摘要:
**基本信息**
聚焦“测量小灯泡的电功率”实验,通过15道阶梯式题目系统覆盖电路连接、故障分析、数据处理及实验创新,以科学探究为主线,融合科学思维与物理观念。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|电路连接与器材选择|4题|滑动变阻器“一上一下”接线法、量程选择依据I=P/U推导|从实验原理P=UI出发,构建“器材选择-电路连接-操作规范”逻辑链|
|故障分析与排除|3题|“电压表示数判断断路位置”“电流表示数判断短路”技巧|基于串联电路特点,建立“电表示数-故障类型”对应关系|
|数据处理与图像分析|5题|U-I图像读取额定电流、电阻随温度变化分析|通过多组数据绘制图像,揭示“功率-亮度-电阻”关联|
|实验拓展与创新|3题|无电流表时“定值电阻替代法”测功率|迁移欧姆定律,实现实验方案优化与科学方法创新|
内容正文:
2026年中考物理三轮冲刺加强练:测量小灯泡的电功率实验题
1.学校实验室新进了一批“2.5V 0.75W”的小灯泡,小明想通过实验探究小灯泡的额定功率是否符合规格.实验员提供了以下器材:待测小灯泡、铭牌为“10Ω 2A”、“50Ω 1A”的滑动变阻器各一个、电流表、电压表、二节1.5V的干电池、开关、导线。
(1)请根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线把图乙所示的实物电路补充完整(滑片P向左移动时小灯泡变亮):______
(2)正确连接电路后,闭合开关方可实验;操作过程中突然灯泡熄灭,电压表示数约3V,则故障可能是______;
(3)小明更换器材后完成实验,由数据作出图象如图丙所示,由图可得小灯泡实测的额定功率为______W;
(4)由图象可知,小灯泡的电阻不是定值。当电路中电流为0.1A时,滑动变阻器接入电路的阻值约为______Ω;此时电路消耗总功率为______W。
2.小明做“测小灯泡电功率”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,以及符合实验要求的滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线。
(1)小明连好电路闭合开关后,发现小灯泡不发光,电流表有示数,电压表无示数,则电路中发生的故障可能是_______(选填“小灯泡断路”“小灯泡短路”或“滑动变阻器处断路”)。
(2)小明通过移动滑片P,分别记下了多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成了如图乙所示的U—I图象,根据图象提供的信息,可计算出小灯泡的额定功率是_______W。
(3)小明通过实验发现,小灯泡的电阻是变化的,这是因为电阻与_______有关。
(4)实验结束后,小明仅将小灯泡换成定值电阻,来探究电流与电阻的关系,小明想要完成五组实验,准备好的定值电阻有5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。
①小明先把5Ω的电阻接入电路,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为2V。读出电流表示数后,断开开关,保持滑片位置不动,他拆下5Ω的电阻改换成阻值为10Ω的电阻继续做实验,闭合开关,将滑片向_______(选填“左”或“右”)端移动,使电压表示数为_______V。
②更换定值电阻,完成5次实验,并将5次实验数据在直角坐标系中描点如图丙所示,在画图象时C点不要连入图象中。原因是_______;本实验可得出的结论是_______。
3.同学们利用如图所示的电路来测量小灯泡的电功率。老师给同学们提供的器材有:电压恒为6V的电源,额定电压为2.5V的小灯泡,电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个,导线若干。
(1)测量小灯泡电功率的原理是 ___________。
(2)同学们根据连好的电路分别测量了小灯泡在1.2V、2.5V、3.0V三个电压下的电流,并记录在表格中(见表格中的第1、2、3次)。
实验次数
1
2
3
4
小灯泡(或二极管)两端的电压U/V
1.2
2.5
3.0
4.0
通过小灯泡(或二极管)的电流I/A
0.2
0.3
0.32
0.02
小灯泡(或二极管)的电功率P/W
亮度
暗
正常发光
发光强烈
刺眼的强光
①根据实验要求,第 ___________次实验数据应最后测量。
