题目内容

15.小明和小华分别在做“伏安法测电阻”和“测定小灯泡电功率”的实验中,所用电源相同,且电源电压是1.5伏的整数倍(即电源有几节干电池串联组成),滑动变阻器标有“20Ω,2A”字样,已知待测电阻的阻值在10欧左右,小灯泡的功率小于1瓦,小灯泡的额定电流为0.35安,但他们发现器材中都缺少电压表,小明和小华都把器材正确串联好.小明在移动滑片到某一端点时,电流表恰好在满刻度位置.小华根据小明的实验得到了他们实验所用的电源电压,则电源电压为4.5伏.当小华移动滑片使得小灯泡正常发光时,发现滑片恰好在中点上,则小灯泡的额定电压为1伏,额定功率为0.875瓦.小灯泡正常发光时的电阻小于待测电阻的阻值(选填“大于”“等于”或“小于”).

分析 小明和小华的实验中没有电压表,串联好路元件后,根据元件规格和小明实验现象,由欧姆定律计算判断电源电压大小;
由小华实验中滑片在中点灯泡正常发光,根据串联电路特点和欧姆定律计算小灯泡额定电压,由P=UI计算灯泡的额定功率,由R=$\frac{U}{I}$计算待测电阻和灯泡电阻比较它们的大小.

解答 解:
由题在缺少电压表情况下,小明和小华正确串联好电路,分别如图所示:
,
因为滑动变阻器规格“20Ω,2A”,待测电阻的阻值在10Ω,
小明在移动滑片到某一端点时,电流表恰好在满刻度位置,所以电流表使用的是0-0.6A量程,即电流表示数为0.6A,
此时电路中电流最大,电阻最小,所以滑动变阻器的滑片在最小值一端,即其连入阻值为0,
电源电压是1.5伏的整数倍,所以电源电压约为:U=I最大R=0.6A×10Ω=6V,
由此可知电源是由4节干电池组成,即电源电压为6V;
小华的实验中,滑片恰好在中点(即变阻器连入阻值为10Ω)时灯泡正常发光,
此时灯泡两端电压等于额定电压,电流中电流:I=I额=0.35A,
由串联电路特点和欧姆定律可得灯泡的额定电压:U额=U-UR=6V-0.35A×10Ω=2.5V,
灯泡的额定功率:P额=U额I额=2.5V×0.35A=0.875W,因为小灯泡的功率小于1W,故电源电压6V不合题意,所以电源是由四节干电池组成,即电源电压是4.5V.
所以定值电阻的阻值:R=$\frac{U}{{I}_{最大}}$=$\frac{4.5V}{0.6A}$=7.5Ω,
灯泡正常发电压:U额=U-UR=4.5V-0.35A×10Ω=1V,
灯泡额定功率:P额=U额I额=1V×0.35A=0.35W,
灯泡电阻:RL=$\frac{{U}_{额}}{{I}_{额}}$=$\frac{1.5V}{0.35A}$$\frac{1V}{0.35A}$≈2.9Ω,所以灯泡正常发光电阻小于待测电阻的阻值.
故答案为:4.5;1;0.875;小于.

点评 本题测电阻和测功率实验,考查了串联电路的特点、欧姆定律和电功率公式的应用,解题的关键根据已知条件正确分析得到电源电压的大小.

练习册系列答案
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3.微波炉的工作原理
1946年,斯潘瑟还是美国雷声公司的研究员.一个偶然的机会,他发现微波溶化了糖果.事实证明,微波辐射能引起食物内部的分子振动,从而产生热量.1947年,第一台微波炉问世.
顾名思义,微波炉就是用微波来煮饭烧菜的.微波是一种电磁波.这种电磁波的能量不仅比通常的无线电波大得多,而且还很有“个性“,微波一碰到金属就发生反射,金属根本没有办法吸收或传导它;微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料,但不会消耗能量;而含有水分的食物,微波不但不能透过,其能量反而会被吸收.
微波炉正是利用微波的这些特性制作的.微波炉的外壳用不锈钢等金属材料制成,可以阻挡微波从炉内逃出,以免影响人们的身体健康.装食物的容器则用绝缘材料制成.微波炉的心脏是磁控管.这个叫磁控管的电子管是个微波发生器,它能产生每秒钟振动频率为24.5亿次的微波.这种肉眼看不见的微波,能穿透食物达5cm深,并使食物中的水分子也随之运动,剧烈的运动产生了大量的热能,于是食物“煮“熟了.这就是微波炉加热的原理.用普通炉灶煮食物时,热量总是从食物外部逐渐进入食物内部的.而用微波炉烹饪,热量则是直接深入食物内部,所以烹饪速度比其它炉灶快4至10倍,热效率高达80%以上.目前,其它各种炉灶的热效率无法与它相比.
而微波炉由于烹饪的时间很短,能很好地保持食物中的维生素和天然风味.比如,用微波炉煮青豌豆,几乎可以使维生素C一点都不损失.另外,微波还可以消毒杀菌.商场中,一位顾客和一位卖微波炉的售货员出现了不同意见.售货员说,微波炉很省电,用它加热食品花不了多少电费;顾客说,微波炉很费电,他家的微波炉常常“烧保险”
(1)售货员是从电能角度说的,顾客是从电功率角度说的.
(2)应该怎样用科学术语表达他们的意思?顾客说微波炉的电功率很大,工作时消耗的电能多;售货员说用电器工作时间短,消耗的电能少;.
(3)你能解决他们的矛盾吗?由W=Pt可知:电路中消耗电能的多少与用电器的电功率和时间都有关系,电功率很大,工作时间短,消耗的电能并不多.

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