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文檔簡介
電功率
考點一、電能、電功
【典例一】(2024?武威)如圖所示是某家用電子式電能表的表盤,該表盤上顯示已用電kWh,若將某用
電器單獨接在該電能表上正常工作3min,電能表指示燈閃耀了32次。該用電器在上述時間內(nèi)消耗的電能為
kW'h,它的實際電功率是獷。
【舉一反三】
1.(2024?長沙)如圖L1、Lz是規(guī)格分別為“6V、6W",“3V、2.7W”的小燈泡,將它們連在如圖的電路中,電
源電壓恒定不變,當只閉合S時,L,正常發(fā)光。(不計溫度對燈泡電阻的影響)求:
(1)電源電壓;
(2)燈泡L的電阻Ri;
(3)當S、Si都閉合時,10s內(nèi)電流做的總功。
L1~
―----
-g--------------
2.(2024?瀘州)小明家電熱水器銘牌標識為“220人1000Fo由于運用了多年,該電熱水器中的電熱絲明
顯氧化導致其電阻發(fā)生了改變,為精確測量氧化電熱絲的實際電阻值,小明在家中把該電熱水器單獨接入220「的
家庭電路中工作5min,發(fā)覺電能表指示燈閃耀了242次,電能表規(guī)格如圖所示。問:
電子式單相電旋表
220V50A50Hi
3000imp/kW?h??
(1)小明測得該電熱水器的實際電功率是多少?
(2)該電熱水器氧化電熱絲的實際電阻值是多少?
(3)為復原該電熱水器的銘牌功率,可與氧化電熱絲并聯(lián)一段新的電熱絲,則并聯(lián)的這段電熱絲的電阻值為
多少?
3.(2024?河南)在家用電器調(diào)查活動中,小亮讓電熱水器單獨工作2min,測得家中如圖所示的電能表的轉(zhuǎn)盤
轉(zhuǎn)了70r,熱水器的實際功率為W;若不計能量損失,這段時間內(nèi)熱水器中50L的水可升溫_____℃.由于熱水
器的功率遠大于冰箱,從平安用電的角度考慮,熱水器的電源線比冰箱的要(選填“粗”或“細”)。[已知
P*-1-OX103kg/m3,c水=4.2X103J/(kg*℃)]
220V10(20)A50Hz
lOOOrkW.h
考點二、電功率
【典例二】(2024?河北)如圖所示,電源電壓不變,R1、R?為定值電阻,R為滑動變阻器,a、b是電流表或電
壓表。當只閉合開關S、Si時,a、b的指針均明顯偏轉(zhuǎn),將位于中點的滑片P向左移動,a的示數(shù)不變,b的示數(shù)
有改變。以下說法正確的是()o
A.b是電流表;
B.只閉合S、S2,移動滑片P,則a示數(shù)的改變量與b示數(shù)的改變量的比值可能等于Ri+Rz;
C.若將b換成另一種電表,只閉合S、S2,將滑片P向右移動,氏消耗的功率肯定變大;
D.若將a與b的位置互換,只閉合S、S2,則a的示數(shù)與b的示數(shù)的比值可能等于R?
【舉一反三】
1.(2024?淄博)如圖所示,電源電壓不變,只閉合開關S”燈泡L發(fā)光,電壓表有示數(shù):再閉合開關Sz,電路
中出現(xiàn)的狀況是()o
A.電壓表的示數(shù)變??;B.電路的總電阻不變;
C.燈泡L的亮度不變;D.電路的總功率變大
2.(2024?天津)如圖甲所示的電路,電源電壓保持不變,閉合開關S,滑動變阻器滑片戶從a端移動到6端
的整個過程中,電流表示數(shù)/與電壓表示數(shù)〃的關系圖象如圖乙所示。則電阻用的阻值為Q;當變阻器滑片
P處于a端時,電阻石消耗的電功率為%
3.(2024?岳陽)如圖所示,電源電壓恒定不變。閉合開關后,滑動變阻器的滑片P由b端移到某點c的過程
中,電壓表的示數(shù)由4V變?yōu)?V,電流表的示數(shù)由0.2A變?yōu)?.3A,由此可知()。
A.電源電壓為7V
B.Ri的阻值為20Q
C.電路消耗的最小功率為L2W
D.滑片P在b端時,10秒內(nèi)R產(chǎn)生的熱量為12J
考點三、測量小燈泡電功率
【典例三】(2024?海南)在測量小燈泡電功率的試驗中,已知燈泡額定電壓U額=2.5V,電源電壓保持不變。
第20題圖
(1)用筆畫線代替導線把甲圖電路連接完整。
(2)調(diào)整滑動變阻器,使電壓表示數(shù)為2.5V,此時電流表示數(shù)(如圖乙)為Ao則小燈泡的額定功率為
(3)假如沒有電壓表,用如圖丙所示電路也可測小燈泡的額定功率。其中,定值電阻的阻值為Roo先斷開開