②小灯泡的额定功率为 ___________W。
(3)小组同学还测量了一个发光二极管在4V电压下的电功率,实验数据见表格中第4次,根据表格数据可知:在相同时间内,第一次小灯泡消耗的电能___________(选填“大于”、“等于”或“小于”)第4次发光二极管消耗的电能。
4.小航和小组的同学在“测量额定电压是2V小灯泡电功率”的实验:
(1)如图甲所示,他要连接电路时,发现电流表的指针偏向左侧无刻度处,原因可能是 ___________;
(2)解除故障后,正确连接电路,闭合开关,他发现小灯泡过亮,接下来他的操作是,立即断开开关,把 ___________;再闭合开关,改变滑动变阻器的阻值,记下各组对应的电压表和电流表的示数,并绘制了如图乙所示图像,根据图像可知小灯泡的额定功率是 ___________W;
(3)由图乙可知,若要计算灯泡正常发光时灯丝的电阻,不能求平均值,理由是 ___________。
5.小陈用“伏安法”测量额定电压为2.5V的小灯泡的电阻和电功率,连接了如图甲所示的电路。
(1)请用笔画线代替导线,完成图甲中实物电路的连接,且满足滑片P向A端移动时电流表示数增大;(导线不能交叉)
(2)小陈检查电路连接无误后,闭合开关,发现灯泡不亮,电压表有示数,电流表无示数,导致这一现象的原因可能是__________;
(3)故障排除后,闭合开关,当滑动变阻器的滑片P移到某一位置时电压表示数如图乙所示,要测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑动变阻器的滑片P向__________(选填“A”或“B”)移动,同时眼睛观察电压表示数直至此示数为__________时停止移动,记录数据;
(4)通过移动滑动变阻器的滑片P记录了多组实验数据,并作出了如图丙所示的I-U图像,由图可知小灯泡正常发光时的电阻为__________Ω,小灯泡的额定功率为__________W;
(5)小陈同学在完成上述实验后,还想探究电流与电压的关系,她应把小灯泡换成__________。这样更换的原因是小陈通过计算发现__________。
6.在“测量小灯泡的电功率”实验中,选用的小灯泡上标有“2.5V”字样,电源电压恒为6V,实验电路如图甲所示。
(1)连接电路,在闭合开关前,应将变阻器的滑片移到最___________(选填“左”或“右”)端;
(2)电路连接完成后,闭合开关,发现小灯泡发光很暗,这时眼睛应该看着___________(填“电流表”或“电压表”)移动滑动变阻器的滑片。当小灯泡正常发光时电流表的示数如图乙所示,读数为___________A,则小灯泡的额定功率为___________W。
(3)测得小灯泡的额定功率后,把小灯泡两端的电压调为额定电压的一半,发现测得的实际功率___________(选填:大于、小于、等于)额定功率的四分之一,请对其加以分析原因:___________。
7.在“测量小灯泡的额定功率”实验中,电源电压恒定不变,灯泡上标有“3.8V”字样。
(1)闭合开关前,请指出图1电路中存在的问题___________。
(2)闭合开关后,在移动变阻器滑片的过程中,眼睛应注视___________的示数,直至灯泡正常发光,此时电流表的示数如图2所示,则灯泡的额定功率为___________W。
(3)完成上述实验后,小聪向老师要了一个已知阻值为的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3所示的电路,也测出了灯泡的额定功率。请完成下列实验步骤:
①闭合开关,将拨到触点___________(选填“1”或“2”),移动滑片,使电压表的示数为___________V;
②再将开关拨到另一触点,保持滑片的位置不动,读出电压表的示数;
③灯泡额定功率的表达式为=___________(用已知量和测量量表示)。
8.在“测量小灯泡额定功率”的实验中,提供的器材有:电压恒为4.5V的电源,额定电压为2.5V的待测小灯泡(约为),电流表(0~0.6A 0~3A),电压表(0~3V 0~15V),开关和导线若干,标有“20Ω 2A”的滑动变阻器和标有“5Ω 1A”的滑动变阻器。
(1)小刚设计的电路如图甲所示,实验中应选取的滑动变阻器是_________(选填“”或“”);
(2)连接好电路后,闭合开关发现灯泡不亮,电压表无示数,电流表有示数,则故障原因可能是灯泡_________(选填“短路”或“断路”);
