专题15 电功和电热（解析版）

专题15电功和电热（解析版）一．实验探究题（共20小题）1．有一个额定电压是2.5V的小灯泡，正常工作时的电阻约为10Ω，小明想测量它的额定电功率。实验室有如下器材：电源（电压恒为6V）、电流表、电压表、开关各一个、规格分别为“10Ω0.5A”和“50Ω0.5A”的滑动变阻器两个、导线若干。（1）小明设计了图甲所示电路，他应选规格为50Ω0.5A的滑动变阻器才能完成实验；（2）图乙是小华根据电路图连接的实物图，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡不亮，经检查是由于一根导线连接错误，请你在图乙中连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线；（3）小华改正接线后，闭合开关，观察到电流表指针不偏转，示数为零；电压表示数为6V则电路中出现的故障是：灯泡断路；（4）小华排除故障后，继续实验。实验中，当电压表的示数为2.5V时，电流表的示数如图丙所示，则小灯泡额定功率是0.75W；（5）该实验同时还发现小灯泡的电阻是变化的，其原因是小灯泡电阻随温度的升高（降低）而变大（减小）；利用上述电路继续进行对比实验时，当调节滑动变阻器使得电流表示数为0.15A时，灯泡的实际电功率P实小于（大于/小于/等于）0.25P额；（6）小华同学利用（5）中连接好的实物电路，探究电流跟电阻的关系。实验时，她将小灯泡分别换成多个已知阻值的定值电阻R，保持电压表示数始终为如图丁所示，并记录各次电流表的示数，在不更换其他器材的情况下，为了能够完成实验，更换的定值电阻的阻值范围是：4Ω～25Ω；若实验中某两次接入的定值电阻之比为1：3，则滑动变阻器两端的电压之比是1：1，功率之比是3：1。【分析】（1）由欧姆定律求出灯的额定电流约为多少，灯正常发光时，由串联电路的规律和欧姆定律求出变阻器连入电路中的电阻即可确定变阻器选用的规格；（2）原电路中，电压表串联在电路中，灯与变阻器并联是错误的，电压表应与灯并联，变阻器应与灯串联；（3）若电流表示数为0，说明电路可能断路；电压表示数接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了；（4）根据电流表选用的量程确定分度值读数，根据P＝UI求灯的额定功率；（5）小灯泡电阻随温度的升高（降低）而变大（减小）；如果灯泡电阻不随温度变化而变化，电流等于额定电流一半时，根据P＝I2R，灯泡实际功率等于额定功率的四分之一，实际上灯泡温度越低，灯泡电阻越小，通过灯泡电流为其额定电流一半时，灯泡电阻小于灯泡正常发光时的电阻，则灯泡实际功率小于额定功率的四分之一。（6）研究电流与电阻关系时，要控制电阻的电压不变，根据串联电路电压的规律求出变阻器分得的电压，根据分压原理，求出当变阻器的最大电阻接入电路中时所对应的定值电阻的最大值；由已知条件确定电路中的最大电流，由欧姆定律求出更换的定值电阻的最小值；探究电流跟电阻的关系时，应控制电阻两端的电压不变；根据电阻两端的电压判定滑动变阻器两端的电压的大小；根据电压一定时，电流与电阻成反比，比较电流大小关系，从而根据P＝UI判定功率关系。【解答】解：（1）有一个额定电压是2.5V的小灯泡，正常工作时的电阻约为10Ω，由欧姆定律，灯的额定电流约为：，灯正常发光时，由串联电路的规律和欧姆定律，变阻器连入电路中的电阻为：，故他应选规格为“50Ω0.5A”的滑动变阻器才能完成实验；（2）原电路中，电压表串联在电路中，灯与变阻器并联是错误的，电压表应与灯并联，变阻器应与灯串联，如下所示：（3）经分析，闭合开关，观察到电流表指针不偏转，示数为零，电压表示数为6V，则电路中出现的故障是：灯泡断路；（4）图丙中，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流大小为0.3A，灯的额定功率：P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W；（5）因小灯泡电阻随温度的升高（降低）而变大（减小），故该实验同时还发现小灯泡的电阻是变化的；灯泡温度越低，灯泡电阻越小，通过灯泡电流为其额定电流一半时，灯泡电阻小于灯泡正常发光时的电阻，根据P＝I2R，则灯泡实际功率小于额定功率的四分之一。