關Sz、閉合開關s、s“調(diào)整滑動變阻器,使電流表的示數(shù)為學;再保持變阻器滑片的位置不變,只斷開開關、
Ro
閉合其它開關,讀出電流表示數(shù)為I,燈泡額定功率的表達式為P額=(用R。、U額、I的代數(shù)式表示)。
【舉一反三】
1.(2024?達州)試驗老師為“測量小燈泡額定功率”打算了如下器材:電源(電壓恒為6V)開關、電壓表和
電流表各一只、額定電壓為2.5V的待測小燈泡(電阻約為10Q)、滑動變阻器(“20Q1A”)、導線若干。
(1)請用筆畫線代替導線,將圖甲中的實物圖連接完整(要求:滑片向右移動燈泡變亮)。
(2)閉合開關前電流表的指針如圖乙所示,其緣由是0
(3)故障解除后,調(diào)整滑動變阻器的滑片,并繪制了小燈泡的電流隨其兩端電壓改變的關系如圖丙所示,則
小燈泡的額定功率為Wo從圖象中還發(fā)覺:當電壓表的示數(shù)增大時,電壓表與電流表的示數(shù)之比(選填
,,變大”、“變小或“不變”)0
(4)小陳同學為了驗證電流跟電阻的關系,他又借到了一個滑動變阻器(50Q0.5A)和五個定值電阻(5Q、
10Q、15Q、20Qg、25Q),其余器材不變。用定值電阻更換甲圖中的燈泡,小陳同學得到如圖丁所示的電流隨定
值電阻改變的圖象,則試驗中他所用的滑動變阻器是(選填字母:A.20Q1AB.50Q0.5A),若某次試驗中
滑動變阻器連入的阻值為14Q,則所用定值電阻的阻值為Q。
(5)下課前老師布置了一道課后作業(yè)。要求:在只有下列試驗器材的前提下測出未知定值電阻Rx的阻值。試
驗器材:電阻R、電源(電壓恒定但未知)、滑動變阻器(已知最大阻值為R。)、電流表、開關、導線若干。
小張同學設計了如圖戊所示的電路圖,用以下步驟測R的阻值。
①閉合開關S,移動滑片P至B端,登記電流表示數(shù)L;
②移動滑片P至A端,登記電流表示數(shù)L(L未超過電流表的量程);
③請幫他寫出Rx的表達式:Rx=(用字母R。、L、L表示)。
2.(2024?遂寧)在“測量小燈泡的電功率”試驗中,試驗器材有:兩節(jié)新干電池、電流表、電壓表、額定電
壓2.5,的小燈泡,滑動變阻器、開關、導線若干,部分實物電路如圖甲所示。
(1)請用筆畫線代替導線,將圖甲中的實物電路連接完整(要求:滑片戶向右移動時小燈泡變亮)。
(2)連接好電路,閉合開關,發(fā)覺小燈泡很亮,電壓表示數(shù)為3匕斷開開關,經(jīng)檢查,各元件完好,電路連
接正確則試驗中操作錯誤之處是o
(3)改正錯誤后進行試驗,移動滑動變阻器的滑片到某一位置,電壓表的示數(shù)如圖乙所示;若要測量小燈泡
的額定功率,滑動變阻器的滑片尸應向端移動(選填或"B”)。
(4)圖丙是由試驗數(shù)據(jù)描出的小燈泡的尸〃圖象,則小燈泡額定功率是%
(5)依據(jù)小燈泡的尸〃圖象計算出不同電壓下燈絲電阻值不同,緣由是燈絲電阻隨的改變而改變。
(6)若用第(3)小問中所測得數(shù)據(jù)算出燈泡的電阻吊,再依據(jù)戶—計算燈泡的額定功率。按此方案算
R.&
出燈泡的額定功率比真實值______(選填“偏大”或“偏小”)。
3.(2024?海南)在“探究小燈泡在不同電壓下工作時的電功率是否相同”的試驗中,試驗室供應了如下器材:
電源電壓U恒為8V,滑動變阻器規(guī)格為“20Q2A“,小燈泡的額定電壓U額=2.5V,額定功率小于1.2W,兩個阻值
分別為10Q、20Q的定值電阻R??晒┻x擇。
(1)為使小燈泡兩端電壓有一較大的調(diào)整范圍,小聰設計了如圖甲所示的電路,請用筆畫線代替導線,完成
圖乙中實物電路的連接。
(2)正確連接電路后,進行試驗,記錄的數(shù)據(jù)如表所示。當電壓表示數(shù)為2.5V時,電流表示數(shù)如圖丙所示,
(4)完成試驗后,愛動腦筋的小聰又想出一種測量小燈泡額定功率的方法,設計了如圖丁所示的電路,所用
電壓表量程為“0?15V”,請將以下試驗步驟補充完整。
①檢查電路無誤后,閉合開關S,將開關,撥至“1”,調(diào)整滑動變阻器滑片直至電壓表示數(shù)為;
②滑片不動,再將開關Si,撥至“2”,讀出電壓表示數(shù)為U。;
③小燈泡的額定功率:「額=o(用U額、U。、R。表示)若步驟②中,在將開關,撥至“2”時,不當心將滑
片向右移動了少許,其他操作正確,則測出的小燈泡額定功率比真實值_____(選填“偏大”或“偏小”)o
考點四、焦耳定律
