题目内容

2．小明同学在“测量小灯泡电功率”的实验中，选用了如下器材：电压恒为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡（正常发光时灯丝的电阻约为10Ω），最大阻值为40Ω的滑动变阻器，学生电压表、电流表各一个，开关一个和导线若干．并连接了如图甲所示的电路：

（1）该实验的原理是P=UI．
（2）小明检查电路时，发现只有一根导线连接错误，请你帮他在连接错误的导线上打“×”，然后在图中补画出一条正确的连线（注：只有一根导线连接错误）．
（3）若没有发现错误，闭合开关S后电压表示数为6V．
（4）小明在用正确电路进行实验中，看到电压表的示数为1.8V，要使灯泡L正常发光应向A（选填“A”或“B”）端移动滑片P，当灯泡L正常发光后，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为0.6W．
（5）某同学还想探究电流与电阻的关系，于是将甲图中的小灯泡L换成定值电阻R，并使电压表的示数始终保持2V不变，多次更换阻值不同的定值电阻R，记录各次电流表的示数，在不更换其他器材的情况下，为了能够完成该实验，他更换的定值电阻R的阻值不能大于20Ω．

分析 （1）测功率的原理是：P=UI；
（2）本实验中，滑动变阻器应与灯泡串联，电压表与灯泡并联，由此分析图中错误并修改；
（3）电压表自身电阻非常大，由此分析解答；
（4）根据分压原理，在串联电路中，电阻越大分得的电压越多；当灯的实际电压等于额定电压时，灯正常发光；读出电流表的示数由P=UI计算出额定功率；
（5）根据串联电路特点与欧姆定律分析答题．

解答 解：
（1）测量小灯泡电功率的实验原理是：P=UI；
（2）测量小灯泡电功率的实验中，滑动变阻器应与灯泡串联，电压表与灯泡并联，而图甲中电压表串联在电路中，灯泡与变阻器并联了，由此修改电路连接如图所示：
；
（3）图中电压表串联在电路中，由于电压表自身电阻非常大，根据串联电路的分压原理可知，电压表几乎分得所有电源电压，所以电压表示数为6V；
（2）电压表示数为1.8V时，说明小灯泡两端的电压小于额定电压，为增大灯泡的电压，应减小滑动变阻器两端的电压，应减小变阻器接入电路中的阻值，所以应向A端移动滑片，同时视线应注意观察电压表示数，直到使灯泡两端的电压为额定电压2.5V；
根据甲图知，电流表的量程为0～0.6A，其分度值为0.02A，由乙图知此时通过灯泡电流为0.24A；
则灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.24A=0.6W；
（4）电源电压为6V，电阻两端电压为2V，滑动变阻器分压为4V，是定值电阻两端电压的两倍，滑动变阻器接入电路的阻值为定值电阻阻值的两倍，滑动变阻器最大阻值为40欧姆，因此定值电阻最大阻值为20欧姆．
故答案为：（1）P=UI；（2）见上图；（3）6；（4）A；0.6；（5）20．

点评 本题考查了连接实物电路图、电路故障分析、实验操作、电表读数、灯泡功率计算等问题．对电表读数时，要先确定其量程与分度值，然后再读数，读数时视线要与电表刻度线垂直．

