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26. 物理小组的同学利用如图(a)所示电路测量小灯泡的额定功率.现有实验器材:待测小灯泡(标有“2.5 V”字样,电阻约10 Ω)、电源(电压为6 V)、电流表、电压表、开关、导线若干、三只滑动变阻器及其规格分别为$R_1$(10 Ω 2 A)、$R_2$(20 Ω 2 A)、$R_3$(50 Ω 1.5 A).
(1)实验前,小明检查仪器时发现电流表指针指在如图(b)所示的位置,他应对电流表进行
(2)同组另外一位同学连接成了如图(a)所示的电路,该电路中存在一处连接错误,只要改接一根导线就可以使电路连接正确,请你把接错的那一根导线找出来打上“×”,再用笔画线代替导线画出正确的连接.
(3)排除上述问题后,小明连接好电路.为了测量小灯泡的额定功率,他调节滑动变阻器使小灯泡正常发光.若此时电流表的示数如图(c)所示,小灯泡的额定功率为
(4)小明测量了多组数据,为研究小灯泡的电阻值,他画出如图(d)所示的图像,其他同学认为该图像中部分曲线不符合实验事实,理由是
(5)另一同学为研究电流跟电阻的关系,找来5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω的定值电阻依次替换电路中的小灯泡,并选用一只现有的滑动变阻器完成了所需数据的测量,根据实验数据画出如图(e)的图像.由这些信息可知,该同学选用的滑动变阻器是
(6)小明选用了一只电流表,一个“2.5 V 1 W”的小灯泡,设计了如图(f)所示的实验电路,测量定值电阻$R_x$的阻值.
①如图(f)所示,电路图中a、b处虚线框内,分别为电流表或开关$S_2$,则在a框内应是
②正确选择元件并连接电路后,闭合开关S、$S_2$,断开开关$S_1$,调节滑动变阻器滑片,使电流表示数为
③保持开关S仍处于闭合状态及滑动变阻器滑片的位置不变,断开$S_2$,闭合$S_1$,读出电流表示数为0.5 A.
④定值电阻$R_x$的阻值为
(1)实验前,小明检查仪器时发现电流表指针指在如图(b)所示的位置,他应对电流表进行
调零
.(2)同组另外一位同学连接成了如图(a)所示的电路,该电路中存在一处连接错误,只要改接一根导线就可以使电路连接正确,请你把接错的那一根导线找出来打上“×”,再用笔画线代替导线画出正确的连接.
(3)排除上述问题后,小明连接好电路.为了测量小灯泡的额定功率,他调节滑动变阻器使小灯泡正常发光.若此时电流表的示数如图(c)所示,小灯泡的额定功率为
0.7
W.(4)小明测量了多组数据,为研究小灯泡的电阻值,他画出如图(d)所示的图像,其他同学认为该图像中部分曲线不符合实验事实,理由是
当实际电压远大于灯的额定电压时，小灯泡会被烧毁
.(5)另一同学为研究电流跟电阻的关系,找来5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω的定值电阻依次替换电路中的小灯泡,并选用一只现有的滑动变阻器完成了所需数据的测量,根据实验数据画出如图(e)的图像.由这些信息可知,该同学选用的滑动变阻器是
R_{3}
(选填“$R_1$”、“$R_2$”或“$R_3$”).(6)小明选用了一只电流表,一个“2.5 V 1 W”的小灯泡,设计了如图(f)所示的实验电路,测量定值电阻$R_x$的阻值.
①如图(f)所示,电路图中a、b处虚线框内,分别为电流表或开关$S_2$,则在a框内应是
电流表
.②正确选择元件并连接电路后,闭合开关S、$S_2$,断开开关$S_1$,调节滑动变阻器滑片,使电流表示数为
0.4
A,此时小灯泡正常发光.③保持开关S仍处于闭合状态及滑动变阻器滑片的位置不变,断开$S_2$,闭合$S_1$,读出电流表示数为0.5 A.