【典例四】(2024?益陽)如圖所示電路,電源電壓不變,R為發(fā)熱電阻,阻值10Q.旦為定值電阻,阻值為
20Q.R為滑動變阻器(A、B為其兩個端點)。閉合開關S,當滑片P移動到A端時,電流表的示數(shù)為0.3A,電源
電壓U=V.當滑片P移到B點時,發(fā)熱電阻R在1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Jo
【舉一反三】
1.(2024岳陽)一新款節(jié)能電燉鍋如圖甲,有關技術參數(shù)如表(設電燉鍋不同擋位的電阻和加熱效率均不變)。
額定電壓電燉鍋檔位額定功率/W
低溫200
200V中溫400
高溫600
(1)求電燉鍋在高溫擋正常工作時的電流(計算結果保留一位小數(shù));
(2)在用電高峰期,關掉家里的其他用電器,只讓處于中溫擋狀態(tài)的電燉鍋工作,視察到標有“1800r/(kW?h)”
的電能表轉(zhuǎn)盤在121s內(nèi)轉(zhuǎn)了20圈,求此時的實際電壓;
(3)電燉鍋正常工作時,用低溫擋和高溫擋分別給質(zhì)量相同的冷水加熱,待水溫達到50℃時起先計時,繪制
的水溫隨時間改變的圖象如圖乙所示。結合所給信息,通過計算,分析比較用高溫擋還是用低溫擋更節(jié)能。
甲乙
2.(2024?貴港)家用電吹風的簡化電路如圖5所示,主要技術參數(shù)如下表。則該電吹風正常工作吹熱風時,
電熱絲的阻值是。,正常工作吹熱風5min電熱絲產(chǎn)生的熱量是J。
itkTSV
AKH;looow
冷XN120W
2S
3.(2024?湘潭)圖是某電水壺的銘牌,該電水壺正常工作Imin產(chǎn)生J的熱量,假如這些熱量84%被冷
水汲取能使2.0L的水溫度上升上℃。
電水壺①
1―%FGB-2D0G
K%電仄220V.?
■93THDW
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答案
考點一、電能、電功
【典例一】(2024?武威)如圖所示是某家用電子式電能表的表盤,該表盤上顯示已用電kW?h。若將某用
電器單獨接在該電能表上正常工作3min,電能表指示燈閃耀了32次。該用電器在上述時間內(nèi)消耗的電能為
kW?h,它的實際電功率是獷。
【答案】5546.7;0.02;400。
【解析】(1)該表盤上顯示數(shù)字為55467,因為最終一位是小數(shù)、單位是kW?h,所以顯示已用電5546.7kW?h;
(2)1600imp/(kW?h)表示每消耗lkW?h的電能,指示燈閃耀1600次,指示燈閃耀32次,則該用電器消耗
39
的電能:W=~kW?h=0.02kW*h,
IWM)
_iir().O2Air■h
該用電器的實際電功率:P=—=-----]——=o.4kW=400W?
t荷”
故答案為:5546.7;0.02;400?
【舉一反三】
1.(2024?長沙)如圖Li、L?是規(guī)格分別為“6V、6W",“3V、2.7W”的小燈泡,將它們連在如圖的電路中,電
源電壓恒定不變,當只閉合S時,L,正常發(fā)光。(不計溫度對燈泡電阻的影響)求:
(1)電源電壓;
(2)燈泡L的電阻R;
(3)當S、Si都閉合時,10s內(nèi)電流做的總功。
L1~1
―-------
--------------
【答案】(1)3V;(2)6Q;(3)42Jo
【解析】(1)當只閉合S時,燈泡L正常發(fā)光,燈泡兩端電壓U=3V,通過燈泡L2的電流:12=^=^7=0.9A;
電源電壓U=3V;
(2)燈泡L的電阻%=差=睛=6。;
=0
(3)當S、Si都閉合時,Lj和L2并聯(lián),通過L的實際電流L=內(nèi)=l-5A;通過干路的電流
I=Ii+I2=0.5A+0.9A=1.4A,電路消耗的總電功率P=UI=3VX1.4A=4.2W;電流做的功W=Pt=4.2WX10s=42J。
故答案為:(1)3V;(2)6Q;(3)42Jo
2.(2024?瀘州)小明家電熱水器銘牌標識為“220K1000/T。由于運用了多年,該電熱水器中的電熱絲明
顯氧化導致其電阻發(fā)生了改變,為精確測量氧化電熱絲的實際電阻值,小明在家中把該電熱水器單獨接入2202的
家庭電路中工作5min,發(fā)覺電能表指示燈閃耀了242次,電能表規(guī)格如圖所示。問:
電子式單相電能衰
220V50A50Hz
3000imp/kW?h??
