题目内容

2．在测量小灯泡的电功率的实验中，小灯泡的额定电流为0.3A，灯丝阻值在10Ω-15Ω之间．所提供的器材有：电流表、电压表、电源（电压恒为6V）、开关各一个，滑动变阻器（50Ω  1A）一个，导线若干．

（1）如图甲所示是小明没有连接完的实物电路，请用笔画线代替导线将实物图补充完整．
（2）闭合开关前，图甲图中的滑片P应位于右（选填“左”或“右”）端；闭合开关无论怎样移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，原因可能是小灯泡断路（写出一种即可）．
（3）排除故障，闭合开关，移动滑片，当电流表的示数为0.3A时，电压表的示数如图乙所示，读数为4V，小灯泡的额定功率为1.2W．
（4）小红没用电压表，但多用了一个开关，其它器材与小明的相同，也测出了另一个额定电流为Ie的小灯泡额定功率．她设计了如图丙所示电路图，请你帮她完成实验步骤并写出额定功率的表达式． 
实验步骤：
①按图连接电路，然后只闭合开关S1，移动滑片P，使电流表的示数为Ie．
②再闭合开关S2，保持滑片不动，读出电流表示数I．
③小灯泡的额定功率的表达式：P额=（U-$\frac{{I}_{e}U}{I}$）Ie．（用字母表示，可能用到的物理量有：已知的电源电压U、灯泡的额定电流Ie、滑动变阻器的最大阻值R0和实验中测得的物理量）
（5）小亮利用该电路探究电流跟电阻的关系，他将小灯泡换成多个定值电阻R，保持电压表示数始终为2V，多次更换阻值不同的定值电阻R，并记录各次电流表的示数，若不更换其他器材，为了能够完成实验，更换的电阻阻值不能够大于25Ω．

分析 （1）由电路图可知，电压表连线不完整，根据题意确定电压表量程，电压表应与灯泡并联．
（2）闭合开关前，滑片应滑到最大值处；电流表无示数，说明电路可能断路，电压表有示数，说明电压表与电源连通了，由此判断电路故障．
（3）由图乙根据电压表量程读出灯泡正常发光时的电压，由P=UI计算额定功率．
（4）灯泡与滑动变阻器串联，用电流表测流过电路的电流，由串联电路特点及欧姆定律求出流过灯泡电流为灯泡额定电流时，灯泡两端电压，然后由P=UI求出灯泡额定功率．
（5）根据串联电路特点与欧姆定律分析答题．

解答 解：
（1）灯泡额定电流为0.3A，灯丝阻值在10Ω～15Ω之间，则灯泡额定电压U=IR在3V～4.5V间，电压表应选0～15V量程，电压表与灯泡并联，电路图如图所示：
；
（2）为了电路安全，开关闭合前滑片应滑到最大值右端；
闭合开关，电流表无示数，说明电路是断路，小灯泡不发光，电压表有示数，说明与电压表并联的这部分电路断路了，即小灯泡断路；
（3）电压表量程是0～15V，由图乙可知，电压表分度值是0.5V，电压表示数是4V，此时灯泡正常发光，所以灯泡额定功率P=UI=4V×0.3A=1.2W；
（4）实验步骤：
①按图连接电路，然后只闭合开关S1，移动滑片P，使灯泡正常发光，电流表的示数为Ie．
②再闭合开关S2，读出电流表示数I，此时灯泡短路，所以变阻器电压等于电源电压6V，根据欧姆定律计算此时变阻器连入的阻值R滑=$\frac{U}{I}$，
由此可知当只闭合开关S1时，灯泡两端电压UL=U-U滑=U-Ie×$\frac{U}{I}$
③小灯泡的额定功率的表达式：P额=UL×Ie=（U-$\frac{{I}_{e}U}{I}$）Ie．
（5）电源电压为6V，电阻两端电压为2V，滑动变阻器分压为4V，是定值电阻两端电压的两倍，根据分压原理可知，滑动变阻器接入电路的阻值为定值电阻阻值的两倍，滑动变阻器最大阻值为50欧姆，因此定值电阻最大阻值为25欧姆．
故答案为：（1）见上图；（2）右；小灯泡断路；（3）4；1.2；（4）②保持滑片不动，读出电流表示数I；③（U-$\frac{{I}_{e}U}{I}$）Ie；（5）25．

点评 本题考查了连接电路图、电路故障的判断、电压表读数、求灯泡功率、实验设计，串联电路特点和欧姆定律的应用等，考查知识点多，综合性强，第（4）问设计实验电路、实验步骤难度较大，是本题的难点．

