测量小灯泡的电功率
P=___。
测电压:_______,测电流:_______。
(1)选量程:根据小灯泡的额定电压、电源电压,确定电压表和电流表的量程。
(2)连电路:根据设计的电路图连接电路,先将滑动变阻器的滑片置于电阻值___最大__处。
(3)调节电路:调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压等于、略低于或略高于小灯泡的额定电压,观察小灯泡的亮度,记下电流表、电压表的示数。
(4)数据分析及现象:
(5)合理地连接好电路后,闭合开关,无论怎样调节滑动变阻器灯泡都不亮。下表给出了电流表、电压表的示数分析如下:
(1)实验中滑动变阻器的作用有哪些?
提示:①保护电路;②调节小灯泡两端的电压,使小灯泡两端电压略低于、等于或略高于额定电压。
(2)在测小灯泡额定功率的实验中,手和眼各自的分工是什么?
提示:手移动滑片的位置,同时眼睛观察电压表的示数,当示数达到小灯泡的额定电压时,停止移动滑片。
(3)能否用多次测量求出的电功率的平均值作为小灯泡的额定功率?
提示:不能。额定功率为小灯泡在额定电压下的电功率,且在不同的电压下小灯泡的电功率不同,小灯泡的电功率随外加电压的变化而变化,故不能求平均值。
在“测量小灯泡的电功率”实验中,选用如下器材:2节干电池、额定电压为2.5V的小灯泡(额定功率小于1W)、电流表、电压表、滑动变阻器(20Ω 1A)、开关和导线。如图甲所示是小明没有连接完整的电路。
(1)请你用笔画线代替导线,将电路连接完整。
(2)正确连接电路或闭合开关,发现电压表有示数,电流表的示数几乎为零,灯泡不发光,导致这一现象的原因可能是______________。
(3)排除故障后,小明通过正确的操作,得到多组I、U数据,作出如图乙所示的I-U图像,由图可知,灯泡两端的电压为2.5V时,通过灯泡的电流为________A,灯泡的额定功率为________W;灯泡的电阻随电压的增加而________(选填“增大”或“减小”),导致灯泡电阻变化的主要因素是________________。
(4)根据(1)问中连接好的电路,排除(2)问中的故障,移动滑动变阻器的滑片,能否实现灯泡两端的电压从零连续变化到2.5V?答:_________(选填“能”或“不能”),其理由是:__________________________________________。
(2)闭合开关后,发现电流表无示数,电压表有示数,说明从电压表的“+”“-”接线柱分别到电源“+”“-”极的电路是连通的,所以电路故障可能是小灯泡断路,电压表串联在电路中,造成电路中电流非常小。
(3)由图像乙可知,当电压为2.5V时,电流为0.26A,此时灯泡正常发光,额定功率P=UI=2.5V×0.26A=0.65W;根据图像上对应的数据和公式R=U/I计算可知,灯泡的电阻随电压的增加而增大,导致灯泡电阻变化的主要因素是温度升高,加在灯泡两端的电压越大,灯泡越亮,灯丝的温度也就越高。
(4)因为灯泡的电阻不为零,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电流都不会为零,则根据U=IR知,灯泡两端的电压不可能为零。
答案:(1)如图所示
(2)小灯泡断路
(3)0.26 0.65 增大 温度升高
(4)不能 无论滑动变阻器接入电路的电阻多大,灯泡两端的电压都不可能为零
结合探究以下问题:
(1)(多选)某同学连接好电路并检查连接方式无误后,闭合开关,发现灯泡不亮,电压表示数几乎为零,电流表的指针有明显偏转;该同学向右移动滑片,发现灯泡仍然不亮、电压表的示数不变、电流表的示数明显增大,则下列哪种故障可能出现上述现象(
)
A.灯泡开路
B.灯泡短路
C.滑动变阻器开路D.电压表短路
(2)小灯泡正常发光时,灯丝的电阻为___________Ω。
本题考查电功率的测量。
(1)灯泡不亮,说明灯泡开路或短路;如果灯泡开路,则整个电路开路,电流表应该没有示数,实验中电流表有示数,则说明灯泡不可能开路。灯泡短路时,电压表也被短路,所以电压表的示数为零,电流不通过灯泡,此时电流表测量通过滑动变阻器的电流,且电流随滑动变阻器连入电路阻值的减小而增大。电压表短路同灯泡短路。
答案:(1)B、D (2)9.6
1.在测量小灯泡电功率的实验中,实验室所提供的器材有:电源(电压恒为6V),额定电压为2.5V,电阻约为10Ω的小灯泡,电流表、电压表、开关各一个,导线若干。滑动变阻器规格有“10Ω、1A”,“50Ω、1.5A”两个。
(1)图甲是小壮连接的部分实物图,请你用笔画线代替导线,将实物图连接完整。
(2)检查电路连接无误后,将滑动变阻器的滑片置于______(选填“A”或“B”)端,闭合开关后,小壮立即发现小灯泡发光过亮不能进行实验,为了完成实验,接下来他的操作是_____________________。
