题目内容
17．一只小灯泡的额定电流为0.2A，正常发光时的电阻约为8?．小明想测量这个小灯泡的额定功率，实验室中有如下器材：一个电压表、一个电流表、一个开关，电压为恒为6V的电源，滑动变阻器有A规格：“10? 2A”、B规格：；“30? 1A”可选．导线若干．（1）本实验应该选择B（选填“A”或“B”） 规格的滑动变阻器．
（2）请用笔画线代替导线，将图甲所示电路连接完整（要求滑片向左滑动时变阻器阻值变小）．
（3）小明在连接好电路的最后一根导线时，发现电压表、电流表指针立刻偏到最大刻度处，小灯泡发出明亮的光，上述现象反映他在操作中存在的不规范之处是连接电路时，没有断开开关，闭合开关前滑片没放在阻值最大处．
（4）排除故障后，小明发现他很幸运，电表并没有因此而损坏．小明便开始进行测量，调节滑动变阻器滑片位置直到小灯泡正常发光，此时电压表示数如图乙所示，则该小灯泡的额定功率为0.4W．
（5）完成上述实验后，小明进行了反思，如果刚才电流表被损坏了，能不能换成其他的实验器材来完成实验呢，经过思考，他用了一个已知阻值的电阻R0并增加了两个开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的电路．请在方框中画出电路图，使这个电路能测出前面实验中灯泡的额定功率，并符合下列操作步骤：
①仅闭合开关S1、S2，移动滑片，使电压表的示数为2V；
②仅闭合开关S1、S3，保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U；
③灯泡额定功率的表达式为P额=2V×$\frac{{U}_{RL}-2V}{{R}_{0}}$（用已知量和测量量表示）；
④R0的阻值不能超过20?．
分析 （1）根据电路特点和欧姆定律计算灯泡正常发光滑动变阻器连入阻值，从而确定滑动变阻器的规格；
（2）实验中，灯、电流表、滑动变阻器应串联在电路中，电压表测灯泡两端电压，根据灯泡正常发光电压和电流确定电表量程，由此连接电路；
（3）连接电路时开关应断开，滑片的位置，由此分析操作不规范之处；
（4）由图示电压表确定其量程与分度值，读出其示数，然后又P=UI 求出灯泡额定功率．
（5）首先通过移动滑片使灯两端的电压为2.5V，使灯正常工作，所以应将电压表与灯并联；因没有电流表，所以电压表和定值电阻应起到电流表的作用，在保持滑片位置不变的情况下，通过开关的转换测算出定值电阻的电压，即可求出通过定值电阻的电流大小；将灯与定值电阻串联，灯正常工作时，通过定值电阻的电流大小就等于灯的电流；根据P额=U额I求出灯的额定功率，根据串联电路的特点，计算出R0的电阻．
解答 解：
（1）由欧姆定律可知，当I=0.2A时灯泡正常发光，此时电路的总电阻为：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω，由串联电路特点和欧姆定律可得此时变阻器连入阻值：
R滑=R总-RL=30Ω-8Ω=22Ω＞10Ω，所以应选择规格为“30Ω 1A”的滑动变阻器B；
（2）测量灯泡额定功率的实验中，小灯泡、电流表、滑动变阻器应串联，由灯泡正常发光电路可知电流表应使用0-0.6A量程，由灯泡额定电压知电压表应使用0-3V表量程与灯泡并联，滑动变阻器一上一下接入电路，且滑片向左滑动时变阻器阻值变小，故接左下接线柱，如图所示：
（3）连接好电路的最后一根导线时，电压表指针立刻偏到最大刻度处，说明连接电路时没有断开开关；且滑动变阻器没有放在阻值最大处；
（4）由图示电压表可知，其量程为0～3A，分度值为0.1A，示数为2V，
所以灯泡额定功率：P=UI=2V×0.2A=0.4W；
