在“测定小灯泡电功率”的实验中,小宇连接的电路如图所示,其中小灯池的电阻约10左右.
(1)请帮助小宇同学认真检查电路,把电路图连接的更合理,并在图上改正.
(2)连好电路,将滑动变阻器调到最大值,闭合开关,小宇发现灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,灯泡灯丝完好,出现故障的原因可能是________
(3)排除故障后,小宇移动滑片进行了多次测量,记下多组对应的电流表和电压表的示数并绘制成图象.当灯泡恰好正常发光时电压表的示数如图所示,则该灯泡的额定电压为________,结合图象信息,可以计算出小灯泡的额定功率是________.
(4)使用不同规格的器材的另一实验小组对小灯泡进行了三次测量,实验数据和他们对数据的处理结果如表所示:
| 实验序号 | 电压表求数/V | 电流表求数/A | 功率/W | 额定功率/W |
| 1 | 3.0 | 0.36 | 1.08 | |
| 2 | 3.8 | 0.40 | 1.52 | |
| 3 | 4.5 | 0.42 | 1.89 |
(5)小宇用上表中的数据求出了小灯泡的电阻值,发现电阻值随电压的增大逐渐增大,他猜想原因是:________.
试题答案
解:
(1)由实物图知,电源电压由两节干电池提供,也就是电压不超过3V,所以电压表选择0~3V量程即可,不需要用0~15V量程.
实物连接如下:
(2)电流表有示数,说明电路是通路,所以灯泡不是断路,其它元件也不是断路,因此故障只能是灯泡短路.
故答案为:灯泡短路.
(3)由图知,电压表选择的是0~3V量程,对应的分度值为0.1V,灯泡的额定电压为U额=2.5V,
由图象知,当灯泡正常发光时,通过的电流为I=0.2A
灯泡的额定功率为P额=U额I=2.5V×0.2A=0.5W.
故答案为:2.5V;0.5W.
(4)灯泡的额定功率是灯泡在额定电压下的功率,当滑动变阻器阻值变化时,灯泡两端的电压也变化,功率也变化,计算实际功率的平均值为额定功率是错误的.
故答案为:不正确,额定功率是指在额定电压下的功率,不能求平均值.
(5)小灯泡的电阻随温度的增大而增大,而随着电压的增大,实际功率增大,灯丝的温度升高,电阻将增大.
故答案为:电压增大时,功率增加,灯丝温度升高.
试题解析
(1)使用电流表、电压表测量电路电流或电压时,在不超量程的前提下,应该选择小量程,精确度更高,误差较小;
(2)闭合开关灯泡不亮,原因有两个:断路或短路;电流表有示数,说明电路是通路;电压表无示数,原因有二:并联的用电器短路或串联的其它元件断路;
(3)读取电压表示数时,首先要明确电压表选择的量程和对应的分度值;已知灯泡额定电压,在图象中确定对应的电流,利用公式P=UI得到灯泡的额定功率;
(4)灯泡两端的电压不同,灯泡的功率不同.只有在额定电压下的功率才是额定功率,计算功率的平均值做额定功率是错误的;
(5)导体电阻的决定因素有:导体的材料、长度、横截面积、温度四个因素.其中灯丝电阻随温度的升高而增大.
点评:伏安法测量灯泡电功率和电阻,是电学最重要的两个实验,使用器材、实验步骤基本相同,但在实验原理、实验数据的处理和实验结论有本质的不同,应注意区分.