(3)小刚纠正错误后继续进行实验,移动滑动变阻器滑片,电压表示数如图乙所示,此时小灯泡两端电压为_________V,为了测量小灯泡的额定功率,小明应将滑动变阻器的滑片向_________移动(选填“左”或“右”),使电压表的示数为_________V;
(4)小刚根据实验测得的数据绘制了小灯泡中的电流随它两端的电压变化的关系图像,如图丙所示,分析图像可知,小灯泡的额定功率为_________W;
(5)小刚继续分析图像发现,小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流不成正比,原因可能是_________。
9.在“测量小灯泡额定功率”的实验中,小刚同学用一个电压表、一个电流表、一个开关、一个滑动变阻器、电压为4.5V的电源和额定电压为2.5V的小灯泡,设计了如图甲所示的电路。
(1)实验中需要依据如图甲所示的电路图,将如图乙所示器材进行连线,请用笔画线代替导线,将如图乙所示的电路连接完整________。
(2)正确连接好电路后,闭合开关,当滑动变阻器的滑片向左移动时,电流表示数________(选填“变大”“变小”或“不变”)。当电压表的示数为________V时小灯泡正常发光,此时电流表指针如图丙所示,其示数为________A,小灯泡的额定功率为________W。若小灯泡两端的实际电压为2.3V,则小灯泡的实际功率________(选填“大于”“等于”或“小于”)额定功率。
(3)小王同学也按如图甲所示电路图连接电路,当连接最后一根导线时,灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭。请你指出导致此现象可能的原因:________,排除上面故障后如果闭合开关后发现电流表有示数,电压表无示数,则电路可能的原因是________。
10.在测定“小灯泡电功率”的实验中,电源电压为4.5V,小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω。
(1)连接电路时开关应 _______ ;
(2)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整;
(3)闭合开关前,滑动变阻器滑片应位于 _____ (选填“A”或“B”)端。
(4)闭合开关,移动滑片到某一点时,电压表示数(如图乙所示)为 _________ ,若想测量小灯泡的额定功率,应将图甲中滑片向 _____ (选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为2.5V。
(5)小向同学移动滑片,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图丙所示的图像,根据图像信息,可计算出小灯泡的额定功率是 ________ 。图丙中小灯泡的图像不是一条直线,原因是 ___________________。
11.在“测量小灯泡正常发光时的电阻”实验中已连接的部分电路如图甲所示,小灯泡的额定电压。
(1)闭合开关后,滑动变阻器滑片P向右移动时电压表的示数将______;
(2)当实验中小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时电阻为______(结果保留一位小数);
(3)另一组的同学设计了图丙所示的实验电路,测出了小灯泡的额定功率,电源电压未知但恒定不变,和为滑动变阻器,的最大阻值为。
1.闭合开关S、调节,使电压表的示数为;
2.只闭合开关S、,调节,使电压表示数仍为;
3.接着将的滑片P调至最左端,记下电压表的示数,再将的滑片P调至最右端,记下电压表的示数,则小灯泡额定功率表达式______(用、、、表示)。
12.利用图甲所示的电路测量小灯泡的额定电功率,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)用笔画线代替导线,将图甲中所示的器材连成电路,使滑片P向左移电压表示数变小;_______
(2)连接电路时开关应 _______,正确连接后,应将滑片P由最大电阻处缓慢向 _____(A/B)端移动,使灯逐渐变亮;
(3)实验时,电流表的示数如图乙所示,则通过灯L的电流为 ________A;移动滑片P,记下多组电压和电流值,则小灯泡的额定电功率为 __________W;
(4)实验时,未断开开关便将发光的小灯泡拧下,电压表的示数 _______(变大/变小/不变);
(5)若没有电流表,用如图丁所示的电路,也可以测出小灯泡的额定功率。已知小灯泡的额定电压为U额,定值电阻的阻值为R,实验步骤如下:
