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3.为了测量小灯泡的额定功率并探究小灯泡亮度与实际功率的关系,某校物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路,标有“2.5 V”字样的小灯泡电阻约为10 Ω,电源电压为6 V,可供选用的滑动变阻器有“10 Ω 1 A”的$R_1$和“20 Ω 1 A”的$R_2$。
3题图
(1)该实验的原理是
(2)为了完成实验,你认为应该选用的滑动变阻器是
(3)请用笔画线代替导线将图甲的实验电路补充完整。(要求:滑动变阻器滑片向右移动时,灯泡变亮)
(4)正确连接电路后,闭合开关,他们发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表指针明显偏转,你认为造成这一现象的原因可能是
A.电流表断路
B.小灯泡短路
C.小灯泡灯丝断了
D.滑动变阻器短路
(5)排除故障后,当滑动变阻器的滑片移到某一位置时,某同学从“0~15 V”测量范围的刻度线看出指针停在10 V处,此时发现小灯泡亮度较
(6)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
3题图
(1)该实验的原理是
$P=UI$
。(2)为了完成实验,你认为应该选用的滑动变阻器是
$R_2$
(选填“$R_1$”或“$R_2$”)。(3)请用笔画线代替导线将图甲的实验电路补充完整。(要求:滑动变阻器滑片向右移动时,灯泡变亮)
(4)正确连接电路后,闭合开关,他们发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表指针明显偏转,你认为造成这一现象的原因可能是
C
。(填字母)A.电流表断路
B.小灯泡短路
C.小灯泡灯丝断了
D.滑动变阻器短路
(5)排除故障后,当滑动变阻器的滑片移到某一位置时,某同学从“0~15 V”测量范围的刻度线看出指针停在10 V处,此时发现小灯泡亮度较
暗
;若要测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向右
(选填“左”或“右”)移,直到小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是0.65
W。(6)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
小灯泡的实际功率越大,小灯泡越亮,小灯泡的温度越高,因小灯泡的电阻随温度的升高而变大,故灯丝的电阻越大,由欧姆定律,小灯泡两端的电压与电流的比值在不同亮度下不一样
。答案
3. (1) $P=UI$
(2) $R_2$
(3) 如答图所示
(4) C
(5) 暗 右 0.65
(6) 小灯泡的实际功率越大,小灯泡越亮,小灯泡的温度越高,因小灯泡的电阻随温度的升高而变大,故灯丝的电阻越大,由欧姆定律,小灯泡两端的电压与电流的比值在不同亮度下不一样
解析
【分析】
本题是测量小灯泡额定功率的电学实验题，需结合电功率公式、滑动变阻器选择、电路故障分析、电表读数及电阻特性等知识解题。
(1) 测量额定功率的核心原理是电功率公式；
(2) 根据串联电路电压规律和欧姆定律，计算滑动变阻器所需阻值，选择合适规格；
(3) 滑动变阻器需“一上一下”接线，根据滑片移动对灯泡亮度的影响确定接线柱；
(4) 根据电流表、电压表的示数特征判断断路故障；
(5) 利用电压表量程的倍数关系换算实际电压，结合额定电压判断亮度和滑片移动方向，读取电流后计算额定功率；
(6) 灯丝电阻随温度变化，导致电压与电流的比值（电阻）不同。
【解析】
(1) 测量小灯泡额定功率的实验原理为：$P=UI$；
(2) 小灯泡正常发光时的电流约为 $I=\frac{U_{额}}{R_{灯}}=\frac{2.5V}{10Ω}=0.25A$，此时滑动变阻器两端电压 $U_{滑}=U_{总}-U_{额}=6V-2.5V=3.5V$，滑动变阻器所需阻值 $R_{滑}=\frac{U_{滑}}{I}=\frac{3.5V}{0.25A}=14Ω$，因此应选最大阻值20Ω的$R_2$；
(3) 滑动变阻器需一上一下接线，要求滑片向右移动时灯泡变亮，说明滑动变阻器接入电阻变小，故将滑动变阻器的右下接线柱（B端）接入电路，连接到开关右端，如答图所示；
(4) 电流表无示数说明电路断路，电压表指针明显偏转说明电压表与电源连通，故障为小灯泡断路，故选C；
(5) 电压表选用0~3V量程，按0~15V量程读数为10V时，实际电压为 $10V÷5=2V$，小于额定电压2.5V，灯泡亮度较暗；要使灯泡正常发光，需增大灯泡两端电压，减小滑动变阻器接入电阻，故滑片向右移动；电流表选用0~0.6A量程，分度值0.02A，示数为0.26A，额定功率 $P_{额}=U_{额}I=2.5V×0.26A=0.65W$；
