第十八章 电功率
第2节 测量小灯泡的电功率
(答题时间:____分钟 分值:47分)1. (2017陕西)(8分)小华观察家中手电筒发现里面只有一个LED灯其额定电压为1.5 V他想测出该LED灯的额定功率.(1)请在图甲中用笔画线代替导线完成实物电路的连接;
第1题图(2)连接电路时开关应处于________(选填“断开”或“闭合________(选填“左”或“右”)端;(3)连好电路后闭合开关发现LED灯不发光电流表示数几乎为0电压表示数约为3 V则该电路的故障可能是LED灯________(选填“短路”或“断路”);(4)排除故障后经过多次测量得到实验数据如下:
实验序号 电压电流电功率第3次实验时电流表示数如图乙所示读数为______则该LED灯的额定功率为______W.当灯两端的实际电压小于额定电压时实际功率________额定功率;(5)进一步分析发现当LED灯两端的电压增大时其电阻将________.(2017福建)(8分)在“测量小灯泡的电功率”的实验中电源电3 V,灯泡额定电压为 (1)请根据图甲将图乙所示的实物电路用笔画线连接完整;(2)在连接电路时开关应________滑动变阻器的滑片应置于________(选填“A”或“B”)端;(3)移动滑片当电压表的示数为1.5 V时电流表的示数如图丙所示其示数为________A小灯泡此时的电功率为________W.要测量小灯泡的额定功率需将滑片向________(选填B”)端移动直到电压表的示数为2.5 V;(4)实验中小灯泡突然熄灭电流表示数为零电压表示数变大电路中的故障可能是____________________.
第2题图(2017黔东南)(7分)在测定“小灯泡电功率”的实验中电源电压为4.5 V小灯泡额定电压为 、电阻约为10 Ω.
第3题图(1)连接电路时开关应________;(2)请你用笔画线代替导线将图甲中的实物电路连接完整要求滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变暗;(3)闭合开关移动滑动变阻器的滑片发现小灯泡始终不亮电压表有示数电流表无示数原因可能是________________________;(4)电路故障排除后闭合开关移动滑动变阻器的滑片到某一位置时电压表示数如图乙所示为________V若想测量小灯泡的额定功率应将图甲中的滑片向________(选填或“B”)端移动使电压表的示数为 ;(5)移动滑片记下多组对应的电压表和电流表的示数并绘制成图丙所示的-U图像根据图像信息可计算出的小灯泡的额定功率是______W.请认真观察图丙你还有什么发现?________________________.(写出其中一条)(2017绥化)(6分)小明同学手里有一个标有“3.8 V”字样的小灯泡他想知道小灯泡正常工作时的电功率于是在学校实验室借来一些实验器材连接了如图甲所示的实验电路电源电压恒定不变.
第4题图(1)在图中找出连接错误的一根导线并在该导线上画“用笔画线代替导线将电路连接正确;(所画的导线要用实线不可用虚线)(2)该实验的原理是________;(3)连接电路时开关应该________;(4)闭合开关移动滑动变阻器的滑片他发现小灯泡始终不亮电流表有示数电压表无示数.则故障原因可能是______________;(5)在实验时电压表出现了故障不能使用.小明向老师借了一只定值电阻(R0阻值已知)设计了如图乙所示的电路继续测量额定电压为额的小灯泡的额定功率.测量时应先闭合开关S和S调节滑动变阻器当电流表的示数为________时小灯泡正常S1断开闭合读出电流表的示数为则小灯泡的额定功率额=________(用、额和表示).(2017铁岭)(12分)小红在“测量小灯泡的电功率”的实验中选择了额定电压为2.5 V的小灯泡电源电压保持6 V不变滑动变阻器规格为“40 Ω 1 A”连接电路如图甲所示.(1)小红所连接电路存在一处错误,请你在错误的导线上画“”,用笔画线代替导线,画出正确的连线;
(2)正确连接电路后闭合开关发现电流表有示数电压表无示数则电路中存在的故障可能是____________(选填“小灯泡”或“电压表”)断路;(3)排除故障后闭合开关移动滑片当电压表示数为2 V时电流表的示数如图乙所示此时电流表的示数为________A小灯泡的功率为________W;(4)若使小灯泡正常发光应将滑片向______(选填“左”或“右”)移动至电压表示数为______V;(5)小红想要继续探究“电流与电阻的关系”只将小灯泡换成阻值不同的定值电阻实验时控制定值电阻两端的电压保持2 V不变则更换的定值电阻的阻值不能大于________Ω;(6)老师又拿来一个额定电流为额的小灯泡来测量小灯泡的额定功率.设计了如图丙所示电路电源电压未知、电阻的阻值为请你将实验步骤补充完整.只闭合开关________(选填“SS2”),将滑动变阻器的滑片移至最左端读出电压表的示数为;只闭合开关________(选填“S或“S),再次调节滑片直至电压表的示数为________此时小灯泡正常发光电压表的示数为;小灯泡额定功率的表达式是额=________.
