题目内容

1．按图1所示的电路图做“测量小电灯的功率”的实验，所用器材有：标“3.8V”字样的待测小电灯、电压恒为6V的电源、标有“20Ω 1A”的滑动变阻器、电流表（量程为0〜0.6A、0〜3A）、电压表（量程为0〜3V、0〜15V）、开关及导线若干．

（1）某学生在实验时，把电流表与电压表的位置交换连接了，闭合开关后会造成（填选项前的字母）D．
A．电流表烧坏 B、电压表烧坏C．小灯泡烧坏 D、小灯泡不亮
（2）另一学生按图连接电路后，闭合开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端时，灯不亮，电压表有较大的示数．经检查，导线连接完好，则电路故障是：小电灯断路，
排除该故障换用新元件后，闭合开关时，观察到灯闪亮一下后立即熄灭，该学生在操作过程中的不当之处是：闭合开关前滑动变阻器滑片没有放到最大阻值处．
（3）小明同学按电路图正确连接电路后，闭合开关，从大到小调节滑动变阻器的阻值，并将正确操作下的电压表和电流表的示数填入下表．
电压表的示数U/V电流表的示数I/A小电灯的功率P/W
2.00.20
2.50.22
3.00.25
3.80.30
4.50.32
①通过上表数据，可算得小电灯的额定功率为1.14W，还可得出关于灯丝电阻的结论是：灯丝电阻随温度的升高而增大．
②当小灯泡正常工作时，连人电路的滑动变阻器的阻值为7.33Ω．
③将两个这样的相同规格的小电灯串联后直接接在6V电源的两端，两灯消粍的总功率为1.5W．
（4）若电压表的0〜15V量程已损坏，只能使用0〜3V量程，其它器材不变，如何测出小灯泡的额定功率？
①在图2虚线框中画出测量电路图；
②若小灯泡两端最大可加4.5V电压，为保证实验时你所设计的测量电路中各元件的安全，参照小明的实验数据，估算滑动变阻器接入电路的阻值范应为4.7Ω～12Ω．

分析 （1）电压表的电阻很大，故把电流表与电压表的位置交换连接后，电路中的电流很小；
（2）根据电路图可知，闭合开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端时，电路为灯泡的基本电路，根据灯泡的是否发光和电压表的示数确定电路故障；
开关闭合后，灯闪亮一下后立即熄灭，说明电路电流太大，电路电阻太小造成的，原因可能是闭合开关前滑动变阻器滑片没有放到最大阻值处；
（3）①当灯泡两端电压为额定电压时，灯泡的实际功率等于灯泡的额定功率；灯丝的电阻随温度的升高而增大；
②灯泡正常发光时，与灯泡串联的滑动变阻器电压为6V-3.8V=2.2V，则根据欧姆定律即可求出滑动变阻器连入电路的阻值；
③两个相同的这种灯泡串联在6V电源上，可知两灯的实际电压，由此根据表格数据计算实际功率，从而得到总功率；
（4）①0～15V量程已损坏，而灯泡额定电压为3.8V，超过电压表的另一量程0～3V；电源电压是6V，灯泡正常发光时，与灯泡串联的滑动变阻器电压为6V-3.8V=2.2V，小于电压表量程0～3V，因此可以用电压表测滑动变阻器电压，以便间接测量灯泡电压，据此设计电路图；
②滑动变阻器两端的电压允许的范围为1.5V～3V，滑动变阻器的电流与灯泡对应电压时的电流相同，故可求出滑动变阻器的阻值范围．

解答 解：
（1）把电流表与电压表的位置交换连接后，电压表串联在电路中，电路中电阻较大，电流较小，故灯泡不亮，故选D；
（2）闭合开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端时，电路为灯泡的基本电路，灯不亮，电压表有较大的示数，说明电路故障为断路，并且电压表与电源两极相连，故小电灯断路；
开关时，观察到灯闪亮一下后立即熄灭，该学生在操作过程中的不当之处是：闭合开关前滑动变阻器滑片没有放到最大阻值处；
（3））①根据表中数据可：P额=U额I额=3.8V×0.3A=1.14W；
由表中数据及R=$\frac{U}{I}$可知，随小电灯电压的增大，小电灯电阻变大，这是因为：随电压增大、电流随之增大，小电灯的实际功率P=UI也增大，灯的温度升高，由此可见：灯丝电阻随温度的升高而增大；
②根据表中数据可知，当小电灯正常工作时，电流为I=0.3A，滑动变阻器两端电压为U2=U-U额=6V-3.8V=2.2V，则根据欧姆定律得连入电路的阻值R2=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{2.2V}{0.3A}$≈7.33Ω．
③将两个这样的相同规格的小电灯串联后接在6V电源的两端，所以两灯电压各为3V，由表格数据此时灯泡电流为0.25A，
电路的总功率：P总=UI=6V×0.25A=1.5W；
（4）①电压表大量程损坏，可将电压表与滑动变阻器并联，接线选用小量程，当电压表示数为2.2V时，可使灯泡正常工作；电路图设计如下：

