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27.$(6$分)如图甲所示是用热敏电阻测量环境温度的电路,电路中电流表的量程为$0∼0.02{A}$,滑动变阻器$R$标有“$150{\Omega}0.3{A}$”字样。$R_{t}$为热敏电阻,其阻值随环境温度变化关系如图乙所示,电源电压保持不变。请完成下列小题:
(1)将此电路放人温度为$20^{\circ}C$的环境中,闭合开关$ S$,调节滑片$P$,使滑动变阻器接入电路的电阻$R=100{\Omega}$,此时电流表的读数为$0.01{A}$,求电源电压;
(2)若环境温度为$40^{\circ}C$时,要保证整个电路元件的安全,求滑动变阻器接入电路中的最小阻值;
(3)此电路能测量的最高环境温度为多少?

(1)将此电路放人温度为$20^{\circ}C$的环境中,闭合开关$ S$,调节滑片$P$,使滑动变阻器接入电路的电阻$R=100{\Omega}$,此时电流表的读数为$0.01{A}$,求电源电压;
(2)若环境温度为$40^{\circ}C$时,要保证整个电路元件的安全,求滑动变阻器接入电路中的最小阻值;
(3)此电路能测量的最高环境温度为多少?
答案:
27.解:
(1)由电路图可知,滑动变阻器与热敏电阻串联,电流表测电路中的电流,由图乙可知,温度为20℃时,热敏电阻的阻值为400Ω,则电源电压$U = I(R + R_t) = 0.01A×(100Ω + 400Ω) = 5V$;
(2)若环境温度为40℃时,由图乙可知,热敏电阻的阻值为200Ω,因电流表的量程为0~0.02A,则电路中的电流最大为0.02A,此时电路中的最小阻值
$R_总 = R_{滑小} + R_t^\prime = \frac{U}{I_大} = \frac{5V}{0.02A} = 250Ω$,
滑动变阻器接人电路中的最小阻值
$R = R_总 - R_t^\prime = 250Ω - 200Ω = 50Ω$;
(3)由图乙可知,环境温度越高,热敏电阻的阻值越小,由第
(2)问可知,电路中的电流最大为0.02A,此时总电阻为250Ω,根据串联电路总电阻等于各电阻之和可知,当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,热敏电阻的阻值最小,则$R_t = R_总 - R_{滑大} = 250Ω - 150Ω = 100Ω$,
由图乙可知,此时环境温度为50℃,因此电路能测量的最高环境温度为50℃。
答:
(1)将此电路放入温度为20℃的环境中,闭合开关S,调节滑片P,使滑动变阻器接入电路的电阻$R = 100Ω$,此时电流表的读数为0.01A,电源电压为5V;
(2)若环境温度为40℃时,要保证整个电路元件的安全,滑动变阻器接入电路中的最小阻值为50Ω;
(3)此电路能测量的最高环境温度为50℃。
[考点]欧姆定律的应用。
(1)由电路图可知,滑动变阻器与热敏电阻串联,电流表测电路中的电流,由图乙可知,温度为20℃时,热敏电阻的阻值为400Ω,则电源电压$U = I(R + R_t) = 0.01A×(100Ω + 400Ω) = 5V$;
(2)若环境温度为40℃时,由图乙可知,热敏电阻的阻值为200Ω,因电流表的量程为0~0.02A,则电路中的电流最大为0.02A,此时电路中的最小阻值
$R_总 = R_{滑小} + R_t^\prime = \frac{U}{I_大} = \frac{5V}{0.02A} = 250Ω$,
滑动变阻器接人电路中的最小阻值
$R = R_总 - R_t^\prime = 250Ω - 200Ω = 50Ω$;
(3)由图乙可知,环境温度越高,热敏电阻的阻值越小,由第
(2)问可知,电路中的电流最大为0.02A,此时总电阻为250Ω,根据串联电路总电阻等于各电阻之和可知,当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,热敏电阻的阻值最小,则$R_t = R_总 - R_{滑大} = 250Ω - 150Ω = 100Ω$,
由图乙可知,此时环境温度为50℃,因此电路能测量的最高环境温度为50℃。
答:
(1)将此电路放入温度为20℃的环境中,闭合开关S,调节滑片P,使滑动变阻器接入电路的电阻$R = 100Ω$,此时电流表的读数为0.01A,电源电压为5V;
(2)若环境温度为40℃时,要保证整个电路元件的安全,滑动变阻器接入电路中的最小阻值为50Ω;
(3)此电路能测量的最高环境温度为50℃。
[考点]欧姆定律的应用。
28.$(12$分)如图所示是“测量小灯泡的电功率”的实验电路,电源电压为$4.5{V}$且保持不变,小灯泡$ L_{1}$的额定电压为$2.5{V}$。
(1)连接如图所示的电路时,开关$ S$应处于断开状态,滑动变阻器的滑片$P$应置于最
(2)闭合开关$ S$,观察到小灯泡$ L_{1}$不亮,接下来的操作是
(3)排除问题,开始测量。为了测量小灯泡的额定功率,应
(4)多次实验并将数据和现象记录在如表所示,分析表中信息,回答下列问题。

小灯泡$ L_{1}$在额定电压下工作时,小灯泡$ L_{1}$的额定功率$P_{1}$为
(5)本次实验所选用的滑动变阻器的规格是
A.“$10{\Omega}2{A}$”
B.“$25{\Omega}1{A}$”
C.“$50{\Omega}0.1{A}$”
