题目内容

10．测定“小灯泡电功率”实验中，电源电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为12Ω．
（1）请你用笔画线代替导线，将如图1中的实物电路连接完整．
（2）闭合开关前，如图1中滑动变阻器的滑片P应位于B（填“A”或“B”）．
（3）小叶同学闭合开关，移动滑片P到某一点时，电压表示数（如图2所示）为2.2V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图1中滑片P向A（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V．
（4）小向同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图3所示的I-U图象，则小灯泡的额定功率是0.5W．小灯泡正常发光时电阻为12.5Ω，此时滑动变阻器的实际功率为0.4W．
（5）小勇同学在实验中连接好电路，闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，原因可能是灯泡断路（写出一种即可）．
（6）小明同学采用额定电压为3.8V小灯泡做实验，他发现电压表0-15V档已坏，0-3V档完好，他如何改进电路才能测出小灯泡的额定功率？将电压表并联在变阻器两边，移动滑片至指针为0.7伏时记下电流表的示数，然后利用P=UI可求得小灯泡的额定功率．
（7）小文同学利用如图1所示电路中小灯泡换成定值电阻做“伏安法测电阻”实验，通过调节滑动变阻器滑片，测出通过电阻R的不同电流和对应的电压值，如表所示，则可计算出该电阻为4.9Ω（保留1位小数）．
U（V）0.51.01.61.92.42.9
I（A）0.10.20.30.40.50.6

分析 （1）根据小灯泡额定电压为2.5V可选择电压表量程，计算出灯泡正常发光时的大约电流值，判断电流表的量程，滑动变阻器、电阻、电压表连线不完整，把电流表、电阻串联在电路中，电压表并联在电阻两端；
（2）为保护电路，在闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移至最大阻值处；
（3）根据图2，确定电压表的量程和分度值，读出示数；
根据串分压的知识，若要增大灯泡两端的电压，则应减小滑动变阻器的阻值；
（4）根据图象确定灯泡的额定电压和额定电流，根据P=UI计算出灯泡的额定功率；根据R=$\frac{U}{I}$可求得小灯泡正常发光时电阻，已知电源电压，根据串联电路中电流处处相等，串联分压，可求得此时滑动变阻器的电压，再利用P=UI可求得滑动变阻器的实际功率；
（5）分析电学问题时，出现电路图和实物电路时首先要分析电路（分析电路时可以根据电流的方向入手），该题中若闭合开关，电流表无示数，且灯泡不发光，即表明电路中没有电流，说明该电路是断路；此时电压表有示数，即说明此时电压表测的不是用电器的电压，而是电源电压，故此时电压表与电源相连的部分不可能发生断路，故据此可判断出是哪一部分出现了故障；
（6）可用电压表先测滑动变阻器电压，直到示数为电源电压与灯泡额定电压的差为止；
（7）根据R=$\frac{U}{I}$求得6次电阻的测量值，取平均值作为待测电阻的阻值．

解答 解：（1）小灯泡额定电压为2.5V，电压表选择0～2.5V，灯泡正常发光时的大约电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{12Ω}$≈0.21A，将电流表与灯泡串联，并选择0～0.6A的量程，如图所示：

（2）由图1知，滑动变阻器的下面接了左边的A接线柱，在闭合开关前，应将滑片移至最右端即B端，使其阻值最大；
（3）由图2知，电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.2V；
要使灯泡两端的电压增大，应减小滑动变阻器的阻值，将滑片向左滑动即A端滑动；
（4）由图象知，当U=2.5V，I=0.2A，则P1=U灯I=2.5V×0.2A=0.5W；
由I=$\frac{U}{R}$可得，小灯泡正常发光时电阻R=$\frac{{U}_{灯}}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω，
此时滑动变阻器两端电压U滑=U-U灯=4.5V-2.5V=2V，
滑动变阻器的实际功率P2=U滑I=2V×0.2A=0.4W；
（5）若闭合开关，电流表无示数，且灯泡不发光，即表明电路中没有电流，说明该电路是断路；此时电压表有示数，即说明此时电压表测的不是用电器的电压，而是电源电压，故此时电压表与电源相连的部分不可能发生断路，即可判断，此时可能是L1发生断路或电流表发生断路；
（6）根据串联分压，调节滑片使滑动变阻器电压为4.5V-3.8V=0.7V，此时灯泡的电压就等于额定电压．
所以正确实验操作步骤：将电压表并联在变阻器两边，移动滑片至指针为0.7伏时记下电流表的示数．
然后利用P=UI可求得小灯泡的额定功率；
（7）由I=$\frac{U}{R}$可得，R1=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{0.5V}{0.1A}$=5Ω，R2=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{1.0V}{0.2A}$=5Ω，R3=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{1.6V}{0.3A}$≈5.3Ω，R4=$\frac{{U}_{4}}{{I}_{4}}$=$\frac{1.9V}{0.4A}$≈4.75Ω，
R5=$\frac{{U}_{5}}{{I}_{5}}$=$\frac{2.4V}{0.5A}$=4.8Ω，R6=$\frac{{U}_{6}}{{I}_{6}}$=$\frac{2.9V}{0.6A}$≈4.8Ω．
R=$\frac{{R}_{1}+{R}_{2}+{R}_{3}+{R}_{4}+{R}_{5}+{R}_{6}}{6}$=$\frac{5Ω+5Ω+5.3Ω+4.75Ω+4.8Ω+4.8Ω}{6}$≈4.9Ω．
故答案为：（1）见上图；（2）B；（3）2.2；A；（4）0.5；12.5Ω；0.4W；（5）灯泡断路；（6）将电压表并联在变阻器两边，移动滑片至指针为0.7伏时记下电流表的示数，然后利用P=UI可求得小灯泡的额定功率；（7）4.9．

