题目内容

4．小红同学做“测量小灯泡电功率”实验，小灯泡的额定电压为3.8V，额定功率约1W左右．

（1）用笔画线代替导线连接电路图图1，要求滑片向右移动时，灯泡变暗．
（2）她正确连接电路，将滑片移到滑动变阻器的某一端，闭合开关，发现电压表、电流表的示数分别为3V和0.2A，小灯泡的亮度偏暗．然后她向变阻器的另一端移动滑片，发现小灯泡继续变暗；当滑片到达另一端时，电流表、电压表的示数如图2（a）、（b）所示．小红在器材选择以及操作过程中存在的问题分别是：选择的电源电压太小和闭合开关前，滑片没移到阻值最大处．她所使用的变阻器的最大阻值为20Ω．
（3）经过思考分析，她改正了上述问题．为了准确测出小灯泡的额定功率，她还改进电路并进行实验．当移动变阻器的滑片到中点位置时，观察到小灯泡正常发光．此时电压表指针恰好位于某一刻度线上时，电流表的示数为0.22A，则电源电压为6V，小灯泡的额定功率为0.836W．

分析 （1）滑动变阻器向右移动灯泡变暗，说明滑动变阻器接了左下接线柱；小灯泡额额定电压为3.8V，因此电压表的量程为0～3V的量程；
（2）电源电压应大于灯泡额定电压，闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于阻值最大处；
将滑片移到滑动变阻器的另一端，闭合电键，小灯泡的亮度偏暗，然后她向变阻器的另一端移动滑片，发现小灯泡继续变暗，小灯泡继续变暗说明电路电流继续减小，滑动变阻器接入电路的阻值逐渐变大，说明闭合开关时，滑动变阻器接入电路的阻值为零，闭合开关时电压表示数等于电源电压；
根据电压表与电流表示数，由欧姆定律可以求出灯泡阻值；由图示电表确定其量程与分度值，读出其示数，由串联电路特点与欧姆定律可以求出滑动变阻器阻值．
（3）灯泡额定电压电压是3.8V，如果电压表与灯泡并联，如果用小量程，灯泡正常发光时超过其量程，则电压表应该用大量程，大量程的分度值是0.5V，灯泡额定电压是3.8V，灯泡正常发光时，电压表指针不可能指在刻度线上，因此电压表应该与滑动变阻器并联，且电压表选用小量程；
由题意知，电流为0.2A时灯泡发光较暗，因此灯泡正常发光时的电流应大于0.2A，
根据串联电路特点及欧姆定律求出电源电压、灯泡正常发光时的电流，然后由P=UI求出灯泡额定功率．

解答 解：（1）滑动变阻器向右移动灯泡变暗，说明滑动变阻器接了左下接线柱；小灯泡额额定电压为3.8V，因此电压表的量程为0～15V的量程，如图所示：

（2）由题意可知，电源电压为3V，灯泡额定电压是3.8V，所选电源电压太小；
由题意可知，闭合开关时滑动变阻器接入电路的阻值为零，这是错误的，闭合开关前滑动变阻器滑片应置于最大阻值处；
电源电压是3V，电压表量程应该为0～3V，由图示电压表可知，其分度值是0.1V，示数为1V，
由图示电流表可知其示数为0.1A，由串联电路特点可知，滑动变阻器电压为3V-1V=2V，
由I=$\frac{U}{R}$可得滑动变阻器最大阻R滑最大=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2V}{0.1A}$=20Ω．
（3）由题意可知，电压表与滑动变阻器并联，滑动变阻器滑片在中点，
则滑动变阻器接入电路的阻值为：R=$\frac{{U}_{滑最大}}{2}$=$\frac{20Ω}{2}$=10Ω，电源电压是1.5V的整数倍，
①如果电源电压为4.5V，则灯泡正常发光时滑动变阻器两端电压为4.5V-3.8V=0.7V，
电路电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{0.7V}{10Ω}$=0.07A＜0.2A，灯泡不能正常发光；
②如果电源电压为6V，灯泡正常发光时滑动变阻器电压为6V-3.8V=2.2V，
电路电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.2V}{10Ω}$=0.22A，灯泡能正常发光，灯泡额定功率P=UI=3.8V×0.22A=0.836W；
③如果电源电压为7.5V，灯泡正常发光时滑动变阻器电压为7.5V-3.8V=3.7V，此时电路电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3.7V}{10Ω}$=0.37A，
由I=$\frac{U}{R}$可得此时灯泡电阻RL=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.8V}{0.37A}$≈10.27Ω＜15Ω，灯泡电阻随温度升高而增大，灯泡电阻不能小于15Ω，故电源电压不能为7.5V．
所以电源电压可能为：6V，灯泡额定功率可能为0.836W．
故答案为：
（1）见上图；（2）电源电压太小；闭合开关前，滑片没有移到阻值最大处；20；（3）6；0.836．