即当调节滑动变阻器使得电流表示数为0.15A时，此时实际电流为额定电流0.3A的二分之一，灯泡实际功率P实小于0.25P额。（6）由图丁知，电压表选用小量程，分度值为0.1V，电阻两端的电压始终保持U＝2V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：U滑＝6V﹣2V＝4V，电压表示数为变阻器分得的电压的0.5倍，根据分压原理，当变阻器的最大电阻接入电路中时，定值电阻的最大值为0.5×50Ω＝25Ω，因允许通过变阻器的最大电流为0.5A小于0.6A，故电路中的最大电流为0.5A，由欧姆定律，电路的最小电阻为，更换的定值电阻的阻值范围是：4Ω～25Ω；探究电流跟电阻的关系时，应控制电阻两端的电压不变，即定值电阻两端的电压为2V，则滑动变阻器两端的电压为6V﹣2V＝4V不变，故滑动变阻器两端的电压之比是1：1；定值电阻两端的电压为2V不变，两次接入的定值电阻之比为1：3，根据电流与电阻成反比可知，两次接入定值电阻时电流之比为3：1，由P＝UI可知，滑动变阻器的功率之比为3：1。故答案为：（1）50Ω0.5A；（2）见解答：（3）灯泡断路；（4）0.75；（5）小灯泡电阻随温度的升高（降低）而变大（减小）；小于；（6）4Ω～25Ω；1：1；3：1。2．测量小灯泡电功率。下面是小明测量额定电压为2.5V、正常发光时的电阻约为10Ω的小灯泡L1电功率的实验过程，他选择了电压恒为6V的电源、最大阻值为15Ω的滑动变阻器、电压表和电流表等器材，连接了如图甲所示的电路。请你根据所学的知识回答下面的问题。（1）如图甲所示的电路，有一根导线连接不妥。请在不妥的导线上打“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确。正确连接电路后，闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑至最右（填“左”或“右”）端。闭合开关后，发现电流表示数为0.4A，电压表的指针不发生偏转，则电路出现的故障可能是小灯泡短路。（2）排除故障后、闭合开关，适当调节滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为2.5V时，小灯泡正常发光，电流表的示数如图乙所示为0.3A，小灯泡的额定功率为0.75W。（3）小明找来额定电压为2V，正常发光时电阻为8Ω的小灯泡A和额定电压为3V、正常发光时电阻为10Ω的小灯泡B，利用图甲所示的电路和器材可以测出小灯泡B（填“A”或“B”）的额定功率。（4）小明又设计了如图丙所示电路，利用电压恒为4.5V的电源、阻值为5Ω定值电阻R0以及电压表，测量出了额定电流为0.3A的小灯泡L的额定功率，具体实验过程如下。请将实验步骤补充完整：①只闭合开关S1，调节滑动变阻器，使电压表示数为3V；②闭合开关S1、S2，滑动变阻器的滑片保持不变（填“保持不变”、“适当向左调”或“适当向右调”），读出电压表示数为2V；③灯泡L的额定功率P＝0.54W。【分析】（1）电流表在使用时要选择合适的量程；为了保护电路，闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处；闭合开关后，发现电流表有示数，电压表的指针发生偏转，说明电路可能短路，据此分析；（2）小灯泡两端电压为2.5V时正常发光，电流表接入电路的量程为0～0.6A，每一小格表示0.02A，读图可知小灯泡正常发光时通过灯泡的电流，根据P＝UI计算小灯泡的额定功率；（3）测量小灯泡额定功率的实验中要求移动滑动变阻器的滑片使小灯泡能正常发光，据此解答；（4）①只闭合开关S1，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，根据欧姆定律计算电压表示数；②闭合开关S1、S2，滑动变阻器的滑片保持不变，计算滑动变阻器的阻值，结合第①步可计算小灯泡正常发光时的电阻；③灯泡L的额定功率P＝I2R计算。