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物理

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18.3《测量小灯泡的电功率》同步测试  

2015-01-13 10:00:31|  分类: 同步测试 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一、选择题

 

1.A、B、C三盏灯分别标有“220V 100W”“220V 60W”和“110V 100W”的字样,它们正常发光时,通过哪盏灯灯丝的电流大(    )

 

A.A灯      B.B灯      C.C灯      D.一样大

 

答案:C

 

解析:三盏灯都正常发光,说明三盏灯均在额定电压下工作。根据电功率P=UI,,当额定电压相同时,功率大的电流大,所以A灯比B灯电流大。当A、C灯的额定功率相同时,额定电压小的实际电流大,C灯的额定电压小,所以C通过的 额定电流最大。正确选项是C。

 

2.如图1所示的电路中,甲、乙两灯泡串联后接在电路中,观察到甲灯泡比乙灯泡亮,则下列描述中错误的是(     )

 

图1

 

A.P甲> P乙       B.I甲> I乙    C.U甲> U乙      D.R甲> R乙

 

答案:B

 

解析:灯泡串联,甲灯泡比乙灯亮,说明甲的实际功率大于乙灯实际功率,因为甲乙两灯串联,则电流应相等。因为甲实际功率比乙大,根据P=UI,可知甲电压高于乙灯电压。根据欧姆定律可知,甲灯电阻大于乙灯电阻。因此正确选项是B。

 

3.一盏标有“36V 40W”的电灯接在某电路上,通过灯的电流是1A,则这盏灯的实际功率为(     )

 

A.等于40W    B.大于40W    C.等于36W   D.小于36W

 

答案:D

 

解析:根据电功率P=UI,灯泡“36V 40W”,灯泡电阻32.4Ω。根据电功率公式P=I2R,则灯泡的实际功率为32.4W。正确选项是D。

 

4.根据灯泡铭牌(PZ 220-25)所给信息判断,下列说法正确的是 (     )

 

A.灯泡适宜在25伏的电路中使用

 

B.灯泡在任何情况下工作时,电功率都是25瓦

 

C.灯泡电压低于220伏时,不发光   

 

D.灯泡在220伏的电压下工作时,电功率是25瓦

 

答案:D

 

解析:由题意知,灯泡额定电压220V,额定功率25W。灯泡只有在额定电压下,额定功率才是25W,B选项不正确。灯泡低于220V时,亮度通常减弱,但仍可以发光,C选项不正确。灯泡通常适宜在220V电路中使用,因此A选项不对,正确选项是D。

 

5.将两盏“220V 40W”的电灯串联后接在220V的照明电路中,两盏电灯的实际功率之和是(    )

 

A.20W       B.40W       C.60W       D.80W 

 

答案:A

 

解析:由题意知,两灯泡串联,且灯泡相同,则两灯泡的两端实际电压为110V.每盏灯泡两端实际电压为额定电压的一半,根据电功率公式P=U2/R,可以每盏灯的实际功率为原额定功率的四分之一,即10W,因两盏灯相同且串联,所以电路总的实际功率为20W.正确选项是A。

 

6.将额定电压相同的两个灯泡L1、L2串联后接入电路中,如图2所示。接通电路后发现灯泡L1要比L2亮一些,则下列判断正确的是(    )

 

图2

 

A.L1的电阻比L2的小

 

B.L1的额定功率比L2的大

 

C.两灯正常工作时L1发光要暗一些

 

D.若将两灯并联接入电路,L1发光要亮一些

 

答案:C

 

解析:两灯泡串联,电流中电流相等,L1要比L2亮一些,灯泡L1实际功率大于L2,根据公式P=I2R,可知灯L1电阻应大于L2,A选项错误。由题意已知,灯泡L1电阻大于L2,两灯泡额定电压相同,根据电功率P=U2/R,可知灯L1额定功率小于L2额定功率,所以B选项错误。若将两灯并联在电路中,两盏灯泡额定电压相同,并联接入电路,假设电压等于额定电压,则因为灯泡L1电阻大于L2,根据电功率P=U2/R,可得灯L1实际功率要低于L2,即L1亮度要弱些,D选项错误。当两灯正常工作,在额定电压喜爱工作,因为灯L1电阻应大于L2,根据电功率P=U2/R,L1的额定功率要小于L2的额定功率。所以正确选项C。

 

7.学校综合实践活动小组的同学收集了如下图3四种家庭常用电器的铭牌:请你根据铭牌中给出的信息判断,下列说法中正确的是(    )

