电能和电功率实验专题有答案.docx
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1、绝密启用前2021-2021学年度?学校9月月考卷试卷副标题考试范围:xxx;考试时间:100分钟;命题人:xxx考前须知:1答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2请将答案正确填写在答题卡上第I卷选择题)请点击修改第I卷的文字说明第II卷非选择题)请点击修改第II卷的文字说明一、实验题1小华同学观察家中手电筒,发现里面有一个小灯泡,上面标有“2.5V字样,他想测出该小灯泡的电功率:(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整,要求:当滑动变阻器的滑片向左移动时,小灯泡变暗。_(2)实验时无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡始终不亮,电压表有示数,电流表示数几乎为零,那么故障的原因
2、可能是_。(3)排除故障后,连接好电路,闭合开关,移动滑片到某一位置时,电压表示数如图乙所示,假设他想测量小灯泡的额定功率,应将图甲中滑动变阻器的滑片向_(“A或“B)端移动,使电压表的示数为2.5V。(4)小华同学移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成如图丙所示的I-U图象,根据图象信息,可计算出小灯泡的额定功率为_W。(5)小华假设想接着探究电流及电阻的关系,需要补充的实验器材是_。【答案】 小灯泡开路 B 0.5 阻值不同的定值电阻 【解析】【详解】第一空要得出小灯泡的电功率就测出通过小灯泡的电流,小灯泡两端的电压,当滑动变阻器的滑片向左移动时,小灯泡变暗,所以此时滑动
3、变阻器的电阻是变大的,故实物图连接如以下图:第二空小灯泡不亮,电流表没有示数,说明电路中有断路的地方,电压表有示数,说明电压表的两个接线柱和电源连接的局部没有断路,故障是小灯泡断路了;第三空排除故障后,连接好电路,闭合开关,移动滑片到某一位置时,电压表示数如图乙所示,此时小灯泡两端电压小于2.5V,根据串联电路的电压特点,要使灯泡两端的电压到达2.5V,滑动变阻器的阻值的减小,所以假设他想测量小灯泡的额定功率,应将图甲中滑动变阻器的滑片向B端移动,使电压表的示数为2.5V。第四空由I-U图象得,当灯泡两端的电压到达额定电压2.5V时,此时的电流为0.2A,由第五空小华假设想接着探究电流及电阻的
4、关系,此时需要保证电阻两端对的电压不变,改变电阻,从而可以得出电流及电阻的关系,所以补充的实验器材是阻值不同的定值电阻。2实验室购置了一批规格为“2.5V0.75W的小灯泡,小明利用其中一只灯泡做测量小灯泡电功率的实验。(1)用笔画线代替导线把如下图的实物电路补充完整。_(2)按图连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应调至_端选填“左或“右;闭合开关后,发现灯泡不发光,电流表无示数,但电压表示数接近电源电压,那么产生此故障的原因可能是_。实验次数123电压U/V电流I/A(3)排除故障后,闭合开关并调节滑动变阻器,测得如下一组数据。其中第2次实验时的电流表示数如下图,那么第二次测得的电流
5、是_A。分析这组数据,你认为该小灯泡是否合格:_,其原因是:_。假设生产这种小灯泡钨丝的粗细是一定的,那么这个小灯泡内钨丝的长度及合格产品相比是长了还是短了?答:_。【答案】 右 小灯泡灯丝断路 0.40 不合格 电压为2.5V时,其功率为1W,大于出厂规格 短了 【解析】【分析】(1)由灯泡的额定电压确定电压表使用的量程,电压表及灯泡并联,注意电压表的正负接线柱,滑动变阻器选择一上一下串联在电路中;(2)闭合开关前,滑片置于最大阻值处,离接入的下面接线柱最远;灯泡不发光,可能灯泡短路或断路电流表无示数,可以断定灯泡断路,电压表串联在电路中,电压表测电源电压;(3)根据电流表的量程和分度值以及