【解答】解：（1）由题可知，小灯泡正常发光时的电流I＝＝＝0.25A；故电流表应该接0～0.6A的量程；如图所示：为了保护电路，闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处，即最右端；闭合开关后，发现电流表的示数是0.4A，说明电路可能有短路，电压表无示数，表明电压表被短路，则电路出现的故障可能是小灯泡短路；（2）小灯泡的额定电压为2.5V，要正常发光，需调节滑动变阻器使电压表示数为2.5V；电流表接入电路的量程为0～0.6A，每一小格表示0.02A，读图可知小灯泡正常发光时，通过灯泡的电流为0.3A；小灯泡的额定功率为：P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W；（3）由题意可知，小灯泡A正常发光时，由串联分压可知，＝，UA＝2V，U滑＝U﹣UA＝6V﹣2V＝4V；所以R滑＝＝＝16Ω，超过滑动变阻器的最大阻值，因此不能测出额定功率；小灯泡B正常发光时，由串联分压可知，＝，UB＝3V，U滑＝U﹣UB＝6V﹣3V＝3V；所以R滑＝＝＝12Ω；因此可以测量额定功率；（4）①只闭合开关S1，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，电路中定值电阻、滑动变阻器和小灯泡串联，电压表测量滑动变阻器和小灯泡的电压，当电路中电流为0.3A时，小灯泡正常发光，此时定值电阻两端的电压为U0＝I1R0＝0.3A×5Ω＝1.5V，则滑动变阻器和小灯泡两端的电压为U1＝U﹣U0＝4.5V﹣1.5V＝3V，即电压表的示数为3V；②闭合开关S1、S2，滑动变阻器的滑片保持不变，读出电压表示数为2V，此时小灯泡被短路，电路中滑动变阻器和定值电阻串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，此时定值电阻两端的电压U0＝U﹣U滑＝4.5V﹣2V＝2.5V，此时电路中的电流I＝＝＝0.5A；则滑动变阻器的电阻为R滑＝＝＝4Ω；结合第①步中，滑动变阻器和小灯泡串联时，两端总电压为3V，电路中的电流为0.3A，则总电阻R总＝＝＝10Ω，则小灯泡正常发光时的电阻RL＝R总﹣R滑＝10Ω﹣4Ω＝6Ω；③灯泡L的额定功率P＝I12RL＝（0.3A）2×6Ω＝0.54W。故答案为：（1）如图所示；右；小灯泡短路；（2）2.5；0.3；0.75；（3）B；（4）①3；②保持不变；③0.54。3．实验老师为“测量小灯泡额定功率”准备了如下器材：电源（电压恒为6V）开关、电压表和电流表各一只、额定电压为2.5V的待测小灯泡（电阻约为10Ω）、滑动变阻器（“20Ω1A”）、导线若干。（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物图连接完整（要求：滑片向右移动灯泡变亮）。（2）闭合开关前电流表的指针如图乙所示，其原因是电流表使用前没有调零。（3）故障排除后，调节滑动变阻器的滑片，并绘制了小灯泡的电流随其两端电压变化的关系如图丙所示，则小灯泡的额定功率为0.625W。从图象中还发现：当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比变大（选填“变大”、“变小”或“不变”），这主要是受温度的因素影响。（4）由图丙推知：小灯泡的实际电压是额定电压一半时的电功率为P1，小灯泡的实际电流是额定电流一半时的电功率为P2，则P1大于P2（选填“大于”、“小于”或“等于”）。