专题11 《 测定小灯泡的电功率2 》解析版决胜中考物理压轴题全揭秘上海专用Word格式.docx
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①小华开始选用的变阻器是_____(选填“A”或“B”)。
②判定该小灯正常发光的方法是_______。
③根据实验的相关信息:
(a)通过计算说明小灯泡的额定电流;
________
(b)计算小灯的额定功率。
_______
【答案】①A。
②移动滑片直至电压表的示数为2.2伏。
③(a)0.32安;
(b)1.216瓦。
【解析】①灯的额定电压为3.8V。
小华选择一个变阻器,连接电路后按正确步骤进行实验,即灯与变阻器串联,变阻器连入电路的电阻最大,闭合开关发现小灯较亮,则灯的实际电压大于3.8V,说明变阻器的最大电阻较小(分得的电压较小),导致灯的实际电压大于3.8V,所以小华开始选用的变阻器是A;
②灯较亮,根据电压表示数为2伏,故可知电压表一定与变阻器并联了,他更换了变阻器,即灯与10Ω的变阻器串联,由串联电路电压的规律,观察到电压表的示数为2.2V时,灯的电压为:
U2=6V﹣2.2V=3.8V,小灯正常发光;
③(a)重新实验,步骤正确(变阻器最大电阻10Ω连入电路中),闭合开关发现电压表示数如图所示,电压表选用小量程,电压为3V,此时电路的电流为:
I灯=I滑=U滑/R滑=3伏/10欧=0.3安
移动滑片至小灯正常发光时,I额>0.3安,I额=0.32安
(b)灯的额定功率为:
PL=ULIL=3.8V×
0.32A=1.216W。
【例题3】
(2020静安二模)小华做“测定小灯泡的电功率”实验,实验器材齐全且完好,电源的电压有2、4、6、8、10和12伏六挡,滑动变阻器有A、B两种规格(A标有“10欧2安”的字样、B标有“20欧2安”的字样),待测小灯标有“2.5伏”的字样。
①小华选择某挡电源电压和某规格的滑动变阻器进行实验,他正确连接电路且规范操作,闭合开关时,发现小灯泡发光较亮,电压表、电流表的示数分别如图14(a)、(b)所示。
(a)根据实验相关信息,此时小灯泡电功率_____额定功率(选填“高于”“等于”或“低于”);
(b)根据实验相关信息,通过计算说明此时所选用的电源电压和滑动变阻器的规格___。
②小华为使小灯泡正常发光,经过思考后,对相关实验器材进行了调整,并根据调整重新实验,实验过程中操作规范、步骤正确。
小华移动变阻器的滑片使小灯泡正常发光,观察到电流表的示数为0.3安,并发现此时滑片恰好在变阻器的中间区域内。
(a)根据实相关信息,小灯泡的额定功率为______瓦;
(b)根据实相关信息,通过计算说明小华对相关实验器材所进行的可能的调整____。
【答案】①(a)高于;
(b)电源电压为6伏,滑动变阻器的规格:
“10欧2安”。
②(a)0.75瓦。
(b)Ⅰ.仅调整电源电压为4伏档即可。
Ⅱ.仅调整变阻器的规格(换为“20欧2安”字样)也可以。
【解析】①(a)因为小灯泡发光较亮,所以此时小灯泡电功率高于额定功率;
(b)电流为I=0.32安,变阻器两端的电压为
UR=IR=0.32安×
10欧=3.2伏,或UR'=IR'=0.2安×
20欧=6.4伏,
电源电压U=UR+UL=3.2伏+2.8伏=6伏;
电源电压或U'=UR'+UL=6.4伏+2.8伏=9.2伏(舍去)。
所以电源电压为6伏,滑动变阻器的规格:
②小灯的额定功率为:
P=ULI=2.5伏×
0.3安=0.75瓦。
Ⅰ.小灯泡正常发光,额定电流为I=0.3安,额定电压UL=2.5伏
若电源电压U=4伏,则需要变阻器的大小为R=(U-UL)/I=1.5伏/0.3安=5欧,
可以满足变阻器的滑片恰好在变阻器的中间区域内。
所以仅调整电源电压为4伏档即可。
Ⅱ.若换“20欧2安”字样的变阻器,灯正常发光时,变阻器两端的电压约为
UR=IR=0.3安×
10欧=3伏,
电源电压U=UR+UL=3伏+2.5伏=5.5伏,可以取电源电压为6伏,仅调整变阻器的规格(换为“20欧2安”字样)也可以。
【变式训练1】
(2020杨浦二模)小杨同学做“测定小灯泡的电功率”实验,实验器材齐全且完好。
电源电压为4.5伏且不变,待测小灯两个(分别标有“2.5V”和“3.5V”字样),滑动变阻器(A:
“5Ω2A”和B:
“10Ω1A”)两种规格。