6、指针的未知读出电流值;通过实验数据求得灯泡的额定功率,及灯泡上标注的额定功率进展比拟,如果相等那么合格,否那么不合格;电压相等时,知道功率,根据比拟电阻的大小,根据电阻大小的影响因素比拟钨丝的长短。【详解】(1)由灯泡的额定电压可知电压表选择03V量程,电压表及灯泡并联,电流从电压表正接线柱流入,从负接线柱流出;滑动变阻器已经选定下面接线柱,任意选择上面一个接线柱,把滑动变阻器串联在电路中,如图:(2)2闭合开关前,滑片处于最大阻值处起保护电路作用,滑片移至右端;3灯泡不发光,电流表无示数可知,灯泡断路,电压表串联在电路中,测电源电压,示数接近电源电压;(3)4电流表量程为00.6A,分度值为
7、0.02A,因此灯泡的额定电流为0.4A;56因为所以,灯泡不合格。7由知,电压相等时,功率越大,电阻越小,钨丝长度和横截面积一样时,钨丝越短,电阻越小,所以,实验用的灯泡钨丝长度比合格灯泡的钨丝长度短。【点睛】此题为探究用电器的电功率实验,其中涉及到实物的电路连接、电流表的读数方法、电路故障分析等电学通用考点,具有一定综合性。3小明知道电流通过导体产生的热量及电流、电阻和通电时间有关。为了探究“电流 通过导体产生的热量及电阻的关系,实验装置如下图,三个一样的烧瓶内装有质量相等的煤油。温度计和电阻丝通过胶塞固定在烧瓶中。(1)组装器材时,将三个烧瓶里的电阻丝串联在电路中,是为了_。(2)用煤油
8、做实验而没有用等质量的水做实验,是因为煤油的_比水小,吸收一样的热量,煤油的_变化明显。(3)三个烧瓶中煤油的初温一样,电阻丝的阻值关系为R甲R乙R丙。闭合开关,通电一段时间后,发现三个烧瓶中温度计示数分别为t甲、t乙和t丙,且t甲t乙t丙。那么可得出的探究结论是:_。(4)为缩短实验时间,小明对原实验方案进展如下修改:实验装置不变,只是烧瓶里不装煤油,用电阻丝直接对烧瓶里的空气加热。写出一条该实验方案的缺乏之处_。【答案】控制各电阻丝中的电流和通电时间一样 比热容 温度 电流和通电时间一定时,导体的电阻越大,电流通过导体产生的热量越多 烧瓶内空气温度升高,压强增大,可能将胶塞顶出去 【解析】
9、【详解】(1)1实验中,由控制变量法知道,要控制电流和通电时间一样,即只改变电阻大小,所以,将三个烧瓶里的电阻丝串联在电路中,就可以控制各电阻丝中的电流和通电时间一样;(2)23由知道,所以,在质量一样、吸收的热量也一样时,由于煤油的比热容比水小而温度变化明显;(3)4根据题意知道,三个烧瓶中煤油的初温一样,通电一段时间后,当发现三个烧瓶中温度计示数关系为t甲t乙t丙时,由Q=cmt知道,丙中煤油吸收的热量最多,那么该电阻丝产生的热量最多;由于通过三根电阻丝的电流一样,通电时间也一样,且电阻丝的阻值关系为R甲R乙R丙,所以,得出的探究结论是:电流和通电时间一定时,导体的电阻越大,电流通过导体产
10、生的热量越多;(4)5为了缩短实验时间,对原实验方案修改如下:实验装置不变,只是烧瓶里不装煤油,用电阻丝直接对烧瓶里的空气加热,烧瓶内空气温度升高,压强增大,可能将胶塞顶出去,导致实验无法进展。4小颖小组在做“测量小灯泡电功率的实验中,实验室有如下器材:电源电压恒为6V,小灯泡L额定电压为2.5V,灯丝电阻约为10,电流表、电压表、开关、规格分别为“10 1A的滑动变阻器R1和“50 0.5A的滑动变阻器R2各一个,导线假设干。1请用笔画线代替导线,帮小颖将如图甲中的电路连接完整。_2为了顺利完成实验,小颖应选用规格为_选填“R1或“R2的滑动变阻器。3连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电
