题目内容
13．小明用图甲电路研究“串联电路中滑动变阻器的电功率大小与其电阻大小的关系”
（1）请根据图甲中的电路图，用笔画线代替导线完成图乙中的电路连接．
（2）在实验过程中，小明选用12伏的稳定电源，连接好电路后，闭合开关，从B往A移动滑片，测得数据如表：
| 实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 电流表示数/安 | 0.30 | 0.34 | 0.4 | 0.48 | 0.60 |
| 电压表示数/伏 | 6.0 | 5.1 | 4.0 | 2.4 | 0 |
| 滑动变阻器R1的阻值/欧 | 20 | 15 | 10 | 5 | 0 |
（3）实验后，他查阅资料得知：串联电路中滑动变阻器消耗的功率随着滑动变阻器阻值的增大先增大后减小，当R0=R1时，滑动变阻器的电功率最大，请分析小明的实验结果与资料不吻合的原因：滑动变阻器的最大阻值没超过电阻R0的阻值．
分析 （1）电压表测量用电器的电压时应与用电器并联；
（2）根据公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分别求出五组数据，然后描点连线；
（3）根据滑动变阻器的测量范围分析．
解答 （1）电压表应并联在滑动变阻器的两端，如图所示：
（2）根据公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分求出滑动变阻器的电阻分别为20Ω、15Ω、10Ω、5Ω、0Ω的功率分别为：1.8W、1.734W、1.6W、1.152W、0W，图象为：
（3）电阻R0的阻值为：${R}_{0}=\frac{U}{{I}_{最大}}=\frac{12V}{0.6A}$=20Ω；电路中电流最小时，此时滑动变阻器接入电路的电阻最大，即最大电阻为20Ω；串联电路中滑动变阻器消耗的功率随着滑动变阻器阻值的增大先增大后减小，当R0=R1时，滑动变阻器的电功率最大，所以小明的实验结果与资料不吻合的原因是滑动变阻器的最大阻值没超过电阻R0的阻值．
故答案为：（1）如上图所示；（2）如上图所示；（3）滑动变阻器的最大阻值没超过电阻R0的阻值．
点评 本题是测量小灯泡功率的实验，考查了滑动变阻器的应用，电压表的连接；能求出电阻R0的阻值是解答本题的关键．
练习册系列答案
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3．小明骑自行车上学途中，要经过一段上坡路．他思考：物体冲上斜坡的最大距离可能与哪些因素有关呢？
（1）他发现车子的初始速度越大，冲上斜坡的最大距离就越长．这是因为车子的初始速度越大，它的初始动能也越大，上坡过程中增加的重力势能就越大．
（2）他进而又提出两个猜想：
猜想一：物体冲上斜坡的最大距离可能与物体的质量大小有关；
猜想二：物体冲上斜坡的最大距离可能与斜坡的倾角大小有关．
为了验证猜想一，小明将与水平面平滑连接的长木板以一定的倾角θ固定，如图甲所示．实验时通过改变同一木块上的钩码来改变物体质量，让木块与钩码一起从斜面同一高度静止滑下的目的是控制不同的球到达底端的速度相同．
小明发现当不同质量的小球以相同初始速度滑上长木板时，向上滑行的最大距离均相同．这说明猜想一是错误（选填“正确”或“错误”）的．
在验证猜想二的实验中，小明让一小球以相同的初始速度分别滑上不同倾角的长木板，测得的数据记录如表：
根据表中数据，请在图乙中描点作出s-θ图象．
（1）他发现车子的初始速度越大，冲上斜坡的最大距离就越长．这是因为车子的初始速度越大，它的初始动能也越大，上坡过程中增加的重力势能就越大．
（2）他进而又提出两个猜想：
猜想一：物体冲上斜坡的最大距离可能与物体的质量大小有关；
猜想二：物体冲上斜坡的最大距离可能与斜坡的倾角大小有关．
为了验证猜想一，小明将与水平面平滑连接的长木板以一定的倾角θ固定，如图甲所示．实验时通过改变同一木块上的钩码来改变物体质量，让木块与钩码一起从斜面同一高度静止滑下的目的是控制不同的球到达底端的速度相同．
