物理兴趣小组同学利用如图所示的实验器材“测量小灯泡的电阻”,已知电源的恒定电压为6V,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)如图甲所示,用笔画线代替导线,将电路补画完整,要求滑片向右移动时,灯泡变暗。如答图所示(2分)
(2)当开关闭合后,发现小灯泡不亮,终过分折,同学们猜想了一些可能的原因,见表乙。请根据同学们的猜想,在表中写出对应的电压表和电流表的示数有无情况。
猜想 | 电压表示数情况 | 电流表示数情况 |
灯泡断路 | 有示数(0.5分) | 无示数(0.5分 |
灯泡短路 | 无示数(0.5分 | 有示数 |
(3)故障排除后,同学们移动滑动变阻器的滑片,记录多组小灯泡两端不同的电压及对应的通过小灯泡的电流值,根据这些数据在坐标纸上绘制出了通过小灯泡的电流随其两端电压变化关系的图象(如图丙所示)。则小灯泡正常工作时的灯丝电阻为10(1分)Ω。
(4)完成上述实验后,同组的小聪向老师要了一个已知阻值为Ro的电阻和一个单刀双掷开关,借助部分现有的实验器材,设计了如图丁所示的电路,也测出了灯泡正常工作时的电阻。请完成下列实验步骤:
①闭合开关Sl,将S2拨到触点2(0.5分)(选填“1”或“2”),移动滑片,使电压表的示数为2.5(1分)V;
②再将开关S2拨到触点1(1分)(选填“1”或“2”),保持滑片的位置不动,读出电压表的示数U;
③灯泡正常工作时的电阻的表达式为R= (1分) (用已知量和测量量表示)。
甲 乙 丙
丁
为节能环保,国家提倡使用节能灯具,并实行政府财政补贴。LED灯、节能灯与普通灯相比有什么不同呢?同学们查到了以下相关资料:
1.亮度:标有“220V 5W”字样的LED灯、“220V 12W”字样的节能灯、 “220V 60W” 字样的白炽灯,它们正常发光时亮度相当。
2. 使用寿命:LED灯、节能灯和白炽灯的平均使用寿命分别为50000h、8000h和2000h。
3. 价格:标有“220V 5W”字样的LED灯、“220V 12W”字样的节能灯、 “220V 60W”字样的白炽灯的市场价格分别是18元、10元、1元。
4.温度:“220V 5W”字样的LED灯正常发光一段时间后,散热片的温度约80℃;“220V 60W”字样的白炽灯正常发光时灯丝温度约2400℃。
针对以上资料内容该同学想到以下几个问题:
(1)怎样比较“220V 5W” 字样的LED灯与“220V 60W”字样的白炽灯的光照亮度,请完成步骤b。
a.把标有“220V 5W”字样的LED灯接入家庭电路,稍等一会儿,待灯亮度稳定后,将光敏探测器正对LED灯3米处放置,待光敏探测器示数稳定后读出其数值为L1;
b.把标有“220V 60W”字样的白炽灯接入家庭电路,稍等一会儿,待灯亮度稳定后,将光敏探测器正对白炽灯3米处放置,待光敏探测器示数稳定后读出其数值为L2。 (1分)。、
(2)若电价为0.5元/(kW·h),用一只“220V 12W”的节能灯替代一只“220V 60W”的白炽灯。则节能灯只要工作375 (1分)小时以上,就能做到既节能又经济。
(3)请从能量角度分析白炽灯发光效率不高的原因是:白炽灯工作时把大部分电能转化为内能,只把一小部分电能转化为光能 (1分)。
如图所示是我国“雪龙”号破冰船.该破冰船满载时排水量约20000t,在普通海域最大航速为36km/h,在1m厚冰层海域破冰航速为1m/s.破冰时,船头的一部分压在冰面上,利用巨大的压强使冰层破裂,冰面受到的压力为破冰船满载时总重力的0.1倍.已知在1m厚冰层海域破冰前行所受的阻力为1.5×107N,船头压在冰面上的受力面积是10m2.试计算:
(1)“雪龙”号在1m厚冰层海域破冰前行1小时,克服阻力所做的功.
(2)破冰船对冰面的压强是多少.(g取9.8N/kg)
(3)根据你所学过的物理知识,解释破冰船的底部做的比较尖一点理由。
热敏电阻在温控技术中广泛应用.如甲图所示是小凡设计的检测学校锅炉温度的电路图,图中的电压表量程为0~3V;定值电阻R0的阻值为100 Ω,Rt是热敏电阻,其电阻随温度变化如图乙所示.将热敏电阻置于锅炉内,通过读取电压表的示数就可以间接知道锅炉内水的温度.
(1)当水温达到100℃时,要求电压表的示数达到最大值,则电源电压应是多大?
(2)小凡想将电压表的表盘示数改为温度示数,则温度示数为40℃应标在电压表的多少刻度处?
(3)在上问条件下,热敏电阻Rt的电功率是多大?