人教版九年级物理下册 电功率易错题(Word版 含答案)
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人教版九年级物理下册 电功率易错题(Word 版
含答案)
一、初三物理 电功率 易错压轴题(难)
1.(5)待测电阻与变阻器串联,当变阻器连入电路的电阻变小时,由欧姆定律I =U R 可知,电路的电流变大,根据U =IR 得到待测电阻的电压变大,由串联电路电压的规律可知,变阻器两个的电压变小,根据绘制的如图丁所示的U -I 图象可知,电压表并联在变阻器的两端了;由图乙可知,当电流I 1=0.1A 时,变阻器两端的电压U 1=2V ,当电流I 2=0.2A 时,变阻器两端的电压U 2=1V ,设电源电压为U ,由串联电路电压的规律和欧姆定律可知,1212=U U U U R I I --=,即2V 1V =0.1A 0.2A
U U --,U =3V ,待测电阻:113V 2V =0.1A
U U R I --==10Ω.小明同学为了“测量小灯泡的电功率”,准备有如下器材:电源(电压6V ,保持不变),小灯泡(额定电压3.8V ,电阻约为20Ω),滑动变阻器A “10Ω 1A ”,滑动变阻器B “20Ω 1A ”,电压表(量程为0-3V 、0-15V)、电流表(量程为0-0.6A 、0~3A)各一个,开关一个,导线若干。
(1)要完成此实验应该选择滑动变阻器__________(填“A ”或“B ”)较为合适;
(2)他在连线的过程中发现电压表的0-15V 量程已坏,要想测小灯泡的额定功率,请你补充完成图中的实验电路的设计;_________
(3)他连接好电路后,闭合开关S ,移动滑动变阻器滑片时发现灯泡亮度较暗且不变,且两表示数也不变,出现此现象的原因是_____________。
【答案】B 滑动变阻器接的是两个下面的接线柱
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]在实验中,小灯泡与变阻器是串联,当小灯泡正常发光时,变阻器两端的电压
U 1=U -U L =6V-3.8V=2.2V
据串联电路的特点有
L1
L
1
U U
R R
=,
1
3.8V 2.2V
20ΩR
=
此时,变阻器接入电路的阻值
R1=11.5Ω
所以应选择滑动变阻器B较为合适。
(2)[2]电压表的0-15V量程已坏,那么电压表不能接在小灯泡两端测其电压,应接在变阻器两端,调节电压表的示数为2.2V时,小灯泡便可能正常工作,故作图如下:
2.
22
max
(3V)
0.45W
445Ω
U
P
R
===
⨯
在探究电路的实验中,几个小伙伴将电阻R、标有“2.5V”字样的小灯泡L和滑动变阻器串联接入电路,并把变阻器的滑片移到了连入阻值最大端,电源为6V稳压直流输出,如图所示。
请完成下列问题:
实验次数电阻两端电压U1/V灯两端电压U2/V电流I/A小灯泡亮度
1 1.00.50.10不亮
2 2.2 1.50.22偏暗
3 2.8 2.50.28正常
4 3.0 2.80.30极亮
(1)如果用电压表分别测量R与L的电压,请用笔面线将电路连接完整______;
(2)闭合开关,移动变阻器的滑片,记录4组测量数据在表格中。
分析U2与I的值,可发现的实验结论是:①小灯泡的电阻是变化的,当通过电流增大使灯丝的温度升高时其电阻会变______;②小灯泡的亮度决定于______;(选填代号:A.通过灯的电流、B.灯两端的电压、C.灯的实际功率)
(3)通过大量的实验研究,我们必须养成一定的科学态度。