 

图3

 

A.四种家用电器都必须在220V电压下才能正常工作

 

B.四种家用电器额定频率相同,说明它们工作时的噪声都相同

 

C.××牌空调机制冷和制热两种工作状态时的额定功率是相同的

 

D.××牌电冰箱平均每小时消耗电能为0.5kw·h

 

答案:A

 

解析:这是用电器的铭牌的认识,通过铭牌我们可以知道用电器的额定电压、额定功率、额定电流、工作频率等基本信息。用电器的额定电压是指正常工作时的电压,但有些情况下实际的电压不一定等于额定电压,这时用电器仍能工作,如彩电工作电压是170V~240V,超过这个范围就无法工作。

 

8.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5W       B.等于5W         C.大于5W          D.不能确定

 

答案:A

 

解析:当导线电阻不计时,灯泡正常发光,此时电路中的电流为I,灯泡的实际功率P0与灯泡的额定功率相等(即P0=60W)。当导线电阻不为零时,电路中的电流为I’,因为同一灯泡的功率变小,必有I’<I,此时电路消耗的总功率P总=UI’,必有P总<P0=60W。根据P总=P电阻+PL  P电阻=P总—PL<P0—PL=5W。

 

9.如图4所示的电路中,不计温度对灯丝电阻的影响,电源电压保持不变。当在a、b间接“6V  6W”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“6V  4W”的灯泡后,再闭合开关,下列说法中错误的是(      )

 

图4

 

A.灯将变亮          

 

B.灯将变暗

 

C.换接的灯可能烧坏    

 

D.电路总功率要变小

 

答案:B

 

解析:把“6V 6W”的灯换成“6V 4W”的灯,电阻变大了,ab两点分得的电压也变高了,所以ab两点间的超过灯的额定功率,所以发光较亮,并且此时的实际功率也比额定功率大。所以灯有可能被烧坏,电路的总功率变小。

 

10.如图5所示的电路中,AB为粗细均匀的长为L的电阻导体,以AB上各点对A点的电功率P为纵坐标,各点离A点的距离x为横坐标,则电功率P随x变化的图线应为(     )

 

图5

 

答案:B

 

解析:由题意可知,AB是粗细均匀的电阻导体,AB上各点对应A点,向右随着x的变大而电阻变大,则AB导体可以看作为两端串联的电阻,总电阻长度为L,随着x变大,则导体对应A点的电阻也变大,其自身电阻两端电压也增加。由于导体AB总电阻保持不变,电路中的电流I保持不变,根据电功率P=UI,可知导体AB上各点对应A点的功率变大。所以选B。

 

二、填空题

 

11.一种亮度可以调节的小台灯,其电路如图6甲。电源电压为24Ⅴ,灯泡L的额定电压为24V,通过灯泡L的电流跟其两端电压的关系如图6乙。当灯泡正常发光时,灯丝的电阻为    _ _  Ω。调节滑动变阻器R,使灯泡的实际功率为3.6W时,灯泡两端的电压是     V,滑动变阻器R此时电阻    Ω,滑动变阻器R此时实际功率      W。

 

图6

 

答案:60  12  40   3.6

 

解析:灯泡正常发光时,电压24V,由图像可知此时通过的电流为0.4A,则灯丝电阻R=60Ω。当灯泡实际功率为3.6W时,由图像可知,只有当灯泡电压12V时,电流0.3A可以使得灯泡实际功率为3.6W。此时灯泡电阻R灯=3.6W/(0.3A)2=40Ω;灯泡与变阻器串联,电路中总电阻R总=24V/0.3=80Ω;则电阻器接入电路电阻R变=80Ω-40Ω=40Ω;变阻器的实际功率P=I2R=(0.3A)240Ω=3.6W。

 

三、探究题

 

12.小华、小军同学做“测量小灯泡电功率”的实验(小灯泡标有“2.5V”字样)。

 

(1)如图7甲所示,是小华所连接的不完整实验电路,请你用笔画线代替导线,将缺少的一根导线接好    。

 

图7

 

(2)小华电路接好后,闭合开关,发现小灯泡特别亮,电压表与电流表的示数较大。接下来应进行的操作是    ,    。(两空按操作步骤先后顺序填写字母代号)

 

A.更换电池或小灯泡

 

B.检查电路是否短路

 

C.移动滑动变阻器滑片至最大值位置

 

D.断开电路开关

 

