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【同步练习】苏科版初三物理下册 第15章《电功和电热》测量小灯泡电功率实验专题【江苏省各地试题分类选编】
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测量小灯泡电功率实验专题
1.(2022·江苏泰州·九年级期末)为估测各用电器的实际功率。
(1)小明打开客厅内的一盏节能灯,节能灯正常发光。接着找到了他家的电能表,如图所示,由此可知小明家中的用电器的总功率最大不能超过______W;
(2)他以指示灯某一次闪烁开始计时计数,发现1min中内电能表指示灯闪烁了50次,根据数据可算出小明家电路中电流做功的功率为______W;
(3)小明感到结果与普通节能灯的功率明显不符,其原因最可能是( )
A.小明家的节能灯比较特殊,功率很大
B.小明在时间测量中存在一定的误差
C.小明没有关闭其他的用电器
D.小明在计数存在错误
(4)小明解决了研究中存在的问题后,再次回到电能表前,仍以指示灯某一次闪烁开始计时,计时1min,电能表指示灯还未闪烁,至此仍无法计算节能灯电功率。于是他翻开课本,发现课本中原方案是:测量3min内电能表指示灯闪烁的次数,计算出节能灯的电功率;而小明结合实际情况,经过思考提出他的方案:测量电能表指示灯闪烁3次所用时间,计算出节能灯的电功率。针对此次测量你认为______(选“课本”或“小明”)的方案更合理,用另一种测量方法测得节能灯的功率______(选“大于”“等于”或“小于”)此时节能灯的实际功率;
(5)小明按自己方案操作以指示灯某次闪烁开始计时,到指示灯第3次闪烁时,历时刚好360s,则小明家节能灯的电功率______W。
2.(2022·江苏泰州·九年级期末)小华用图甲所示电路来测量小灯泡的电功率(部分器材的规格已标明)。
(1)图甲是小华正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路。请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处:①______;②______;
(2)闭合开关进行实验,小华发现无论怎样调节滑动变阻器,电压表示数始终为3V,而电流表示数始终为零。已知仅导线发生故障,则图甲中导线______(选填“①”“②”或“③”)发生了______(填写故障名称);
(3)小华进行了六次实验,记录实验数据并在U﹣I图像中描点,得到小灯泡两端的电压与电流的关系图像如图乙所示。则根据记录的数据和图像可知:
①小灯泡的额定功率为______W;
②实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为( )
A.5Ω 2A B.10Ω 2A C.20Ω 1A D.30Ω 1A
3.(2022·江苏扬州·九年级期末)某同学利用如图甲所示电路来测量小灯泡的额定电功率,电源电压恒定,小灯泡的额定电压为2.5V,实验步骤如下:
(1)请根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙中的实物连接完整(要求滑片P向左移动的过程中电流表示数变小);
( )
(2)正确连接电路后,闭合开关之前,应将滑动变阻器的滑片P置于____( 选填“A”或“B”)端;
(3)闭合开关S,发现电流表指针偏转,小灯泡微弱发光,而电压表指针无偏转,则故障的原因可能是电压表_____(选填 “断路”或“短路”);
(4)排除故障后,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,使小灯泡两端电压达到额定电压,此时电流表的示数如图丙所示,则通过小灯泡的电流为____A;
(5)通过以上数据可以计算出小灯泡的额定功率为_________W;
(6)在测量小灯泡额定电功率时,另一位细心的同学在调节滑动变阻器的过程中,记录了多组电压表与电流表的示数,并大致描绘出了小灯泡的I—U图象,如图丁所示。通过图象可以发现不同电压下小灯泡的电阻不同,小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而____________。
4.(2022·江苏淮安·九年级期末)如图所示,测量小灯泡的电功率,电源电压恒为3V,小灯泡额定电流为0.2A、额定电压小于3V。
(1)连接电路时,开关应处于 ______ 状态。
(2)用笔画线代替导线,将图甲中的实验电路连接完整。______
(3)正确连接电路,闭合开关,发现灯泡不亮,电流表有示数,接下来的操作是 _____ (填写序号)
A.更换小灯泡 B.检查电路是否断路
C.移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光
(4)闭合开关,移动变阻器的滑片,读得图乙中电流表示数 ______ A;要测定小灯泡的额定功率,应向 ______ (选填“左”或“右”) 移动滑动变阻器的滑片。
(5)图丙根据测得的数据,绘制灯泡通过的电流随电压变化曲线,则小灯泡的额定功率是 ______ W。
5.(2022·江苏·射阳县第六中学九年级期末)小红用图1所示的电路来测量小灯泡的电功率(部分器材的规格已标明)。
(1)图1中有一根导线连接错误,请在这根线上打“×”,并在图中改正;______
(2)闭合开关前,滑片应置于滑动变阻器电阻线的最______(选填“左”或“右”)端;
(3)实验完毕后,绘制出的电流与电压关系图线如图2所示,则小灯泡L的额定功率为______W,在调节变阻器滑片的过程中,灯泡L消耗电功率的最小值是______W;
(4)小明设计了如图3所示的电路也完成了该实验。
(a)他的测量步骤如下:
①只闭合开关S和______,移动滑动变阻器R的滑片,使电压表的示数为U额=9V;
②只闭合开关S和______,仅调节电阻箱,使电压表的示数仍为U额,此时电阻箱接入电路的阻值为R0;
③则小灯泡L额定功率的表达式P额=______;(用U额、R0、R中的部分字母表示).
(b)若在第②步中,小袁无意中将滑动变阻器R的滑片P向左移动少许,则他测得小灯泡L的额定功率将偏______.
6.(2022·江苏徐州·九年级期末)在“测量小灯泡的功率”实验中,已连接的部分电路如图甲所示。已知小灯泡的额定电压是2.5V,正常工作时电阻约10Ω。
(1)请你用笔画线代替导线,将实验电路连接完整______;
(2)闭合开关后,发现小灯泡不亮,但电流表和电压表都有示数,接下来应该进行的操作是______;
A.检查电路是否短路
B.检查电路是否断路
C.移动滑动变阻器的滑片P,观察小灯泡是否发光
(3)问题解决后继续实验。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)根据实验数据画出小灯泡的电流和电压关系图像是______。