（5）若把这样的两只灯泡串联接在3V的电源上，则此时两个小灯泡消耗的实际功率总和是0.6W。（6）小明打算增加一个已知阻值的电阻R0，只利用一只电流表，来测量这个小灯泡的额定功率。经过小组讨论设计了图丁和图戊两个电路图，你认为能测出灯泡额定功率的电路图是戊图。【分析】（1）根据滑片向右移动灯泡变亮确定变阻器滑片右下接线柱连入电路中；（2）电流表使用前要调零；（3）根据绘制的小灯泡的电流随其两端电压变化的关系可知灯在额定电压下的电流，根据P＝UI求出小灯泡的额定功率；甲图中电压表测灯的电压，电流表测灯的电流，从图丙知灯的电压为0.5V、1.0V和2.5V时对应的电流大小，求出电压表与电流表的示数之比，据此分析回答；（4）由图丙知，分别找出小灯泡的实际电压是额定电压一半时的电流大小和小灯泡的实际电流是额定电流一半时对应的电压大小，根据P＝UI比较灯的实际电功率P1与P2大小；（5）若把这样的两只灯泡串联接在3V的电源上，根据串联分压原理可知每个灯泡两端的电压均为1.5V，由图丙可知此时通过电路的电流，根据P＝UI计算此时电路总功率；（6）要测灯的额定功率，应先使灯正常发光，将R0与电流表串联后再与灯并联，通过移动变阻器的滑片使电流表示数为时，由并联电路电压的规律，灯的电压为2.5V，灯正常发光；保持滑片位置不变，通过开关的转换，使电流表测灯与R并联的总电流，因电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯仍正常发光，根据并联电路电流的规律求出灯的额定电流，根据P＝UI计算灯的额定功率。【解答】解：（1）滑片向右移动灯泡变亮，即电流变大电阻变小，故变阻器滑片右下接线柱连入电路中，如下所示：（2）闭合开关前电流表的指针如图乙所示，其原因是电流表指针没有调零；（3）根据绘制的小灯泡的电流随其两端电压变化的关系知，灯在额定电压下的电流为0.25A，则小灯泡的额定功率为：P＝UI＝2.5V×0.25A＝0.625W；甲图中电压表测灯的电压，电流表测灯的电流，从图丙知，灯的电压为0.5V、1.0V和2.5V时，对应的电流分别为0.1A、0.15A和0.25A，根据欧姆定律可知电压表与电流表的示数之比即灯泡的电阻，分别为：＝5Ω；≈6.67Ω；＝10Ω，故当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比变大，这是因为灯泡电阻受温度影响很大；（4）由图丙知，小灯泡的实际电压是额定电压一半（1.25V）时的电流约为0.17A，电功率为：P1＝U1I1＝1.25V×0.17A＝0.2125W；小灯泡的实际电流是额定电流一半时（0.125A）对应的电压约为0.75V，灯的实际电功率为：P2＝U2I2＝0.75V×0.125A＝0.09375W，则P1大于P2；（5）若把这样的两只灯泡串联接在3V的电源上，根据串联分压原理可知每个灯泡两端的电压均为1.5V，由图丙可知此时通过电路的电流为0.2A，则此时两个小灯泡消耗的实际功率总和是：P′＝U′I′＝3V×0.2A＝0.6W；（6）两图中灯泡和定值电阻并联接入电路，并联电路各支路两端电压相等，所以当定值电阻两端的电压等于灯泡的额定电压时，灯泡正常发光，分析可知图戊所示电路先闭合开关S2，断开开关S1，此时电流表测通过定值电阻的电流，调节滑动变阻器，使电流表示数为，此时灯泡两端电压为额定电压；然后闭合开关S1，断开开关S2，保持滑动变阻器滑片位置不变，记录下此时电流表的示数为I，电流表测灯与R0并联的总电流，因电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯仍正常发光，根据并联电路电流的规律可知灯的额定电流：I额＝I﹣，根据P＝UI计算小灯泡的额定功率。故答案为：（1）见解答；（2）电流表使用前没有调零；（3）0.625；变大；温度；（4）大于；（5）0.6；（6）戊。