【題目】小嘉做“測定小燈泡的電功率”實驗,小燈的額定電壓可能為2.2伏或3.8伏,且額定功率小于1瓦.實驗室提供了電壓為2伏的電池若干節(jié).她正確連接電路,并將滑片移到滑動變阻器的一端,閉合電鍵觀察到電壓表的示數(shù)如圖(a)所示,小燈的亮度很暗.然后她將變阻器的滑片向另一端移動,觀察到電流表示數(shù)變小;當滑片到達另一端時,電壓表、電流表的示數(shù)如圖(b)、(c)所示.

①小嘉在器材選擇和在操作過程中均存在問題,她在操作過程中存在的問題是________;圖(a)中電壓表的讀數(shù)為________

②小嘉改正了上述問題,重新設計電路進行實驗.當她移動變阻器的滑片到中點位置(即變阻器接入電路的電阻為最大值的一半)時,小燈泡恰好正常發(fā)光,此時電壓表指針恰好位于刻度線上,求小燈泡額定功率.________

【答案】連接電路時,變阻器的滑片沒有置于阻值最大處 2V 0.836W

【解析】

根據(jù)歐姆定律,結(jié)合題干中“她將變阻器的滑片向另一端移動,觀察到電流表示數(shù)變小”確定操作過程中存的問題;由圖(a)得到電壓表的示數(shù);
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,確定圖(b)電壓表的示數(shù),從而求出變阻器分得的電壓;
根據(jù)因燈的額定功率小于1W,求出燈正常發(fā)光時的電流范圍,確定電流表的示數(shù),根據(jù)歐姆定律求出變阻器的最大阻值;
根據(jù)燈泡額定電壓是3.8V,且電壓表指針指在刻度線上,排出電壓表并聯(lián)在燈的兩端的可能,從而確定電壓表連接的位置;
因電源電壓是2V的整數(shù)倍,判斷電源電壓的可能的大小,根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律和變阻器連入電路中的阻值大小,由歐姆定律求出電路中的可能電流大小,結(jié)合燈正常發(fā)光時的電流范圍,確定電源電壓的值,從而判斷出燈的額定電壓和額定電流,根據(jù)PL=ULIL求出燈的額定功率。

①正確連接電路,并將滑片移到滑動變阻器的一端,然后她將變阻器的滑片向另一端移動,觀察到電流表示數(shù)變小,由歐姆定律可知此時變阻器連入電路中的電阻變大了,由此可知,開始時滑片移到滑動變阻器的一端是變阻器滑片連入電路中電阻為0的一端,即此時電路中只有燈泡;圖(a)所示電壓表,若選大量程,分度值為0.5V,示數(shù)為10V;若選小量程,分度值為0.1V,示數(shù)為2V,因燈的額定電壓可能為2.2伏或3.8伏,小燈的亮度很暗,所以電壓表示數(shù)即電源電壓只能為2V(由此可判斷,燈的額定電壓應為3.8V),所以,小嘉在操作過程中均存在的問題是:連接電路時,變阻器的滑片沒有置于阻值最大處,電源電壓為2V;
②然后她將變阻器的滑片向另一端移動,觀察到電流表示數(shù)變。划敾竭_另一端時,即變阻器的最大阻值與燈泡串聯(lián),電壓表、電流表的示數(shù)如圖(b)、(c)所示。
圖(b)電壓表,當使用大量程時,分度值為0.5V,示數(shù)為4V;當使用小量程時,分度值為0.1V,示數(shù)為0.8V,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,此時燈的電壓應小于2V,所以燈的電壓為0.8V,變阻器的電壓為U=2V-0.8V=1.2V;
圖(c)電流表,當選用大量程時,分度值為0.1A,示數(shù)為0.3A;當選用小量程時,分度值為0.02A,示數(shù)為0.06A,因燈的額定功率小于1W,所以燈正常發(fā)光時的電流,故此時電流表示數(shù)只能為I′=0.06A(因燈的電壓為0.8V2V,燈比第1次中的很暗還將變暗時的電流大小為0.06A),所以變阻器的最大阻值,小嘉改正了上述問題,重新設計電路進行實驗。當她移動變阻器的滑片到中點位置,即變阻器接入電路的電阻為最大值的一半,,因燈泡額定電壓電壓是3.8V,如果電壓表與燈泡并聯(lián),若用小量程,燈泡正常發(fā)光時超過其量程,則電壓表應該用大量程,而大量程的分度值是0.5V,燈泡額定電壓是3.8V,燈泡正常發(fā)光時,電壓表指針不可能指在刻度線上,所以,電壓表應該與滑動變阻器并聯(lián)。
電源電壓為2V的整數(shù)倍,因燈的電壓為3.8V時正常發(fā)光,故電源電壓至少為4V
a若電源電壓為4V時,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,變阻器的電壓為U1=4V-3.8V=0.2V,燈正常工作時電路中的電流,,即正常發(fā)光時的電流小于燈最暗時的電流,這是不可能的;
b若電源電壓為6V,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,變阻器的電壓為U2=6V-3.8V=2.2V,燈正常工作時電路中的電流,符合題目條件;
c若電源電壓為8V,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,變阻器的電壓為U3=8V-3.8V=4.2V,燈正常工作時電路中的電流,不符合題目條件;
所以電源電壓為6V,燈正常發(fā)光時電流IL=0.22A,燈的額定功率PL=ULIL=3.8V×0.22A=0.836W。

練習冊系列答案
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2)分析實驗現(xiàn)象可知,小車在水平面上運動速度的減小是因為受到_____(填“平衡力”或“非平衡力”)的作用。通過對實驗現(xiàn)象的分析,推理可知:如果運動的物體不受力時,將做_____。

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表一

表二

實驗序號

形狀

壓力

(牛)

受力面積(厘米2

下陷程度(毫米)

實驗序號

形狀

壓力

(牛)

受力面積(厘米2

下陷程度(毫米)

1

長方體

2

10

2

4

長方體

2

5

4

2

正方體

3

10

3

5

長方體

4

10

4

3

圓柱體

6

10

5

6

長方體

6

15

4

7

1)分析比較實驗序號123的數(shù)據(jù)及觀察的現(xiàn)象, ____(選填不能)得到初步結(jié)論:受力面積相同,柱形物體對支持面壓力越大,壓力產(chǎn)生的形變效果越顯著。理由:___ 。

2)進一步分析比較實驗序號456數(shù)據(jù)及觀察的現(xiàn)象可得到結(jié)論:____,柱形物體對支持面的壓力形變效果相同。

3)小明同學發(fā)現(xiàn)以上6次實驗還不能探究柱形物體對支持面壓力的形變效果與形狀有無關系,他應該選擇其他物體再次進行實驗,請把該物體符合要求的各項數(shù)據(jù)填寫在序號7中。______

4)從上列表格中數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象,小組同學總結(jié)歸納得出:若要比較柱形物體對支持面壓力產(chǎn)生的形變效果顯著程度,可以觀察比較________以及計算 ____所受的壓力大小進行判斷。

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A. 電阻R1的阻值為10Ω

B. S1S2閉合時,通過電阻R1的電流為0.5A

C. S1、S2閉合時,電流表A1測量的是R1的電流

D. 開關S2斷開時,電流表A2示數(shù)為0.5A

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