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人教版九年级全册第3节 测量小灯泡的电功率练习
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这是一份人教版九年级全册第3节 测量小灯泡的电功率练习,共21页。
(培优篇)2021-2022学年下学期初中物理人教新版九年级同步分层作业18.3 测量小灯泡的电功率
一.选择题(共4小题)
1.为了测定小灯泡的额定功率,在具体实验操作中,手和眼的分工应该是( )
A.手按开关,眼观电流表
B.手移动变阻器的滑片,眼观电流表
C.手移动变阻器的滑片,眼观电压表
D.手移动变阻器的滑片,眼看小灯泡是否发光
2.某同学利用如图所示电路,测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率,下列说法错误的是( )
A.当电压表示数为2.5V时,测出通过小灯泡的电流,可算出小灯泡的额定功率
B.由实验还可得,小灯泡的实际功率越小,小灯泡越暗
C.闭合开关前,滑片P应滑到B端
D.闭合开关后,小灯泡不发光,一定是小灯泡灯丝断了
3.某同学做“测定小灯泡的电功率”实验,他正确连接好电路,闭合开关时记录了第1组数据,当小灯泡正常发光时记录了第2组数据,把滑片移到端点时小灯泡闪亮一下后熄灭,并记录了第3组数据,如表所示。则下列判断错误的是( )
电压表示数
电流表示数
小灯亮暗程度
1
1.3V
0.16A
暗
2
2.5V
0.26A
正常发光
3
4.5V
0A
不发光
A.他所用小灯泡的额定电压为2.5V
B.他所用小灯泡的额定功率为0.65W
C.他所用电源的电压为4.5V
D.滑动变阻器的最大电阻值为30Ω
4.在探究“电功率与电阻关系”时,实验准备了阻值分别为5Ω、15Ω的A、B两个同一类型的灯泡。同学们按图甲、图乙设计了两个实验电路进行探究。不考虑温度对灯丝电阻的影响,下列说法正确的是( )
A.图甲中A灯泡比B灯泡亮
B.图甲中滑动变阻器滑片向左滑动过程中,两个灯泡的亮度都变亮
C.图乙中A灯泡比B灯泡亮
D.图乙中滑动变阻器滑片向左滑动过程中,两个灯泡的亮度都变亮
二.填空题(共2小题)
5.小明同学为了探究“电功率与电压的关系”,选取三节新干电池串联做电源,找来“2.5V0.3A”、“3.8V0.3A”两只小灯泡按照如图甲所示的电路开始了实验探究。实验中小明应记录的是 。实验结束后,小明选用了量程适当的电流表继续用原有器材探究“电功率与电流的关系”,实验电路如图乙所示,请你帮助小明指出实验器材选取上应该注意的事项: 。
6.用如图所示器材测量小灯泡的额定功率,电源电压恒U,待测小灯泡L的额定电压为U额,定值电阻阻值为R0。闭合开关S、S1,断开开关S2,调节滑片P,使电压表示数为 ;保持滑片P不动,闭合开关S、S2,断开开关S1,读出电压表示数为U0。计算出小灯泡的额定功率为P额= (用U、U额、U0、R0表示)。
三.实验探究题(共4小题)
7.在“测量小灯泡的电功率”的实验中,实验室提供如下器材:电源(电压恒为6V)、电压表和电流表各一个、额定电压为2.5V的待测小灯泡L(电阻约为10Ω)、滑动变阻器两个(R甲:“10Ω 1A”;R乙:“50Ω 0.5A”)、开关S、导线若干。
(1)该实验的原理是电功率P= ;
(2)实验中,应选用的滑动变阻器是 (选填“R甲”或“R乙”);
(3)选用滑动变阻器后,请你根据以上器材设计一个测量小灯泡电功率的实验电路图,并画在图甲的虚线框内。
(4)正确连接电路后,移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为2V时,电流表示数如图乙为 A,此时,小灯泡的实际功率为 W。
(5)若要测量小灯泡的额定功率,应再将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)移动,直至电压表示数为 V为止。
(6)移动滑动变阻器的滑片,记下多组电流表示数及对应的电压表示数,并画出图丙所示的I﹣U图像,从图像可以计算出小灯泡的额定功率为 W。图像不是直线的原因是 。
(7)若想探究电流与电压关系,需要补充的实验器材是 。
8.如图甲所示是小明测量小灯泡电功率的实验电路图,已知小灯泡的额定电压为2.5V.
