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物理中考测量小灯泡电功率实验 [复制链接]

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例1:小华做”测量小灯泡电功率”实验。实验室有如下器材:电源(电压恒为6V)、小灯泡(额定电压为2.5V,灯丝电阻约为10Ω)、电流表电压表开关各一个、规格分别为R1:“10Ω1A”和R2“30Ω0.5A”的滑动变阻器各一个、导线若干。

(1)小华设计了图甲所示的电路,她应选用的滑动变祖器规格为()(R1/R2)。(2)连接好电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,此时小华()(能/不能)确定电路一定存在故障。

(3)如果电流表有示数,电压表无示数,则故障原因可能是小灯泡()(短路/断路)。

(4)确定电路正确后。移动滑动变阻器滑片在不同位置,小灯泡UI图象如图乙所示,当小灯泡正常发光时。小灯泡的额定功率为() W。

(5)小华在某次调节中滑动变阻器接入电路的阻值增加了△R1,同时小灯泡电阻变化了△R2,则△R1 ()(大于/小于/等于)△R2。

(6)同组的小敏在测该小灯泡的额定功率时,电压表损坏,小敏利用身边的器材设计了如图丙所示的电路。其中电源电压恒为U,R的电阻值已知。

①闭合开关S和() ,() (调节/不调节)滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为2.5VR;

②闭合开关S和() ,() (调节/不调节)滑动变阻器的滑片,记录电流表的示数为I;

③小灯泡额定功率表达式为:P额=() (用已知量符号表示)。

分析:(1)由欧姆定律求出灯的额定电流,根据串并联电路的规律及欧姆定律求出灯正常发光时变阻器连入电路的最小电阻,从而确定变阻器的规格;

(2)在闭合开关前要把滑动变阻器的阻值调到最大,灯泡不亮首先要检查是不是滑动变阻器的阻值调的太大,导致电流过小,从而灯泡不亮;

(3)电流表有示数,可能是电流为通路;电压表无示数,可能是小灯泡短路或者电压表短路;

(4)根据乙图,找出额定电压对应的电流大小,然后求出小灯泡的额定功率P额=U额I;(5)接入电路的滑动变阻器的电阻增大,电路中电流减小,总电阻增大,结合乙图分析,此时灯泡的电阻减小,所以滑动变阻器增加的阻值大于灯泡减小的阻值;

(6)要测灯泡的额定功率,应该使灯泡先正常发光,在没有电压表的情况下,电流表与定值电阻R起到电压表的测量作用,故先将R与电流表串联,再与灯并联。通过调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为2.5V/R时,由并联电路电压的规律,灯的电压为2.5V,正常发光;保持滑片的位置不变。通过开关的转换,使电流表测灯与R并联的总电流,因为电路的连接关系没有改变,各电阻的大小和通过的电流不变,灯泡仍正常发光,根据并联电路电流的规律,求出灯的额定电流,然后再根据P=UI写出额定功率的表达式。

解答:(1)小灯泡的额定电压约为2.5V,灯丝的电阻约为10Ω,由欧姆定律可得,灯泡的额定电流约为I=U/R=2.5V1/0Ω=0.25A;灯正常发光时,根据串联电路的规律及欧姆定律可得,变阻器连入电路的电阻约为:R滑=(U总U)/I=(6V2.5V)/0.25A=14Ω>10Ω,故选R2“30Ω0.5A”的滑动变阻器;

(2)在闭合开关前要把滑动变阻器的阻值调到最大,灯泡不亮首先要检查是不是滑动变阻器的阻值调的太大,导致电流过小,从而灯泡不亮,所以此时小华不能确定电路一定存在故障;

(3)电流表有示数,可能是电流为通路;电压表无示数,可能是小灯泡短路或者电压表短路;

(4)由乙图可知,当小灯泡两端电压为2.5V时对应的电流为0.25A,小灯泡的额定功率P额=U额I=2.5V×0.25A=0.W;

(5)接入电路的滑动变阻器的电阻增大,电路中总电流减小,总电阻增大,再结合乙图分析,当电流变小时,灯泡的电阻也减小,根据R=R滑+R灯,所以滑动变阻器增加的阻值大于灯泡减小的阻值,即△R1大于R2;

(6)①要测灯泡的额定功率,应该使灯泡先正常发光,故先闭合开关S和S2,调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为0.25V/R,由并联电路电压的规律和欧姆定律,此时灯的电压为2.5V,正常发光;

②闭合开关S和S1,保持滑片的位置不变。通过开关的转换,使电流表测灯与R并联的总电流,因为电路的连接关系没有改变,各电阻的大小和通过的电流不变,灯泡仍正常发光;

③根据并联电路电流的规律,则灯的额定电流为I2.5V/R,小灯泡额定功率表达式为:P额=U额I额=2.5V×(I2.5V/R)。

故答案为:(1)R2;(2)不能;(3)短路;(4)0.W;(5)大于;(6)①S2,调节;②S1,不调节;③2.5V×(I2.5V/R)。

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