题目内容

20．某中学初三的同学们正在分组完成“测量小灯泡的电功率”的实验．
（1）小华用如图甲所示电路测量“2.5V”小灯泡的功率，其正常发光时的电阻约8Ω，用笔画线代替导线，完成实物连接电路．
（2）小华完成实验记录数据如表一，在整理数据是他发现其中一个明显的错误，请指出并改正第1次实验数据电流值错误，应为0.20．
表一
次数灯泡两端电压U/V通过灯丝电流I/A灯泡电功率P/W灯泡发光情况
12.001.00
22.500.24
33.000.28
表二
实验序号灯泡两端电压U/V通过灯丝电流I/A灯泡电功率P/W灯泡发光情况灯泡的额定功率P/W
13.80.291.140正常P=$\frac{1.140+1.102+1.178}{3}$
23.80.301.02正常
33.80.311.178正常1.140
（3）另一小组的小刚完成的实验数据如表二，他与小华交流时发现了表一与表二的不同，对此同学们开始了热烈的讨论：小丽认为，为达到不同的目的，两人的做法都合理；小亮认为小华的做法合理．根据所学知识你认为小华做法合理．
（4）大家还想进一步研究实际功率与电流电压的关系，实验后，小明从实验数据中发现实际电压是额定电压一半时的电功率P1，不等于实际电流是额定电流一半时的电功率P2．小亮很奇怪，这两个实际功率不应该相等吗．为了解释这一现象，小梅没有做实验，除了相关公式，根据一条物理规律灯泡电阻会随温度升高而增大，分析也得出了小明的结论：P1大于P2（选填“大于”“小于”或“等于”）

分析 （1）使用电流表、电压表测量电路电流或电压时，在不超量程的前提下，应该选择小量程，精确度更高，误差较小；
（2）小灯泡正常工作电流小于0.3A，所以电流表的量程为0～0.6A，大于0.6A的电流读数都属于明显的错误数据；
（3）灯泡两端的电压不同，灯泡的功率不同，只有在额定电压下的功率才是额定功率；
（4）如果灯泡电阻不随温度变化，则UL=$\frac{1}{2}$U额时的电流I=$\frac{1}{2}$额，其P实=$\frac{1}{4}$P额；实际上灯泡电阻随温度升高而增大，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析实际功率与额定功率的关系；
如果灯泡电阻不随温度变化而变化，IL=$\frac{1}{2}$I额时，灯泡实际功率P实=$\frac{1}{4}$P额；实际上灯泡温度越低，灯泡电阻越小，通过灯泡电流为其额定电流一半时，根据根据P=I2R分析实际功率与额定功率的关系；

解答 解：（1）小灯泡的额定电压为2.5V，电压表选择0～3V量程，小灯泡正常发光时的电流约为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{8Ω}$≈0.3A，电流表选择0～0.6A量程，串联在电路中；如下图所示：

（2）小灯泡正常工作电流小于0.3A，所以电流表的量程为0～0.6A，所以读出数据1.0A是错误的．
根据第2次实验知，电流小于0.24A，应该是量程读错了，按照0～3A量程读的．指针位置相同时，0～3A量程的读数是0～0.6A量程的读数的5倍，所以灯泡的正常工作电流为0.20A；
（3）小华的做法正确，小刚的做法是错误的．灯泡的额定功率是灯泡在额定电压下的功率，当滑动变阻器阻值变化时，灯泡两端的电压也变化，功率也变化，计算实际功率的平均值为额定功率是错误的．
（4）灯泡电阻会随温度升高而增大，所以在实际电压或电流低于额定电压或额定电流时，灯泡电阻减小．
因为P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，
所以灯泡实际电压为其额定电压一半时，灯泡电阻减小，它的实际功率P1＞$\frac{1}{4}$P额；
因为P=I2R，
所以实际电流等于额定电流一半时，灯泡电阻减小，实际功率P2＜$\frac{1}{4}$P额，
故P1＞P2．
故答案为：（1）见上图；（2）第1次实验数据电流值错误，应为0.20；（3）小华；（4）灯泡电阻会随温度升高而增大；大于．

