综合这些信息可以得出的结论是L1的玻璃外壳打破后造成L1电阻减小,进而引起L1功率减小并熄灭。
【解答】
(1)串联
(2)L1两端电压表示数为0或L2两端电压等于或接近电源电压B
【失分警示】电灯熄灭除短路和开路外,还可能是由于灯丝功率小而使其未达到发光所需的温度造成的。
【拓展延伸】在串联电路中的故障分析是有规律可循的,如果两灯串联,一亮一灭,则灭的这盏不会是开路,但也不一定是短路,还有可能是电阻小造成功率太小而不发光,可以用电压表测电压进行区分;如果两灯都不亮,则可能是某处断路,可以用电压表查找断在何处,方法是将电压表依次并联在不含电源的各段电路两端,若无电压则完好,有电压则有故障。
【例3】(09台州)半导体和金属的导电能力随温度的变化特点是不同的,因此,利用它们制成的元件在生活中也各有各的用途。
(1)一个由某半导体材料制成的加热器,通电后,加热器在发热的同时,也在向外界放热。
图甲为发热功率P发热和散热功率P散热与温度t之间关系的图像。
由图可知,加热器工作时的稳定温度为℃。
当温度稍高于稳定温度时,P发热P散热(填“>”、“=”或“<”);此时发热功率继续减小,可推知,元件的电阻在继续。
(2)如图乙是由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图像,若用该电阻R与电源(电压为3伏)、电流表(量程为0~5毫安)、电阻R′串联起来,连接成如图丙所示的电路。
用该电阻R做测温探头,把电流表的刻度改为相应的温度刻度,得到一个简单的“金属电阻温度计”。
电流刻度较大处对应的温度刻度较;请通过计算说明,若R′=450Ω,则图丁中指针所指处对应的温度数值为多少?
【精析】本题重点考查读图能力。
第一小题中可根据图像找到P发热=P散热时的温度即为稳定温度。
由图知温度高于70℃时,发热功率小于散热功率。
分析题意可知发热功率的变化是因为电阻的变化引起,而电阻变化又是由于温度变化引起。
题中隐含的一个条件是加热器两端的电压是恒定的,根据P=U2/R,功率减小只可能是电阻增大造成的。
第二小题是利用电阻随温度变化制成的金属电阻温度计,由图乙知电阻随温度升高而增大,在图丙的串联电路中,电流大则电阻小,对应的温度也低。
在图丁中可得电流为5毫安,利用欧姆定律R=U/I求出总电阻,并根据串联电路总电阻的特点求出R=150Ω,最后根据图乙得出R与t的关系,求得相应的温度。
【解答】
(1)70<增大
(2)低
电流I=5mA=0.005A
总电阻R总=U/I=3V/0.005A=600Ω
金属电阻阻值R=R总-R′=600Ω-450Ω=150Ω
温度t=(150Ω-100Ω)×=50℃
【归纳整理】遇到这样的大题,我们更需要冷静分析,所以审题是关键。
在具体做法上就是以大化小,意思是把一个大问题变成若干个小问题,然后个个击破。
这样的新情景题实际上是老题新编,第一小题是类似于电蚊香的工作原理,第二小题将电流表改成温度计表盘也很常见,而思路及分析方法大体一致。
不管题目新旧,即使再新颖的题目,所考查的知识也是我们所熟悉的内容。
●模拟预测训练
基础闯关题组
1.某家用电器正常工作时,测得通过它的电流是4A,此电器可能是下列的()
A.电风扇B.电视机C.家用洗衣机D.家用空调器
2.下面几个用电器额定电压和额定功率都相同,让它们在额定电压下工作相同时间,哪一种用电器产生的热量最多()
A.电风扇B.洗衣机C.电炉D.霓虹灯
3.甲乙丙三盏白炽灯,规格分别为“220V、40W”“110V、40W”“36V、40W”,当它们均正常发光时,其亮度()
A.甲灯最亮B.乙灯最亮C.丙灯最亮D.三灯一样亮
4.某些物质在温度降低到某一值时电阻会变成零,成为超导体。
如果科学家研制出常温下的超导体,则常温超导体可用来制作()
A.白炽灯的灯丝B.电炉丝C.输电导线D.保险丝
