题目内容
19．按图示电路图做“测量小电灯的功率”的实验．所用器材有：标有“3.8V”字样的待测小电灯、电压恒为6V的电源、标有“20Ω 1A”的滑动变阻器、电流表（量程为0～0.6A、0～3A）、电压表（量程为0～3V、0～15V）、开关及导线若干．
（1）请你根据图甲的电路图，将图乙中的实物连接成完整的实验电路．
（2）某学生在实验时，把电流表与电压表的位置交换连接了，闭合开关后会造成D． （填选项前的字母）
A．电流表烧坏 B．电压表烧坏 C．小电灯烧坏 D．小电灯不亮
（3）另一学生按图连接电路后，闭合开关，将滑动变阻器的滑片从最右端移到最左端，该过程中灯不亮，电压表有较大的示数．经检查，导线连接完好，则电路故障可能是：灯泡处断路．排除故障后，闭合开关时，观察到灯闪亮一下后立即熄灭，则该学生在操作过程中的不当之处是：滑动变阻器没有置于阻值最大端．
（4）小明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如表．
| 电压表的 示数U/V | 电流表的 示数I/A | 小电灯的 功率P/W |
| 2.0 | 0.20 | |
| 2.5 | 0.22 | |
| 3.0 | 0.25 | |
| 3.8 | 0.30 | |
| 4.5 | 0.32 |
②当小电灯正常工作时，连入电路的滑动变阻器的阻值为7.3Ω．
③将两个这样的相同规格的小电灯串联后直接接在6V电源的两端，两灯消耗的总功率为1.5W．
（5）若电压表的0～15v量程已损坏，只能使用0～3v量程，其它器材不变，如何测出小电灯的额定功率？
①在如图丙虚线框中画出测量电路图；
②若小电灯两端最大可加4.5V电压，为保证实验时你所设计的测量电路中各元件的安全，参照小明的实验数据，估算滑动变阻器接入电路的阻值范围应为4.7Ω～12Ω．
分析 （1）电压表应该并联下小灯泡两端，且选择大量程，变阻器的接法是“一上一下”；
（2）电压表的电阻很大，故把电流表与电压表的位置交换连接后，电路中的电流很小；
（3）电压表约等于电源电压，则可能是与其并联的灯泡断路；灯泡被烧坏，说明灯泡两端的电压过大，从而可得滑动变阻器的滑片未移至最大阻值处；
（4）①由表格数据读出灯泡正常发光时的电流，由P=UI计算其额定功率，而后据电阻受温度的影响分析即可解决；
②由串联电路特点和欧姆定律计算小灯泡正常工作时，连入电路的滑动变阻器的阻值；
③两个相同的这种灯泡串联在6V电源上，可知两灯的实际电压，由此根据表格数据计算实际功率，从而得到总功率；
（5）①电源电压为6V，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，据此设计电路图．
②滑动变阻器两端的电压允许的范围为1.5V～3V，滑动变阻器的电流与灯泡对应电压时的电流相同，故可求出滑动变阻器的阻值范围．
解答 解：（1）由于小灯泡的额定电压是3.8V，所以电压表选择大量程，变阻器的接法是“一上一下”，如下图所示；
（2）把电流表与电压表的位置交换连接后，电压表串联在电路中，电路中电阻较大，电流较小，故灯泡不亮，选D；
（3）闭合开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端时，电路为灯泡的基本电路，灯不亮，电压表有较大的示数，说明电路故障为断路，并且电压表与电源两极相连，故小电灯断路；开关时，观察到灯闪亮一下后立即熄灭，该学生在操作过程中的不当之处是：闭合开关前滑动变阻器滑片没有放到最大阻值处．
（4））①由表中数据可知，灯泡电压3.8V正常发光，此时通过的电流为0.30A，所以灯泡的额定功率：P=UI=3.8V×0.3A=1.14W；
由表中数据及R=$\frac{U}{I}$可知，随小电灯电压的增大，通过的电流也增大，但电压变化大于电流变化，所以小电灯电阻变大，这是因为：随电压增大、电流随之增大，小电灯的实际功率P=UI也增大，灯的温度升高，由此可见：灯丝电阻随温度的升高而增大；
②由串联电路特点和欧姆定律计算小灯泡正常工作时，连入电路的滑动变阻器的阻值：
R滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{U-{U}_{额}}{I}$=$\frac{6V-3.8V}{0.30A}$≈7.3Ω；
③将两个这样的相同规格的小电灯串联后接在6V电源的两端，所以两灯电压各为3V，由表格数据此时灯泡电流为0.25A，电路的总功率：P总=UI=6V×0.25A=1.5W；
（5）①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，即可进行实验．电路图如图所示：
②当灯泡两端电压为4.5V时，滑动变阻器的电压U=6V-4.5V=1.5V，经过滑动变阻器的电流与灯泡电流相同且为0.32A，此时滑动变阻器的电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.5V}{0.32A}$≈4.7Ω；
当滑动变阻器两端电压达到电压表量程最大值3V时，灯泡两端电压也为3V，此时经过滑动变阻器的电流与灯泡电流同为0.25A，此时滑动变阻器的电阻：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.25A}$=12Ω；
故滑动变阻器接入电路的电阻范围：4.7Ω～12Ω．
故答案为：（1）见上图；（2）D；（3）灯泡处断路；滑动变阻器没有置于阻值最大端；（4）①1.44；灯丝电阻随温度升高而增大；②7.3；③1.5；（5）①见上图；②4.7；12．
点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律以及电功率公式的应用、故障分析、求功率、求电阻阻值、数据处理、电路图的设计等问题，需要注意两个这样的相同规格的小电灯串联后直接接在6V电源的两端，灯泡两端的电压为3V，电流需要从数据中判断．
某同学用如图所示的电路，研究通过导体的电流与导体两端的电压、导体电阻间的关系．若保持电源电压的大小和电阻箱R1的阻值不变，移动滑动变阻器R2的金属滑片 P，可测得不同的电流、电压值，如表1所示．然后，他又改变电阻箱R1的阻值，测得相应的电流值，如表2所示．（1）分析表1中的数据可知：当电阻相同时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比．此时电阻箱接入电路的电阻为5Ω．（保留小数点后一位）
（2）分析表2中的数据可知：电流与电阻不成反比，其原因是没有控制电阻箱（R1）两端的电压相等，正确的操作方法是：改变电阻箱R1的阻值后，移动滑片使电压表示数不变，读出电流表示数．
（3）在实验操作过程中，某同学发现，闭合开关后电压表的示数接近电源电压，电流表的示数为零，则电路的故障可能是电阻箱断路．
表1
| 实验序号 | U1/V | I/A |
| ① | 1 | 0.2 |
| ② | 1.5 | 0.3 |
| ③ | 2 | 0.38 |
| 实验序号 | R1/Ω | I/A |
| ① | 3 | 0.5 |
| ② | 6 | 0.33 |
| ③ | 9 | 0.25 |
在“测滑轮组机械效率”的实验中，某同学用如图所示的滑轮组分别做了三次实验，第1、2、3次实验装置分别是图中的甲、乙、丙所示，实验数据记录如表：| 实验 序号 | 钩码 重/N | 钩码上升 的高度/m | 弹簧测力计的示数/N | 弹簧测力计移动的距离/m | 机械 效率 |
| 1 | 4 | 0.3 | 1.8 | 0.9 | 74.1% |
| 2 | 8 | 0.3 | 3.2 | 0.9 | 83.3% |
| 3 | 8 | 0.3 | 2.2 | 1.5 |
（2）通过比较第1次和第2次实验数据，可得出结论：使用同一滑轮组，通过使用增加物体重量的方法，可以提高滑轮组的机械效率；
（3）通过比较第2次和第3次实验数据，可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越小．