点评 此题是测定“小灯泡电功率”的实验，考查了电流表量程的选择和连接，考查了电压表的读数及电功率的计算，还考查了滑动变阻器的使用，还涉及到了电路故障的分析，这些都是电学实验中的重点知识，应注意掌握．

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1．小明同学设计的研究定滑轮的应用特性的实验方案是：
实验器材：定滑轮、铁架台、横杆、弹簧测力计、细绳、钩码若干．
实验步骤：
①选取适当的高度将横杆固定在铁架台上；
②用弹簧测力计直接测出钩码的重G；
③取一根细绳穿在定滑轮的槽中，绳的一端系弹簧测力计，一端系钩码；
④用细绳穿过定滑轮的框，将定滑轮系在横杆上，如图所示；
⑤通过弹簧测力计提起钩码，记下弹簧测力计的示数F，与钩码的重进行比较；
⑥沿不同的方向通过弹簧测力计拉钩码，记下弹簧测力计的示数F，比较拉力G与F的大小；
⑦重复上述步骤进行实验，数据记入表中．
实验记录数据的表格：
实验
序号		拉力的
方向		钩码运动
方向		钩码重
G/N		测力计示数
F/N
①
②
③
根据设计的方案，玲玲进行了实验．
实验结论是：定滑轮能改变力的方向，但不能改变力的大小．
请根据自己的实验操作经验对玲玲的方案进行分析评价．
评价：（1）该实验方案控制钩码的重力不变，改变了力的方向，可以得出定滑轮的工作特点；
（2）该实验方案没有控制力的方向不变，改变钩码的重力，得出的结论具有偶然性．
18．在学习吉他演奏的过程中，小华发现琴弦发出声音的音调高低是受各种因素影响的，他决定对此进行研究．经过和同学们讨论，提出了以下猜想：
猜想：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的横载面积有关
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为了验证上述猜想是否正确，他们找到了下表所列9种规格的琴弦，因为音调高低取决于声源振动的频率，于是借来个能够测量振动频率的仪器进行实验．
（1）为了验证猜想一，应选用编号为A，B，C的琴弦进行实验．为了验证猜想二，应选用编号为A，D，F的琴弦进行实验．
（2）表中有的材料规格还没填全，为了验证猜想三，必须知道该项内容．请在表中填上所缺数据．
（3）随着实验的进行，小华又觉得琴弦音调的高低，可能还与琴弦的松紧程度有关，为了验证这猜想，必须进行的操作是：取任意编号的一种琴弦，调整其松紧程度，用相同的力拨动琴弦，比较音调的高低．
（4）课本中所涉及的探究实验中，有些实验的研究方法与上述方法类似，例如：探究影响电阻大小的因素（或探究电流、电阻和电压的关系实验或探究影响压力作用效果的因素等）．
序号材料长度（cm）横截面积（mm2）
A铜600.76
B铜600.89
C铜601.02
D铜800.76
E铜801.02
F铜1000.76
G钢801.02
H尼龙801.02
I尼龙1001.02
5．体育活动中，同学们都发现篮球、乒乓球落地后会反弹，但反弹的高度却不同．篮球、乒乓球由静止下落，反弹的高度与哪些因素有关呢？小华与大家一起对这个问题进行了讨论，提出了不同的猜想．
猜想1：球的反弹高度可能与下落的高度有关．
猜想2：球的反弹高度可能与球的种类有关．
猜想3：球的反弹高度可能与地面的材质有关．
（1）为了研究球的反弹高度，先要确定实验方案，包括实验步骤、数据收集、小组分工等内容．
（2）实验步骤是：①先确定球下落的高度；②然后观察它们下落时反弹的高度，做记号；③测量球的反弹高度，并作记录．
（3）需要收集两种球下落前的高度和下落后的高度数据，为了减少实验误差，可以多做几次实验，取各次实验数据的平均值．
（4）4人小组进行实验，1人落球、1人测量、1人观察、1人记录．
15．在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压为3V，小灯泡额定电压为2.5V，小灯泡电阻约为10Ω．

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实验电路连接完善（要求滑片向左移动时灯泡变暗）．
（2）小明连接好最后一根导线后，闭合开关，他发现无论怎样移动滑片，灯泡都很暗，且两表示数不变，出现上述故障的原因可能是：滑动变阻器同时接下面两个接线柱．
（3）故障排除后，小明闭合开关，移动滑动变阻器的滑片到某点，电压表的示数如图乙所示，为2V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中的滑片向右（选填“左”或“右”）端移动，使电压表示数为2.5V．
（4）他又移动滑片，记下了几组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I-U图象，根据图象信息可以计算出小灯泡的额定功率是0.5W．
（5）他利用已测出的几组数据求出了小灯泡的电阻，发现小灯泡的电阻值是变化的，产生这一现象的原因是灯泡电阻受温度影响，随温度的升高而增大．
2．下列单位换算的算式中，正确的是（　　）
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