小红、小华两位同学做“用电流表、电压表测电阻”和“测定小灯泡的电功率”的实验。现有如下器材:电压为3伏、6伏的电源各一个,标有“10Ω 1A"、“20Ω 2A”字样的滑动变阻器各一个,标有“2.5V”字样的小灯泡,待测电阻及其它所需器材。他们各自选择不同电源,不同变阻器后,正确连接电路,实验步骤正确,闭合电键后,将电流表的示数记录在各自表格的序号1中。接着各自移动变阻器的滑片,两位再学发现电流表示都为0.24A时,其中一位同学所做实验的小灯泡恰好正常发光,他们继续完成实验,并记录了相应的实验数据。表一、表二分别是他们的部分数据,其中一位同学将变阻器没得片移动到阻值最小处时记录了实验序号3的数据。
(1)实验“测定小灯泡的电功率”是哪位同学所做?求出小灯泡的额定功率。
(2)小红同学实验时所选电源电压为多少V?简述理由。
(3)请将表一、表二填写填写完整。
解析:
(1)由表一和表二序号3和序号2的数据可以求出其电阻均大于10Ω。
R红= | U红 | = | 3.0V | =11.54Ω |
I红 | 0.26A |
R华= | U华 | = | 2.5V | =10.42Ω |
I华 | 0.24A |
而小红序号1实验数据其电阻最大时的电流大小(0.22A),若选择电压为3.0V的电源,则其总电阻为:
R总1= | U | = | 3.0V | =13.63Ω<20> |
I总1 | 0.22A |
即小红选择的电源不可能为3V,而是6V,则小华选择的为3V的电源。
显然小华滑动变阻器移动到最小,即电阻为零时,其电压表的示数为3.0V。此时再考虑灯泡电阻随温度的升高而增大,可判断小红所做实验为 “测量小灯泡额定功率”的实验。其额定功率为:
P额=U额I额=2.5V×0.24A=0.6W
(2)由上分析知,小红的实验所选择的为6V电压的电源。理由如上。
(3)由以上分析知,小华所做的实验为“用电压表和电流表测电阻”。由此计算序号1、2的电压表示数分别是(滑动变阻器选择,见下面分析):
U1=U华-I1R滑=3.0V-0.14A×10Ω=1.6V
显然,小华将滑序号3将滑动变阻器移到阻值为零(最小)。其此时电压表示数为3V。即
U2=3.0V
表二的小华实验数据的序号1是最大值时的数据。其总电阻是:
R总2= | U华 | = | 3.0V | =21.4Ω<30> |
I总2 | 0.14A |
可见小华选择的是10Ω的滑动变阻器,则小红选择的则为20Ω的滑动变阻器。故表一序号1实验时,滑动变阻器两端的电压是(接入电阻最大):
U滑=I滑R滑=0.22A×20Ω=4.4V
小灯泡(即电压表示数)是:
Uxa1=U红-U滑=6V-4.4V=1.6V
同时,序号2时的电压表示数是小灯泡正常发光时的电压,也即其电压等于灯泡的额定电压2.5V。
答案:
(1)实验“测定小灯泡的电功率”是小红所做,其额定功率是0.6W
(2)6V 理由如下:
由表一和表二序号3和序号2的数据可以求出其电阻均大于10Ω。
R红= | U红 | = | 3.0V | =11.54Ω |
I红 | 0.26A |
R华= | U华 | = | 2.5V | =10.42Ω |
I华 | 0.24A |
而小红序号1实验数据其电阻最大时的电流大小(0.22A),若选择电压为3.0V的电源,则其总电阻为:
R总1= | U | = | 3.0V | =13.63Ω<20> |
I总1 | 0.22A |
即小红选择的电源不可能为3V,而是6V,则小华选择的为3V的电源。
(3)
表格一所缺数据:
1.6
2.5
表格二所缺数据
1.6
3.0
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