题目内容

8．小明和小聪同学在“测定小灯泡电功率”的实验中，电源用三节新干电池，小灯泡额定电压为2.5V，灯丝电阻阻值约为10Ω左右．
（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1234
电压表的示数（V）1.502.002.503.00
电流表的示数（A）0.160.180.200.23
小灯泡的亮度→逐渐变亮

分析 （1）根据灯的额定电压确定电压表的量程，电表表并联在灯的两端；求出灯正常工作时的电流确定电流表的量程，电流表串联在电路中；
（2）发生在灯泡处的故障有断路或短路，逐一分析排除；
（3）根据闭合开关后，电压表、电流表都有示数，结合灯的亮度由灯的实际功率决定，判断问题所在；
（4）根据分压原理确定滑片移动的方向；由图2找出额定电压对应的电流，根据P额=U额I额求灯的额定功率；
（5）根据P=UI求出灯的实际功率大小，比较灯的实际功率大小，结合灯的亮度分析得出结论．

解答 解：（1）灯的额定电压为2.5V，所以电压表选用小量程，与灯并联；灯正常工作时的电流约为I=$\frac{U}{R}=\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，电流表选用小量程，串联在电路中，如图所示；

（2）小明同学认为可能是灯泡处有电路故障，发生在灯泡处的故障有断路或短路两种情况：
若灯断路，则电压表串联在电路中，因电压表内阻很大，电流表示数几乎为0，电压表示数接近电源电压；
若灯短路，则电压表相当与一根导线并联，电压表示数为0；
总之，以上两种情况　均不符合题意，应排除；
（3）闭合开关后，电压表、电流表都有示数，说明电路连接正常；因灯的亮度取决于灯的实际功率，小灯泡不亮，是因为灯的实际功率远小于灯的额定功率，说明电路中的电流太小，是因为变阻器连入电路中的阻值大的原因造成的，所以，小聪的操作是：向右移动滑动变阻器滑片，观察到灯泡发光；
（4）电压表示数为1.5V，小于灯的额定电压，应增大灯的电压，减小变阻器分得的电压，根据分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，所以滑片向右移动；
由图2知，灯的电压为2.5V时，对应的电流为0.2A，灯的额定电功率P额=U额I额=2.5V×0.2A=0.5W；
（5）根据P=UI分别求出灯的实际功率，P1=1.50V×0.16A=0.24W，P2=2.00V×0.18A=0.36W，
P3=2.50V×0.20A=0.50W，P4=3.00V×0.23A=0.69W，因为P1＜P2＜P3＜P4并且灯泡也逐渐变亮，所以，得出的结论是：灯的实际功率越大，灯越亮．
故答案为：（1）如上图所示； 
（2）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）向右移动滑动变阻器滑片，观察灯泡发光情况；
（4）右；  0.5；
（5）P1=1.50V×0.16A=0.24W，P2=2.00V×0.18A=0.36W，P3=2.50V×0.20A=0.50W，
P4=3.00V×0.23A=0.69W，因为P1＜P2＜P3＜P4并且灯泡也逐渐变亮，所以，得出的结论是：灯的实际功率越大，灯越亮．

