题目内容

9．物理课上，老师让同学们测一个小灯泡的额定功率．已知小灯泡的额定电压为2.5V，额定功率约为1.5W．老师准备的器材有：一个蓄电池（电压约为6V），一块电流表（量程：0～0.6A，0～3A），三个开关，若干导线．另外，老师还提供以下可供选择的器材：
A、定值电阻R1（阻值：10Ω）；
B、定值电阻R2（阻值：200Ω）；
C、滑动变阻器RP1（铭牌：20Ω  1A）；
D、滑动变阻器RP2（铭牌：50Ω  0.5A）；
请你帮助同学们设计一个实验方案，测出小灯泡的额定功率（电路不可重组、不能忽略温度对灯丝电阻的影响）．要求：
（1）为测出小灯泡的额定功率，除了选择蓄电池、电流表、开关及导线外，还应选择的实验器材有A、C；（填写器材前面的字母序号）
（2）请在虚线框内画出你所设计的实验电路图；
（3）根据你所设计的电路，写出主要实验步骤和需测量的物理量；
（4）写出额定功率P的数学表达式（用已知量和测量量表示）．

分析 （1）本题测小灯泡的额定功率，不能忽略温度对灯丝电阻的影响，所以只能使灯在正常工作的状态下测算有关的物理量．因没有电压表，电流表和定值电阻应起到测量电压的作用：首先将电流表与定值电阻串联后再与灯并联，最后将滑动变阻器串联在干路上，移动变阻器的滑片，当电流表示数为$\frac{2.5V}{R}$时，灯两端的电压一定为2.5V，灯一定正常发光，因电流表选用0-0.6A的量程，分度值为0.02A，由此确定定值电阻R的大小；
根据分压原理，可确定变阻器的连入电路中的最小阻值，据此确定变阻器的规格；
（2）、（3）、（4）在（1）的基础上，保持滑片位置不动，通过开关的转换，使电流表再测出灯正常工作时通过灯与定值电阻的电流I，因电路的连接没有改变，灯和定值电阻两端的电压都没有改变，通过定值电阻的电流不变，所以可求出此时通过灯的电流，根据P额=U额I额可求出灯的额定功率．

解答 解：（1）灯正常工作时的电流约为IL=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}=\frac{1.5W}{2.5V}$=0.6A，电流表选用小量程；灯正常工作时的电阻
约为RL=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}=\frac{2.5V}{0.6A}$=4.17Ω．当电流表示数为$\frac{2.5V}{R}$时，灯两端的电压一定为2.5V，灯一定正常发光，因电流表选用0-0.6A的量程，分度值为0.02A，若选用R2，则这个支路电流大小为$\frac{2.5V}{200Ω}$，电流太小，电流表无法测量，所以只能选用R1=10Ω的电阻，当移动滑片电流表示数为$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A时，与R1并联的灯两端的电压一定为2.5V，灯正常工作；
由题意，变阻器应分去U滑=6V-2.5V=3.5V的电压，灯与定值电阻并联的电阻RLR=$\frac{10Ω×4.17Ω}{10Ω+4.17Ω}$=2.94Ω，根据分压原理，$\frac{{U}_{滑}}{{U}_{L}}=\frac{{R}_{滑}}{{R}_{LP}}$，所以，变阻器连入电路中的阻值至少R滑=$\frac{{U}_{滑}}{{U}_{L}}$×RLP=4.12Ω，所以变阻器选用C；
所以，为测出小灯泡的额定功率，选择蓄电池、电流表、开关及导线外，还应选择的实验器材有 A、C；
（2）根据以上分析可画出符合要求的电路图：

（3）①如上图连接电路，只闭合S1、S2，移动变阻器的滑片，使电流表示数为0.25A；
②保持滑片的位置不动，断开S2、闭合S3，记下此时电流表的示数I；
（4）在②中，因电路的连接关系没有改变，用电器两端的电压没有改变，通过定值电阻的电流仍为0.25A，根据并联电路电流的特点，所以此时通过灯的电流IL=I-0.25A，灯的额定电功率
PL=UL×IL═2.5V×（I-0.25A）．
故答案为：（1）A、C；
（2）如上图所示；
（3）①如上图连接电路，只闭合S1、S2，移动变阻器的滑片，使电流表示数为0.25A；
②保持滑片的位置不动，断开S2、闭合S3，记下此时电流表的示数I；
（4）2.5V×（I-0.25A）．

点评 本题测小灯泡的额定功率，考查器材的选择设计实验方案的能力，综合性强，难度大，对能力要求较高．

练习册系列答案
相关题目
1．甲体重大、乙手臂粗、丙手臂长，三位同学用同一个拉力器比试臂力，结果每个人都能把手臂撑直，则下列说法中正确的是（　　）
A．甲所用拉力大B．乙所用拉力大
C．丙所用拉力大D．甲乙丙所用拉力一样大
2．下列实例中，通过改变压力大小来改变摩擦力的是（　　）
A．在轴承上加润滑油B．在行李箱下安装滚轮
C．车把手和轮胎印有花纹D．骑自行车刹车时用力捏闸
19．如图所示的甲、乙两套装置（每个滑轮的质量均相等），用它们分别将重力为G1和G2的重物分别匀速升到h1和h2的高度，绳子自由端移动的距离分别是s1和s2，所用竖直的拉力大小分别为F1和F2，忽略绳重和摩擦．下列说法正确的是（　　）
A．若F1=F2，则G1=G2
B．若h1=h2，绳子自由移动距离s1=s2
C．若h1=h2，甲乙两种方式做额外功一定相等
D．若h1=h2，甲乙两种方式机械效率一定相等
4．在“测定小灯泡电功率”的实验中，实验室有以下器材：小灯泡（额定电压为2.5V，电阻约为10Ω）、电流表（0～0.6A 0～3A）、电压表（0～3V 0～15V）、开关、电压为4V的电源、滑动变阻器、导线若干．

