题目内容

8．在“测量小灯泡的电功率”实验中，同学们用电压表、电流表、开关、电压为4.5V的电源、额定电压为3.8V的小灯泡和标有“20Ω 1.5A”的滑动变阻器，设计了如图甲所示的电路图（小灯泡的灯丝电阻约为10Ω）．

（1）请你按图甲的电路图，在图乙的实物电路中，用笔画线代替导线，将电流表正确连入电路（连线不得交叉）．
（2）若电流表正确接入图乙电路，闭合开关前，某同学发现电路有一处错误，这个错误是滑动变阻器将下面两个接线柱接入了电路．改正错误后，闭合开关，将变阻器滑片向右移动时，电流表示数变大，则变阻器接入电路的接线柱是BC（选填“AD”或“BC”）．
（3）测量过程中，当电压表的示数为3.8V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为1.52W．
（4）实验过程中，若将电压表和电流表互换位置，闭合开关后，小灯泡不亮（选填“亮”或“不亮”），这时电压表的示数约为4.5V．
（5）另一组同学按图甲电路图连接好最后一根导线时，灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭，检查后发现电路连接正确，请你找出实验中两个操作不当之处：
①连接电路时，开关没有断开；②开关闭合前，滑动变阻器的滑片没有移到阻值最大处．
（6）小明根据测量小灯泡实际功率的多组实验数据，作出了I-U图象，如图丁所示．结果发现图象不是直线，这表明通过小灯泡的电流与其两端的电压不成（填“成”或“不成”）正比，这是因为灯丝电阻随温度的升高而增大．

分析 （1）由图甲知，电流表应串联入电路中，根据灯泡正常发光电流确定其量程；
（2）根据滑动变阻器一上一下的原则接线分析实物图中的连接错误；
闭合开关，将变阻器滑片向右移动时，电流表示数变大，说明滑动变阻器接入电路的阻值减小，故将滑动变阻器的右下接线柱接入电路；
（3）当灯泡两端电压为额定电压时，灯泡正常发光；根据电流表的量程、分度值以及指针的位置读出电流表的示数，然后根据P=UI求出灯泡的额定功率；
（4）电压表与电流表互换，即：电流表与灯泡并联，电压表串联接入电路，由于电压表内阻很大，理想电压表内阻为无穷大，电压表串联在电路相当于电路断路，电路中没有电流，灯泡不发光，但电压表的正负接线柱与电源两极相连；
（5）连接实物电路时，为保护电路，注意两点：一是开关要断开；二是滑动变阻器的滑片要移到最大阻值处；
（6）灯泡的灯丝会随温度的变化而改变，这是造成电流与电压不成正比的原因．

解答 解：
（1）由图甲知，电流表应串联入电路中，由欧姆定律可得灯泡正常发光电流约为：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3.8V}{10Ω}$=0.38A，所以电流表使用0-0.6A量程，如图所示：
；
（2）滑动变阻器需按一上一下的原则接线，由实物图可知，滑动变阻器接线错误，即滑动变阻器将下面两个接线柱接入了电路；
闭合开关，将变阻器滑片向右移动时，电流表示数变大，说明滑动变阻器接入电路的阻值变小，所以滑动变阻器接入电路的接线柱是BC或BD；
（3）当电压表的示数为3.8V时，小灯泡正常发光；电流表量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.4A，
则灯泡的额定功率：P=UI=3.8V×0.4A=1.52W；
（4）电压表和电流表位置互换，电压表串联接入电路，电路相当于断路，电路中没有电流流过，灯泡不发光；
由于电压表的正负接线柱与电源两极相连，电压表测量电源电压，所以电压表示数为4.5V；
（5）连接好最后一根导线，灯泡立即发光，说明在连接电路过程中开关没有断开；发出明亮耀眼的光并很快熄灭，说明电路中的电流太大了，把灯丝烧断了，这是由于滑动变阻器的滑片没有移到最大阻值处造成的．
（6）图线弯曲说明小灯泡的电流与其两端的电压不成正比，即灯泡的电阻值是变化的，不是定值，这是因为灯丝电阻随温度升高而增大，灯泡两端电压越大，通过灯的电流越大，灯泡的实际功率越大，灯丝温度越高，电阻越大，所以图线不是直线．
故答案为：
（1）如图所示；
（2）滑动变阻器将下面两个接线柱接入了电路；BC；
（3）3.8；1.52；
（4）不亮；4.5；
（5）①连接电路时，开关没有断开；②开关闭合前，滑动变阻器的滑片没有移到阻值最大处．
（6）不成；灯丝电阻随温度的升高而增大．

