登录
9.如图7所示，在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5 V，电阻约为10 Ω，电源电压为6 V。
(1)如图7甲所示，连接好电路，检查无误后，闭合开关前需将滑动变阻器的滑片P移动到（选填“A”或“B”）端，接着试触开关，观察到电压表的示数超过2.5 V，其原因可能是滑动变阻器的最大阻值（选填“太小”或“太大”）。
(2)解决此问题后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为2.5 V，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图7乙所示，则小灯泡的额定功率为W。若要使小灯泡变得更亮一些，滑动变阻器的滑片P应向（选填“A”或“B”）端移动。
(3)将下表中实验3的数据补充完整。实验发现小灯泡的亮度是变化的，其亮度是由（选填“实际功率”或“额定功率”）决定的。
(4)根据以上数据发现，虽然是同一只小灯泡，但通过小灯泡的电流与其两端的电压并不成正比，其原因是。
(5)在没有电流表的情况下，用图7丙所示的实验电路，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} $，定值电阻的阻值为R，实验步骤如下：
①只闭合开关S、$ S_1 $，移动滑片，使电压表示数为$ U_{额} $；
②保持滑片位置不变，只闭合开关S、$ S_2 $，此时电压表的示数为U。可知小灯泡的额定功率$ P_{额} = $（用$ U_{额} $、U和R表示）。
(1)如图7甲所示，连接好电路，检查无误后，闭合开关前需将滑动变阻器的滑片P移动到（选填“A”或“B”）端，接着试触开关，观察到电压表的示数超过2.5 V，其原因可能是滑动变阻器的最大阻值（选填“太小”或“太大”）。
(2)解决此问题后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为2.5 V，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图7乙所示，则小灯泡的额定功率为W。若要使小灯泡变得更亮一些，滑动变阻器的滑片P应向（选填“A”或“B”）端移动。
(3)将下表中实验3的数据补充完整。实验发现小灯泡的亮度是变化的，其亮度是由（选填“实际功率”或“额定功率”）决定的。
(4)根据以上数据发现，虽然是同一只小灯泡，但通过小灯泡的电流与其两端的电压并不成正比，其原因是。
(5)在没有电流表的情况下，用图7丙所示的实验电路，也可以测出小灯泡的额定功率。已知小灯泡的额定电压为$ U_{额} $，定值电阻的阻值为R，实验步骤如下：
①只闭合开关S、$ S_1 $，移动滑片，使电压表示数为$ U_{额} $；
②保持滑片位置不变，只闭合开关S、$ S_2 $，此时电压表的示数为U。可知小灯泡的额定功率$ P_{额} = $（用$ U_{额} $、U和R表示）。
答案
解：
(1) 闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到接入电路阻值最大的位置，即B端；试触时小灯泡两端电压超过2.5V，说明滑动变阻器分压过小，原因是滑动变阻器的最大阻值太小。
答案：$\boldsymbol{B}$；$\boldsymbol{太小}$
(2) 电流表选用0~0.6A量程，分度值为0.02A，示数为0.3A，小灯泡的额定功率：
$P_{额}=U_{额}I=2.5\ \mathrm{V} × 0.3\ \mathrm{A}=0.75\ \mathrm{W}$
要使小灯泡更亮，需增大电路电流，减小滑动变阻器接入电路的阻值，滑片应向A端移动。
答案：$\boldsymbol{0.75}$；$\boldsymbol{A}$
(3) 实验3中小灯泡的电功率：
$P_3=U_3I_3=2.8\ \mathrm{V} × 0.32\ \mathrm{A}=0.896\ \mathrm{W}$
小灯泡的亮度由实际功率决定。
答案：$\boldsymbol{0.896\ \mathrm{W}}$；$\boldsymbol{实际功率}$
(4) 小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，灯丝电阻不是定值，因此通过小灯泡的电流与其两端的电压不成正比。
答案：小灯泡灯丝的电阻随温度升高而增大（灯丝电阻不是定值）
