20.小勤在做“調(diào)節(jié)燈泡亮度”的電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),電路如圖所示,電源電壓恒為4.5V,電壓表量程“0~3V”,電流表量程“0-0.6A”,滑動(dòng)變阻器規(guī)格“50Ω  1A”,燈泡L標(biāo)有“2.5V 1.25W”字樣(忽略燈絲電阻變化).在不損壞電路元件的情況下,下列判斷正確的是( 。
A.燈泡兩端的最大電壓是1.5V
B.該電路中電流的最大功率是2.25W
C.電路中電流變化的范圍是0.3A-0.5A
D.滑動(dòng)變阻器阻值變化的范圍是2.5Ω-10Ω

分析 由電路圖可知,燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián),電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓,電流表測(cè)電路中的電流.
(1)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出電壓表的示數(shù)即可判斷燈泡兩端的最大電壓;
(2)根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知電路中的最大電流為燈泡額的電流和滑動(dòng)變阻器允許通過最大電流、電流表量程中較小的一個(gè),根據(jù)P=UI求出電路中的最大電功率,根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值;當(dāng)電壓表的示數(shù)為3V時(shí),電路中的電流最小,滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大,利用歐姆定律求出燈泡的電阻,利用串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出燈泡兩端的電壓,利用歐姆定律求出電路中的電流,進(jìn)一步求出電路中電流變化的范圍,最后根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大阻值即可得出滑動(dòng)變阻器阻值變化的范圍.

解答 解:由電路圖可知,燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián),電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓,電流表測(cè)電路中的電流.
(1)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓為2.5V,功率為1.25W,
因串聯(lián)電路總電壓等于各分電壓之和,
所以,此時(shí)電壓表的示數(shù)U=U-UL=4.5V-2.5V=2V,
因2V<3V,沒有超出電壓表的量程,
所以,燈泡兩端的電壓可以達(dá)到2.5V,故A錯(cuò)誤;
(2)因串聯(lián)電路中各處的電流相等,
所以,由P=UI可得,燈泡正常發(fā)光時(shí)電路中的電流:
I=IL=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{1.25W}{2.5V}$=0.5A,
因滑動(dòng)變阻器允許通過的最大電流為1A,電流表量程為0~0.6A,
所以,電路中的最大電流I=0.5A,此時(shí)電路中消耗的電功率最大,滑動(dòng)變阻器接入電路中電阻最小,
電路消耗的最大電功率:
P=UI=4.5V×0.5A=2.25W,故B正確;
由I=$\frac{U}{R}$可得,滑動(dòng)變阻器接入電路的最小阻值:
R滑小=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{大}}$=$\frac{2V}{0.5A}$=4Ω;
當(dāng)電壓表的示數(shù)為3V時(shí),電路中的電流最小,滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大,
燈泡的電阻:
RL=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω,
此時(shí),燈泡兩端的電壓:
UL′=U-U滑大=4.5V-3V=1.5V,
電路中的最小電流:
I=$\frac{{{U}_{L}}^{′}}{{R}_{L}}$=$\frac{1.5V}{5Ω}$=0.3A,
所以,電路中電流變化的范圍是0.3A~0.5A,故C正確;
滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大阻值:
R滑大=$\frac{{U}_{滑大}}{{I}_{小}}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω,
所以,滑動(dòng)變阻器阻值變化的范圍是4Ω~10Ω,故D錯(cuò)誤.
故選BC.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用,關(guān)鍵是根據(jù)燈泡的額定電流確定電路中的最大電流和電壓表的最大示數(shù)確定電路中的最小電流,并且要知道燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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11.在“探究通過導(dǎo)體的電流與電壓的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)后,得到I-U圖象如圖所示,正確的是(  )
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8.為了方便殘疾人出行,很多公共場(chǎng)所都專門設(shè)計(jì)了殘疾人專用通道(如圖所示),其實(shí)質(zhì)是一個(gè)斜面,若將總重為700N的人和輪椅沿7m長(zhǎng)的斜面推上1m高的平臺(tái),沿斜面所用的推力為120N,試求:
(1)該斜面的機(jī)械效率;
(2)若斜面的機(jī)械效率為η,將輪椅勻速推上斜面所需的推力為F,輪椅與斜面間的摩擦力為f,試推導(dǎo):f=(1-η)F.