(1)该实验的实验原理是 ;在连接电路时,开关闭合前滑动变阻器的滑片P应滑到 (选填“a”或“b”)端。
(2)小明确认电路连接无误后,闭合开关,缓慢移动滑动变阻器的滑片,发现电流表示数有变化,电压表没有示数,小灯泡不发光,则电路的故障是 。
(3)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为2.5V时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W。
(4)根据测出的数据,小明画出了小灯泡的电流与电压的关系图象(如图丙所示),发现图象是弯曲的,其主要原因是灯丝的电阻随温度的升高而 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(5)小灯泡两端的电压是1.25V时,它的实际功率 0.25W(选填“>”、“<”或“=”)
(6)当这个小灯泡与一个阻值是10Ω的定值电阻并联在某一电路中时,干路电流是0.3A,则此时小灯泡两端电压是 V。
9.小明想知道灯泡的亮度与什么因素有关。于是他找来了额定电压是2.5V的灯L1和额定电压是3.8V的灯L2,利用如图所示的电路进行探究,其中电源电压恒为4.5V。
(1)小明连接电路后,闭合开关,发现灯L1不亮,电流表和电压表示数均较小,接下来他的操作应该是 。
(2)移动滑动变阻器的滑片,记录实验数据和现象如表:
实验次序
1
2
3
4
5
U/V
0.5
1.1
1.9
2.5
3.0
I/A
0.1
0.16
0.24
0.28
0.30
灯泡亮度
不亮
不亮
偏暗
明亮
很亮
灯L1的额定功率为 W。要完成该实验,滑动变阻器的最大阻值不小于 ,灯L1在断电一段时间后的电阻可能是 (选填“0Ω”、“4Ω”或“10Ω”)。
(3)用L2替换L1,需要改变 的量程,重复上面的实验时,发现在相同电压下灯L2的亮度与灯L1的亮度不同,经过进一步对比研究,小明得出灯泡的亮度由 决定。
10.在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压为4.5V.
(1)用笔画线代替导线,将电路连接完整;(如图所示)
(2)连接好电路闭合开关后,发现灯泡不亮,检查电路发现电压表、电流表均有示数,则接下来的操作应是 ;
(3)问题解决后,移动滑动变阻器滑片,当电压表示数为2.3V时,为了让灯泡正常发光,此时应将滑片向 (选填“左”或“右”)侧移动;
(4)当灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W;
(5)下表是实验中测量的几组数据,其中一个电流数据有误,此数据为 ;
U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
I/A
0.2
0.25
0.28
0.37
(6)要完成上述表中数据测量,实验中滑动变阻器的最大阻值至少为 Ω;
(7)小强对实验进行了拓展,利用如图丙所示的电路,测出了另一只已知额定电流I1的小灯泡的额定功率,请完成实验步骤:
①闭合开关S1,开关S2连接b,移动滑动变阻器的滑片,使电流表示数为I1;
②保持滑动变阻器的滑片位置不变,开关S2连接a,调节电阻箱的阻值,使电流表示数为I1,读出电阻箱的示数为R0;
③则小灯泡的额定功率表达式P额= (用字母表示)。
(培优篇)2021-2022学年下学期初中物理人教新版九年级同步分层作业18.3 测量小灯泡的电功率
参考答案与试题解析
一.选择题(共4小题)
1.为了测定小灯泡的额定功率,在具体实验操作中,手和眼的分工应该是( )
A.手按开关,眼观电流表
B.手移动变阻器的滑片,眼观电流表
C.手移动变阻器的滑片,眼观电压表
D.手移动变阻器的滑片,眼看小灯泡是否发光
【分析】据实验过程可知,在测量小灯泡的额定功率的实验中,让灯泡在不同电压下发光,故用手调节滑片时,眼要观察电压表的示数。