①只闭合开关S、S1,调节滑片,使电压表示数为U额。
②保持滑片位置不变,只闭合开关S、S2,此时电压表的示数为U;可知小灯泡的额定功率P额=_________(用U额、U和R表示)。
13.在“测量小灯泡电功率实验”中,物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路。实验器材有:电源(电压恒为6V),滑动变阻器R1(10Ω 1A)、R2(20Ω 1A),标有“2.5V”字样的小灯泡(电阻约为10Ω)。
(1)为了完成实验,你认为应该选用的滑动变阻器是___________(选填“R1”“R2”);
(2)请用笔画线代替导线将图乙的实验电路连接完整;___________
(3)电路正确连接后,闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表无示数,电压表有示数;假定电路故障只有一处,你认为造成这一现象的原因可能是___________(选填字母);
A.小灯泡短路 B.小灯泡灯丝断了
C.电流表短路 D.滑动变阻器短路
(4)排除故障后,当滑动变阻器的滑片移到某一位置时,电压表读数为2V;若要测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向___________(选填“左”或“右”)移,使电压表示数达到___________V为止,此时电流表的示数如图丙所示,则小灯泡的额定功率是___________W;
(5)根据收集到的实验数据,同学们得出了灯泡亮度与实际功率的关系。在分析论证过程中,勤于思考的小明发现小灯泡在不同亮度下,它两端的电压与电流的比值不一样,你认为其主要原因是___________。
14.小理在“探究电流与电压的关系”实验时,选用了如下实验器材:电源(电压恒为3V),电流表(量程),电压表(量程),滑动变阻器,开关,定值电阻,小灯泡(额定电压),导线若干,实验电路如图甲所示。
(1)实验前将滑片P调至最___________(选填“左”或“右”)端。闭合开关,发现电压表、电流表均无示数。小明将另一个电压表接在、两点时,电压表示数为;接在、两点时,电压表无示数:接在、两点时,电压表示数为。由此可判断出电路中___________断路:
(2)排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器,记录实验数据如下表。当电压表示数为时,电流表示数如图丙所示,其读数为___________A.请利用表中数据在图丁坐标系中描绘其他组数据对应的点,并根据描出的点作出电流与电压关系图像:___________
数据序号
1
2
3
4
5
6
电压
0.50
0.80
1.20
1.50
2.00
2.50
电流
0.10
0.16
0.31
0.48
0.49
(3)通过作图发现第___________组数据明显错误应舍去。根据作出的图线可得出的实验结论是:___________;
(4)完成实验后,小明设计了如图戊所示的电路,想要用原有的实验器材和定值电阻,在不使用电流表的情况下,测量该小灯泡的额定功率。请你帮助他完成实验方案:
①检查电路无误后,闭合开关,将开关接,调节滑动变阻器的滑片直至电压表示数为___________;
②保持滑片不动,再将开关接,读出电压表示数为;
③小灯泡的额定功率___________(用、、表示);若步骤②中,在将开关拨至时,不小心将滑片向右移动了少许,其他操作正确,则测出小灯泡额定功率___________(选“偏大”或“偏小”)
15.实验小组的同学进行测量小灯泡额定功率的实验,实验器材有:待测小灯泡(额定电压为2.5V)、电源(电压不变)、电流表(0~0.6A、0~3A)、电压表(0~3V、0~15V)、滑动变阻器和开关各一只,导线若干。
(1)如图甲所示是实验小组的小李连接的电路,闭合开关发现电流表的示数如图乙所示,原因是___________
(2)排除问题后继续进行实验,闭合开关后,电压表示数为2V。为了测量小灯泡的额定功率,小李应向___________(选填“左”或“右”)移动滑动变阻器的滑片P,直至电压表的示数为___________V,此时电流表示数如图丙所示,则小灯泡的额定功率为___________W。
(3)实验结束后,小李准备用图甲电路探究电流与电压的关系,但同组的小红认为不可以,原因是___________
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
