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:
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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.