题目内容
20．张皓同学做“测定小灯泡电功率”的实验，设计的电路图如图甲所示，小灯泡所标示的额定电压为2.5V．
（1）张皓同学按甲图连好电路如图甲所示，闭合开关前，他应将滑片P移到滑动变阻器的最左（选填“左”或“右”）端；
（2）接着检查电路连接，他发现有一根导线连接错了，请你在甲图中在应改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接法；
（3）改正连接后，他闭合开关，发现灯泡不发光，电流表有示数，电压表示数为0，移动滑动变阻器的滑片P可以改变电流表的示数，那么电路的故障原因是：小灯泡短路；
（4）排除故障后进行实验，他根据实验测得的数据，画出了小灯泡的电流随电压变化的图象如图乙所示，由图象可知小灯泡的额定功率是0.75W；
（5）由步骤（5）知小灯泡的电流随电压变化的图象不是一条直线，他结合实验过程分析得知，形成的原因是：灯丝电阻随温度的变化而变化．
（6）张皓同学又设计了两种测量定值电阻Rx阻值的实验电路方案，方案中定值电阻的阻值为R0．
①方案一：闭合开关S，如果电压表V1和V2的读数分别为Ul和U2，则电阻Rx的阻值表达式为Rx=$\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}}$．
②方案二：电路中Rx≠R0，将S接到a，读出电流表的示数I1；再将S接到b，读出电流表的I2；由I1R0=I2Rx可得Rx=I1R0/I2．请判断结果是否正确并简要说明理由：不正确，没有控制Rx和Ro两端的电压相等．
分析 （1）闭合开关前，滑到变阻器连入电路中的电阻最大；
（2）电压表并联在灯和变阻器的两端了；
（3）电流表有示数，说明电路为通路；移动滑动变阻器的滑片P可以改变电流表的示数，说明变阻器没有问题；发现灯泡不发光，电压表示数为0，说明可能小灯泡短路了；
（4）根据图乙找出额定电压对应的电流，根据P=UI求灯的额定功率；
（5）灯的电阻随随温度的变化而变化；
（6）①方案一中定值电阻与待测电阻串联，已知定值电阻电压与阻值，由欧姆定律可以求出电路电流，已知待测电阻两端的电压，由欧姆定律可以求出待测电阻的阻值；
②用等效替代法测待测电阻的电压，但根据设计，当开关S由a拨到b时，电阻R0和RX两端的电压不相等，故设计是不合理的温度的变化而变化；
解答 解：（1）为保护电路，闭合开关前，滑到变阻器连入电路中的电阻最大，即滑片P移到滑动变阻器的最左端；
（2）原图中电压表并联在灯和变阻器的两端了，应将电压表并联在灯的两端，如下图所示：
（3）他闭合开关，电流表有示数，说明电路为通路；移动滑动变阻器的滑片P可以改变电流表的示数，说明变阻器没有问题；发现灯泡不发光，电压表示数为0，说明可能小灯泡短路了，而导致电压表并联在一根导线两端；
（4）在图乙中，灯在额定电压下对应的电流为0.3A，灯的额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（5）因灯的电阻随温度的变化而变化，R=$\frac{U}{I}$，所以小灯泡的电流随电压变化的图象不是一条直线；
（6）①流过电路的电流I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}$，由欧姆定律得RX的阻值RX=$\frac{{U}_{2}}{I}=\frac{{U}_{2}}{\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}}=\frac{{{U}_{2}R}_{0}}{{R}_{1}}$．
②该方案不正确，因为：在串联电路中，根据分压原理，用电器两端电压与其阻值成正比，因Rx≠R0，当开关S由a拨到b时，电阻R0和RX两端的电压不相等，所以实验过程中没有保持Rx和R0两端的电压相等．
故答案为：（1）左；
（2）如上图所示；
（3）小灯短路；
（4）0.75；
（5）灯丝电阻随温度的变化而变化；
（6）①$\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}}$；②不正确，没有控制Rx和Ro两端的电压相等．
点评 本题测灯的功率和测定值电阻的大小，考查电路的连接、实验注意事项、故障的分析、影响电阻大小的因素及对实验方案的评估能力，知识点无多，综合性强，有一定难度．
孟建平错题本系列答案
超能学典应用题题卡系列答案
回顾实验和探究为制作弹簧测力计，某物理实验小组对弹簧的伸长与拉力的关系作了探究．表是他们利用甲、乙两根不同的弹簧做实验时所记录的数据．
表一：
| 甲弹簧受到的拉力/N | 0 | l | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 甲弹簧的长度/cm | 6.0 | 9.0 | 12.0 | 15.0 | 18.0 | 21.0 | 24.0 |
| 乙弹簧受到的拉力/N | 0 | l | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 乙弹簧的长度/cm | 6.0 | 7.5 | 9.0 | 10.5 | 12.0 | 13.5 | 15.0 |
②在拉力相同的情况下，甲弹簧伸长的长度比乙弹簧大（大/小）．
（2）如图所示的A、B两弹簧测力计分别使用了甲、乙两弹簧，它们的外壳相同，刻度线分布情况相同．则量程较大的是B（A/B）测力计，精度较高的是A（A/B）测力计．
（3）根据这个规律制成了弹簧测力计，弹簧测力计的工作原理是在弹性限度以内，弹簧的伸长跟受到的外力成正比．
作图
（1）请将图中的电路连接完整．（要求滑片P向右滑动时电灯变亮，导线不允许交叉）
（2）若连好电路闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表和电压表都有示数，接下来应进行的操作是向右移动滑动变阻器滑片，看灯泡是否发光；
（3）电路正常后，他们分别测出了小灯泡的几组电压和电流值，记录如表
| 实验次数 | 电压U/V | 电流I/A | 灯泡亮度 |
| 1 | 2.0 | 0.20 | 发光暗淡 |
| 2 | 2.5 | 0.24 | 发光正常 |
| 3 | 3.0 | 0.26 | 发光强烈 |
（5）某同学利用如表数据算出三次灯泡发光时的电阻，用它们的平均值作为灯泡的电阻的大小，老师告诉他这样是错误的．这时因为灯丝的电阻随温度的升高而增大．
（6）实验中绘出了小灯泡的电流与电压关系的U-I图象如图丙所示，则图丁中有关此小灯泡功率P与 U2或P与I2的图象可能正确的是D．