②当灯泡两端电压为4.5V时，滑动变阻器的电压U=6V-4.5V=1.5V，经过滑动变阻器的电流与灯泡电流相同且为0.32A，此时滑动变阻器的电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.5V}{0.32A}$=≈4.7Ω；
当滑动变阻器两端电压达到电压表量程最大值3V时，灯泡两端电压也为3V，此时经过滑动变阻器的电流与灯泡电流同为0.25A，此时滑动变阻器的电阻
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.25A}$=12Ω；
故滑动变阻器接入电路的电阻范围：4.7Ω～12Ω．
故答案为：
（1）D；
（2）小电灯断路；闭合开关前滑动变阻器滑片没有放到最大阻值处；
（3）①1.14；灯丝电阻随温度的升高而增大；②7.33；③1.5；
（4）①如上图所示；②4.7；12．

点评 本题考查了故障分析、求功率、求电阻阻值、设计实验电路图等问题，最后一问求滑动变阻器接入电路的阻值范围有一定难度；解题时要认真、细心答题．

练习册系列答案
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9．同一个鸡蛋先后放入水和盐水中静止时，鸡蛋在图甲中漂浮、在图乙中沉底，如图所示．由此可知（　　）
A．甲图中的鸡蛋受到的浮力大
B．乙图中的鸡蛋受到的浮力大
C．甲、乙两图中鸡蛋受到的浮力大小相等
D．乙图中的液体是盐水
12．在“测定小灯泡的额定功率”实验中，张超同学用一个电压表、一个电流表、二个开关、电压为6V的电源、额定电压为3.8V的小灯泡和一个标有“20Ω，1.5A”的滑动变阻器，设计了如图甲所示的电路．

（1）如果小灯泡的额定功率小于2W，电流表的量程选0-0.6A为宜；要求滑片 P向左移灯变亮则滑动变阻器底下应选B接线柱．
（2）请用笔画线代替导线，按照图甲所示的电路图，将图乙的实物电路连接完整（连线不得交叉）；
（3）在实验中，若电压表示数为2V，则灯泡的实际功率＜额定功率（选填“＞”、“＜”或“=”）；要想使小灯泡正常发光，滑动变阻器的滑片应向右移动（选填“左或右”）直至电压表的示数为3.8V，若此时电流表示数为0.4A，则灯泡的额定功率为1.52W；此时小灯泡的电阻是9.5Ω．该实验中滑动变阻器的作用除了保护电路外，还有调节滑片，使得灯泡正常发光的作用．
（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6V．
（5）另一组的同学按同一电路连接好最后一根导线，灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭．检查后发现连线正确，请你找出实验中两个操作不当之处：
①连接电路时，开关未断开；
②闭合电路前，滑动变阻器没有调到最大阻值处．
9．小灯泡的额定电压为2.5V．实验中常用电压表和电流表测量小灯泡的电功率，某同学按照如图（a）所示的电路图，将实物连接成如图（b）所示的实验电路．

（1）请指出图（b）中的连线错误，并将错误之处写在下面的横线上．
①滑动变阻器都接上面了
②电压表串联了
③电流表正负接线柱接反了
（2）闭合开关前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处．闭合开关后发现小灯泡不亮，电压表示数为零，电流表指针偏转．逐渐向右移动滑片，小灯泡始终不亮，电压表示数仍然为零，电流表示数逐渐变大．该电路故障可能是小灯泡短路．
（3）排除故障后正确操作实验，测量数据如表所示
实验次数12345678
发光情况明亮亮更明亮较亮较暗微光熄灭熄灭
电压U/V2.52.13.01.71.30.90.50.1
电流I/A0.280.260.300.240.220.190.160.05
分析实验数据可知：
①灯泡的额定功率为0.7W．
②7、8两次实验中，灯泡熄灭的原因是实际功率太小．
③小灯泡在断电一段时间后的电阻可能是1（填“0”、“1”、“2”或“8.9”）Ω．
16．在“测定小灯泡额定功率”的实验中，已知电源电压为4.5V，小灯泡额定电压为3.8V，灯丝电阻约为12Ω，如图：