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参考答案
1.(1)
(2)小灯泡断路
(3)0.75
(4) 25 0.3
【详解】(1)由于滑片P向左移动时小灯泡变亮,说明滑动变阻器的阻值在减小,因此滑动变阻器的左下方接线柱应接入电路,且要一上一下接。同时,电流表应串联在电路中,电压表并联在小灯泡两端。注意电流表和电压表的正负接线柱要接正确,所以滑动变阻器B或A接线柱与电流表的负接线柱相连,C接线柱与小灯泡的右边接线柱相连。如图所示:
(2)当灯泡熄灭,电压表示数约3V时,由于电源电压为3V,说明电压表并联的部分断路,即小灯泡断路。
(3)由图象可知,当电压为2.5V时,对应的电流为0.3A,因此小灯泡的额定功率为
(4)[1]当电路中电流为0.1A时,由图象可知小灯泡两端的电压为0.5V,此时滑动变阻器两端的电压为
根据欧姆定律,滑动变阻器接入电路的阻值为
[2]此时电路消耗的总功率为
2.(1)小灯泡短路
(2)0.5
(3)温度
(4) 左 2 该点没有控制定值电阻两端的电压不变 在电压一定时,电流与电阻成反比
【详解】(1)闭合开关后,电流表有示数,则电路接通,发现小灯泡不发光,电压表无示数,则电压表所并联的元件短路,则电路中发生的故障可能是小灯泡短路。
(2)小灯泡的额定电压为2.5V,从图中可知灯泡的额定电流为0.2A,小灯泡的额定功率是
(3)灯泡的电阻随温度的升高而增大。小明通过实验发现,小灯泡的电阻是变化的,这是因为电阻与温度有关。
(4)[1][2]探究电流与电阻的关系,要控制定值电阻两端的电压不变。小明先把5Ω的电阻接入电路,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为2V。断开开关,保持滑片位置不动,他拆下5Ω的电阻改换成阻值为10Ω的电阻继续做实验,根据串联分压特点可知定值电阻两端的电压变大,为保持定值电阻两端的电压不变,闭合开关,根据串联电路的电压特点可让滑动变阻器两端的电压变大,根据串联分压原理可知,应让滑动变阻器接入电路的阻值变大,将滑片向左端移动,使电压表示数为2V。
[3]根据欧姆定律可知接入15Ω的电阻,电路电流
与图中C点电流不符,原因是该点没有控制定值电阻两端的电压不变,所以在画图像时C点不要连入图象中。
[4]根据图中数据结合欧姆定律可知
可得出的结论是:在电压一定时,电流与电阻成反比。
3.(1)P=UI
(2) 3 0.75
(3)大于
【详解】(1)在测量小灯泡的电功率实验中,用电压表测灯泡两端电压,用电流表测通过灯泡的电流,根据P=UI求出小灯泡电功率,故测量小灯泡电功率的原理是P=UI。
(2)[1]如果先在高于额定电压的情况下进行测量,可能会对小灯泡造成损坏,影响后续在其他电压下的测量,因此第3次实验数据应最后测量。
[2]由表中数据可知,当灯泡两端电压为2.5V时,通过灯泡的额定电流为0.3A,则小灯泡额定功率为
(3)由表中数据可知,第1次灯泡的实际功率为
第4次发光二极管的实际功率为
因P1>P4,在相同时间内,根据W=Pt可知,第1次小灯泡消耗的电能大于第4次发光二极管消耗的电能。
4. 电流表指针没有调零 滑动变阻器的阻值调至最大值 0.5 见解析
【详解】(1)[1]他要连接电路时,还没有闭合开关,发现电流表指针偏向左侧无刻度处,造成原因是电流表指针没有调零。
(2)[2]正确连接电路,闭合开关,他发现小灯泡过亮,说明电路中电流过大,根据欧姆定律,是滑动变阻器阻值太小造成的。接下来应该断开开关,把滑动变阻器的阻值调至最大值。
[3]根据图像可知U=2V时,I=0.25A,则小灯泡的额定功率为
P=UI=2V×0.25A=0.5W
(3)[4]灯丝的电阻不能求平均值,因为灯丝电阻随温度的升高而增大。
5.(1)
(2)小灯泡断路
(3) A 2.5V
(4) 12.5 0.5
(5) 定值电阻 不同温度下灯丝的电阻不同
【详解】(1)图中变阻器应与灯泡串联,滑片P向A端移动时电流表示数变大,说明此时滑动变阻器接入电路中电阻变小,则滑动变阻器的A端接入电路中,如图所示:
(2)检查电路连接无误后,闭合开关,电流表无示数,电压表有示数,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,即导致这一现象的原因可能是小灯泡断路。
