题目内容

18．小梦在“测定小灯泡电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω．

（1）如图甲所示是她连接的实验电路，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．
（2）电路连接正确后，闭合开关，小梦发现小灯泡不亮，电压表有示数，电流表指针几乎不动，产生这一现象的原因是小灯泡断路（选填“小灯泡短路”或“小灯泡断路”）．
（3）排除故障后，继续实验，并根据实验数据画出如图乙所示的U-I图象，计算出小灯泡的额定功率是0.625W．
（4）实验完成后，同组的大梦想用原电路测某一定值电阻Rx的阻值，她用电阻替换小灯泡后，发现电压表损坏了，便将其拆除，请你在不改变其他元件连接的方式下，帮大梦完成实验（已知滑动变阻器最大阻值为R0）．
实验步骤：A、闭合开关，将滑动变阻器的滑片滑到阻值最大处，记下电压表的示数U1；
B、将滑动变阻器的滑片移到阻值最小处，记下电压表的示数为U2．即电源电压U；
表达式：RX=$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}{-U}_{1}}$×R0（用所测物理量符号表示）．

分析 （1）灯与变阻器并联是错误的，电压表应并联在灯泡两端；
（2）常见的电路故障有断路路与短路两种，电流表无示数，灯泡不亮，说明电路出现了断路，根据电压表的示数情况判断断路处；
（3）由图象找出灯泡额定电压下对应的电流，根据P=UI求灯的额定电功率；
（4）滑动变阻器的最大阻值已知，滑动变阻器和被测电阻串联，分别让滑动变阻器的最大阻值和0电阻接入，完成电压表的两次测量，利用电源电压不变，列出等式，解出Rx．

解答 解：（1）小灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表选0～3V量程，并联在灯泡两端，如下图所示


（2）小灯泡不亮，电流表指针几乎不动，说明电路断路或电路中的总电阻很大；电压表有示数，说明电压表与电源连通，所以，故障在与电压表并联的灯断路了而导致电压表串联在电路中；
电流表有示数，说明电路是通路，电压表无示数，灯泡不亮，则可能与电压表并联的灯泡被短路；
（3）根据图象知，额定电压2.5对应的电流为0.25A，灯的额定功率P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
（4）实验步骤：
A．闭合开关，将滑动变阻器的滑片滑到阻值最大处，记下电压表的示数U1．
B．将滑动变阻器的滑片移到阻值最小处，记下电压表的示数为U2．即电源电压U；
因为电源的电压不变，所以U=U2=$\frac{{U}_{2}{-U}_{1}}{{R}_{变}}$×（RX+R0），RX=$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}{-U}_{1}}$×R0．
故答案为：（1）如上图所示；
（2）小灯泡断路；
（3）0.625；
（4）A、闭合开关，将滑动变阻器的滑片滑到阻值最大处，记下电压表的示数U1；
B、将滑动变阻器的滑片移到阻值最小处，记下电压表的示数为U2．即电源电压U；
RX=$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}{-U}_{1}}$×R0．

点评 本题测量小灯泡的电功率和定值电阻的大小，考查电路的连接、常见故障的分析、电功率的计算及设计实验方案的能力，综合性较强．

练习册系列答案
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5．小明用天平和量筒测量小石块的密度．他在调节天平时，发现指针偏向分度盘中央刻度线的右侧，如图甲所示．为使天平横梁水平平衡，他应将平衡螺母向左端调．然后用调节好的天平测量小石块的质量，天平平衡时右盘中的砝码质量、游码在标尺上的位置如图乙所示，用量筒测量小石块的体积如图丙所示，则小石块的密度为2.6×103kg/m3．在小石块逐渐浸入沉到量筒底部的过程中，水对量筒底部的压强先增大后不变（增大/减小/不变/先增大后不变/先增大后减小）．
6．马路上来往的车辆中，载重汽车的轮胎多而且宽，这是为了在压力一定时，通过增大受力面积来减小对地面的压强．一辆东风牌汽车对地面的压强大约为1.8×105 Pa，表示的物理意义是：1m2地面受到汽车的压力是1.8×105N．用钢笔吸墨水，将钢笔的笔尖插入墨水中，挤压胶管，松开手就可以把墨水吸入钢笔管内，这是利用大气压的作用．
6．小欣同学在做“探究串联电路中电压的规律”实验时，连接了如图所示的电路，闭合开关后，发现两灯均不亮，经检查，电路连接正确．小欣同学用电压表检查该电路的故障，测量结果如表格所示．
位置ABBCCDACAD
电压U/V03V03V
若电路中仅有一处发生故障，根据表中数据可知，发生故障的电路元件为L2（选填“L1”、“L2”或“S”），该故障为断路（选填“短路”或“断路”）．粗心的小欣同学忘了记录当电压表接在AC两点时的数据，你认为电压表接AC两点时的测量结果为3V．
13．在测定“小灯泡电功率”的实验中，电源电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为20Ω．两只滑动变阻器（“10Ω　1A”、“20Ω　1A”），导线若干．