练习册系列答案
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15．下列估测最接近实际情况的是（　　）
A．一本初中物理课本长度约为50cm
B．一个篮球的质量约为4kg
C．一名中学生的体积约为0.05m3
D．家用电冰箱的正常工作电流约为10A
10．在“测量小灯泡的电功率”实验中，已知小灯泡的额定电压为2.5V，电源电压为3V且保持不变．
（1）实验的原理是P=UI（写公式），按图甲连接实物电路时，开关S应处于断开状态．
（2）小明闭合开关S后，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，接下来他首先应进行的操作是C（填字母序号）
A．检查电路是否断路
B．更换小灯泡
C．移动滑动变阻器的滑片P，观察小灯泡是否发光
（3）小明确认电路无误后，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，测得多组灯泡两端的电压和通过的电流的数据，并作出如图乙所示的灯泡时I-U图象，根据图象回答：
①此灯泡的额定功率是0.5W．
②将这样两个完全相同的灯泡串联接在3V电源的两端，电路消耗的总功率是0.45W．
17．小明同学在“测定小灯泡的电功率”实验中，选用如下器材：2节干电池、额定电压为2.5V的小灯泡（额定功率小于1W）、电流表、电压表、滑动变阻器（20Ω  1A）、开关和导线．
（1）请你帮助小明同学在下面空白处画出此电路的电路图．
（2）小明连接好完整的电路，闭合开关，他发现电压表有示数，电流表示数几乎为零，灯泡不发光，导致这一现象的原因可能是灯泡断路．
（3）排除故障后，小明通过正确操作，得到多组I、U数据，作出如图所示的I-U图象．由图可知，灯泡两端电压为2.5V时，灯泡的额定功率为0.625W；灯泡的电阻随电压的增加而增大（选填“增大”、“不变”或“减小”），导致灯泡电阻变化的主要因素是灯丝的温度发生变化．
（4）排除（2）问中故障后，移动变阻器滑片，不能（选填“能”或“不能”）实现灯泡两端电压从零连续变化到2.5V．其理由是小灯泡有电阻．
7．在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压恒为6V，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时灯丝电阻约为10Ω，所用滑动变阻器的最大阻值40Ω．
（1）请用笔画线代替导线在图甲中完成实物电路的连接；
（2）同学们进行试触时，发现小灯泡不发光，电流表无示数，电压表有示数，则电路中发生的故障可能是小灯泡断路（选填“小灯泡断路”、“小灯泡短路”或“滑动变阻器处断路”）；
（3）某次实验中，同学们看到电压表示数为1.8V，要使灯泡L正常发光应向A（选填“A”或“B”）端移动滑片，同时视线应注意观察电压表（选填“电流表”或“电压表”）示数，当灯正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是0.6W；此时小灯泡的电阻约为10.4Ω．
（4）某同学还想探究电流与电阻的关系，于是将甲图中的小灯泡换成定值电阻R，并使电压表的示数始终保持2V不变，多次更换阻值不同的定值电阻R，记录各次电流表的示数，在不更换其他器材的情况下，为了能够完成实验，他更换的定值电阻R的阻值不能大于20Ω．
14．小明按如图所示电路图做“测量某用电器的电功率”的实验，实验室可提供下列器材．
A．电流表　　　
B．电压表　　　
C．滑动变阻器R（阻值0〜20Ω）
D．电阻为6Ω的待测灯泡L（电阻不随温度变化）
E．电源E（电压4.5V并保持不变）　　　
F．开关S及导线若干
（1）根据电路图和实验室提供的器材，可判断出：实验时通过灯泡的最小电流为0.173A；加在用电器两端的最大电压为4.5V；
（2）若小明所选电压表的量程为0～3V、电流表的量程为0～0.6A，实验要求测量时通过灯泡的电流至少为电流表满刻度的三分之一．则测出的灯泡的功率范围只能是0.24W-1.5W．
（3）小明按电路图连接好电路后进行实验，由于电路中某一处有故障，当闭合开关时电压表无示数．为查出电路故障，小明进一步观察并检查电路．当检查到电源、开关、电压表、电流表、导线及其连接都完好时，小明结合前面的观察，就可判断出电路的故障：
如果小明观察到电流表无示数，则故障是滑动变阻器断路；
如果小明观察到电流表有示数，则故障是灯泡短路．
（4）排除故障后，小明继续进行实验，在对测量数据的记录和处理时，他设计了如表．你认为这张表格的设计是错误（选填“正确”或“错误”）的．
 次数 电压U/V电流I/A 电功率P/W  平均电功率P/W
 1    
 2   
 3   
11．为了研究物质的某种特性，某同学分别用甲、乙两种不同的液体做实验．实验时，他用量筒和天平分别测出甲（或乙）液体不同体积时的质量．如表记录的实验测得的数据及求得的质量跟体积的比值．
（1）分析表中的实验次数1与2（2与3、1与3）或4与5（5与6、4与6）的体积及质量变化的倍数关系，可归纳出的结论是同种物质，质量与体积比值相同．
（2）分析表中甲、乙两种液体的质量与体积的比值关系，可归纳出的结论是不同物质，质量与体积比值不同．
物质实验次数体积（cm3）质量（g）质量/体积（g/cm3）
甲11090.9
220180.9
330270.9
乙410121.2
520241.2
630361.2
12．在研究弹簧的伸长与外力的关系实验中，将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端竖直向下施加外力F，实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的，用记录的外力F与弹簧的伸长量x作出的F-x图线如图甲：
（1）由图可知，该弹簧受到的拉力每增加1N，弹簧的伸长量增加1cm；
（2）图乙中所测物体的重力是1.6N．
（3）测力计能够测量重力的原理是二力平衡原理．因此，实验时要求弹簧测力计要处于静止状态．

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