(6) 小灯泡的灯丝电阻随温度升高而变大，不同亮度下实际功率不同，灯丝温度不同，电阻不同，因此两端电压与电流的比值（即电阻）不一样。
【答案】
(1) $P=UI$
(2) $R_2$
(3) 如答图所示
(4) C
(5) 暗；右；0.65
(6) 小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮，小灯泡的温度越高，因小灯泡的电阻随温度的升高而变大，故灯丝的电阻越大，由欧姆定律，小灯泡两端的电压与电流的比值在不同亮度下不一样
【知识点】
电功率、滑动变阻器、电路故障
【点评】
本题综合考查电学实验的核心知识点，涵盖原理、器材选择、电路连接、故障判断、功率计算及电阻特性，是电学实验的典型题型，需学生熟练掌握串联电路规律和电表读数方法。
【难度系数】
0.6
本题是测量小灯泡额定功率的电学实验题，需结合电功率公式、滑动变阻器选择、电路故障分析、电表读数及电阻特性等知识解题。
(1) 测量额定功率的核心原理是电功率公式；
(2) 根据串联电路电压规律和欧姆定律，计算滑动变阻器所需阻值，选择合适规格；
(3) 滑动变阻器需“一上一下”接线，根据滑片移动对灯泡亮度的影响确定接线柱；
(4) 根据电流表、电压表的示数特征判断断路故障；
(5) 利用电压表量程的倍数关系换算实际电压，结合额定电压判断亮度和滑片移动方向，读取电流后计算额定功率；
(6) 灯丝电阻随温度变化，导致电压与电流的比值（电阻）不同。
【解析】
(1) 测量小灯泡额定功率的实验原理为：$P=UI$；
(2) 小灯泡正常发光时的电流约为 $I=\frac{U_{额}}{R_{灯}}=\frac{2.5V}{10Ω}=0.25A$，此时滑动变阻器两端电压 $U_{滑}=U_{总}-U_{额}=6V-2.5V=3.5V$，滑动变阻器所需阻值 $R_{滑}=\frac{U_{滑}}{I}=\frac{3.5V}{0.25A}=14Ω$，因此应选最大阻值20Ω的$R_2$；
(3) 滑动变阻器需一上一下接线，要求滑片向右移动时灯泡变亮，说明滑动变阻器接入电阻变小，故将滑动变阻器的右下接线柱（B端）接入电路，连接到开关右端，如答图所示；
(4) 电流表无示数说明电路断路，电压表指针明显偏转说明电压表与电源连通，故障为小灯泡断路，故选C；
(5) 电压表选用0~3V量程，按0~15V量程读数为10V时，实际电压为 $10V÷5=2V$，小于额定电压2.5V，灯泡亮度较暗；要使灯泡正常发光，需增大灯泡两端电压，减小滑动变阻器接入电阻，故滑片向右移动；电流表选用0~0.6A量程，分度值0.02A，示数为0.26A，额定功率 $P_{额}=U_{额}I=2.5V×0.26A=0.65W$；
(6) 小灯泡的灯丝电阻随温度升高而变大，不同亮度下实际功率不同，灯丝温度不同，电阻不同，因此两端电压与电流的比值（即电阻）不一样。
【答案】
(1) $P=UI$
(2) $R_2$
(3) 如答图所示
(4) C
(5) 暗；右；0.65
(6) 小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮，小灯泡的温度越高，因小灯泡的电阻随温度的升高而变大，故灯丝的电阻越大，由欧姆定律，小灯泡两端的电压与电流的比值在不同亮度下不一样
【知识点】
电功率、滑动变阻器、电路故障
【点评】
本题综合考查电学实验的核心知识点，涵盖原理、器材选择、电路连接、故障判断、功率计算及电阻特性，是电学实验的典型题型，需学生熟练掌握串联电路规律和电表读数方法。
【难度系数】
0.6
·预习点 为家庭节约用电提建议
1. 调查家中的用电情况。
2. 了解用电器的耗电情况。
3. 提出节约用电的建议。
4. 评估采纳节电建议后的效果。
1. 调查家中的用电情况。
2. 了解用电器的耗电情况。
3. 提出节约用电的建议。
4. 评估采纳节电建议后的效果。
答案
解析
【分析】本题是结合生活实际的实践性预习任务，解题思路需围绕题目给出的四个环节展开：先通过实际调查明确家中用电现状，再结合电器参数了解耗电情况，接着基于现状提出可行的节电建议，最后通过对比用电量评估建议的效果，全程联系生活实际操作，侧重实践应用，无需复杂理论推导。
【解析】步骤如下：
1. 调查家中用电情况：记录家中常用电器（如空调、冰箱、电视等）的每日使用时段、使用时长，统计不同电器的使用频率；
2. 了解用电器耗电情况：查看各电器铭牌上的额定功率，利用公式“耗电量（度）=额定功率（kW）×使用时间（h）”计算各电器的耗电量，明确高耗电电器；
3. 提出节约用电建议：结合调查结果，针对高耗电电器和日常用电习惯提出建议，如空调设置为26℃、不用电器时拔下插头减少待机耗电、更换节能型灯具、随手关闭闲置电器等；