4．探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”。实验装置如图所示，A、B两个相同的烧瓶中装有等质量、等温度煤油。烧瓶内装有同材质、同长度的电热丝，RA＞RB。（1）A瓶中电热丝比B瓶中电热丝的横截面积小。（2）闭合开关，通过RA的电流等于通过RB的电流，通电一段时间后，A瓶的温度更高，电热丝产生热量更多。（3）与上述实验过程采用的两种物理研究方法不同的是A。A.探究物体受到几个力作用，引入了合力的概念B.探究压力的作用效果，可通过观察海绵的凹陷程度C.探究电流与电压的关系，必须保持电阻一定【分析】（1）导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积都有关；（2）本题利用控制变量法来进行研究电流产生的热量与什么因素有关的实验，应控制吸热液体的材料相同，质量相等，通过观察液体的温度的变化来比较吸热的多少。并反映电热的多少，本题探究“电热和电阻的关系”，应控制电流相等，使用阻值不等的电阻进行实验，即阻值越大产生热量越多。【解答】解：（1）电热丝的材质、长度相同，RA＞RB，知A瓶中电热丝比B瓶中电热丝横截面积小；（2）探究“电热和电阻的关系”，应控制电流和通电时间相等，使用阻值不等的电阻进行实验，即阻值越大产生热量越多。（3）在该实验中用到的物理研究方法有控制变量法和转换法；A、探究物体受到几个力作用，引入了合力的概念，用到了等效替代法；B.探究压力的作用效果，可通过观察海绵的凹陷程度，用到了转换法；C.探究电流与电压的关系，必须保持电阻一定，用到了控制变量法。故答案为：（1）小；（2）等于；A；（3）A。5．在“测量小灯泡额定功率”的实验中，器材有：电源（电压恒定）、开关、电压表和电流表各一只、额定电压为2.5V的灯泡、滑动变阻器及导线若（1）在未做实验前检查仪器时，发现其它仪器正常，但电流表的指针如图甲所示，则接下来应该做的操作是将电流表的指针调零；（2）在连接实物时，如图乙所示，开关应断开，并将滑片移至滑动变阻器的最左（选填“左”或“右”）端；闭合开关后，发现灯泡不亮、电流表有示数、电压表无示数，产生此现象的原因可能是小灯泡短路（写出一条即可）；（3）问题解决后，移动滑片，小灯泡I﹣U图像如图丙所示，则小灯泡正常发光的额定功率为0.625W；（4）实验中若电压表损坏，同学们利用身边的器材设计了如图丁所示的电路。其中电源电压恒为U，R0的电阻值已知；①闭合开关S和S1，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为；②闭合开关S和S2，不调节（选填“调节”或“不调节”）滑动变阻器的滑片，记录电流表的示数为I；③小灯泡额定功率表达式为：P额＝2.5V×（I﹣）（用已知量的数字和符号表示）。【分析】（1）如果电表指针没有指在零刻度线上，要对电表指针调零；（2）为了保护电路，连接电路时，开关应断开，并将滑片移至滑动变阻器阻值最大处；灯泡不亮，电流表有示数，说明电路中有电流，电压表无示数，说明灯泡两端无电压，由此可判断电路故障；（3）根据实验数据绘成的I﹣U图像知灯在额定电压下的电流，根据P＝UI求出小灯泡的额定功率；（4）要测灯泡的额定功率，应该使灯泡先正常发光，在没有电压表的情况下，电流表与定值电阻R起到电压表的测量作用，故先将R与电流表串联，再与灯并联。通过调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为时，由并联电路电压的规律，灯的电压为2.5V，正常发光；保持滑片的位置不变。通过开关的转换，使电流表测灯与R并联的总电流，因为电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯泡仍正常发光，此时电流表测量干路中的电流，根据并联电路电流的规律，求出灯的额定电流，然后再根据P＝UI写出额定功率的表达式。