点评 本题考查了实验操作分析、求滑动变阻器阻值、求电源电压与灯泡额定功率等问题，由于不知道电源电压，本题难度较大，要根据题意进行推理，然后答题，解题时注意讨论．

练习册系列答案
相关题目
2．科技小组的同学们调查我国电力结构情况时发现，截止到2013年底，中国水能、风能、和太阳能的发电能力首次超过化石燃料和核能的发电能力，下列关于几种不同类型的发电过程，属于利用不可再生能源发电的是（　　）
A．水能发电B．风能发电
C．太阳能发电D．化石燃料和核能发电
3．如图所示，总质量为1500kg的小汽车轮胎与地面的接触总面积为0.12m2，该车以72km/h的速度由小明家沿水平直路行驶到学校用了0.5h，已知汽车在行驶过程中受到的阻力位750N，g=10N/kg．求：
（1）汽车静止在水平地面上时，对水平地面的压强；
（2）此过程中汽车牵引力做的功；
（3）若汽车对燃料的利用效率为30%，则在此过程中汽车至少要消耗了多少升汽油？
（已知汽油的热值为4.5×107J/kg，汽油的密度为0.8×103kg/m3）
20．如图所示，电源电压10V恒定不变，R0=50Ω，滑动变阻器R阻值变化范围0～20Ω，小灯泡L标有“6V 2W”字样，不计温度对灯丝电阻的影响，求：
（1）小灯泡L的电阻是多少？
（2）闭合开关S，断开S1，S2，当小灯泡正常发光时，滑动变阻器连入电路的阻值是多少？
（3）闭合开关S，S1，S2时，电路消耗的最小功率是多少？
7．如图是一个左右对称的凹形槽，将小球从A点由静止释放，运动到右侧最高的位置是C点．若小球在A点时的重力势能为80J，在C点时的重力势能为60J，忽略空气阻力，则小球由A点到C点运动过程中克服摩擦力做的功为20J，机械能转化为内能是20J．
9．如图所示，一个未装满水的瓶子．正立放置在水平面上时，瓶对桌面的压强为p1，瓶底受到水的压力为F1．倒立放置时瓶对桌面的压强为p2，瓶盖受到水的压力为F2，下列关系正确的是（　　）
A．p1＜p2，F1＞F2B．p1＞p2，F1＜F2C．p1＜p2，F1＜F2D．p1＞p2，F1＞F2
16．如图所示，一木块竖直悬于盛水的杯中，将它取出后横置于杯口时，关于杯内底面及地面所受压强和压力大小的变化情况，下列判断中正确的是（　　）
A．杯底受到的压强增大，地面受到的压强增大
B．杯底受到的压强减小，地面受到的压强不变
C．杯底和地面受到的压力都不变
D．杯底受到的压力减小，地面受到的压力不变
13．如图是抽水马桶水箱进水自动控制的结构原理图，AOB为一可绕固定点O转动的轻质杠杆，已知OA：OB=1：2，A 端用细线挂一空心铝球，质量为2.7kg． 当铝球一半体积浸在水中，在B 端施加3.5N 的竖直向下的拉力F 时，杠杆恰好在水平位置平衡．（ρ铝=2.7×103kg/m3，g=10N/kg ）下列结果正确的是（　　）
A．该铝球空心部分的体积为1×10-3m3B．该铝球的体积为3×10-3m3
C．该铝球受到的浮力为20ND．该铝球受到的浮力为40N
14．一辆汽车的功率为100kW，上坡时的速度是1m/s，则该汽车的牵引力是（　　）
A．100NB．10NC．105ND．103N

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网