点评 本题测定小灯泡电功率，考查电路的连接、常见现象的判断处理、电功率的计算及对数据处理、归纳结论的能力，综合性较强．

练习册系列答案
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20．如图所示，建筑工人用300N的力F通过滑轮装置将一重500N的料车沿30°角的斜面由底端匀速地拉到顶端，用时l0s．已知斜面长是 4m，g取10N/kg，求这一过程中：
（1）人拉绳子的力做的功；
（2）提升料车做的有用功；
（3）人做功的功率；
（4）该装置的机械效率．
1．一本书静止在水平桌面上，与书所受的重力相互平衡的力是（　　）
A．桌子的重力B．书对桌面的压力
C．桌面对书的支持力D．地面对桌子的支持力
18．关于家庭电路与安全用电，下列说法正确的是（　　）
A．家庭电路中，开关接在灯的零线或火线上都可以
B．有金属外壳的家用电器使用三脚插头是为了防止触电事故
C．使用试电笔时，手指不能碰到笔尾金属体，以免触电
D．人的双脚站在绝缘体上时，一只手接触火线另一只手同时接触零线不会发生触电事故
3．小明、小华、小军三位同学在物理实验时，对“串联电路电压规律”进行探究．
【猜想与假设】串联电路总电压等于各用电器两端的电压之和
（1）按电路图连接电路：
（2）闭合开关，用电压表测出L1两端的电压；
（3）在测L2两端的电压时，小明同学为了节省实验时间，采用以下方法：电压表所接的B接点不动，只断开A接点，并改接到C接点上．
（4）测出AC间的电压．
【交流与评估】
（1）在连接电路时，开关必须断开；
（2）小明用上面的方法不能测出L2两端的电压，理由是电压表正负接线柱接反了；
（3）方法改进后，所测出AB、BC、AC间的电压记录在下面表格中．分析小明同学的实验数据可以得出的结论是串联电路总电压等于各用电器两端的电压之和；
 UAB/V UBC/V UAC/A
 2.0 1.8 3.8
（4）这个实验在设计方案上还存在的不足之处是实验次数少；    
（5）小华同学在用电压表测电压时，电压表指针偏转角度每次均很小，这是由于C
A．电压表没有并联在电路中    B．“+”、“-”接线柱接反
C．电压表量程选择太大        D．电压表量程选择太小
（6）小军同学按图示电路图连接电路，闭合开关后发现L2灯亮，L1灯不亮，电压表的示数为0，造成该现象可能的原因是L1短路．
13．在“测量小灯泡电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电阻约为8Ω
（1）小明连接的实验电路如图甲所示，其中有一条导线未连接，请用笔画线代替导线，画出正确的连线．
（2）实验中，正确连接电路，且操作正确．闭合开关S后，小灯泡不发光．那么接下来合适的实验操作应该是A（选填序号）
A．移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡的发光情况
B．检查电路是否短路，替换同一规格的小灯泡
C．检查电路是否断路，替换同一规格的小灯泡
（3）移动滑片P到某一点时，电压表示数如图乙所示，若他想测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向右（填“左”或“右”）端移动．
（4）移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图丙所示的I-U图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是0.75W．
（5）完成实验后小明思考：滑动变阻器接入电路的阻值增大时，通过它的电流减小而它两端电压却增大，它消耗的功率是增大还是减小呢？小明为了探究这个问题，将上述电路中的小灯泡换成阻值为15Ω的定值电阻，并用学生电源将电压调至6V，滑动变阻器的规格为“1A 20Ω”，其它器材相同．将电压表移至与变阻器并联，经过仔细认真地实验，他记录下在变阻器接入电路的阻值不断增大时的各组数据，并计算出了相应的电功率，如下表．分析表中数据，写出小明能得到的结论：当滑动变阻器接入电路的阻值增大时，它消耗的功率也随之增大．就“变阻器功率变化”的探究，从滑动变阻器电阻变化的范围角度考虑，小张认为小华收集的数据不充分，理由是测量的数据较少，应该继续增大变阻器的电阻以采集更多的数据．．
实验序号12345
电流I/A0.50.440.40.360.3
电压U/V0.50.81.01.21.5
电功率P/W0.250.350.400.430.45
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．
17．在“测定2.5V小灯泡功率”的实验中，小红设计了如图所示的电路．

（1）请在图1的“○”内填入合适的“灯泡”、“电流表”和“电压表”符号．
（2）小灯泡的额定功率估计在0.7W左右，连接电流表时应选用0-0.6A的量程．
（3）小红按电路图连接电路，检查电路无误，闭合开关时，发现电流表指针的偏转如图2所示，这种现象的原因是正负接线柱接反了．
（4）故障排除后，移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡正常发光时，电流表示数如图3所示，请读出电流表的示数，填入下面的表格中，并将所缺内容填写完整．
 电压U/V 1.01.5 2.0 2.5 2.8 
 电流I/A 0.180.2 0.22   0.27
 电功率P 0.18 0.3 0.44  0.84
 灯泡发光情况 很暗→暗→正常发光→很亮
同学们分析了实验数据得出：小灯泡的发光亮度是由灯泡的实际功率决定．
（5）小红又取了一个规格，型号完全相同的旧灯泡进行实验，发现在额定电压下工作时，灯泡亮度明显偏暗．小红仔细观察，发现这只灯泡的玻璃内壁变黑，灯泡亮度偏暗的原因是灯丝升华变细，电阻变小，实际功率变大．
18．小华和小明同学在探究“弹簧长度与外力的变化关系”时，找来几个相同质量的钩码．用一弹簧做实验，并记录了相应的数据，如表：
钩码质量/g050100150200250300400
指针位置/cm23456788
（1）这项研究在实际中的应用是：弹簧测力计；
（2）分析数据，小华可以得出的结论是：在拉力不大于3N的情况下，弹簧的伸长跟钩码的拉力成正比；
（3）小华同学根据实验数据所作的“弹簧长度与外力的变化关系”图象，应该是下面B图（填序号）所示的图象．
（4）小明同学根据实验数据另外作出了“弹簧伸长长度与外力的变化关系”图象，发现该图线也不过原点，你认为原因是弹簧自身的重力使弹簧伸长．

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