题目内容

20．在“测定小灯泡的额定功率”实验中，小强同学用一个电压表、一个电流表、一个开关、电压为6V的电源、额定电压为3.8V的小灯泡和一个标有“20Ω 1.5A”的滑动变阻器，设计了如图甲所示的电路．
（1）该实验的原理是P=UI．
（2）请用笔画线代替导线，按照如图甲所示的电路图，将图乙的实物电路连接完整，当滑片P向右移动时电流表示数增大（连线不得交叉）．

（3）连接好电路后滑动变阻器的滑片P应置于A（填“A”或“B”）端．
（4）小强同学电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数．接下来应进行的操作是C．
A．更换小灯泡
B．检查电路是否断路
C．移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光
（5）在实验中，若电压表示数为2V，电流表示数如图丙所示，则灯泡的实际功率是0.48W；小强同学若想测量小灯泡的额定功率，应将图乙中滑片P向B（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为3.8V．
（6）实际测量过程中小强才发现电压表0～15V量程已损坏（另一量程完好），但他仍想利用现有器材测出小灯泡的额定功率，请你帮小强重新设计新的电路图并画在图丁的方框内．

（7）小强按重新设计的电路图继续实验，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为2.2V时，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图戊所示，则小灯泡的额定功率是1.44W．

分析 （1）本实验的原理是P=UI；
（2）实验中，电流表、灯泡、变阻器串联，根据滑片右移电流表示数增大，确定其接线柱；
（3）连接好电路后滑动变阻器的滑片P应滑至最大值处；
（4）闭合开关后，发现小灯泡不亮，但电流表有示数，说明电路是通路，不用更换灯泡，也不用检查电路是否断路，可能是连入电阻太大，电路中电流太小所致，分析电阻过大的原因，然后进行下一步操作；
（5）根据电流表的量程和分度值读数示数，利用P=UI求出灯泡的实际功率；要测小灯泡的额定功率，应增大电压表的示数达到3.8V，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和滑动变阻器接入电路中电阻的变化，然后确定滑片移动的方向；
（6）根据串联电路电压特点，当灯泡电压为3.8V，滑动变阻器的电压为2.2V＜3V，可以利用0～3V量程测量滑动变阻器的电压进行测量；
（7）电压表的示数为2.2V时灯泡两端的电压为3.8V，此时灯泡的实际功率和额定功率相等；根据实际电压2V时计算灯泡电阻，由此计算灯泡正常发光时可能的电流，据此确定电流表的量程，且根据分度值读出示数，利用P=UI求出小灯泡的额定功率．

解答 解：
（1）测定小灯泡的额定功率实验的原理是P=UI；
（2）实验中电流表、灯泡、变阻器串联，滑片P向右移动时电流表示数增大，所以应将B接线柱接入电路中，电流表使用0-0.6A量程，如图所示：
；
（3）为了保护电路，连接好电路后滑动变阻器的滑片P应滑至最大值处A端；
（4）闭合开关后，电流表有示数，说明电路是通路，灯泡没坏，也不是断路，可能是连入电阻太大，电路中电流太小所致，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，故选：C；
（5）电压表示数为2V，由图丙，电流表量程为0～0.6A，分度值0.02A，示数为0.24A，
则小灯泡的功率P=UI=2V×0.24A=0.48W；
要测灯泡的额定功率，应增大电压表的示数达到3.8V，
所以要提高灯泡两端的电压，根据串联电路的分压特点，需要减小滑动变阻器接入电路电阻，即应将滑片P向B端移动；
（6）当灯泡正常发光时，即要使灯泡电压为3.8V，则滑动变阻器两端电压为6V-3.8V=2.2V＜3V，所以把电压表并联在滑动变阻器的两端，移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为2.2V时，灯泡正常发光，读出此时电流表示数即可计算出其额定功率．电路图如下图所示：