练习册系列答案
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10．生活中有许多物理现象
（1）人们在移栽树木时，常常要除去树上的大部分枝叶，这是为了减少水分的汽化，冬天，戴眼镜的人喝热水时，眼镜片会变得模糊，这是液化 现象．（均填物态变化名称）
（2）如图甲、乙是两把高度不同，其它都完全相同的水壶，给这两个水壶装满水，则甲壶中水的质量等于（选填“大于”“小于”或“等于”）乙壶中水的质量，这是因为壶身和壶嘴构成连通器．
（3）在风景优美的湖面划船是很惬意的，如果以划船的人为参照物，小船是静止的；水鸟掠过湖面时，翅膀上方空气流速大于（选填“大于”、“小于”或“等于”）下方的空气流速，翅膀上下表面存在压强差，形成向上升力．
13．某同学用电流表、电压表测量一段电阻丝R的阻值，他已连接了部分电路，如图甲所示，请你接着完成下列步骤．
（1）现要求滑动变阻器滑片向左移动时，电流表示数增大．请你按照要求，用笔画线代替导线，完成实物图中实验电路的连接．
（2）小明按要求正确连接电路后，闭合开关，发现电压表指针偏转到满刻度的位置．其原因可能是电阻丝R断路．（写出一个）
（3）当电压表示数为2.2V时，电流表示数如图乙所示，则被测电阻为10.5Ω．该同学通过改变被测电阻两端的电压，共测得3组数据，最后算出电阻的平均值，这样做的目的是：多次测量取平均值减小误差．
（4）若将上面实验中的定值电阻R换成标有“2.5V”字样的小灯泡，灯丝电阻约为15Ω，后来这位同学在多次测电阻的过程中，发现当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数的比值将变大（选填“变大”、“不变”或“变小”），产生这一现象的原因是灯丝的电阻随温度升高而增大．
10．小明利用如图甲所示电路测定灯泡的功率，被测小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω左右．实验室有如下器材，电源（电压为6V）、电流表（0～0.6A、0～3A）、电压表（0.3V、0～15V）、开关各一个、导线若干、滑动变阻器两只：R1（20Ω 0.5A）、R2（50Ω  0.5A）

（1）在小明所连接的电路中（甲图），有两根导线还没有连接好，请你帮他完成电路的连接（要求，滑动阻滑片向右移动，灯泡变亮：其他的导线不要变动，导线不能交叉）．
（2）正确连接电路团合开关后，发现无论怎样移动滑动变阻器滑片，灯泡都不亮，电压表示数接近6V，电流表示数几乎为0，电路故障原因可能是灯泡断路．
（3）在排出故障后，闭合开头，移动滑动变阻器，多次测量，小明绘出了电压与电流的变化的关系图乙，则小灯泡的额定功率是0.625W．
（4）小明又取了一个规格完全相同的旧灯泡来实验，发现在额定电压下工作，亮度偏暗，小明仔细察，发这只灯泡的玻内璧变黑；灯泡亮度偏暗的原因是灯丝发光是发生了升华（填物态变化名）而变细，消耗的实际功率变小的缘故（填大或小）．
（5）灯泡的功率测量完后，小明用5Ω，10Ω、15Ω，20Ω，25Ω的定电阻，更换电路中的灯泡，探究电流与电阻的关系．得到如丙所示的电流与电阻的关系图，小明应用滑动器为R2（选R1或R2）若某次实验中滑动变阻接入14Ω，那么所选用的定值电阻的值为10Ω．
17．在“测定小灯泡的电功率”的实验中，选用如图甲所示的器材，其中电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V（灯丝电阻约为12Ω）．

（1）用用笔画线代替导线，将图甲所示的实物电路连接完整．
（2）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，若电路只有一处故障，则故障原因是小灯泡断路．为了能够顺利完成实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用B
A．“10Ω  0.5A”的滑动变阻器      B．“50Ω  0.5A”的滑动变阻器
（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图乙所示，其读数是2.2V；为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向A（选填“A”或“B”）端移动．根据实验测得的数据，绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图象（如图丙所示）．分析图象可知：小灯泡的额定功率为0.625W．实验中观察到：当小灯泡两端的电压低于0.5V时，小灯泡不发光，根据图象分析其原因是小灯泡实际电功率太小．
7．如图三副图是电和磁现象中三种实验现象及模型．

（1）能够说明电动机工作原理的是B图．
（2）A图中的模型时利用电磁感应原理工作的．
（3）C图的实验现象说明了通电导线周围有磁场．
14．如图甲中R1为定值电阻，R2为滑动变阻器（允许通过的最大电流为5A）．闭合开关S后，移动滑片P时，ab两端电压U和通过的电流I之间的关系如图乙；R2消耗的功率P与电流I的关系如图丙，则下列说法中正确的是（　　）
A．电源电压为45V
B．R1的电阻为5Ω
C．滑动变阻器连入阻值的范围为4～45Ω
D．当R2的功率为120W时，电路消耗的总功率为200W
11．回顾实验和探究：请补充完整下面的实验探究表格：
（1）探究串联电路的电压规律
课题探究串联电路的电压规律
器材电源、开关、导线、两只小灯泡、电压表
表格请将表格补充完整
测量处L1两端电压U1L2两端电压U2电源电压U
电压（V）1.21.83.0
结论在串联电路中，总电压等于各用电器两端的电压之和，
公式表示为U=U1+U2．
（2）探究决定电阻大小的因素
实验一选择序号为1、2的两根电阻丝，是为了研究导体的电阻大小与材料的关系序号材料长度横截面积电流
1碳钢合金丝LSI1
2镍铬合金丝LSI2
实验二选择序号为2、4、5的三根电阻丝进行实验，可以得到导体的电阻大小与横截面积的关系3镍铬合金丝2LSI3
4镍铬合金丝L2SI4
5镍铬合金丝L3SI5
实验三序号为2、3、4、5的四根电阻丝分别连入同一电路中，通过电流由大到小排列为5、4、1、3，其中电阻最小的是序号为5的电阻丝．
12．如图是导体R1和R2的U-I关系图象，下列说法正确的是（　　）
A．导体R2的电阻为10Ω
B．导体R1的电阻比R2的电阻大
C．导体R2两端的电压与通过它的电流的比值是定值
D．当导体R1两端电压为4V时，通过它的电流为0.6A

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