（1）根据图甲提供的电路，用笔画线代替导线，将图乙的实物图连接成实验电路．
（2）根据实验中需要测量的物理量．请在图丁方框内画出记录实验数据的表格．
（3）某次实验中，电流表示数是0.2A，电压表示数如图丙所示，示数是2.2V，此时小灯泡的功率是0.44W．
14．小华同学所在的学习小组为了探究串联电路的电压特点，他们设计了如图甲所示的电路进行实验
（1）同学们按图甲所示的电路图连接实物电路时，开关S应处于断开状态．电路连接好后，同学们试触开关S时发现电压表的指针向着没有刻度的左侧偏转（如图乙所示），出现这种情况的原因是电压表的正负接线柱接反了．
（2）学习小组的同学用电压表的两端分别连接到电路中A与B、B与C、和A与C上，测出A、B间电压UAB=1.5V，另外两次测量的电压表示数如图中丙、丁所示，可读出：UBC=2.5V，UAC=4V．根据测量结果，可以初步得出结论：串联电路的总电压等于各串联电阻两端的电压之和．
（3）为了排除实验探究的偶然性，验证结论具有普遍性，可以更换不同的用电器或者更换不同的电源重复上述实验若干次．
1．小华和小军同学用电池组（电压为3V）、电压表、电流表 和滑动变阻器等实验器材，测量标有“2.5V”字样小灯泡的功率．
（1）如图所示是小华连接的实物图，请你用笔画线代替导线帮他们完成电路的连接．要求：滑动变阻器滑片P向A端滑动时，小灯泡亮度逐渐变亮．
（2）另一小组的同学在连接完电路闭合开关时，发现电压表的指针快速偏转到左边无刻度处，这是由于电压表正负接线柱接反了．
（3）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数，接下来应进行的操作是③（填序号）．
①更换小灯泡②检测电路是否断路③移动滑动变阻器滑片
（4）在实验过程中，曾出现即使将滑动变阻器调至电阻最小的位置，灯泡微弱发光，两表示数很小的现象，小华检查时碰了一下灯座上的接线柱，突然灯泡变亮了，两表示数也变大了．小军认为这是接触不良造成的，为什么接触不良会造成这种现象呢？
小华分析：接触不良的地方电阻值变大，从而出现上述实验现象．实际家庭电路中发生接触不良是很危险的，依据焦耳定律，会造成局部过热，从而引发火灾，应尽量避免．
（5）小军同学按电路图正确连接电路后，闭合开关，从大到小调节滑动变阻器的阻值，并将正确操作下的电压表和电流表的示数填入下表．
电压表的示数U/V电流表的示数I/A小灯泡的功率P/W
2.00.2
2.50.22
3.00.25
通过上表数据，可算得小灯泡的额定功率为0.55W，还可得出关于灯丝电阻的结论是：灯丝电阻随温度升高而增大．
18．回顾实验和探究：（请将下列实验报告中的空缺部分填写完整）
（1）测量小灯泡的电功率：
 原理 实验原理：P=UI
 电路图  示数图象 
 步骤1、上图中，闭合开关前，变阻器的滑片应放在最右（选“左或右”）边．
2、调节电路使灯泡正常发光时，两电表示数如图所示，则灯泡的额定电压是2.5V，额定功率是0.6W．
3、调节电路，使灯泡两端电压低于额定电压，观察灯泡亮度并计算其电功率．
4、向左（选填“左”或“右”）移动滑片P，使灯泡两端的电压略高于额定电压，重做上述实验． 
结论 由实验数据可知，小灯泡的亮度决定于它的实际功率． 
问题讨论 由图象知，不同电压下工作时灯泡电阻是变化的，可能是温度影响了电阻大小． 
（2）探究电流产生的热量与什么因素有关
 实验过程如图所示的装置是探究电流产生的热量与电阻关系的装置，两电阻丝串联起来接在电路中，目的是使两根电阻丝电流和通电时间相等．

 		 
 现象 通过一段时间后右（“左”或“右”）边温度计变化量更大．
 问题讨论 若实验所用两定值电阻，其材料、长度均相同，则10Ω电阻比5Ω电阻更细（“粗”或“细”）
19．小华在课外探究弹簧的伸长与拉力的变化关系时，记录相应的实验数据如下：
钩码质量/g050100150200250300400
指针位置/cm2  345677.57.5
（1）弹簧下未挂钩码时，弹簧的长度为2cm，弹簧的伸长为0cm．
（2）当弹簧的伸长达到4cm时，弹簧的拉力为2N．
（3）当弹簧下挂300g、400g钩码时，弹簧的长度已不再改变，这说明拉力超出了弹簧的弹性限度．
（4）分析实验数据，你可得到的结论是在弹性限度内，弹簧的伸长与弹簧所受拉力成正比．
（5）根据数据我们可知，弹簧的长度与拉力是否成正比否（填是或否）．

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网