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
某实验小组在 “测定小灯泡正常发光时的电阻和其额定电功率” 的实验中,选用如图甲所示的器材,其中电源电压为 6V 保持不变,小灯泡额定电压为 2.5V(小灯泡正常发光灯丝电阻约为 12Ω),可供选择的滑动变阻器有两种规格(R1标有 “10Ω;0.5A” 字样,R2标有 “20Ω;0.5A” 字样)。
题目配图
(1) 为了能顺利完成该实验探究,应选用滑动变阻器____(选填 “R1” 或 “R2”);
答案:R2
(2) 闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现电压表的示数如图乙所示,为了测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑动变阻器的滑片向____(选填 “A” 或 “B”)端缓慢移动至恰当的位置;
答案:B
(3) 在实验过程中,如果突然电流表坏了。但手头上有一只大小合适的已知阻值的定值电阻 R0,同学们设计了如图丙所示的电路图,并连接好实物电路测量该小灯泡的额定电功率。实验操作步骤如下: ①断开开关 S1,闭合开关 S2,移动滑动变阻器滑片,使电压表示数等于小灯泡的额定电压 U额; ②保持滑动变阻器滑片位置不变,断开开关 S2,闭合开关 S1,记下此时电压表示数为 U,则该小灯泡的额定电功率 P额=______________。(用含有 U额、U 和 R0的表达式表示)
答案:U额(U‑U额)/R0
答案:(1) R2;(2) B;(3) U额(U‑U额)/R0
查看解析
(1) 灯泡额定电流 I'=UL/RL=2.5V/12Ω,灯泡正常发光时,滑动变阻器分压为 6V‑2.5V=3.5V,算出滑动变阻器需要接入电阻约 16.8Ω,大于 10Ω,因此选 R2。 (2) 电压表示数 2.2V,小于额定电压 2.5V,需要增大灯泡两端电压,减小滑动变阻器接入电阻,滑片向 B 端移动。 (3) 滑片不动,电路状态不变。定值电阻两端电压 U0=U‑U额,串联电路电流 I0=(U‑U额)/R0,灯泡额定电流等于 I0。 额定功率 P额=U额I0=U额(U‑U额)/R0。

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