题目内容

6．小亮同学做测定“小灯泡的额定电功率”实验时所用器材有电压为6V的电源、额定电压为2.5V的小灯泡（小灯泡的正常发光时电阻约为10Ω）、滑动变阻器R1（50Ω 1A）、滑动变阻器R2（10Ω 1A）以及符合实验要求的电压表和电流表、开关和导线．如图（甲）是小亮同学没有连接完整的电路．

（1）请你用笔画线代替导线，将图（甲）所示的电路连接完整．
（2）滑动变阻器应该选用R1（选填“R1”“R2”）．
（3）小亮同学连好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电流表、电压表有示数且比较小，则可能是滑动变阻器接入了下面两个接线柱．
（4）调节滑动变阻器，记录实验数据如表，当灯泡正常发光时，灯泡的额定功率是0.75W，此时小灯泡的电阻为8.33Ω（结果保留两位小数）
（5）由表中的数据可知，通过小灯泡的电流与两端的电压不成正比，原因是：灯丝电阻受温度的影响，若把规格相同的两支灯泡串联在3V的电源上，两灯消耗的总功率为0.3 W．
电压/V电流/A亮暗情况
110.16暗
21.50.22较亮
32.50.3亮
（6）某小组同学利用图乙电路探究欧姆定律，研究电流与电阻的关系．现有器材如下：电源（电压恒定但未知），四个定值电阻R1（5Ω）、R2（10Ω）、R3（15Ω）、R4（20Ω），标有“60Ω 1A”的滑动变阻器（阻值模糊不清），电压表（可用量程：0-3V、0-15V），电流表（可用量程：0-0.6A），导线，开关．把20Ω的电阻接入电路中，刚闭合开关时，电流为0.05A．为了用以上四个定值电阻完成实验且确保电路安全，如果控制A、B两点之间电压在1-2V范围内，滑动变阻器的取值范围5Ω～60Ω．

分析 （1）根据欧姆定律求出灯泡额定电流的大约值，然后确定电流表的量程，且与灯泡串联；
（2）根据串联电路的电压特点求出灯泡正常发光时滑动变阻器两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的电阻，然后确定滑动变阻器的规格；
（3）电流表有示数说明电路是通路，移动滑动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，说明电路中总电阻较大且不变，据此进行判断；
（4）额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等，根据P=UI求出额定功率，根据欧姆定律求出此时灯泡的电阻；
（5）灯泡电阻随温度的增大而增大；两灯泡串联，则平分电压，各为1.5V，根据图象求出对应的电流，再由功率公式可求得功率；
（6）把20Ω的电阻接入电路中，刚闭合开关时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，根据电阻的串联和欧姆定律求出电源的电压，设电压表的示数为UR，则滑动变阻器两端的电压U滑=U-UR，根据串联电路的电流特点和欧姆定律表示出滑动变阻器接入电路中的电阻，然后得出UR=1V时和UR=2V时变阻器接入电路中电阻的范围，然后得出答案．

解答 解：（1）小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡的正常发光时电阻约为10Ω，
则小灯泡的额定电流约为I=$\frac{{U}_{额}}{{R}_{L}}$=$\frac{2.5V}{10Ω}$=0.25A，
则电流表的量程为0～0.6A，且与灯泡串联，如下图所示：

（2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压为U滑=U-U额=6V-2.5V=3.5V，
由I=$\frac{U}{R}$得滑动变阻器的电阻为R'=$\frac{U'}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω，所以应选滑动变阻器R1；
（3）闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电流表、电压表有示数且比较小，
说明此时电路中的电阻较大，滑动变阻器起不到调节电流和电压的作用，
故故障原因是滑动变阻器接入了下面两个接线柱；
（4）由表格数据可知，灯泡的两端的电压为2.5V时通过的电流为0.3A，
则灯泡的额定功率P=U额I额=2.5V×0.3A=0.75W，
由I=$\frac{U}{R}$得灯泡的电阻R=$\frac{{U}_{额}}{{I}_{额}}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.33Ω；
（5）因灯泡电阻随温度的增加而增加，故灯泡电流和电压不成正比；
两灯泡串联接在3V电源两端，则每灯泡的电压为1.5V，
由图可知，电流为0.20A，则两灯消耗的总功率P=UI=1.5V×0.2A=0.3W；
（6）把20Ω的电阻接入电路中，刚闭合开关时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，
则电源的电压U=I4（R4+R滑）=0.05A×（20Ω+60Ω）=4V，
设电压表的示数为UR，则滑动变阻器两端的电压U滑=U-UR，
由串联电路的电流特点可得，电路中的电流I′=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{U-{U}_{R}}{{R}_{滑}}$，则R滑=$\frac{U-{U}_{R}}{{U}_{R}}$R，
当UR=1V时，R滑=$\frac{4V-1V}{1V}$R=3R，四个定值电阻对于滑动变阻器接入电路中的电阻为15Ω、30Ω、45Ω、60Ω，
即滑动变阻器接入电路中电阻的范围为15Ω～60Ω，
当UR=2V时，R滑=$\frac{4V-2V}{2V}$R=R，四个定值电阻对于滑动变阻器接入电路中的电阻为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω，
即滑动变阻器接入电路中电阻的范围为5Ω～20Ω，
综上可知，滑动变阻器的阻值变化范围为5Ω～60Ω．
故答案为：
（1）如上图所示；
（2）R1；
（3）滑动变阻器接入了下面两个接线柱；
（4）0.75；8.33；
（5）灯丝电阻受温度的影响；0.3；
（6）5Ω～60Ω．