【解答】解:由于滑动变阻器的作用是调节灯两端的电压,故在用手调节滑动变阻器的滑片时,眼应观察电压表的示数的变化,当电压表达到额定电压时,再去观察电流表的示数及灯泡的亮度。
故选:C。
【点评】本题考查了在测定小灯泡的额定功率的实验过程,据实验过程即可判断实验时手与眼的分工。
2.某同学利用如图所示电路,测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率,下列说法错误的是( )
A.当电压表示数为2.5V时,测出通过小灯泡的电流,可算出小灯泡的额定功率
B.由实验还可得,小灯泡的实际功率越小,小灯泡越暗
C.闭合开关前,滑片P应滑到B端
D.闭合开关后,小灯泡不发光,一定是小灯泡灯丝断了
【分析】(1)当电压表的示数为额定电压时,根据电流表的示数和公式P=UI即可求出小灯泡的额定功率;
(2)小灯泡的亮度就是看小灯泡的实际功率,实际功率越大,小灯泡越亮;
(3)闭合开关前,滑动变阻器应滑到电阻最大位置;
(4)闭合开关后,小灯泡不发光的原因有:小灯泡灯丝断路、小灯泡被短路、小灯泡接触不良、电源电压太小、滑动变阻器连入电路的电阻太大等原因。
【解答】解:
A、当电压表示数为2.5V时,测出通过小灯泡的电流,可算出小灯泡的额定功率,故A正确;
B、小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定,实际功率越小,小灯泡越暗,故B正确;
C、为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器应滑到最大值B端,故C正确;
D、闭合开关后,小灯泡不发光的原因有很多,如小灯泡短路,灯座接触不良等,即不一定是小灯泡灯丝断了,故D错误。
故选:D。
【点评】此题是测量灯泡的电功率实验中的一些问题,主要考查了滑动变阻器的使用,电路故障的分析及额定功率的计算,还考查了灯泡的亮暗程度与实际功率的关系。
3.某同学做“测定小灯泡的电功率”实验,他正确连接好电路,闭合开关时记录了第1组数据,当小灯泡正常发光时记录了第2组数据,把滑片移到端点时小灯泡闪亮一下后熄灭,并记录了第3组数据,如表所示。则下列判断错误的是( )
电压表示数
电流表示数
小灯亮暗程度
1
1.3V
0.16A
暗
2
2.5V
0.26A
正常发光
3
4.5V
0A
不发光
A.他所用小灯泡的额定电压为2.5V
B.他所用小灯泡的额定功率为0.65W
C.他所用电源的电压为4.5V
D.滑动变阻器的最大电阻值为30Ω
【分析】根据表中实验数据,应用串联电路特点、欧姆定律和电功率公式分析解题。
【解答】解:A、灯泡在额定电压下正常发光,由表中实验数据可知,灯泡正常发光时电压为2.5V,所以灯泡额定电压为2.5V,故A正确;
B、灯泡正常发光时的功率为额定功率,由表中实验数据可知,灯泡额定功率:P=UI=2.5V×0.26A=0.65W,故B正确;
C、滑片移到端点时小灯泡闪亮一下后熄灭,由表中数据知,电压表有示数,说明灯泡被烧坏了,即灯泡断路,电压表测电源电压,所以电源电压为U=4.5V,故C正确;
D、为了保护电路,闭合开关时,滑动变阻器阻的滑片在最大值端,由第一组实验数据可知,此时滑动变阻器两端电压:U滑=U﹣UL=4.5V﹣1.3V=3.2V,
由欧姆定律可得,滑动变阻器最大阻值:R===20Ω,故D错误。
故选:D。
【点评】本题测定小灯泡的电功率的实验数据分析,熟练应用串联电路特点、欧姆定律、电功率公式即可正确解题。
4.在探究“电功率与电阻关系”时,实验准备了阻值分别为5Ω、15Ω的A、B两个同一类型的灯泡。同学们按图甲、图乙设计了两个实验电路进行探究。不考虑温度对灯丝电阻的影响,下列说法正确的是( )
A.图甲中A灯泡比B灯泡亮
B.图甲中滑动变阻器滑片向左滑动过程中,两个灯泡的亮度都变亮
C.图乙中A灯泡比B灯泡亮
D.图乙中滑动变阻器滑片向左滑动过程中,两个灯泡的亮度都变亮
【分析】灯泡的亮度由灯丝的实际电功率决定,实际电功率越大,灯泡越亮。
(1)甲图两灯串联,根据P=I2R比较实际电功率,后分析作答;
(2)甲图滑动变阻器滑片向左滑动,电路中的电流变小,根据P=I2R比较实际电功率;
