题目内容
20．王强同学观察到现在的手电筒大都由原来的一个小灯泡换成了多颗发光二极管，他通过使用发现这种手电筒非常明亮而且还非常省电．他很好奇，于是就到电子器材商店买了两颗这种发光二极管准备用实验测出它的额定功率．从包装盒上，他了解到这种发光二极管的额定电压是3V，正常发光时电阻约为80Ω左右．当他选好器材（电源是电压为6V的蓄电池，滑动变阻器上标有“20Ω、1A”字样）并将实验电路连成如图甲所示的情况后：
（1）请你用笔画线当导线，替他把电路连接完整（要求选择合适的量程，导线不交叉）；
（2）实验前，老师建议王强同学先使用电压表的大量程．王强将电路连好并检查无误后，再将滑动变阻器调到图中的端A（填“A”或“B”），这时，他闭合开关后发现发光二极管非常明亮且还冒烟，接着就被烧坏了．产生这种现象的原因是滑动变阻器的最大阻值太小，使发光二极管两端电压大于额定电压．
（3）王强同学更换合适的器材后，再次闭合开关发现发光二极管不发光，电流表指针有明显偏转，电压表却无示数，产生这一故障的原因是发光二极管短路；
（4）当王强排除故障后，按照正确的操作规则将电压表的示数调到3V，这时他观察到电流表示数如图乙所示，则这时通过发光二极管的电流是0.04A，发光二极管的额定功率是0.12W．
分析 （1）根据发光二极管的额定电压确定电压表的量程，且与二极管并联；根据欧姆定律求出额定电流的大约值确定电流表的量程，且与二极管串联．
（2）由电路图可知滑动变阻器接入电路最大阻值的位置，根据发光二极管被烧坏了说明电路中的电流过大．
（3）常见电路故障有断路与短路两种，根据电路故障现象分析电路故障原因．
（4）额定电压下发光二极管正常工作，根据电流表的量程和分度值读出电流表的示数，根据P=UI求出光二极管的额定功率．
解答 解：（1）发光二极管的额定电压为3V，所以电压表的量程为0～3V，且与发光二极管并联；发光二极管的额定电流约为$\frac{3V}{80Ω}$=0.0375A，故电流表的量程为0～0.6A，且与发光二极管串联，如下图所示：
（2）由图可知，滑动变阻器滑片位于A端时接入电路的电阻最大；
发光二极管被烧坏了说明电路中的电流过大，即滑动变阻器的最大阻值太小造成的．
（3）闭合开关，发光二极管不发光，可能是电路断路或二极管短路，电流表指针有明显偏转，
电路不存在断路，电压表却无示数，说明与电压表并联的发光二极管短路．
（4）按照正确的操作规则将电压表的示数调到3V；
电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，所以电流表的示数为0.04A，
发光二极管的额定功率P=UI=3V×0.04A=0.12W．
故答案为：（1）如图所示；（2）A；最大阻值太小，大于额定电压；（3）发光二极管短路；（4）3；0.04； 0.12．
点评 本题考查了连接实物图、滑动变阻器的作用、电流表读数、求发光二极管的功率等内容，是实验的常考内容；连接电路时要注意滑动变阻器的接法，滑动变阻器四个接线柱不能同时接上面两个接线柱，应接一上一下两个接线柱；对电表读数时应先确定电表的量程与最小分度值，然后根据指针位置读数．
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如图所示，小华用滑轮组匀速提升一个重为600N的物体，人拉绳的力F1为250N，不计绳 重和摩擦．若用这个滑轮组匀速提升1200N的物体，绳未断裂，人的拉力F2为（ ）| A． | 400N | B． | 450N | C． | 500N | D． | 600N |
有一质量为20kg的正方体物体放在水平地面上，它的体积为8×10-3m3，某人想通过如图所示的滑轮来竖直提起这个物体．则（1）请你用笔画线代替导线，帮助小明和小聪将如图1的实物电路连接完整（要求减小误差，导线不要交叉）．
（2）闭合开关后，电压表、电流表都有示数，但小灯泡不亮．小明同学认为可能是灯泡处有电路故障，请你依据电表的示数否定小明同学的观点．电流表有示数，灯泡不能开路；电压表有示数，灯泡不能短路．
（3）小聪同学通过简单的操作也否定了小明的观点，小聪的操作是：向右移动滑动变阻器滑片，观察灯泡发光情况．
（4）小聪同学移动滑片P到某一位置时，电压表示数为1.5V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图中滑片P向右（填“左”或“右”）端移动．他根据实验数据画出如图2所示的I-U图象，则小灯泡的额定功率是0.5W．
（5）两位同学在测定小灯泡电功率的实验过程中，获得了如表所示的数据，并验证了亮度与实际功率的关系，请写出他们分析数据和现象得出结论的过程．
