在“测量小灯泡的电功率”的实验中,小灯泡的额定电压为“2.5v”,正常发光时的电阻约为8Ω。
(1)在图17甲中,有一根导线未连接,请用笔画线代替导线将电路连接完整;
(2)闭合开关后,小灯泡不亮,电流表没有示数,电压表有较大的示数,经检查,导线连接完好,则电路故障可能是小灯泡发生了 (选填“短路”或“断路”);
(3)移动滑片P到某一位置时,电压表示数如图17乙所示,为 V;此时要测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向 (选填“左”或“右”)端移动;
(4)移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图17丙所示的I-U图像,由图像可计算出小灯泡的额定功率是 W。
(5)完成上述测量后,不用电压表,用如图18所示的电路也可测量已知额定电流的小灯泡的额定功率,已知小灯泡的额定电流为I额,定值电阻的阻值为R0,实验步骤如下,请补充完整:
① ;
②闭合开关S、S1,断开开关S2,记录下此时电流表的示数为I;
③小灯泡的额定功率的表达式为P额= W。
(1)如图所示;(2)断;(3)2.2;右(4)0.75;(5)①闭合开关S、S2,调节滑动变阻器R的滑片P,使电流表示数I1=I额;③R0(I-I额)I额
命题立意:测量小灯泡的电功率实验
解析:本题考查的是测量小灯泡的电功率实验综合题。根据实验电路图可知,采用的实验方法为伏安法。(1)在图17甲中,将电流表、滑动变阻器、小灯泡和开关串联接入电路,再讲电压表与小灯泡组成并联,所以根据I=U/R可以估测得小灯泡的正常工作电流电流大小:I=2.5V/8Ω=0.31A,方向:从电流表的正接线柱进,负接线柱出,所以电流表选择0~0.6A接入;如图所示。
(2)闭合开关后,小灯泡不亮,经检查,导线连接完好,因电流表没有示数,故障为断路,又电压表有较大的示数,则电路故障只能是小灯泡发生了断路;
(3)移动滑片P到某一位置时,电压表示数根据电压表量程0~3V接入,所以读数为2.2V;若此时要测量小灯泡的额定功率,根据小灯泡的额定电压2.5V,通过串联电路的分压原理,应将滑片P向右端移动,使得电压表示数刚好2.5V,同时读出对应电流表的示数,根据P=UI得额定功率;
(4)移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,根据图17丙所示的I-U图像,根据P=UI得:电压表示数2.5V,对应电流表的示数0.3A,P=2.5V×0.3A可计算出小灯泡的额定功率是0.75W;
(5)完成上述测量后,不用电压表,用如图18所示的电路也可测量已知额定电流的小灯泡的额定功率,已知小灯泡的额定电流为I额,定值电阻的阻值为R0,实验步骤如下,请补充完整:
①由图18知,可将灯泡与定值电阻R0并联,当定值电阻两端的电压等于其额定电压时,灯泡会正常发光,所以闭合开关S、S2,调节滑动变阻器R的滑片P,使电流表示数I1=I额;
②保持滑动变阻器滑片的位置不变,闭合开关S、S1,断开开关S2,记下电流表示数I,为干路电流;此时通过电阻R0的电流为I R0=I-I额;此时,根据I=U/R可得:UR0 =R0(I-I额)V ;
③小灯泡的额定功率,根据P=UI可得:
表达式为P额=R0(I-I额)I额W。
答案:(1)如图所示;(2)断;(3)2.2;右(4)0.75;(5)①闭合开关S、S2,调节滑动变阻器R的滑片P,使电流表示数I1=I额;③R0(I-I额)I额
2017年5月23日,“蛟龙”号载人潜水器在世界最深处的马里亚纳海沟首潜告捷,如图19所示,若将“蛟龙”号下潜看作直线运动,它在2h内下潜4km,“蛟龙”号重2×105N,海水的密度取1×103kg/m3. “蛟龙”号在下潜的过程中,求:
(1)它下潜的平均速度;
(2)它所受重力做功;
(3)它到达4km处受到海水的压强。
(1)2km/h;(2)8×105J;(3)4.0×107Pa
命题立意:力学综合计算
解析:本题考查了速度公式、做功公式和压强公式的应用。
(1)“蛟龙号”载人潜水器在下潜的过程中,下潜的平均速度根据v=S/t可得:
v=4km/2h=2km/h
(2)“蛟龙号”载人潜水器所受重力做功,根据W=FS可得:
W=2×105N×4×103m=8×105J
(3)“蛟龙号”载人潜水器到达4km处受到海水的压强,根据p=ρgh可得:
所受海水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×4000m=4.0×107Pa
答:(1)“蛟龙号”载人潜水器下潜的平均速度2km/h;(2)“蛟龙号”载人潜水器下潜的过程中,所受重力做功8×105J;(3)“蛟龙号”载人潜水器到达4km处受到海水的压强为4.0×107Pa
如图20甲所示的电路,电源电压保持不变,R0为定值电阻。当滑动变阻器的滑片移动时,滑动变阻器的电功率P1随其接入电路的阻值R1的变化图像如图20乙所示。求:
(1)当电压表的示数为4V,电流表的示数为2A时,滑动变阻器接入电路的阻值和它在1min内消耗的电能;
(2)当滑动变阻器的电功率P1最大时,电流表和电压表的示数;
(3)R0的阻值。
(1)2Ω;480J;(2)1.5A;6V;(3)4Ω
命题立意:电学综合计算
解析:本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用。关键是注意开关闭合、断开时电路连接方式的辨别。由电路图可知,R0与R1串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流;
(1)当电压表的示数为U1=4V,电流表的示数为I1=2A时,滑动变阻器接入电路的阻值,根据I=U/R可得:
R1'=U1/I1=4V/2A=2Ω
滑动变阻器在1min内消耗的电能;根据W=UIt可得:
W1=4V×2A×60s=480J
(2)当滑动变阻器的电功率P1最大时,由P1~R1图可知,P1mix=9W,此时,R1=4Ω;
电流表的示数,根据I=U/R及P= U I可得:
P=I2R电流表I2=P/R=9W/4Ω=2.25A2
I=1.5A
电压表的示数,根据I=U/R可得:
U=RI=4Ω×1.5A=6V
(3)根据I=U/R可得:
当U1=4V,电流表的示数为I0=I1=2A时,有:
U电源=U1+U0
U电源=4V+I0R0
U电源=4V+2 R0 ①
当滑动变阻器的电功率P1最大时,U=6V,电流表的示数为I0=I=1.5A时,有:
U电源=6V+1.5R0 ②
解①②式可得:R0=4Ω
答:(1)滑动变阻器接入电路的阻值为2Ω和它在1min内消耗的电能为480J;(2)当滑动变阻器的电功率P1最大时,电流表的示数为1.5A和电压表的示数为6V;(3)R0的阻值为4Ω。
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