A. B. C. D.
7.(2022·江苏连云港·九年级期末)在“测量小灯泡的功率”实验中,小灯泡的额定电压为U额=2.5V。
(1)请用笔画线代替导线,将电路连接完整,要求滑片P向右滑动时,小灯泡变暗;( )
(2)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;
(3)小明在进行实验时,发现电流表已损坏无法使用,老师又给他一个已知阻值为R0的定值电阻,他设计了如图丙所示的电路,并正确地测出了小灯泡的额定功率,已知电源电压不变,实验步骤如下:
①当开关S闭合、___________(填写开关S1和S2的状态)时,调节滑动变阻器的滑片P使电压表读数为小灯泡的额定电压U额;
②当开关S闭合、___________(填写开关S1和S2的状态)时,保持滑动变阻器滑片P位置不动,读出此时电压表的示数为U;
③小灯泡额定功率的表达式P额=___________。(用U额、U、R0表示)
8.(2022·江苏连云港·九年级期末)在“测量小灯泡电功率”的实验中,电源恒为6V,待测小灯泡标有“3.8V 口A”字样,小明同学按图甲所示的电路图正确连接了电路,开始实验。
序号
电压表示数U/V
电流表示数/A
小灯泡电阻R/Ω
小灯泡功率P/W
小灯泡亮度
1
1.6
0.18
8.9
0.29
不亮
2
2.8
0.26
10.8
0.73
暗
3
3.8
12.7
亮
4
4.0
0.31
12.9
1.24
过亮
(1)实验时闭合开关前应将滑动变阻器R1的滑片P置于______(选填“A”或“B”)端;
(2)小明闭合开关S时,发现小灯泡不亮,观察到电压表和电流表的示数如表序号1。对于小灯泡是否发生了短路故障,写出你的判断结论及理由:______;
(3)随后的几次实验数据依次记录在表中,第3次读数时,电流表的示数如图乙所示,为______A,小灯泡的额定功率为______W;
(4)小明根据表中数据,得出了小灯泡的电功率随灯丝电阻的增大而增大的错误结论,这个结论错误的原因是______。
(5)小明还想算一算小灯泡的平均功率,小红认为这是没有意义的,理由是:______。
9.(2022·江苏常州·九年级期末)小明用如图所示电路测量额定电流为0.3A的小灯泡的额定功率,按电路图连接好实物后进行如下操作,请帮他补充完整:
(1)只闭合开关S1,移动变阻器的滑片P,使电流表示数为0.3A;
(2)断开S1,闭合S2,___________;
(3)上一步操作中电阻箱示数如图所示,为___________Ω;
(4)小灯泡的额定功率P=___________W。
10.(2022·江苏扬州·九年级期末)一只小灯泡的额定电压U额= 2.0V,正常发光时的电阻约为 8Ω。小明想测量这个小灯泡的额定功率,实验室中有如下器材:一个电压表、一个电流表、一个开关,电压为 6V 的电源,滑动变阻器有 A 规格:“10Ω 2A”、B 规格:“30Ω 1A”可选,导线若干。
(1)本实验应该选择___________(选填“A”或“B”)规格的滑动变阻器;
(2)小明便开始进行测量,调节滑动变阻器滑片位置直到电压表读数为 2.0V,小灯泡正常发光,此时电流表指针偏转情况如图乙所示,则此时电流表的示数为___________A,则该小灯泡的额定功率为___________W;
(3)完成上述实验后,小明进行了反思,如果刚才电压表被损坏了,能不能换成其他的实验器材来完成实验呢?经过思考,他用了一个已知阻值为 R0的电阻和一个单刀双掷开关,借助部分现有的实验器材,设计了如图丙所示的电路,也测出了灯泡的额定功率,请完成下列实验步骤:
①闭合开关 S1,将 S2拨到触点“1”,移动滑片,使电流表的示数为___________;
②再将开关 S2拨到触点“2”,保持滑片的位置不动,读出电流表的示数 I;
③灯泡额定功率的表达式为 P 额=___________(用已知量和测量量的符号表示)。
11.(2022·江苏扬州·九年级期末)如图1是“测量小灯泡电功率”的实验电路图,电源电压恒定不变,小灯泡的额定电压为2.5V。
实验序号
电压U/V
电流I/A
电功率P/W
1
1.5
0.28
2
2.5
3
3.0
0.38
(1)本实验中测量小灯泡电功率的实验原理是______;
(2)闭合开关前滑片P应移至______(选填“a”或“b”)端,如图2为根据电路图所连接的实物电路,其中有一根导线连接不合理,请你在这根导线上画“×”并改正______;
(3)连接好电路,闭合开关后,发现小灯泡不发光,电压表有示数,电流表有示数,但都较小,接下来应进行的操作是______;
(4)移动滑片P使电压表的示数为2.5V时,电流表的示数如图3所示为______A,则小灯泡的额定功率为______W;
(5)实验室中实际提供的电压表内阻并非无穷大,有明显的电流通过,实验中灯泡两端电压达到2.5V时,额定功率的测量值______(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
12.(2022·江苏无锡·九年级期末)小南设计如图A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)、电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(0~3V,0~15V)、开关各一个、导线若干、滑动变阻器三只:R1(20Ω 0.5A)、R2(40Ω 0.5A)、R3(50Ω 0.45A)。
(1)实验前在检查仪器时,发现电流表指针如图B所示,则接下来的操作是______;
(2)请你在图A中补上两根导线,将电路连接完整______;(不要漏做)
(3)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑到最______(选填“左”或“右”)端,电路连接正确后闭合开关,小明发现小灯泡不亮、电压表无示数、电流表有示数,移动变阻器的滑片时,电流表的示数会变化,则故障原因可能是小灯泡______;
(4)正确连接电路后闭合开关,改变滑动变阻器的阻值,多次测量,小明画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像(如图C),则小灯泡的额定功率为______W;在多次测量中,小明还发现:当电压表的示数增大时,电压表与电流表的示数之比______(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(5)灯泡的功率测量完毕,小明用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻更换电路中的灯泡,探究电流与电阻的关系,得出五组数据,描点作图得到如图D所示的电流I随电阻R变化的图像,则小明应选用滑动变阻器______(选填“R1”、“R2”或“R3”);小明在本探究中定值电阻和滑动变阻器消耗的电功率之比为______。
13.(2022·江苏扬州·九年级期末)小伟和小梁用如图甲所示的电路“测量小灯泡额定功率”的实验,小灯泡上标有“2.5V”的字样,灯丝阻值约为10Ω。
(1)小伟按照图甲正确连接电路并检查无误后,闭合开关,发现灯泡不亮,立刻要求老师更换灯泡,他的做法欠妥,正确的做法应该是:______;
(2)解决了上述问题后,小伟调节滑动变阻器的滑片使灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则灯泡的额定功率为______W;
(3)完成上述实验后,小梁设计了如图丙所示的电路,也测出了灯泡的额定功率。已知R0=25Ω,请完成下列实验步骤;
①闭合开关S,______(S1、S2的断开与闭合情况),移动滑动变阻器滑片,使电流表的示数为______A;
②闭合开关S,______(S1、S2的断开与闭合情况),保持滑动变阻器的滑片不动,读出电流表的示数I;
③灯泡额定功率的表达式为:P额=______(用已知量和测量量表示)。
14.(2022·江苏盐城·九年级期末)小华做“测量小灯泡电功率”实验。实验器材如下:电源(电压恒为6V)、小灯泡(额定电压为2.5V,灯丝电阻约为10Ω)、电流表(0~0.6A、0~3A)、电压表(0~3V、0~15V)、开关、规格分别为R1:“10Ω 1A”和R2:“30Ω 0.5A”的滑动变阻器各一个、导线若干。
(1)请你用笔画线代替导线,在图甲中把电路连接完整(要求:滑动变阻器向右移动灯泡变亮);( )
(2)闭合开关前,应将滑片移到___________端(选填“A”或“B”);
(3)电路连接正确后,闭合开关,发现小灯泡不亮,无论如何移动滑动变阻器滑P,电流表几乎无示数,而电压表指针超出了最右侧刻度,则故障原因可能是 ___________;