点评 本题考查了实物图的连接、欧姆定律的应用、电表读出、串联电路的特点和电功率公式的应用等知识掌握情况．灯泡只有在额定电压下的功率才与额定功率相等．

练习册系列答案
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19．小阳和小光用下面的器材做“探究串联电路的电压关系”实验，电源是用三节干电池串联组成的，两只小灯泡的规格不同．
（1）请你用笔画线代替导线，帮他们连接实验电路（电压表测量串联电路两端的总电压）．
（2）小阳用电压表测量Ll两端的电压时，直接选用0～3V的量程，小光说这样不行，规范的操作方法应是先选用0～15V的量程试测，如果示数小于3V，再改用0～3V量程测量．
（3）他们在测量L2两端的电压时，两灯突然熄灭，电压表示数变为0，小光用电压表测量L1两端的电压，示数接近电源电压，如果故障是出现在L1处，则可判断出故障是L1处的故障是断路．
（4）他们排除故障后继续实验，得出了下表所示的一组数据，初步得出的结论是串联电路中，各部分电压之和等于总电压电压．
L1的电压
U1/V		L2的电压
U2/V		串联总电压
U/V
1.42.94.3
（5）为了得出串联电路电压关系的普遍规律，他们还应当怎样做？换用不同规格的器材（灯泡、电源）或加滑动变阻器，多次测量．
11．如图所示，这是某地区的一种仪表表盘，它是电能表，表盘读数6112.1kW•h．
8．在测定额定电压为3.8V的小灯泡（电阻大约为10Ω）额定功率的实验中，小明连接了如图甲所示的电路，其中电源电压为6V且保持不变．

（1）用笔画线代替导线将实物电路连接完整（要求：滑动变阻器的滑片向左移动时小灯逐渐变亮，连线不得交叉）．
（2）在连接电路时，开关必须断开．若有A（5Ω 1A）、B（10Ω 0.5A）和C（15Ω 0.2A）三个滑动变阻器可供选择，则应该选择变阻器B（填“A”、“B”或“C”）连入电路，才能保证实验顺利进行．
（3）在实验中，若电压表示数为2V，为了能测量小灯泡的额定功率，必须将滑片P向A（选填“A”或“B”）端移动，当电压表的示数为3.8V时小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为1.52W．
（4）小明根据测量小灯泡实际功率的多组实验数据，作出了I-U图象，如图丙所示．结果发现图象不是直线，这表明通过小灯泡的电流与其两端的电压不成（选填“成”或“不成”）正比，这是因为灯丝电阻随温度的升高而增大．
15．小明在做“测定小灯泡的电功率”的实验时，实验器材齐全并完好，其中：电源电压为4.5伏且不变，待测小灯泡L标有“2.5V”字样，滑动变阻器Rp有“20Ω 2A”和“50Ω 1A”两种规格可选．他正确串联实验器材，闭合电键，逐步移动滑片P的位置，并观察电压表的示数，当电压表的示数分别高于、等于、低于2.5伏时，分别观察电流表的示数，并将实验数据记录在如表中．
实验
序号		电压
（伏）		电流
（安）
12.00.16
22.50.14
33.00.12
①请画出小明同学连接的实验电路图．

②小明实验中选用的滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”，理由是滑动变阻器两端电压为3V时，滑动变阻器的阻值为25Ω，大于20Ω．
③请根据相关信息计算出小灯泡L的额定功率．（需写出计算过程）P额=U额I'=2.5V×0.16A=0.4W．
5．在测量小灯泡的电功率的实验中，小灯泡的额定电流为0.3A，灯丝阻值在10Ω-15Ω之间，所提供的器材有：电流表、电压表、电源（电压恒为6V），开关各一个，滑动变阻器（50Ω　1A）一个，导线若干．