5.如右图所示的电能表,在短时间里允许接在这个电能表上各种用电器功率总和的最大值是W。
若这只表在3min内转了15转,则在这段时间内消耗的电能是KW•h;此时正在工作的用电器的总功率是W。
6.“220V,40W”的灯泡甲和“220V,100W”的灯泡乙,其灯丝长短相同,可发现灯泡的灯丝较细,若将这两个灯泡并联在220伏的电源上,灯泡亮些,若将这两个灯泡串联在220伏的电源上,则灯泡亮些。
7.把一个标有“6V,3W”的灯泡接在10伏的电源上,要使灯泡正常发光,需要联一个欧的电阻,此时电阻消耗的电功率是瓦。
8.商场中,一位顾客和一位卖微波炉的售货员出现了不同意见。
售货员说微波炉很省电,用它加热食品花不了多少电费;顾客说微波炉很费电,他家的微波炉一开就“烧保险”。
他们是从不同角度来说的,其中顾客所说的角度是指微波炉加热食品时(填“电能”或“电功率”)比较大。
9.将一个标有“6V,3W”的灯泡和一个18Ω的电阻串联后接到12V的电源上,此时电路中的电流是A,灯泡的实际电功率为W。
10.被誉为新世纪照明产品的LED灯是一种节能灯,在同样亮度下,LED灯的电能消耗仅为白炽灯的1/8。
若白炽灯的功率为40瓦,用一盏同样亮度的LED灯代替白炽灯每天工作6小时,一个月(以30天计)可节电度。
11.如图是一顶太阳能风扇凉帽,凉帽的顶部装有一个太阳能电池板,帽沿装有一个小型电风扇。
电池板在太阳光的照射下,将能转化为电能,驱动电风扇工作。
电风扇工作时的电压为1.2V,电流为50mA,若电风扇正常工作了l小时,电流做功为焦。
12.发光二极管(LED)具有高亮度、低能耗等优点,将在我市推广使用。
如图甲所示是LED的实物图和元件符号。
把一个额定电压为3V的LED接人电源电压恒为4.5V的电路,如图乙所示。
(1)闭合开关S,LED发光;断开S,改变电源的正负极后闭合S,LED却不发光,可见,LED具有(填“单向”或“双向”)导电性;
(2)移动滑片P,测得电流表与电压表的示数变化关系如图丙所示。
当该LED正常工作时,消耗的电功率多大?
此时变阻器R′接入电路的阻值多大?
13.5月20日是“中国学生营养日”,学生的膳食结构越来越受到学校、家庭和社会的重视。
妈妈为了改善小红的早餐营养,买了一台全自动豆浆机,豆浆机的工作原理示意图和铭牌如下:
(1)计算豆浆机正常工作时的最大电流。
(2)豆浆机做一次豆浆,若电动机累计工作3分钟,电阻丝累汁加热12分钟,则总共消耗多少电能?
(3)豆浆中富含的是细胞生长及修补组织的主要原料,食用豆浆能为青少年提供生长发育所需的重要营养素。
14.在“测定额定电压为2.5伏小灯泡功率”的实验中。
(1)右图中电路连接尚未完成,E应与滑动变阻器的接线柱相连接,F接线柱应与电压表上标有的接线柱相连。
(2)调节滑动变阻器的滑片,当小灯泡正常发光时电流表的示数为0.3安,则小灯泡的额定功率是瓦。
(3)小柯在实验中有下列操作:
①读出电流表的示数
②移动变阻器滑片到阻值最大的位置上,再闭合开关
③断开开关,连接电路
④测量并记录数据,计算小灯泡的额定功率
⑤移动变阻器滑片,使电压表的示数为2.5伏,其合理的顺序为④。
(4)小明设计了一个记录数据的表格,请问此表格是否正确,并说明理由。
实验次数
1
2
3
电 压U/V
电 流I/A
电功率P/W
功率的平均值
15.如图是家庭里常用的电热水壶及其铭牌。
(1)该电热水壶正常工作时的电阻为欧。
(2)该电热水壶正常工作时、烧开一壶水需要5分
钟,其消耗的电能是多少?
(3)在用电高峰期使用,如果电压只有200伏,这时电热水壶的实际功率有多大?
(不考虑电阻的变化)
16.据报道:
美国一家公司成功改造跑步机,利用跑步机发电,在跑步机上跑步半小时,可以供给一只节能灯泡工作2.5小时。
若跑步机供给一只额定电220伏,额定功率5瓦的节能灯正常工作2.5小时,则通过灯丝的电流是多少安?
跑步机产生的电能至少有多少千瓦时?