(4)排除故障后,当滑动变阻器的滑片移到某一位置时,电压表示数为2V,若要测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向___________移(选填“左”或“右”),直到小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是___________W;
(5)为了完成整个实验过程,她应选用的滑动变阻器规格为 ________(选填“R1”或“R2”);
(6)有学生认为甲图电路还可以探究电流与电压的关系,小华却认为不可以,主要原因是_________;
(7)之后,小华同学在家找到两个外观一样,额定电压均为220V的普通白炽灯,其铭牌已经模糊,看不出额定功率,但是可以直接通过观察图丙灯丝比较出两只灯泡的额定功率,请你判断,若将两只灯泡串联起来,接在220V的电路中,两灯的发光情况是 ________(选填“A灯更亮”或“B灯更亮”或“两灯一样亮”)。
15.(2022·江苏·扬州市梅岭中学九年级期末)在“测小灯泡电功率实验”中,小灯泡L1额定电压为2.5V。
(1)图甲是小明测定小灯泡L1额定功率的实物电路图,请你用笔画线代替导线帮他补充完整,要求:滑动变阻器的滑片P向左移时,灯泡发光变暗______;
(2)闭合开关,移动滑片至某位置时,电压表示数为1.5V。若使小灯泡L1正常发光,应将移动滑片向______(选填“A”或“B”)端移动。当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡L1的额定功率为______W;
(3)仅用该实验装置中的器材,以下探究活动能够完成的是______。
A.测量小灯泡的电阻
B.探究欧姆定律
C.探究焦耳定律的特点
16.(2022·江苏泰州·九年级期末)在一次物理实验课上,小华同学做了“测定小灯泡电功率”的实验。
(1)该实验的原理是_______。连接电路时,开关应处于_______状态;
(2)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整_______;
(3)闭合开关前,图甲中滑动变阻器的滑片应位于_______(选填“A”或“B”)端。
(4)小华按图甲连接正确的电路进行实验,并将数据及现象填写在下表中:刚闭合开关时,记录第1组数据;小灯泡正常发光时,记录第2组数据;滑片移到一端点时,小灯泡闪亮一下后熄灭,记录第3组数据,分析表格数据及现象可知:实验中电源的电压为_______V,小灯泡的额定功率为_______W。
实验序号
电压表示数
电流表示数
小灯泡亮暗程度
1
1.3V
0.16A
暗
2
2.5V
0.20A
正常发光
3
4.5V
0A
不发光
(5)小华利用原有器材测量另一个额定电压标值不清楚(可能是“2.2V”、“2.5V”或“3.8V”)的小灯泡额定功率。重新设计电路后,移动滑动变阻器的滑片至中点时,小灯泡恰好正常发光,此时电压表的示数如图乙所示,则该小灯泡的额定功率为_______W。
17.(2022·江苏·沭阳县怀文中学九年级期末)在“测量小灯泡电功率”的实验中,电源电压恒为3V,小灯泡的额定电压为2.5V,滑动变阻器的规格为“20 1A”。
(1)如图甲所示,闭合开关后,发现只有___________有示数,经检查发现有根导线连接错误。请在错误的单线上打“×”,并用笔面线代替导线将电路连接正确。( )
(2)改正错误后,移动滑动变阻器的滑片到某一位置,电压表的示数如图乙所示,要测量小灯泡的额定功率,应将滑片适当向___________(填“左”或“右”)滑动。
(3)图丙是小灯泡的电流随电压变化关系的图象,根据图象可知,小灯泡的额定功率为___________W。
(4)测量小灯泡的电功率______(填“需要”或“不需要”)多次测量求平均值,原因是________。
(5)在实际测量过程中,调节滑动变阻器使其接入电路中的电阻减小,相应的小灯泡的阻值变化,则________(填“>”、“<”或“=”)。
(6)实验结束后,某同学设计了如图丁所示的电路来测定额定电压为3V的小灯泡的额定功率。已知电源电压为9V,定值电阻R的阻值为10。请帮助他完成以下实验步骤:
①开关S、闭合,断开,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为______V时,小灯泡正常发光;
②保持滑片位置不动,开关S、闭合,断开,此时电压表的示数为4V;再将滑动变阻器的滑片移至最________(填“左”或“右”)端,此时电压表的示数为7V。
③小灯泡的额定功率________W。
18.(2022·江苏扬州·九年级期末)小明在“测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率”的实验中,电源电压保持不变,部分电路连接如图甲所示。
(1)请用笔画线表示导线将图甲所示电路连接完整,要求:滑动变阻器的滑片向左移动,电压表示数变大______;
(2)闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数刚好为2.5V,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为______W;
(3)实验结束后,该小组对测量结果进行误差分析,考虑到电压表中也有电流通过,该电路所测小灯泡的额定功率与真实值相比______(选填“偏大”或“偏小”)。
(4)小明多次实验后画出了小灯泡电流随电压变化的关系图像(如图丙),若将它与一个8Ω的定值电阻串联在4.5V的电路中,此时小灯泡的功率为______W。
(5)小明又设计了如图丁所示的电路,来测量额定电流为0.3A、额定电压未知的小灯泡额定功率。电源电压未知,定值电阻R0的阻值为10Ω。请你将下面的实验步骤补充完整。
①闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为______V,小灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器滑片的位置不变,将一根导线连接在电路中b、d两点,电压表的示数为6V;
③取下b、d间的导线,将其连接在b、c两点,电压表的示数为4V;
④小灯泡的额定功率为______W。
19.(2022·江苏宿迁·九年级期末)如图是“测量小灯泡电功率”的实验电路图,所用的电源电压恒为4.5V,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)连接电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片P应该位于___________端。(选填“左”或”右”)
(2)闭合开关后,电压表、电流表示数如图乙所示,此时小灯泡的电功率为___________W。
(3)移动变阻器滑片,记下多组对应的电压表和电流表示数,并绘制成I﹣U图像(图丙)由图像可知,灯泡的额定功率是___________W。
(4)小明想利用这些器材测量另一个未知电阻Rx的阻值,但发现电流表已经损坏。小华帮他找来一个阻值已知的定值电阻R0并设计实验方案,如图所示。
①先闭合开关S、S1,记下电压表示数U1;
②再___________,记下电压表示数U2,则Rx=___________(表达式用测得的量与已知量表示)。
20.(2022·江苏盐城·九年级期末)小明用图甲所示的电路来测量小灯泡的电功率,已知电源电压为3V恒定不变,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)用笔画线代替导线将图甲中滑动变阻器连入电路,要求滑片向左滑动时灯泡变亮______;
(2)连接电路时,开关应该______;
(3)实验中,小明发现无论怎样调节滑动变阻器,两电表指针始终处于图乙所示位置,则一定是接线柱______间(填接线柱的数字编号)出现了______(短路/断路);
(4)故障排除后,小明从滑动变阻器接入电路阻值最大位置处开始记录数据,得到小灯泡图像如图丙所示,则小灯泡的额定功率是______W;
(5)在完成上述实验后,小明又将图中的小灯泡换成电阻箱,探究“电流与电阻的关系”,测量结果如下表;表中部分数据不是本实验得到,这些数据的实验序号是______,为了能顺利完成实验,他对电路进行如下改进:①增大电源电压②增大电阻箱两端的电压③换用阻值范围更大滑动变阻器。其中______(填序号)是不可行的,选用______(填序号)需要重新做另几组实验。
实验序号
1
2
3
4
电阻R/Ω
5
10
20
25
电流I/A
0.2
0.1
0.05
0.04
21.(2022·江苏·句容市教师发展中心九年级期末)在“测小灯泡电功率实验”中,小灯泡L1额定电压为2.5V。
(1)图甲是小明测定小灯泡L1额定功率的实物电路图,请你用笔画线代替导线帮他补充完整,要求:滑动变阻器的滑片P向左移时,灯泡发光变暗______;
