题目内容

5．在测定标有“3.8V”小灯泡（阻值约为10Ω）额定功率的实验中，所给的器材如下：学生电源（有3V、6V、9V三档）、电阻R1=5Ω、两块电流表（0-0.6A-3A）、两只滑动变阻器（A、“5Ω2A”，B、“10Ω1A”）．请完成下列实验：

（1）请根据图甲中的电路，将图乙中实物电路补充完整．
（2）在这个实验中，你将选用学生电源的6V档，选择A（选填“A”、“B”）滑动变阻器．
（3）在实验的过程中滑动变阻器的作用是：保护电路、通过调节接入电路中的电阻，调节加在小灯泡两端的电压，使之为额定电压，测出此时的电流，求出小灯泡的额定功率．
（4）调节变阻器，灯泡正常发光时的电流表A1的示数如图丙，则小灯泡的额定功率是1.52W，在实验时同学们还分别测出了小灯泡在不同电压下的功率值，并求出了功率的平均值减小误差，请你评价一下他们的做法．

分析 （1）由电路图连接实物，从电源正极开始，先连接一条支路到电源负极．找出分点和合点．从分点开始，按照电流方向依次串联各元件到合点．
注意滑动变阻器选择一上一下串联在电路中．
电流表A2的量程由R1两端的电压和电阻来确定，电流由电流表的正接线柱流入，从负接线柱流出．
（2）由电压和电阻分别计算两个支路的电流，得到干路电流来确定滑动变阻器规格的选择．
灯泡的额定电压为3.8V，电源电压要高于3.8V，
如果电源电压为9V，当灯泡正常工作时，滑动变阻器两端电压为9V-3.8V=5.2V，滑动变阻器在电路中最小电阻几乎等于最大电阻，不容易完成实验，排除9V，选6V为电源电压．
（3）据滑动变阻器的作用分析即可判断；
（4）电流表读数：首先确定使用的量程，然后确定每一个大格和每一个小格代表的示数，知道电压和电流，根据P=UI计算功率．同时在不同电压下灯泡的实际功率发生了变化，这不是误差，是真实值发生了变化，所以求功率的平均值无意义．

解答 解：（1）滑动变阻器已经选定了下面接线柱，任意选择上面一个接线柱，把滑动变阻器串联在电路中．
R1的电流约为：I1=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{1}}$=$\frac{3.8V}{5Ω}$=0.76A＞0.6A，所以，电流表A2选择0～3A量程．
按照电路图，补全其中灯泡所在的支路，由电源正极开始，依次串联开关、电流表A1、灯泡、滑动变阻器到电源负极．
分点是开关与电流表A1之间的任意接线柱，合点是灯泡与滑动变阻器之间的任意接线柱．
从合点开始，连接电流表A2、定值电阻R1到合点．如图：

（2）灯泡正常工作时，电流约为：IL=$\frac{{U}_{L}}{{R}_{L}}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，
由（1）知，此时R1电流为I1=0.76A，
干路电流I=IL=I1=0.38A+0.76A=1.14A．
滑动变阻器B“10Ω 1A”允许通过的最大电流太小不合格，
选择“5Ω 2A”的滑动变阻器A．
灯泡额定电压为3.8V，电源电压要大于3.8V，排除3V电源．
如果选择9V为电源电压，灯泡正常工作时，滑动变阻器电压为U'=U总-UL=9V-3.8V=5.2V，
滑动变阻器电阻最小值为：R'=$\frac{U′}{I}$=$\frac{5.2V}{1.14A}$=4.56Ω，
与滑动变阻器最大阻值相差太小，实验不易操作，排除9V．
如果选择6V为电源电压，灯泡正常工作时，滑动变阻器电压为U''=U总′-UL=6V-3.8V=2.2V，
滑动变阻器电阻最小值为：R''=$\frac{U″}{I}$=$\frac{2.2V}{1.14A}$=1.93Ω，
与滑动变阻器最大阻值相差较多，实验容易操作．
所以，选择6V的电源．
（3）据题意可知，此时滑动变阻器的作用是：保护电路、通过调节接入电路中的电阻，调节加在小灯泡两端的电压，使之为额定电压，测出此时的电流，求出小灯泡的额定功率；
（4）灯泡工作电流约为0.38A，电流表A1选择0～0.6A量程，每一个大格代表0.2A，每一个小格代表0.02A，电流为0.4A，P=ULIL=3.8V×0.4A=1.52W．
他们的做法并不正确，因为在不同电压下灯泡的实际功率发生了变化，这不是误差，是真实值发生了变化，所以求功率的平均值无意义．
故答案为：（1）见上图；（2）6； A；（3）保护电路、通过调节接入电路中的电阻，调节加在小灯泡两端的电压，使之为额定电压，测出此时的电流，求出小灯泡的额定功率；（4）1.52；  他们的做法并不正确，因为在不同电压下灯泡的实际功率发生了变化，这不是误差，是真实值发生了变化，所以求功率的平均值无意义．

