(2)因为要测灯泡的功率,根据P=UI可知需要测量电流和电压,所以设计表格如答案所示。 (3)电压表指针有明显的偏转可知电压表串联在了电路中,所以电路中的故障是与电压表并联的灯泡断路。
(4)电压表量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为2.20V,此时电功率为
P=UI=2.20V×0.2A=0.44W。若要测量小灯泡的额定功率,需增大灯泡两端的电压,因滑动变阻器与
灯泡串联,根据串联分压的原理可知,应该减小滑动变阻器的电阻。
五、计算题(本大题3小题,共23分。解答应写出必要的文字说明、公式和步骤,只写最后结果的不给分)
33.(6分)如图是用滑轮组提升建筑材料A的示意图,在竖直向下的拉力F作用下,使重900 N的建筑材料A在5 s的时间里,匀速竖直上升了1 m,绳自由端匀速竖直向下移动了2 m。在这个过程中,拉力F为500 N,滑轮组的机械效率为η,拉力F做功的功率为P。求: (1)滑轮组的机械效率η; (2)拉力F的功率P。 答案:(1)90% (2)200 W
解析:(1)W有用=Gh=900N×1m=900J;
W总=Fs=500N×2m=1000J;
机械效率η=×100%=×100%=90%;
(2)拉力F的功率:
P==200W。
34.(8分)小红听说微波炉很省电,就利用家里的电能表和石英钟对微波炉的加热效率和实际功率进行了研究。微波炉和电能表铭牌上的数据如下表所示:
微波炉 额定电压 额定功率 振荡频率 电能表
220 V 10(20)A 50 Hz 600 r/kW·h
220 V 1 300 W 2 450 MHz
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小红设计的实验方法是:
①关掉家中其他的用电器,只将微波炉接入,使其单独工作;
②取500 g水装在瓷碗中,测得水的初温为20 ℃,放入微波炉加热1 min; ③读得在这1 min内电能表的转盘转动12转; ④然后取出水,测得水温为40 ℃。
求:
(1)此次实验中水吸收的热量。[c水=4.2×10 J/(kg·℃)] (2)微波炉的实际功率。 (3)微波炉工作水加热的效率。
(4)实验中,微波炉的实际功率与标注的额定功率不相等,你认为原因可能是 。
答案:(1)4.2×10 J (2)1.2 kW (3)58% (4)微波炉两端实际电压低于220 V 解析:(1)水的质量m=500g=0.5kg,水吸收的热量Q吸=c水m(t-4
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t0)=4.2×103J/(kg·℃)×0.50kg×(40℃-20℃)=4.2×104J
(2)微波炉1min消耗电能:W==0.02kW·h=7.2×104J,t=1min=h,微波炉的实际功率
P==1.2kW
(3)η=×100%≈58%
(4)实验中,微波炉的实际功率与标注的额定功率不相等时,可能是因为微波炉两端实际电压低于220V。
35.(9分)如图甲所示,灯泡L标有“6 V 3 W”字样,电源电压及灯丝电阻保持不变,电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~15 V,变阻器R的最大阻值为100 Ω。只闭合开关S、S1,移动滑片P的过程中,电流表示数与变阻器连入电路的阻值变化关系如图乙所示,当滑片P在a点时,电压表示数为10 V,电流表示数为Ia;只闭合开关S、S2,滑片P置于b点时,变阻器连入电路的电阻为Rb,电流表的示数为Ib,已知Rb∶R0=7∶3,Ia∶Ib=5∶4。求:
(1)小灯泡正常工作时的电阻RL;
(2)只闭合S、S2,滑片P在b点时,电流表的示数Ib; (3)电源电压。
答案:(1)12 Ω (2)0.4 A (3)16 V
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解析:(1)由P=可得,小灯泡正常工作时的电阻:
RL==12Ω;
(2)只闭合开关S、S1,R与R0串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,滑片P在a点时,电压表示数为10V,此时电流表示数为Ia;由图象乙可知,当电流表示数为Ia时,滑动变阻器连入电路的阻值为20Ω,
根据欧姆定律可得:Ia==0.5A,
已知Ia∶Ib=5∶4,所以只闭合S、S2,滑片P在b点时,电流表的示数Ib=Ia=×0.5A=0.4A; (3)只闭合开关S、S1,滑片P在a点时,R与R0串联,U滑=10V,
根据串联电路中总电压等于各分电压之和以及欧姆定律可得电源电压:
U=U滑+IaR0=10V+0.5A×R0①
只闭合开关S、S2,滑片P置于b点时,Rb与L串联,根据串联电路中总电阻等于各分电阻之和以及欧姆定律可得电源电压:
U=Ib(Rb+RL)=0.4A×(Rb+12Ω)②
已知Rb∶R0=7∶3③
联立由①②③解得:R0=12Ω,则电源电压:U=10V+0.5A×R0=10V+0.5A×12Ω=16V。
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