(3)乙图两灯并联,根据P=比较实际电功率,后分析作答;
(4)乙图中滑动变阻器接在干路上,其接入电阻变大时,根据分压原理,变阻器两端分得的电压变大,灯泡两端的电压变小,灯泡的实际电功率变小,灯泡变暗。
【解答】解:A、甲图中两灯串联,串联电路中电流相等,灯泡消耗的实际电功率P=UI=I2R,因为RA<RB,所以PA<PB,因此甲灯泡比乙灯泡暗,故A错误;
B、甲图中滑动变阻器滑片向左滑动过程中,滑动变阻器的接入电阻变大,电路中的总电阻变大,电路中的电流变小,根据P=I2R可知,每个小灯泡消耗的电功率变小,两个灯泡的亮度都变暗,故B错误;
C、乙图中两灯并联,所以两灯泡两端的电压相等,灯泡消耗的实际电功率P=UI=,因为RA<RB,所以PA>PB,因此甲灯泡比乙灯泡亮,故C正确;
D、乙图中滑动变阻器接在干路上,当滑片向左滑动时,变阻器接入电阻变大,根据分压原理,变阻器两端分得的电压变大,两灯泡两端的电压变小,根据P=可知,灯泡的实际电功率变小,两个灯泡亮度都变暗,故D错误。
故选:C。
【点评】本题综合考查对电路的认识,区别不同电路选择不同的电功率计算公式,结合实际功率判断灯泡亮度。
二.填空题(共2小题)
5.小明同学为了探究“电功率与电压的关系”,选取三节新干电池串联做电源,找来“2.5V0.3A”、“3.8V0.3A”两只小灯泡按照如图甲所示的电路开始了实验探究。实验中小明应记录的是 两次电压表示数和对应的灯泡的发光情况 。实验结束后,小明选用了量程适当的电流表继续用原有器材探究“电功率与电流的关系”,实验电路如图乙所示,请你帮助小明指出实验器材选取上应该注意的事项: 选用两节干电池串联做电源 。
【分析】(1)电功率与电压和电流有关,灯泡的实际功率越大、灯越亮,由此根据控制变量法分析解答;
(2)使用原有的器材探究电功率和电流关系时,要考虑灯泡两端电压过高会烧坏灯泡。
【解答】解:(1)电功率与电压和电流有关,探究电功率与电压关系时应控制两灯的电流相等,
图甲中,串联的两灯电流相等,可以通过比较灯泡两端电压的大小比较灯泡的功率大小,所以应记录两次电压表的示数,
而灯泡的实际功率越大时越亮,所以还应观察两灯的发光情况;
(2)探究电功率与电流的关系时,应控制电压相等,
图乙中,并联的两灯电压相等,可以通过比较通过两灯的电流比较灯泡的功率大小,
使用原有的器材进行探究,电源电压为4.5V,超过两灯的额定电压比较多,这样易烧坏灯泡,所以实验时选用两节干电池串联做电源进行实验。
故答案为:两次电压表示数和对应的灯泡的发光情况;选用两节干电池串联做电源。
【点评】本题是探究电功率和电压、电流关系的实验,注意控制变量法的应用,并知道判断灯泡功率大小的方法。
6.用如图所示器材测量小灯泡的额定功率,电源电压恒U,待测小灯泡L的额定电压为U额,定值电阻阻值为R0。闭合开关S、S1,断开开关S2,调节滑片P,使电压表示数为 U﹣U额 ;保持滑片P不动,闭合开关S、S2,断开开关S1,读出电压表示数为U0。计算出小灯泡的额定功率为P额= U额 (用U、U额、U0、R0表示)。
【分析】灯泡正常发光时,灯泡两端的电压等于额定电压;根据串联电路的电流的特点、欧姆定律求出小灯泡正常工作时的电流;根据P=UI求出灯泡的额定功率。
【解答】解:闭合开关S、S1,断开开关S2,灯泡、滑动变阻器、定值电阻串联接入电路中,电压表测量滑动变阻器和定值电阻两端的电压,调节滑片P,使电压表示数为U﹣U额时,灯泡正常发光;保持滑片P不动,闭合开关S、S2,断开开关S1,灯泡、滑动变阻器、定值电阻串联接入电路中,电路的总电阻不变,电压表测量定值电阻两端的电压,读出电压表示数为U0,根据欧姆定律可知,电路中的电流即灯泡的额定电流为:I=;
则小灯泡的额定功率为:P=U额I=U额。
故答案为:U﹣U额;U额。
【点评】本题考查测量小灯泡的电功率的实验,重点考查了串联电路的电流特点和欧姆定律的应用,难度不大。
三.实验探究题(共4小题)
