题目内容

10.小鹭利用电流表和电阻箱测量小灯泡的功率,设计并连接了如图甲所示的部分实验电路.

(1)请你添加一条导线,将图甲所示的实物图补充完整,并使滑动变阻器的滑片P右移时接入电路的阻值变大.
(2)闭合开关S1,将开关S2扳向1(选填“1”或“2”),调节滑动变阻器使电流表的示数为I1,如图乙所示,I1=0.20A.
(3)将开关S2扳向另一端,保持滑动变阻器接入的阻值不变,调节电阻箱的阻值R,使电流表的示数仍为I1.
(4)若此时R=7.0Ω,小灯泡的实际功率P1=0.28W.
(5)若小灯泡的额定电流为I0=2I1,以下关于额定功率P0与实际功率P1的数值关系,你认为最有可能的是D.
A.P0=2P1 B.P0=3P1 C.P0=4P1 D.P0=5P1.

分析 (1)滑动变阻器要串联在电路中,且要按“一上一下”的方式接入电路;
(2)先将灯泡与滑动变阻器串联,调节滑动变阻器使灯泡发光;根据电流表选择的量程和分度值读出此时电流表的示数I1;
(3)再将电阻箱与滑动变阻器串联,保持滑动变阻器的滑片位置不变,调节电阻箱接入电路的阻值,使电流表的示数仍为I1;
(4)灯丝电阻值与变阻箱相等,根据P=I2R求出小灯泡的实际功率;
(5)由于灯泡的阻值不是定值,会随温度的升高而变大,所以,根据P=I2R分析额定功率P0的变化.

解答 解:(1)滑动变阻器要按“一上一下”的方式串联接入电路,使滑动变阻器的滑片P向右移时接入电路的阻值变大,
则应将变阻器滑片左边的电阻连入电路,即将A接线柱与开关右接线柱连接,如图所示:

(2)闭合开关S1,将开关S2扳向“1”,滑动变阻器与灯泡串联,
如图所示,电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,则电流表的示数为I1=0.2A;
(3)将开关S2扳向“2”,保持滑动变阻器的滑片位置不变,使滑动变阻器接入电路的阻值不变,
调节电阻箱连入电路的阻值,当电流表示数为I1时,此时电阻箱连入电路的电阻与上次实验中电流为I1时灯丝电阻相同;
(4)灯丝中电流为I1时阻值一定为R,若此时R=7.0Ω,
则小灯泡的实际功率:P实=I12R=(0.2A)2×7Ω=0.28W;
(5)若小灯泡的额定电流为I0=2I1,假设灯泡的阻值不变,
则P额=I02R=(2I1)2R=4I12R=4P1.
由于灯泡的阻值不是定值,会随温度的升高而变大,
所以,当灯泡在正常工作时,灯泡的阻值变大,
则额定功率P0>P额=4P1,所以最有可能的额定功率值P0=5P1.
故选:D.
故答案为:(1)见上图;(2)1; 0.20;(3)滑动变阻器接入; 电阻箱;(4)0.28;(5)D.

点评 本题考查了用非常规的方法测量灯泡的电功率,实验中没有电压表,利用了串联电路阻值特点,用变阻箱的特点巧妙地获得了灯丝的电阻,进而计算功率,综合性强,难度较大.

练习册系列答案
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5.小张利用如图甲所示电路测定小灯泡的功率.被测小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为10Ω左右.实验室有如下器材:电源(电压为6V不变)、电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(0~3V,0~15V)、开关各一个、导线若干、滑动变阻器两只:R1(20Ω,0.5A)、R2(50Ω,0.5A).
(1)在小张所连接的电路中,有两根导线还没有连接好,请你帮他完成电路的连接(要求:滑动变阻器滑片向右移动,灯泡亮度变亮;其他的导线不要变动,导线不能交叉).
(2)实验前在检查仪器时,发现电流表指针如图乙所示,则接下来的操作是对电流表进行调零.正确连接电路闭合开关后,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,灯泡都不亮,电压表示数接近6V,电流表示数几乎为0,电路的故障可能是小灯泡断路.
(3)排除电路故障后,闭合开关,改变滑动变阻器的阻值,多次测量,小张画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图象(如图丙),则小灯泡的额定功率为0.625W.在多次测量中,小张还发现:当电压表的示数增大时,电压表与电流表的示数之比变大(选填“变大”、“变小”或“不变”).
(4)小张又取了一个规格、型号完全相同的旧灯泡进行实验,发现在额定电压下工作时,灯泡亮度明显偏暗,小张仔细观察,发现这只灯泡的玻璃内壁变黑.灯泡亮度偏暗的原因是灯丝发光时发生升华而变细,消耗的实际功率变小的缘故(选填“大”或“小”).
(5)灯泡的功率测量完毕,小张用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻更换电路中的灯泡,探究电流跟电阻的关系,得到如图丁所示的电流I随电阻R变化的图象,则小张应选用滑动变阻器R2(选填“R1”或“R2”).若某次实验中滑动变阻器连入的阻值为14Ω,则所选定值电阻的阻值为10Ω.

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