比如,通过移动变阻器的滑片,获得多次实验数据很重要;小敏认为对于灯泡的意义是便于求出平均功率达到减小测量误差的目的。
你对小敏此观点的评价是______。
(需说明理由)
【答案】或
变大 C 错误的,小灯泡在不同电压下电功率是不同的,不能取平均值减小误差
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]用电压表分别测量R与L的电压,如图所示电压表V2已经并联在灯泡L两端,想在只需将电压表V1按照电流正极进、负极出的原则并联在定值电阻R两端,可将电压表V1的负接线柱与定值电阻R的右接线柱或者灯泡L的左接线柱连接即可,如图所示
或
(2)[2]四次实验灯泡L两端的电阻分别为
21 L1
10.5V
5Ω0.10A
U
R
I
===
22 L2
21.5V
6.8Ω0.22A
U
R
I
==≈
23 L3
32.5V
8.9Ω0.28A
U
R
I
==≈
24 L4
4
2.8V
9.3Ω0.30A
U
R
I
==≈
可知,当通过电流增大使灯丝的温度升高时,灯泡的电阻会变大。
[3]四次实验灯泡L的实际功率分别为
L11 10.5V0.10A0.05W
P U I
==⨯=实
L221.5V0.22A0.33W
P U I
==⨯=实2
L33 2.5V 0.28A 0.7W P U I ==⨯=实3
L44 2.8V 0.30A 0.84W P U I ==⨯=实4
随着通过电流变大,灯泡的实际功率变大,亮度也变亮,可知小灯泡的亮度决定于灯的实际功率,故应该选择C 。
3.2110
=U U P UI U R -=小明在“探究小灯泡在不同电压下工作时的电功率”的实验时,实验室提供了如下器材:电源(电压恒为8V ),一个电流表,一个电压表,滑动变阻器“20Ω 2A ”,小灯泡(额定电压2.5V ,额定功率小于1.2W ),一个阻值已知的定值电阻R 0,开关及导线若干。
(1)请根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线,完成实验电路图乙的连接(要求:滑动变阻器的滑片P 向右滑动时灯变亮;连线不能交叉)(____________)
(2)正确连接电路后,闭合开关进行实验,记录的数据如下表所示。
当电压表示数为2.5V 时,电流表示数如图丙所示,小灯泡的额定功率为_____W 。
实验次数物理量
1 2 3 4 5 电压/V
1.0 1.5
2.0 2.5
3.0 电流/A
0.24 0.32 0.38 0.44 电功率/W
(3)分析表中数据可得出结论:小灯泡工作时,消耗的电功率随电压的增大而____(选填“增大”、“不变”或“减小”),小灯泡的实际功率由______(选填“额定功率”、“额定电压”或“实际电压”)决定。
(4)完成实验后,利用上述器材,小明又想出一种测量小灯泡额定功率的方法,设计了如图所示的电路,所用电压表量程为“0~15V ”,请将以下实验步骤补充完整。
①检查电路无误后,闭合开关S ,将开关S 1拨至“1”,调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为______V ;
②滑动变阻器滑片不动,再将开关S 1,拨至“2”读出电压表示数为U 0;
③小灯泡的额定功率P 额=______(用U 额、U 0、R 0表示)。
若步骤②中,在将开关S 1拨至“2”时,不小心将滑片向右移动了少许,其他操作正确,则测出的小灯泡额定功率比真实值_____(选填“偏大”或“偏小”)。
【答案】如图,正确连线,滑动变阻器接线柱接正确1分
1.05 增大 实际电压 5.5 00