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整．
（2）在实验过程中选择的滑动变阻器的规格是20Ω　1A．
（3）小明同学在实验中连接好电路，闭合开关，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（填“短路”或“断路”）．
（4）排除故障后，小明闭合开关，移动滑片P到某一点时，电压表示数（如图乙所示）为2.2V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向B（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V．
（5）小明同学移动滑片P，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I-U图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是0.5W．
3．在“测定小灯泡的电功率”的实验中，选用如图甲所示的器材，其中电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V（灯丝电阻约为12Ω）

（1）为了能够顺利完成实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用B．
A．“10Ω，0.5A”的滑动变阻器    B．“50Ω，0.5A”的滑动变阻器
（2）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，若电路只有一处故障，则故障原因是小灯泡断路了．
（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图乙所示，其读数是2.2V；为了测量小灯泡的额定率，应将滑动变阻器的滑片向B（选填“A”或“B”）端移动．
（4）根据实验测得的数据，绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图象（如图丙所示），分析图象可知：
①小灯泡的额定功率为0.625W；
②小灯泡灯丝电阻是变化的，主要是受温度变化的影响．
10．学校实验室新进了一批“2.5V 0.5W”的小灯泡，小汪想通过实验探究小灯泡的额定功率是否符合规格．器材如下：待测小灯泡、铭牌为“10Ω　 2A”、“50Ω　 1A”的滑动变阻器各一个、电流表、电压表、二节1.5V的干电池、开关、导线．

（1）请根据图甲所示的电路图，用笔画线代替导线把图乙所示的实物电路补充完整．
（2）正确连接电路后，闭合开关S，小汪在实验过程中发现小灯泡两端的电压调节范围小，原因是：滑动变阻器阻值太小；应换用铭牌为50Ω 1A的滑动变阻器；
（3）小汪更换器材后完成实验，应用实验数据作出“U-I”关系图象如图丙所示，由图可得小灯泡实测的额定功率为0.5W，由此可以确定该小灯泡是否符合规定．
（4）“U-I”关系图象可知，当小灯泡两端的电压为1V时，它的电阻是10Ω；进一步分析图象可得小灯泡在不同电压先的电阻值，小汪取其平均值得到了小灯泡的电阻约为11Ω，请你对小汪的做法作出评价灯丝的电阻随温度的升高而增大增大，取其平均值得到了小灯泡的电阻是不正确的．
7．下列认识中正确的是（　　）
A．地球是宇宙的中心，恒星是绝对不动的
B．原子核是由质子和电子组成的
C．物理学家汤姆生发现了电子从而揭示了原子是可分的
D．“破镜难以重圆”说明了分子在永不停息地作无规则运动
8．如图所示是老师设计的一个实验装置，用来探究“影响电磁铁磁性强弱因素”，它是由电源、滑动变阻器、开关、带铁芯的螺线管（线圈电阻忽略不计）和自制的针式刻度板组成，通过观察指针偏转角度的大小，来判断电磁铁磁性的强弱．用竹片削制的指针下方加装固定一物体E，导线a与接线柱2相连．
【制定计划与设计实验】
（1）为了使指针在受磁场力的作用在能绕O点转动，需在E处加装铁块（选填“铜块”、“铝块”或“铁块”），加装物体后，为了确保指针能正确指示且具有一定的灵敏度，老师在O点转轴处涂抹润滑油，目的是减小摩擦，使指针转动更灵活．
（2）按如图所示连接好电路，闭合开关，调节变阻器滑片P到某一位置，记下此时指针偏转的角度，保持滑片P位置不变，导线a改为与接线柱1相连，可以探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数 的关系；保持接线方式不变，移动变阻器滑片P，可以探究电磁铁磁性强弱与电流大小 的关系．
【进行实验与收集证据】
（3）保持滑片P位置不变，导线a改为与接线柱1相连时，闭合开关后，指针偏转的角度将会增大．当滑动变阻器的滑片P向左滑动时，指针偏转的角度将会减小（填“增大”或“减小”）．
【评估交流】
（4）细心观察的小锋同学发现在实验过程中该自制装置的指针均向右偏转，只是偏转角度不同，该同学向老师提出能否让指针向左偏转，老师马上将一块小磁铁换装在如图E处，且让磁铁的右端为N极，闭合开关后，同学们发现指针果然向左偏转．
（5）你认为该装置中指针的偏转角度大小可能还与哪些因素有关？（只写出一个即可）铁芯大小；通电螺线管（或电磁铁）与指针间的距离；指针质量（或重）；．

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