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小明学习了电功率后,用额定电压分别为2.5 V、6 V的灯泡L1和L2设计了图所示的电路图,来探究灯泡的发光亮度与哪些因素有关。

(1)小灯泡发光时,将电能转化为     能和光能。
(2)探究L1的亮度时,只闭合S、S1,发现电压表有示数,电流表无示数,则电路故障可能是:             
排除故障后,继续实验,收集的数据及现象如表一。
表一
 
电压/V
电流/A
亮暗情况
1
1
0.16

2
1.5
0.22
较亮
3
2.5
0.28

表二
 
电压/V
电流/A
亮暗情况
4
1
0.28
很暗
5
2.5
0.38

6
6
0.72
很亮
(3)探究L2的亮度时,只闭合S、S2,进行实验,收集的数据及现象如表二。
(4)解析两表可知,同一规格的小灯泡发光亮度与                        有关,不同规格的小灯泡发光亮度还应与                            的转化效率有关。
【拓展】完成探究后,小明用电源、电流表、滑动变阻器、电阻箱()各1个,2个开关及若干条导线,对额定电流为0.1 A的小灯泡的额定功率进行了测定。请在虚线框内画出他设计的电路图,并写出实验步骤及测定额定功率的表达式。
实验步骤:

表达式:P =
(1)(1分)内 (2)(1分)灯泡处断路 (4)(2分)实际功率 电能转化为光能
【拓展】图

①只闭合S1,移动变阻器滑片,使电流表示数为0.1 A;
②断开S1,闭合S2,滑片不动,调节电阻箱,当电流表示数为0.1 A时,读出电阻箱连入电路中的电阻为R。(0.1 A)R
(1)电流通过灯泡时,灯泡发光发热,电能转化为光能和内能
(2)只闭合S、S1,发现电流表无示数,说明回路断了;电压表有示数,说明和电压表并联的支路有电压;

(4)统一规格灯泡的亮度取决于灯的实际电功率;不同规格的灯泡,当通过灯泡的电流相同时,灯泡两端的电压越大,亮度越亮.当灯泡两端的电压相同时,通过灯泡的电流越大,亮度越亮;
额定电流为0.1 A的小灯泡的额定功率进行了测定的实验步骤:
只闭合S1,移动变阻器滑片,使电流表示数为0.1 A;断开S1,闭合S2,滑片不动,调节电阻箱,当电流表示数为0.1 A时,读出电阻箱连入电路中的电阻为R。根据功率公式可得:P=(0.1 A)R
点评:本题考查了能量的转化、电路故障分析、实验数据处理、实验设计等问题,拓展部分是本题的难点,应用等效法测出灯泡电阻然后应用电功率公式即可求出灯泡额定功率,知道实验的实验原理是正确解题的关键.
练习册系列答案
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一小灯泡额定电压为2.5V,小灯泡电流随电压变化的曲线如图甲所示,将它连入如图乙所示电路中,电源电压为6V且保持不变,求:

(1)小灯泡的额定功率:
(2)为保证小灯泡正常发光,此时滑动变阻器连入电路的电阻大小;
(3)当电流表的示数为0.15A时,滑动变阻器在1min内消耗的电能.

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有两盏白炽灯,甲灯标有“220V  40W”,乙灯标有“220V   60W”的字样,灯丝若用同样长度的钨丝制成,灯丝电阻值较大的是______灯,丝较粗的是_____灯的灯丝,把两盏灯串联在220V的电路中则______灯较亮。

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家庭电路中“超负荷”是指电路中的电流过大,出现上述情况时,电路中的熔断器或空气开关会自动切断电路,熔断器中的熔丝熔断是电流的      效应引起的;而空气开关(如图)切断电路是电流的     效应引起的;如果只让家庭电路中的一个用电器正常工作1h,使标有3000r/(kw·h)的电能表表盘转动1500r,则此用电器功率是     W。

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电热加湿器工作原理:加湿器水箱中部分水通过进水阀门进入电热槽中受热至沸腾,产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置喷入空气中,从而提高空气湿度。下表是某同学设计的电热加湿器部分参数,其发热电路如图所示,R1、R2为阻值相同的发热电阻,1、2、3、4为触点,S为旋转型开关,实现关、低、高档的转换。

额定电压
220V
额定最大发热功 率
400W
水箱容积
4L
适用面积
40~60m2
 
(1)若加热前水温为20℃,电热槽内气压为标准大气压,从加热到沸腾最短时间为3分钟,则电热槽中水的质量是多少千克?(不计热损失,c=4.2×103J/( kg·℃),结果保留两位小数)(3分)
(2)加湿器在低档时的发热功率;(3分)
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(1)电热毯以最小发热功率工作时,流过电路中的电流为      A。(结果保留两位小数)
(2)开关分别处于“1”、“2”档时,电热毯的发热功率分别为      W、      W。
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