U U R ⋅额 偏小 【解析】
【分析】
(1)根据图甲电路连接实物图,根据灯泡正常发光电流确定电流表量程;
(2)由图丙读出灯泡正常发光时的电流,由P =UI 计算额定功率;
(3)根据表中数据分析灯泡功率与电压的关系;
(4)要测量小灯泡的额定功率,需使小灯泡两端的电压等于其额定电压,根据串联电路电压规律可得出电压表的示数;滑片不动,再将开关S 1拨至“2”,求出此时电路中的电流即为小灯泡的额定电流,根据P 额=U 额I 额求出小灯泡的额定功率;由串联电路特点和欧姆定律分析解答测量的中的差异。
【详解】
(1)[1]由电路图知,电流表、灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联,由P=UI 可得灯泡正常发光电流约为
1.2W 0.48A
2.5V
P I U =
== 所以电流表选择0~0.6A 量程,由此连接实物如图所示:
(2)[2]当电压表示数为2.5V 时,电流表示数如图丙所示,电流表使用0~0.6A 量程,分度值0.02A ,此时通过的电流为0.42A ,所以灯泡的额定功率
2.5V 0.42A 1.05W P UI ==⨯=
(3)[3][4]由表中数据知,小灯泡工作时,灯泡两端实际电压越大,通过它的电流也越大,由P =UI 知灯泡的实际功率越大,即灯泡消耗的电功率随电压的增大而增大。
(4)用如图丁所示的电路测量小灯泡额定功率,所用电压表量程为0∼15V ,要测量该小灯泡的额定功率,需使小灯泡两端的电压等于其额定电压2.5V ,
①[5]闭合开关S ,将开关S1拨至“1”,小灯泡、R 0和滑动变阻器串联,电压表测R 0和滑动变阻器两端的总电压,调节滑动变阻器的滑片,当灯泡正常发光时,电压表的示数
U V =U −U 额=8V−2.5V=5.5V
②[6]滑片不动,再将开关S 1拨至“2”,电压表测R 0两端的电压U 0,此时电路中的电流即为小灯泡的额定电流
00
U I R =
额 ③则小灯泡的额定功率 00U P U I U R ==⋅
额额额额
4.(5)若小灯泡的额定电流为I 0=2I 1,假设灯泡的阻值不变,则P 额=I 02R =(2I 1)2R =4I 12R =4P 1.由于灯泡的阻值不是定值,且灯泡的阻值会随温度的升高而变大,所以,当灯泡在正常工作时,灯泡的阻值变大,则额定功率P 0>P 额=4P 1,所以最有可能的额定功率值为P 0=5P 1.故选D .小明利用如图1所示的电路测定小灯泡的额定功率。
所用器材:额定电压为2.5V 的小灯泡、电池组(二节干电池串联,电压为3V )、电压表一块、滑动变阻器(10Ω 2A )、定值电阻(R 0=5Ω)、开关三个和导线若干。
(1)用笔画线代替导线,将图2中的实物电路按照图1所示的电路图连接完整。
(_____________)
(2)闭合开关前,应将变阻器滑片滑到____________(选填“左”或“右”)。
(3)连接完电路后,小明只闭合S、S1时,移动滑片P,电压表示数发生改变:只闭合S、S2时,移动滑片P,小灯泡不发光。
于是小明用电压表进行电路故障检测,把电压表并联在某电路元件两端,测试结果如下表所示。
则电路中一定存在的故障是____________。
(填写序号)
测试元件灯泡L 开关S2
电压表无示数有示数
①灯泡L处断路②灯泡L处短路③开关S2处断路
(4)排除故障后,小明继续实验。
①只闭合S、S2,移动滑片P,使电压表的示数为____________V
②只闭合S、S1,保持滑片P不动,读出电压表的示数为2.25V
③小灯泡的额定功率为____________W.