7.在“测量小灯泡的电功率”的实验中,实验室提供如下器材:电源(电压恒为6V)、电压表和电流表各一个、额定电压为2.5V的待测小灯泡L(电阻约为10Ω)、滑动变阻器两个(R甲:“10Ω 1A”;R乙:“50Ω 0.5A”)、开关S、导线若干。
(1)该实验的原理是电功率P= UI ;
(2)实验中,应选用的滑动变阻器是 R乙 (选填“R甲”或“R乙”);
(3)选用滑动变阻器后,请你根据以上器材设计一个测量小灯泡电功率的实验电路图,并画在图甲的虚线框内。
(4)正确连接电路后,移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为2V时,电流表示数如图乙为 0.22 A,此时,小灯泡的实际功率为 0.44 W。
(5)若要测量小灯泡的额定功率,应再将滑动变阻器的滑片向 右 (选填“左”或“右”)移动,直至电压表示数为 2.5 V为止。
(6)移动滑动变阻器的滑片,记下多组电流表示数及对应的电压表示数,并画出图丙所示的I﹣U图像,从图像可以计算出小灯泡的额定功率为 0.625 W。图像不是直线的原因是 灯泡的电阻随温度升高而增大 。
(7)若想探究电流与电压关系,需要补充的实验器材是 定值电阻 。
【分析】(1)该实验的原理是电功率P=UI;
(2)已知灯的额定电压和电阻,由欧姆定律求出灯的额定电流,根据串联电路电压的规律及欧姆定律,求出正常发光时变阻器连入电路的电阻确定选用的滑动变阻器;
(3)电压表与灯并联测灯的电压,电流表串联在电路中测灯的电流,变阻器串联在电路中;
(4)根据电流表选用小量程确定分度值读数,由P=UI求出小灯泡的实际功率;
(5)灯在额定电压下正常发光,比较电压表示数与额定电压的大小,根据串联电路电压的规律及分压原理确滑片移动的方向;
(6)根据绘制成如图所示的I﹣U图象,找出灯在额定电压下的电流,根据P=UI求小灯泡的额定功率;灯的电阻随温度的变化而变化;
(7)若探究电流与电压的关系,要控制电阻大小不变。
【解答】解:(1)该实验的原理是:P=UI;
(2)电源电压恒为6V,灯的额定电压为2.5V,电阻约为10Ω,由欧姆定律,灯的额定电流约为:
I===0.25A;
根据串联电路电压的规律及欧姆定律,灯正常发光时变阻器连入电路的电阻:
R滑===14Ω>10Ω,实验中,应选用的滑动变阻器是R乙;
(3)电压表与灯并联测灯的电压,电流表串联在电路中测灯的电流,变阻器串联在电路中,如下所示:
;
(4)正确连接电路后,移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为2V时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.22A,此时,小灯泡的实际功率为:
P=UI=2V×0.22A=0.44W;
(5)灯在额定电压下正常发光,示数为2V小于灯的额定电压2.5V,应增大灯的电压,根据串联电路电压的规律,应减小变阻器的电压,由分压原理,应减小变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片向右移动,直到电压表示数为额定电压2.5V为止;
(6)根据画出图丙所示的I﹣U图像知,灯在额定电压下的电流为0.25A,从图像可以计算出小灯泡的额定功率为:
PL=ULIL=2.5V×0.25A=0.625W;
因灯丝的电阻随温度的升高而增大,根据欧姆定律得R=,即R不是一个定值,所以I与U不成正比,则画出的U﹣I图像为曲线;
(7)若想接着探究电流与电压的关系,要控制电阻大小不变,而灯的电阻要随温度的变化而变化,故需要补充实验器材是定值电阻。
故答案为:(1)UI;(2)R乙;(3)如上图所示;(4)0.22;0.44;(5)右;2.5; (6)0.625;灯的电阻随温度的变化而变化;(7)定值电阻。
【点评】本题测量额定电压为2.5V小灯泡的功率,考查实验原理、器材的选择、设计电路图、操作过程及功率的计算和影响电阻大小的因素,同时也考查了研究电流和电压的关系实验及控制变量法。
8.如图甲所示是小明测量小灯泡电功率的实验电路图,已知小灯泡的额定电压为2.5V.
