题目内容

17．小科想要只用一只电表测出台灯小灯泡的电功率，他设计了下列三个电路图，图中的电源电压U保持不变，小灯泡的额定电压为U0，且U＞U0，定值电阻的阻值为R．在不改变电路连接的情况下，能测出小灯泡额定功率的是B．

现把台灯连入电源电压为30Ⅴ，U0=24Ⅴ，通过灯泡L的电流跟其两端电压的关系如图乙所示．

（1）当灯泡正常发光时，灯丝的电阻为60Ω；
（2）调节滑动变阻器R，使灯泡的实际功率为3.6W时，灯泡两端的电压是12Ⅴ，此时滑动变阻器R连入电路的阻值为60Ω．

分析 小灯泡的额定功率等于额定电压和额定电流的乘积，小灯泡的额定电压U0已知，关键是测出额定电流．可以不考虑S1和滑动变电阻的作用，假设都是闭合状态，分别分析每个电路的开关及电流表和电压表的关系，看哪一个电路图能测量出灯泡的额定电流；
（1）根据图乙找出额定电压下的电流，由欧姆定律求灯正常发光时的电阻大小；
（2）根据P=UI，结合图乙找到灯泡的实际功率为3.6W时的实际电压和对应的电流，由欧姆定律求出灯的实际电阻，由电阻的串联和欧姆定律求出滑动变阻器R 连入电路的阻值．

解答 解：A、S2闭合S3断开时，电流表把灯泡短路，灯泡不发光；S2断开S3闭合时，电流表把电阻短路；两个都闭合或断开时，电流表均无示数．测不出灯泡的额定电流，故不符合题意；
B、开关处于1的位置，电压表测量的是灯泡和电阻串联后的两端电压U；开关处于2的位置，电压表测量的是灯泡的两端电压U0，则小灯泡的电流为：
I=$\frac{U-{U}_{0}}{R}$，小灯泡的额定功率表达式是：
P=U0I=$\frac{U-{U}_{0}}{R}$×U0，故符合题意；
C、开关处于1的位置，电流表把灯泡和电阻短路，电流表测量滑动电阻的电流；开关处于2的位置，电流表把小灯泡短路，测量的是通过电阻的电流．测不出灯泡的额定电流，该不符合题意．
故选B；
（1）由图乙可知，当灯的电压为24V时，灯泡正常发光时，通过的电流为0.4A，由欧姆定律，灯丝的电阻为：
R=$\frac{U}{I}=\frac{24V}{0.4A}$=60Ω；
（2）调节滑动变阻器R，使灯泡的实际功率为3.6W时，由图乙知，此时灯的实际电压为 12Ⅴ，通过灯的实际电流为0.3A，由欧姆定律，灯的电阻：
R′L=$\frac{{U′}_{L}}{I{′}_{L}}=\frac{12V}{0.3A}$=40Ω
由电阻的串联和欧姆定律，此时滑动变阻器R 连入电路的阻值为：
R滑=$\frac{U}{I{′}_{L}}$-R′L=$\frac{30V}{0.3A}$-40Ω=60Ω．
故答案为：B；（1）60；（2）12；60．

点评 本题测出台灯小灯泡的电功率，考查可行的实验方案、电功率公式及电阻的串联和欧姆定律的运用，关键是从图中获取有效的信息．

练习册系列答案
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（选填“放大”或“缩小”）的实像，生活中的_________就是根据这一原理制成的。

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5．下列叙述中，正确的是（　　）
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12．如图，质量为60kg的工人，他能举起80kg的杠铃，现在他用滑轮组提升重物，每个滑轮的重力均为50N，
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（1）根据右手螺旋定则，可判断出乙铁钉的上端是电磁铁的S极；
（2）根据图示的情境可知，甲（填“甲”或“乙”）的磁性强，说明电流一定时，线圈匝数越多，电磁铁磁性越强；
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9．如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置．两个相同的透明容器中密封着等量的空气，A、B两U形管中所有液面初始状态是等高相平，通电一段时间后液面的高度如图所示．
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6．在“测定小灯泡的额定功率”的实验中，小科所选用的小灯泡上标有“3.8V”字样．小科连接了如图甲所示的实验电路．

（1）小科连好电路闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数．接下来应进行的操作D．
A．更换开关
B．更换小灯泡
C．检查电路是否断路
D．移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光
（2）小科同学正确连接电路后进行实验，读取电表数据并完成实验报告如表所示．当他断开开关整理器材时，才发现电表如图乙所示．小科同学应重新实验，实验前他应该进行的实验操作是电流表调零．小科纠正了这唯一的错误操作后，重新实验并正确操作后，他测得小灯泡的额定功率将小于（填“大于”、“小于”或“等于”） 1.06W．
（3）小明发现自己无法准确判断电压表指针是否指向3.8V．于是他做了3次实验，每次实验都认为电压表示数最接近3.8V．相关实验记录及数据处理见下表：
实验
序号		电流表示数/A测得灯泡的额定功率/W测得灯泡额定功率的平均值/W
10.301.140P额=$\frac{1.140+1.102+1.178}{8}$=1.140
20.291.102
30.311.178
你认为小柯这样处理数据的方法是否合理？不合理，将几次功率的平均值作为额定功率没有意义．
5．在测量小灯泡额定功率的实验中，某科学兴趣小组利用相关电学器材进行实验探究：小灯泡1只（额定电压为3.8V、阻值约为10欧），电压表、电流表各1只，滑动变阻器1只，开关1只，新干电池3节，导线若干．连接电路如图：
序号电压（伏）电流（安）功率（瓦）发光
120.240.48暗
23.80.351.33正常
34.20.381.60亮
试回答下列问题：
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（2）排除故障后，调节滑动变阻器，观察小灯泡的亮度变化，读出两只电表的示数，分别记录在表中；并计算出三种情况下小灯泡的功率，则表格中值为1.33W．
（3）实验中，为了能调节到表内所示的各电压值，滑动变阻器的规格应为“20Ω 1A”（选填“5Ω  1A”、“10Ω  1A”或“20Ω  1A”）．
（4）若要在实验中使小灯泡由暗到亮变化，则滑动变阻器的滑片P应从图中位置逐渐向右移动．（选填“左”或“右”）

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