【答案】(1)如答图所示
(2)b (3)0.2 0.38
【解析】(1)电压表要测小灯泡两端的电压,电源为2节干电池,电源电压为3 V,所以电压表选择3 V的量程,流经电压表的电流要正进负出,如答图所示;
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片要处于阻值最大处,或者说要滑到离下接线柱最远处,即b 端;
(3)图乙中电流表的量程为0.6 A,分度值为0.02 A,指针指在第10小格处,所以读数为0.2 A;小灯泡的电功率P=UI=1.9 V×0.2 A=0.38 W。
电学之见微知著
(推荐区域:湖南、甘肃、江西)
命题点一 伏安法实验
1. 湖南、甘肃推荐(2017山东潍坊21题4分)现在要测量小灯泡的功率,小薇同学选择了满足这个实验要求的器材,并连接了部分实验电路,如图甲所示。
(1)请添加一根导线,完成图甲所示的实验电路的连接。
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑至____端(选填“a”或“b”)。
(3)闭合开关,调节滑动变阻器,当电压表示数为1.9 V时,电流表示数如图乙所示,为____A,此时小灯泡的功率是____W。
【答案】(1)如答图所示
(2)b (3)0.2 0.38
【解析】(1)电压表要测小灯泡两端的电压,电源为2节干电池,电源电压为3 V,所以电压表选择3 V的量程,流经电压表的电流要正进负出,如答图所示;
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片要处于阻值最大处,或者说要滑到离下接线柱最远处,即b 端;
(3)图乙中电流表的量程为0.6 A,分度值为0.02 A,指针指在第10小格处,所以读数为0.2 A;小灯泡的电功率P=UI=1.9 V×0.2 A=0.38 W。
2. 湖南推荐(2017四川南充24题4分)南南同学用两节干电池串联作电源来测量额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率,电路图如图所示,拟分别测量小灯泡两端电压为2 V、2.5 V、3 V时的实际功率。
(1)按要求连接好电路,在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于____端;
(2)闭合开关,移动滑片P,完成了2 V、2.5 V的测量后,南南同学发现将滑片移到A 端时,
(3)南南同学记录的实际数据如下表所示,则其小灯泡的额定功率为___W;
(4)南南同学分析1、2、3组数据,发现三次小灯泡的电阻逐渐增大,你认为造成小灯泡电阻增大的原因是灯丝____发生了变化。
【答案】(1)B (2)电流表有电阻(或干电池不是新电池) (3)0.75 (4)温度
【解析】(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片要处于阻值最大处,即B 端;
(2)电压表的示数只能达到2.8 V,可能是电流表有电阻,分去了一部分电压;也有可能是干电池不是新电池,一节电池电压不足1.5 V;
(3)小灯泡的额定功率P=UI=2.5 V×0.30 A=0.75 W;
(4)小灯泡电阻逐渐增大,是因为灯丝的温度变大。
3. 湖南推荐(2017重庆B卷16题8分)小宇同学在“探究电流与电阻的关系”实验中,器材如图甲所示,电源为两节新的干电池,滑动变阻器上标有“10 Ω 1 A”字样,阻值分别为5 Ω、10 Ω、20 Ω、30 Ω的定值电阻各一个。
(1)请用笔画线代替导线,把图甲所示的电路补充完整(滑片P 向右滑,滑动变阻器接入电路的电阻变大)。
(2)小宇同学首先将5 Ω定值电阻接入电路,将滑片P 滑到___(选填“A”或“B”)端,再闭合开关,调节滑片P,使电压表示数到达某一数值,电流表的示数如图乙所示,该示数为____A。
(3)接下来,小宇同学应该____,并且将滑动变阻器阻值调到最大处,然后将5 Ω的电阻替换为10 Ω。闭合开关,调节滑片P,使电压表示数为____V,将电流表示数记录在表格中。
(4)将定值电阻换成20 Ω重复第(3)的操作,由表格中数据发现:在电压一定时,电流与电阻成____(选填“正比”或“反比”)。本次探究中若换用30 Ω的定值电阻接入电路,无论怎样调节滑片P,电压表示数始终____(选填“大于”或“小于”)所需电压。
【答案】(1)如答图所示
(2)B 0.4
(3)断开开关 2
(4)反比 大于
【解析】(1)电源为2节干电池,电源电压为3 V,所以电压表量程选择6 V;要求滑片向右移动时,滑动变阻器阻值变大,所以应该接A 接线柱,如答图所示;
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片要处于阻值最大处,即A端;电流表的量程为0.6 A,分度值为0.02 A,指针指在第20小格处,所以电流表示数为0.4 A;
(3)更换电阻时,应该先断开开关;探究电流与电阻关系的实验中,要控制电阻两端的电压不变,已知5 Ω时通过电阻的电流为0.4 A,所以电阻两端的电压U=IR=5 Ω×0.4 A=2 V;
(4)由表格数据可以发现电压一定时,电流与电阻成反比;更换30 Ω的定值电阻后,由于滑动变阻器的最大阻值为10 Ω,电源电压为3 V,滑动变阻器阻值最大时,它分得的电压最大为0.75 V,定值电阻分得的电压最小为2.25 V,所以电压表示数始终大于所需电压(2 V)。
命题点二 电学计算
1. 湖南、江西推荐(2017山东潍坊24题5分)某品牌的电热水壶铭牌如图所示,电热水壶正常工作时,将水壶中额定容量的水加热至沸腾。已知室温与水的初温皆为20 ℃,水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃),水的密度ρ水 =1.0×103 kg/m3。
(1)求水吸收的热量;
(2)通过计算判断,加热时间是否可能为200 s。
解:(1)热水壶中水的质量
m=ρ水V =1.0×103 kg/m3×1.0 L=1 kg
水加热至沸腾吸收的热量
Q =c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×105 J
(2)电热水壶加热200 s产生的热量
Q =Pt =1 360 W×200 s =2.72×105 J<3.36×105 J
所以,加热时间不能为200 s。
2. 湖南推荐(2017山东枣庄31题6分)图甲是智能怀旧灯,与灯串联的调光旋钮实质是滑动变阻器,图乙是简化的电路原理图。灯L标有“12V 3W”字样,当滑动变阻器的滑片P 在最左端a时,灯L正常发光。电源电压不变,不考虑温度对灯丝电阻的影响。问:
(1)电源电压U是多少?
(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻是12 Ω时,灯L消耗的实际功率是多少?
(3)当滑片P位于中点b和最右端c时,灯L两端电压之比是3:2,则滑动变阻器的最大阻值是多少?
解:(1)滑片位于最左端时,滑动变阻器接入电路的电阻为0,此时电路中只有灯L一个用电器,且灯L正常发光,说明电源电压即为12 V
(2)灯L的电阻
滑动变阻器接入电路中的电阻是12 Ω时,电路中的总电阻为60 Ω,电路中的电流
灯L消耗的实际功率
(3)滑片P 位于中点b 时,电路中的总电阻为48 Ω+0.5R,此时灯L两端的电压
滑片P 位于c 端时,电路中的总电阻为48 Ω+R,此时灯L两端的电压
即
解得R =96 Ω
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