他正确连接电路,将滑片移到某位置,闭合开关时,发现小灯发光较刺眼,观察到电压表与电流表的示数如图16(a)、(b)所示。
小杨断开开关,在不改变实验器材的前提下规范操作,直至小灯正常发光,发现电流表指针在如图16(b)所示的基础上偏转了2小格。
根据小杨实验的相关信息,请回答下列问题。
①实验中电压表所选的量程为,理由是。
②判断实验中选用的滑动变阻器规格。
(需写出计算过程)
③根据小杨实验的相关信息,求出小灯额定功率。
【答案】①0~3伏;
电压表示数应小于电源电压;
②选用的滑动变阻器规格为B“10Ω1A”;
③0.6W。
【解析】①他正确连接电路,将滑片移到某位置,闭合开关时,因为电源电压为4.5V,电压表示数应小于电源电压,故电压表只能选用0~3V小量程;
②图(b)中,电流表选用小量程,电流为0.28A,在第一次操作中,变阻器连入电路的电阻:
R=U/I=(4.5V-3V)/0.28A=5.35Ω>5Ω,故选用的“10Ω1A”的B变阻器;
③两灯分别标有“2.5V”和“3.5V”字样,表示两灯的额定电压为2.5V和3.5V,在①中,因电压表选用小量程,分度值为0.1V,电压为3V;
因发现小灯发光较刺眼,说明3V高于灯的额定电压,故灯的额定电压为2.5V;
在不改变实验器材的前提下规范操作,直至小灯正常发光,则灯的电压为2.5V小于3V,故电路的电流变小了,根据发现电流表指针在如图(b)所示的基础上偏转了2小格,故此时的额定电流为:
I2=0.28A﹣2×
0.02A=0.24A;
小灯泡的额定功率:
PL=ULIL=2.5V×
0.24A=0.6W。
【变式训练2】小华同学做“测定小灯泡电功率”实验,所用器材有电源(电压4、6和8伏)三档、待测小灯(额定电压为“2.5V”或“4.5V”)、滑动变阻器为“20Ω2A”、电压表、电流表、电键以及导线若干。
他选用某档电源电压,正确串联实验器材,把电压表并联在电路中,然后将变阻器的滑片置于某一端。
闭合电键后,把变阻器滑片向另一端移动的过程中,观察到小灯发光始终较暗,电压表的示数逐渐变小且始终大于零。
①画出小华同学刚闭合电键时的实验电路图。
②经过思考,小华对电源的档位进行调整,按正确方法重新实验,当小灯正常发光时,电流表的示数如图7所示,变阻器的滑片在中点附近某位置。
请通过计算说明:
(a)电流表的示数。
(b)所用电源电压。
(c)小灯的额定功率。
【答案】①实验电路图如图;
②(a)0.3安;
(b)8V;
(c)1.35W。
【解析】①闭合电键后,把变阻器滑片向另一端移动的过程中,观察到小灯发光始终较暗,电压表的示数逐渐变小且始终大于零,可以判断电压表与小灯并联,变阻器的滑片向阻值最大的一端移动,如图所示。
所以刚闭合电键时,小灯两端的电压为电源电压,故不可能是额定电压为“2.5V”的小灯,是额定电压为“4.5V”的小灯,同时电源电压为4伏。
②小华对电源的档位进行调整,即为换为6伏或8伏的电源;
按正确方法重新实验,电压表与小灯并联,且闭合电键时,滑动变阻器接入电路的阻值最大;
当小灯正常发光时,变阻器的滑片在中点附近某位置,取中点判断,
当小灯正常发光时,U灯=4.5伏
a.若电源电压为6伏,则:
R=10欧,UR=U-U灯=6伏-4.5伏=1.5伏,电流为
I=UR/R=1.5伏/10欧=0.15安,与0.3安或2安差距较大,不存在。
b.若电源电压为8伏时,则:
R=10欧UR=U-U灯=8伏-4.5伏=3.5伏,电流为
I=UR/R=3.5伏/10欧=0.3安,是符合题意的。
所以电源电压为8伏,变阻器为“20Ω2A”
(c)小灯的额定功率:
P=U灯I=4.5伏×
0.3安=1.35瓦
【变式训练3】
(2020黄浦二模)小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电压有2、4和6伏三档)、电流表、电压表和开关各一个,滑动变阻器(分别标有“20欧2安”、“100欧1安”字样)、待测小灯泡(标有“2.2伏”字样),以及导线若干。
小华选择其中一个滑动变阻器,正确连接电路,进行实验。
实验中,当滑动变阻器滑片P在中点附近某位置时,电压表和电流表的指针位置如图13(a)、(b)所示;
然后他仅移动变阻器滑片P,发现小灯正常发光时电流表指针自图13(b)位置转过三小格;
接着继续操作完成实验。
①实验中电压表所选的量程为伏。
②判断图13(b)中电流表的示数及选用的滑动变阻器。
(需写出计算过程)
③该小灯额定功率为瓦。