【解答】解：（1）实验前电流表指针如图甲所示，指针未指零刻度线，说明电流表指针未调零，接下来操作是将电流表指针调零。（2）为保护电路，滑动变阻器接入阻值应调到最大值，由图乙可知，滑动变阻器是右下接线柱接入电路，其最大阻值在最左端，即滑片应移到滑动变阻器的最左端；灯泡不亮，电流表有示数，说明电路中有电流，电压表无示数，说明灯泡两端无电压，由此电路故障灯泡短路。（3）根据实验数据绘成的I﹣U图像知，灯在额定电压下的电流为0.25A，小灯泡的额定功率是：P＝UI＝2.5V×0.25A＝0.625W；（4）①要测灯泡的额定功率，应该使灯泡先正常发光，故先闭合开关S和S2，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为时，由并联电路电压的规律和欧姆定律，此时灯的电压为2.5V，正常发光；②闭合开关S和S1，保持滑片的位置不变。通过开关的转换，使电流表测灯与R并联的总电流，因为电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯泡仍正常发光；③根据并联电路电流的规律，则灯的额定电流为I﹣，小灯泡额定功率表达式为：P额＝U额I额＝2.5V×（I﹣）。故答案为：（1）将电流表的指针调零；（2）左；小灯泡短路；（3）0.625；（4）；不调节；2.5V×（I﹣）。6．小明测量小灯泡的电功率中，提供的实验器材有：待测小灯泡（额定电压为2.5V）、电源（二节新干电池），滑动变阻器、电流表、电压表、开关及导线若干。（1）小明通过移动滑片记录了五组数据，描点并绘出了如图乙所示的I﹣U图像。据图像可知小灯泡的额定功率为0.75W。（2）测出小灯泡的额定功率后，同学们又把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不等于其额定功率的，此时它的实际功率大于0.1875W（选填“大于”、“小于”或“等于”）。（3）小华利用小明的实验器材，只增加了一个阻值为10Ω定值电阻R1，如图丙是她设计的电路图，则她不能（选填“能”或“不能”）测出小灯泡的额定功率。（4）实验结束后，小明将该小灯泡单独与一个10Ω的定值电阻R1串联后接入电压为3V的电源两端，此时R1的功率是0.4W。【分析】（1）由图知知灯的电压为2.5V时电流大小，根据P＝UI求小灯泡的额定功率；（2）根据P＝结合灯的电阻随温度的降低而减小分析；（3）根据灯在额定电压下正常发光分析；（4）小灯泡的电阻随电压（温度）的变化而变化，不是一个定值，所以，根据串联电路电流和电压的特点，由图乙找出灯泡符合条件对应的电压和电流值，进而求出R0的功率。【解答】解：（1）根据I﹣U图象知，当电压为2.5V，电流为0.3A，灯的额定功率：P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W；（2）若灯的电阻不变，则当灯泡两端的电压调为额定电压的一半时，根据P＝，灯的实际功率为额定功率的四分之一，但当灯泡两端的电压调为额定电压的一半时，灯的实际功率变小，灯的温度降低了，此时灯的电阻减小了，根据P＝，测得的P实＞P额，即它的实际功率大于×0.75W＝0.1875W；（3）丙中，R1、小灯泡、变阻器三者串联，S接1时，电压表测小灯泡的电压，S接2时电压表测灯和定值电阻两端的总电压，灯正常发光时的电流为0.3A，则R1的电压为U1＝IR1＝0.3A×10Ω＝3V等于电源电压，即灯不能正常工作；（4）由图乙知，当灯的电压U灯＝1.0V，对应的电流I灯＝0.2A时，根据串联电路电流的特点，通过定值电阻的电流大小等于I1＝I灯＝0.2A，此时定值电阻的电压U定＝I1R1＝0.2A×10Ω＝2V，又根据串联电路电压的特点，灯和定值电阻的总电压U＝U灯+U定＝1V+2V＝3V刚好为电源电压；所以，此时R1的功率：P1＝U定I1＝2V×0.2A＝0.4W。