点评 本题考查了连接实物电路图、变阻器的使用方法、电路故障分析、电流表读数、功率的计算等问题，连接电路图时注意电表量程的选择；这些也是电学实验常考的内容，应在平时注意练习．

练习册系列答案
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9．小明发现悬挂的金属管发出声音时在做有规律的摆动，认为金属管发出的声音是由于摆动所产生的．请设计一简单的实验来检验小明的想法，简要写出实验方案和判断方法．
实验方案：将金属管悬挂，轻推使其摆动，听管子是否发声；
判断方法：若能听到其发声，则说明声音是由摆动产生的，如果不能听到其发声，说明声音不是由摆动产生的．
10．如图所示的电路，开关闭合后，以下描述正确的是（　　）
A．三盏均能发光B．有两盏灯能够发光
C．只有一盏灯能够发光D．所有灯泡都不发光
16．回顾实验和探究（将下列实验报告中的空缺部分填写完整）
（1）探究“欧姆定律”：
电
路
图		根据电路图将实物连接完整
步骤   ①R1=5Ω不变，移动滑动变阻器的滑片，测量并记录三次电阻R1两端的电压U和通过的电流I．
②换接电阻R2=10Ω，重复步骤1．
表格R1=5Ω
次数电压U/V电流I/A
11.00.2
22.0
33.00.6
R2=10Ω
次数电压U/V电流I/A
11.00.1
22.00.2
33.00.3
结论  ①分析表1或表2的数据可得结论：当电阻一定时，导体中的电流与电压成正比．
②分析表1和表2相同次数的数据可得结论：当电压一定时，导体中的电流与电阻成反比．
问题讨论把定值电阻取下，换上一个小灯泡，调节滑动变阻器的滑片，得到如下数据．
次数U/VI/AR/Ω
11.00.185.6
22.00.248.3
33.00.2611.5
①请利用表中数据，用描点法画出小灯泡的U-I图象．
②请在图乙表盘中画出测量第2次电流时所选电流表的接线柱和指针位置．
（2）测量小灯泡的电功率：
原理方法  小灯泡的电功率不是直接测量的，而是用电流表和电压表结合起来测电功率，利用公式P=UI计算出来的；体现的科学方法是组合法．
电路示数图象
步骤  ①图中，闭合开关前，变阻器的滑片应放在最左（选“左或右”）端．
②调节滑片使灯泡正常发光时，电流表示数如上图所示，则灯泡的额定电压是1.5V，额定功率是0.33W．
③在三次实验的基础上，向左（选填“左”或“右”）移动滑片P，使灯泡两端的电压，观察灯泡亮度并计算其电功率．
④使灯泡两端的电压略高于额定电压，重做上述实验．
结论评估  由实验数据可知，小灯泡的亮度决定于它的实际功率．
由上面所画的图象可知，小灯泡的电流跟它两端的电压不成正比，造成这一结果的主要原因是灯丝的电阻发生了变化．
3．图中的（a）（b）（c）三个图都是由两个滑轮组成的滑轮组，则Fa=1G，Fb=2G和Fc=$\frac{1}{2}$G．（不计滑轮重、摩擦及绳重）
13．将铁块B压在木块A上，A有部分露出水面（如图甲），将B取出吊在A下（不计细线的质量和体积），A仍有部分露出水面（如图乙）．则两种情况下，容器内水面高度（　　）
A．甲图中水面高B．乙图中水面高
C．两图中水面一样高D．无法确定
20．明明家到学校有一条600m长的平直马路．一次他从学校回家，开始以1m/s的速度匀速行走，当走了一半路程时突然下起了大雨，他马上以6m/s的速度匀速跑回家，明明在前一半路程行走中所用的时间是多少？他从学校到家整个路程的平均速度是多少？（保留两位小数）
17．运用知识解决问题
（1）填写物态变化图表中“○”内的物态名称
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（3）冬天北方农村的菜窖里放几桶水，菜就不易冻坏，这是因为水凝固时会放热，因此窖内温度不致太低．
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