题目内容

16.在测定额定电压为“2.5V”小灯泡电功率(正常发光时电阻约为8Ω)的实验中,电源为两节新干电池.

(1)连接电路时,开关应断开.请用笔画线将图乙电路连接完整,要求滑片P向左滑动时,接入电阻变小.
(2)电路连接后,闭合开关,移动滑片(未达到最小阻值),发现灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,则故障可能是灯泡短路.
(3)排除故障后,为了测量小灯泡的额定功率,调节滑片使电压表的示数为2.5V,此时电流表的示数如图丙所示,则小灯泡额定功率是0.75W.
(4)若实验中电流表坏了,为了测量小灯泡的额定功率,小明选用一个R0=5Ω的电阻,设计了如图丁的电路及实验方案:
①调节滑片使电压表的示数为额定电压;
②保持滑片位置不变,只将电压表的a点接线改接到c点,测出R0两端的电压U0,通过计算得到小灯泡的额定功率.
指出他的设计方案中存在的两个问题:
问题一:无论怎样调节变阻器,都不能使灯泡正常发光;问题二:只将电压表的a点接线改接到c点,电压表的正负接线柱接反,无法测出R0两端的电压.

分析 (1)为保护电路,连接电路过程中开关应该断开;
滑片P向左滑动时,接入电阻变小,则变阻器的下面应接左边的接线柱;
(2)发现灯泡不亮,电流表有示数,则电路为发生短路,电压表无示数,说明与电压表并联的用电器两端无电压,则与电压表并联的电路短路;
(3)要测灯泡的额定功率,应使灯泡两端的电压等于其额定电压;
根据图丙读出电流表的示数,由P=UI计算出灯泡的额定电功率;
(4)根据串联电路的特点分析灯泡是否能够正常发光;
电压表并联在电路中,电流应由正接线柱流入,负接线柱流出.

解答 解:(1)连接电路时,开关应断开;
将变阻器串联在电路中,滑片P向左滑动时,接入电阻变小,则变阻器的下面应接左边的接线柱,如图所示:

(2)灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,则可能与电压表并联的灯泡短路;
(3)要测量灯泡的额定功率,应使灯泡两端的电压等于其额定电压,则应调节滑片使电压表的示数为2.5V;
由图丙知,电流表选择0~0.6A的量程,示数为0.3A;
则额定电功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W;
(4)由题意知,电源电压约为3V,灯泡正常发光时电阻约为8Ω,当变阻器电阻为零时,设灯泡两端的电压为U,根据串联电路的特点:
$\frac{U}{{R}_{L}}$=$\frac{3V-U}{{R}_{0}}$
即$\frac{U}{8Ω}$=$\frac{3V-U}{5Ω}$
解得:U≈1.8V,所以无论怎样调节变阻器,都不能使灯泡正常发光;
保持滑片位置不变,只将电压表的a点接线改接到c点,电压表的正负接线柱接反,无法测出R0两端的电压.
故答案为:(1)断开;见上图;(2)灯泡短路;(3)2.5;0.75;(4)无论怎样调节变阻器,都不能使灯泡正常发光;只将电压表的a点接线改接到c点,电压表的正负接线柱接反,无法测出R0两端的电压.

点评 本题是测量小灯泡的额定功率实验,考查了电路的连接、电路故障的分析、电流表的读数及电功率的计算,同时考查了对实验设计的分析,关键掌握测量的原理及电表的使用方法.

练习册系列答案
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猜想一:(类比管道长短)导体电阻的大小可能与导体的长度有关;
猜想二:(类比管道粗细)导体电阻的大小可能与导体的横截面积有关.
于是他们从实验室老师那儿借来了某合金材料制成的各种长度和横截面积的电阻丝,并设计了如图所示的电路.
(1)连接电路时,开关S应处于断开状态(选填“断开”或“闭合”).闭合开关前滑动变阻器的滑片P应置于b(选填“a”或“b”)位置.
(2)闭合开关后,他们发现电流表无示数,但电压表示数接近电源电压,你判断他们的电路出现的故障可能是电阻丝处断路.
(3)电路连接正确后,他们经过认真测量,得到了下表所示的数据:
物理量/序号123456789 …
长度L/m2.04.06.02.04.06.02.04.06.0 …
横截面积S/mm21.01.01.02.02.02.04.04.04.0 …
电阻R/Ω2.04.06.01.02.03.00.51.01.5 …
比较表中数据,要验证他们的猜想一,可选哪三组数据做比较?1、2、3(或4、5、6,或7、8、9);
比较表中数据,要验证他们的猜想二,可选哪三组数据做比较?1、4、7(或2、5、8,或3、6、9);
(4)本实验采用的研究方法是控制变量法;
(5)实验结束后,细心的同学发现还有一个影响电阻的因素没有研究,这个因素是材料.
1.小刘同学发现一杯热水冬天比夏天冷却快,为了掌握物体保温和快速降温的规律,小刘根据热水冷却快慢的一些现象,做了以下实验探究:
【提出问题】
热水冷却的快慢与哪些因素有关?
【进行猜想】
猜想一:热水冷却的快慢与温差(温差=热水温度-环境温度)有关:
猜想二:热水冷却的快慢与裝水容器的材料有关:
猜想三:热水冷却的快慢与热水表面空气的流速有关,
【进行实验,收集证据】
小刘选用3个玻璃杯、一个塑料杯、一个铝杯(5个杯子大小、形状完全相同).在杯中分别倒入热水放在温度可调可控的房间里做了5次实验.每次实验杯子都装满同质量、同温度的热水.用温度计和秒表记录每次实验热水温度从90℃降至50℃所用时间.只有第2次实验用电风扇对杯中热水吹风.(水不溢出)
实验数据记入下表:
序号杯子材枓水的质量有无电风扇吹风起始温度/℃终止温度/℃室内环境温度/℃冷却时间/S
1玻璃相等无905030920
2玻璃相等有905030612
3玻璃相等无905015665
4塑料相等无905015780
5铝相等无905015508
【分析与论证】
(l)请你提出一个新的科学猜想:热水冷却快慢还与热水的质量有关;
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