【答案】①0—3;
②0.24安,变阻器为“20欧2安”;
③0.66瓦。
【解析】①电压表的示数为1.4伏或7伏(舍去),所以电压表所选的量程为0-3伏;
②电路中最大电流约为
I最大=U滑最大/R滑=(U最大-U灯)/R滑≈(6伏-1.4伏)/10欧≈0.46安
与1.2安差异太大,故电流表示数I=0.24安
计算变阻器的最大阻值R滑=U滑/I=(U-U灯)/I
所以R滑≈(6伏-1.4伏)/0.24安≈19.2欧
或R滑≈(4伏-1.4伏)/0.24安≈10.8欧
故所用变阻器为“20欧2安”
③小灯正常发光时电流表指针自图13(b)位置转过三小格;
则小灯的额定电流为
I额=0.24安+0.06安=0.3安
P额=U额I额=2.2伏×
0.3安=0.66瓦
1.(2019杨浦二模)小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源三个(电压分别为2伏、6伏、8伏)、待测小灯(标有“0.3A”字样)、电流表、电压表(“0~15V”量程已损坏)、滑动变阻器、电键及导线若干。
小华选定某一电源连接电路进行实验,闭合电键后,发现小灯很亮。
移动滑动变阻器的滑片,发现小灯更亮。
他经过思考,仅对原有实验器材进行了调整,将滑动变阻器的滑片移至最大阻值处,闭合电键后,发现电流表、电压表示数分别如图20(a)、(b)所示。
继续移动滑动变阻器的滑片,直至小灯正常发光,观察到电压表示数如图20(c)所示。
根据小华实验的相关信息,请回答下列问题。
①刚开始实验时发现小灯很亮的原因是。
②判定小灯正常发光的方法是。
③求滑动变阻器的最大阻值R以及小灯的额定电功率P额。
【答案】①电源电压很大。
②(移动滑片)观察到电流表示数为0.3安时,小灯正常发光。
③20欧,1.14瓦。
【解析】①电源电压很大。
②(移动变阻器的滑片)观察到电流表示数为0.3安时,小灯正常发光。
③第二次实验时,刚闭合电键,电压表读数大于2伏,所以小华同学将电源电压从8伏调整至6伏。
且移动滑片时,电压表示数变小,所以电压表并联在滑动变阻器两端。
R=U/I=2.8伏/0.14安=20欧
小灯的额定功率:
P额=U额I额=(6伏-2.2伏)×
0.3安=1.14瓦
2.小华做“测定小灯泡的电功率”实验,实验器材齐全且完好,电源的电压有2、4、6、8、10和12伏六档,滑动变阻器有A、B两个(A标有“10Ω1A”字样、B标有“20Ω2A”字样),待测小灯标有“2.5V”字样。
小华选用电源的电压为6伏档,并选取一个变阻器进行实验。
他正确连接电路且实验步骤正确,闭合电键时,发现小灯发光较亮,电压表、电流表的示数分别如图14(a)、(b)所示。
①测定小灯的额定功率需要测量和记录的物理量是,判定该小灯正常发光的方法是。
②小华在实验中,选用的变阻器是(选填“A”或“B”)。
③若要测出该小灯的额定功率,小华可采用的方法有:
方法一;
方法二。
【答案】①额定电压、额定电流;
观察到电压表的示数为2.5伏时,小灯正常发光;
②A;
③换用滑动变阻器B;
调整电源电压至4伏档。
【解析】①测定小灯的额定功率需要测量和记录的物理量是额定电压与额定电流,判定该小灯正常发光的方法是电压表示数为额定电压“2.5V”;
②由图示可知当变阻器的电阻最大值时,小灯泡的电压仍高于额定电压,所以小华在实验中,选用的变阻器是A;
③若要测出该小灯的额定功率,小华可采用的方法有:
方法一是更换B
滑动变阻器;
方法二是更换4V
档电源。
3.小华同学做“测定小灯泡电功率”实验。
待测小灯的额定电压为“2.5V”或“4.0V”,滑动变阻器上标有“50Ω2A”,实验器材齐全且完好。
他连接电路后,将变阻器的滑片置于一端,闭合电键,移动滑片的过程中,观察到小灯发光始终较暗且亮度不变,电流表示数逐渐变大,电压表的指针始终处于图10所示位置。
①小华在连接电路时的主要问题是:
。
②请判断小灯的额定电压和电源电压,并说明理由。
③为了完成实验,小华同学需对电路连接进行的调整是:
;
需对实验器材进行的调整是:
【答案】①将小灯与滑动变阻器并联了;
②小灯与滑动变阻器并联,U灯=U;
小灯发光较暗,U灯<
U额所以U额=4.0伏,U=3伏;
③将小灯与滑动变阻器串联,电压表并联在灯的两端;
换电压高于4伏的电源。
【解析】①在移动滑片的过程中,观察到小灯发光始终较暗且亮度不变,电流表示数逐渐变大,电压表的指针始终处于图10所示位置,说明将小灯与滑动变阻器并联了,电压表的示数即电源电压为3伏。