(1)小明測得該電熱水器的實際電功率是多少?
(2)該電熱水器氧化電熱絲的實際電阻值是多少?
(3)為復原該電熱水器的銘牌功率,可與氧化電熱絲并聯(lián)一段新的電熱絲,則并聯(lián)的這段電熱絲的電阻值為
多少?
【解析】(1)3000/如/A心力表示每消耗1A於分的電能,指示燈閃耀3000次,所以,電能表指示燈閃耀了242
242242
次消耗的電能:上----kW*二—X3.6XIO15戶2.904X10"
300(1300(1
該電熱水器的實際電功率:一X105~968%
tsx60。
(2)由可得,該電熱水器氧化電熱絲的實際電阻值:E實=Y="上=50Q;
RP|9681V
(3)電熱水器銘牌標識的功率對應的電阻:廬丫=(2201'.=48.4Q,
P1000IV
為復原該電熱水器的銘牌功率,可與氧化電熱絲并聯(lián)一段新的電熱絲川,因并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各
分電阻倒數(shù)之和,
所以,^+~=^7+~7>解得:R'=1512.5Qo
KKKK
答:(1)小明測得該電熱水器的實際電功率是968肌(2)該電熱水器氧化電熱絲的實際電阻值是50Q;(3)
并聯(lián)的這段電熱絲的電阻值為1512.5Q。
3.(2024?河南)在家用電器調(diào)查活動中,小亮讓電熱水器單獨工作2min,測得家中如圖所示的電能表的轉(zhuǎn)盤
轉(zhuǎn)了70r,熱水器的實際功率為肌若不計能量損失,這段時間內(nèi)熱水器中50L的水可升溫____℃.由于熱水
器的功率遠大于冰箱,從平安用電的角度考慮,熱水器的電源線比冰箱的要(選填“粗”或“細”)。[已知
P*=1.0X103kg/m3,c*=4.2X103J/(kg?℃)]
7Or
【解析】(1)電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)70r,電熱水器消耗的電能:W=--T———=0.07kW?h,
工作時間t=2min=lh,則該電熱水器的實際功率:
w0.07kW?h
P=—=i=2.1kW=2100W.
t30h
(2)電熱水器消耗的電能:W'=Pt=2100WX120s=2.52X105J,
水的體積V水=50L=0.0511?,由P岸可得,水的質(zhì)量:m水=p水丫水=L0Xl()3kg/m3x0.053=501^;
因為不計能量損失,所以水汲取的熱量:QMW,=2.52X1()5J,
由0=0!14±得,水上升的溫度:-t=Q>=---1:m-----=1.23C.
c水血水4.2xio3J(kg?t:)x50kg
(3)由于電熱水器的功率遠大于冰箱,依據(jù)P=UI可知,電熱水器工作時的電流遠大于冰箱,相同條件下熱水
器導線上產(chǎn)生的熱量較多。為保證線路平安,在電流和通電時間肯定時,電熱水器選擇較粗的電源線,可以減小導
線電阻,依據(jù)Q=「Rt可知,電源線產(chǎn)生的熱量削減,可防止電源線快速老化而引發(fā)平安事故。
故答案為:2100;1.2;粗。
考點二、電功率
【典例二】(2024?河北)如圖所示,電源電壓不變,4、&為定值電阻,R為滑動變阻器,a、b是電流表或電
壓表。當只閉合開關S、Si時,a、b的指針均明顯偏轉(zhuǎn),將位于中點的滑片P向左移動,a的示數(shù)不變,b的示數(shù)
有改變。以下說法正確的是()o
A.b是電流表;
B.只閉合S、S2,移動滑片P,則a示數(shù)的改變量與b示數(shù)的改變量的比值可能等于Ri+Rz;
C.若將b換成另一種電表,只閉合S、S2,將滑片P向右移動,R,消耗的功率肯定變大;
