为了探究小灯泡亮度与实际功率的关系,学校物理兴趣小组设计了如图*所示的实验电路,小灯泡标有“2.5V”字样,电...
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为了探究小灯泡亮度与实际功率的关系,学校物理兴趣小组设计了如图*所示的实验电路,小灯泡标有“2.5V”字样,电阻约为10Ω,电源电压6V保持不变,可供选用的滑动变阻器有“10Ω 1A”的R1 和“20Ω 1A”的R2,
(1)为了完成实验,你认为应该选用的滑动变阻器是_____;(选填“R1”或“R2”)
(2)请用笔划线代替导线将实验电路补充完整(要求:滑动变阻器滑片向左移动时,灯泡变亮);(__________________)
(3)电路正确连接后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表指针明显偏转, 你认为造成这一现象的原因可能是_____(选填数字编号);
①电流表断路 ②小灯泡短路 ③小灯泡灯丝断了 ④滑动变阻器短路
(4)排除故障后,当滑动变阻器的滑片移到某一位置时,某同学从电压表“0~15V”量程的刻度线看出指针停在1V处,若要测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向_____移(选填“左”或“右”)直到小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示为_____A,则小灯泡的额定功率是_____W;
(5)根据收集到的实验数据,同学们得出了灯泡亮度与实际功率的关系。在分析论*过程中,小明发现小灯泡在不同亮度下,它两端的电压与电流的比值不一样,他根据多组实验数据描绘出的I-U图象如图*所示,主要原因是:灯丝电阻随温度而变化,若小灯泡的额定功率P0,与某次工作时的实际功率P1满足P0=4P1,则以下关于额定电压U0与实际电压U1的数值关系,你认为最有可能的是_____。
A.U0=1.5U1 B.U0=2U1 C.U0=3U1 D.U0=4U1
【回答】
R2 ③ 左 0.26 0.65 C
【详解】
(1)1由于电源电压为6V,当灯泡正常发光时电压为2.5V,灯泡和滑动变阻器是串联,滑动变阻器两端电压为
根据串联分压与电阻成正比,当灯泡正常发光时,滑动变阻器电阻大约需要为
故为了完成实验,应该选用的滑动变阻器是R2。
(2)2滑动变阻器滑片向左移动时,灯泡变亮,滑动变阻器阻值变小,根据滑动变阻器接线柱要“一上一下”连接,故下面的接线柱应该连接左边的接线柱,滑动变阻器只有与灯泡串联才能改变灯泡的电压,改变灯泡的亮度,故灯泡左下接线柱应该与灯泡右边的接线柱相连接,如图所示。
(3)3①电流表断路,整个电路断路,电压表指针不会有偏转,故①不符合题意;
②小灯泡短路,电路中电阻变小,电流表示数会变大,故②不符合题意;
③小灯泡灯丝断了,电压表测量的是电源电压,故电压表指针明显偏转,由于灯泡灯丝断了,灯泡不亮,电压表电阻非常大,故整个电路电阻非常大,相当于断路,故电路中电流几乎为0,电流表无示数,故③符合题意;
④滑动变阻器短路,电路中电阻变小,电路中电流会变大,电流表示数会变大,灯泡会变亮,故④不符合题意。
故选填③。
(4)4当滑动变阻器的滑片移到某一位置时,某同学从电压表“0~15V”量程的刻度线看出指针停在1V处,若要测量小灯泡的额定功率,需要使灯泡两端电压增大到2.5 V,根据串联分压与电阻成正比,应将滑动变阻器电阻变小,故将滑动变阻器的滑片向左移,直到小灯泡两端电压达到2.5 V,小灯泡正常发光。
5由图可知,电流表连接的是0~0.6A的量程,分度值为0.02A,电流表的示数为0.26A。
6小灯泡的额定功率为
(5)7小灯泡的额定功率P0与某次工作时的实际功率P1的比值为
由于P0=4P1,额定电压U0为
由通过灯泡电流和灯泡两端电压的图像可知,通过灯泡电流和灯泡两端电压的关系图像为一曲线,说明灯泡的电阻是变化的,且灯泡电阻随电压升高而增大,故R0大于R1,故
小灯泡的额定功率P0与某次工作时的实际功率P1的比值为
由于P0=4P1,若U0=4U1,则I0=I1,由图像可知不同电压下的电流是不同的,故U0=4U1是不可能的,故额定电压U0与实际电压U1的数值关系最有可能的是U0=3U1,故选填C。
知识点:图像法
题型:实验,探究题