(3)小华电路连接正确后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表有示数,接下来应进行的操作是  。

 

A.更换小灯泡

 

B.检查电路是否断路

 

C.移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光

 

(4)小军换了实验器材又做了一次试验,实验过程中,当电压表示数为    V时,小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图7乙所示,填写表格空白处,该灯泡额定功率为    W。

 


实验次数

电压表示数/V

电流表示数/A

灯泡亮度

1

1

0.2

较暗

2

2.5

   

正常发光

3

6[

0

不发光


 

(5)分析表中实验数据可知,小军所用电源电压约为    V。

 

(6)若小军手边有“1.5A  50Ω”和“2.0A  20Ω”两种规格的滑动变阻器,“0~3V”、“0~15V”两个量程的电压表,上面第二次实验中他选用的滑动变阻器规格为    ,选用电压表量程为    。

 

答案:

 

(1)连图:

 

 

(2)D     C   1.52    

 

(3)C

 

(4)2.5    0.3    0.75    

 

(5)6

 

(6)1.5A  50Ω      0~15V

 

解析:(2)闭合开关,发现小灯泡特别亮,电压表与电流表的示数较大,说明变阻器的滑片可能开始置于阻值最小端,导致变阻器接入电路中的电阻过小,而使电路中电流过大,灯泡亮度较大。也有可能变阻器同时将上接线柱接入电路,从本题电路看,变阻器接线为上下接线,所以这种情况排除,因此,灯泡亮度过亮是因为变阻器滑片没有置于阻值最大端。在检查电路时,通常要使电路断路,所以操作的顺序应该是D、C。

 

(3)连接正确后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表有示数,说明电路是通路,有可能灯泡因为电路中电流过小而不能发光,所以,要先移动滑动变阻器滑片,使电路中电流增大,检查灯泡是否是因电流过小而不能发光。所以选C。

 

(4)灯泡只有在额定电压下才能正常发光,所以电压变示数为2.5V。从图乙看出,电流表示数为0.3,则根据电功率公式P=UI,可得该灯泡额定功率0.75W。

 

(5)由表中数据,灯泡不发光,电流为零,电压表为6V,说明灯泡可能断路,则电压表测量的电压为电源电压,为6V。

 

(6)由于灯泡额定电压为2.5V,第二次试验中,电压表示数达到6V,所以电压表量程选择为0~15V。由于电路中灯泡正常发光电流为0.3A,所以选择变阻器规格为“1.5A  50Ω”。

 

13.小红同学通过实验探究“电功率跟电流、电压的关系”。

 

(1)小灯泡电功率的大小可通过      判断;

 

(2)小红同学用干电池做电源,把L1“2.5V 0.3A”和L2“3.8V 0.3A”两只灯泡连成如图8甲所示电路,闭合开关进行实验,收集数据如下表:

 

图8

 

请你分析现象及数据得出结论:                                            ;

 

(3)这位同学又在原有器材基础上继续探究电功率与电流的关系,连接方式如图8乙所示,闭合开关S,看到小灯泡L1,一闪即灭,经检查发现灯丝断了,请你分析灯丝烧断的原因              ,说出改进方法                         。

 

答案:(1)小灯泡亮度;(2)当电流相等时,电压越大电功率越大;(3)电压超过额定电压;在干路上串联一个滑动变阻器(或减小电源电压)

 

解析:(1)灯泡的亮度可以间接的判断灯泡实际功率的大小,亮度越亮,通常实际功率越大。

 

(2)从电路可以看出,探究电功率与电流、电压关系时,采用甲图连接,两灯泡串联,通过灯泡电流相等,从实验数据可知,灯泡L1电压低于灯泡L2,且L2的亮度较亮,说明L2电功率比L1大,由此得出灯泡串联时,电流一定,灯泡电压越大,电功率越大。

 

(3)乙图中两灯泡并联,开关闭合,灯泡L1立即熄灭,说明电路中电源电压大于灯泡L1的额定电压。要保护灯泡L1不被烧坏,在干路上可以串联一个滑动变阻器,或者降低电源电压。

 

14.实验室购买了一批规格为“2.5 V 0.8W”的小灯泡,小明同学在利用其中一只小灯泡做测量电功率的实验,小明同学设计了如图9甲所示的电路图。实验中各元件完好,电源电压保持不变。

 

图9

 

(1)接线过程中有一处连接错误,请在错误的接线上打“×”并用笔画线代替导线进行改正,要求改正后滑动变阻器接入电路的阻值最大。

 