D.若將a與b的位置互換,只閉合S、S2,則a的示數(shù)與b的示數(shù)的比值可能等于氏
【答案】ADo
【解析】A、只閉合開關S、Si時,電表b與滑動變阻器R串聯(lián),且滑片P向左移動,b的示數(shù)有改變,則b肯
定是電流表,故A正確;
若a為電流表,測通過R?的電流,由于艮的阻值和兩端的電壓均不變,滑片P向左移動,a的示數(shù)不變;
若a為電壓表,測電源電壓,其示數(shù)也不變,a可能是電流表也可能是電壓表;
B、為電壓表、b為電流表時,只閉合S、S2,此時Ri與R串聯(lián),電壓表a測R兩端的電壓,電流表測電路中的
電流,則有:R=碧,即a示數(shù)的改變量與b示數(shù)的改變量的比值等于R;
a、b均為電流表時,只閉合S、S2,R、尺被短路,電路為R的簡潔電路,移動滑片P,a、b兩表的示數(shù)改變量
均為0,故B錯誤;
C、將b換成電壓表,a為電壓表時,只閉合S、S2,Ri、R2與R串聯(lián),滑片P向右移動,電阻變小,電路總電
阻變小,電流變大,依據(jù)P=FR2可知,區(qū)消耗的功率變大;
若將b換成電壓表,a為電流表時,只閉合S、S2,R被短路,Ri、Rz串聯(lián),滑片P向右移動,電阻不變,電路
總電阻不變,電流不變,依據(jù)P=1R可知,Rz消耗的功率不變,故C錯誤;
D、為電壓表、b為電流表時,若將a與b的位置互換,只閉合S、S2,R被短路,R、R?串聯(lián),電流表測電路中
的電路,電壓表測Rz兩端的電壓,則a的示數(shù)與b的示數(shù)的比值為Rz;
a、b均為電流表時,若將a與b的位置互換,只閉合S、S2,R、R?被短路,電路為R的簡潔電路,兩電流表的
示數(shù)相等,其比值為1,故D正確。故選AD。
【舉一反三】
1.(2024?淄博)如圖所示,電源電壓不變,只閉合開關S”燈泡L發(fā)光,電壓表有示數(shù):再閉合開關Sz,電路
中出現(xiàn)的狀況是()。
A.電壓表的示數(shù)變??;B.電路的總電阻不變;
C.燈泡L的亮度不變;D.電路的總功率變大
【答案】Do
【解析】ABC、只閉合開關Si,為串聯(lián)電路,電阻R與燈泡L串聯(lián);電壓表測量的是R兩端的電壓,依據(jù)串聯(lián)電路
的電壓特點可知,電壓表示數(shù)要小于電源電壓;開關SZ閉合時,燈泡被短路,燈泡不發(fā)光,電路中只有R,總電阻
減?。浑妷罕頊y量的是電源電壓,故電壓表示數(shù)變大;故ABC錯誤;
D、開關S,閉合后電路總電阻R總變小,電流變大,電阻R兩端的電壓變大,依據(jù)P=UI可知電路的總功率變大,故
D正確。故選D。
2.(2024?天津)如圖甲所示的電路,電源電壓保持不變,閉合開關S,滑動變阻器滑片產(chǎn)從a端移動到6端
的整個過程中,電流表示數(shù)/與電壓表示數(shù)〃的關系圖象如圖乙所示。則電阻尼的阻值為Q;當變阻器滑片
產(chǎn)處于a端時,電阻用消耗的電功率為%
【答案】10;0.Io
【解析】由電路圖可知,定值電阻R與滑動變阻器Rz串聯(lián),電壓表測R1兩端的電壓,電流表測電路中的電流。
(1)當滑片位于b端時,電路為R1的簡潔電路,電壓表測電源電壓,此時電路中的電流最大,
由圖象可知,電源電壓U=3V,此時Ri兩端的電壓UFU=3V,電路中的電流1=0.3A,
由歐姆定律可得:Ri=—z-=-=10Q;
I().371
(2)當滑片位于a端時,K、Rz串聯(lián),電壓表測R兩端的電壓,由圖象可知,此時電路中的電流I'=0.1A時,
R兩端的電壓uj=iv,電阻Ri消耗的電功率PJ=ujr=1VXO.1A=O.1W?
