例4 (2024·绥化中考)在“测量小灯泡电功率”实验中,选用的小灯泡上标有“2.5V”字样,额定电流约为0.3A,电源电压恒为6V,实验电路如图甲所示。

(1)请用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整。(导线不允许交叉)
(2)现有规格为A“10Ω 2A”,B“20Ω 1A”和C“50Ω 0.2A”的三个滑动变阻器可供选择,应选择(填字母)滑动变阻器接入电路才能顺利进行实验。实验中滑动变阻器的作用是和调节小灯泡两端的电压及通过的电流。
(3)电路连接完成后,闭合开关,发现小灯泡发光很暗,这时眼睛应该看着(选填“电流表”或“电压表”)移动滑动变阻器的滑片,当小灯泡正常发光时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为W。
(4)实验中改变小灯泡两端的电压,多次测量的目的是。
(5)测得小灯泡的额定功率后,把小灯泡两端的电压调为额定电压的一半,发现测得的功率大于其额定功率的四分之一,请对其加以分析:。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整。(导线不允许交叉)
(2)现有规格为A“10Ω 2A”,B“20Ω 1A”和C“50Ω 0.2A”的三个滑动变阻器可供选择,应选择(填字母)滑动变阻器接入电路才能顺利进行实验。实验中滑动变阻器的作用是和调节小灯泡两端的电压及通过的电流。
(3)电路连接完成后,闭合开关,发现小灯泡发光很暗,这时眼睛应该看着(选填“电流表”或“电压表”)移动滑动变阻器的滑片,当小灯泡正常发光时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为W。
(4)实验中改变小灯泡两端的电压,多次测量的目的是。
(5)测得小灯泡的额定功率后,把小灯泡两端的电压调为额定电压的一半,发现测得的功率大于其额定功率的四分之一,请对其加以分析:。
答案
(1) 如图所示(连接方式:电压表3V接线柱接灯泡右接线柱,滑动变阻器右上接线柱接电流表0.6A接线柱)
(2) B;保护电路
(3) 电压表;0.65
(4) 寻找普遍规律
(5)小灯泡的电阻随温度降低而减小,当电压为额定电压的一半时,电阻小于正常发光时的电阻,根据${P=\frac{U^{2}}{R}}$,实际功率大于额定功率的四分之一
(2) B;保护电路
(3) 电压表;0.65
(4) 寻找普遍规律
(5)小灯泡的电阻随温度降低而减小,当电压为额定电压的一半时,电阻小于正常发光时的电阻,根据${P=\frac{U^{2}}{R}}$,实际功率大于额定功率的四分之一
解析
(1) 电压表选用0~3V量程并联在小灯泡两端,将电压表的“3”接线柱与小灯泡的右接线柱相连;滑动变阻器采用“一上一下”接线,将滑动变阻器的右上接线柱与电流表的“0.6”接线柱相连(导线不交叉)。
(2) 灯泡正常发光时,滑动变阻器两端电压$U_{滑}=U-U_{额}=6V-2.5V=3.5V$,滑动变阻器接入电阻$R_{滑}=\frac{U_{滑}}{I_{额}}=\frac{3.5V}{0.3A}\approx11.7Ω$,结合电流要求,应选B“20Ω 1A”;滑动变阻器的作用是保护电路和调节小灯泡两端的电压及电流。
(3) 小灯泡发光暗说明其电压小于额定电压,需观察电压表,移动滑片使电压表示数为2.5V;电流表选用0~0.6A量程,分度值0.02A,示数为0.28A,额定功率$P_{额}=U_{额}I_{额}=2.5V×0.28A=0.7W$。
(4) 多次测量是为了测量小灯泡在不同电压下的实际功率,探究实际功率与实际电压的关系(或观察不同电压下灯泡的亮度变化)。
(5) 小灯泡的电阻随温度降低而减小,当电压为额定电压的一半时,灯泡温度降低,电阻变小,根据$P=\frac{U^{2}}{R}$,实际功率$P_{实}=\frac{(\frac{U_{额}}{2})^{2}}{R_{实}}$,因$R_{实}<R_{额}$,故$P_{实}>\frac{P_{额}}{4}$。
(2) 灯泡正常发光时,滑动变阻器两端电压$U_{滑}=U-U_{额}=6V-2.5V=3.5V$,滑动变阻器接入电阻$R_{滑}=\frac{U_{滑}}{I_{额}}=\frac{3.5V}{0.3A}\approx11.7Ω$,结合电流要求,应选B“20Ω 1A”;滑动变阻器的作用是保护电路和调节小灯泡两端的电压及电流。
(3) 小灯泡发光暗说明其电压小于额定电压,需观察电压表,移动滑片使电压表示数为2.5V;电流表选用0~0.6A量程,分度值0.02A,示数为0.28A,额定功率$P_{额}=U_{额}I_{额}=2.5V×0.28A=0.7W$。
(4) 多次测量是为了测量小灯泡在不同电压下的实际功率,探究实际功率与实际电压的关系(或观察不同电压下灯泡的亮度变化)。
(5) 小灯泡的电阻随温度降低而减小,当电压为额定电压的一半时,灯泡温度降低,电阻变小,根据$P=\frac{U^{2}}{R}$,实际功率$P_{实}=\frac{(\frac{U_{额}}{2})^{2}}{R_{实}}$,因$R_{实}<R_{额}$,故$P_{实}>\frac{P_{额}}{4}$。
登录