(6)该同学想比较另一个额定电压为$2.5{V}$的小灯泡$ L_{2}$的额定功率$P_{2}$与$P_{1}$的大小关系,他断开开关,保持滑动变阻器滑片位置不变,将$ L_{1}$替换为$ L_{2}$闭合开关后,发现电压表示数为$2.3{V}$。依据上述现象,可推断出$P_{1}$
(1)连接如图所示的电路时,开关$ S$应处于断开状态,滑动变阻器的滑片$P$应置于最
右
(选填“左”或“右”)端。(2)闭合开关$ S$,观察到小灯泡$ L_{1}$不亮,接下来的操作是
移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光
。(3)排除问题,开始测量。为了测量小灯泡的额定功率,应
调节滑片使电压表示数为2.5V
以确定小灯泡$ L_{1}$正常发光。(4)多次实验并将数据和现象记录在如表所示,分析表中信息,回答下列问题。
小灯泡$ L_{1}$在额定电压下工作时,小灯泡$ L_{1}$的额定功率$P_{1}$为
0.9
${W}$。(5)本次实验所选用的滑动变阻器的规格是
B
。A.“$10{\Omega}2{A}$”
B.“$25{\Omega}1{A}$”
C.“$50{\Omega}0.1{A}$”
(6)该同学想比较另一个额定电压为$2.5{V}$的小灯泡$ L_{2}$的额定功率$P_{2}$与$P_{1}$的大小关系,他断开开关,保持滑动变阻器滑片位置不变,将$ L_{1}$替换为$ L_{2}$闭合开关后,发现电压表示数为$2.3{V}$。依据上述现象,可推断出$P_{1}$
<
(选填“$>$”“$=$”或“$<$”)$P_{2}$,他继续完成了$P_{2}$的测量后,验证了推断。
答案:
28.
(1)右
(2)移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光
(3)调节滑片使电压表示数为2.5V
(4)0.9
(5)B
(6)<
解析:
(1)为了保护电路,连接电路时,开关S应处于断开状态,滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处,即最右端。
(2)闭合开关S,观察到小灯泡$L_1$不亮,可能是因为小灯泡$L_1$的实际功率太小,接下来应该移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光。
(3)为了测量小灯泡的额定功率,应该调节滑片使电压表示数为2.5V,此时小灯泡正常发光。
(4)小灯泡$L_1$的额定功率$P_1 = UI = 2.5V×0.36A = 0.9W$。
(5)由表中数据可知,当小灯泡两端的电压为0.5V时,通过小灯泡的电流为0.2A,由串联电路电压规律可知,此时滑动变阻器两端的电压$U_{滑} = U - U_1 = 4.5V - 0.5V = 4V$,则滑动变阻器接入电路的阻值$R_{滑} = \frac{U_{滑}}{I} = \frac{4V}{0.2A} = 20Ω>10Ω$,且小灯泡的额定电流大于0.1A,故选B。
(6)当$L_1$正常发光时,说明小灯泡$L_1$分得的电压为2.5V,断开开关,保持滑动变阻器滑片位置不变,将$L_1$替换为$L_2$闭合开关后,发现电压表示数为2.3V,小于额定电压,根据串联分压规律可知,小灯泡$L_2$的电阻变小了,根据$P = \frac{U^2}{R}$知,额定电压相等,电阻越小,额定功率越大,故$P_1<P_2$。
[考点]伏安法测量小灯泡的电功率。
(1)右
(2)移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光
(3)调节滑片使电压表示数为2.5V
(4)0.9
(5)B
(6)<
解析:
(1)为了保护电路,连接电路时,开关S应处于断开状态,滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处,即最右端。
(2)闭合开关S,观察到小灯泡$L_1$不亮,可能是因为小灯泡$L_1$的实际功率太小,接下来应该移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光。
(3)为了测量小灯泡的额定功率,应该调节滑片使电压表示数为2.5V,此时小灯泡正常发光。
(4)小灯泡$L_1$的额定功率$P_1 = UI = 2.5V×0.36A = 0.9W$。
(5)由表中数据可知,当小灯泡两端的电压为0.5V时,通过小灯泡的电流为0.2A,由串联电路电压规律可知,此时滑动变阻器两端的电压$U_{滑} = U - U_1 = 4.5V - 0.5V = 4V$,则滑动变阻器接入电路的阻值$R_{滑} = \frac{U_{滑}}{I} = \frac{4V}{0.2A} = 20Ω>10Ω$,且小灯泡的额定电流大于0.1A,故选B。
(6)当$L_1$正常发光时,说明小灯泡$L_1$分得的电压为2.5V,断开开关,保持滑动变阻器滑片位置不变,将$L_1$替换为$L_2$闭合开关后,发现电压表示数为2.3V,小于额定电压,根据串联分压规律可知,小灯泡$L_2$的电阻变小了,根据$P = \frac{U^2}{R}$知,额定电压相等,电阻越小,额定功率越大,故$P_1<P_2$。
[考点]伏安法测量小灯泡的电功率。
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