11、流表无示数,电压表有示数,原因可能是_。4移动滑动变阻器滑片P的位置。获得多组对应的电压值和电流值,绘制小灯泡UI图象如图乙所示,小灯泡的额定功率为_W分析乙中图象发现小灯泡电阻是变化的,影响其变化的主要原因是_。5小颖小组通过分析认为,如果增加阻值的定值电阻R0,只利用一只电流表,通过简单操作开关S接“a、“b各一次也能测量小灯泡的额定功率,图丙、丁是他们设计的两种电路图,其中能完成测量的是电路图_。【答案】 R2 灯泡断路 0.625 灯丝的电阻随温度的变化而变化 丙 【解析】【详解】第一空小灯泡L额定电压为2.5V,所以,电压表应选用小量程及灯并联,电路连接如下所示:第二空电源电压恒为6
12、V,小灯泡L额定电压为2.5V,灯丝电阻约为10,由欧姆定律,灯的额定电流是: 0.25A,由串联电路电压的规律知道,灯正常发光时,变阻器的电压是:6V2.5V3.5V,由欧姆定律知道,变阻器连入电路中的电阻是:14,从电阻和电流大小考虑,应选用规格为R2的滑动变阻器;第三空经分析,连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,原因可能是灯泡断路。第四空由UI图象知道,灯在额定电压下的电流为0.25A,所以,小灯泡的额定功率是:PU额定I2.5V0.25A0.625W;第五空由乙中图象知道,小灯泡的UI图像是一条曲线,即电阻是变化的,造成这种变化的主要原因是:灯丝的电阻随温
13、度的变化而变化;第六空图丙中,干路开关闭合,S接b,电流表测电阻R0的电流,灯及电阻R0并联,电流表示数为,灯的电压为2.5V,灯会正常发光;当S接a时,电流表测量的是干路中的电流,因电路的连接关系没有改变,各电阻的大小和通过的电流不变,灯仍正常发光,根据并联电路电流关系可以求出灯泡的额定电流,根据PUI能求出灯泡的额定功率,故图丙可以;图丁中,S接b时,测的是灯泡的电流,接a时,测量通过R0的电流,不能确定灯是否正常发光,故不能求出灯的额定功率,即图丁不可以。5现有两只小灯泡L1、L2,它们的额定电压分别为3.8V和2.5V。1如图甲是小明测定灯泡L1额定功率的实物电路图,同组的小芳发现小明
14、所选的器材不能完成此实验,其原因是_。并且电路连接也有错误,如果此时闭合开关,小灯泡_填“发光或“不发光,电压表_填“有示数或“无示数。请你在接错的那根导线上打“,并另画一根导线,使电路连接正确。_2小明重新选择三节新干电池,将电路改接正确,继续以下实验。闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到最_填“左或“右端。闭合开关后,移动滑片P,当电压表示数为3.8V时,电流表的示数如图乙所示,那么灯泡L1的额定功率为_W。实验时发现通过小灯泡的电流及它两端的电压不成正比,是因为灯丝电阻及_有关。实验中假设电压表的“0-15V量程损坏,_填“能或“不能测小灯泡L1的额定功率。3小华利用图丙所示的电路测出
15、了灯泡L2的额定功率。图中R为阻值的定值电阻,还缺两个开关和一只电表电流表或电压表,请在虚线框内补上这三个元件的符号,使电路完整,实验操作简单。_【答案】电源电压小于额定电压 不发光 有示数 右 1.216 温度 能 【解析】【详解】第一空如图甲电路,电源由两节干电池组成,那么电源电压为1.5V2=3V,而灯泡L1额定电压为3.8V,可见所选的器材不能完成此实验,其原因是电源电压小于额定电压;第二空图甲电路中,电压表串联在了电路中,由于电压表电阻很大,相当于断路,所以如果此时闭合开关,小灯泡不发光;第三空电压表串联在电路中,闭合开关后,电压表两端到电源两极是通的,所以电压表有示数,且约等于电源
16、电压;第四空正确的电路连接应为;电流表及灯泡、滑动变阻器串联,电压表及小灯泡并联,所以改正电路如下:第五空电路改接正确后继续实验,为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大端,由图知,最右端电阻最大;第六空当电压表示数为3.8V时,电流表的示数如图乙所示,电流表使用小量程,分度值为0.02A,读数为0.32A,那么灯泡L1的额定功率为:第七空因为灯丝电阻及温度有关,当灯泡的实际功率越大时,灯丝温度越高,电阻会增大,所以通过小灯泡的电流及它两端的电压不成正比;第八空三节新干电池的电压为1.5V3=4.5V,当灯泡正常发光,即灯泡两端电压为3.8V时,由串联电路的分压特点可知,滑