(3)[1][2]故障排除后,闭合开关,当滑动变阻器的滑片P移到某一位置时电压表示数如图乙所示,电压表选用小量程,分度值0.1V,其示数为2.1V,小于灯泡额定电压2.5V,要测量小灯泡正常发光时的电阻,应增大灯泡两端电压,根据串联电路电压规律,应减小滑动变阻器两端电压,根据分压原理,应减小滑动变阻器接入电路的阻值,故应将滑动变阻器的滑片P向A移动,同时眼睛观察电压表示数,直至此表示数为2.5V时停止移动,记录数据。
(4)[1]由图像得,灯泡电压为2.5V时,灯泡电流为0.2A,由欧姆定律得,灯泡正常发光时电阻为
[2]小灯泡的额定功率
(5)[1][2]如果要探究电流与电压的关系,应控制电阻一定,故应把小灯泡换成定值电阻;这样更换的原因是:灯丝的电阻与温度有关,随温度的升高而增大,不同温度下灯丝的电阻不同。
6.(1)左
(2) 电压表 0.26 0.65
(3) 大于 小灯泡的电阻随温度升高而变大,小灯泡两端的电压调为额定电压的一半时的电阻小于正常发光时的电阻,根据可知,把小灯泡两端的电压调为额定电压的一半,测得的实际功率大于额定功率的四分之一。
【详解】(1)为保护电路,在闭合开关前,应将变阻器的滑片移到阻值最大处,即最左端。
(2)[1]灯泡额定电压为2.5V,所以闭合开关,发现小灯泡发光很暗,这时眼睛应该看着电压表,移动滑动变阻器的滑片,直至电压表示数为2.5V时,灯泡正常发光。
[2][3]此时电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.26A,则小灯泡的额定功率为
(3)[1][2]略。
7. 滑动变阻器的滑片没有移至阻值最大处 电压表 1.52 2 3.8
【详解】(1)[1]滑动变阻器在电路中的作用之一是保护电路,闭合开关实验前应使滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,图中滑片位于阻值最小处。
(2)[2] [3]测量小灯泡的额定功率时,闭合开关后,在移动变阻器滑片的过程中,眼睛应注视电压表的示数,示数等于灯泡的额定电压,灯泡就正常发光了,再测出此时的电流,由P=UI就可计算出灯泡的额定功率,图2中电流表的示数为0.4A,则灯泡的额定功率为
P=UI=3.8V×0.4A=1.52W
(3)①[4] [5]闭合开关Sl,将S2拨到触点2,移动滑片,使电压表的示数为3.8V,使灯正常发光。
②再将开关S2拨到触点1,保持滑片的位置不动,读出电压表的示数U。
③[6]由于串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以灯泡正常发光时,定值电阻R0两端的电压为U-3.8V,由欧姆定律可得,此时通过灯泡的电流
I=
灯泡额定功率的表达式
P额=UI=
8.(1)
(2)短路
(3) 1.9 右 2.5
(4)0.625
(5)小灯泡的电阻随温度的升高而增大
【详解】(1)小灯泡正常发光时的电流约为
电路的总电阻约为
此时滑动变阻器连入电路的阻值为
的阻值小于8Ω,故应选择。
(2)连接好电路后,闭合开关发现灯泡不亮,电流表有示数,说明电路不能断路,电压表无示数,说明与电压表并联的小灯泡发生了短路。
(3)[1]电压表示数如图乙所示,所选量程为0~3V,分度值为0.1V,其示数为1.9V。
[2][3]为了测量小灯泡的额定功率,需增大灯泡两端电压,减小滑动变阻器两端电压,根据串联分压可知,滑动变阻器滑片应向阻值小的方向移动,即向右移动滑片,使电压表的示数为额定电压2.5V。
(4)由图丙可知,小灯泡的额定功率为
(5)由于小灯泡的电阻随温度的升高而增大,所以小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流不成正比。
9.(1)
(2) 变大 2.5 0.28 0.7 小于
(3) 连接电路时开关没有断开,滑动变阻器滑片没有移到阻值最大处 小灯泡短路
【详解】(1)小灯泡的额定电压为2.5V,故电压表选用小量程并联在电路中;由图甲可知,滑动变阻器滑片向右移动阻值变大,故图乙中滑动变阻器选用左下接线柱与小灯泡串联在电路中,如图所示:
(2)[1]闭合开关,当滑动变阻器的滑片向左移动时,滑动变阻器阻值变小,电路总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中电流变大,即电流表示数变大。
[2]当小灯泡两端电压等于额定电压,即电压表示数为2.5V时,小灯泡正常发光。
[3]由图丙可知,电流表选用小量程,分度值为0.02A,其示数为0.28A。
[4]小灯泡的额定功率
[5]若小灯泡两端的实际电压为2.3V,小于小灯泡的额定电压2.5V,则小灯泡的实际功率小于额定功率。