(2)闭合开关,移动滑片至某位置时,电压表示数为1.5V。若使小灯泡L1正常发光,应将移动滑片向______(选填“A”或“B”)端移动。当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡L1的额定功率为______W;
(3)仅用该实验装置中的器材,还能够完成的探究活动是______;
(4)为测量额定电流为0.2A的小灯泡L2的额定功率,小明又设计了如图丙所示的电路,电源电压3V不变,实验步骤如下:
①闭合开关______(选填“S1”或“S1、S2”),移动滑动变阻器的滑片,使______;
②再______(选填“闭合”或“断开”)开关S2,保持滑动变阻器滑片的位置不变,读出电流表的示数为0.3A;
③小灯泡L2额定功率P额=______W。
22.(2022·江苏·景山中学九年级期末)小红同学用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率。小灯泡标有“2.5V“字样。
(1)连接电路前,开关应 _____;测量小灯泡额定功率的原理是 _____;
(2)正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电路_____(选填“一定”或“不一定”)出现了故障;
(3)根据测量的数据绘制成I﹣U图像(如图乙),得出小灯泡的额定功率为 _____W。分析图像还发现,小灯泡的电阻值是变化的,主要受_____影响;
(4)该实验装置不能完成的实验是_____。(填字母序号)
A.探究串联电路中的电流规律
B.探究串联电路中的电压规律
C.探究电流与电压的关系
(5)另一组的小芳在进行实验时发现电流表已损坏无法使用,老师给她一个已知阻值为R0的定值电阻,同学们设计了如图丙所示的电路,并正确测出小灯泡的额定功率,已知电源电压不变,实验步骤如下:
①闭合开关S、S1,断开S2,调节滑动变阻器的滑片P使电压表读数为小灯泡额定电压U额;
②_____,保持滑动变阻器滑片P位置不动,读出此时电压表的示数为U;
③小灯泡额定功率的表达式P额=_____。(用U额、U、R0表示)
23.(2022·江苏宿迁·九年级期末)利用如图甲所示的电路测量2.5V小灯泡的额定功率。
(1)在连接电路最后一根导线时灯泡立即发光,则连接电路时存在的错误是_______;
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡不亮,电流表和电压表均无示数,若电路中仅有一处故障,则故障原因不可能是______;
A.电流表断路 B.小灯泡断路 C.滑动变阻器断路
(3)排除故障后,闭合开关移动滑片,使电流表的示数为0.3A,电压表的示数如乙图所示,则这个小灯泡的额定功率为______W;实际测量时,电压表有示数时内部有微弱的电流通过,若考虑这个微弱电流的影响,则所测小灯泡的额定功率偏______;
(4)某同学想利用上述的实验器材测量一未知电阻Rx的阻值,发现电流表损坏,该同学认真思考后,利用上述实验中小灯泡的额定电压U额和测得的额定电流I额,设计如图丙所示电路,测出Rx的阻值,请你帮助该同学补全实验步骤;
①先闭合S、S1,调节滑动变阻器滑片使电压表示数为______;
②断开S1,再闭合S2,保持滑动变阻器滑片位置不变,读出此时电压表示数为U;
③待测电Rx=______(用所测物理量和已知物理量符号表示)。
24.(2022·江苏·泰州中学附属初中九年级期末)小华利用电源(电压恒定且未知)、电流表、电阻箱(0~999.9Ω)、铭牌不清楚的滑动变阻器、开关、单刀双掷开关各一个及导线若干,设计了如图所示电路,测出了额定电流为I额的小灯泡的额定功率请你帮助小华补全实验方案:
①闭合开关S1,将开关S2拨至1,调节电阻箱R1,使______,读出此时电阻箱接入电路中的阻值为R;
②仍闭合开关S1,将开关S2拨至2,只调节R2,使电流表示数为I额;
③在步骤②的基础上,将R1阻值调为0,R2的滑片______(填滑动变阻器滑片的位置变化情况),并读出电流表示数为I;
④则小灯泡额定功率的表达式为:P=______(用已知量和所测物理量的符号表示);
⑤实验后小华发现,电路中只需将______和______互换位置,可以更简单地测出小灯泡的额定功率。
25.(2022·江苏·无锡市东林中学九年级期末)小梁做“测定小灯泡电功率”的实验,小灯泡标有“2.5V”字样,滑动变阻器规格为“20Ω 2A”,电源电压调为6V且保持不变,其他实验器材齐全且完好。
(1)小梁连接的实物图如图所示,闭合开关,发现灯___________(选填“亮”或“不亮”),经检查发现接错了一根导线。请你在这根导线上打“×”,并补画出正确连接的那根导线;( )
(2)小梁进行多次实验,测得数据如表所示,则小灯泡L正常发光时的电功率为___________W,老师发现表格中第___________次数据是编造的;
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
1.0
1.2
1.7
2.1
2.5
电流I/A
0.22
0.24
0.26
0.28
0.30
(3)对实验现象进一步分析可知:小灯泡的实际功率越大,小灯泡亮度越大。但小梁同学发现:标有“220V 8.5W”的LED灯与标有“220V 60W”的普通白炽灯都正常发光时,亮度几乎相当。请分析造成这一现象的原因可能是___________(填序号);
A.两灯的实际功率相同
B.相同时间内,电流通过两灯做功不同
C.两灯将电能转化为光能的效率不同
(4)根据表格中的数据推测:当电流为0.15A时,小灯泡的实际功率最有可能的是___________(选填“A”、“B”“C”或“D”);
A.0.1W B.0.18W C.0.3W D.0.375W
(5)另一组的花花设计了测量定值电阻的电路,如图,她想将电流表直接改装成测电阻的欧姆表。所用实验器材有:电源(电压6V),电流表(量程0~0.6A),滑动变阻器。
①她将滑动变阻器调至10Ω接入,且保持不变,在M、N之间接入待测电阻Rx,依据Rx与I的对应关系,在电流表表盘原来的刻度线处标上对应的阻值,下列标记正确的是___________;
A. B.
C. D.
②该装置使用一段时间后,电源电压减小,这将导致电阻的测量值_______(填“偏小”“不变”或“偏大”)。
26.(2022·江苏南京·九年级期末)两只铭牌模糊的小灯泡L1、L2,仅能看清分别标有“2.5V”和“3.8V”字样。
(1)图甲是小明测量小灯泡L1电功率时连接的实物图;
①请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整______;
②电路连接正确后,闭合开关,小灯泡不亮,但电流表有示数,接下来应进行的操作是______(填序号);
A.更换小灯泡
B.检查电路是否断路
C.移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光
③问题解决后,移动滑片P,记录多组数据,绘制成如图乙所示的I-U图像,由此可知小灯泡的额定功率是______W;
(2)小华利用图丙所示的电路测出了小灯泡L2的额定功率;
①闭合开关S,S1接______,将滑动变阻器R1的滑片P移至最左端,调节电阻箱使电压表的示数为3.8V;
②闭合开关S,S1接______调节滑动变阻器R1的滑片P,使电压表的示数仍为3.8V;
③保持滑动变阻器R1的滑片P不动,将电阻箱的调为0,读出电压表的示数U1,再将电阻箱调为10Ω,记为R0,读出电压表的示数U2;
④小灯额定功率的表达式为______(用U额、U1、U2、R0表示);
⑤为了更简单地测出小灯泡的额定功率,只需将______和______互换位置。
参考答案:
1. 8800 1000 C 小明 小于 10
【解析】
(1)[1]由图可知,电能表允许通过的最大电流为40A,所以家中用电器的总功率不能超过
P大=UI=220V×40A=8800W
(2)[2]1min中内电能表指示灯闪烁了50次,故闪烁50次消耗的电能
电流做功的功率
(3)[3]A.节能灯的功率大约十几瓦,节能灯的目的是节能,如果功率很大,相同时间消耗的电能与普通灯泡相同,没有做到节能,故A不符合题意;
B.如果小明在时间测量中存在一定的误差,则计算出的功率相差较小,不会非常大,如果相差非常大,是时间测量上的错误,不能称为误差,故B不符合题意;
C.此时计算出的结果为1000W,相差很大,所以据实际情况分析可知,很可能是由于在测量时小明没有关闭其他的用电器造成的,故C符合题意;
D.如果计数错误,则计算出的功率相差较小,不会非常大,故D不符合题意。
故选C。
(4)[4]据实际情况可知,若是节能灯的功率很小,所以即使是工作3min,所消耗的电能仍然是很少的,所以也有可能闪烁不了几次,故不好记录;故若测量电能表指示灯闪烁3次所用时间是比较好记录的,所以据此方法计算出节能灯的电功率更合理,故小明的方案更合理。