点评 本题考查了电功率的测量实验，涉及到电流表路程的选择和连接、串联电路特点、欧姆定律、电功率公式的应用以及电路故障的判断等，涉及到的知识点较多，综合性强，是一道难度较大的题目．

练习册系列答案
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1．如图是建筑工地上常用的塔式起重机，这种起重机是通过电动机带动工作的，主要用于房屋建筑施工中物料的竖直或水平输送．图（甲）是该起重机的工作示意图，AO是塔吊的平衡臂，BO是塔吊的吊臂，BO之间有可控制移动的滑轮组小车．

（1）由图甲方可知，塔式起重机的起重量越大，起吊幅度越小（选填“越大”、“不变”或“越小”）；在水平输送物料的过程中，拉力F对物料不做功（选填“做功”或“不做功”）．
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③若用4×104N的水平拉力匀速起吊某物料，1min内对物料所做的有用功为3.6×105J，则物料上升过程中的速度为多少m/s？
11．小明用天平、量筒和水等器材测干燥软木塞（具有吸水性）的密度时，进行了下列操作：
①用调好的天平测出软木塞的质量6g；
②将适量的水倒入量筒中，读出水面对应的示数50cm3；
③用细铁丝将软木塞浸没在装有水的量筒中，过段时间后，读出水面对应的示数70cm3；
④将软木塞从量筒中取出，直接用调好的天平测出其质量16g．
通过讨论得出，干燥软木塞的体积等于软木塞在水中占有的体积和软木塞在空气中吸水占有的体积之和，且软木塞吸水前后体积不发生变化．
（1）软木塞吸收水分的质量．
（2）干燥软木塞的体积．
（3）干燥软木塞的密度．
18．小丽同学手里有一个标有“3.8V”字样小灯泡，她想知道小灯泡正常工作时的电阻，于是在学校实验室找来一些器材连接了如图甲所示的实验电路，电源电压恒定不变．

（1）小丽测小灯泡电阻的实验原理是R=$\frac{U}{I}$．
（2）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物连接完整（要求滑片向左移灯泡变亮），并在图乙虚线框内画出电路图．
（3）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，她发现灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表无示数，其故障原因是灯泡短路或电压表短路．
（4）故障排除后，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，示数为0.38A，小灯泡正常工作时的电阻是10Ω．
（5）完成上述实验后，小丽向老师要了一个已知阻值为R0的定值电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丁所示的实验电路，测出了小灯泡的额定功率，请你帮她完成下列实验步骤：
①连接好实验电路，闭合开关S1，将开关S2拨到触点2（选填“1”或“2”），移动滑片，使电压表的示数为3.8V．
②保持滑片的位置不动，再将开关S2拨到触点1（选填“1”或“2”），读出电压表的示数为U．
③小灯泡额定功率的表达式为P额=3.8V×$\frac{U-3.8V}{{R}_{0}}$．（用已知量和测量量表示）．
15．为了“探究导体的阻值特性与温度的关系”，某小组同学利用由硫化银制成的电阻和纯铜制成的电阻、电压的恒定的电源、电流表、电键和导线组成电路，并用温度可以调控的加热器对硫化银电阻、铜制电阻分别进行加热，做了如图（a）、（b）、（c）、和（d）所示的四次实验．请仔细观察图中的装置、操作和现象，然后归纳得出初步结论．

（1）比较（a）、（b）两图[或（c）、（d）两图]可以发现：当电压一定，导体温度改变时，通过导体的电流会发生变化（选填“会”或“不会”），因此，导体的电阻与温度有关（选填“有关”或“无关”）．
（2）比较（a）、（b）两图和（c）、（d）两图可以发现：温度对不同导体电阻的影响不同，硫化银电阻随着温度的增大而减小、铜制电阻随着温度的增大而增大．
16．下列各图是光从空气斜射入水中发生折射的光路图，其中正确的是（　　）
A．B．C．D．

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