(1)该实验的实验原理是 P=UI ;在连接电路时,开关闭合前滑动变阻器的滑片P应滑到 b (选填“a”或“b”)端。
(2)小明确认电路连接无误后,闭合开关,缓慢移动滑动变阻器的滑片,发现电流表示数有变化,电压表没有示数,小灯泡不发光,则电路的故障是 小灯泡短路 。
(3)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为2.5V时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 0.75 W。
(4)根据测出的数据,小明画出了小灯泡的电流与电压的关系图象(如图丙所示),发现图象是弯曲的,其主要原因是灯丝的电阻随温度的升高而 增大 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(5)小灯泡两端的电压是1.25V时,它的实际功率 > 0.25W(选填“>”、“<”或“=”)
(6)当这个小灯泡与一个阻值是10Ω的定值电阻并联在某一电路中时,干路电流是0.3A,则此时小灯泡两端电压是 1 V。
【分析】(1)根据电功率公式P===UI可得出测量小灯泡的额定功率的实验原理;闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到最大阻值端,防止电流过大,损坏电路元件,起保持电路的作用,根据图甲可知,滑动变阻器的最大阻值端在 b端,由此得出结论;
(2)电流表的示数,说明电路是通路,电压表无示数,小灯泡不发光,说明小灯泡两端无电压,小灯泡相当一根导线,由此得出结论;
(3)由图乙可知,电流表所选量程是0~0.6A,分度值为0.02A,由此可读出电流表的示数,根据P=UI可计算出小灯泡的额定功率;
(4)由图丙可知,小灯泡两端的电压越大,通过灯泡的电流也越大,但灯泡两端电压比通过灯泡的电流增大的更快,由此可得出结论;
(5)由图丙可知,当灯泡两端的电压为1.25V时,通过灯泡的电流大于0.2A,根据P=UI可得出结论;
(6)根据并联电路电压规律可知,当灯泡与定值电阻并联时,灯泡和定值电阻两端的电压相等;由图象可知,当灯泡两端的电压为1V,通过灯泡的电流为0.2A,根据欧姆定律可求出通过定值电阻的电流,再求出干路中的电流,由此得出结论。
【解答】解:(1)根据电功率公式P===UI可知,测量小灯泡的额定功率的实验原理是P=UI;
闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到最大阻值端,防止电流过大,损坏电路元件,起保持电路的作用,根据图甲可知,滑动变阻器的最大阻值端在 b端,由此可知,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到b端;
(2)电流表的示数,说明电路是通路,电压表无示数,小灯泡不发光,说明小灯泡两端无电压,小灯泡相当一根导线,由此可知,电路故障是小灯泡短路;
(3)由图乙可知,电流表所选量程是0~0.6A,分度值为0.02A,电流表的示数是0.3A,小灯泡的额定功率P额=U额I额=2.5V×0.3A=0.75W;
(4)由图丙可知,小灯泡两端的电压越大,通过灯泡的电流也越大,但灯泡两端电压比通过灯泡的电流增大的更快,由此可知,灯泡两端电压越大,灯泡发光越亮,灯丝温度越高,灯丝的电阻越大,所以灯丝的电阻随温度升高而增大;
(5)由图丙可知,当灯泡两端的电压为1.25V时,通过灯泡的电流大于0.2A,灯泡的实际功率P实=U实I实>1.25V×0.2A=0.25W;
(6)根据并联电路电压规律可知,当灯泡与定值电阻并联时,灯泡和定值电阻两端的电压相等;由图象可知,当灯泡两端的电压为1V,通过灯泡的电流为0.2A,此时通过定值电阻的电流I定===0.1A,干路中的电流I总=I灯+I定=0.2A+0.1A=0.3A,符合题意,故灯泡两端的电压为1V。