②小灯与滑动变阻器并联,小灯两端的电压U灯=U电,此时小灯发光较暗,说明小灯的实际电压小于额定电压U灯<
U额,所以U额=4.0伏,电源电压U=3伏。
③为了完成实验,需对电路连接进行的调整是:
将小灯与滑动变阻器串联,电压表并联在灯的两端;
4.小明在做“测定小灯泡的电功率”的实验时,实验器材齐全并完好,其中:
电源电压为4.5伏且不变,待测小灯泡L标有“2.5V”字样,滑动变阻器Rp有“20Ω2A”和“50Ω1A”两种规格可选。
他正确串联实验器材,闭合电键,逐步移动滑片P的位置,并观察电压表的示数,当电压表的示数分别高于、等于、低于2.5伏时,分别观察电流表的示数,并将实验数据记录在右表中。
实验
序号
电压
(伏)
电流
(安)
1
2.0
0.16
2
2.5
0.14
3
3.0
0.12
①请画出小明同学连接的实验电路图。
②小明实验中选用的滑动变阻器的规格为_______,理由是_______。
③请根据相关信息计算出小灯泡L的额定功率。
(需写出计算过程)_______
【答案】①电压表并联在变阻器的两端;
②“50Ω1A”;
滑动变阻器两端电压为3伏时,滑动变阻器的阻值为25欧,大于20欧;
③0.4瓦。
【解析】①因正确串联实验器材,电流增大时,灯的电压增大,根据串联电路电压的规律,变阻器的电压减小,由表中数据知,电压表并联在变阻器的两端;
由第4行数据,根据欧姆定律,变阻器连入电路中的电阻:
R=U/I=3伏/0.12安=25欧>20欧,故小明同学实验中选用的滑动变阻器为“50Ω2A”;
②灯在额定电压2.5V时正常发光,根据第2行数据,当电压表示数为2V时,
小灯两端的电压UL=4.5V﹣2V=2.5V为额定电压,此时灯的电流为:
I灯=0.16A,
故灯的额定功率:
0.16A=0.4W。
5.小张和小陈一起做“测定小灯泡的电功率”实验,实验室为他俩提供了若干节干电池,滑动变阻器有A、B两个待选(A标有“10Ω1Α”字样、B标有“20Ω2Α”字样),且实验器材齐全且完好,待测小灯标有“0.3A”字样。
①小张选用了四节干电池和变阻器A,连接实验电路(如图13所示)。
测量前小陈仔细检查小张连接的电路时,发现该电路连接存在的错误有________________________。
②他俩纠正连接错误后,继续实验,当变阻器连入电路的阻值达到最大时,观察到_________,说明小灯泡正常发光,此时电压表的示数如图14所示,则小灯的额定功率为______瓦。
③为了测出该小灯泡在电压低于额定电压时的实际功率,他俩想对实验器材进行调整,可能的调整方案有:
__________________________________________________。
【答案】①滑动变阻器电阻线圈两端的接线柱同时连入电路。
②观察到电流表示数达0.3安,0.75W;
③一种方法是减少串联电池的节数,从而使加在小灯两端的电压降低些;
另一种方法是选用滑动变阻器B替换滑动变阻器A,增大变阻器连入电路的阻值,从而使加在小灯两端的电压降低些。
【解析】①滑动变阻器电阻线圈两端的接线柱同时连入电路。
②当变阻器连入电路的阻值达到最大时,观察到电流表示数达0.3安,说明小灯泡正常发光;
小灯的额定功率为P额=U额I=2.5V×
0.3A=0.75W。
③为了测出该小灯泡在电压低于额定电压时的实际功率,一种方法是减少串联电池的节数,从而使加在小灯两端的电压降低些;
6.小王做“测定小灯泡电功率”实验,现有电源(电压保持不变)、待测小灯、电压表、电流表、滑动变阻器(“50Ω1A”、“20Ω1A”两种规格)、电键及导线若干,其中待测小灯上只有所标“0.18A”(指小灯正常工作电流)字样清晰可见。
他连接电路,闭合电键,接着他移动滑片,发现电流表示数逐渐增大,电压表示数始终为6伏,当滑片恰好移动到中点位置时,小灯正常发光。
他经过思考分析,在没有更换实验器材的情况下重新正确连接电路,并规范操作,闭合电键发现电流表、电压表示数分别为0.12安和3.6伏。
(1)请说明小王判断小灯正常发光的理由:
。
(2)实验中所用滑动变阻器的最大阻值为欧,电源电压为伏,小灯泡的额定功率为瓦。
【答案】
(1)电流表的示数恰好等于0.18A;
(2)20;
6;
0.756。
【解析】①观察电流表,当电流表示数为0.18安时,小灯正常发光.