(5)当加在灯泡两端的电压为额定电压的一半时,灯泡的际功率P实____________(选填
“>”、“>”或“=”)1
4
P额
(拓展)小红通过课外学习知道,干电池有一定的电阻,我们需要用它的“电压U”和“电阻r”两个物理量来描述它(如图所示)于是小红在小明完成步骤①后,将电压表并联在电池组两端,保持滑片P的位置不变,只闭合S、S2时,读出电压表示数为2.55V,则小明实验中所用电池组的电阻r是____________Ω。
【答案】 右 ③ 2.5 0.75 > 1.5
【解析】
【详解】
(1)由电路图可知,电压表测并联部分电路两端的电压,即测灯泡两端的电压,由于灯泡的额定电压为2.5V <3V ,故只需将电压表的“3”接线柱与开关S
1的右接线柱连接即可,如图所示:
(2)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,即滑到右端; (3)①若灯泡L 处断路,将电压表与灯泡L 并联,只闭合S 、S 2时,则电压表有示数且接近电源电压,故①不符合题意;
②若灯泡L 处短路,将电压表与灯泡L 并联,只闭合S 、S 2时,则电压表无示数,将电压表与开关S 2并联,只闭合S 、S 2时,则电压表仍然无示数,故②不符合题意;
③若开关S 2处断路,将电压表与灯泡L 并联,只闭合S 、S 2时,则电压表无示数,将电压表与开关S 2并联,只闭合S 、S 2时,则电压表有示数且接近电源电压,故③符合题意; (4)①只闭合S 、S 2,R 与L 串联,电压表测L 两端的电压,移动滑片P ,使电压表示数U 额=2.5V ,此时灯泡L 正常发光;
②只闭合S 、S 1,R 与R 0串联,此时电压表测R 0两端的电压U 0=2.25V ,则有:
000U U U R R -=滑,即:2.25V 3V-2.25V =5ΩR 滑,解得:R 滑=53
Ω; ③灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压:U 滑′=U -U 额=3V-2.5V=0.5V ,
由欧姆定律和串联电路电流规律得到此时电路中的电流:I = I 滑=0.5V
=5Ω3
U R '滑滑=0.3A , 则小灯泡的额定功率:P 额=U 额I =2.5V×0.3A=0.75W ;
(5)当电阻不变时,由P=
2
U
R
可知,电压变为原来的一半,功率变为原来的四分之一,
由于灯泡的电阻是变化的,当电压减小时,功率减小,电阻也减小,故当小灯泡两端的实
际电压为额定电压一半时,由P=
2
U
R
可知,小灯泡的实际功率P实>
1
4
P额。
【拓展】
5.由第(4)问可知,小灯泡正常发光时电路中的电流I=0.3A,将电压表并联在电池组两端,其测量滑动变阻器和灯泡的总电压U′=2.55V,则电池电阻两端的电压:U r=U-U′=3V-
2.55V=0.45V,所以,所用电池组的电阻:r=
0.45V
0.3A
r
U
I
=1.5Ω。
在测量小灯泡的电功率
时,电源电压为3V,小灯泡上标有“2.5V”字样.
(1)在如图甲所示的电路中,闭合开关移动滑片,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,原因是_______,经分析有一根导线链接错误,请在连接错误的导线上打“×”,并补画出一根导线连接成正确的电路.
(_________)
(2)电路连接正确后,从滑动变阻器接入电路的最大阻值开始记录数据,得到小灯泡的I-U 图像如图乙所示,则小灯泡的额定功率是____W.由图可知,小灯泡的实际功率随实际电压的增大而______,滑动变阻器的规格应选择_______.
A.10Ω 1A B.15Ω 1A C.25Ω 1A D.30Ω 1A
(3)有同学认为利用该电路还可以探究出导体中电流和导体两端电压成正比,你认为这种说法_____( 选填“合理”或“不合理” ),理由是_____.
【答案】电压表串联在电路中
0.625增大C或(25Ω
1A)不合理灯丝电阻是变化的,无法得到电流与电压成正比
【解析】
【分析】
本题考查测量小灯泡功率的实验.
【详解】
(1)根据题图,电压表串联在电路中,所以出现了连接电路后,小灯泡不亮,电流表无示
数,电压表有示数.改正时需要把电压表由串联改成并联在灯泡两端,把滑动变阻器由并联在灯泡两端改成串联在电路中;图如下.
(2)由图中可以看到,当小灯泡两端电压为额定电压2.5V时,通过灯泡的电流为0.25A,所以小灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W.由图可知,小灯泡的实际功率随电压的增大而增大.由图可以看出,电路中电流的最小值为0.1A,这时小灯泡灯丝的阻值为
R=min
min
U
I=
0.5V
0.1A
=5Ω.这时候电路中的总电阻R总=
min
U
I=
3V
0.1A
=30Ω.这时候连入电路的是滑动变阻器的最大阻值,R max=R总-R=30Ω-5Ω=25Ω,所以滑动变阻器的规格应选择C.6.重点是测量小灯泡电阻和电功率的实验,难点是最后一问缺少电流表时,结合滑动变阻器R1的最大阻值,根据最后两次电压表的示数差可知滑动变阻器R1的的电压,再结合欧姆定律把R2表示出来,进而得出功率的表达式.体会实验中利用了等效法。
某同学要测量一个额定电压为2.5 V的小灯泡的额定功率,电路图如图甲所示,使用的电源电压约为6 V,滑动变阻器的规格是“5 Ω 2 A”.
