题目内容

10.小华同学做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电压为1.5伏的整数倍)、待测小灯(标有“0.2A”字样、额定功率在0.2瓦~2瓦之间)、电压表、电流表、滑动变阻器、电键以及导线若干.他正确串联实验器材.然后将电压表并联在电路中.闭合电键,移动变阻器的滑片,观察到随着小灯的亮度逐渐增加,电压表的示数逐渐变小.他经过思考后,继续移动变阻器的滑片使小灯正常发光,并记下了此时电压表和电流表的示数.
①请画出小华同学连接的实验电路图.
②如果将小华所记录的电压表和电流表的示数相乘,得到的电功率为1.14瓦.请根据相关信息计算出小灯的额定功率.0.36W、0.66W、0.96W、1.26W、1.56W、1.86W.(需写出计算过程)

分析 (1)根据灯变亮确定电流的变化,从而确定电路总电阻的变化,得出变阻器连入电路电阻大小的变化,由分压强原理可判断变阻器电压的变化,从而最终确定电压表的连接方式.
(2)由灯正常工作时的电流,根据U=$\frac{P}{I}$可求出变阻器的电压大小,由串联电路电压的特点得出灯的额定电压的表达式,因现有电源电压为1.5伏的整数倍、额定功率在0.2瓦~2瓦之间、再根据P=UI求出可能的电源电压,最终确定可能的额定功率.

解答 解:(1)闭合电键,移动变阻器的滑片,观察到随着小灯的亮度增加,说明电路中的电流逐渐增加,由欧姆定律知,电路中的总电阻逐渐减小了,变阻器连入电器中的电阻逐渐减小了,根据分压原理,变阻器分得的电压逐渐减小了,因电压表的示数逐渐变小,所以可判断出电压表并联在灯的两端了,如下图所示:

(2)他经过思考后,继续移动变阻器的滑片使小灯正常发光,并记下了此时电压表和电流表的示数,此时电流表的示数为0.2A;如果将小华所记录的电压表和电流表的示数相乘,得到的电功率为1.14瓦,即变阻器的电功率P变=U变I,所以变阻器两端的电压U变=$\frac{{P}_{变}}{I}=\frac{1.14W}{0.2A}$=5.7V;设电源电压为U,根据串联电路电压的特点,灯正常发光时的电压UL=U-5.7V,灯正常发光时的功率PL=ULI=(U-5.7V)×0.2A,由题意知,
0.2W<(U-5.7V)×0.2A<2W,即1V<U-5.7V<10V,所以6.7V<U<15.7V,因电源电压为1.5V的整数倍,所以,电源电压只能为7.5V、9V、10.5V、12V、13.5V、15V,对应灯的额定电压可能为UL=1.8V、3.3V、4.8V、6.3V、7.8V、9.3V,根据P=UI,灯的额定功率为0.36W、0.66W、0.96W、1.26W、1.56W、1.86W.
故答案为:(1)如上图所示;(2)0.36W、0.66W、0.96W、1.26W、1.56W、1.86W.

点评 本题测定小灯泡的电功率”实验,主要考查学生演绎推理的能力及运用数学知识解决实际问题的能力,难度大,对能力要求高.

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