（1）如图甲所示是小明没有连接完的实物电路，请用笔画线代替导线将实物图补充完整．
（2）闭合开关前，图甲中的滑片P应位于右（选填“左”或“右”）端；闭合开关后，无论怎样移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，原因可能是小灯泡断路（写出一种即可）．
（3）排除故障，闭合开关，移动滑片，当电流表的示数为0.3A时，电压表的示数如图乙所示，该数为4V，小灯泡的额定功率为1.2W．
（4）小亮利用该电路探究电流跟电阻的关系，他将小灯泡换成多个定值电阻R，保持电压表示数始终为2V，多次更换阻值不同的定值电阻R，并记录各次电流表的示数，若不更换其他器材，为了能够完成实验，更换的电阻阻值不能大于25Ω．
12．晓晴在测额定电压是2.5V小灯泡电功率的实验中

（1）为完成实验，请用笔画线代替导线，将甲图连接完整．
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调至最右（填“左”或“右”）端．若开关闭合后，发现无论怎样调节滑动变阻器，小灯泡发光较暗且亮度-直不变，则故障原因是将滑动变阻器的下面两个接线柱连入了电路中．
（3）故障排除后，调节滑动变阻器的滑片，当电压表示数为2V时，电流表示数如图乙所示，此时通过小灯泡的电流为0.22A．若要测量小灯泡的额定功率，应移动滑动变阻器的滑片直到电压表示数为2.5V为止．
（4）移动滑动变阻器的滑片，记下多组电流表及对应电压表的示数，并画出图丙所示的I-U图象，从图象可算出小灯泡的额这功率为0.625W．
（5）若小灯泡的某次电压为额定电压为$\frac{1}{2}$，以下关于该次实际功率P，与额定功率P0的数值关系，你认为最有可能的是B
A．P1=$\frac{1}{2}$P0 B．P1=$\frac{1}{3}$P0  C．P1=$\frac{1}{4}$P0   D．P1=$\frac{1}{5}$P0．
9．2015年4月16日，中国首创的十秒级闪充电车在宁波正式下线，如图所示．这种电车采用超级电容（一种可以直接以电能形式储存能量的设备，像蓄电池一样也有正、负两极）作为电能存储设备．这种超级电容安全环保，可反复充放电100万次以上，使用寿命长达十年．与该车相匹配的充电桩安装在各公交站点，充电粧在乘客上下车的约30s时间里即可把电充满，并可让车持续正常行驶5km以上．在制动和下坡时，电车还可以把部分动能再转化为电能为超级电容充电．若假设这种电车的质量（满载，含乘客）为m=15t；正常匀速行驶时，电车受到的平均阻力f为车重G的0.02倍；正常匀速行驶时的速度为v=10m/s．（取g=10N/kg）求：
（1）这种电车正常匀速行驶时的功率P行．
（2）若这种电车每次充满电后持续正常行驶5km，正常匀速行驶时的效率为?行=90%．试估算，每次充满电，电车从充电桩所获得的能量E．
（3）若每次给这种电车充满电须耗时t=30s．试估算，充电桩为电车充电时的输出功率P出．
（4）若按电价0.5元/kWh来计算，则每次充电需花费电费多少元？与之同样功能的然油公交车百公里油耗约为36L，燃油价格按5.5元/L来计算，同样行驶5km需花费然油费多少元？
10．实验室常用的双量程电压表是由小量程的电流表改装而成的．图甲是一个量程为0～6mA的电流表，其内阻Rg=10Ω．在电路中，我们可以把小量程的电流表看成一个定值电阻Rg与能显示电流的表盘G串联在一起（如图乙），同样遵从欧姆定律．当有电流通过时，电流可以从表盘G上读出，这时两接线柱A．B之间有一定的电压，此时小量程电流表实际上也可以当成一个小量程的电压表．

（1）如图丙所示，若将这电流表串联一个定值电阻RA后，在A、B之间的加上3V电压时，通过表盘G的电流达到最大值6mA，这样A．B之间就相当于一个量程为0～3V的电压表，求串联的定值电阻RA的大小．
（2）若将这电流表改为量程0～15V的电压表，求再串联的定值电阻RB的大小．

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