(5) 步骤②中，电压表测量小灯泡和定值电阻R的总电压，R两端的电压为$U_R=U-U_{额}$，电路中的电流$I=\frac{U_R}{R}=\frac{U-U_{额}}{R}$，则小灯泡的额定功率：
$P_{额}=U_{额}I=\frac{U_{额}(U-U_{额})}{R}$
答案：$\boldsymbol{\dfrac{U_{额}(U-U_{额})}{R}}$
(1) 闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到接入电路阻值最大的位置，即B端；试触时小灯泡两端电压超过2.5V，说明滑动变阻器分压过小，原因是滑动变阻器的最大阻值太小。
答案：$\boldsymbol{B}$；$\boldsymbol{太小}$
(2) 电流表选用0~0.6A量程，分度值为0.02A，示数为0.3A，小灯泡的额定功率：
$P_{额}=U_{额}I=2.5\ \mathrm{V} × 0.3\ \mathrm{A}=0.75\ \mathrm{W}$
要使小灯泡更亮，需增大电路电流，减小滑动变阻器接入电路的阻值，滑片应向A端移动。
答案：$\boldsymbol{0.75}$；$\boldsymbol{A}$
(3) 实验3中小灯泡的电功率：
$P_3=U_3I_3=2.8\ \mathrm{V} × 0.32\ \mathrm{A}=0.896\ \mathrm{W}$
小灯泡的亮度由实际功率决定。
答案：$\boldsymbol{0.896\ \mathrm{W}}$；$\boldsymbol{实际功率}$
(4) 小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，灯丝电阻不是定值，因此通过小灯泡的电流与其两端的电压不成正比。
答案：小灯泡灯丝的电阻随温度升高而增大（灯丝电阻不是定值）
(5) 步骤②中，电压表测量小灯泡和定值电阻R的总电压，R两端的电压为$U_R=U-U_{额}$，电路中的电流$I=\frac{U_R}{R}=\frac{U-U_{额}}{R}$，则小灯泡的额定功率：
$P_{额}=U_{额}I=\frac{U_{额}(U-U_{额})}{R}$
答案：$\boldsymbol{\dfrac{U_{额}(U-U_{额})}{R}}$
解析
【分析】
本题围绕“测量小灯泡的电功率”实验展开，需分步骤分析：
1. 第(1)问：闭合开关前滑动变阻器需调至最大阻值处保护电路，结合电路确定滑片位置；试触时电压超额定值，说明滑动变阻器分压不足，分析其最大阻值的影响。
2. 第(2)问：根据电流表量程和分度值读数，用P=UI计算额定功率；要使灯泡更亮需增大电流，需减小滑动变阻器接入电阻，确定滑片移动方向。
3. 第(3)问：利用P=UI计算实验3的电功率；灯泡亮度由实际功率决定，额定功率不随实际电压变化。
4. 第(4)问：电流与电压不成正比，因灯丝电阻随温度变化，非定值，结合欧姆定律分析。
5. 第(5)问：特殊法测额定功率，利用串联电路电流相等，通过定值电阻的电压求电流，再计算额定功率，分析电压测量对象。
【解析】
(1) 闭合开关前，滑动变阻器滑片应移到接入电路阻值最大的位置，对应图中B端；试触时小灯泡两端电压超过额定电压2.5V，说明滑动变阻器分得的电压过小，原因是其最大阻值太小，分压能力不足。
(2) 电流表选用0~0.6A量程，分度值为0.02A，示数为0.3A；小灯泡的额定功率：$P_{额}=U_{额}I=2.5\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}=0.75\ \mathrm{W}$；要使小灯泡更亮，需增大电路电流，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故滑片向A端移动。
(3) 实验3中小灯泡的电功率：$P_3=U_3I_3=2.8\ \mathrm{V}×0.32\ \mathrm{A}=0.896\ \mathrm{W}$；小灯泡的亮度由实际功率决定，实际功率越大，亮度越高。
(4) 小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，不是定值，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，当电压变化时，电阻也发生变化，因此通过小灯泡的电流与其两端的电压不成正比。