17、动变阻器两端的电压为4.5V-3.8V=0.7V,所以假设电压表的“0-15V量程损坏,只需要用电压表的小量程并联在滑动变阻器两端,当滑动变阻器两端的电压为0.7V时,读出电流表示数,即可得出小灯泡L1的额定功率,所以能测量小灯泡的功率;第九空设计思路:如图丙,移动滑片,使灯正常发光,即使灯两端的电压为3.8V,之后保持滑片位置不动,通过开关转换,再测量灯泡和定值电阻两端的总电压,这样可以根据串联电路电压特点得到定值电阻两端电压,再根据欧姆定律,计算出通过定值电阻的电流,即灯泡正常工作时的电流,即可计算出灯泡的额定功率,所以右边方框中填入电压表,左边的两个方框中分别填入开关,如图:6小明同学利
18、用如图甲所示的电路来测量小灯泡的电功率,电源电压为3V且保持不变,小灯泡的额定电压为2.5V。1连接图甲的实物电路时,滑动变阻器的滑片应调到最_端选填“左或“右。2闭合开关后,小明发现两电表指针处于图乙所示的位置,那么此时灯泡_选填“不发光、“发光较暗或“比正常亮;造成这种现象的原因可能是_。3故障排除后,小明从滑动变阻器接入电路阻值最大处缓慢移动滑片,同时记录电压表和电流表的示数,并根据实验记录的数据在图丙中描绘出小灯泡的U-I曲线,根据图丙中的数据可计算出该小灯泡的额定功率是_W,描绘出小灯泡的U曲线不是直线的原因是_。【答案】左 不发光 灯泡处于开路状态 0.75 灯丝的电阻随温度的升高
19、而增大 【解析】【详解】第一空连接图甲的电路时,滑动变阻器的滑片应调到阻值最大处,即最左端。第二空经分析,闭合开关,小明发现两电表指针处于图乙所示位置,即电压表示数为电源电压,电流表示数为零,此时灯泡不发光;第三空电流表示数为零,说明电路出现断路,电压表示数为电源电压,说明电路为小灯泡断路;第四空由小灯泡U-I图象如图丙所示,那么灯额定电压下的电流为0.3A,那么小灯泡的额定功率是:P=UI=2.5V0.3A=0.75W;第五空由于灯丝的电阻随温度的升高而增大,所以U-I图象不是直线。7在“探究小灯泡的亮度及电功率的关系的实验中,实验小组选取了一个标有“2.5V的小灯泡和必要的实验器材,连接的
20、实物电路如图甲所示。1如图甲所示是小明同学连接的局部电路,请你用笔画线代替导线,将图中的实物电路连接完整,要求滑动变阻器的滑片向右移动时,小灯泡变暗。_2电路连接正确后,闭合开关,小明发现电压表有明显示数,电流表指针几乎不动,小灯泡不发光,产生这一现象的原因可能是_。3排除故障后,继续实验,调节滑片并把屡次测量的电流和电压绘制成IU图像,如图乙所示,根据图像可知,小灯泡正常发光时的电流为_A,额定功率为_W。4请你为实验需要测量和计算的物理量及记录的现象,在方框内画出一个记录实验数据的表格。_5假设实验中电流表坏了,为了测量小灯泡的额定功率,小虎选用一个定值电阻R0接在原电路电流表的位置,设计
21、了图丙所示的电路,实验方案如下:旋转学生电源旋钮,使电源电压为7V;调节滑动变阻器滑片P使电压表的示数为小灯泡额定电压U额;保持滑片P的位置不变,只将电压表的a点接线改接到c点,测量R0两端的电压U0。小虎的设计方案操作中存在的问题是_。纠正操作错误之后,测出R0两端的电压为U0,那么小灯泡的额定功率可表示为:P额_。用R0和所测物理量的符号表示所选用定值电阻R0的阻值不得超过_。【答案】 小灯泡断路 0.5 1.25 实验次数灯泡两端的电压U/V通过灯泡的电流I/A灯泡的电功率P/W灯泡的亮度123 测量R0电压时,电压表的正负接线柱接反了 6 【解析】【详解】第一空因为要求滑动变阻器的滑片
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