(3)[1]连接完最后一根导线,灯泡立即发光,说明实验前开关未处于断开状态;灯泡发出明亮耀眼的光,很快熄灭,说明电路电流太大,电路中总电阻太小,即滑动变阻器接入电路电阻未达到阻值最大处。
[2]闭合开关后发现电流表有示数,说明电路为通路;电压表无示数,则可能是与电压表并联的小灯泡短路。
10.(1)断开
(2)
(3)A
(4) 2.2V B
(5) 0.5 灯丝的电阻随温度的升高而变大
【详解】(1)连接电路时,为了保护电路,开关S应处于断开状态。
(2)灯泡正常发光时,通过的电流为
所以电流表选择0~0.6A量程。将电流表的“0.6A”与灯泡左侧的接线柱连接,如图所示:
(3)为了保护电路,应将滑动变阻器的滑片P至于阻值最大处,为使滑动变阻器接入电路的电阻最大,应该使滑片位于距离B接线柱最远的位置,也就是处于A端。
(4)[1][2]乙图中电压表接的是小量程,分度值是0.1V,读数为2.2V,要测量小灯泡的额定功率,应使灯泡两端电压变大,滑动变阻器两端电压变小,由串联分压原理可知,滑动变阻器接入电路中的阻值变小,故滑片应向B滑动。
(5)[1]由图丙知时,,则小灯泡的额定功率
[2]由于灯泡灯丝电阻受温度的影响会发生改变,即随温度的升高而变大,因此图像不是一条直线。
11.(1)变大
(2)12.7
(3)
【详解】(1)由图甲得,灯泡与变阻器串联,电压表测量灯泡的两端电压,电流表测量电路电流。滑动变阻器的滑片向右移动时,其连入电路的电阻变小,由串联电路电阻越小,分到的电压越小得,此时变阻器的两端电压变小,由串联电路电压特点得,灯泡的两端电压变大,即电压表示数变大。
(2)由图乙得,电流表选择小量程连入电路中,分度值为0.02A,示数为0.3A,由欧姆定律得,小灯泡正常发光时电阻为
(3)由图丙得,闭合开关S、S1,灯泡与R2串联,电压表测量灯泡的两端电压,调节R2,使电压表的示数为U额,此时灯泡正常发光。
只闭合开关S、S2,R1与R2串联,电压表测量R1的两端电压,调节R1,使电压表示数仍为U额,此时R1接入电路中的电阻与灯泡正常发光的电阻丝的电阻相同。
接着将R2的滑片P调至最左端,此时电路为R1的简单电路,记下电压表的示数U1,则电源电压为U1;再将R2的滑片P调至最右端,此时R1与R2的最大电阻R0串联,电压表测量R1的电压,记下电压表的示数U2,则此时电路电流为
由欧姆定律得,灯泡正常工作时的电阻为
则小灯泡额定功率表达式
12. 断开 B 0.2 0.625 变大
【详解】(1)[1]根据题意知道,小灯泡的额定电压为2.5V,应选择小量程,并联在小灯泡两端;滑片P向左移电压表示数变小,由串联电路分压原理可知,滑动变阻器两端电压变大,滑动变阻器连入电路电阻变大,则B接线柱连入电路,如下图
(2)[2][3]为了保护电路,连接电路时开关应处于断开状态;要使灯逐渐变亮,应增大灯泡两端电压,根据串联电路电压规律,应减小滑动变阻器两端电压,根据分压原理,应减小滑动变阻器接入电路的阻值,故将滑片P由最大电阻处缓慢向B端移动。
(3)[4]由图2知道,电流表选择的量程为0-0.6A,分度值为0.02A,指针位于0.2A位置,故电流表示数为0.2A。
[5]由图3知道,当小灯泡两端电压为其额定电压2.5V时,通过灯泡的电流为0.25A,故小灯泡的额定电功率
P=UI=2.5V×0.25A=0.625W
(4)[6]电路为灯泡与滑动变阻器串联,正常工作时电压表测量灯泡两端电压,灯泡两端电压小于电源电压;在未断开开关的情况下,直接将亮着的小灯泡从灯座上取出,小灯泡处发生断路,电压表测量电源电压,故电压表示数变大。
(5)[7]①只闭合开关S、S1,灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联,电压表测量灯泡两端电压,调节滑片,使电压表示数为U额,此时灯泡正常发光;
②保持滑片位置不变,只闭合开关S、S2,电路仍为灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联,电路电流不变,电压表测量灯泡和定值电阻两端的总电压,此时电压表的示数为U,则定值电阻两端电压为U-U额,电路电流为
故可知小灯泡的额定功率
13. R2 B 左 2.5 0.65 小灯泡的电阻受温度的影响
【详解】(1)[1]在“测量小灯泡电功率”实验中,电流表应与灯泡串联,电压表与灯泡并联,由于灯泡标有“2.5V”字样,则灯泡额定电压为2.5V,所以电压表选0~3V量程,灯泡电阻约为10Ω,则灯泡电流约为
此时需要滑动变阻器的阻值至少为
应该选用的滑动变阻器是R2。