故答案为：（1）0.75；（2）大于；（3）不能；（4）0.4。7．小明在测额定电压为“2.5V”小灯泡电功率的实验中，电源电压恒为4.5V，灯泡正常发光时的电阻约为6Ω，滑动变阻器规格为“20ΩlA”。（1）如图甲所示，是小明连接的实验电路，若利用该电路实验，闭合开关，会发生的情况是A、C。A．小灯泡不亮B．电流表无示数C．电压表无示数D．电压表指针反向偏转（2）若只需改动一根导线，即可使电路连接正确。请你在应改动的导线上画“×”，并用笔画代替导线画出正确的接法。（3）电路连接正确后，闭合开关，小明同学移动滑片，不能（选填“能”或“不能”）实现灯泡两端的电压从零连续变化到2.5V。（4）当灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的电阻为4Ω，则小灯泡的额定功率为1.25W。（5）小明通过计算求得该灯泡在1.5V电压下的实际功率为0.45W，此数据不合理（选填“合理”或“不合理”）。（6）同组小亮同学也用小明所用的器材，在不使用电流表的情况下，另选了一个5Ω的电阻R0，设计了如图乙的电路及实验方案测量小灯泡的额定功率：①调节滑片使电压表的示数为额定电压U额＝2.5V；②断开开关，保持滑片位置不变，只将电压表的c点接线改接到a点。闭合开关，测出R0两端的电压U0。③通过计算得出小灯泡的额定功率P额＝U额×。指出他的设计方案中存在的两个问题问题一：无论怎样调节变阻器，都不能使灯泡正常发光；问题二：只将电压表的a点接线改接到c点，电压表的正负接线柱接反，无法测出R0两端的电压。（7）小明完成实验后，想用电压表和一个阻值为R0的定值电阻。在电源电压未知的情况下，测量额定电流为I额的小灯泡的额定功率，设计了如图丙所示电路，请完成实验步骤：①只闭合开关S2（选填“S1”或“S2”），将滑动变阻器的滑片移至最右端，读出电压表V2的示数为U0；②只闭合另一个开关，再次调节滑动变阻器的滑片，直到电压表V1的示数为U0﹣I额R0时，小灯泡正常发光，此时电压表V2的示数为U2；③小灯泡额定功率的表达式是P额＝（U0﹣U2）I额。【分析】（1）（2）电压表应与灯泡并联，据此分析；（3）滑动变阻器与灯泡串联，从灯泡有电阻这一角度分析；（4）根据串联电路电压规律结合欧姆定律算出灯泡正常发光时的电流；根据P＝UI算出小灯泡的额定功率；（5）根据灯泡正常发光时的电阻与灯泡在1.5V电压下的实际功率为0.45W时的电阻进行比较回答；（6）根据串联电路的特点分析灯泡是否能够正常发光；电压表并联在电路中，电流应由正接线柱流入，负接线柱流出；（7）由丙图可知，没有电流表的情况下，利用定值电阻和电压表代替电流表与灯泡串联；首先只闭合开关S2，定值电阻R0接入电路中，电压表V2并联在电源两端，测电源电压；然后只闭合S1，灯泡、滑动变阻器、定值电阻串联，电压表V1测量灯泡和滑动变阻器两端电压，电压表V2测量滑动变阻器和定值电阻两端电压，调节滑动变阻器的滑片，当电压表V1的示数为U0﹣I额R0时，小灯泡正常发光，根据串联电路电压规律得到灯泡的额定电压，根据P＝UI计算出灯泡的额定电功率。【解答】解：（1）甲图中电压表与灯泡串联，且电压表与灯泡两端被导线直接相连，故灯泡不亮且电压表均无示数，故选A、C；（2）甲图中电压表与灯泡串联，且电压表与灯泡两端被导线直接相连，电压表应与灯泡并联，改后电路如下图所示：；（3）由题意可知，滑动变阻器与灯泡串联，移动变阻器滑片，移到滑动变阻器的阻值最大，因为灯泡有电阻，所以不能实现灯泡两端电压从零连续变化到2.5V。