题目内容
10．“测量小灯泡电功率”的实验中，电源为两节新干电池，电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时灯丝电阻约为10Ω，所用滑动变阻器的最大阻值20Ω．
（1）请用笔画线代替导线在图甲中完成实物电路的连接（要求滑片向B滑动时，接入电路阻值减小，且导线不能交叉）．
（2）实验时，某个小组同学刚闭合开关就发现小灯泡亮度很亮然后马上熄灭了，老师指出了同学们操作时的错误是连接电路时，开关没有断开；未将滑片P移至最大阻值处，同时提醒同学们注意观察此时电表的示数，发现电流表无示数，电压表有示数（选填“有示数”，“无示数”）．
（3）断开开关，更换了相同规格的小灯泡后重新按照正确的操作进行实验．移动滑片，当灯正常发光时，电流表示数如图乙所示，小灯泡的额定电流为0.2A，小灯泡的额定功率是0.5W，小灯泡正常发光的电阻是12.5Ω．
（4）小华打算增加一个阻值为10Ω的定值电阻R0，只利用一只电压表，通过图中操作（开关S接“a”“b”各一次）来测量小灯泡的额定功率．图丙、丁是她设计的两种不同方案的电路图，则以下判断正确的是D．
A．两种方案都能 B．两种方案都不能
C．丙方案能，丁方案不能 D．丙方案不能，丁方案能
（5）小华还想探究“在电压一定的情况下，电流与电阻的关系”，于是将甲图中的小灯泡换成四个阻值分别为10Ω，8Ω，6Ω和4Ω的定值电阻，其余连接均不改变．在实验过程中，将4个定值电阻依次接入电路，调节滑动变阻器使定值电阻两端的电压保持某个值U0不变，为了能够顺利得到4组I、R数据，完成实验，该电压U0的取位大小应满足：1V≤U0≤2.4V；完成实验后，小华分析数据得到：在电压一定的情况下，电流与电阻成反比的结论．
（6）完成实验后，小华想用原电路测某一定值电阻Rx的阻值，他用该电阻替换灯泡后，发现电压表损坏了，便将其拆除．若滑动变阻器的最大阻值用R0表示，你在不改变其他元件连接的方式下，帮他完成实验：（几次实验后，电池电压稍有下降）
实验步骤：A．闭合开关，使滑动变阻器连入电路的阻值最小（为零），记下电流表的示数I1；
B．将滑动变阻器连入电路的阻值最大，记下电流表示数I2；
表达式：Rx=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}{-I}_{2}}$R0（用所测物理量符号表示）．
分析 （1）根据小灯泡的额定电压确定电压表选用的量程与灯并联，变阻器按一上一下接入电路中；
（2）为保护电路，连接电路时，开关要断开，变阻器连入电路中的电阻最大；分析电路的连接分析回答；
（3）根据图乙电流表小量程读数，根据P=UI求额定功率，根据欧姆定律求电阻大小；
（4）在没有电流表的情况下，测灯的额定功率，应先使灯正常发光，定值电阻和电压表应起到电流表测量电流的作用，据此分析；
（5）根据电流表量程确定电路中的最小电阻，由电阻的串联确定滑动变阻器接入电路的最小电阻；
根据串联电路电压的规律和分压原理分析，当变阻器接入电路的最小电阻时对应最小的定值电阻；
当变阻器接入电路的最大电阻时对应最在的定值电阻；从而求出电压表的示数范围；
（6）滑动变阻器的最大阻值已知，滑动变阻器和被测电阻串联，让滑动变阻器全部接入和接入电路中的电阻为0，来改变电路的电阻，完成电流表的两次测量，利用两次电路的电源电压相等，列出等式，解出Rx．
解答 解：（1）小灯泡的额定电压为2.5V，电压表选用小量程与灯并联，变阻器按一上一下接入电路中，如下所示：
（2）实验时，某个小组同学刚闭合开关就发现小灯泡亮度很亮然后马上熄灭了，原来电路是连通的，后来灯被烧坏了，错误是：连接电路时，开关没有断开且未将滑片P移至最大阻值处；此时电压表串联在电路中，电流表无示数，电压表与电源连通，有示数．
（3）移动滑片，当灯正常发光时，电流表示数如图乙所示，图中电流表选用小量程，分度值为0.02A，小灯泡的额定电流为0.2A，小灯泡的额定功率是：
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W，小灯泡正常发光的电阻：
R=$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω．