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应移至________(填“a”或“b”)端.
(2)该同学将滑片移至正确位置后,闭合开关,观察到电压表的示数如图乙所示,此时小灯泡两端的电压为________V.为了保证小灯泡不被损坏,接下来应该进行的操作是
__________________.
(3)为了能测出这个小灯泡的额定功率,请你写出一条改进措施:
____________________________.
【答案】b 2.9 断开开关更换最大阻值更大的滑动变阻器
【解析】
【分析】
【详解】
(1)做电学实验时,为了保护电路,在连接好电路后,闭合开关前,滑动变阻器滑片移动到最大阻值处,即图中的b端.
(2)图乙所接量程为电压表的小量程,分度值为0.1V,故电压表读数为2.9V,此时电压高于小灯泡的额定电压2.5V,所以为了保护小灯泡不被损坏,应立即断开开关;
(3)为了能测出这个小灯泡的额定功率,就要使小灯泡两端电压达到额定电压2.5V,具体措施为:电源电压改为3V电压或更换最大阻值较大的滑动变阻器。
7.第六空.实验中发现,灯丝烧断后,小彩灯并没有导通,其原因可能是没有达到一定的电压,金属丝上的绝缘材料仍没有被击穿,故没有导通。
科技小组要测量额定电压为5V
的小灯泡的电功率,可用的器材有:一个电压表和一个电流表(只有0~0.6A量程可用).电源两端的电压恒定.
(1)按如图甲所示电路图确连接电路.闭合开关前,将滑动变阻器滑片移到______端(选填“左”或“右”).
(
2)闭合开关,记录电压表、电流表示数:调节滑动变阻器并记录多组数据.当电流表示数为0.6A时,电压表示数低于5V.根据数据绘制出小灯泡的电流I与电压U的关系图像如图乙所示,由图像可知,灯丝电阻随温度的升高而______。
(3)为测量小灯泡的额定功率,小组同学拆除电流表后再接通电路,调节滑动变阻器直至电压表示数为5V;保持滑动变阻器的滑片位置不变,断开开关,将电压表替换AB间导线接入电路,闭合开关,电压表小数为5.4V,则此时小灯泡亮度比正常发光时______:将滑动变阻器的滑片移到最左端,电压表示数变为7.2V.则小灯泡的额定功率为______W.【答案】右变大暗 4
【解析】
【详解】
第一空.开始实验前,为保护电路,滑动变阻器接入电路的阻值应该为最大值,如图所示的电路图中,当滑动变阻器移动到最右端时,电阻最大;
第二空.在I-U图像中,图像的斜率表示I
U
的数值,即电阻的倒数
1
R
,由图像可知,斜率
在逐渐减小,所以电阻的倒数逐渐减小,所以电阻逐渐变大;
第三空.当电压表示数为5V时,滑动变阻器一部分接入电路,当电压表代替导线AB接入电路时,由于电压表相当于断路,所以此时滑动变阻器全部阻值都接入电路,接入电路的总电阻变大,根据串联电路分压的特点,滑动变阻器两端的电压变大,所以小灯泡两端的电压减小,小于5V,小于正常发光时的电压,故亮度变暗;
第四空.由乙图可知,当电压表示数为1.8V时,电路的电流最小,所以此时滑动变阻器全部接入电路,由题意可知,当取下电压表放在AB两点间时,由于电压表相当于断路,所以滑动变阻器接入电路的方式发生了变化,由左端接入变成了全部接入电路,当滑动变阻器全部接入电路时,滑动变阻器两边的电压为7.2V,所以电源电压为9V.如下等效电路图:
由
U
I
R
=可知,滑动变阻器最大电阻P
max
min
7.2V
20Ω
0.36A
U
R
I
===;当小灯泡正常发光
时,取下电压表放在AB两点间,电压表示数是5.4V,全部滑动变阻器的电压是7.2V,说
明此时滑片位于总阻值1
4
处,所以小灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻值是总阻
值的1
4
即5Ω,此时的电流滑动变阻器两边的电压为4V,如下等效电路图:
8.考点:电路连接;滑动变阻器的使用;电压表使用;电路故障判断;电流表读数;电功率计算;实验评估.某学习小组在老师的指导下,探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关.他们用的实验器材如图所示,两个透明容器中密封着等量空气,U形管中液面最初相平,两个密闭容器中都有一段电阻丝.
