小明在“探究小灯泡在不同电压下工作时的电功率”的实验时,实验室提供了如下器材:电源(电压恒为8V),一个电流表...
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小明在“探究小灯泡在不同电压下工作时的电功率”的实验时,实验室提供了如下器材:电源(电压恒为8V),一个电流表,一个电压表,滑动变阻器“20Ω 2A”,小灯泡(额定电压2.5V,额定功率小于1.2W),一个阻值已知的定值电阻R0,开关及导线若干。
(1)请根据图*所示的电路图,用笔画线代替导线,完成实验电路图乙的连接(要求:滑动变阻器的滑片P向右滑动时灯变亮;连线不能交叉)( )
(2)正确连接电路后,闭合开关进行实验,记录的数据如下表所示。当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图*所示,小灯泡的额定功率为_____W。
实验次数物理量 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
电压/V | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 30 |
电流/A | 0.24 | 0.32 | 0.38 | 0.44 | |
电功率/W |
(3)分析表中数据可得出结论:小灯泡工作时,消耗的电功率随电压的增大而____(选填“增大”、“不变”或“减小”),小灯泡的实际功率由______(选填“额定功率”、“额定电压”或“实际电压”)决定。
(4)完成实验后,利用上述器材,小明又想出一种测量小灯泡额定功率的方法,设计了如图所示的电路,所用电压表量程为“0~15V”,请将以下实验步骤补充完整。
①检查电路无误后,闭合开关S,将开关S1拨至“1”,调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为______V ;
②滑动变阻器滑片不动,再将开关S1,拨至“2”读出电压表示数为U0;
③小灯泡的额定功率P额=______(用U额、UR0表示)。若步骤②中,在将开关S1拨至“2”时,不小心将滑片向右移动了少许,其他*作正确,则测出的小灯泡额定功率比真实值_____(选填“偏大”或“偏小”)。
【回答】
(1). 如图,正确连线,滑动变阻器接线柱接正确1分
(2). 1.05 (3). 增大 (4). 实际电压 (5). 5.5 (6). (7). 偏小
【解析】
(1)根据图*电路连接实物图,根据灯泡正常发光电流确定电流表量程;
(2)由图*读出灯泡正常发光时的电流,由P=UI计算额定功率;
(3)根据表中数据分析灯泡功率与电压的关系;
(4)要测量小灯泡的额定功率,需使小灯泡两端的电压等于其额定电压,根据串联电路电压规律可得出电压表的示数;滑片不动,再将开关S1拨至“2”,求出此时电路中的电流即为小灯泡的额定电流,根据P额=U额I额求出小灯泡的额定功率;由串联电路特点和欧姆定律分析解答测量的中的差异。
【详解】(1)(1)由电路图知,电流表、灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联,由P=UI可得灯泡正常发光电流约为
所以电流表选择0~0.6A量程,由此连接实物如图所示:
(2)当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图*所示,电流表使用0~0.6A量程,分度值0.02A,此时通过的电流为0.42A,所以灯泡的额定功率
(3)由表中数据知,小灯泡工作时,灯泡两端实际电压越大,通过它的电流也越大,由P=UI知灯泡的实际功率越大,即灯泡消耗的电功率随电压的增大而增大。
(4)用如图丁所示的电路测量小灯泡额定功率,所用电压表量程为0∼15V,要测量该小灯泡的额定功率,需使小灯泡两端的电压等于其额定电压2.5V,
①闭合开关S,将开关S1拨至“1”,小灯泡、R0和滑动变阻器串联,电压表测R0和滑动变阻器两端的总电压,调节滑动变阻器的滑片,当灯泡正常发光时,电压表的示数
UV=U−U额=8V−2.5V=5.5V
②滑片不动,再将开关S1拨至“2”,电压表测R0两端的电压U0,此时电路中的电流即为小灯泡的额定电流
③则小灯泡的额定功率
在实验步骤②中,在将开关拨至“2”时,不小心将滑片向右移动了少许,变阻器连入电路的阻值变大,由串联电路的分压原理知,变阻器分得电压变大,R0和灯泡分得的电压都会变小,由知,测出的小灯泡额定功率比真实值偏小。
知识点:测量小灯泡的电功率
题型:实验,探究题
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