[5]用另一种方法测得的电能偏小,根据可得,测得的电功率比实际功率小。
(5)[6]此时消耗的电能是
W=13000kW·h×3=11000kW·h
故此时节能灯的电功率
2. 连接电路时,没有断开开关 闭合开关前,滑片未置于最大阻值处 ① 断路 0.75 D
【解析】
(1)[1][2]为了避免电路连接时发生短路,烧坏用电器,所以开关应该断开;为了避免开关闭合时电路中的电流过大,烧坏用电器,所以开关闭合前,滑动变阻器的滑片要滑到阻值最大处,由图可知,有两个不妥之处:①开关闭合;②没有将滑动变阻器的最大电阻连入电路。
(2)[3][4]电流表示数始终为零,电路可能断路,电压表示数始终为3V,说明电压表与电源连通,已知仅导线发生故障,则图甲中导线①发生了断路,导致电压表串联在电路中。
(3)[5]根据U-I图像知,灯在额定电压下的电流为0.3A,小灯泡的额定功率
P=ULI=2.5V×0.3A=0.75W
[6]根据U-I图像知,灯泡的电压为0.5V时,电流为0.1A,由串联电路的规律及欧姆定律可知,此时,实验中所使用的滑动变阻器连入电路的电阻
故滑动变阻器的规格可能为30Ω 1A,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
3. A 断路 0.30 0.75 增大
【解析】
(1)[1]要求滑片向左移动时,电流表示数变小,即电阻变大,故变阻器右下接线柱连入电路中,如图所示
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(2)[2]为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器接入电路的阻值应为最大阻值,即滑片P移到A端。
(3)[3]电流表指针偏转,说明电路是通路或局部某元件短路,小灯泡微弱发光,说明小灯泡没有被短路,电压表并联在小灯泡两端,所以电压表也不会被短路,电压表无示数,只能是电压表断路。
(4)[4]如图丙所示,电流表接量程,分度值是0.02A,电流表读数是0.30A。
(5)[5]小灯泡额定电压是2.5V,正常发光时电流是0.30A,则小灯泡额定功率
(6)[6]由图丁,灯泡两端电压增加量相同,电流增加量越来越小,故灯丝电阻随温度的升高而增大。
4. 断开 C 0.08 左 0.5
【解析】
(1)[1]为了安全,连接电路时,开关应处于断开状态。
(2)[2] 由于电源电压为3V,所以电压表应选择0~3V的量程与小灯泡并联,将电压表的“3”接线柱与小灯泡右接线柱连接即可。如下图所示
(3)[3]电路连接正确后,闭合开关,电流表有示数,说明电路是通路,小灯泡不亮,可能是小灯泡被短路,也可能是由于通过小灯泡的电流太小导致的其实际功率太小而不发光,因此接下来的操作应该是移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光,故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
(4)[4][5]题图乙中电流表选择的是小量程,分度值为0.02A,其示数为0.08A。由于小灯泡的额定电流为0.2A>0.08A,要测量小灯泡的额定功率,需要增大电流,因此需要减小滑动变阻器接人电路中的电阻值,应将滑片向左调节,使电流表的示数为0.2 A。
(5)[6]由题图丙可知,当电流为0.2A时,小灯泡两端的电压为2.5V,因此小灯泡的额定功率为P=UI=2.5 V×0.2 A=0.5W
5. 右 13.5 0.75 S2 S1 大
【解析】
(1)[1]由图可知,变阻器与电流表串联后与灯并联,电压表串联在电路中,是错误的,电流表应与灯串联,变阻器与灯串联,电压表与灯并联,如下图所示:
(2)[2]为了保护电路,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应位于阻值最大处,即最右端。
(3)[3]由图2可知,当小灯泡两端的电压为9V时,小灯泡的电流为1.5A,则灯泡的额定功率
P=UI=9V×1.5A=13.5W
[4]由图1电路图可知,R与L串联,当滑动变阻器连入电路的电阻最大时,电流最小,灯泡L消耗电功率的最小,变阻器接入的最大阻值R=12Ω;由图1可知,电源电压是10V,由串联电路的电压特点和欧姆定律可得,电源电压
U=UL′+IR
即
10V=UL′+I×12Ω
结合图像可知,当电路中的电流为0.75A,此时灯泡两端电压为1V,满足上述等式。则灯泡的最小功率
PL最小=UL′I=1V×0.75A=0.75W
(4)①[5]先闭合开关S、S2,调节滑动变阻器R的滑片,使电压表的示数为U额。
②[6]只闭合开关S、S1,调节电阻箱,使电压表的示数仍为U额,读出电阻箱此时连入电路的阻值为R0。
③[7]利用等效替代的方法,此时
R0=RL
则小灯泡L额定功率
(5)[8]在第②步中,若无意中将滑动变阻器的滑片P向左移动少许,则变阻器连入电路中的电阻变小,根据串联电路的分压原理
不变,R滑变小,则R箱也相应变小,即他测得灯的阻值将变小,由可知,测得小灯泡的额定功率将偏大。
6. C 0.75 C
【解析】
(1)[1]滑动变阻器的接法是“一上一下”接线,以保证电阻丝接入电路;小灯泡的额定电压是2.5V,正常工作时电阻约10Ω,由欧姆定律可知,小灯泡的额定电流约为
因此电流表选用小量程或由图乙可知电流表选小量程,与小灯泡串联接入电路。实物图如图所示:
(2)[2]闭合开关后,发现小灯泡不亮,但电流表和电压表都有示数。电流表有示数说明电路没有断路,是通路。电压表有示数说明小灯泡两端有电压且消耗电能。故小灯泡没有短路。因此不需要检查电路是否断路或短路,接下来应该进行的操作是移动滑动变阻器的滑片P,观察小灯泡是否发光。故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
(3)[3]如图所示,电流表选用小量程,示数为0.3A。小灯泡的额定功率为
P额=U额I额=2.5V×0.3A=0.75W
(4)[4]小灯泡在工作时将电能转化为光能和内能,自身温度会升高。温度越高,小灯泡的电阻越大。由欧姆定律可知,电压与电流的比值逐渐增大,因此小灯泡的电流和电压关系图像是C。
故选C。
7. 0.75 开关S1闭合,S2断路 开关S1断开,S2闭合
【解析】
(1)[1]滑片P向右滑动时,小灯泡变暗,电路中的电流变小,变阻器连入电路的电阻变大,连接变阻器左下方的接线柱,小灯泡的额定电压为U额=2.5V,电压表选择0~3V的量程,电压表和灯泡并联,如图所示:
(2)[2]由图乙可知,电流表选用0~0.6A的量程,分度值为0.02A,电流为0.3A,则小灯泡的额定功率为
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W
(3)①[3]当开关S闭合,开关S1闭合,S2断路,调节滑动变阻器的滑片P使电压表读数为小灯泡的额定电压U额。
②[4]当开关S闭合,开关S1断开,S2闭合,持滑动变阻器滑片P位置不动,读出此时电压表的示数为U。
③[5]在①中,电压表测灯的电压,灯正常发光,在②中,电压表测灯与定值电阻的电压,因此时各电阻的大小和电压不变,灯仍正常工作,根据串联电路电压的规律,此时定值电阻的电压
U0=U-U额
由欧姆定律可得,灯泡的额定电流
小灯泡额定功率的表达式
8. B 见解析 0.3 1.14 见解析 见解析
【解析】
(1)[1]实验时,为了保护电路,闭合开关前应将滑动变阻器R1的滑片P置于阻值最大处,即B端。
(2)[2]电压表和灯泡并联,由表序号1数据可知,电压表示数不为零,灯泡没有短路,小灯泡的实际功率太小,小灯泡不亮。
(3)[3][4]如图乙所示,电流表选用0~0.6A的量程,分度值为0.02A,电流为0.3A,小灯泡的额定功率为
P=UI=3.8V×0.3A=1.14W
(4)[5]因为电功率取决于电流和电压,与电阻没有关系,所以得出了小灯泡的电功率随灯丝电阻的增大而增大的错误结论。
(5)[6]因为小灯泡在不同电压下工作时电功率不同,所以不能求小灯泡的平均功率。
9. 保持滑片P位置不动,调节电阻箱R,使电流表示数为0.3A 12 1.08
【解析】
(2)[1]只闭合开关S1,移动变阻器的滑片P,使电流表示数为0.3A时,变阻箱断路,灯泡与滑动变阻器串联,电流均为0.3A,当断开S1,闭合S2时,小灯泡断路,电阻箱与滑动变阻器串联,若保持滑片P位置不动,调节电阻箱R,使电流表示数为0.3A,则此时变阻箱的电阻等于上一步中灯泡的电阻。
(3)[2]如图所示,变阻箱的示数为
1×10Ω+2×1Ω=12Ω
(4)[3]小灯泡的电阻等于12Ω,电流为0.3A,故小灯泡的额定功率
P=I2R=(0.3A)2×12Ω=1.08W
10. B 0.26 0.52 2VR0
【解析】
(1)[1]灯泡正常发光时的电流约为
灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值
滑动变阻器应选B。
(2)[2]由图示电流表可知,其量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.26A。
[3]灯泡额定功率
(3)①[4]闭合开关S1,将S2拨到触点“1”,此时电流表测定值电阻电流,要使灯泡正常发光,灯泡两端电压应为额定电压2V,此时定值电阻两端电压也是2V,所以要移动滑片,使电流表的示数为
I0=2VR0
②再保持滑片的位置不动,将开关S2拨到触点“2”,读出电流表的示数I;
③[5]在②中,因电路的连接关系没有改变,各电阻的电压不变,灯仍正常发光,通过定值电阻的电流保持不变,根据并联电路电流的规律,通过灯的电流
灯泡额定功率的表达式为
11. P=UI b 调节滑动变阻器 0.34 0.85 大于
【解析】
(1)[1]由电功率公式可知,要想测量小灯泡的额定功率,需要测量电压和电流,电压和电流的乘积即为电功率。故测量小灯泡电功率的实验原理是P=UI。
(2)[2]闭合开关前,滑动变阻器应该调到最大阻值处,由图可知,滑片P应移至b端。
[3]由图可知,电源电压为3V,电压表应选择小量程,如图所示:
(3)[4]连接好电路,闭合开关后,发现小灯泡不发光,电压表有示数,电流表有示数,但都较小,说明电路是通路,有电流通过,且小灯泡两端有电压,因此小灯泡上有能量的转化,小灯泡不发光是因为电流太小,能量转化的太少。所以接下来应进行的操作是调节滑动变阻器,使电流变大。
(4)[5]电流表的示数如图3所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.34A。
[6]因为灯泡的额定电压为2.5V,额定电流为0.34A,故小灯泡的电路为
P=UI=2.5V×0.34A=0.85W
(5)[7]实验室中实际提供的电压表内阻并非无穷大,有明显的电流通过,实验中灯泡两端电压达到2.5V时,说明电压表测量的电压2.5V是准确的。但因为电压表有电流通过且与灯泡并联,根据并联电路的电流特点,电流表所测的是通过小灯泡和电压表的电流之和,因此所测的电流偏大,故额定功率的测量值大于真实值。
12. 电流表校零 左 短路 0.625 变大 R2 5:7
【解析】
(1)[1]实验前在检查仪器时,电流表的指针反偏,说明指针没有调零,故接下来的操作是将电流表的指针调零。
(2)[2]由于是测量小灯泡的额定功率,电压表并联在小灯泡的两端,小灯泡的额定电压为2.5V,故电压表选择小量程即可,用一根导线将电灯泡的右边的接线柱和电压表的正3接线柱相连,电流表串联在电路中,小灯泡的额定电压为2.5V,小灯泡的电阻约为10Ω,则通过的电流约为0.25A,电流表选择小量程即可,故用一根导线将灯泡的左边接线柱和电流表的正0.6A接线柱相连,故如下图所示:
(3)[3][4]如图所示,为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片需要位于阻值最大处,故滑片需要位于最左端;小明发现小灯泡不亮、电流表有示数,移动变阻器的滑片时,电流表的示数会变化,说明电路中存在短路,而电压表没有示数,说明电压表所测量的灯泡短路。
(4)[5][6]如图C,小灯泡的额定电压为2.5V,额定电流为0.25A,则小灯泡的额定功率为
如图C所示,当电压为0.5V,此时的电流为0.1A,此时的电阻为5Ω,当电压为2.5V时,电流为0.25A,则此时的电阻为10Ω,电压表与电流表的示数之比即为电阻,电阻的示数变大。
(5)[7][8]如图丁所示,定值电阻两端的电压不变时,电流与电阻成反比,如图丁,当电阻为5Ω,电流为0.5A,定值电阻两端的电压为2.5V,电源电压为6V,则说明滑动变阻器需要分担的电压为3.5V,则定值电阻与滑动变阻器的阻值之比为
当定值电阻为25Ω,此时需要滑动变阻器的阻值为35Ω,故选择R2即可;由于串联,故电流相等,小明在本探究中定值电阻和滑动变阻器消耗的电功率之比为
13. 移动滑动变阻器滑片,观察灯泡是否发光 0.8 闭合开关S1,断开S2 0.1 闭合开关S2,断开S1 2.5V×(I-0.1A)
【解析】
(1)[1]由于闭合开关前要把滑动变阻器滑片滑到阻值最大处,因此闭合开关后,可能由于电路中电阻太大,使电流太小,小灯泡不发光,因此,正确的做法是:移动滑动变阻器滑片,观察灯泡是否发光。
(2)[2]图乙中电流表选择了小量程,每一大格为0.2A,每一小格为0.02A,读数为0.32A,由题意可知,小灯泡的额定电压为2.5A,小灯泡的额定功率
PL=ULIL=2.5A×0.32A=0.8W
(3)[3][4]①闭合开关S、S1,断开S2,此时,电路中R0和小灯泡并联后又滑动变阻器串联,电流表测通过R0的电流,移动滑动变阻器滑片,使电流表的示数为0.1A时,则电阻R0两端的电压为
U0=I0R0=0.1A×25Ω=2.5V
因为电阻R0和小灯泡并联,根据并联电路电压的特点可知,此时小灯泡两端的电压
U额=U0=2.5V
小灯泡处于正常发光状态。
[5]②闭合S、S2,断开S1,此时仍然是电阻R0和小灯泡并联后又和滑动变阻器串联,但电流表测干路电流,由于滑动变阻器的滑片不动,所以小灯泡两端电压还是2.5V,通过电阻R0的电流还是0.1A,因此小灯泡中的电流
I额=I-0.1A
[6]综上所述,灯泡额定功率的表达式为
14. A 小灯泡断路 右 0.65 R2 小灯泡的电阻随温度变化而变化 B灯更亮
【解析】
(1)[1]滑动变阻器采用一上一下的连接方式,且与小灯泡串联,滑动变阻器滑片向右移动时灯泡变亮,即接入的电阻变小,故滑动变阻器应选择B端接线柱,电路连接如下图所示:
(2)[2]闭合开关前,为了保护电路,应将滑片移到阻值最大处,即A端。
(3)[3]小灯泡不发光,电流表几乎无示数,说明电路是断路,电压表指针超出了最右侧刻度,说明与电压表并联部分以外的电路是通路,则故障原因可能是小灯泡断路。
(4)[4]当滑动变阻器的滑片移到某一位置时,电压表示数为2V,灯泡的额定电压为2.5V,需要增大灯泡两端的电压,由串联电路电压的规律可知减小变阻器两端的电压,根据串联分压原理可知,使变阻器接入电路中的电阻变小,应向右调节滑动变阻器的滑片,使灯泡两端电压达到2.5V,灯泡正常发光。
[5]由图甲可知,电流表选用“0~0.6A”的量程,由图乙知,分度值为0.02A,电流表的示数为0.26A,此时灯泡正常发光,则小灯泡的额定功率为
P额=U额I额=2.5V×0.26A=0.65W
(5)[6]小灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压为
U滑=U总-U额=6V-2.5V=3.5V
此时电路中的电流为0.26A,则滑动变阻器接入电路中的电阻为
所以滑动变阻器应选R2:“30Ω0.5A”。
(6)[7]探究电流与电压的关系时,要控制电阻的大小不变,而小灯泡的电阻随温度的变化而变化,故不可以探究电流与电压的关系。
(7)[8]由图丙知,A灯丝粗而短,B灯丝细而长,由电阻大小的影响因素可知,A的电阻小于B的电阻
RA<RB
两灯串联时,通过的电流相等,根据P=I2R可知,A灯的实际功率小于B灯的实际功率,实际功率越大,灯泡越亮,所以B灯更亮一些。
15. B 0.65 ABC
【解析】
(1)[1]变阻器的滑片P向左移时,灯泡发光变暗,即电流变小,电阻变大,故变阻器B接线柱连入电路中,与灯串联,由图乙知,电流表选用小量程与灯串联,如图
(2)[2]灯在额定电压下正常发光,示数为1.5V小于灯的额定电压2.5V,应增大灯泡两端的电压,根据串联电路电压的规律,应减小滑动变阻器的电压,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B端移动,直到电压表示数为额定电压:当电压表示数为2.5V。
[3]电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流大小为0.26A,则小灯泡L的额定功率为
(3)[4]A.由可知,根据电流表、电压表示数,可测量小灯泡的电阻,故A符合题意;
B.将电流表分别串联在电路不同处,可探究串联电路电流的特点,故B符合题意;
C.将电压表分别并联在各电阻的两端,可探究串联电路电压的特点,故C符合题意。
故选ABC。
16. P=UI 断开 A 4.5 0.5 0.506
【解析】
(1)[1] [2]测定小灯泡电功率的实验原理是P=UI,连接电路时为防止电路因短路而损坏仪器,开关应断开。
(2)[3]测定小灯泡电功率的实验中,电流表应串联入电路中,实物电路连接如图所示:
(3)[4]为了保护电路,由图甲可知,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应调到最大值A端。