小明发现当不同质量的小球以相同初始速度滑上长木板时，向上滑行的最大距离均相同．这说明猜想一是错误（选填“正确”或“错误”）的．
在验证猜想二的实验中，小明让一小球以相同的初始速度分别滑上不同倾角的长木板，测得的数据记录如表：
| 次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 木板倾角θ | 10° | 30° | 53° | 75° | 85° |
| 向上滑行的最大距离s/m | 0.50 | 0.40 | 0.36 | 0.39 | 0.43 |
4．
同一型号的两个灯泡串联在电路中会一样亮吗？小明在进行电学实验时发现了有趣的现象．实验时，小明将两个型号为“12V 25W”的灯泡L1和L2接到12V电源上，组成如图甲所示的电路并进行如下操作：
①首先，他闭合开关S2，发现两个灯泡一起亮，亮度相同；
②接着，他再闭合开关S1，发现灯泡L1因短路而熄灭，灯泡L2变得更亮；
③等到L1熄灭一段时间后，他又断开S1，发现L2的亮度逐渐减弱，而L1逐渐亮起来，过了一会儿两个灯泡达到一样的亮度．
为什么步骤③中会出现这种有趣的
现象呢？小明猜想可能是
A．灯泡两端电压变化后，造成灯丝电阻变化所致
B．灯泡的实际功率变化后，造成灯丝温度变化所致
为了检验自己的猜想是否正确，小明取其中一个灯泡，重新设计电路，将开关闭合后，调节滑动变阻器，测得了灯泡两端的电压和灯泡中的电流，实验数据如下表所示．
（1）小明很快排除了猜想A，因为导体的电阻只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关．
（2）分析表中数据，计算出第五次和第八次灯丝的电阻分别是3.87Ω、5.42Ω，
（3）在操作③这个步骤中，为何开关S1刚断开时，L1较暗而L2较亮？请作出合理的解释．
（4）在操作③这个步骤中，当两个灯泡亮度相同后，电路消耗的总功率是多少？
（5）乙、丙两个电路均可用来测量灯泡的电流和电压值，小明为了证实自己的猜想，实验时采用的应是乙、丙中乙电路．
同一型号的两个灯泡串联在电路中会一样亮吗？小明在进行电学实验时发现了有趣的现象．实验时，小明将两个型号为“12V 25W”的灯泡L1和L2接到12V电源上，组成如图甲所示的电路并进行如下操作：①首先，他闭合开关S2，发现两个灯泡一起亮，亮度相同；
②接着，他再闭合开关S1，发现灯泡L1因短路而熄灭，灯泡L2变得更亮；
③等到L1熄灭一段时间后，他又断开S1，发现L2的亮度逐渐减弱，而L1逐渐亮起来，过了一会儿两个灯泡达到一样的亮度．
为什么步骤③中会出现这种有趣的
现象呢？小明猜想可能是
A．灯泡两端电压变化后，造成灯丝电阻变化所致
B．灯泡的实际功率变化后，造成灯丝温度变化所致
为了检验自己的猜想是否正确，小明取其中一个灯泡，重新设计电路，将开关闭合后，调节滑动变阻器，测得了灯泡两端的电压和灯泡中的电流，实验数据如下表所示．
| 次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| U/V | 0 | 1 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 11 | 12 |
| I/A | 0 | 0.71 | 0.94 | 1.27 | 1.55 | 1.80 | 1.95 | 2.03 | 2.08 |
（2）分析表中数据，计算出第五次和第八次灯丝的电阻分别是3.87Ω、5.42Ω，
（3）在操作③这个步骤中，为何开关S1刚断开时，L1较暗而L2较亮？请作出合理的解释．
（4）在操作③这个步骤中，当两个灯泡亮度相同后，电路消耗的总功率是多少？
（5）乙、丙两个电路均可用来测量灯泡的电流和电压值，小明为了证实自己的猜想，实验时采用的应是乙、丙中乙电路．
8．