(2)[2]由上述分析可知,电流表选择0~0.6A量程,与灯泡串联,因灯泡额定电压为2.5V,故电压表选择小量程,并联在灯泡的两端,如图所示:
(3)[3]小灯泡不发光,电流表无示数,则电路中出现了断路,电压表有示数,则电压表与电源两端相连部分有电流经过,没有断路,所以是小灯泡出现断路,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
(4)[4][5]电压表读数为2V时,则小灯泡的电压为2V,若要测量小灯泡的额定功率,则灯泡两端电压需要达到2.5V,所以需要增大灯泡两端电压,由串联分压特点可知,需要减小滑动变阻器两端电压,则需要减小滑动变阻器接入电路的阻值,所以要将滑动变阻器的滑片向左滑,直到电压表读数为2.5V为止。
[6]由于电流表选用0~0.6A量程,由图可知,分度值为0.02A。电流表示数为0.26A,则通过灯泡的电流为0.26A,则小灯泡的额定功率
P额=U额I额=2.5V×0.26A=0.65W
(5)[7]电阻是导体的一种性质,与导体的材料、横截面积、温度、长度等有关。灯泡不同的亮度,其温度不同,因此灯泡的阻值不同,故它两端的电压与电流的比值不一样。因此主要原因是小灯泡的电阻受温度的影响。
14.(1) 右 b、c间开关
(2) 0.24
(3) 5 在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比
(4) 0.5V 偏小
【详解】(1)[1]实验前,为了保护电路,滑动变阻器的滑片应调至阻值最大处。由图乙可知,滑片P在最右端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,所以应调至最右端。
[2]闭合开关,电压表、电流表均无示数,说明电路可能断路。将另一个电压表接在a、b两点时,电压表示数为电源电压3V;接在a、c两点时,电压表无示数;接在b、c两点时,电压表示数为3V。这表明a到电源正极、b到电源负极是通路,但是c到电源负极断路,所以可判断出电路中 b、c间开关断路。
(2)[1]电流表量程为0∼0.6A,分度值为0.02A,由图丙可知,其读数为0.24A。
[2]根据表格中的数据,先在图丁坐标系中找到(0.50,0.10)、(0.80,0.16)、(1.20,0.24)、(1.50,0.31)、(2.00,0.48)、(2.50,0.49)这些点,然后用平滑的曲线连接各点,图像如下:
(3)[1]因为是探究电流与电压的关系,且电阻为定值电阻,所以图像应为过原点的直线,由作出的图像可知,第5组数据(电压2.00V,电流0.48A)明显偏离直线,所以第5组数据明显错误应舍去。
[2]根据作出的图线为过原点的直线,可得出的实验结论是:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(4)[1]要测量小灯泡的额定功率,需使小灯泡两端的电压为额定电压2.5V。电源电压为3V,闭合开关S,将开关接a,灯泡L、定值电阻和滑动变阻器串联,电压表测定值电阻和滑动变阻器的总电压。所以调节滑动变阻器的滑片直至电压表示数为
此时小灯泡两端电压为2.5V,灯正常发光。
[2]保持滑片不动,再将开关接b,此时电压表测定值电阻两端的电压为,根据串联电路电流特点可知,此电流也是小灯泡的额定电流,即小灯泡的额定电流为,则小灯泡L的额定功率为
[3]将开关拨至时,不小心将滑片向右移动了少许,则滑动变阻器接入的阻值变大,分压变大,根据串联电路的电压规律可知,定值电阻两端的电压变小,则测得小灯泡的额定电流也偏小,所以测出小灯泡额定功率偏小。
15.(1)电流表的正负接线柱接反了
(2) 左 2.5 0.75
(3)小灯泡的电阻会随温度的变化而改变,因此小灯泡的电阻不是定值,无法完成该探究。
【详解】(1)图乙中电流表指针反向偏转,原因是电流表的正负接线柱接反了。
(2)[1]电压表示数2V小于额定电压2.5V,需减小滑动变阻器的阻值(增大灯泡两端电压),由图甲可知,滑片向左移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,故应向左移动滑片;
[2]需使电压表的示数为小灯泡的额定电压2.5V;
[3]图丙中电流表选用0~0.6A量程,分度值0.02A,示数为0.30A,额定功率
(3)探究电流与电压的关系时,需控制电阻不变,但小灯泡的电阻会随温度的变化而改变,因此小灯泡的电阻不是定值,无法完成该探究。
答案第1页,共2页
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