题目内容

5．小明利用如图甲所示电路测定小灯泡的功率．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、滑动变阻器三只：R1（20Ω 0.5A）、R2（50Ω 0.5A）、R3（500Ω 1A）．

（1）实验前在检查仪器时，发现电流表指针如图乙所示，则接下来的操作是指针调零．正确连接电路闭合开关后，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，电路的故障可能是灯泡断路．
（2）排除电路故障后，闭合开关，改变滑动变阻器的阻值，多次测量，小明画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图象（如图丙），则小灯泡的额定功率为0.625W．在多次测量中，小明还发现：当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比变大．（选填“变大”、“变小”或“不变”）．
（3）灯泡的功率测量完毕，小明用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻更换电路中的灯泡，探究电流跟电阻的关系，得到如图丁所示的电流I随电阻R变化的图象，则小明应选用滑动变阻器R2（选填“R1”、“R2”或“R3”）．若某次实验中滑动变阻器连入的阻值为14Ω，则所选定值电阻的阻值为10Ω．

分析 （1）①由图知，电流表指针没有指在零刻度线上，使用电流表前应对电流表进行机械调零，使指针指在零刻度线上；
②闭合开关灯泡不亮，可能是灯泡断路或短路或灯泡之外的电路断路；电流表无示数可能是电路断路；电压表示数接近6V，等于电源电压，说明电压表与电源两端相连，电压表并联电路之外，不存在断路；综合分析知电路故障原因是：灯泡断路；
（2）已知灯泡的额定电压，通过图象得到额定电压下的电流，利用公式P=UI得到灯泡的额定功率；根据欧姆定律分别求出几个电阻值，判断电压与电流大小比值的大小变化；
（3）已知电源电压，根据图象确定电阻两端的电压，得出变阻器两端的电压，根据最大电流和最小电流求出变阻器的最大值和最小值；根据分压原理得到定值电阻的阻值．

解答 解：（1）①电流表指针没有指在零刻度线上，应先对电流表调零；
②电路正确连接后，闭合开关，移动滑片P，发观灯泡总不亮，且电流表无示数，但电压表示数接近6V，则故障原因可能是灯泡断路；
（2）由图象知，在额定电压下，通过灯泡的电流为I=0.25A，所以灯泡的额定功率为P额=U额I=2.5V×0.25A=0.625W；
由图象知，当电压为0.5V时，对应的电流为0.1A，电压与电流比值大小为5Ω；当电压为2.5V时，对应的电流为0.25A，电压与电流的比值为10Ω，所以，当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比变大；
（3）电源电压为6V；由图象知，电阻两端的电压为U=IR=0.5A×5Ω=2.5V保持不变；则变阻器两端的电压始终为U滑=6V-2.5V=3.5V；
当电流值为0.5A时，变阻器的阻值最小R小=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{大}}=\frac{3.5V}{0.5A}$=7Ω，；当电流为值为0.1A时，变阻器连入电路中的阻值最大R大=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{小}}=\frac{3.5V}{0.1A}$=35Ω，所以变阻器应选用R2（电路中的最大电流不超过变阻器的0.5A）；
若某次实验中，滑动变阻器连入的阻值为14Ω，根据分压原理，$\frac{{R′}_{滑}}{R}=\frac{{U}_{滑}}{{U}_{R}}$，则所选定值电阻的阻值R=$\frac{{U}_{R}}{{U}_{滑}}$×R′滑=$\frac{2.5}{3.5}$×14Ω=10Ω．
故答案为：（1）指针调零；灯泡断路；
（2）0.625；变大；
（3）R2；10Ω．

点评 本题测定灯的电功率，考查实验前仪器的检查、常见故障的分析、操作过程、功率的计算、影响电阻大小的因素和器材的选择等知识，综合性强，有一定难度．

练习册系列答案
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9．一根木头重为1000N，漂浮在水面上，g取10N/kg，求：
（1）木头受到的浮力；
（2）木头浸入水中部分的体积．
10．请按要求作图：
（1）在图中画出重为G的木块在斜面上下滑时所受重力的示意图．
（2）如图，请画出滑轮组最省力的绕法．
（3）请画出F1和F2的力臂l1和l2的示意图．
13．如图（甲）是小明测量小灯泡电功率的部分实物连接图．其中电源电压为6V，小灯泡额定电压是3.8V，其灯丝电阻约为10Ω，现有两个滑动变阻器标A、B分别标有“5Ω 1A”、“15Ω 1A”字样，电流表（0～0.6A、0～3A），电压表（0～3V、0～15V）
（1）请用笔画线代替导线，把图（甲）实物连接图补充完整．（要求：滑片P向左移动时灯变亮，且连线不得交叉）
（2）为了能够测出小灯泡的额定功率，滑动变阻器应选B（选填“A”或“B”）．

（3）小明连接好电路，并按正确的顺序操作，闭合开关后灯不亮，聪明的小明猜想：
A．可能灯丝断了   B．可能变阻器开路   C．可能小灯泡短路
请根据故障原因填写对应的电表示数，或根据电表示数判断故障原因．
猜　　想电流表示数/A电压表示数/V
如果A成立06
如果B成立00
（4）排除故障后，小明移动滑动变阻器滑片使小灯泡正常发光，此时电流表示数如图（乙）所示，则通过小灯泡的电流是0.3  A，小灯泡的额定功率为1.14W．
（5）实验结束后，老师给同学们一个10Ω的定值电阻R0和两只电流表，让他们测出标有“2.5V”字样的小灯泡正常发光时的电阻．小明设计的电路图如图丙所示，请你将实验过程补充完整：闭合开关，调节变阻器的滑片，使电流表A1的示数为0.25A，此时小灯泡正常发光，电流表A2的示数仍然如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电阻是50Ω．
20．电池使用说明中都有一条提示：“请一次性更换所有电池，以免新旧电池混用”．小海同学用所学物理知识探究这条提示的依据．
方案一：用同型号串联的两节新电池和串联的一新一旧电池分别给同一辆玩具电动车供电，让电动车在相同路面上运动．
通过测量电动车能够运动的路程，比较两组电池为电动车提供的电能多少．
方案二：用定值电阻替代电动车，通过测量定值电阻两端的电压，比较电池给定值电阻提供的电压差异究竟有多大．
小海设计了图示电路、将方案一中的两组电池和同型号一节新电池分别接入A、B间进行实验，将开关S闭合前后的电压表读数记录在如表中．
电源S断开时电压/VS闭合时电压/V
两新3.23.1
一新一旧1.91.3
一新1.61.5
（1）分析表中两列数据的第二列可知，串联的一新一旧电池给定值电阻提供的电压，不仅小于两节新电池提供的电压，竟然也小于一节新电池提供的电压！
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（3）要使结论具有普遍性，应该换用不同型号新旧电池进行多次实验．
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17．如图所示是我国自主研制的某型号主战坦克，它的质量为40t，履带与地面的总接触面积为4m2，该坦克具有潜渡功能（浸没在水中沿河床从水下通过）．求：
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