故答案为:(1)P=UI;b;
(2)小灯泡短路;
(3)0.75;
(4)增大;
(5)>;
(6)1。
【点评】本题主要考查测量小灯泡的额定功率,其中当小灯泡两端电压为1.25V时,小灯泡的实际功率大小与0.25W的比较,利用图象求解是解题的一个技巧,求解第(6)小问是本题的难点之一。
9.小明想知道灯泡的亮度与什么因素有关。于是他找来了额定电压是2.5V的灯L1和额定电压是3.8V的灯L2,利用如图所示的电路进行探究,其中电源电压恒为4.5V。
(1)小明连接电路后,闭合开关,发现灯L1不亮,电流表和电压表示数均较小,接下来他的操作应该是 滑片向左滑动来减小滑动变阻器的阻值 。
(2)移动滑动变阻器的滑片,记录实验数据和现象如表:
实验次序
1
2
3
4
5
U/V
0.5
1.1
1.9
2.5
3.0
I/A
0.1
0.16
0.24
0.28
0.30
灯泡亮度
不亮
不亮
偏暗
明亮
很亮
灯L1的额定功率为 0.7 W。要完成该实验,滑动变阻器的最大阻值不小于 40Ω ,灯L1在断电一段时间后的电阻可能是 4Ω (选填“0Ω”、“4Ω”或“10Ω”)。
(3)用L2替换L1,需要改变 电压 的量程,重复上面的实验时,发现在相同电压下灯L2的亮度与灯L1的亮度不同,经过进一步对比研究,小明得出灯泡的亮度由 实际功率 决定。
【分析】(1)电流表、电压表均有示数,灯泡不亮,可能是灯泡的实际功率太小造成;
(2)①由表中数据读出灯泡正常发光电流,由P=UI计算灯泡的额定功率;
②当电路中电流最小时变阻器连入阻值最大,由表中数据根据串联电路特点和欧姆定律计算滑动变阻器的最大阻值;
③灯泡电阻受温度影响,随温度降低而减小,根据表中实验数据求出灯泡电阻阻值,再分析得到灯泡的电阻;
(3)L1的额定电压为2.5V,电压表选择0~3V量程;L2的额定电压为3.8V,电压表选择0~15V量程;更换灯泡,同时更换电压表的量程;
灯泡的亮度由灯泡的实际电功率决定的。
【解答】解:(1)闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表和电压表示数均较小,则说明滑动变阻器的电阻较大,使得灯泡的实际功率太小造成,此时应减小滑动变阻器的阻值,将滑片向左滑动;
(2)①灯泡正常发光时两端电压等于额定电压2.5V,由表中数据知灯泡正常发光电流为0.28A,
所以灯泡的额定功率:P=UI=2.5V×0.28A=0.7W;
②闭合开关时,变阻器处于最大值处,此时电路中电流最小,由表中数据知,此时灯泡两端电压为0.5V,电路中电流0.1A,
由串联电路特点和欧姆定律可得滑动变阻器的最大阻值:
R====40Ω;
③由表中第1组实验数据可知,此时灯泡电阻:
R===5Ω,灯泡电阻受温度影响,随温度降低而减小,小灯泡在断电一段时间后,灯丝温度降低,灯泡电阻阻值减小,则灯泡电阻可能是4Ω;
(3)L1的额定功率为2.5V,电压表选择0~3V量程;L2的额定功率为 3.8V,电压表选择0~15V量程;所以L2替换L1,同时更换电压表量程;
由表格数据知电压表示数增大、电流表示数增大,根据P=UI知小灯泡的实际功率也增大,小灯泡变亮,由此可知小灯泡的亮暗程度与灯泡的实际功率有关。
故答案为:(1)将滑片向左滑动来减小滑动变阻器的阻值;(2)0.7;40Ω;4Ω;(3)电压;实际功率。
【点评】本题涉及到知识点较多,考查了电路故障、滑动变阻器接线柱的选择、功率和电阻的计算以及灯丝电阻与温度的关系等,综合性较强。
10.在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡的额定电压为2.5V,电源电压为4.5V.