| 实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 电压表的示数（V） | 1.50 | 2.00 | 2.50 | 3.00 |
| 电流表的示数（A） | 0.16 | 0.18 | 0.20 | 0.23 |
| 小灯泡的亮度 | →逐渐变亮 | |||
实验桌上有如下器材：满足实验要求的电源一个、电压表两只、开关一个、电阻箱（电路图符号 
）一个，定值电阻一个和导线若干．小明想利用实验桌上的这些器材，设计一个实验证明：“并联电路中各支路两端电压相等”．
在“测定小灯泡功率”的实验中，小明同学设计的电路如图所示，被测小灯泡的额定电压为3.5V，电阻约为10Ω，实验器材如下：电源（电压为6V）、电流表（0-0.6A 0-3A）、电压表（0-3V 0-15V）、开关各一只，滑动变阻器两只；R1（5Ω 0.5A）、R2（10Ω 0.5A），导线若干．（1）本实验的实验原理是P=UI；
（2）请你完成图所示的实验电路的连接（要求当滑片向左移动时，灯泡变暗）．
（3）若连好电路后，闭合开关S，小明发现灯泡不发光，电流表的示数为零，电压表的示数约为6V，则故障的原因可能是C
A．小灯泡短路 B．电流表断路
C．小灯泡的灯座接触不良 D．电压表的正、负接线柱接反
（4）小明的实验记录，计算如下表：
| 实验序号 | 电压表示数/V | 电流表示数/A | 功率/W | 额定功率/W |
| 1 | 3.0 | 0.36 | 1.08 | P额=$\frac{1.08+1.40+1.76}{3}$=1.41 |
| 2 | 3.5 | 0.40 | 1.40 | |
| 3 | 4.0 | 0.44 | 1.76 |
（5）小明继续分析表中的数据发现小灯泡的电阻值不是一个定值，原因是：灯丝的电阻随温度的变化而变化．
（6）测量中，发现电压表的15V量程损坏，正确做法应该将电压表并联在滑动变阻器两端，并调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V时，记下电流表示数．计算得到灯的额定电功率．在分析实验误差的过程中，考虑到电流表也有电阻，在电路中也会分得少许电压．考虑此因素，这样测得的小灯泡的额定功率比真实值偏大（选填“偏大”或“偏小”）．
小明用如下器材测量小灯泡的电功率：新干电池2节、额定电压为2.5V和3.8V的小灯泡各一只、开关、滑动变阻器、电流表和电压表各一个、导线若干．
（1）小科连好电路闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数．接下来他的操作是D
A．可能是开关短路，更换开关
B．可能是小灯泡短路，更换小灯泡
C．检查电路是否断路
D．移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光
（2）小科同学正确连接电路后进行实验并完成了实验数据记录．当他结束实验整理器材时，才发现电表如图乙所示，小科同学应重新实验，重新实验前他应该进行的操作是电流表指针调零．
（3）改正错误后，小科重新做了3次实验，每次实验他都认为电压表示数是3.8V．相关实验记录及数据处理见下表：
| 序号 | 电流表示数/A | 测得灯泡的额定功率/W | 测得灯泡额定功率的平均值/W |
| 1 | 0.30 | 1.140 | P额=$\frac{（1.140+1.102+1.178）}{3}$=1.140 |
| 2 | 0.29 | 1.102 | |
| 3 | 0.31 | 1.178 |
（4）小张同学认为，利用图甲也能进行探究电流与电压的关系，同组的小科同学认为不可行，小科认为不可行的原因是：无法控制灯的电阻不变．
表一：
| 甲弹簧受到的拉力/N | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 甲弹簧的长度/cm | 6.0 | 9.0 | 12.0 | 15.0 | 18.0 | 21.0 | 24.0 |
| 乙弹簧受到的拉力/N | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 乙弹簧的长度/cm | 6.0 | 7.5 | 9.0 | 10.5 | 12.0 | 13.5[ | 14.0 |
②在拉力相同的情况下，甲弹簧伸长的长度比乙弹簧长（选填“长“或“短”）．
（2）若分别使用甲、乙两弹簧制成A、B两弹簧测力计，要求所制成的弹簧测力计的量程尽可能大一点，则所制成的弹簧测力计量程较大的是B（选填“A”或“B”下同）测力计，精确度较高的是A测力计．