小明的爸爸准备购买一辆SUV型（运动型多用途）轿车，可是上网搜索后有人说这种车重心较高，汽车容易翻倒．小明有些怀疑，通过观察家里台灯、照相机三脚架的稳度（即稳定性）后，设计并进行了如下实验：如图所示，他首先制作了甲、乙、丙、丁四块重相同、除甲底面积较大外其他外形完全相同、重心高低不同的圆柱体，然后将它们依次放在木板上（物体不滑动），慢慢转动木板，直至圆柱体翻倒，记录此时木板转过的角度，记录结果如表．
（1）小明是通过物体刚好翻倒时木板转过的角度θ来判断物体的稳度．
（2）分析数据2、3、4（填实验次数的序号）可以得到稳度与重心高低之间的关系为重心越低越稳定．
（3）分析小明的实验数据，发现物体的稳度还与物体的底面积大小有关．
小明的爸爸准备购买一辆SUV型（运动型多用途）轿车，可是上网搜索后有人说这种车重心较高，汽车容易翻倒．小明有些怀疑，通过观察家里台灯、照相机三脚架的稳度（即稳定性）后，设计并进行了如下实验：如图所示，他首先制作了甲、乙、丙、丁四块重相同、除甲底面积较大外其他外形完全相同、重心高低不同的圆柱体，然后将它们依次放在木板上（物体不滑动），慢慢转动木板，直至圆柱体翻倒，记录此时木板转过的角度，记录结果如表．| 试验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 重心离支持面的高度 | 低 | 低 | 中 | 高 |
| 物体刚好翻倒 时木板转过的 角度θ | 最大 | 大 | 较大 | 小 |
| 稳度 | 最大 | 大 | 较大 | 小 |
（2）分析数据2、3、4（填实验次数的序号）可以得到稳度与重心高低之间的关系为重心越低越稳定．
（3）分析小明的实验数据，发现物体的稳度还与物体的底面积大小有关．
18．下雨天，小明站在窗前看到对面人字形屋面上雨水在不停地流淌．他想，雨水在屋面流淌
的时间与哪些因素有关呢？他提出了三种猜想：
猜想1：雨水流淌的时间可能与雨水的质量有关；
猜想2：雨水流淌的时间可能与屋面的倾角有关；
猜想3：雨水流淌的时间可能与屋面的材料有关．
（1）为了验证猜想是否正确，他设计了一个如图甲所示的装置（倾角α可调），用小球模拟雨滴进行了如下探究：
①保持斜面倾角α不变，换用不同质量的小球，让它们分别从斜面的顶端由静止释放，测出每次小球通过斜面的时间，如表一．表一中数据是否支持猜想1？并请说明理由：不支持，因为不同质量的小球分别滚下时所用时间相同；
表一
表二
②不改变底边的长度，多次改变倾角α，让同一小球从斜面的顶端由静止释放（如图乙），测出每次小球通过斜面的时间，如表二．为了便于得出规律，检验猜想2，请在图丙中大致作出t-α的图象．
（2）请设计实验来探究猜想3：雨水流淌的时间与屋面的材料的关系，简述你的实验方案：①简要做法：保持斜面的倾角α与斜面的长度不变，让小球在不同材料的斜面上下滑，记录小球在不同材料的斜面上下滑的时间；
②判断方法：如下滑的时间相同，说明与斜面的材料无关，如都不相同说明与斜面的材料有关．．
的时间与哪些因素有关呢？他提出了三种猜想：
猜想1：雨水流淌的时间可能与雨水的质量有关；
猜想2：雨水流淌的时间可能与屋面的倾角有关；
猜想3：雨水流淌的时间可能与屋面的材料有关．
（1）为了验证猜想是否正确，他设计了一个如图甲所示的装置（倾角α可调），用小球模拟雨滴进行了如下探究：
①保持斜面倾角α不变，换用不同质量的小球，让它们分别从斜面的顶端由静止释放，测出每次小球通过斜面的时间，如表一．表一中数据是否支持猜想1？并请说明理由：不支持，因为不同质量的小球分别滚下时所用时间相同；
表一
| 质量m/克 | 3 | 6 | 8 | 12 | 20 |
| t/秒 | 1.7 | 1.7 | 1.7 | 1.7 | 1.7 |
| 倾角α/° | 15 | 30 | 45 | 60 | 75 |
| t/秒 | 1.9 | 1.6 | 1.2 | 1.6 | 1.9 |
（2）请设计实验来探究猜想3：雨水流淌的时间与屋面的材料的关系，简述你的实验方案：①简要做法：保持斜面的倾角α与斜面的长度不变，让小球在不同材料的斜面上下滑，记录小球在不同材料的斜面上下滑的时间；
②判断方法：如下滑的时间相同，说明与斜面的材料无关，如都不相同说明与斜面的材料有关．．