(4)[5]根据题表中第3组数据可知,滑片移到一端点时,小灯泡闪亮一下后熄灭,而此时电压表有示数,小灯泡因烧坏不发光,电压表接到电源两端,故电源电压等于电压表示数,即电源电压为4.5V。
[6]由第2组数据可知,小灯泡正常发光,即额定电压为2.5V,额定电流为0.20A,则小灯泡的额定功率
P=UI=2.5V0.20A=0.5W
(5)[7]小华同学的第一次实验中滑片处于最大阻值处,闭合开关得到第1组数据,滑动变阻器电压为
U1=U总-UL=4.5V-1.3V=3.2V
滑动变阻器最大阻值为
第二次实验时,换用不同的灯泡与原滑动变阻器串联,使用的滑动变阻器相同,滑片恰好在滑动变阻器的中点上时,小灯泡正常发光,滑动变阻器接入电路的电阻
由图乙可知,电压表选择0~3V量程,每一个大格代表1V,每一个小格代表0.1V,则电压表示数为2.2V,根据串联电路的总电压等于各部分电压之和可得变阻器两端的电压
U'=U-UL=4.5V-2.2V=2.3V
根据串联电路电流处处相等,所以小灯泡电流为
则小灯泡的额定功率
PL=UI=2.2V0.23A=0.506W
17. 电压表 左 0.625 不需要 灯在不同电压下的功率不同 > 6 左 0.9
【解析】
(1)[1][2]原电路中,电流表与灯泡并联,电压表串联在电路中,因电压表内阻很大,闭合开关,会观察电流表无示数,电压表测电源电压,故电压表有示数;电流表应与灯泡串联,电压表与灯泡并联,如下图所示
(2)[3]灯在额定电压下正常发光,图中电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为1.8V,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,故滑片向左移动,直到电压表示数为额定电压。
(3)[4]由图像知,当小灯泡正常发光时,电压为2.5V,电流为0.25A,则小灯泡的额定功率是
P=UI=2.5V×0.25A=0.625W
(4)[5][6] 测量小灯泡的电功率不需要多次测量求平均值,原因是:灯在不同电压下的功率不同。
(5)[7]根据图象可知当滑动变阻器电阻变小时,灯泡两端电压增大,电流也增大,灯泡电阻变大,总电阻变小。根据
R=R滑+R灯
只有当R滑的减小量大于R灯的增加量才会让总电阻变小。
(6)①[8]闭合开关S、S1,断开开关S2,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为6V,由于电压表测变阻器的电压,当电压表示数为6V,根据串联电路电压的规律,灯的电压
UL=U-U滑=9V-6V=3V
这时小灯泡正常发光。
②[9]保持滑动变阻器滑片的位置不变,闭合开关S、S2,断开S1,电压表示数为4V。再将滑动变阻器的滑片移至最左端,此时电压表的示数为7V。
③[10]在②中,滑动变阻器的全部电阻与定值电阻串联,根据串联电路电压的规律可得,的电压为
由分压原理可得
所以变阻器滑片右边电阻的阻值
故在①中,灯的额定电流为
则小灯泡的额定功率
18. 0.9 偏大 0.625 3 0.45
【解析】
(1)[1]由图可知,电压表测量小灯泡两端的电压,滑动变阻器的滑片向左移动,电压表示数变大,因为电源电压不变,根据串联分压的原理,滑动变阻器两端电压应减小,滑片向左移动需要减小滑动变阻器的阻值,所以导线要接左下方接线柱。如图所示:
(2)[2]如图乙,小灯泡正常工作时的电流为0.36A,小灯泡的额定功率为
(3)[3]实验中电流表测量的是小灯泡和电压表电流之和,即电流值偏大,那么根据公式P=UI计算出的额定功率也会偏大。
(4)[4]由图丙可以发现,当该串联电路电流为0.25A时,小灯泡两端的电压为UL=2.5V,此时电阻两端电压为
UR=IR=0.25A×8Ω=2V
2V+2.5V=4.5V
此时小灯泡的电功率为
P=ULI=2.5V×0.25A=0.625W
(5)[5]由图可知,电压表测量R0两端的电压,小灯泡与R0串联,电流相等。当电路电流为0.3A,灯泡正常发光,此时R0两端的电压为
U0=IR0=0.3A×10Ω=3V
[6] 将一根导线连接在电路中b、d两点,灯泡和滑动变阻器同时被短路,电压表测量电源电压U=6V;取下b、d间的导线,将其连接在b、c两点,灯泡被短路,电压表测量R0电压为4V,此时滑动变阻器两端电压为
6V-4V=2V
R0与滑动变阻器电压之比为
4V∶2V=2∶1
串联电路电压与电流成正比,所以R0与滑动变阻器阻值之比为2∶1。当三者串联时,R0电压为3V,那么滑动变阻器电压为1.5V,则灯泡的额定电压为
U额=6V-3V-1.5V=1.5V
则灯泡的额定功率
P额=U额I额=1.5V×0.3A=0.45W
19. 右 0.05 0.625 断开开关S1
【解析】
(1)[1]为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片P应位于阻值最大处,即最右端。
(2)[2]图乙中电压表选用小量程,分度值为0.1,则小灯泡两端的电压为0.5V;电流表选用小量程,分度值为0.02A,则通过小灯泡的电流是0.1A,则小灯泡的额定功率
(3)[3]灯泡正常发光时的电压为2.5V,由丙可知,此时通过灯泡的电流为0.25A,所以灯泡的额定功率为
(4)①先闭合开关S、S1,记下电压表示数U1;
②[4]再断开S1,记下电压表示数U2;
[5]在①中,闭合开关S、S1时,待测电阻短路,电压表测的是电源电压为U1;在②中,R0与Rx串联,电压表测R0的电压为 U2,根据串联电路电压的规律,待测电阻的电压:
根据串联电路电流的规律,通过待测电阻的电流
所以待测电阻为:
20. 断开 ③和⑦ 断路 0.75 3、4 ① ②
【解析】
(1)[1]根据题意,要求滑片向左滑动时灯泡变亮,则向左滑时滑动变阻器接入的阻值变小,所以滑动变阻器应接入下面左端的接线柱。如图所示
(2)[2]为了防止连接电路时出现错误而损坏电路元件,连接电路时开关一定要断开。
(3)[3][4]根据图乙两表的示数,电流表为0,表明电路中可能存在断路,电压表为电源电压,表明电压表到电源两极的电路是通路,所以电压表测试的范围内存在断路,即接线柱③和⑦之间存在断路。
(4)[5]根据图丙所示,当灯泡两端电压为时,对应的电流为,则小灯泡的额定功率为
(5)[6]由图丙的数据,当滑动变阻器接入最大阻值时,电路中电流最小为,,由串联电路电压的规律可得滑动变阻器两端电压为
则滑动变阻器最大电阻为
根据表格中第3次的数据,当,,则定值电阻两端电压为
则滑动变阻器两端电压为
此时滑动变阻器接入的电阻为
而滑动变阻器最大电阻为,所以第3次数据不是本实验得到的;同理第4次数据中电流更小,表明滑动变阻器接入阻值更大,同样不能完成测量。故第3、4次数据不是本实验得到的。
[7] ①增大电源电压会导致滑动变阻分得的电压更多,要求滑动变阻器接入的电阻更大,故方案①不可行;②增大电阻箱两端的电压,则滑动变阻器分得的电压减小,需要接入的电阻变小,故方案②可行;③本实验中无法完成3、4次实验是因为滑动变阻器最大电阻过小,换用阻值范围更大滑动变阻器可以完成实验,故方案③可行。综合上述分析,故方案①不可行。
[8]方案②重新设定了电阻箱两端的电压,与原实验方案中的电压不同了,故需要重新做另几组实验。方案③没有改变电阻箱两端电压,只需继续完成实验即可。
21. B 0.65 测量小灯泡的电阻或探究串联电路电流的特点或探究串联电路电压的特点 S1 电流表示数为0.2A 闭合 0.2
【解析】
(1)[1]滑动变阻器的滑片P向左移时,小灯泡发光变暗,即电流变小,电路中的总电阻变大,故滑动变阻器B接线柱连入电路中与灯串联,由图乙知,电流表选用小量程与灯串联,如下图:
(2)[2]小灯泡的额定电压为2.5V,由题意可知电压表示数为1.5V,小于小灯泡的额定电压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B端移动,直到电压表示数为额定电压2.5V。
[3]当电压表示数为2.5V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,电流表示数大小为0.26A,则小灯泡 L1的额定功率为
P=UI=2.5V0.26A=0.65W
(3)[4]如果该实验的实验器材不变,由R可知,根据电流表、电压表示数,可测量小灯泡的电阻;将电流表分别串联在电路不同处,可探究串联电路电流的特点;将电压表分别并联在各用电器的两端,可探究串联电路电压的特点。
(4)[5][6] )为了测量小灯泡的额定电功率,因为小灯泡L2的额定电流为0.2A,所以应闭合开关S1,移动滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为0.2A。
②[7]保持滑动变阻器滑片的位置不变,使电流表读出的示数0.3A,电路中电流变大,则连入电路的电阻应变小,故应闭合开关S2短路小灯泡以减小电阻。
