题目内容

15．在测定标有“2.5V”小灯泡的电功率和电阻的实验中，两个实验小组的同学选用了电流表、电压表、开关、可以调节电压值的学生电源、标有“30Ω 1A”的滑动变阻器、若干导线等器材并要求按图1连接起来．

（1）第一实验小组的同学在连完电路后，发现其中有一根导线接错了，请你在图1中错误的那根导线上打一个“×”，然后用一根笔画线代替导线使电路正确．改正电路后，应将滑片移到最右端（填“左”或“右”），再闭合开关完成实验．
（2）①第二实验小组的同学在实验中连接好电路，闭合开关，移动变阻器滑片，小灯泡却始终不亮，但两表均有示数，原因可能是电源电压太低，灯泡的实际电功率太小．
②正确处理好电路后，若某次测量中电压表如图2所示，此时电压为1.2V，为测得额定功率，滑动变阻器滑片应向左端移动（填“左”或“右”），当小灯泡正常发光，此时电流表示数如图3所示，则此小灯泡的额定功率为0.7W．
③将图1中的小灯泡更换成一个定值电阻，可以完成的实验是A
A．探究电流与电压关系
B．探究电流与电阻关系
C．探究电流的磁场强弱与电流大小的关系
D．探究电流做功的多少与电阻大小的关系
④完成③中的实验后，又换用标有“3.8V”的小灯泡实验，正确操作，闭合开关时，电流表的示数为0.1A．他们移动滑片多次实验并作出了流过两元件的部分电流与其两端的电压关系如图4所示，当电压为2.5V时，小灯泡的电阻为6.25Ω．学生电源的电压选用的是4V．

分析 （1）实验中，应将电流表与灯泡串联，电压表与灯泡并联；
为保护电路，闭合开关前，应将滑片移至最大阻值处；
（2）①灯泡不发光，要分别从断路、短路和实际功率太小三方面入手，然后根据电压表和电流表的示数情况判断具体原因；②根据实际情况确定电压表和电流表的量程和分度值，读出示数；
若灯泡两端的电压低于其额定电压，若要使灯泡正常发光，应减小滑动变阻器的阻值，使电压表的示数等于电源电压；
根据图3读出电流值，由P=UI计算出其额定电功率；
③已知电阻值，电路可测电阻两端的电压，流过电阻的电流，据此判断可完成哪个实验．
④根据图线B确定额定电压下的电流值，由R=$\frac{U}{I}$计算出小灯泡电阻值；
刚闭合开关时滑动变阻器的阻值最大，根据图象确定此时灯泡、定值电阻两端的电压，计算出此时滑动变阻器两端的电压，根据串联电路的电压规律可计算出电源电压．

解答 解：（1）由图知，电压表串联在电路中了，且灯泡与电流表并联，改动如下所示：

滑动变阻器的下面接了左边的接线柱，为保护电路，在闭合开关前，应将滑片移至最右端，使其阻值最大；
（2）①两表均有示数，排除断路和短路情况，灯泡不亮，可能是因为电源电压太低造成；
②灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表选择0～3V的量程，分度值为0.1V，图2的示数为1.2V，小于灯泡的额定电压2.5V，为使灯泡能够正常发光，应减小滑动变阻器的阻值，将滑片向左端滑动；
电流表的量程应为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.28A，所以灯泡的额定功率为：
P=UI=2.5V×0.28A=0.7W；
③A、把小灯泡换成定值电阻后，电阻阻值R不变，由电压表可测出电阻两端的电压U，电流表可测流过电阻的电流，通过滑动变阻器可改变电阻两端的电压，因此利用该电路可完成“探究电流与电压的关系”关系实验；
B、电阻的阻值不能改变，所以不能探究电流与电阻的关系；
C、实验中的器材无法判断磁性强弱的变化，所以该实验不能完成；
D、实验中的器材无法判断电流做功的多少，所以该实验不能完成；
④图4图线A是一条直线，说明电阻值不变，B是一条曲线，说明电阻值发生变化，因此A是有关定值电阻的图象，B是有关灯泡的图象；
由图线B可知，当U=2.5V时，灯泡中的电流值I=0.4A，所以灯泡的电阻值：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.4A}$=6.25Ω；
闭合开关时，滑动变阻器的阻值最大，为30Ω，所以两端电压：U滑=IR滑=0.1A×30Ω=3V；
由图4知，当滑动变阻器阻值最大时，灯泡两端的电压为1V，所以电源电压为：U=3V+1V=4V．
故答案为：（1）见上图；右；（2）①电源电压太低，灯泡的实际电功率太小；②1.2；左；0.7；③A；④6.25；4．