(5) 步骤②中，定值电阻R两端的电压$U_R=U-U_{额}$，串联电路中电流处处相等，故小灯泡的额定电流$I_{额}=\frac{U_R}{R}=\frac{U-U_{额}}{R}$，则小灯泡的额定功率：$P_{额}=U_{额}I_{额}=\frac{U_{额}(U-U_{额})}{R}$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{B}$；$\boldsymbol{太小}$
(2) $\boldsymbol{0.75}$；$\boldsymbol{A}$
(3) $\boldsymbol{0.896\ \mathrm{W}}$；$\boldsymbol{实际功率}$
(4) 小灯泡灯丝的电阻随温度升高而增大（灯丝电阻不是定值）
(5) $\boldsymbol{\dfrac{U_{额}(U-U_{额})}{R}}$
【知识点】
测量小灯泡的电功率、滑动变阻器的使用、电功率计算
【点评】
本题是初中物理电学核心实验题，综合考查实验操作、故障分析、功率计算、特殊方法测功率等知识点，需掌握实验原理与电路分析，难度适中，能有效考查学生的实验探究能力。
【难度系数】
0.6
本题围绕“测量小灯泡的电功率”实验展开，需分步骤分析：
1. 第(1)问：闭合开关前滑动变阻器需调至最大阻值处保护电路，结合电路确定滑片位置；试触时电压超额定值，说明滑动变阻器分压不足，分析其最大阻值的影响。
2. 第(2)问：根据电流表量程和分度值读数，用P=UI计算额定功率；要使灯泡更亮需增大电流，需减小滑动变阻器接入电阻，确定滑片移动方向。
3. 第(3)问：利用P=UI计算实验3的电功率；灯泡亮度由实际功率决定，额定功率不随实际电压变化。
4. 第(4)问：电流与电压不成正比，因灯丝电阻随温度变化，非定值，结合欧姆定律分析。
5. 第(5)问：特殊法测额定功率，利用串联电路电流相等，通过定值电阻的电压求电流，再计算额定功率，分析电压测量对象。
【解析】
(1) 闭合开关前，滑动变阻器滑片应移到接入电路阻值最大的位置，对应图中B端；试触时小灯泡两端电压超过额定电压2.5V，说明滑动变阻器分得的电压过小，原因是其最大阻值太小，分压能力不足。
(2) 电流表选用0~0.6A量程，分度值为0.02A，示数为0.3A；小灯泡的额定功率：$P_{额}=U_{额}I=2.5\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}=0.75\ \mathrm{W}$；要使小灯泡更亮，需增大电路电流，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故滑片向A端移动。
(3) 实验3中小灯泡的电功率：$P_3=U_3I_3=2.8\ \mathrm{V}×0.32\ \mathrm{A}=0.896\ \mathrm{W}$；小灯泡的亮度由实际功率决定，实际功率越大，亮度越高。
(4) 小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，不是定值，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，当电压变化时，电阻也发生变化，因此通过小灯泡的电流与其两端的电压不成正比。
(5) 步骤②中，定值电阻R两端的电压$U_R=U-U_{额}$，串联电路中电流处处相等，故小灯泡的额定电流$I_{额}=\frac{U_R}{R}=\frac{U-U_{额}}{R}$，则小灯泡的额定功率：$P_{额}=U_{额}I_{额}=\frac{U_{额}(U-U_{额})}{R}$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{B}$；$\boldsymbol{太小}$
(2) $\boldsymbol{0.75}$；$\boldsymbol{A}$
(3) $\boldsymbol{0.896\ \mathrm{W}}$；$\boldsymbol{实际功率}$
(4) 小灯泡灯丝的电阻随温度升高而增大（灯丝电阻不是定值）
(5) $\boldsymbol{\dfrac{U_{额}(U-U_{额})}{R}}$
【知识点】
测量小灯泡的电功率、滑动变阻器的使用、电功率计算
【点评】
本题是初中物理电学核心实验题，综合考查实验操作、故障分析、功率计算、特殊方法测功率等知识点，需掌握实验原理与电路分析，难度适中，能有效考查学生的实验探究能力。
【难度系数】
0.6