④定值电阻$R_x$的阻值为
25
Ω.答案
调零
0.7
当实际电压远大于灯的额定电压时，小灯泡会被烧毁
$R_{3}$
电流表
0.4
25
解析
【分析】
本题是电学综合实验题，涵盖电流表使用、电路连接纠错、额定功率计算、小灯泡特性、电流与电阻的关系、特殊方法测电阻等多个核心知识点，需结合每个小问的实验原理，逐一分析操作要求与计算逻辑：
1. 第(1)问：根据电流表使用前的规范，指针未指零需进行调零操作；
2. 第(2)问：明确电压表需并联在小灯泡两端，找出串联的错误导线并改正；
3. 第(3)问：利用电流表量程读数，结合$P=UI$计算额定功率；
4. 第(4)问：结合小灯泡的实际工作极限，电压过大时灯泡会烧毁，无法继续测量；
5. 第(5)问：研究电流与电阻的关系需控制电压不变，通过串联分压计算滑动变阻器所需最大阻值，选择匹配的器材；
6. 第(6)问：利用并联电路的电流特点，结合灯泡额定电流，通过等效替代法计算定值电阻的阻值。
【解析】
(1) 实验前电流表指针未指在零刻度线，根据电流表的使用规则，必须对电流表进行调零操作，使指针回归零刻度线。
(2) 实物电路中，电压表错误串联在电路中，正确应并联在小灯泡两端。改正：将电压表负接线柱与电流表负接线柱相连的导线断开，改接到小灯泡的左端接线柱（使电压表并联在小灯泡两端），改线图参考参考答案。
(3) 电流表选用$0∼0.6\,\mathrm{A}$量程，分度值为$0.02\,\mathrm{A}$，指针示数为$0.28\,\mathrm{A}$。小灯泡额定电压$U_{\mathrm{额}}=2.5\,\mathrm{V}$，根据公式$P=UI$，额定功率：
$P_{\mathrm{额}}=U_{\mathrm{额}}I_{\mathrm{额}}=2.5\,\mathrm{V} × 0.28\,\mathrm{A}=0.7\,\mathrm{W}$
(4) 小灯泡的实际电压远大于额定电压时，实际功率会远超额定功率，小灯泡会被烧毁，无法继续获取数据，因此图像中电压过大的部分不符合实验事实。
(5) 研究电流与电阻的关系需控制定值电阻两端电压不变。由图(e)可知，当$R=10\,\Omega$时，$I=0.3\,\mathrm{A}$，则定值电阻两端电压$U_{\mathrm{定}}=IR=10\,\Omega × 0.3\,\mathrm{A}=3\,\mathrm{V}$。电源电压为$6\,\mathrm{V}$，根据串联分压，滑动变阻器两端电压$U_{\mathrm{滑}}=6\,\mathrm{V}-3\,\mathrm{V}=3\,\mathrm{V}$，即滑动变阻器与定值电阻阻值始终相等。当定值电阻取最大$25\,\Omega$时，滑动变阻器需调到$25\,\Omega$，因此选择最大阻值$≥25\,\Omega$的$\boldsymbol{R_3}$。
(6) ① 需用电流表测量灯泡的额定电流，因此$a$框内应是电流表，$b$框为开关；
② 小灯泡额定电流$I_{\mathrm{额}}=\frac{P_{\mathrm{额}}}{U_{\mathrm{额}}}=\frac{1\,\mathrm{W}}{2.5\,\mathrm{V}}=0.4\,\mathrm{A}$，调节滑动变阻器使电流表示数为$\boldsymbol{0.4\,\mathrm{A}}$时，小灯泡正常发光；
④ 闭合$S$、$S_1$，断开$S_2$时，电流表测干路电流$I_{\mathrm{总}}=0.5\,\mathrm{A}$，根据并联电路电流特点，$R_x$的电流$I_x=I_{\mathrm{总}}-I_{\mathrm{额}}=0.5\,\mathrm{A}-0.4\,\mathrm{A}=0.1\,\mathrm{A}$。$R_x$两端电压等于灯泡额定电压$2.5\,\mathrm{V}$，因此：
$R_x=\frac{U_{\mathrm{额}}}{I_x}=\frac{2.5\,\mathrm{V}}{0.1\,\mathrm{A}}=25\,\Omega$
【答案】
(1) $\boldsymbol{调零}$
(2) 如参考答案改线图所示
(3) $\boldsymbol{0.7}$
(4) $\boldsymbol{当实际电压远大于灯的额定电压时，小灯泡会被烧毁}$
(5) $\boldsymbol{R_3}$
(6) ① $\boldsymbol{电流表}$；② $\boldsymbol{0.4}$；④ $\boldsymbol{25}$
【知识点】
1. 电表的使用与电路纠错
2. 电功率计算（$P=UI$）
3. 控制变量法研究电流与电阻的关系
4. 并联电路特点与特殊方法测电阻
【点评】
本题是电学实验的综合考查，覆盖了实验操作、规律探究、器材选择、特殊测量等多个维度，对学生的实验操作能力、规律应用能力和综合分析能力要求较高，需熟练掌握电学核心规律并灵活迁移。