4. 评估节电效果：记录采纳建议前一周的家庭总用电量，再记录采纳建议后一周的总用电量，通过“节电百分比=（原用电量-新用电量）/原用电量×100%”计算，评估建议的实际节电效果。
【答案】完成上述四个步骤的实践任务，形成家庭用电调查及节电方案报告（示例：1. 调查：家中常用电器有1.5匹空调、冰箱、电视，日均使用时长分别为空调8h、冰箱24h、电视3h；2. 耗电：空调每小时约1.1度，冰箱日均约1度，电视每小时0.2度；3. 建议：空调设26℃、待机拔插头、换LED灯；4. 评估：调整后一周比之前少用2度电，节电约5%）。
【知识点】家庭用电、节约用电、电功率计算
【点评】本题为实践性预习任务，将物理知识与生活实际紧密结合，既帮助学生巩固电功率相关知识，又培养学生的节能意识和实践探究能力，难度适中，贴近学生生活。
【难度系数】0.5
【解析】步骤如下：
1. 调查家中用电情况：记录家中常用电器（如空调、冰箱、电视等）的每日使用时段、使用时长，统计不同电器的使用频率；
2. 了解用电器耗电情况：查看各电器铭牌上的额定功率，利用公式“耗电量（度）=额定功率（kW）×使用时间（h）”计算各电器的耗电量，明确高耗电电器；
3. 提出节约用电建议：结合调查结果，针对高耗电电器和日常用电习惯提出建议，如空调设置为26℃、不用电器时拔下插头减少待机耗电、更换节能型灯具、随手关闭闲置电器等；
4. 评估节电效果：记录采纳建议前一周的家庭总用电量，再记录采纳建议后一周的总用电量，通过“节电百分比=（原用电量-新用电量）/原用电量×100%”计算，评估建议的实际节电效果。
【答案】完成上述四个步骤的实践任务，形成家庭用电调查及节电方案报告（示例：1. 调查：家中常用电器有1.5匹空调、冰箱、电视，日均使用时长分别为空调8h、冰箱24h、电视3h；2. 耗电：空调每小时约1.1度，冰箱日均约1度，电视每小时0.2度；3. 建议：空调设26℃、待机拔插头、换LED灯；4. 评估：调整后一周比之前少用2度电，节电约5%）。
【知识点】家庭用电、节约用电、电功率计算
【点评】本题为实践性预习任务，将物理知识与生活实际紧密结合，既帮助学生巩固电功率相关知识，又培养学生的节能意识和实践探究能力，难度适中，贴近学生生活。
【难度系数】0.5
下表对不同用电器列出了其中一种省电方法和相应的省电原理,请你补充完整 (
| 电器名称 | 省电方法 | 省电原理 |
| --- | --- | --- |
| 电风扇 | 不热的时候
量不开 | 减少用电时间 |
| 电灯 | | |
A.将灯泡换成成功率小一些的;减少用电时间
B.将白炽灯换成节能灯;提高发光效率
C.将白炽灯换成节能灯;减少工作时间
D.光线不暗时尽量不开;提高发光效率
B
)。| 电器名称 | 省电方法 | 省电原理 |
| --- | --- | --- |
| 电风扇 | 不热的时候
量不开 | 减少用电时间 || 电灯 | | |
A.将灯泡换成成功率小一些的;减少用电时间
B.将白炽灯换成节能灯;提高发光效率
C.将白炽灯换成节能灯;减少工作时间
D.光线不暗时尽量不开;提高发光效率
答案
B
解析
【分析】
要补充电灯的省电方法和原理，需结合不同电灯的工作特点分析：白炽灯发光效率低，电能多转化为内能浪费；节能灯发光效率高，相同照明效果下耗能更少。需逐一判断选项的合理性，选出符合要求的答案。
【解析】
对各选项分析如下：
A选项：“成功率小一些”表述错误，且原理并非减少用电时间，不符合要求；
B选项：将白炽灯换成节能灯，节能灯发光效率更高，相同照明效果下消耗电能更少，省电原理是提高发光效率，符合要求；
C选项：换节能灯的原理不是减少工作时间，而是提高发光效率，错误；
D选项：“光线不暗时尽量不开”是减少用电时间，并非换灯的省电方法，不符合题意。因此正确答案为B。
【答案】
B
【知识点】
电能利用、节能原理
【点评】
本题考查生活中的用电节能常识，结合电器工作原理分析省电方法，贴近生活实际，难度适中。
【难度系数】
0.6
要补充电灯的省电方法和原理，需结合不同电灯的工作特点分析：白炽灯发光效率低，电能多转化为内能浪费；节能灯发光效率高，相同照明效果下耗能更少。需逐一判断选项的合理性，选出符合要求的答案。
【解析】
对各选项分析如下：
A选项：“成功率小一些”表述错误，且原理并非减少用电时间，不符合要求；
B选项：将白炽灯换成节能灯，节能灯发光效率更高，相同照明效果下消耗电能更少，省电原理是提高发光效率，符合要求；
C选项：换节能灯的原理不是减少工作时间，而是提高发光效率，错误；
D选项：“光线不暗时尽量不开”是减少用电时间，并非换灯的省电方法，不符合题意。因此正确答案为B。
【答案】
B
【知识点】
电能利用、节能原理
【点评】
本题考查生活中的用电节能常识，结合电器工作原理分析省电方法，贴近生活实际，难度适中。
【难度系数】
0.6