第5题图(2017安顺)(6分)小芳到实验室做“测量小灯泡额定功率”的实验时老师只给她提供了如下器材:标有“2.5 V”的小灯泡、电源、滑动变阻器、开关、两个电压表(没有电流表)、阻值为10 Ω的定值电阻、导线若干.她根据所给定的器材经过认真思考后设计了正确的实验电路如图甲是该电路的不完整电路图.(1)请你将图甲中电路图补充完整;(2)闭合开关前应将滑动变阻器调至阻值______的位置;(3)闭合开关后为了测量小灯泡的额定功率应调节滑动变阻器使电压表的示数为______V此时电压表的示数如图乙所示是______V;(4)小灯泡的额定功率为________W;(5)她还进一步设计出了只有电流表没有电压表解决这个问题的方法其电路如图丙所示=并认为关键的一步是必须调节滑动变阻器的示数为________A时再读出电流表的示数才能计算出小灯泡的额定功率.
第6题图答 案
1. (每空1分作图1分共8分)(1)如答图所示 (2)断开 左 (3)断路 (4)0.58 0.87 小于 (5)减小(或变小)
第1题答图【解析】(1)电压表要和LED灯并联并注意电流正进负出.由题可知灯的额定电压是1.5 V小于3 V所以电压表应该选择0~3 V的量程故LED灯的正极接线柱要和电压表的“3”接线柱相连具体如答图所示2)为了电路元件的安全连接电路时开关要断开在闭合开关前要把滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处.图中滑动变阻器下面的接线柱是右端的接线柱所以滑片要滑到最左端;(3)LED灯不发光、电流表示数几乎为0可以初步判断是电路中某处发生断路而电压表示数约为电源电压可以进一步确定是和电压表并联的部分发生了断路所以故障可能是LED灯发生了断路;(4)因为电流表使用的是0~0.6 A的量程每大格是0.2 A、每小格是0.02 A读数是0.4 A+0.02 A×9=0.58 A;因为第3次实验时0.58 A,所以其额定电功率是=UI==;当LED灯两端的实际电压小于额定电压时通过LED灯的电流也小于其正常工作时的电流根据=可得当实际电压小于额定电压时实际功率也小于额定功率;(5)根据=可得当LED两端电压分别1.0 V、和时其电阻分别是 、 、 所以当LED灯两端电压增大时其电阻将减小.2. (每图2分其余每空1分共8分)(1)如答图所示 (2)断开 (3)0.24 0.36 (4)小灯泡处断路(开路)
第2题答图【解析】(1)因为灯泡的额定电压2.5 V所以电压表量程选~电流从正极流进负极流出具体连接如答图所示;(2)连接电路的过程中为了电路中元件的安全开关应该处于断开状态;闭合开关前需将调节滑动变阻器的滑片调到阻值最大位置处即端;(3)因为电流表选的量程是0~0.6 A分度值是0.02 A电流表读数为 灯泡此时电功率为=UI=1.5 V×=;根据已知条件电压表示数为1.5 VA端移动滑片使灯泡两端的电压为额定电压2.5 V;(4)实验中小灯泡突然熄灭电流表示数为零说明电路处于断路(开路)状态电压表示数变大说明电压表的正负接线柱与电源正负极之间是连通的所以电路中的故障可能是与电压表并联的小灯泡处断路(开路).3. (每空/图1分共7分)(1)断开 (2)如答图所示 (3)小灯泡断路 (4)2.2 (5)0.5 灯丝电阻随小灯泡两端电压的增大而增大
第3题答图
