题目内容
17．
小明按如图所示电路图做“测量某用电器的电功率”的实验．实验室可提供下列器材A．电流表
B．电压表
C．滑动变阻器R（阻值0一20Ω）
D．电阻为10Ω的待测用电器L（电阻不随温度变化）
E．电源E（电压4.5V并保持不变）
F．开关S及导线若干
（1）根据电路图和实验室提供的器材，可判断出：实验时通过用电器的最小电流为0.15A；加在用电器两端的最大电压为4.5V；
（2）若小明所选电压表的量程为0～3V、电流表的量程为0～0.6A，实验要求测量时两只电表的读数至少为满刻度的三分之一，则测出的用电器的功率范围只能是0.4W～0.9W．
（3）小明按电路图连接好电路后进行实验，由于电路中某一处有故障，当闭合开关时电压表无示数，为查出电路故障，小明进一步观察并检查电路．当检查到电源、开关、电压表、电流表、导线及其连接都完好时，小明结合前面的现察，就可判断出电路的故障：如果小明观察到电流表无示数，则故障是滑动变阻器断路；
如果小明观察到电流表有示数，则故障是定值电阻短路．
（4）排除故障后，小明继续进行实验，在对测量数据的记录和处理时，他设计了如下表格．你认为这张表格的设计是错误（选填“正确”或“错误”）的．
| 次数 | 电压U/V | 电流I/A | 电功率P/W | 平均电功率P/W |
| 1 | ||||
| 2 | ||||
| 3 |
分析 （1）由电路图可知，电阻与滑动变阻器串联，电压表测电阻两端电压，当滑动变阻器阻值全部接入电路时，电路电流最小，由欧姆定律可以求出最小电流；当滑动变阻器接入电路的阻值为零时，电阻两端的电压最大，等于电源电压．
（2）当电压表为满量程的$\frac{1}{3}$时，电流表的指针是否在$\frac{1}{3}$量程以上．
如果电流表的指针在$\frac{1}{3}$量程到满量程之间，此时电压表示数为灯泡的最小电压，根据P=UI能计算灯泡的最小功率，否则不符合要求．
当电流表为满量程的$\frac{1}{3}$时，电压表的指针是否在$\frac{1}{3}$量程以上．
如果电压表的指针在$\frac{1}{3}$量程到满量程之间，此时电流表示数为灯泡的最小电流，根据P=UI能计算灯泡的最小功率，否则不符合要求．
当电压表为满量程时，电流表的指针是否在$\frac{1}{3}$量程以上．
如果电流表的指针在$\frac{1}{3}$量程到满量程之间，此时电压表示数为灯泡的最大电压，根据P=UI能计算灯泡的最大功率，否则不符合要求．
当电流表为满量程时，电压表的指针是否在$\frac{1}{3}$量程以上．
如果电压表的指针在$\frac{1}{3}$量程到满量程之间，此时电流表示数为灯泡的最大电流，根据P=UI能计算灯泡的最大功率，否则不符合要求．
（3）电路故障有两种：断路或短路；电流表没有示数，说明电路断路，电压表没有示数，说明断路位置在电压表并联电路之外；电流表有示数，说明电路不存在断路，电压表无示数，说明与电压表并联的电阻短路．
（4）在不同电压下，电阻的电功率不同，求不同功率的平均值没有意义，据此分析表格设计是否正确．
解答 解：（1）滑动变阻器接入电路的阻值为滑动变阻器最大阻值时，电路电流最小，
根据串联电路的特点和欧姆定律可得：
I最小=$\frac{U}{{R}_{L}+{R}_{滑最大}}$=$\frac{4.5V}{10Ω+20Ω}$=0.15A；
当滑动变阻器接入电路的阻值为零时，
加在定值电阻两端的电压最大，等于电源电压，为4.5V；
（2）当用电器两端电压为1V时（满刻度的三分之一），用电器电流为：I1=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{L}}$=$\frac{1V}{10Ω}$=0.1A＜0.2A（电流表的满刻度的三分之一），不符合题意．
当用电器中的电流为0.2A时（满刻度的三分之一），用电器电压为U1′=I1′RL=0.2A×10Ω=2V＞1V（电压表满刻度的三分之一量程），符合题意，
所以，0.2A为用电器的最小电流，
所以用电器最小功率为：P1=U1′I1′=2V×0.2A=0.4W．
当用电器中的电流为0.6A时（满量程），用电器电压为：U2′=I2′RL=0.6A×10Ω=6V＞3V（满量程），不符合题意．
当用电器中的电压为3V时（满量程），用电器电流为：I2=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{L}}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A＜0.6A（满量程），所以3V为用电器的最大电压，
所以用电器最大功率为：P2=U2I2=3V×0.3A=0.9W．
（3）电流表无示数，电压表无示数，电路断路，断路位置在滑动变阻器处，即：滑动变阻器断路；
电流表有示数，电路不存在断路，电压表无示数，说明与电压表并联的电阻短路；
（4）在不同电压下，电阻的电功率不同，求不同功率的平均值没有意义，
表格中求电阻平均功率的做法是错误．
故答案为：（1）0.15；4.5；（2）0.4W～0.9W；（3）电流表无示数；滑动变阻器断路；电流表有示数；定值电阻短路；（4）错误．
点评 本题考查了电路故障分析、电流表读数、求电阻功率、分析实验记录表格设计是否合理、求电阻功率的范围，这是实验的常考内容，一定要掌握．
| A． | 防止水管热胀冷缩，起伸缩作用 | B． | 因水管与盆底连接，起装饰作用 | ||
| C． | 防止水管堵塞，便于疏通 | D． | 相当于连通器，起隔离臭气作用 |
| A． | 手移动变阻器的滑片，眼睛观察电流表 | |
| B． | 手移动变阻器的滑片，眼睛观察电压表 | |
| C． | 手移动变阻器的滑片，眼睛观察灯泡是否发光 | |
| D． | 手按开关，眼睛观察电流表 |
关于重力的探究．（1）图1所示是同学们在老师指导下探究重力方向的实验装置．
①将该装置放在水平桌面上后，逐渐改变木板M与桌面的夹角α，会观察到悬线OA的方向不变（变化/不变）；
②剪断悬线OA，观察小球下落的方向是竖直向下；
③从以上实验现象分析可得出：重力方向是竖直向下，
建筑工人经常使用的重锤线就是该原理的应用．
（2）在探究“重力的大小跟什么因素有关系”的实验中，如图2所示，把钩码逐个挂在弹簧测力计上，分别测出它们受到的重力，并记录在下面的表格中．
| 质量m/g | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 |
| 重力G/N | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
②图3中弹簧测力计的示数为2N；
③由此可知物体所受的重力跟质量成正比．