流表量程选择、正负接线柱、连接方式和滑动变阻器的接线柱的选择等;
(2)本题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”实验的理解和掌握,注意控制变量法和转换法的运用,同时考查了学生对焦耳定律变形公式的理解和掌握,难度较大.

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