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典题7如图13-6-5所示，甲同学做“测量小灯泡的电功率”实验，所用的实验器材有：电源(电压恒为6 V)、小灯泡(额定电压为2.5 V，正常发光时灯丝电阻约为10 Ω)、电流表、电压表和开关各一个，规格分别为$R_1$(10 Ω 1 A)和$R_2$(30 Ω 0.5 A)的滑动变阻器各一个，导线若干。
(1)连接电路时，滑动变阻器应选
(2)连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，电路故障原因可能是
(3)排除故障，闭合开关，移动滑动变阻器的滑动头P至某位置时，电压表的示数为2.2 V，若想测量小灯泡的额定功率，应将滑动头P向
(1)连接电路时，滑动变阻器应选
$R_2$
(选填“$R_1$”或“$R_2$”)。(2)连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，电路故障原因可能是
小灯泡短路(合理即可)
。(3)排除故障，闭合开关，移动滑动变阻器的滑动头P至某位置时，电压表的示数为2.2 V，若想测量小灯泡的额定功率，应将滑动头P向
B
(选填“A”或“B”)端移动。通过实验绘制出小灯泡的U-I图像，如图13-6-6所示，则小灯泡的额定功率为0.625
W。答案
1. $R_2$ 2. 小灯泡短路(合理即可) 3. B 4. 0.625
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. 选择滑动变阻器时，先根据小灯泡额定电压和电阻算出额定电流，再结合电源电压算出小灯泡正常发光时滑动变阻器所需的阻值，对比两个滑动变阻器的规格确定选型；
2. 电路故障分析：电流表有示数说明电路通路，结合电压表无示数、小灯泡不亮的现象，判断故障类型；
3. 额定功率操作与计算：当前电压低于额定电压，需根据串联分压规律调整滑动变阻器滑片，再从U-I图像中找到额定电压对应的电流，计算额定功率。
【解析】
(1) 小灯泡额定电压$U_L=2.5\ \mathrm{V}$，正常发光时电阻$R_L≈10\ \Omega$，则额定电流$I_L=\frac{U_L}{R_L}=\frac{2.5\ \mathrm{V}}{10\ \Omega}=0.25\ \mathrm{A}$。电源电压$U=6\ \mathrm{V}$，小灯泡正常发光时，滑动变阻器两端电压$U_{\mathrm{滑}}=U-U_L=6\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=3.5\ \mathrm{V}$，此时滑动变阻器接入电阻$R_{\mathrm{滑}}=\frac{U_{\mathrm{滑}}}{I_L}=\frac{3.5\ \mathrm{V}}{0.25\ \mathrm{A}}=14\ \Omega$，需选最大阻值≥14Ω的滑动变阻器，故选$R_2$。
(2) 电流表有示数说明电路为通路，小灯泡不亮且电压表无示数，故障原因是小灯泡短路（短路时电压表测短路部分电压，示数为0，电路仍导通）。
(3) 电压表示数为2.2V，低于额定电压2.5V，需增大灯泡两端电压。根据串联分压规律，应减小滑动变阻器接入电阻，故滑片向B端移动；由U-I图像可知，额定电压2.5V对应的电流为0.25A，小灯泡的额定功率$P=U_L I=2.5\ \mathrm{V}×0.25\ \mathrm{A}=0.625\ \mathrm{W}$。
【答案】
1. $R_2$ 2. 小灯泡短路(合理即可) 3. B 4. 0.625
【知识点】
测量小灯泡的电功率、滑动变阻器的选择、电路故障分析
【点评】
本题是“测量小灯泡的电功率”的基础题型，综合考查滑动变阻器选型、电路故障判断、额定功率计算，需掌握串联电路分压规律和额定功率的计算方法，是电学实验的核心考点。
【难度系数】
0.5
本题围绕“测量小灯泡的电功率”实验展开，需分步骤分析：
1. 选择滑动变阻器时，先根据小灯泡额定电压和电阻算出额定电流，再结合电源电压算出小灯泡正常发光时滑动变阻器所需的阻值，对比两个滑动变阻器的规格确定选型；
2. 电路故障分析：电流表有示数说明电路通路，结合电压表无示数、小灯泡不亮的现象，判断故障类型；
3. 额定功率操作与计算：当前电压低于额定电压，需根据串联分压规律调整滑动变阻器滑片，再从U-I图像中找到额定电压对应的电流，计算额定功率。
【解析】
(1) 小灯泡额定电压$U_L=2.5\ \mathrm{V}$，正常发光时电阻$R_L≈10\ \Omega$，则额定电流$I_L=\frac{U_L}{R_L}=\frac{2.5\ \mathrm{V}}{10\ \Omega}=0.25\ \mathrm{A}$。电源电压$U=6\ \mathrm{V}$，小灯泡正常发光时，滑动变阻器两端电压$U_{\mathrm{滑}}=U-U_L=6\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=3.5\ \mathrm{V}$，此时滑动变阻器接入电阻$R_{\mathrm{滑}}=\frac{U_{\mathrm{滑}}}{I_L}=\frac{3.5\ \mathrm{V}}{0.25\ \mathrm{A}}=14\ \Omega$，需选最大阻值≥14Ω的滑动变阻器，故选$R_2$。
(2) 电流表有示数说明电路为通路，小灯泡不亮且电压表无示数，故障原因是小灯泡短路（短路时电压表测短路部分电压，示数为0，电路仍导通）。