（4）在丁图中，S打到b，电压表测灯的电压，移动滑片使灯的电压为UL=2.5V，灯正常发光，保持滑片的位置不动，将S打到a，电压表测灯与定值电阻的总电压ULR0，因电路的连接没有改变，各电阻大小和电压不变，根据串联电路电压的规律，定值电阻的电压UR0=ULR0，-2.5V，根据欧姆定律可求通过定值电阻的电流，根据串联电路电流的特点即灯正常发光的电路，根据PL=ULIL可求灯的额定功率；
图丙中，S打到b，电压表定值电阻的电压，S打到a，电压表测灯与定值电阻的电压，无法判断灯是否正常发光，故不可行；丙方案不能，丁方案能
故选 D；
（5）把四个电阻串联接入电路中，为了保护电流表，电路中的电流不能超过0.6A，故电路的最小电阻为：
R小=$\frac{U}{I}=\frac{3V}{0.6A}$=5Ω，
电路中接入4Ω的电阻时，滑动变阻器接入电路的最小电阻为：R滑小=R小-4Ω=1Ω；
根据串联电路电压的规律，当电压表示数为U0时，变阻器分得的电压U滑=U-U0=3V-U0，
根据分压原理：
$\frac{3V{-U}_{0}}{{U}_{0}}$=$\frac{{R}_{滑}}{R}$，
即$\frac{3V}{{U}_{0}}$-1=$\frac{{R}_{滑}}{R}$------①，因研究电流与电阻关系时，电压表示数为定值，①左边为定值，右边也为一定值，当R滑最小为
1Ω时，对应的定值电阻为4Ω，代入①得：
U0=2.4V；即定值电阻两端的最大电压为2.4V；
当定值电阻为最大10Ω时，同理，对应的变阻器有最大值R滑大=20Ω，代入①得：
U0=1V，
即1V≤U0≤2.4V；
在电压一定的情况下，电流与电阻成反比的结论；
（6）实验步骤：
A．闭合开关，使滑动变阻器连入电路的阻值最小（为零），记下电流表的示数I1；
B．将滑动变阻器连入电路的阻值最大，记下电流表示数I2．
因电源的电压不变，
所以，U=I1Rx=I2（Rx+R0）
解得：Rx=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}{-I}_{2}}$R0．
故答案为：（1）如上图所示；
（2）闭合开关前，未将滑片P移至最大阻值处；有示数；
（3）0.2； 0.5； 12.5；
（4）D；
（5）1V≤U0≤2.4V；电流与电阻成反比；
（6）A．闭合开关，使滑动变阻器连入电路的阻值最小（为零），记下电流表的示数I1；
B．将滑动变阻器连入电路的阻值最大，记下电流表示数I2．
Rx=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}{-I}_{2}}$R0．
点评 本题测量小灯泡电功率，考查电路的连接、注意事项、电表读数、电阻和功率的计算及对实验方案的评估，同时也考查了在电压一定的情况下，电流与电阻的关系实验和测设计实验方案测电阻，综合性强，难度大．
如图甲所示，为我国自主研制、全球最大的两栖大飞机AG600漂浮在水面时的情景，AG600飞机能够像船一样在水面滑行、起飞降落．它的用途很多，最主要的是森林灭火、水上救援、物资运输、海洋探测等．该飞机最大总质量为53.5吨、机体总长36.9米，翼展达到38.8米，4台发电机，单台功率为3126km，航程4500km，一次可救护50名遇险者．如图乙所示为我国自主研制的“海斗号”无人潜水器，最大下潜深度科大10767m，取海水的密度为1×103kg/m3．| A． |  汽车玻璃上出现霜 | B． |  上午露珠逐渐消失 | ||
| C． |  早晨林中出现了雾 | D． |  树枝上形成“雾凇” |
| A． | 人的正常步行速度约是5m/s | |
| B． | 人的正常体温约为25℃ | |
| C． | 一个中学生静止站在水平地面上，对地面的压强约为104Pa | |
| D． | 正常人的心脏跳动每分钟约40次 |
小明家新买了一个电热水壶，其铭牌如表所示，求：| 额定电压 | 220V |
| 额定功率 | 1100W |
| 容积 | 2L |
（2）小明家 安装的电能表如图所示，某次家中只有热水壶在工作，在2min内电能表的转盘转了90转，求此时该水壶的实际功率．
（3）用这个水壶将初温为20℃的满壶水煮沸，水吸收的热量是多少？[气压为1个标准大气压，水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃）]．
（4）若热水壶效率是80%，在额定电压下使用，要加热多长时间才能把水煮沸？