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15.有電源、開關(guān)、定值電阻R(阻值已知)、滑動(dòng)變阻器各一個(gè),電壓表兩個(gè),導(dǎo)線若干,用以上器材測(cè)量額定電壓U=2.5V的小燈泡的額定功率.
(1)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)電路圖;
(2)寫出實(shí)驗(yàn)步驟與所需測(cè)量的物理量及符號(hào);
(3)用測(cè)量所得的物理量和已知量符號(hào)表示出小燈泡的額定功率P=2.5V×$\frac{{U}_{R}}{R}$.

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5.在“測(cè)定小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)中,選用如圖甲所示的器料,其中電源電壓為6V,小燈泡的額定電壓為2.5V(燈絲電阻約為12Ω).
(1)用筆畫線代替導(dǎo)線,將圖甲所示的實(shí)物電路連接完整.
(2)為了能夠順利完成實(shí)驗(yàn)探究,下列兩種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用B
A.“10Ω0.5A”的滑動(dòng)變阻器   B.“50Ω0.5A”的滑動(dòng)變阻器
(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),繪制出小燈泡的電流隨它兩端電壓變化的關(guān)系圖象(如圖乙),分析圖象你可以得到哪些有價(jià)值的信息?(兩條即可)
(4)小紅在缺少電壓表的情況下,利用電流表和已知定值電阻R(Ω)等其他器材,設(shè)計(jì)了電路丙圖,也測(cè)出了燈泡的額定功率.請(qǐng)你把下面的步驟補(bǔ)充完整.
①閉合S2,斷開S1,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,使電流表的示數(shù)為I′=$\frac{2.5V}{R}$.
②滑動(dòng)變阻器P的位置不動(dòng),閉合S1,斷開S2,記下電流表的示數(shù)I.
③表達(dá)式P=2.5V×(I-$\frac{2.5V}{R}$).

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12.在“測(cè)定小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)中,如圖小燈泡標(biāo)有“2.5V”字樣,電源電壓為4.5伏,滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“20歐2安”字樣.
(1)該實(shí)驗(yàn)的原理是P=UI;
(2)閉合電鍵前,滑動(dòng)變阻器的滑片P移至圖中b處(選“a”或“b”);
(3)閉合電鍵,移動(dòng)滑片P的位置,當(dāng)觀察到電壓表示數(shù)為2.5V時(shí),說明小燈正常發(fā)光,若此時(shí)滑動(dòng)變阻器滑片恰好在中點(diǎn)(即連入電路的電阻為10歐),則小燈泡額定電功率為0.5瓦.

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9.同學(xué)們?cè)凇疤骄啃襞莸牧炼扰c功率的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,所用電源電壓為6V,燈泡的額定電壓U0=3.8V,額定功率在1-1.5W的范圍內(nèi).
(1)按圖甲所示的電路圖,請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙的電路補(bǔ)充完整.
(2)小杜同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過程中,將滑動(dòng)變阻器的滑片P緩慢向B端移動(dòng),小燈泡的實(shí)際功率將變大(選填“變大”、“變小”或“不變”);同時(shí)觀察到小燈泡的亮度將變亮(選填“亮”或“暗”).

(3)另一組的小張同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表示數(shù)如圖丙所示,此時(shí)電流表的示數(shù)是0.2A,電壓表的示數(shù)是2V,經(jīng)分析造成這種現(xiàn)象的原因是電壓表量程接錯(cuò),誤以為接的是0~15V,實(shí)際接了0~3V.
(4)小張同學(xué)重新調(diào)整電路連接后,繼續(xù)探究小燈泡在額定功率時(shí)的亮度,但發(fā)現(xiàn)無法準(zhǔn)確讀出額定電壓,他用第(3)小問中所測(cè)得數(shù)據(jù)先算出燈泡的電阻RL,再根據(jù)P0=$\frac{{{U}_{0}}^{2}}{{R}_{L}}$計(jì)算燈泡的額定功率.按此方案算出燈的額定功率比真實(shí)值偏大(選填“大”或“小”),原因是燈泡電阻隨溫度的變化而變化,題中所求電阻值RL與燈泡正常發(fā)光時(shí)的阻值不相等.

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10.為緩解城市交通壓力,近幾年成都大力發(fā)展有軌交通,幾條地鐵線路己經(jīng)開通運(yùn)行,同時(shí)又在積極投建有軌電車,以取代部分用柴油機(jī)作動(dòng)力的公交車.關(guān)于電車和柴油車,下列說法不正確的是( 。
A.電車電動(dòng)機(jī)工作時(shí)利用了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用
B.電車電動(dòng)機(jī)能夠?qū)㈦娔苋哭D(zhuǎn)化為機(jī)械能
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D.電車對(duì)環(huán)境的污染比柴油車對(duì)環(huán)境的污染小

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