（7）调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为2.2V时，小灯泡两端的电压为3.8V，此时灯泡正常发光；
灯泡电压2V时：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.24A}$≈8.3Ω，
当灯泡电压为3.8V时，
电流约：I′=$\frac{{U}_{额}}{R}$=$\frac{3.8V}{8.3Ω}$≈0.46A，
灯泡电阻受温度影响，温度越高电阻越大，所以正常发光时电流小于0.46A，所以，图戊中电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，灯泡正常发光时示数IL=0.4A，
则灯泡的额定功率：
PL=ULIL=3.6V×0.4A=1.44W．
故答案为：（1）P=UI；（2）见上图；（3）A；（4）C；（5）0.48；B；3.8；（6）见上图；（7）1.44．

点评 本题考查了测小灯泡电功率的实验，涉及到实验的原理、实物图的连接、电路图的设计、电流表的读数和额定功率的计算，关键是会确定电表的量程．

练习册系列答案
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10．下列各图中，错误的是（　　）
A．
条形磁铁周围的磁感线		B．
梯形磁铁周围的磁感线
C．
异名磁极间的磁感线		D．
同名磁极间的磁感线
11．自行车是人们常见的“绿色”交通工具，从自行车的结构和使用来看，增大摩擦的部位是轮胎表面，它所采用的方法是通过增大接触面的粗糙程度增大摩擦；减小摩擦的部位是车轴处采用的方法是用滚动代替滑动来减小摩擦．
8．在“用伏安法测小灯泡电阻”的实验中，待测小灯泡额定电压为2.5V．
（1）请用笔画线代替导线，将如图甲所示的实验电路未连接部分连接好（连线不得交叉）．

（2）当开关闭合后，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表没有示数，则造成这一故障的原因可能是小灯泡短路．
（3）故障排除后，同学们移动滑动变阻器的滑片，记录了多组小灯泡两端不同的电压及对应的通过小灯泡的电流值，根据这些数据在坐标图上绘制出了通过小灯泡的电流随其两端电压变化关系的图象（如图乙所示），分析图象可知，小灯泡正常工作时的灯丝电阻为10Ω．
（4）从图象还可以看出，小灯泡灯丝的电阻随电压的增大逐渐变大（选填“变大”或“变小”），从物理学角度分析，造成这一现象的原因是灯丝电阻随温度升高而增大．
15．用伏安法测甲、乙两个导体的电阻时，分别测出了通过导体的电流I和电压U，然后作出了U-I的图象如图，由此可以判断（　　）
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5．“汽车不但要吃油，有时也要喝水”，用水冷却发动机是因为水的比热容大，在发动机开始工作后一段时间内，水箱中水的内能会增加（填“增加”或“减少”）．夏季，在高速公路服务区内，一些重型汽车停在有水的坑里，这是因为汽车在高速行驶过程中，通过做功方式增加轮胎的内能，使轮胎的温度升高；轮胎停在水中，通过热传递方式减少内能，降低温度，以保行车安全．如图为汽车的汽油机机一个气缸工作的情况，这是做功冲程，其中发生的能量转化是内能转化为机械能．
12．在单摆实验中，我们发现每次荡起的高度在逐渐变小，下列说法正确的是（　　）
A．能量正在消失
B．只存在动能和势能的互相转化
C．机械能是守恒的
D．机械能是不守恒的，但各种能量的总量守恒
9．如图是探究“物体的动能的大小与什么因素有关？”的实验示意图．
（1）该实验中物体的动能是指物体A（选填“A”或“B”）的动能，该动能是由重力势能转化而来的．
（2）该实验中物体动能的大小是通过B被撞的距离大小来反映的，此处应用的科学方法是转换法．
（3）该实验中物体的速度是指物体A从斜面上静止滚下与物体B碰撞时碰前A（选填“碰前A”、“碰后A”、“碰前B”或“碰后B”）的速度，它是通过高度（选填“高度”或“质量”）来改变的．
（4）若水平面绝对光滑，本实验不能（选填“能”或“不能”）达到探究目的．
10．下列答案中，左边是光学仪器，右边是所成像的性质，其中错误的是（　　）
A．照相机：正立、缩小的实像B．幻灯机：倒立、放大的实像
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