5．下雨天，小明站在窗前看到对面人字形屋面上雨水在不停地流淌．他想，雨水在屋面流淌的时间与哪些因素有关呢？他提出了三种猜想：
猜想1：雨水流淌的时间可能与雨水的质量有关；
猜想2：雨水流淌的时间可能与屋面的倾角有关；
猜想3：…
（1）为了验证猜想是否正确，他设计了一个如图甲所示的装置（倾角α可调），用小球模拟雨滴进行了如下探究：①保持斜面倾角α不变，换用不同质量的小球，让它们分别从斜面的顶端由静止释放，测出每次小球通过斜面的时间，如表一．表一中数据是否支持猜想1？不支持．
表一
表二
（1）不改变底边的长度，多次改变倾角α，让同一小球从斜面的顶端由静止释放（如图乙），测出每次小球通过斜面的时间，如表二．
（2）分析表二的数据，得出小球下落的时间与斜面的倾角关系是：在不不改变斜面底边长度的情况下随着斜面倾角的不断增大，小球下滑的时间先是减小然后增大．
猜想1：雨水流淌的时间可能与雨水的质量有关；
猜想2：雨水流淌的时间可能与屋面的倾角有关；
猜想3：…
（1）为了验证猜想是否正确，他设计了一个如图甲所示的装置（倾角α可调），用小球模拟雨滴进行了如下探究：①保持斜面倾角α不变，换用不同质量的小球，让它们分别从斜面的顶端由静止释放，测出每次小球通过斜面的时间，如表一．表一中数据是否支持猜想1？不支持．
表一
| 质量m/克 | 3 | 6 | 8 | 12 | 20 |
| t/秒 | 1.7 | 1.7 | 1.7 | 1.7 | 1.7 |
| 倾角α/° | 15 | 30 | 45 | 60 | 75 |
| t/秒 | 1.9 | 1.6 | 1.2 | 1.6 | 1.9 |
（2）分析表二的数据，得出小球下落的时间与斜面的倾角关系是：在不不改变斜面底边长度的情况下随着斜面倾角的不断增大，小球下滑的时间先是减小然后增大．
2．
小明学习有关知识后，认识到家庭电路使用的交流电每秒钟完成50个周期性变化，经查阅资料知，这是描述交流电特征的一个物理量，叫做频率，用字母f表示，单位是赫兹（Hz），即家庭电路所使用的交流电的频率为50Hz．为探究某电学元件X对交流电的阻碍作用跟哪些因素有关，小明提出以下两点猜想：
①可能跟交流电的电压有关，②可能跟交流电的频率有关．为验证猜想，小明在老师的帮助下用下图电路进行实验，并将实验数据填在表中．分析表中数据并完成以下问题：
（1）为研究猜想①应选用①②两组数据进行分析．分析这两组数据，可得出在频率一定时，流过X的电流与其两端电压成正（正/反）比的结论；
（2）在物理学中用物理量Z=$\frac{U}{I}$来定义电学元件对交流电的阻碍作用，你认为Z的单位是Ω，分析表中数据可知，Z与$\frac{1}{f}$（$\frac{1}{频率}$）成正比．
小明学习有关知识后，认识到家庭电路使用的交流电每秒钟完成50个周期性变化，经查阅资料知，这是描述交流电特征的一个物理量，叫做频率，用字母f表示，单位是赫兹（Hz），即家庭电路所使用的交流电的频率为50Hz．为探究某电学元件X对交流电的阻碍作用跟哪些因素有关，小明提出以下两点猜想：①可能跟交流电的电压有关，②可能跟交流电的频率有关．为验证猜想，小明在老师的帮助下用下图电路进行实验，并将实验数据填在表中．分析表中数据并完成以下问题：
| 次数 | 电压U/V | 频率f/Hz | 电流 I/A |
| ① | 10 | 50 | 0.1 |
| ② | 20 | 50 | 0.2 |
| ③ | 20 | 100 | 0.4 |
（2）在物理学中用物理量Z=$\frac{U}{I}$来定义电学元件对交流电的阻碍作用，你认为Z的单位是Ω，分析表中数据可知，Z与$\frac{1}{f}$（$\frac{1}{频率}$）成正比．
如图所示是小明同学设计的电子秤的原理图，他试图用电压表（图中暂没画出）的示数来反应物体质量的大小．R0是一个定值电阻，显示物体质量的表盘实质上是一只电压表，当托盘中没有物体时，示数为0．滑动触头固定在安放托盘的轻质弹簧上，并能随轻质弹簧一起自由滑动，R是一根均匀的电阻丝．