（5）①按上面的分析连接电路，如下图所示：
②只闭合S1、S2，移动变阻器的滑片使电压表示数为2V；
保持滑片的位置不动，断开S2，闭合S3，记下电压表的示数ULR；
③在上面的操作中，当灯正常发光后，滑片的位置不动，开关的转换没有引起电路连接关系的改变，各用电器两端的电压不变，所以，定值电阻R0两端的电压为
U0=UIR-2V，通过其的电流大小I=$\frac{{U}_{LR}-2V}{{R}_{0}}$，根据串联电路电流的特点，通过灯的电流大小为I，所以，灯的额定功率P=UI=2V×$\frac{{U}_{RL}-2V}{{R}_{0}}$；
因为灯泡正常发光时I=0.2A，电源电压为6V，RL=$\frac{{U}_{L}}{I}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω，故R0最大=$\frac{U}{I}$-RL=$\frac{6V}{0.2A}$-10Ω=20Ω．
故答案为：（1）B；（2）见上图；（3）连接电路时，没有断开开关；闭合开关前滑片没放在阻值最大处；（4）0.4；（5）电路图如上：①2；②$2V×\frac{{U}_{RL}-2V}{{R}_{0}}$；③22．
点评 本题考查了实验器材的选择、连接实物电路图、电路故障分析、电表读数、求功率等问题，是实验的常考问题，一定要掌握，对电表读数时，要先确定其量程与分度值，然后再读数，读数时视线要与电表刻度线垂直．
（1）研究滑动摩擦力大小的因素：
| 步骤 | ①在水平地面上铺长木板，用弹簧测力计沿水平方向拉着木块，在木板上做匀速直线运动，改变木块对木块的压力．重复上述操作；③将棉布、毛巾分别铺在木板上，再做两次实验． |
| 作图 | 画出第一次中水平方向受到的力 |
| 原理 | 测出摩擦力是根据二力平衡的原理 |
| 问题讨论 | 改变放在木块上的砝码，通过多次实验得到摩擦力F摩与作用在物体表面的压力F压得关系如图所示，由图可知：当木块与砝码的总重力为6N时，木块在长木板上滑动时受到的摩擦力为1.5N，若此时弹簧测力计的读数为2N，则木块将做加速直线运动．（填“加速”或“匀速”或“减速”） |
| 猜想 | 小明认为：液体压强与深度无关．小雨不同意他的观点．小雨认为：若把水滴比作小球．如图，筐中越深处的小球受到的挤压越厉害．由此猜想：液体压强也可能和深度有关．然后他设计实验进行检验． |  筐中的小球 | ||||||||
| 现象结论 | ①保持深度不变，将探头向各个方向转动发现：U型管两侧液面高度差不变，这说明相同深度处，同种液体向各个方向压强相同． ②观察图乙和丙，得出的结论是：在相同深度处，液体密度越大，压强越大． |  | ||||||||
| 方法 | 在猜想中，小雨运用的是 类比法 | |||||||||
| 问题讨论 | 探究压力作用效果与压力大小的关系： ①将重1N的小桌放在水平沙面上，用刻度尺测量小桌下陷深度． ②分别将一个、两个重0.5N的钩码放在小桌上，重复上述操作． | 设计实验表格 |
某物理兴趣小组按如图所示的电路图连接好电路，通过改变电池组干电池的节数进行三次实验，测得的数据如表：| 实验序号 | Vl 表示数 | V2 表示数 | V3 表示数 |
| 1 | 1.4 | 1.6 | 3 |
| 2 | 2.1 | 2.4 | 4.5 |
| 3 | 2.8 | 3.2 | 6 |
（2）分析实验数据可得出：串联电路两端的总电压等于各串联用电器两端电压之和．
（1）在杠杆上的A点挂一重物，在C点对杠杆施加一个最小的力，使杠杆平衡在图中所示的位置．试画出这个力的示意图和力臂．