题目内容
7．小王同学做“测定小灯泡额定功率”的实验，所用实验器材包括：电源（电压约6V）、开关、电压表、电流表各一个，导线若干，待测额定电压为2.5V的小灯泡若干（电阻约7Ω），滑动变阻器两个（A：“5Ω 2A”；B：“20Ω 0.5A”）
（1）如图甲所示，是小王同学已连接的部分电路，请你用笔画线代替导线，帮他完成电路的连接（要求：①不改动已连接导线，连接时导线不交叉，②滑动变阻器滑片P向右移动时，小灯泡变暗）；
（2）小王同学所选用的滑动变阻器是B（选填“A”或“B”）；
（3）小王同学电路连接无误，试触开关，发现电压表指针超量程，于是，将电压表量程换大，但无论怎样移动滑动变阻器的滑片小灯泡都不亮，电压表示数始终为6V，电流表示数始终为0，则电源电压为6V，产生这个故障的原因可能是小灯泡断路；
（4）电路故障排除后，小王调节滑动变阻器，发现电压表如图乙所示，为了测定小灯泡的额定功率，小王应向左 （选填“左”或“右”）移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为2.5V；
（5）小王移动滑动变阻器的滑片，记录多组小灯泡两端不同的电压及对应的电流值，根据这些数据，在坐标纸上绘制出了通过小灯泡的电流与两端电压变化关系的图象（如图丙所示）．分析图象可知，小灯泡的额定功率是0.625W，小灯泡正常工作时灯丝电阻为10Ω；从图象还可以看出，小灯泡消耗功率为0.3W时其电阻为7.5Ω；
（6）小红同学在评价交流时，发现有的同学将电压表连接成如图丁所示电路，由于电流表与电压表对电路的影响，则这种连接测量出的电阻值比实际电阻偏大（选填“大”或“小”）．
分析 （1）电流表、滑动变阻器与灯泡串联，电压表与灯泡并联，并注意电流表、电压表量程的选择，根据题目要求确定滑动变阻器下面所接的接线柱；
（2）根据灯泡正常发光时，计算出滑动变阻器接入电路的最小阻值即可选择正确的滑动变阻器；
（3）电流表示数为零说明电路断路，电压表有示数说明电压表和电源连接的部分电路正常；
（4）根据电压表的量程和分度值读出灯泡两端电压，然后与灯泡的额定电压比较，并确定滑片移动的方向；
根据实际电压和额定电压的关系，判断实际功率与额定功率的关系；
（5）根据图象知额定电流，然后利用P=UI求出灯泡的实际功率、根据R=$\frac{U}{I}$求出电阻、根据P=UI从图象中看出当功率为0.3W是的电流和电压；
（6）此时电压表测量的电压是电流表和灯泡串联后的总电压，电流表在理论上没有电阻，但实际上也有电阻，只不过电阻较小．
解答 解：（1）小灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表量程选0-3V，且电压表与灯泡并联，电压表正接线柱靠近电源的正极，负接线柱靠近电源负极；又要求滑片P向移动时变阻器阻值变大，所以应连接滑动变阻器下面左边的接线柱．故连接实物图如下：
（2）当灯泡正常发光时，电路中的电流：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{7}$=0.36A，此时滑动变阻器接入电路的阻值：R′=$\frac{6V-2.5V}{0.36A}$=9.7Ω，故选择滑动变阻器B；
（3）电流表的示数为零说明电路中有断路，再根据电压表的示数判断出电路故障．电压表有示数，说明电压表的两个接线柱和电源连接的部分没有断路，因此故障是小灯泡处发生断路了，电压表示数为5V，故于电源电压；
（4）图乙电压表量程为0-3V，分度值为0.1V，因此灯泡两端的实际电压为1.8V小于灯泡的额定电压2.5V，因此需使滑动变阻器接入电路中的电阻减小，故滑片向左移动；
此时的实际电压低于额定电压，所以实际功率小于灯泡的额定电功率；
（5）由图象丙知，当U=2.5V时，对应的电流为I=0.25A，故灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω；
根据图象知当电压U=1.5V，电流I=0.2A时，功率P=UI=1.5V×0.2A=0.3W，故电阻R′=$\frac{U′}{I′}$=$\frac{1.5V}{0.2A}$=7.5Ω
（4）由图丙知，电流表的内接法测量电阻，此时灯泡中的电流等于电流表的示数．由于电流表也有一定的电阻值，所以电流表的两端也有电压，此时的电压表测量的是灯泡与电流表串联后的总电压，所以电压表的示数要比灯泡两端的电压大一些，根据R=$\frac{U}{I}$，所以测量的电阻值要比实际电阻大．
故答案为：（1）电路如图；（2）B；（3）6；小灯泡断路；（4）左；（5）0.625；10；7.5；（6）大．
点评 解决本题的关键：一是电流表和滑动变阻器的正确使用，二是电路故障分析和从表格中得到有用的信息，三是知道额定功率和实际功率的关系．本题考查了电功率的测量实验中电路的连接，电流表的读数，计算电功率，本实验电路还可以用来测量灯泡的电阻．
电流表的连接有两种方式：电流表的内接法；电流表的外接法．当电流表内接时，测量的电流是准确的，但测量的电压要比灯泡两端的实际电压要大．
当电流表外接时，测量的电压是准确的，但电流要比实际电流要小．
计算高手系列答案
检查照明电路，电工经常采用的方法是：取下保险丝，将额定电压为220V的“校验灯”L0接在保险丝的两只接线柱上，如图所示，在检查灯L1所在支路之前，先断开所有开关，再闭合开关S1，若校验灯L0发出暗红色的光则该支路正常；若“校验灯”L0恰能正常发光，说明该支路短路；若校验灯L0不发光，则该支路断路．（正常/短路/断路）．
| A． | 冰继续熔化 | B． | 已熔化的冰水开始凝固 | ||
| C． | 冰不会熔化，冰水不会凝固 | D． | 条件不足，无法确定 |
表1
| 实验序号 | 拉力（牛） | 提升高度（米） | 功（焦） | 所用时间（秒） |
| 1 | 25 | 0.80 | 20 | 2 |
| 2 | 60 | 0.50 | 30 | 3 |
| 3 | 200 | 0.20 | 40 | 4 |
| 实验序号 | 拉力（牛） | 提升高度（米） | 功（焦） | 所用时间（秒） |
| 4 | 50 | 0.20 | 10 | 2 |
| 5 | 80 | 0.25 | 20 | 4 |
| 6 | 100 | 0.30 | 30 | 6 |
| 实验序号 | 拉力（牛） | 提升高度（米） | 功（焦） | 所用时间（秒） |
| 7 | 10 | 0.50 | 5 | 2 |
| 8 | 40 | 0.25 | 10 | 4 |
| 9 | 100 | 0.20 | 20 | 8 |
（2）分析比较实验次数1、5、9（或2、6，或4、8），可得出的初步结论是：在做相同功的情况下，时间越短，做功越快．
（3）请进一步综合分析比较表一、表二、表三中的数据及相关条件，并归纳得出结论．
（a）分析比较表一、表二或表三中的数据及所给已知条件，可初步得出：拉力做功与所用时间的比值相同，拉力做功快慢相同．
（b）分析比较表一、表二和表三中的数据及所给已知条件，可初步得出：
拉力做功与所用时间的比值越大，拉力做功越快．由此可见，物体的做功快慢取决于物体拉力做功与所用时间的比值，为此物理学引入了功率这一物理量．