(1)请你用笔画线代替导线,把图甲两个容器的电阻丝接到电路中_______-.
(2)实验中通过观察液面高度的变化来比较电流通过导体产生热量的多少,这种方法叫_____.
(3)接好电路,闭合开关,通电一段时间后,_____(填“左”或“右”)侧U形管中液面高度变化大,此实验现象表明,在电流和通电时间均相同的情况下,_____越大,所产生的热量越多.
(4)让两个密闭容器中的电阻一样大,在其中一个容器的外部将一个相同阻值的电阻和这个容器内的电阻并联(如图乙所示).移走图甲中的电阻,换接图乙中的电阻到电路中,重新做这个实验.此时通过两容器中电阻的电流不同,在通电时间相同的情况下,观察U 形管中液面高度变化,由此得到的结论是_____
(5)如果热量用Q表示,电流用I表示,电阻用R表示,时间用t表示,则Q=_____.【答案】转换法右电阻在电阻
和时间相同的情况下,电流越大,产生的热量越多 I2Rt
【解析】
【分析】
(1)根据“在电流和通电时间相同时,导体产生的热量与电阻大小的关系”,可确定是串
联电路,以根据电流流向法,从电源的正极出发依次连接电路元件,然后回到电源负极即可;
(2)电流产生的热量不能用眼睛直接观察,通过液面高度差的变化来反映;
(3)由电路图可知两电阻串联,根据串联电路的电流特点可知通过它们的电流关系,据 2Q I Rt = 比较两电阻产生的热量关系,密闭空气吸收热量后,体积不变,压强变大,U 形管内两液面的差值变大,据此进行解答;
(4)探究电流产生热量跟通电电流关系时,控制通电时间和电阻不变;
(5)根据焦耳定律的公式分析.
【详解】
(1)将滑动变阻器,两相同的透明容器中的U 形管,开关,逐一顺次连接即可,滑动变阻的连线要注意一上一下,如下图所示:
;
(2)电流产生的热量不便于用眼睛直接观察和测量,通过U 形管内液柱的高度差来反映,这种方法是初中物理常用的转换法;
(3)因串联电路中各处的电流相等,所以,两电阻丝串联时通过它们的电流相等;由 2Q I Rt = 可知,在电路和通电时间相同时,右侧电阻较大,产生的热量较多,密闭空气吸收热量后,体积膨胀,右侧气体膨胀更大所以B 管中的液面较高;
(4)在乙装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联,根据串联电路的电流特点可知,B 端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等,即I I 右左= ,两个5Ω的电阻并联,根据并联电路的电流特点知12I I I 右= ,两电阻阻值相等,则支路中电流相等,12I I =,所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半,根据U 型管液面的高度可知,电流越大,热量越多;故结论为:在电阻和时间相同的情况下,电流越大,产生的热量越多;
(5)由焦耳定律可知,2Q I Rt = .
故答案为(1). 见详解. (2). 转换法 (3). 右 (4). 电阻 (5). 在电阻和时间相同的情况下,电流越大,产生的热量越多 (6). I 2Rt
【点睛】
9.为了研究小灯泡在不同电压下工作时(实际电压不允许超过额定电压的五分之一),消耗的电功率是否相同,某同学选取一个额定电压为2.5V 的小灯泡.