点评 本题是测量小灯泡电功率的实验，实验中考查了实物电路的连接、电流表、电压表的读数、电功率、电阻的计算，同时考查了识图能力．考查全面，难度适中．

练习册系列答案
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3．在图甲中，重10N的球静止在水平地面上，画出它所受力的示意图．
6．在测定小灯泡额定功率的实验中，电源电压是4.5V，小灯泡的额定电压是2.5V，电阻约为10Ω，滑动变阻器有规格为“15Ω  1A”“5Ω  2A”可选．
（1）本实验中应该选择15Ω 1A规格的滑动变阻器．
（2）如图甲所示是小强同学连接的实验电路，其中有一根导线连接错误，请你在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线画出正确的导线．
（3）小强将电路连接正确后，闭合开关，发现灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表指针几乎不动，产生这一现象的原因可能是灯泡断路（写出一种即可）．
（4）电路正常后，小强同学闭合开关，移动滑片P到某一点时，电压表示数如图乙所示，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图中滑片P向A（选填“A”或“B”）端移动，直到电压表的示数为2.5V．
（5）移动滑片P，小强记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的图象，根据图象信息，可算出小灯泡的额定功率是0.75W；同时根据图象还得出小灯泡的电阻随电压升高逐渐增大 （选填“增大”、“减小”或“不变”）．
3．图甲是测量小灯泡电功率的电路图．小灯泡的额定电压为2.5V．
（1）请根据图甲将图乙中的实物电路连接完整（导线不允许交叉）．
（2）闭合开关前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处．闭合开关后发现小灯泡亮后马上熄灭，电压表有示数，电流表无示数．逐渐向右移动滑片，小灯泡始终不亮，电流表示数仍然为零．则闭合开关前该电路故障可能是滑动变阻器被短路．
（3）排除故障后正确操作实验，测量数据如表所示
实验次数12345678
发光情况明亮亮更明亮较亮较暗微光熄灭熄灭
电压U/V2.52.13.01.71.30.90.50.1
电流I/A0.280.260.300.240.210.190.160.05
分析实验数据可知：
①小灯泡的额定功率为0.7W．
②7、8两次实验中，灯泡熄灭的原因是灯泡的实际功率过小．
（4）利用该电路也可以探究电流跟电阻的关系，只将小灯泡换成多个定值电阻R，保持电压表示数始终为3V不变，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够大于20Ω（电源由三节新干电池串联组成，滑动变阻器的最大电阻为10Ω）
（5）上一问用到物理学中常用的“控制变量法”．下列实验中，没有用到这一方法的是A （填序号）
A．研究光的反射规律         B．研究物质吸热本领跟物质种类的关系
C．研究压力的作用效果跟压力的关系      D．研究导体电阻的大小与材料的关系．
10．小明利用如图甲所示电路测定灯泡的功率，被测小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω左右．实验室有如下器材，电源（电压为6V）、电流表（0～0.6A、0～3A）、电压表（0.3V、0～15V）、开关各一个、导线若干、滑动变阻器两只：R1（20Ω 0.5A）、R2（50Ω  0.5A）