【解析】(1)在连接电路过程中为了防止因电路故障等原因而损坏电路元件所以连接电路过程中开关应断开;(2)题中要求滑动变阻器滑片向右移动时小灯泡变暗即电路中电流变小所以要求滑动变阻器滑片向右移动时阻值变大故下接线柱应该选接端接线柱;(3)根据题中提供的信息可以判断电路故障为小灯泡断路;(4)根据图乙可知电压0~3 V量程分度值为0.1 V所以电压表示数为2.2 V;为了测量小灯泡的额定功率需要让电压表示数为2.5 V所以需要滑动变阻器分得的电压减小即滑动变阻器的阻值要减小故需要将滑动变阻器的滑片向端移动;(5)根据图像可知当小灯泡两端电压为2.5 V时电流表示数为0.2 A所以可以计算出小灯泡的额定功率为=UI=2.5 V×0.2 A=从图像可以看出随着小灯泡两端电压的增大灯丝的电阻也随之增大.4. (每空/图1分共6分)(1)如答图所示 (2)=UI (3)断开 (4)小灯泡(或电压表)短路 (5) (-)U额
第4题答图【解析】(1)在实物图连接判断的过程中要注意判断滑动变阻器的连接、电流表及电压表的连接、量程的选择等由于小灯泡的额3.8 V,因此电压表的量程应为0~故电压表的量程选错具体如答图所示;(2)测量电功率实验原理是=UI用电压表测量电压、电流表测量电流最后求得电功率;(3)连接电路时为了保护电路开关应该断开当检查无误后再闭合开关;(4)闭合开关后移动滑片小灯泡不亮电流表有示数说明电路中有短路的可能电压表无示数说明电压表测量的部分可能发生短路即可能小灯泡(电压表)短路;(5)只有电流表的情况测量电功率这是利用“安欧法”如图所示先闭合开关S和S灯L与电阻0并联电压相等电流表测量电阻的电流调节滑片使电流表示数为时此时灯L和电阻两端电压均为额小灯泡正常发光.然后将S断开闭合此时它们仍并联小灯泡正常发光只是电流表测量干路电流为则通过小灯泡的电流为- 根据P=UI可求小灯泡的额定电功率P额=额.5. (每图2分其余每空1分共12分)(1)如答图所示 (2)电压表 (3)0.2 0.4 (4)左 2.5 (5)20 (6)①S -I额 ③(U-U)I额
第5题答图【解析】(1)错误之2)正确连接电路后闭合开关若发现电流表有示数电压表无示数则电路中电压表断路;(3)由图乙可知电流表所选量程为0~每小格0.02 A则电流表示数为0.2 A小灯泡的功率为=UI=2 V×0.2 A=0.4 W;(4)因为小灯泡正常发光时的电压为2.5 V而此时小灯泡两端的实际电压为2 V应增大小灯泡两端的电压由于串联电路具有分压作用应使滑动变阻器分得的电压减小应减小滑动变阻器接入电路中2.5 V时为止;(5)电源电压为6 V电阻两端电压为2 V滑动变阻器分压为4 V是定值电阻两端电压的两倍根据分压原理可知滑动变阻器接入电路的阻值为定值电阻阻值的两倍滑动变阻器最大阻值为40 Ω因此定值电阻最大阻值为20 Ω;(6)①闭合开关S将滑动变阻器的滑片移至最左端读出电压表的示数为;只闭合S再次调节滑片直到电压表的示数为-I额读出此时电压表的示数为U;小灯泡两端的电压为-U额定电流为I额小灯泡额定功率的表达式为P额=(U-U)I额.6. (每图/空1分共6分)(1)如答图所示 (2)最大 (3)2.5 2.4 (4)0.6 (5)0.25
第6题答图【解析】(1)根据实验原理=可知在没有电流表的情况下利用电压表和定值电阻代替电流表的作用采用分压电路电压表并联在定值电阻两端电路如答图所示;(2)闭合开关前滑动变阻器滑片滑到阻值最大处;(3)因为小灯泡的额定电压为2.5 V闭合开关后为了测量小灯泡的额定功率应调节滑动变阻器使电压表的示数为=2.5 V电压表量程为0~3 V分此时电压表的示数为=2.4 V此时电路中的电流为=I====0.24 A;(4)小灯泡的额定功率为===0.6 W;(5)要测量小灯泡的额定功率小灯泡两端的电压为额定电压根据并联电压相等则定值电阻两端电压等于2.5 V又知=故电流表的示数为===0.25 A.
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