故答案為:10;0.Io
3.(2024?岳陽)如圖所示,電源電壓恒定不變。閉合開關后,滑動變阻器的滑片P由b端移到某點c的過程
中,電壓表的示數(shù)由4V變?yōu)?V,電流表的示數(shù)由0.2A變?yōu)?.3A,由此可知()。
A.電源電壓為7V
B.Ri的阻值為20Q
C.電路消耗的最小功率為L2W
D.滑片P在b端時,10秒內(nèi)R產(chǎn)生的熱量為12J
【答案】Co
【解析】由電路圖可知,R1與R2串聯(lián),電壓表測R2兩端的電壓,電流表測電路中的電流。
(1)由“閉合開關后,滑動變阻器的滑片P由B端移到某點C的過程中,電壓表的示數(shù)由4V變?yōu)?V,電流表
的示數(shù)由0.2A變?yōu)?.3A,”可知,R2兩端電壓為4V,ac兩端電壓Uac=3V,當滑動變阻器的滑片P在b端時,電
流I=0.2A,當滑片P由b端移到某點c時,電流I=0.3A,設電源電壓為U,
(U=IR-IR->(U=0.2xR-4V
則〈1一,即〈1,解得R1=1OQ,U=6V,故AB錯誤;
IU=rR!-Uac[U=0.3xRi-3V
(2)滑動變阻器滑片P在b端時,R1與R2串聯(lián),由P=UI可得,電路消耗的最小功率P=UI=6VX0.2A=1.2肌
故C正確;
(3)滑片P在b端時,依據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可得,R1兩端電壓U1=U-U2=6V-4V=2V,10秒內(nèi)R1產(chǎn)生的熱
量Q=W=UHt=2VX0.2AX10S=4J,故D錯誤。故選C。
考點三、測量小燈泡電功率
【典例三】(2024?海南)在測量小燈泡電功率的試驗中,己知燈泡額定電壓U額=2.5V,電源電壓保持不變。
(1)用筆畫線代替導線把甲圖電路連接完整。
(2)調(diào)整滑動變阻器,使電壓表示數(shù)為2.5V,此時電流表示數(shù)(如圖乙)為A?則小燈泡的額定功率為
______Wo
(3)假如沒有電壓表,用如圖丙所示電路也可測小燈泡的額定功率。其中,定值電阻的阻值為Ron先斷開開
關S2、閉合開關S、S1,調(diào)整滑動變阻器,使電流表的示數(shù)為受;再保持變阻器滑片的位置不變,只斷開開關、
閉合其它開關,讀出電流表示數(shù)為I,燈泡額定功率的表達式為P額=(用R。、U額、I的代數(shù)式表示)。
【答案】(1)如圖所示;(2)0.28;0.7;(3)SiU額(1-詈。
【解析】(1)由圖知,只需用一條導線將滑動變阻器下端的一個接線柱連接到小燈泡右端的接線柱即可,連接
狀況如圖所示;
(2)由圖乙知,電流表運用的量程是0.6A,則讀出的示數(shù)為0.28A,由P=UI,計算出小燈泡的額定功率為
Pj!S=U^=2.5Vx0.28A=0.7W;
(3)依據(jù)試驗原理P=UI,為了得出小燈泡的額定功率,須要知道的數(shù)據(jù)是U額和I額;當斷開開關&、閉合開
關S、Si時,定值R。與小燈泡并聯(lián)接在電路中,電流表測通過R。的電流I。,由題意知%=£(此式表明電阻R。
Rc
與小燈泡兩端的電壓為U額);保持變阻器的滑片的位置不變,可通過斷開Si,閉合S和&使電流表示數(shù)等于通過
R。和小燈泡的電流之和,然后再利用并聯(lián)電路的電流規(guī)律得出通過小燈泡的電流(因為這樣設計開關的通斷仍舊能
保證R。與小燈泡兩端的電壓為U額,所以此時通過小燈泡的電流剛好為I額),依據(jù)題意可得出%=1-所以
Rc
燈泡額定功率的表達式為P顛
【舉一反三】
1.(2024?達州)試驗老師為“測量小燈泡額定功率”打算了如下器材:電源(電壓恒為6V)開關、電壓表和
電流表各一只、額定電壓為2.5V的待測小燈泡(電阻約為10Q)、滑動變阻器(“20。1A”)、導線若干。
(1)請用筆畫線代替導線,將圖甲中的實物圖連接完整(要求:滑片向右移動燈泡變亮)。
(2)閉合開關前電流表的指針如圖乙所示,其緣由是。
(3)故障解除后,調(diào)整滑動變阻器的滑片,并繪制了小燈泡的電流隨其兩端電壓改變的關系如圖丙所示,則
小燈泡的額定功率為Wo從圖象中還發(fā)覺:當電壓表的示數(shù)增大時,電壓表與電流表的示數(shù)之比(選填
“變大”、“變小或“不變”)。
(4)小陳同學為了驗證電流跟電阻的關系,他又借到了一個滑動變阻器(50Q0.5A)和五個定值電阻(5Q、
10Q、15Q、20Qg、25Q),其余器材不變。用定值電阻更換甲圖中的燈泡,小陳同學得到如圖丁所示的電流隨定
值電阻改變的圖象,則試驗中他所用的滑動變阻器是(選填字母:A.20Q1AB.50Q0.5A),若某次試驗中