(3)小壮改正错误后,闭合开关,改变滑动变阻器的阻值,记下各组对应的电压表和电流表的示数,并绘制如图乙所示的I-U图像,根据图像可知小灯泡的额定功率是_______W;图中从原点到M点再到N点的曲线,反映灯丝的电阻____________________________。
(4)实验中,某同学的小灯泡先由暗变亮,然后发出耀眼的光后被烧坏。为了避免灯丝烧断,请你提出在调节滑动变阻器的过程中应注意的事项____________________________。
本题考查测量小灯泡的电功率。
(1)连接电路时,小灯泡、电流表和滑动变阻器应串联在电路中,电压表应并联在小灯泡的两端;由于小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为10Ω,则其正常工作时的电流
故电压表应选0~3V量程,电流表应选0~0.6A量程;滑动变阻器要“一上一下”各选一个接线柱接入电路中。
(2)检查电路连接无误后,应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大端,即A端;闭合开关后,小灯泡发光过亮不能进行实验,为了完成实验,应断开开关,换接“50Ω 1.5A”滑动变阻器重新实验。
(3)由I-U图像知,小灯泡在额定电压下的电流I=0.25A,故它的额定功率P额=U额I=2.5V×0.25A=0.W。图像中的曲线表明电流随电压的增大而增大,但增大相同的电压时,电流增大的幅度逐渐减小,根据R=可判断灯丝的电阻是变化的,随电压的增大灯丝温度升高,其电阻是增大的。
(4)为了避免灯丝烧断,应缓慢调节滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端的电压不超过其额定电压的1.2倍。
答案:(1)如下图所示
(2)A 断开开关,换接“50Ω 1.5A”滑动变阻器重新实验
(3)0. 变化(变大等) (4)缓慢调节滑动变阻器的滑片,同时观察电压表的示数,使其不能超过小灯泡额定电压值的1.2倍
2.如图是“测量小灯泡额定功率”的实验,其中灯泡的额定电压为3.8V,电源电压未知,请你将实验过程补充完整。
(1)如图甲是实验电路,请你用笔画线代替导线将电路补充完整,并使滑动变阻器连入电路的阻值最大(导线不允许交叉)。
(2)实验过程中的某时刻,电压表的示数如图乙所示,为了测量灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向______(选填“左”或“右”)端滑动。灯泡正常发光时电流表的示数如图丙,为______A,则灯泡的额定功率为______W。
(3)为了考查同学们的能力,老师拿来了一个已知额定电流为0.2A,但额定电压未知的小灯泡,一个已知阻值为R的电阻和两个开关S1、S2,利用上面的部分器材为同学们设计了如图丁所示的电路来测量小灯泡的额定功率,请你将下列实验步骤补充完整:
①__________(填开关S、S1、S2的通断情况),调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为__________;
②闭合开关S、S2,断开S1,__________(选填“适当调节滑动变阻器的滑片”或“保持滑动变阻器的滑片不动”),读出电压表的示数为U;
③灯泡额定功率的表达式为:P=__________。
本题考查测量小灯泡的电功率。(1)连接电路时,小灯泡、电流表和滑动变阻器应串联在电路中,电压表应并联在小灯泡的两端;由于小灯泡的额定电压为3.8V,故电压表应选0~15V量程;滑动变阻器要“一上一下”各选一个接线柱接入电路中。
(2)电压表量程为0~15V,由图乙所示可知,电压表的分度值为0.5V,其示数为2.5V,小于灯泡额定电压3.8V,为了测量灯泡的额定功率,应增大电路中的电流,减小滑动变阻器接入电路中的电阻:滑动变阻器选择左下接线柱接入电路中,应向左移动滑动变阻器的滑片。
由图丙所示电流表可知,量程为0~0.6A,分度值为0.02A,其示数为0.3A,所以小灯泡的额定功率为P额=U额I=3.8V×0.3A=1.14W。
(3)已知小灯泡的额定电流,根据P额=U额I额,要测量其额定功率,须测量小灯泡的额定电压。
①闭合开关S、S1,断开S2,调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为0.2A×R;
②闭合开关S、S2,断开S1,保持滑动变阻器的滑片不动,读出电压表的示数为U;
③灯泡额定功率的表达式为P=0.2A×(U-0.2A×R)。
答案:(1)如图
(2)左 0.3 1.14
(3)①闭合开关S、S1,断开S2 0.2A×R
②保持滑动变阻器的滑片不动
③0.2A×(U-0.2A×R)