(3) 电压表示数为2.2V，低于额定电压2.5V，需增大灯泡两端电压。根据串联分压规律，应减小滑动变阻器接入电阻，故滑片向B端移动；由U-I图像可知，额定电压2.5V对应的电流为0.25A，小灯泡的额定功率$P=U_L I=2.5\ \mathrm{V}×0.25\ \mathrm{A}=0.625\ \mathrm{W}$。
【答案】
1. $R_2$ 2. 小灯泡短路(合理即可) 3. B 4. 0.625
【知识点】
测量小灯泡的电功率、滑动变阻器的选择、电路故障分析
【点评】
本题是“测量小灯泡的电功率”的基础题型，综合考查滑动变阻器选型、电路故障判断、额定功率计算，需掌握串联电路分压规律和额定功率的计算方法，是电学实验的核心考点。
【难度系数】
0.5
典题8 图13-6-7是“探究影响电流热效应的因素”的实验装置。甲、乙是完全相同的密闭容器，里面密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化可以反映密闭空气温度的变化。闭合开关前，A、B两U形管中的液面相平。
(1)实验中，乙容器外部的电阻的作用是使甲、乙容器内通过导体的
(2)由于电流通过导体产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过U形管中液面高度的变化来反映甲、乙容器内空气温度的变化的，这里采用的物理研究方法是
(3)通过观察A、B两U形管中液面高度的变化，会发现
(1)实验中，乙容器外部的电阻的作用是使甲、乙容器内通过导体的
电流
不相等。(2)由于电流通过导体产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过U形管中液面高度的变化来反映甲、乙容器内空气温度的变化的，这里采用的物理研究方法是
转换法
。(3)通过观察A、B两U形管中液面高度的变化，会发现
甲
(选填“甲”或“乙”)容器内导体的电阻产生的热量较多。由此可知，在电阻和通电时间相同时，电流越大
(选填“大”或“小”)，导体产生的热量越多。答案
1. 电流 2. 转换法 3. 甲 大
解析
【分析】
本题是探究电流热效应的实验，需结合串并联电路电流特点、物理研究方法及焦耳定律分析：
(1) 观察装置连接：乙容器内的5Ω电阻与外部5Ω电阻并联，再与甲容器内的5Ω电阻串联，根据串并联电流规律，甲容器内电阻的电流大于乙容器内电阻的电流，故外部电阻的作用是使甲、乙容器内导体的电流不同。
(2) 实验中热量无法直接测量，通过U形管液面高度变化间接反映热量多少，这种将不易观察的物理量转换为易观察物理量的方法是转换法。
(3) 根据焦耳定律Q=I²Rt，甲、乙电阻和通电时间相同，甲的电流更大，产生热量更多，由此得出电阻和通电时间相同时，电流越大，热量越多。
【解析】
(1) 乙容器内的5Ω电阻与外部5Ω电阻并联后，再与甲的5Ω电阻串联。并联电路中各支路电流相等，因此甲容器内电阻的电流是乙容器内电阻电流的2倍，即甲、乙容器内导体的电流不相等，故外部电阻的作用是使电流不相等。
(2) 电流产生的热量不易直接测量，实验中通过U形管液面高度的变化来间接反映甲、乙容器内空气温度的变化（即热量多少），这种研究方法是转换法。
(3) 甲、乙容器内的电阻R相同，通电时间t相同，由焦耳定律Q=I²Rt可知，电流I越大，产生的热量Q越多。由于甲容器内电阻的电流更大，因此甲容器内导体产生的热量更多，说明在电阻和通电时间相同时，电流越大，导体产生的热量越多。
【答案】
1. 电流 2. 转换法 3. 甲；大
【知识点】
电流的热效应、焦耳定律、转换法
【点评】
本题是探究电流热效应的经典基础实验题，考查了实验装置设计目的、物理研究方法及焦耳定律的应用，需结合串并联电流规律和控制变量法分析，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题是探究电流热效应的实验，需结合串并联电路电流特点、物理研究方法及焦耳定律分析：
(1) 观察装置连接：乙容器内的5Ω电阻与外部5Ω电阻并联，再与甲容器内的5Ω电阻串联，根据串并联电流规律，甲容器内电阻的电流大于乙容器内电阻的电流，故外部电阻的作用是使甲、乙容器内导体的电流不同。
(2) 实验中热量无法直接测量，通过U形管液面高度变化间接反映热量多少，这种将不易观察的物理量转换为易观察物理量的方法是转换法。
(3) 根据焦耳定律Q=I²Rt，甲、乙电阻和通电时间相同，甲的电流更大，产生热量更多，由此得出电阻和通电时间相同时，电流越大，热量越多。
【解析】
(1) 乙容器内的5Ω电阻与外部5Ω电阻并联后，再与甲的5Ω电阻串联。并联电路中各支路电流相等，因此甲容器内电阻的电流是乙容器内电阻电流的2倍，即甲、乙容器内导体的电流不相等，故外部电阻的作用是使电流不相等。
(2) 电流产生的热量不易直接测量，实验中通过U形管液面高度的变化来间接反映甲、乙容器内空气温度的变化（即热量多少），这种研究方法是转换法。
(3) 甲、乙容器内的电阻R相同，通电时间t相同，由焦耳定律Q=I²Rt可知，电流I越大，产生的热量Q越多。由于甲容器内电阻的电流更大，因此甲容器内导体产生的热量更多，说明在电阻和通电时间相同时，电流越大，导体产生的热量越多。
【答案】
1. 电流 2. 转换法 3. 甲；大
【知识点】
电流的热效应、焦耳定律、转换法
【点评】
本题是探究电流热效应的经典基础实验题，考查了实验装置设计目的、物理研究方法及焦耳定律的应用，需结合串并联电流规律和控制变量法分析，难度适中。
【难度系数】
0.6
