8.測(cè)量“小燈泡的電功率”,小燈泡的額定電流為0.3A,燈絲阻值在10Ω~15Ω之間,所提供的器材有:電流表、電壓表、電源(電壓恒為6V)、開(kāi)關(guān)各一個(gè),滑動(dòng)變阻器(“5Ω,2A”、“20Ω,1A”)兩個(gè),導(dǎo)線若干.

(1)小明沒(méi)有連接完的實(shí)物電路,如圖1所示,請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線將實(shí)物圖補(bǔ)充完整.
(2)小明選用的滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為20Ω 1A.
(3)閉合開(kāi)關(guān),移動(dòng)滑片,當(dāng)電流表的示數(shù)為0.3A時(shí),電壓表示數(shù)如圖2所示,讀數(shù)為4V,小燈泡的額定功率為1.2W.
(4)小紅沒(méi)用電壓表,但多用了一個(gè)開(kāi)關(guān),其它器材與小明的相同,也測(cè)出了小燈泡的額定功率.
①請(qǐng)?jiān)趫D3虛線框內(nèi)畫出她設(shè)計(jì)的電路圖.
②寫出實(shí)驗(yàn)步驟:實(shí)驗(yàn)步驟Ⅰ、按電路圖2連接實(shí)物電路圖,并將滑動(dòng)變阻器滑片調(diào)到阻值最大處;
Ⅱ、閉合開(kāi)關(guān)S1、斷開(kāi)S2,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片,使電流表示數(shù)為0.3A;
Ⅲ、滑片位置不動(dòng),閉合開(kāi)關(guān)S1、S2,讀出電流表示數(shù)I;
Ⅳ、求燈泡額定功率..
③寫出測(cè)定額定功率的表達(dá)式:P=0.3A×(6V-$\frac{1.8A}{I}$V).

分析 (1)根據(jù)定律求出燈兩端的電壓值范圍確定電壓表量程與燈并聯(lián);
(2)求出燈泡正常發(fā)光時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值,根據(jù)該阻值選擇滑動(dòng)變阻器.
(3)根據(jù)電壓表量程由圖2所示電壓表確定其分度值,讀出電壓表示數(shù),由P=UI求出燈泡額定功率;
(4)沒(méi)用電壓表,要測(cè)量小燈泡的額定功率,關(guān)鍵要測(cè)出燈正常發(fā)光時(shí)的電壓大小,
將燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián),用電流表測(cè)流過(guò)電路的電流,通過(guò)移動(dòng)的滑片,當(dāng)電流表示數(shù)為0.3A時(shí),燈正常發(fā)光;
保持滑片位置不動(dòng),然后利用開(kāi)關(guān)將燈短路,再測(cè)出此時(shí)通過(guò)變阻器的電流I,則在電源電壓已知的情況下,由歐姆定律,可求出燈正常發(fā)光時(shí)的變阻器連入電路中的電阻大。
在第一次操作中,由歐姆定律,可求出燈正常發(fā)光時(shí)變阻器的電壓大小,由串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn),求出燈的額定電壓,然后由P=UI求出燈泡額定功率.

解答 解:(1)電路電流為燈泡額定電流0.3A時(shí),燈絲阻值在10Ω~15Ω之間,由U=IR可知,燈泡兩端電壓約為
3V~4.5V,電壓表選用大量程,實(shí)物圖的連接如下圖1,

(2)此時(shí),由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,滑動(dòng)變阻器兩端電壓U=U-U=6V-U,
滑動(dòng)變阻器兩端電壓約為3V-1.5V,小燈泡的額定電流為0.3A,由R=$\frac{U}{I}$可知,此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值約為10Ω-5Ω,則滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇“20Ω 1A”;
(3)電壓表量程是0~15V,由圖乙可知,電壓表分度值是0.5V,電壓表示數(shù)是4V,
燈泡額定功率P=UI=4V×0.3A=1.2W;
(4)①電路圖如圖2所示;
②:Ⅰ、按電路圖2連接實(shí)物圖:

Ⅱ、閉合開(kāi)關(guān)S1、斷開(kāi)S2,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片,使電流表示數(shù)為0.3A;
Ⅲ、滑片位置不動(dòng),閉合開(kāi)關(guān)S1、S2,讀出電流表示數(shù)I;
Ⅳ、求燈泡額定功率.
③燈泡額定功率:
a、滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R=$\frac{U}{I}=\frac{6V}{I}$;
b、滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U=0.3A×R=0.3A×$\frac{6V}{I}$=$\frac{1.8A}{I}$V;
c、燈泡兩端電壓U=U-U=6V-$\frac{1.8A}{I}$V;
d、燈泡額定功率P=IU=0.3A×(6V-$\frac{1.8A}{I}$V)
故答案為:
(1)如圖1所示;
(2)“20Ω1A”
(3)4;1.2;
(4)①如圖2所示;
②斷開(kāi)開(kāi)關(guān),按照電路圖連接好實(shí)物,并將滑動(dòng)變阻器滑片調(diào)到阻值最大處;
②Ⅰ、按電路圖2連接實(shí)物電路圖,并將滑動(dòng)變阻器滑片調(diào)到阻值最大處;
Ⅱ、閉合開(kāi)關(guān)S1、斷開(kāi)S2,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片,使電流表示數(shù)為0.3A;
Ⅲ、滑片位置不動(dòng),閉合開(kāi)關(guān)S1、S2,讀出電流表示數(shù)I;
Ⅳ、求燈泡額定功率.
③0.3A×(6V-$\frac{1.8A}{I}$V)

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接電路圖、實(shí)驗(yàn)器材的選擇、電壓表讀數(shù)、求燈泡功率等及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力,綜合性強(qiáng),難度大,為壓軸題.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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