滑動變阻器連入的阻值為14Q,則所用定值電阻的阻值為Q。
(5)下課前老師布置了一道課后作業(yè)。要求:在只有下列試驗器材的前提下測出未知定值電阻Rx的阻值。試
驗器材:電阻&、電源(電壓恒定但未知)、滑動變阻器(己知最大阻值為R。)、電流表、開關、導線若干。
小張同學設計了如圖戊所示的電路圖,用以下步驟測R的阻值。
①閉合開關S,移動滑片P至B端,登記電流表示數(shù)L;
②移動滑片P至A端,登記電流表示數(shù)L(L未超過電流表的量程);
③請幫他寫出Rx的表達式:R=(用字母R。、Ii、L表示)。
丙
【答案】(1)如上所示;(2)電流表指針沒有調(diào)零;(3)0.625;變大;(4)B;10;(5)—1--
I1
【解析】(1)滑片向右移動燈泡變亮,即電流變大電阻變小,故變阻器滑片右下接線柱連入電路中,如下所示:
(2)閉合開關前電流表的指針如圖乙所示,其緣由是電流表指針沒有調(diào)零。
(3)依據(jù)繪制的小燈泡的電流隨其兩端電壓改變的關系知,燈在額定電壓下的電流為0.25A,則小燈泡的額定
功率為:P=UI=2.5VX0.25A=0.625W;
從圖象知,當電壓為0.5V時,電流為0.1A,由歐姆定律,燈的電阻為:Rj=l="==5Q,
110.1A
同理,燈正常發(fā)光時的電阻為10Q,故當電壓表的示數(shù)增大時,電壓表與電流表的示數(shù)之比(燈的電阻)變
大;
(4)圖丁所示的電流隨定值電阻改變的圖象,電流與電阻之積為:
U=IR=0.1AX25Q=------0.5AX5Q=2.5V,
依據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,變阻器分得的電壓:US=U-Uv=6V-2.5V=3.5V,變阻器分得的電壓為電壓表示
數(shù)的1^=1.4倍,依據(jù)分壓原理,當接入25Q電阻時,變阻器連入電路中的電阻為:
R滑=1.4X25Q=35Q,故為了完成整個試驗,應當選取最大阻值至少35Q的滑動變阻器,則試驗中他所用的
滑動變阻器是50Q、0.5A,選B;
若變阻器連入的阻值為14Q,
由歐姆定律,電路的電流為:1=學=三叉=0.25人,
R滑14Q
由歐姆定律,則所用定值電阻的阻值為:口定=%=2需=10。;
I0.25A
(5)①閉合開關S,移動滑片P至B端,登記電流表示數(shù)L;
②移動滑片P至A端,登記電流表示數(shù)L(L未超過電流表的量程);
③在①中兩電阻串聯(lián),由電阻的串聯(lián)和歐姆定律,電源電壓:U=L(R.+Ro)
在②中,為R。的簡潔電路,由歐姆定律:U=I2RO,因電源電壓不變,
故:U=L(Rx+Ro)=LR。,
(lo-ljRn
R的表達式:K=—中~~-o
I1
故答案為:(1)如上所示;(2)電流表指針沒有調(diào)零;(3)0.625;變大;(4)B;10;(5)—--o
11
2.(2024?遂寧)在“測量小燈泡的電功率”試驗中,試驗器材有:兩節(jié)新干電池、電流表、電壓表、額定電
壓2.5,的小燈泡,滑動變阻器、開關、導線若干,部分實物電路如圖甲所示。
(1)請用筆畫線代替導線,將圖甲中的實物電路連接完整(要求:滑片戶向右移動時小燈泡變亮)。
(2)連接好電路,閉合開關,發(fā)覺小燈泡很亮,電壓表示數(shù)為3匕斷開開關,經(jīng)檢查,各元件完好,電路連
接正確則試驗中操作錯誤之處是o
(3)改正錯誤后進行試驗,移動滑動變阻器的滑片到某一位置,電壓表的示數(shù)如圖乙所示;若要測量小燈泡
的額定功率,滑動變阻器的滑片尸應向端移動(選填或"B”)。
(4)圖丙是由試驗數(shù)據(jù)描出的小燈泡的心〃圖象,則小燈泡額定功率是肌
(5)依據(jù)小燈泡的尸〃圖象計算出不同電壓下燈絲電阻值不同,緣由是燈絲電阻隨的改變而改變。
U2u2
(6)若用第(3)小問中所測得數(shù)據(jù)算出燈泡的電阻無,再依據(jù)計算燈泡的額定功率。按此方案算
R,R,
出燈泡的額定功率比真實值______(選填“偏大”或“偏小”)。
【答案】滑動變阻器的滑片沒有調(diào)到阻值最大處;B;0.625;溫度;偏大。
【解析】(1)滑動變阻器的右下方接線柱與開關相連時,滑片P向右移動時小燈泡變亮,如下圖所示:
(2)連接好電路,閉合開關,發(fā)覺小燈泡很亮,電壓表示數(shù)為3V,且各元件完好,電路連接正確,則試驗中
操作錯誤之處是:滑動變阻器的滑片沒有調(diào)到阻值最大處;
(3)由圖乙可知,電壓表的量程為0?3V,分度值為0.IV,示數(shù)為2V,
若要測量小燈泡的額定功率,應使電壓表的示數(shù)達到2.5V,由串聯(lián)電路的分壓特點可知,應減小滑動變阻器接
