题目内容
17.图甲为测定“小灯泡电功率”的实验电路,电源电压为4.5V,小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω.(1)小明连接好电路后,闭合开关,移动滑片,发现小灯泡始终不亮,且电压表有示数,电流表无示数,则故障原因可能是灯泡断路.
(2)排除故障闭合开关,移动滑片P到某位置,电压表示数(如图乙所示)为2.2V,则此时灯泡消耗的实际功率小于额定功率(选填“大于”、“小于”或“等于”).
(3)小明继续移动滑动变阻器的滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成I-U图象(图丙),根据图象,可计算出小灯泡的额定功率是0.5W.
(4)进一步分析图象可知,随着灯泡两端电压的增大,灯丝电阻逐渐增大,造成这一现象的原因可能是灯丝的电阻随温度的升高而增大.
(5)小敏将原电路中的小灯泡先后换接阻值分别为5Ω、10Ω和20Ω的定值电阻,探究“电流与电阻关系”
①先将5Ω的电阻接入电路,移动变阻器滑片,使电压表示数为2V,此时,电流表的示数为0.4A.然后换接10Ω的电阻,为了保持电压表示数不变,此时滑动变阻器的滑片应向右(左/右)移动.
②实验中为了保证接入20Ω的定值电阻时,保持电压表示数不变,则滑动变阻器的最大阻值应不小于25Ω.
分析 (1)灯泡不发光,电流表指针不发生偏转,电路断路,电压表有偏转,电压表与电源接通,由此分析解答;
(2)根据电压表的量程和读数,当用电器两端的电压小于额定电压时,功率小于额定功率;
(3)由图象读出灯泡正常发光时的电路,根据P=UI计算得到额定功率;
(4)导体电阻的决定因素有:导体的材料、长度、横截面积、温度四个因素.因此从导体的决定因素入手来分析此题;
(5)①由欧姆定律计算电路中电流;要探究电流和电阻之间关系,必须保持电阻两端的电压不变,由此根据电路特点和欧姆定律分析解答;
②应用串联电路特点与欧姆定律分析答题.
解答 解:
(1)连好电路,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表无示数,但电压表有示数,说明在电压表两接线柱之间的电路是断路,所以出现故障的原因可能是灯泡断路.
(2)由图乙可知,电压表量程为0-3V,分度值为0.1V,电压表示数为2.2V,此时灯泡的电压小于额定电压,故实际功率小于额定功率;
(3)由丙可知,灯泡正常发光时(电压为2.5V),通过灯泡的电流为0.2A,
所以灯泡的额定功率为:P=UI=2.5V×0.2A=0.5W;
(4)当灯泡中有电流通过时要发热,且电压越大,电流越大,灯泡的实际功率越大,温度越高,灯丝的电阻就越大;
(5)①5Ω的电阻接入电路,电压表示数为2V,此时电流表的示数为:I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2V}{5Ω}$=0.4A;
将5Ω的电阻换成了10Ω的电阻时,串联电路的总电阻变大,根据欧姆定律可知电路中电流变小,滑动变阻器分得的电压变小,电阻分得的电压变大;
探究电流和电阻之间关系,必须保持电阻两端的电压不变,即与电阻并联的电压表示数不变,所以应调节滑片向右移动,增大滑动变阻器接入电路的电阻,使电压表的示数仍为2V;
②电源电压为4.5V,定值电阻两端电压为2V,则滑动变阻器分压为4.5V-2V=2.5V,
当接入20Ω电阻时,由串联电路特点知:IR=I滑,
由欧姆定律有:$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$,即:$\frac{2V}{20Ω}$=$\frac{2.5V}{{R}_{滑}}$,解得:R滑=25Ω,即变阻器最大阻值应不小于25Ω.
故答案为:
(1)灯泡断路;(2)2.2;小于;(3)0.5;(4)灯丝的电阻随温度的升高而增大;(5)①0.4;右;②25.
点评 本题是测定“小灯泡电功率”的实验,考查了故障分析、电表读数、功率计算,实验操作等,还考查了对控制变量法的应用,考查知识点多,综合性强,是一道好题.
| 整车质量 | 75kg |
| 最大载重 | 100kg |
| 最高车速 | ≤30km/h |
| 电动机 | 额定电压48v |
| 电动机 | 额定功率400w |
(2)若大梦骑着电动自行车在水平路面上匀速行驶时每个轮胎与地面的接触面积为0.005m2,那么车对地面的压强有多大?
(1)如图甲所示是小伟画出的电路图,小亮进行实物连线如图乙所示,请你在虚线框内把电路图补画完整(要求与实物电路对应).
(2)开关闭合前,小亮发现电流表的指针在零刻度线左端,如图丙所示,其原因是A(填“A”或“B”) A.电流表没有调零 B.电流表的正负接线柱接反了
(3)确认电路无误后,闭合开关进行实验,第4次实验时电流表示数为0.5A,电压表示数如图丁所示,记为2.5V;他们记录的数据如下表所示,老师指出其中一组数据有拼凑的嫌疑,你认为是第①组(填写实验序号),理由是第1次实验的电流不可能低至0.12A.
| 实验序号 | ① | ② | ③ | ④ |
| 电压/V | 0.5 | 1.2 | 1.8 | |
| 电流/A | 0.10 | 0.24 | 0.34 | 0.5 |
(5)小伟利用实验数据还计算出定值电阻R的阻值为5.1Ω(结果保留一位小数);
(6)以下实验与“探究电流与电压的关系”进行多次测量的目的不相同的是C.
A.探究影响滑动摩擦力大小的因素
B.探究杠杆的平衡条件
C.刻度尺侧物体的长度
(7)如果将实验电路中的电阻R更换成一个额定电压为3.8V、阻值约为10Ω的小灯泡后,要进行“测量小灯泡的额定电功率”的实验,则对实验电路还必须进行怎样的改动:增加一节干电池(或增大电源电压),并将电压表的量程改为0~15V.
| A. | 家用电冰箱 | B. | 电视机 | C. | 节能灯 | D. | 家用空调 |
| A. | 小灯泡不发光 | B. | 小灯泡会烧坏 | ||
| C. | 小灯泡仍正常发光 | D. | 电压表和电流表都没有示数 |