能力提升题组
17.有两个灯泡,L1标有“6V,3W”的字样,L2没有标记,测得L2电阻为6Ω,把它们串联在电路中,两灯均正常发光,那么该电路两端电压和L2电功率分别是()
A.12V,3WB.12V,1.5WC.9V,3WD.9V,1.5W
18.由电压为220V的电源向远处某工地的一盏标着"PZ220—60”的电灯供电,由于导线有电阻,灯泡消耗的实际功率为55W。
则导线消耗的功率()
A.小于5WB.等于5WC.大于5WD.不能确定
19.电灯L1和L2上分别标有“9V、3W”和“3V、3W”字样,现将它们串联后接在电压U的电源两端,恰好可以使其中一盏灯正常发光,则正常发光的灯和电压U分别为()
A.L29VB.L212VC.L19VD.L110V
20.在如右图所示的电路中,电源电压恒定不变,不计温度对灯丝电阻的影响。
当在a、b间接“6V6W”的灯泡时,闭合开关,灯L恰能正常发光;断开开关,在a、b间换接入一个“6V4W”的灯泡后,再闭合开关。
关于这个电路有以下几种说法:
①灯L将变暗;②换接的灯可能烧坏;③电路总功率要变小;④两灯泡都可能烧坏。
以上说法中正确的有()
A.①③B.②③④C.①②③D.①②③④
21.近年来有许多重大火灾都是因线路故障造成的。
线路故障的一个原因是线路连接处接触不良。
当线路连接处接触不良时,与连接完好相比该处的阻值将增大,在该处消耗的电功率将(填“减小”或“增大”或“不变”),会产生局部过热,引发火灾。
线路故障的另一个原因是线路严重老化。
由橡胶或塑料制成的导线线皮是用来绝缘的,但时间长了,线皮会老化变质,绝缘性能变差,甚至龟裂露出线芯,通电时产生火花或导线之间会发生短路。
当导线之间发生短路时,导线中电流过(填“大”或“小”),酿成火灾。
22.有一种电源暗箱,内有一电源与一定值电阻串联,如图1所示。
某同学为了测定电源暗箱内电阻Ro的阻值,设计了如图2所示的电路,在确认连接正确后,进行实验
(1)在闭合开关前,还需完成的操作是
(2)调节滑动变阻器滑片,当电压表的示数为10伏时,电流表的示数为1安,计算此时滑动变阻器上消耗的功率为多大?
(3)再次调节滑动变阻器滑片,当电压表的示数位5伏时,电流表的示数为2A,则可知电源暗箱中的电阻R0的阻值为欧姆。
23.在图甲所示电路中,电源电压3V恒定不变,R1=5Ω,当滑动变阻器R2(最大阻值大于R1)接入电路的阻值增大时,R2消耗的电功率如何变化呢?
小明为了探究这一问题,找来了图乙所示的各种器材。
(1)图乙中,要使滑动变阻器R2接入电路的阻值增大,应将滑片向(选填“A”或“B”)移动。
(2)通过实验,小明获得数据如下表。
分析实验数据,得出结论:
若电源电压和定值电阻R恒定不变,当滑动变阻器R2(最大阻值大于R1)接入电路的阻值增大时,R2消耗的电功率。
实验序号
1
2
3
4
5
6
电流I/A
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
电压U/V
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
24.调光台灯上有一个相当于滑动变阻器的旋纽,调节旋纽可控制台灯的明暗。
为了研究台灯亮度与台灯实际功率之间的关系,小丽同学连接了如图所示的电路,她将标有“3V,1W”的小灯泡接在电源电压恒为4.5伏的电路中进行实验研究。
(1)当电压表的读数为伏时,小灯泡恰好正常发光,此时电路中的电流为安。
(2)小丽同学在实验中获得了如下表所示的数据,请通过计算说明,随着台灯实际功率的增大,台灯亮度如何变化?
实验次数
1
2
3
4
电压表的示数(V)
0.90
1.14
1.60
1.96
电流表的示数(A)
0.40
0.38
0.32
0.28
小灯泡的亮度
逐渐变暗
(3)为了便于研究台灯亮度与台灯实际功率之间的关系,请你对小丽同学的电路连接进行改进。
(用文字表达即可)
25.电饭煲内部有两条电阻丝,每条电阻丝的阻值都为110欧(电阻丝的阻值恒定不变)。
电饭煲的额定功率从大到小有高、中、低三档,额定电压是220伏。
把电饭煲接在220伏的电源上,求:
(1)把电饭煲的额定功率打到中档时,内部是一条电阻丝接入电路,通过它的电流多大?
(2)把电饭煲的额定功率打到低档时,内部是两条电阻丝串联接入电路,电饭堡的电功率多大?
26.为了配合今年“世界环境日”的主题活动,小明所在的课外活动兴趣小组对街上行驶的
电动自行车和摩托车做了一个调查,下表中所列的是某品牌电动自行车和摩托车的部分技术参数:
(1)假设给电动自行车的蓄电池充电时,消耗的电能全部转化为蓄电池的化学能。
那么,电动自行车每行驶1Km电动机平均做的有用功大约是多少?
当自行车以最高车速匀速行驶时,电动机的功率大约是多大?
(2)摩托车每行驶1Km大约要消耗多少能量?
(3)与摩托车相比,电动自行车有哪些优势?
(说出一个方面)
(汽油的密度:
0.71×103kg/m3;汽油的热值:
4.6×107J/kg)