点评 本题是一道比较难的实验题．难点如下：
（1）由电路图连接实物图是灯泡与定值电阻先并联，然后与滑动变阻器串联，是混联电路．
掌握这种复杂的实物连接方式，先连其中一条支路，然后找出分点与合点，从分点再串联各元件到合点．
（2）电流表的读数是通过电压和电阻计算电流，确定电流表量程再读数．
（3）滑动变阻器规格的选择是通过电路需要的电阻和电路最大电流来确定．
（4）电源电压是通过假设排除方法来确定．
总之，本题每个题目的条件都不是很直接，而是通过计算来获得的．

练习册系列答案
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（2）点燃蜡烛，调整烛焰中心与光屏中心，使其在同一高度；
（3）小明将点燃的蜡烛分别放在如图所示的a，c，e三点；
①蜡烛在a点时移动光屏，接收到了清晰的像，生活中照相机利用了此成像规律；
②保持凸透镜位置不变，将蜡烛从a点移至c点，要在光屏上接收到清晰的像，光屏应向远离透镜方向移动；
③将蜡烛移到e点时，移动光屏，在光屏上不能（能/不能）接收到清晰的像．另外一位同学观察到烛焰清晰的像，他的观察方法是：通过透镜向烛焰同侧观察，能看到烛焰放大的虚像．
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（1）请帮他写出实验的步骤，写出课桌的质量m的数学表达式．（水的密度用ρ水表示）
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17．小王做“测量小灯泡电功率”的实验所用器材有：标有“2.5V'’字样、正常发光时阻值约为13Ω 的完全相同的小灯泡两个，电压恒为3V 的学生电源，标有“20Ω  1A”的滑动变阻器，电流表，电压表，开关及导线若干．

（l）图甲是实验电路图，乙是他的实物连接图，接线过程中有一处连接错误，请在错误的接线上打“×”并用笔画线代替导线进行改正，要求改正后滑动变阻器接入电路的阻值最大．
（2）按电路图正确连接后，闭合开关，灯不亮，电压表示数接近电源电压，电流表无示数造成这种现象的原因可能是C（填正确选项前的字母）
A．滑动变阻器断路      B．开关接触不良    C．小灯泡与灯座接触不良    D．电流表断路
（3）排除故障后，闭合开关，改变滑动变阻器滑片位置，将电压表和电流表的示数填入表中．从表中可知小灯泡的额定功率为0.5W．
电压表的示数U/V电流表的示数I/A灯泡的功率P/W
1.50.16 
2.50.20 
2.80.22 
（4）若将两个小灯泡串联后直接接在3V电源的两端，两灯消耗的总电功率为0.48W．
14．在“测量小灯泡电功率”的实验中，需要的有：额定电压为2.5V的小灯泡一只，新干电池两节，电流表、电压表、滑动变阻器和开关各一只，导线若干．实验电路及实物连接图如图甲、乙所示．

（1）图乙已连接了部分电路，请用笔画线代替导线，按照电路图将未连接的电路完整．
（2）连接电路时，开关应处于断开状态．
（3）闭合开关，调节滑动变阻器滑片P，当电压表示数为2.5V时，小灯泡正常发光，此时，电流表的示数如图丙所示，该电流是0.3A，该灯泡的额定功率是0.75W．
（4）完成上述实验后，继续测量并描绘出小灯泡的电流随其电压变化的关系图象，如图丁所示，由图象可知，当通过灯泡的电流为0.1A时，滑动变阻器接入电路中的电阻是5欧．
（5）若实验中，无论怎样移动滑片P，灯泡两端电压表示数始终为3V，电流表示数几乎为零，电表完好，则电路故障可能是小灯泡断路．
15．根据要求作图

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的电灯、开关和插座接入家庭电路中．
（2）为节约电能，在居民楼的楼道中，装有由声控开关和光控开关共同控制的楼道灯．夜晚，当有人走动发出声音时，电路接通，灯亮；经过一两分钟后，开关内部的延时装置就把电路断开，灯灭．白天，无论发出多大的声音，灯也不亮．请将图乙中的器材连成符合楼道灯要求的电路．
（3）按要求将图丙所示的电路连接好．要求：开关闭合时，两灯都能发光且两灯并联，电流表测量干路中的电流．（两灯的电阻均大于10Ω）

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