(2)小明同学闭合开关后,发现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数,接下来他首先应进行的操作是     (选填字母序号)。

 

A.检查电路是否断路

 

B.更换小灯泡

 

C.移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光

 

(3)移动滑动变阻器得到了一组电压和电流的数据,填入设计的表格

 

 

②  这种表格设计是否合理?答:         (选填“合理”或“不合理”)

 

②分析这组数据,小明认为该小灯泡不合格,他判断的理由是:                。

 

③假如生产这种小灯泡钨丝的粗细是一定的,则这个小灯泡内钨丝的长度         合格产品小灯泡钨丝的长度(选填“大于”或“小于”),得出这个结论的逻辑依据是:

                             。(2分)

 

④长时间使用这只小灯泡,容易出现的故障是                             。

 

答案:(1)

 

 

(2)C 

 

(3)①不合理。②电压为2.5V时的实际功率为1W,大于额定功率0.8W。③小于;在相同情况下,导体越短电阻越小;当电压一定时,电阻越小,功率越大。④容易烧断灯丝。

 

解析:本题考查“伏安法”测量小灯泡的电功率,涉及电路元件的连线、数据分析推理以及实验故障判断。(1)中连线错误主要是变阻器连线错误,变阻器没有采取“上下接法”,使变阻器的金属杆接入电路,变阻器接入电路电阻为零。

 

(2)闭合电路后,灯泡不亮,但是电流表和电压表都有示数,说明电路是通路,有可能灯泡短路;但是电压表有示数,说明灯泡不可能短路;灯泡不亮还有一种可能,就是灯泡断路(灯丝断了),但是由于电流表有示数,所以灯泡也不可能短路。从而可以确定是灯泡上通过的电流过小,灯泡的实际功率太小,灯泡的亮度不够。因此,可以采取C选项,看看灯泡是否能发光。

 

(3)①本实验是“伏安法”测量小灯泡的电功率是不同电压下的灯泡实际功率,因此电功率不需要就平均值,表格不合理。②从表格中数据的分析,电压为2.5V时的实际功率为1W,大于额定功率0.8W,因此小明认为该小灯泡不合格。③由题意可知,这种小灯泡钨丝的粗细是一定的,从额定电压下,小灯泡的实际功率1W大于额定功率0.8W。说明当电压一定时,电阻越小,功率越大;在相同情况下,灯丝电阻越小,则说明导体长度就越短;④如果长时间工作,因为灯泡实际功率大于额定功率,所以容易烧断。

 

15.如图10甲所示是“测量小灯泡的电功率”的电路图,图10乙是实物连接图。其中电源是两节新干电池,小灯泡的额定电压为2.5V,滑动变阻器上标有“10Ω 1A”。

 

(1)图乙已连接了部分电路,请用笔画线代替导线按照电路图将未连接的电路连接完整;

 

图10

 

(2)小明同学连接好电路后,闭合开关时发现灯光特别亮,这表明他在闭合开关前没有____________;

 

(3)调节滑片P使电压表的示数为2.5V,此时电流表的示数如图10丙所示,则该灯泡的额定功率为        W。若要增大小灯泡的电功率,则滑片P应向______移动;

 

(4)在完成以上实验后,小明进一步测量并描绘出小灯泡的电流随电压变化的曲线如图10丁所示,通过图像发现灯丝的电阻是变化的,这一现象表明:                  ;

 

(5)有一位同学在连接好电路后,闭合开关,在移动滑动变阻器滑片P的过程中发现:灯泡变亮时电压表示数变小;灯泡变暗时,电压表示数变大。经检查所用器材完好,出现这种现象的原因可能是___________________________________________。

 

答案:(1)

 

 

(2)将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处

 

(3)0.75 、   左(或A或C)

 

(4)导体的电阻随温度的变化而变化  

 

(5)电压表与滑动变阻器并联

 

解析:本题主要考查伏安法测电功率实验中的电路元件连接方法,实验操作的基本步骤以及实验分析论证,并考查了实验电路的故障诊断。

 

(2)小明连正确的接好电路后,闭合开关,灯泡比较亮,说明电路中电流过大,其原因可能变阻器的滑片没有置于阻值最大端。

 

