【題目】小明學習了電功率的概念后,要對小燈泡的電功率進行研究:

(a)取兩個阻值不同的燈泡L1、L2要研究它們的電功率跟哪些因素有關?他設計了如圖所示的電路圖.要探究它們的電功率跟電流的關系,應采用圖甲、乙兩圖中的__________ 電路圖.(填“甲圖”或“乙圖”)

(b)要“測量小燈泡的額定功率”,現(xiàn)有器材:電源(電壓恒為6V)、開關、電壓表、電流表各一個,導線若干,額定電壓為3.8V的待測小燈泡(電阻約為12Ω),滑動變阻器兩個(A:“5Ω 2A“;B:“20Ω 0.5A”)。

(1)該實驗,應選用的滑動變阻器是__________(選填“A”或“B”)。

(2)如圖甲所示是小明同學連接的實物電路圖,圖中只有一根導線連接錯誤,請你在圖中用“×”標出這根錯接的導線,只改接一根導線使電路成為正確的電路(不能與其他導線交叉)。

_______

(3)小明確認電路連接無誤后閉合開關,無論怎樣移動滑動變阻器的滑片,小燈泡始終不發(fā)光且電壓表的示數(shù)都接近電源電壓,電流表示數(shù)幾乎為零,則電路的故障是__________。

(4)排除故障后,移動滑動變阻器的滑片,并繪制出了小燈泡的電流隨電壓變化的圖象如圖乙所示,則該小燈泡的額定功率為__________ W。

(5)該組的另一同學接著實驗時,發(fā)現(xiàn)電壓表0~15V量程已經(jīng)損壞,0~3V量程還可以正常使用,在不添加器材的情況下,為了測出該小燈泡的額定功率,請你在丙圖中的虛線框內(nèi)畫出正確的電路圖。

______

(6)由圖乙推知:小燈泡的實際電壓是額定電壓一半時的電功率為P1,小燈泡的實際電流是額定電流一半時的電功率為P2,則P1__________P2(選填“大于”、“小于或“等于”)。

【答案】乙圖 B 小燈泡斷路 1.14 >

【解析】

(a)要研究電功率跟電壓的關系,根據(jù)公式P=UI,必須保持電壓不變,所以兩燈應并聯(lián)。則應采用乙圖。

(b) 1)實驗中,額定電壓為3.8V的待測小燈泡,電阻約為12Ω,由歐姆定律,燈的額定電流約為:I==0.32A,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和歐姆定律,當燈正常發(fā)光時,變阻器連入電路中的電阻:R==6.88Ω>5Ω,從電流和電阻大小考慮,故應選用的滑動變阻器是B;

(2)原電路中,電壓表串聯(lián)在電路中、電流表與變阻器串聯(lián)是錯誤的,電流表應與變阻器串聯(lián),電壓表與燈泡并聯(lián),改正后如下圖所示:

(3)經(jīng)分析,無論怎樣移動滑動變阻器的滑片,小燈泡始終不發(fā)光且電壓表的示數(shù)都接近電源電壓,則電路的故障是與燈泡并聯(lián)的電路斷路了;

(4)根據(jù)制出的小燈泡的電流隨電壓的變化的圖象知,燈的額定電壓下的電流為0.3A,則該小燈泡的額定功率為:P=ULIL=3.8V0.3A=1.14W;

(5)根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律,當變阻器的電壓為:6V3.8V=2.2V時,燈正常發(fā)光,故可將電壓表使用小量程與變阻器并聯(lián),移動變阻器的滑片,當電壓表示數(shù)為2.2V時,記下電流表的示數(shù)。如下圖所示:

(6)由圖知,小燈泡的實際電壓是額定電壓一半(1.9V)時的電流約為0.21A,電功率為:

P1=1.9V×0.22A=0.40W;

小燈泡的實際電流是額定電流一半時(0.15A)對應的電壓約為1V,燈的實際電功率為:

P2=1V×0.15A=0.15W,P1大于P2。

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(1)為了完成此實驗,除已提供測質(zhì)量的電子天平外,還需要的測量工具有:______、______

(2)興趣小組在實驗過程中發(fā)現(xiàn),水內(nèi)能的增加量小于重物做功的大小,請寫出造成這種現(xiàn)象的一種原因:______。

(3)改進實驗后,獲得了如下數(shù)據(jù),規(guī)律得到驗證。

實驗

序號

重物質(zhì)量

kg

下降高度

m

升高溫度

(℃)

實驗

序號

重物質(zhì)量

kg

下降高度

m

升高溫度

(℃)

1

20

5

0.5

4

10

10

0.5

2

20

10

1.0

5

30

10

1.5

3

20

15

1.5

6

40

10

2.0

若使容器內(nèi)相同質(zhì)量水的溫度升高2.5℃,則25kg的重物需下降______m。

(4)若已知容器中水的質(zhì)量是0.2kg,計算第二次實驗中,當重物下降,重物的重力做功轉化為水的內(nèi)能增加的效率______。

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⑶實驗中,小明在燒杯中加入300g水,調(diào)好裝置后,加熱使水溫升高50℃,測得此過程中消耗了6g酒精,他利用酒精燃燒放出的熱量與水吸收的熱量相等,算得酒精熱值q=_____________J/kg,他查表得到q酒精=3.0×l07J/kg,發(fā)現(xiàn)兩者偏差較大,你認為其中的原因可能是______________________(寫出一條原因即可)(水的比熱容為4.2×103J/(kg℃))

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