（1）在小明所连接的电路中（甲图），有两根导线还没有连接好，请你帮他完成电路的连接（要求，滑动阻滑片向右移动，灯泡变亮：其他的导线不要变动，导线不能交叉）．
（2）正确连接电路团合开关后，发现无论怎样移动滑动变阻器滑片，灯泡都不亮，电压表示数接近6V，电流表示数几乎为0，电路故障原因可能是灯泡断路．
（3）在排出故障后，闭合开头，移动滑动变阻器，多次测量，小明绘出了电压与电流的变化的关系图乙，则小灯泡的额定功率是0.625W．
（4）小明又取了一个规格完全相同的旧灯泡来实验，发现在额定电压下工作，亮度偏暗，小明仔细察，发这只灯泡的玻内璧变黑；灯泡亮度偏暗的原因是灯丝发光是发生了升华（填物态变化名）而变细，消耗的实际功率变小的缘故（填大或小）．
（5）灯泡的功率测量完后，小明用5Ω，10Ω、15Ω，20Ω，25Ω的定电阻，更换电路中的灯泡，探究电流与电阻的关系．得到如丙所示的电流与电阻的关系图，小明应用滑动器为R2（选R1或R2）若某次实验中滑动变阻接入14Ω，那么所选用的定值电阻的值为10Ω．
20．如图1是小胡测量小灯泡额定功率的实物连接图，灯泡的额定电压是3.8V，其灯丝电阻为10Ω．

（1）闭合开关后，会出现的现象是灯泡不亮，仔细检查后发现，其实是有一根导线不小心接错了位置，请你帮他找出来并改正．（在去掉的导线上画“×”，所添加的导线用笔画出）
（2）排除了故障后小胡继续实验，此时小灯泡正常发光，电流表示数如图2所示，则小灯泡的额定功率为1.52W．
（3）接着，小胡用这一电路测量一段电阻丝R1的阻值（约10Ω），用电阻丝替换了灯泡，闭合开关，发现电压表已损坏，只能讲其拆除，在不改变其它电路元件接连的情况下，小胡也顺利完成了实验．请补充完小胡的实验步骤并写出计算R1的最后表达式．（已知滑动变阻器最大阻值为R2）
实验步骤：
①闭合开关，移动滑动变阻器到最小值，记下电流表示数I1．
②闭合开关，移动滑动变阻器到最大值，记下电流表示数I2．
表达式：R=$\frac{{I}_{2}{R}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．
7．如图三副图是电和磁现象中三种实验现象及模型．

（1）能够说明电动机工作原理的是B图．
（2）A图中的模型时利用电磁感应原理工作的．
（3）C图的实验现象说明了通电导线周围有磁场．
4．（1）请你设计一个验证时小实验，证明“气体液化放出热量”．
（2）请你设计如表实验方案：
实验课题研究响度和振幅的关系
实验
步骤
实验记录表格
5．在探究影响导体电阻大小的因素时，小兵、小红两位同学作出了如下猜想：
①导体的电阻与导体的长度有关．
 ②导体的电阻与导体的横截面积有关．
 ③导体的电阻与导体的材料有关．
实验室提供了4根电阻丝，规格、材料如表
编号材料长度/m横截面积/mm2
A镍铬合金0.50.5
B镍铬合金1.00.5
C镍铬合金0.51.0
D锰铜合金0.50.5
为了验证上述猜想，他们设计了如图所示的实验电路．
（1）按照图所示“探究影响导体电阻大小因素”的实验电路，在M、N之间分别接上不同的导体，则通过观察电流表示数（或小灯泡亮度）来比较导体电阻的大小．
（2）为了验证上述猜想③，应该选用编号A和D两根电阻丝进行实验；
（3）如果选用编号为A、C两根电阻丝进行实验，是为了验证猜想②（填序号）；
（4）如果选用编号为A、B两根电阻丝进行实验，是为了验证猜想①（填序号）．分别将A和B两电阻丝接入电路中M、N两点间时，电阻丝A接入时电流表示数较大，由此，得到的结论是：材料和横截面积一定时，导体越长电阻越大．
（5）以上研究问题的科学方法是采用了控制变量法．
（6）在最近几年，我国城乡许多地区进行了输电线路的改造，将原来细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线，这样就减小了输电线的电阻，从而可以减小输电线上的电能损失（选填“增大”或“减小”）．

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