②闭合电键,接着他移动滑片,发现电流表示数逐渐增大,电压表示数始终为6伏,是把电压表并联在电源两端,电源电压为6伏;
重新正确连接电路,并规范操作,闭合电键发现电流表、电压表示数分别为0.12安和3.6伏,即UL=3.6伏,电流I=0.12安,
滑动变阻器两端的电压U-UL=6伏-3.6伏=2.4伏
最大电阻Rmax=UR/I=2.4伏/0.12安=20欧,
③接着他移动滑片,当滑片恰好移动到中点位置时,小灯正常发光,电流为0.18安,R=10Ω;
滑动变阻器两端的电压UR=IR=0.18安×
10欧=1.8伏,
小灯两端的电压UL=U-UR=6伏-1.8伏=4.2伏,
小灯泡的额定功率为P额=U额I=4.2V×
0.18A=0.756W
7.(2018崇明二模)小王做“测定小灯泡电功率”实验,现有电源(电压保持不变)、待测小灯、电压表、电流表、滑动变阻器(“20Ω1A”)、电键及导线若干,其中待测小灯上只有所标“0.17A”(指小灯正常工作电流)字样清晰可见。
他连接电路,闭合电键,接着他移动滑片,发现电流表示数始终不变且小于0.17A,电压表示数始终为2.4V;
他经过思考分析,在没有更换实验器材的情况下重新正确连接电路,并规范操作,闭合电键发现电流表、电压表示数分别为0.12安和3.6伏,当滑片恰好移动到中点位置时(即接入电路的阻值为10Ω),小灯正常发光。
;
(2)小王第一次连接电路错误之处的原因是(选填“A.变阻器接入电路的接法不正确;
B.电压表接入电路的位置不正确;
C.电流表接法不正确”),电源电压为伏,小灯泡的额定功率为瓦。
(1)电流表的示数恰好等于0.17A;
(2)A、B;
0.731。
【解析】
(1)小王判断小灯正常发光的理由是电流表的示数恰好等于额定电流0.17A;
(2)移动滑片,发现电流表示数始终不变且小于0.17A,电压表示数始终为2.4V,是变阻器接入电路的接法不正确,把电阻线上的两个接线柱接入了电路。
后来重新正确连接电路,并规范操作,电压表与小灯并联,闭合电键时,变阻器连入电路的阻值最大,发现电流表、电压表示数分别为0.12安和3.6伏,电压表的示数发生了变化,所以现在电压表与原来电压表不在同一个元件上面,即原来电压表接入电路的位置是滑动变阻器两端,错误的;
电源电压为U=UL+UR=3.6V+2.4V=6V,
小灯正常发光时,R=10Ω,I=0.17A,UR=IR=0.17Aⅹ10Ω=1.7V,U灯=6V-1.7V=4.3V,
小灯泡的额定功率为P额=U灯I=4.3V×
0.17A=0.731W。
8.(2018静安二模)小红同学做“测定小灯泡的电功率”实验,实验器材齐全且完好,电源电压为8伏,待测小灯上只有“0.3A”(指小灯正常工作电流)字样清晰可见。
小红将小灯、电流表、滑动变阻器以及电键等串联接入电路后,再将电压表并联在小灯两端。
闭