题目内容

6．小兰用图甲所示电路测量额定电压为2.5V、电阻约为10Ω的小灯泡的电功率，所用电源电压恒为6V．

（1）请根据图甲，用笔画线代替导线将图乙所示的实物图连接完整．
（2）正确连接电路、闭合开关，观察到灯泡闪亮一下后立即熄灭，原因可能是闭合开关前，滑动变阻器连入电路的电阻没有调到最大值处
次数电压U/V电流I/A
120.2
22.5
330.26
（3）排除故障后，小兰正确操作并记录了三组数据（见右表）．其中第二次实验时电流表的示数如图丙所示，则该小灯泡的额定功率是0.6W．小兰还发现：实验中当电压表的示数变大时，电压表与电流表的示数之比也在变大，这是因为灯丝的电阻随温度的升高而增大．
（4）测量完灯泡的电功率，小兰分别用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻更换电路中的灯泡来验证电流与电阻的关系，得到如图丁所示的I-R关系图象．实验中可供选择的滑动变阻器有R1“20Ω  0.5A”与R2“50Ω  0.5A”两种规格，分析图象可知小明选用的是滑动变阻器R2（选填“R1”或“R2”）．若某次实验中滑动变阻器接入电路的阻值为14Ω，则此时所用定值电阻的阻值为10Ω．

分析 （1）把滑动变阻器串联接入电路即可正确解题．
（2）灯泡L闪亮一下后立即熄灭说明电路中电流过大，灯泡被烧坏，根据滑动变阻器的作用进行解答；
（3）根据电流表的量程、分度值以及指针的位置读出电流表的示数，然后根据P=UI求出小灯泡的额定功率；电压表与电流表的示数之比为灯泡电阻，根据灯丝电阻与温度关系分析原因；
（4）①在探究电流与电阻的关系时，要改变接入电路的电阻阻值大小，但不同阻值的电阻两端电压不变；
②串联电路中用电器两端电压与其阻值成正比，由图象可得电阻两端电压，已知电源电压和电阻两端电压，可以得到滑动变阻器两端电压，根据串联电路用电器两端电压与电阻的对应关系，得到定值电阻的阻值．

解答 解：（1）根据滑动变阻器的原则“一上一下”，将灯泡右端接线柱与滑动变阻器A接线柱连接即可，如图所示：

（2）闭合开关时，观察到灯泡L闪亮一下后立即熄灭，说明闭闭合开关前，滑动变阻器连入电路的电阻没有调到最大值处；
（3）电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.24A，则灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.3A=0.6W；
电压表测灯泡两端电压，电流表测其电流，根据欧姆定律可知：电压表与电流表的示数之比为灯泡电阻，根据P=UI可知随着灯泡两端电压和电流增大，灯泡的实际功率变大，温度升高，电阻变大，是因为灯丝电阻受温度的影响；
（4）①由图象知，不同阻值的电阻两端电压等于0.5A×5Ω=0.25A×10Ω=…=2.5V，
假设选择25Ω的定值电阻与滑动变阻器串联，由$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$知，要保持定值电阻两端电压为2.5V不变，滑动变阻器接入电路的电阻为35Ω，所以滑动变阻器选择“50Ω  0.5A”，即选择滑动变阻器R2；
②滑动变阻器两端电压为U2=U-U1=6V-2.5V=3.5V
由串联电路的分压原理$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$，
代入数值得$\frac{2.5V}{3.5V}$=$\frac{{R}_{1}}{14Ω}$，
解得R1=10Ω，即选择的定值电阻阻值为10Ω．
故答案为：（1）见上图；
（2）闭合开关前，滑动变阻器连入电路的电阻没有调到最大值处；
（3）0.6；灯丝的电阻随温度的升高而增大；
（4）R2；10．

点评 本题考查了实物图的连接、电流表的读数、求灯泡额定功率、电功率的变化以及滑动变阻器规格的选择，考查角度广，设计知识点多，综合性较强，具有一定的代表性．

练习册系列答案
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1．小明按图所示的电路图做“测量灯泡的电功率”的实验．实验室可提供下列器材：
A．电流表 
B．电压表 
C．滑动变阻器R（阻值0--20Ω）
D．电阻为6Ω的待测灯泡L（电阻不随温度变化）
E．电源E（电压4.5V并保持不变）
F．开关S及导线若干
（1）根据电路图和实验室提供的器材，可判断出：实验时通过灯泡的最小电流为0.17A，加在灯泡两端的最大电压为4.5V；
（2）若小明所选电压表的量程为0-3V，电流表的量程为0-0.6A，实验要求测量时通过灯泡的电流至少为电流满刻度的三分之一，则测出的灯泡功率的范围只能是0.24W～1.5W．
（3）小明按电路图连接好电路后进行实验，由于电路中某一处有故障，当闭合开关时电压表无示数．为查出电路故障，小明进一步观察并检查电路，当检查到电源、开关、电压表、电流表、导线及其连接都完好时，小明结合前面的观察，就可判断出电路的故障：
如果小明观察到电流表无示数，则故障是滑动变阻器断路；
如果小明观察到电流表有示数，则故障是灯泡短路．
（4）排除故障后，小明继续进行实验，在对测量数据的记录和处理时，他设计了如下的表格．你认为这张表格的设计是错误（正确/错误）的，原因是灯泡在不同电压下的实际功率不同，求不同电压下功率的平均值是错误的．
次数U/VI/AP/W平均值P/W
1
2
3
11．在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压恒定为6V，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电阻约为10Ω，所提供的滑动变阻器的规格有“50Ω 1A”和“10Ω 1.5A”两种．
 
（1）请用笔画线代替导线将甲图中未完成的实物电路连接完整（要求滑片向右移动时灯泡变暗）；
（2）实验中选用滑动变阻器的规格应该是50Ω 1A；
（3）连接电路后闭合开关，发现小灯泡不发光，电压表无示数，电流表有示数，则电路中发生的故障可能是小灯泡短路（选填“断路”或“短路”）
（4）排除故障后，继续进行实验：闭合开关后，移动滑片P使灯泡L正常发光，判断是否正常发光的依据是电压表示数为2.5V，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定电功率是0.6W．
18．小明做“测量小灯泡额定功率”的实验．被测小灯泡的额定电压为3.8V，实验室有如下器材：电压恒定为4.5V的电源、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一只，导线若干．

（1）图甲是小明连接的实物图，滑动变阻器错误的连接成并联．若按此实物图进行实验，闭合开关，滑片P向左移动时，电流表的示数将变小，电压表的示数将不变，小灯泡的亮度将不变．（后三空选填“变大”“变小”或“不变”）
（2）小明重新正确连接电路后，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是1.4W（保留一位小数）．
15．九年一班的同学们在做“探究电流跟电压的关系”的实验，老师提供的器材有：电池组（电压为3V）、电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻、开关各一个、导线若干，请你帮他们完成下列内容：
（1）请在虚线框内画出电路图，用笔画线代替导线完成如图电路连接．

（2）某次实验，电流表和电压表的示数如图所示，电流表的示数为0.3A，所选定值电阻的阻值为8Ω．
16．跳绳是一种简便易行的锻炼方式．如图所示，描绘了小明同学目测跳绳时重心移动的高度h随时间t变化的图象．小明1min能完成的跳绳个数为150个，若小明的体重为500N，则他1min克服重力做功的功率为75W．

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