入電路中的電阻,即滑片P應向B端移動;
(4)由圖丙可知,電壓表的示數(shù)為2.5V時,通過的電流為0.25A,
則小燈泡額定功率是P=UI=2.5VX0.25A=0.625W;
(5)依據(jù)小燈泡的I-U圖象計算出不同電壓下燈絲電阻值不同,緣由是燈絲電阻隨溫度的改變而改變;
(6)由圖丙可知,燈泡兩端的電壓為2V時,通過的電流為0.225A,
由1=:的變形式R=》可得,燈泡兩端的電壓為2V、2.5丫時的電阻分別為8.9。、10。,
爐
若用第(3)小問中所測得數(shù)據(jù)算出燈泡的電阻RL,再依據(jù)P=%計算燈泡的額定功率,按此方案算出燈泡的
額定功率比真實值偏大。
故答案為:(1)如上圖所示;(2)滑動變阻器的滑片沒有調(diào)到阻值最大處;(3)B;(4)0.625;(5)溫
度;(6)偏大。
3.(2024?海南)在“探究小燈泡在不同電壓下工作時的電功率是否相同”的試驗中,試驗室供應了如下器材:
電源電壓U恒為8V,滑動變阻器規(guī)格為“20Q2A“,小燈泡的額定電壓U額=2.5V,額定功率小于1.2W,兩個阻值
分別為10。、20Q的定值電阻R??晒┻x擇。
(1)為使小燈泡兩端電壓有一較大的調(diào)整范圍,小聰設計了如圖甲所示的電路,請用筆畫線代替導線,完成
圖乙中實物電路的連接。
(2)正確連接電路后,進行試驗,記錄的數(shù)據(jù)如表所示。當電壓表示數(shù)為2.5V時,電流表示數(shù)如圖丙所示,
小燈泡的額定功率為—Wo
,12345
電壓/V1.01.52.02.53.0
電流/A0.240.320.380.44
電功率/W
(3)分析表中數(shù)據(jù)可得出結論:小燈泡工作時,消耗的電功率隨電壓的增大而。依據(jù)數(shù)據(jù)還可推斷出,
小聰在試驗中選用的是R產(chǎn)Q的定值電阻。
(4)完成試驗后,愛動腦筋的小聰又想出一種測量小燈泡額定功率的方法,設計了如圖丁所示的電路,所用
電壓表量程為“0?15V”,請將以下試驗步驟補充完整。
①檢查電路無誤后,閉合開關s將開關Si撥至“1”,調(diào)整滑動變阻器滑片直至電壓表示數(shù)為____;
②滑片不動,再將開關Si,撥至“2'',讀出電壓表示數(shù)為U。;
③小燈泡的額定功率:p^=_____。(用U額、U。、R。表示)若步驟②中,在將開關Si撥至“2”時,不當心將滑
片向右移動了少許,其他操作正確,則測出的小燈泡額定功率比真實值____(選填“偏大”或“偏小”)o
ia
H—?/
甲乙丙〒
【解析】(1)由P=UI得,小燈泡的額定電流約為:1=2=12曾=048A<06A,所以,電流表選擇6A
U2.5V'
的量程;燈泡、R。及滑動變阻器串聯(lián),故將電流表的“0.6”接線柱與電源的“+”極連接,小燈泡的左接線柱與R。
的左接線柱連接,如圖所示:
(2)由(1)可知,電流表選擇0-0.6A的量程,分度值為0.02A,示數(shù)為0.42A,
則小燈泡的額定功率:P額=U額I額=2.5VX0.42A=1.05W?
(3)由表中數(shù)據(jù)可知,隨著燈泡兩端電壓的增大,電流也增大,依據(jù)P=UI可知,小燈泡消耗的電功率增大,
即小燈泡工作時,消耗的電功率隨電壓的增大而增大。
由表中數(shù)據(jù)可知,第5次試驗電流最大,此時電路總電阻最小,
ITTJOV
由1=二可得,第5次試驗時電路總電阻:===18.20<200,
R15r0.44A
因R.e=RL+Ro+R滑,已知定值電阻Ro的阻值為10Q或20Q,故小聰在試驗中選用的是R0=10Q。
(4)要測量小燈泡的額定功率,需使小燈泡兩端的電壓等于其額定電壓,
①閉合開關S,將開關Si撥至“1”,小燈泡、R。和滑動變阻器串聯(lián),電壓表測R。和滑動變阻器兩端的電壓,
調(diào)整滑動變阻器的滑片,燈泡正常發(fā)光時,電壓表的示數(shù):U¥=UUS=8V-2.5V=5.5V?
②滑片不動,再將開關8撥至“2”,
Uo
電壓表測R。兩端的電壓U。,此時電路中的電流即為小燈泡的額定電流:
雨
Uo
③小燈泡的額定功率:P額=U額I額=U額?——。
將開關S1撥至“2”,滑片向右移動稍許,滑動變阻器接入電路的阻值變大,依據(jù)串聯(lián)分壓學問可知,滑動變
Uo
阻器兩端的電壓變大,定值電阻Ro兩端的電壓耳變小,依據(jù)P額=U額I額=U額?
而
可知,測出的小燈泡的額定功率比真實值偏小。
Uo
故答案為:(1)如上圖所示;(2)1.05;(3)增大;10;(4)①5.5V;
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