(1)用笔画线代替导线,将电路连接完整;(如图所示)
(2)连接好电路闭合开关后,发现灯泡不亮,检查电路发现电压表、电流表均有示数,则接下来的操作应是 移动滑片,观察灯泡是否发光 ;
(3)问题解决后,移动滑动变阻器滑片,当电压表示数为2.3V时,为了让灯泡正常发光,此时应将滑片向 右 (选填“左”或“右”)侧移动;
(4)当灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 0.75 W;
(5)下表是实验中测量的几组数据,其中一个电流数据有误,此数据为 0.37 ;
U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
I/A
0.2
0.25
0.28
0.37
(6)要完成上述表中数据测量,实验中滑动变阻器的最大阻值至少为 17.5 Ω;
(7)小强对实验进行了拓展,利用如图丙所示的电路,测出了另一只已知额定电流I1的小灯泡的额定功率,请完成实验步骤:
①闭合开关S1,开关S2连接b,移动滑动变阻器的滑片,使电流表示数为I1;
②保持滑动变阻器的滑片位置不变,开关S2连接a,调节电阻箱的阻值,使电流表示数为I1,读出电阻箱的示数为R0;
③则小灯泡的额定功率表达式P额= I12R0 (用字母表示)。
【分析】(1)根据电压表与被测电路并联连接实物图;
(2)电压表、电流表均有示数,说明电路连接没有断路,小灯泡不亮有可能功率太小;
(3)小灯泡正常发光时,两端电压为额定电压,根据分压原理确定滑片移动的方向;
(4)根据电流表所选量程确定分度值读数,利用P额=U额I额计算额定功率;
(5)小灯泡的电阻随着温度的升高而增大,即随着灯泡两端的电压的增大而增大;
(6)小灯泡两端电压最小时,滑动变阻器接入电路中电阻最大,根据欧姆定律计算即可;
(7)已知灯的额定电流,根据P=I2R,测量出灯正常发光的电阻的关键:将灯与变阻器串联,通过移动变阻器的滑片,使电流表示数为I1,灯正常发光;根据开关的转换(控制变阻器的滑片位置不变),使电阻箱与变阻器串联,保持电流表示数不变,由等效代法可知电阻箱的示数即为灯正常发光时的电阻,从而得出灯的额定功率。。
【解答】(1)测量小灯泡电功率时,电压表与小灯泡并联,如图所示:
;
(2)电压表、电流表均有示数,说明电路通路,小灯泡不亮有可能功率太小,接下来应该移动滑片,观察灯泡是否发光;
(3)小灯泡两端电压为2.3V,小于额定电压2.5V,要增大电压表示数,就要减小变阻器分得的电压,根据串联电路的分压原理,要减小变阻器连入电路中的电阻,所以要测量小灯泡的额定功率,应将滑片向右滑动;
(4)当小灯泡正常发光时,由图乙知,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.3A,故小灯泡的额定功率为P额=U额I额=2.5V×0.3A=0.75W;
(5)小灯泡的电阻随着温度的升高而增大,即随着灯泡两端的电压的增大而增大,根据欧姆定律可知小灯泡的电阻从左向右依次是5Ω,6Ω、7.14Ω、8.33Ω、8.11Ω,所以最后一组数据有误;
(6)根据表中数据,灯泡两端电压最小为1.0V,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,电压为UR=U﹣UL=4.5V﹣1V=3.5V,此时电路中的电流为0.2A,滑动变阻器的阻值为R===17.5Ω;
(7)实验步骤:
①闭合开关S1,开关S2连接b,移动滑动变阻器的滑片,使电流表示数为I1;
②保持滑动变阻器的滑片位置不变,开关S2连接a,调节电阻箱的阻值,使电流表示数为I1,读出电阻箱的示数为R0;
③在①中,灯与变阻器串联,电流表测电路的电流,电流表示数为I1,故灯正常发光;
在②中,电阻箱与变阻器串联,电流表示数仍为I1,由等效代法,电阻箱的示数R0,即为灯正常发光时的电阻,则小灯泡的额定功率表达式:P额=I12R0。
故答案为:(1)如图所示;(2)移动滑片,观察灯泡是否发光;(3)右;(4)0.75;(5)0.37;(6)17.5;(7)I12R0。
【点评】本题“测量小灯泡的电功率”,考查电路连接、电路分析、操作过程、功率计算及设计方案测额定功率的能力。
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