(3)当电压变示数为2.5V时,电流表示数由题意可知是0.3A,根据电功率公式P=UI,可知灯泡的额定功率为0.75W.如果要增大小灯泡电功率,则需要增加灯泡两端电压,变阻器两端分担电压要变小,因此要移动变阻器滑片,使变阻器接入电路电阻减小,即滑片向左移动((或A或C))。

 

(4)从图像可知,随着电压的变化 ,通过灯泡的电流也随之变大。但是图像不是直线,通过计算可以发现灯泡的电阻随电压的增加而增加。其原因主要是随着电压增加,灯泡灯丝中电流变大,因电流热效应,灯丝的电阻受温度影响而逐步增大。

 

(5)闭合开关,在移动滑动变阻器滑片P,灯泡变亮时电压表示数变小;灯泡变暗时,电压表示数变大。由题意知电路中的所用器材完好,灯泡与变阻器串联,通常灯泡亮度随电压增加而变亮,但是电路中出现情况却相反。电路中当电灯两端电压增大时,只有变阻器的两端电压会随之降低,因此,电压可能并联在变阻器上了。

 

16.如图11所示,在“测定小灯泡功率”的实验中,待测小灯泡标有“3.8V”字样。

 

(1)至少用_节干电池串联起来做电源。

 

(2)若闭合开关后,欲测小灯泡的额定功率,发现电压表的读数是2.5V,应调节滑动变阻器,使滑动变阻器接入电路那部分电阻变_______(选填“大”或“小”)。

 

(3)闭合开关后,调节滑动变阻器,测得三组数据如下。请计算出小灯泡的额定功率P额=______。


实验次数

电压表读数

电流表读数

1

3.0

0.19

2

3.8

0.25

3

4.2

 


 

图11

 

(4)若在实验过程中,不慎将电压表和电流表互换位置,则小灯泡出现的现象是_________(选填“不亮”“很亮”“正常发光”或“烧毁”)

 

答案:(1)3节(2)小(3)0.95W  (4)不亮

 

解析:(1)待测小灯泡上所标“3.8V”字样为小灯泡的额定电压,而实验中需测出小灯泡在两端的实际电压稍高于额定电压、等于额定电压和稍小于额定电压三种情况下的实际功率,要求电源电压要比灯泡的额定电压大,所以至少需用3节干电池串联起来做电源。

 

(2)要测灯泡的额定功率,就必须把灯泡两端的电压调到额定电压,即电压表的示数应是3.8V,所以应调节滑动变阻器,使滑动变阻器接入电路那部分电阻变小,让滑动变阻器分到的电压变小,使得灯泡两端的电压变大。

 

(3)小灯泡额定功率:P实=U实I实=3.8V×0.25A=0.95W

 

(4)若在实验中不小心将电压表和电流表互换位置,由于电压表的电阻非常大,电流几乎不能通过,所以小灯泡出现的现象应该是:不亮。

 

四、计算题

 

17.光敏电阻的特点是有光照射它时阻值变小。如图12所示是某小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置,光源射出的远红外激光束穿过通道照射到光敏电阻RT上,当有人通过时,人体将阻挡激光光线的射入。电源电压恒定为12V,RT为光敏电阻,定值电阻R0 =10Ω,若在0―12s的时间内有两人分别经过通道,每次通过时间为1s,电压表的示数变化规律如图U-t。求:

 

图12

 

(1)当有人通过(光敏电阻在无激光照射)时,光敏电阻的阻值RT0;

 

(2)当无人通过时,光敏电阻的功率;

 

答案:(1)30Ω     (2)3.6W

 

解析:(1)当有人通过时,激光被人体阻挡,光敏电阻电阻比没有激光照射时要大。因光敏电阻与定值电阻串联,所以,有人通过时,定值电阻两端电压要低一些。从图像可知,有人通过时,定值电阻两端电压为3V,则UT0=U总-U0=12V-3V=9V;串联电路特点,UTo/RT0=UR0/R0,所以RT0=30Ω;

 

(2)当无人通过时,光敏电阻被激光照射,电阻降低,光敏电阻与定值电阻串联,光敏电阻在无人通过时,电阻较大,则定值电阻两端电压将变高。从图像可知,无人通过时,定值电阻两端电压应为6V,则光敏电阻两端电压UT1=U总-U01=12V-6V=6V。由于光敏电阻与定值电阻串联,光敏电阻与定值电阻两端电压相等,则光敏电阻与定值电阻大小相等,光敏电阻RT1=10Ω。则光敏电阻无人通过时的功率PT=(UT1)2/RT1=(6V)2/10Ω=3.6W



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