③[8]图丙中,只闭合开关S1,移动滑片P,使电流表的示数为额定电流0.2A,此时灯泡正常发光;再闭合开关S2灯短路,电路为变阻器的简单电路,不移动滑片P位置,记下电流表示数为0.3A,由欧姆定律,则此时滑动变阻器的阻值
R滑
在第一次操作中,根据欧姆定律,则灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压
U滑=0.2AR滑
根据串联电路电压的规律,灯泡的额定电压
U额=U-U滑=U电源-2V=3V-2V=1V
则灯泡的额定功率:
P额=U额I额=1V0.2A=0.2W
22. 断开 P=UI 不一定 0.625 温度 C 断开S1,闭合开关S、S2
【解析】
(1)[1]图甲中,连接电路时,为了保护电路,开关应处于断开状态。
[2]测量小灯泡功率需测出灯泡两端的电压,通过灯泡的电流,用P=UI计算得功率,故测量小灯泡功率的原理为:P=UI。
(2)[3]灯泡不发光,可能是电路电流太小,也可能是电路断路或小灯泡被短路,故正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电路不一定出现了故障。
(3)[4]由图乙所示I﹣U图像可知,灯泡两端的电压等于额定电压2.5V时,通过灯泡的电流等于0.25A,则灯泡的额定功率
[5]由图象知,当小灯泡两端电压增大时,通过的电流也增大,实际电功率增大,灯丝温度越高,电阻越大;小灯泡的电阻值是变化的,主要受温度影响。
(4)[6]A.将电流表分别串联在电路中的不同位置,可以测出不同位置的电流,探究串联电路中的电流规律,故A不符合题意;
B.用电压表分别测量灯与变阻器的电压以及电路两端的总电压,探究串联电路中的电压规律,故B不符合题意;
C.探究电流与电压的关系,要控制电阻大小不变,而灯的电阻随温度的变化而变化,不能探究电流与电压的关系,故C符合题意。
故选C。
(5)实验步骤:
①闭合开关S、S1,断开S2,调节滑片P使电压表读数为U额,此时小灯泡正常发光;
②[7]不改变滑动变阻器滑片P的位置,闭合开关S、S2,断开S1,记录电压表此时读数为U;
③在①中,电压表测灯泡的电压,灯正常发光,在②中,电压表测灯泡与定值电阻的电压,因此时各电阻的大小和电压不变,灯仍正常工作,根据串联电路电压的规律,此时定值电阻的电压
由欧姆定律可得,灯泡的额定电流
,
所以小灯泡额定功率的表达式
23. 开关没有断开 B 0.75 大 U额
【解析】
(1)[1]在连接电路最后一根导线时灯泡立即发光,说明连接完最后一根导线电路接通,是因为连接电路时,开关没有断开。
(2)[2]闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,若电流表断路或滑动变阻器断路电路不能接通,小灯泡不亮,电流表和电压表均无示数,若小灯泡断路,电压表串联接入电路中,由于电压表电阻很大,电路中电流很小,电流表无示数,灯泡不亮,电压表有示数,并接近电源电压,故B符合题意,AC不符合题意。
故选B。
(3)[3]电流表的示数为0.3A,电压表用了小量程,示数为2.5V,这个小灯泡的额定功率为
[4]实际测量时,电压表有示数时内部有微弱的电流通过,若考虑这个微弱电流的影响,电流表测得电流为通过灯泡和电压表的电流之和,测出的电流值偏大,根据可知,所测小灯泡的额定功率偏大。
(4)[5]实验步骤:①先闭合开关S、S1,灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联在电路中,电压表测量灯泡两端的电压,调节滑动变阻器滑片使电压表示数为U额,灯泡正常工作,灯泡中的电流是I额;
②再断开开关S1,闭合开关S2,灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联在电路中,电压表测量灯泡和定值电阻两端的总电压,保持滑动变阻器滑片位置不变,读出此时电压表示数为U,即为灯泡和定值电阻两端的总电压,定值电阻两端的电压
③[6]灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联在电路中,定值电阻中的电流,待测电Rx的阻值
24. 电流表示数为I额 保持不动 R1 R2
【解析】
①[1]闭合开关S1,将开关S2拨至1,调节电阻箱R1,使电流表示数为I额,读出此时电阻箱接入电路中的阻值为R,电源电压
U=I额RL+I额R
仍闭合开关S1,将开关S2拨至2,只调节R2,使电流表示数为I额,灯泡正常工作的电阻
RL=R2
③[2]在步骤②的基础上,将R1阻值调为0,R2的滑片位置保持不变,此时R2的阻值与灯泡正常工作时的阻值相同,读出电流表示数为I,电源电压
U=IR2
④[3]由上面的式子可求得
因此灯泡额定功率为
⑤[4][5]将电阻箱R1、滑动变阻器R2交换位置,可测灯泡额定功率。闭合S1,将S2接1,调R2将电流表示数调为I额;将S2接2,只调R1,使电流表示数调为I额,根据等效替代,R1可读数,此时的阻值R1为灯泡正常发光时的阻值,额定功率为
25. 不亮 0.75 1 C A D 偏大
【解析】
(1)[1]由实物图知道,电流表与灯并联,电压表串联在电路中(电压表测电源电压,电压表有示数),因电压表内阻很大,电路的电流几乎为0,闭合开关,发现灯不亮,电流表无示数。
[2]电流表应与灯串联,电压表与灯并联,改正后电路如下
(2)[3]由表中数据知道,灯在额定电压下的电流为0.30A,故小灯泡L正常发光时的电功率为
P=UI=2.5V×0.30A=0.75W
[4]由表中第1组数据,根据串联电路的规律及欧姆定律,变阻器连入电路的电阻
由于变阻器的最大电阻为20Ω,故表格中第1次数据是编造的。
(3)[5]标有“220V 8.5W”的LED灯与标有“220V 60W”的普通白炽灯都正常发光时,亮度几乎相当,即转化为的光能相同,普通白炽灯转化为的内能更多,消耗的电能多、LED灯消耗的电能少,即LED灯电能转化为光能的效率更高。
故选C。
(4)[6]当电流为0.15A时,若灯泡两端电压为1.2V,则它的电功率为
由表格中数据可知,当灯泡两端电压为1.2V时,通过它的电流为0.24A,则当通过它的电流为0.15A时,小灯泡两端电压小于1.2V,所以当电流为0.15A时,小灯泡的实际功率小于0.18W,故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
(5)①[7]AB.分析电路图知道,滑动变阻器与Rx串联,根据欧姆定律知道,电路的总电阻
由串联电路中电阻的规律知道, Rx的阻值为
滑
即电流越大,电阻Rx越小,所以,表盘右侧应是较大的电阻值,故AB错误;
CD.当电流I为0.2A时,此时Rx的阻值
故C错误,D正确。
故选D。
②[8]该装置使用一段时间后,电源实际电压减小,则将待测电阻接入电路时,电路中电流偏小,电流表指针偏转角度偏小,由表盘的改装情况可知,电流越小表盘上所对应的电阻值越大,所以测得的电阻值偏大。
26. C 0.625 1 2 R1 R2
【解析】
(1)[1]伏安法测灯泡电功率实验中灯泡和电流表串联,电压表并联在灯泡两端,所以电路图如图所示
[2]AB.闭合开关,小灯泡不亮,但是电流表有示数,说明电路是通路,各电路元件完好,所以AB操作不必要,故AB不符合题意;
C.电路中有电流,但是灯泡不亮的原因是灯泡实际功率太小,所以应该移动滑动变阻器滑片,增大电路中电流,增大灯泡的实际功率,观察灯泡是否正常发光,故C符合题意。
故选C。
[3]由图乙可知当灯泡两端电压为2.5V时,通过灯泡的电流为0.25A,所以小灯泡L1的额定功率为
(2)[4]闭合开关S,S1接1,滑动变阻器R1的滑片P移至最左端,灯泡L1和R2串联,电压表测灯泡两端电压。调节电阻箱,当电压表的示数为3.8V,此时灯泡正常发光,灯泡的电功率为额定功率。
[5]闭合开关S,S1接2,R1和R2串联,电压表测R1两端电压。由于电阻箱阻值没有改变,当调节滑动变阻器R1的滑片P,使电压表的示数仍为3.8V时,电阻R1接入电路的电阻等于灯泡的额定电压下的电阻,即。
[6]闭合开关S,S1接2,R1和R2串联,保持滑动变阻器R1的滑片P不动,将电阻箱的调为0,电压表的示数U1为电源电压。再将电阻箱调为10Ω,记为R0,电压表的示数U2。此时电路中中电流为
滑动变阻器R1两端电压为
此时滑动变阻器R1接入电阻的阻值为
又,所以灯泡额定功率为
[7][8]从小华的实验过程来看,使用一个电阻替代小灯泡额定电压下的电阻。关键是要知道等效电阻的阻值大小,所以可以将R1和R2互换位置,互换后,操作过程如下:
①闭合开关S,S1接2,将电阻箱R2阻值调为0。灯泡L1和R1串联,电压表测量小灯泡两端电压,调节滑动变阻器R1的滑片P,使电压表的示数为3.8V,灯泡正常发光。
②闭合开关S,S1接1,此时电压表测量电阻箱R2两端电压。保持滑动变阻器R1的滑片P不动,调节电阻箱的阻值,使电压表的示数为U额=3.8V,此时R2的电阻等于灯泡的额定电压下的电阻。读出电阻箱的示数R。
所以灯泡的额定功率为