【难度系数】
0.4
本题是电学综合实验题，涵盖电流表使用、电路连接纠错、额定功率计算、小灯泡特性、电流与电阻的关系、特殊方法测电阻等多个核心知识点，需结合每个小问的实验原理，逐一分析操作要求与计算逻辑：
1. 第(1)问：根据电流表使用前的规范，指针未指零需进行调零操作；
2. 第(2)问：明确电压表需并联在小灯泡两端，找出串联的错误导线并改正；
3. 第(3)问：利用电流表量程读数，结合$P=UI$计算额定功率；
4. 第(4)问：结合小灯泡的实际工作极限，电压过大时灯泡会烧毁，无法继续测量；
5. 第(5)问：研究电流与电阻的关系需控制电压不变，通过串联分压计算滑动变阻器所需最大阻值，选择匹配的器材；
6. 第(6)问：利用并联电路的电流特点，结合灯泡额定电流，通过等效替代法计算定值电阻的阻值。
【解析】
(1) 实验前电流表指针未指在零刻度线，根据电流表的使用规则，必须对电流表进行调零操作，使指针回归零刻度线。
(2) 实物电路中，电压表错误串联在电路中，正确应并联在小灯泡两端。改正：将电压表负接线柱与电流表负接线柱相连的导线断开，改接到小灯泡的左端接线柱（使电压表并联在小灯泡两端），改线图参考参考答案。
(3) 电流表选用$0∼0.6\,\mathrm{A}$量程，分度值为$0.02\,\mathrm{A}$，指针示数为$0.28\,\mathrm{A}$。小灯泡额定电压$U_{\mathrm{额}}=2.5\,\mathrm{V}$，根据公式$P=UI$，额定功率：
$P_{\mathrm{额}}=U_{\mathrm{额}}I_{\mathrm{额}}=2.5\,\mathrm{V} × 0.28\,\mathrm{A}=0.7\,\mathrm{W}$
(4) 小灯泡的实际电压远大于额定电压时，实际功率会远超额定功率，小灯泡会被烧毁，无法继续获取数据，因此图像中电压过大的部分不符合实验事实。
(5) 研究电流与电阻的关系需控制定值电阻两端电压不变。由图(e)可知，当$R=10\,\Omega$时，$I=0.3\,\mathrm{A}$，则定值电阻两端电压$U_{\mathrm{定}}=IR=10\,\Omega × 0.3\,\mathrm{A}=3\,\mathrm{V}$。电源电压为$6\,\mathrm{V}$，根据串联分压，滑动变阻器两端电压$U_{\mathrm{滑}}=6\,\mathrm{V}-3\,\mathrm{V}=3\,\mathrm{V}$，即滑动变阻器与定值电阻阻值始终相等。当定值电阻取最大$25\,\Omega$时，滑动变阻器需调到$25\,\Omega$，因此选择最大阻值$≥25\,\Omega$的$\boldsymbol{R_3}$。
(6) ① 需用电流表测量灯泡的额定电流，因此$a$框内应是电流表，$b$框为开关；
② 小灯泡额定电流$I_{\mathrm{额}}=\frac{P_{\mathrm{额}}}{U_{\mathrm{额}}}=\frac{1\,\mathrm{W}}{2.5\,\mathrm{V}}=0.4\,\mathrm{A}$，调节滑动变阻器使电流表示数为$\boldsymbol{0.4\,\mathrm{A}}$时，小灯泡正常发光；
④ 闭合$S$、$S_1$，断开$S_2$时，电流表测干路电流$I_{\mathrm{总}}=0.5\,\mathrm{A}$，根据并联电路电流特点，$R_x$的电流$I_x=I_{\mathrm{总}}-I_{\mathrm{额}}=0.5\,\mathrm{A}-0.4\,\mathrm{A}=0.1\,\mathrm{A}$。$R_x$两端电压等于灯泡额定电压$2.5\,\mathrm{V}$，因此：
$R_x=\frac{U_{\mathrm{额}}}{I_x}=\frac{2.5\,\mathrm{V}}{0.1\,\mathrm{A}}=25\,\Omega$
【答案】
(1) $\boldsymbol{调零}$
(2) 如参考答案改线图所示
(3) $\boldsymbol{0.7}$
(4) $\boldsymbol{当实际电压远大于灯的额定电压时，小灯泡会被烧毁}$
(5) $\boldsymbol{R_3}$
(6) ① $\boldsymbol{电流表}$；② $\boldsymbol{0.4}$；④ $\boldsymbol{25}$
【知识点】
1. 电表的使用与电路纠错
2. 电功率计算（$P=UI$）
3. 控制变量法研究电流与电阻的关系
4. 并联电路特点与特殊方法测电阻
【点评】
本题是电学实验的综合考查，覆盖了实验操作、规律探究、器材选择、特殊测量等多个维度，对学生的实验操作能力、规律应用能力和综合分析能力要求较高，需熟练掌握电学核心规律并灵活迁移。
【难度系数】
0.4