(1)请你帮他设计电路,并画出电路图;
(________)
(2)他还准备了:蓄电池(6V),电流表(0~0.6A 0~3A)、电压表(0~3V
0~15V)、滑动变阻器R1(10Ω 0.6A)、滑动变阻器R2(50Ω 0.6A)、开关、导线若干.为了完成实验,应选择滑动变阻器_____接入电路,电压表选用_____量程;
(3)由实验测得,通过小灯泡的电流随电压变化的关系图线如图所示.由图可知,小灯泡正常发光时,通过灯丝的电流是_____A,此时消耗的电功率为_____W;
(4)通过数据分析可以得出:_____.
【答案】 R2 0﹣3V 0.20.5小灯泡在不同电压下的功率不同
【解析】
【分析】
(1)由实验目的确定要测量的量结合归纳法,据此画出电路图;
(2)(3)灯在额定电压下灯正常发光,根据通过小灯泡的电流随电压变化的关系图线找到,小灯泡正常发光时,通过灯丝的电流,此时消耗的电功率为P=U L I求灯的额定功率;根据欧姆定律求灯正常发光时的电阻大小,根据串联电路电压的规律和分压原理确定灯正常发光时变阻器连入电路中的电阻大小确定变阻器的规格;
(4)分别求出灯在不同电压下的功率得出结论.
【详解】
(1)研究小灯泡在不同电压下工作时(实际电压不允许超过额定电压的五分之一),消耗的电功率是否相同,故应用电压表测量出灯电压,用电流表测出此时灯的电流,根据P=UI 求灯的实际功率,为得出普遍性的规律,要多次测量,故要将滑动变阻器串联在电路中,如下所示:
(2)(3)灯在额定电压下灯正常发光,由通过小灯泡的电流随电压变化的关系图线可知,小灯泡正常发光时,通过灯丝的电流是0.2A,此时消耗的电功率为:
P=U L I=2.5V×0.2A=0.5W;
灯正常发光时的电阻:
2.5V 12.5Ω0.2A
U R I ===, 灯正常发光时变阻器分得的电压:U 滑=U ﹣U L =6V ﹣2.5V=3.5V , 变阻器连入电路中的电阻为: 3.5V 17.5Ω10Ω0.2A R =
=滑>, 故选用(50Ω 0.6A)滑动变阻器R 2;
因灯的额定电压为2.5V ,又实际电压不允许超过额定电压的五分之一,即
1 2.5V 0.5V 5
⨯=,故灯的实际电压不超过3V ,故电压表选用0~3V 量程; (4)由图中数据可知,灯的电压为U 1=1.5V 时,通过的电流为I 1=0.15A ,灯的实际功率: P 1=U 1I 1=1.5V×0.15A=0.225W;
同理,当灯的电压为3V 时,通过的电流约为0.22A ,灯的实际功率为0.66W ,
小灯泡正常发光时,通过灯丝的电流是0.2A ,此时消耗的电功率为
P=U L I=2.5V×0.2A=0.5W;
10.考点:欧姆定律;电功率在学习电学时,小夏利用如图丁所示的电路图,做了不少实验,其中电阻R 可选用阻值分别为10Ω、20Ω、30Ω的定值电阻。
(1)在做“探究电流与电阻的关系”的实验时,小夏先把10Ω的电阻连入电路,闭合开关,把电流表的读数填在表格中,然后把10Ω电阻分别换成20Ω、30Ω电阻,将相应的电流值记录到表格中。
小夏的错误做法是_____
(2)在做“伏安法”测电阻的实验时,小夏根据电路图连接的电路如图甲所示,图中尚有一根导线未连接,请用笔画线代替导线完成电路连接,要求滑动变阻器连入电路中的阻值最大。
(3)实验中小夏测得的结果如下表。
由此可以判断,小夏同学选用的定值电阻的阻值为_____Ω。
(4)在做“测量小灯泡额定功率”的实验时,小夏用额定电压为“3V”的小灯泡代替电路图中的电阻R ,连接好电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡正常发光,。