（1）闭合开关前，应使滑动变阻器的滑片P置于B端．
（2）当开关闭合后发现灯L不亮，现已确定是灯L的短路或断路引起的，为了检测是哪一种故障，小羽和同学做了如图丙的检测电路，将故障电路的开关S断开，分别把M、N接到灯泡的两个接线柱上．若检测灯亮，则故障是断路．若检测灯不亮，则故障是短路．（选填“短路”“断路”）
（3）排除故障后，闭合开光电流表示数为2.5V，应将滑片P向B端移动，直到小灯泡正常发光，此时电流表示数为如图乙为0.2A，则小灯泡正常发光时的电阻为19Ω，额定功率为0.76W，通电5min，小灯泡消耗的电能是228J．
6．在测定“小灯泡电功率”的实验中，电源电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω．

（1）连接电路时开关应断开．
（2）小明闭合开关，移动滑片P到某一点时，电压表示数（如图乙所示）为2.2V，则此时灯泡消耗的实际功率＜额定功率（选填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）小明继续移动滑动变阻器的滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成I-U图象（图丙），根据图象，可计算出小灯泡的额定功率是0.5 W．通过丙图还可以得出：小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而升高（选填“不变”、“升高”或“降低”）．
13．甲、乙、丙三同学分别利用图甲做“测定小灯泡的功率”实验，除了小灯泡外他们所使用的器材规格均相同，小灯泡的额定电压可能是“2.3V”、“2.5V”或“3.8V”，功率相差不大．
（1）甲同学连接好电路后，闭合开关，发现电流表和电压表指针的转向情况如图乙所示，则可能的原因是：电流表正负接线柱接反了，电压表量程选择偏小．

（2）乙同学正确连接好电路，闭合开关时记录了第1组数据，当小灯泡正常发光时记录了第2组数据，把滑片移到端点时小灯泡闪亮一下，后熄灭，并记录了第3组数据，如下表所示．则他们所用电源的电压为4.5V，乙同学所用灯泡的额定功率为0.65W．
物理量
实验序号		电压表
示数		电流表
示数		小灯
亮暗程度
11.3V0.16A暗
22.5V0.26A正常发光
34.5V0A不发光
（3）当丙同学所选用的小灯正常发光时，电压表的示数如图所示，而滑片恰好在滑动变阻器的中点上，此时滑动变阻器连入电路的电阻值为10Ω，丙同学所选用灯泡正常发光时的电流为0.22A．
（4）三位同学用实验记录的数据来计算小灯泡灯丝的电阻，都发现灯丝的电阻值会变化，请你给他们作出合理的解释：灯丝电阻随温度的变化而变化．
10．如图是某兴趣小组测量小灯泡电功率的部分实验电路，电源电压恒为3V，小灯泡额定电压是2.5V，其灯丝电阻为10Ω左右，滑动变阻器标有“20Ω   1A”字样，电流表（0～0.6A、0～3A）、电压表（0～3V、0～15V）各有两个量程．
（1）在图中用笔画线代替导线，使其成为完整的实验电路，要求：滑动变阻器的滑片P向左移动时，小灯泡变亮；
（2）连接电路的过程中，开关应断开，滑动变阻器的滑片P应滑到B端（选填“A”或“B”）；检查电路连接无误后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，分析故障的原因是灯泡断路．
（3）排除故障后继续实验，测量数据如下表所示
实验次数123456
发光情况不亮不亮微光较亮明亮更明亮
电压U/A0.40.51.52.02.53.0
电流I/A0.140.160.220.240.260.28
分析表中实验数据可知：小灯泡的额定功率为0.65W；在第1、2两次实验中，灯泡不亮的原因是电路中电流太小，灯的实际功率太小（答出一个原因即可）．
（4）兴趣小组的同学想接着探究电流与电压的关系，于是将图中的小灯泡换成定值电阻，移动滑动变阻器的滑片P，多次改变定值电阻两端的电压，并记录通过定值电阻对应的电流，多次测量的目的是为了寻找普遍规律；本实验用到的探究方法与下列哪个实验的探究方法相同B．
A．通过灯泡发光认识电流的存在      B．探究摩擦力的大小与哪些因素有关．
11．大气压跟人以及天气关系十分密切，下面有关说法正确的是（　　）
A．人进入高原区出现高原反应是由于高原地区气压太高
B．人在晴朗的天气心情通常感觉比较舒畅是由于晴朗天气气压较低
C．人在阴雨的天气心情通常感觉比较烦燥或疲倦是由于阴雨天气气压较高
D．宇航员在太空作业时要穿太空服是由于太空没有大气压

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