实验探究题 · 第3节 跨学科实践:为家庭节约用电提建议

实验探究题中等
为了测量小灯泡的额定功率并探究小灯泡的亮度与实际功率的关系,某物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路,标有 “2.5V” 字样的小灯泡,电阻约为 10Ω,可供选用的滑动变阻器有 R1“10Ω 1A”、R2“20Ω 1A” 和 R3“50Ω 0.2A”。
题目配图
(1) 为了完成实验,你认为应该选用的滑动变阻器是____(选填 “R1”“R2”“R3”);实验中滑动变阻器除保护电路外,还起到____的作用。
答案:R2;改变灯泡两端电压
(2) 请用笔画线代替导线将图甲的实验电路补充完整。(要求:滑动变阻器滑片向右移动时,灯泡变亮)
答案:作图(滑动变阻器右下接线柱接入电路)
子题答案图
(3) 电路正确连接后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表指针明显偏转,你认为造成这一现象的原因可能是_______________。 A.电流表断路 B.小灯泡短路 C.小灯泡灯丝断了 D.滑动变阻器短路
答案:C
(4) 故障排除后,开始实验,在移动变阻器滑片的过程中,观察____表的示数,直至灯泡正常发光,此时电流表如图乙所示,灯泡电功率为________W。
答案:电压;0.65
(5) 根据收集到的实验数据,同学们得出了小灯泡亮度与实际功率的关系;在分析论证过程中,它两端的电压与电流的比值不一样,你认为其主要原因是_______________________________________。
答案:灯丝的电阻随温度的变化而变化
(6) 在实验时,电压表出现故障不能使用,小明向老师借了一只定值电阻 R0(R0阻值已知),设计了如图丙所示的电路,继续测量小灯泡额定功率,应先闭合开关 S 和 S1,断开 S2,调节滑动变阻器,当电流表示数为_____________时,小灯泡正常发光;接着滑动变阻器滑片保持不动,将 S1断开,S2和 S 闭合,读出电流表示数为 I,则小灯泡的额定功率 P额=___________(用 I、U额和 R0表示)。
答案:U额(I−U额/R0)
答案:(1) R2;改变灯泡两端电压;(2) 作图(滑动变阻器右下接线柱接入电路);(3) C;(4) 电压;0.65;(5) 灯丝的电阻随温度的变化而变化;(6) U额(I−U额/R0)
查看解析
(1) 灯泡额定电流约 I=UL/R=2.5V/10Ω=0.25A,R3允许最大电流 0.2A,排除;电源电压 6V,灯泡正常发光时,滑动变阻器分压 3.5V,接入电阻 R滑=14Ω,大于 10Ω,故选择 R2。滑动变阻器作用:保护电路,同时改变灯泡两端电压。 (2) 滑片右移灯泡变亮,说明电阻变小,滑动变阻器接右下接线柱。 (3) 小灯泡不亮,电压表明显偏转,说明电压表串联接入电路,故障为小灯泡灯丝断路,选 C。 (4) 测额定功率,移动滑片时观察电压表示数,使灯泡电压等于额定电压;电流表 0‑0.6A 量程,示数 0.26A;P额=U额IL=2.5V×0.26A=0.65W。 (5) 灯泡亮度不同,灯丝温度不同,灯丝电阻随温度升高而增大,所以电压、电流比值不同。 (6) 灯泡与 R0并联,电压相等,灯泡正常发光时,R0两端电压等于 U额,电流表示数 I0=U额/R0。滑片不动,闭合 S、S2,电流表测总电流 I,灯泡额定电流 I额=I−U额/R0;额定功率 P额=U额(I−U额/R0)

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