（4）由题意可知，灯泡和变阻器串联，当灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的电阻为4Ω，根据串联电路电压规律，变阻器两端电压为：UR＝U﹣UL＝4.5V﹣2.5V＝2V，通过变阻器的电流为：IL＝IR＝＝＝0.5A，则小灯泡的额定功率为：P＝ULIL＝2.5×0.5A＝1.25W；（5）灯泡正常发光时，灯泡两端电压为2.5V，通过灯泡的电流为0.5A，则灯泡的电阻为：R＝＝＝5Ω，小灯泡的电阻随电压增大而增大，所以当灯泡两端电压小于2.5V时，灯泡电阻应该小于5Ω；当灯泡在1.5V电压下的实际功率为0.45W时，根据P＝UI＝可知，此时灯泡电阻为：R'＝＝＝5Ω，所以数据不合理；（6）①由题意知，电源电压约为4.5V，灯泡正常发光时电阻约为6Ω，当变阻器接入电路的电阻为0时，电路中的电流最大，灯泡两端的电压最大，设灯泡两端的电压为U，根据串联电路的特点：＝；即＝，解得：U≈2.45V，所以无论怎样调节变阻器，都不能使灯泡正常发光；②保持滑片位置不变，只将电压表的a点接线改接到c点，电压表的正负接线柱接反，无法测出R0两端的电压。（7）①只闭合开关S2，将滑动变阻器的滑片移至最右端，读出电压表V2的示数为U0；②只闭合另一个开关，再次调节滑动变阻器的滑片，直到电压表V1的示数为U0﹣I额R0时，小灯泡正常发光，此时电压表V2的示数为U2；③在①中，只闭合开关S2，定值电阻R0接入电路中，电压表V2并联在电源两端，测电源电压，则此时电压表V2的示数U0是电源电压；在②中，只闭合S1，灯泡、滑动变阻器、定值电阻串联，电压表V1测量灯泡和滑动变阻器两端电压，电压表V2测量滑动变阻器和定值电阻两端电压，调节滑动变阻器的滑片，当电压表V1的示数为U0﹣I额R0时，小灯泡正常发光，小灯泡两端的电压为额定电压，此时滑动变阻器和定电阻两糕的电压为U2，则小灯泡两端的电压为U0﹣U2，则小灯泡的额定功率为：P额＝（U0﹣U2）I额。故答案为：（1）A、C；（2）如上图所示；（3）不能；（4）1.25；（5）不合理；（6）无论怎样调节变阻器，都不能使灯泡正常发光；只将电压表的a点接线改接到c点，电压表的正负接线柱接反，无法测出R0两端的电压；（7）①S2；②U0﹣I额R0；③（U0﹣U2）I额。8．如图甲所示，两个透明容器中封闭着等量的空气，将两个容器中的电阻丝R1和R2串联接到电源两端，将容器外部的电阻丝R1和R2并联。（1）图甲的装置是探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，电阻丝R3的作用是使通过电阻丝R1和R2的电流不同。（选填“相同”或“不同”）（2）图甲乙所示，某小组在实验中观察到左侧U形管中液面很快出现高度差，右侧U形管中液面高度差为零，原因是电阻丝R2断路。（选填“R1”、“R2”或“R3”）【分析】（1）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变；探究电流产生热量跟电流关系时，控制通电时间和电压不变，因此需要电阻并联；（2）乙图中，电阻丝R2与R3并联后再与电阻丝R1串联，电阻丝R1能够产生热量，电阻丝R2没有产生热量，据此分析断路的电阻丝。【解答】解：（1）图甲的装置在实验中，其中一个容器的外部，将一个完全相同的电阻和这个容器内的电阻并联，再接入原电路，使通过左边容器中电阻的电流与通过右边容器中电阻的电流不同，可以探究电流产生的热量与通过导体的电流大小的关系；（2）乙图中，电阻丝R2与R3并联后再与电阻丝R1串联，在做图乙的实验时，观察到左侧U形管中液面很快出现高度差，右侧U形管中液面高度差为零，说明电阻丝R1能够产生热量，电阻丝R2没有产生热量，原因是电阻丝R2断路。故答案为：（1）电流；不同；（2）R2。9．小明和小红想利用如图所示的装置探究“通电导体产生的热量与电阻大小的关系”，三个烧瓶中盛有质量相等、初温相同的煤油，三瓶煤油中都各自浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝是铜丝，电阻为R1，烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻为R2，烧瓶C中的金属丝是锰铜合金丝，电阻为R3，温度计显示煤油的温度（1）通过这三个电阻R1、R2和R3的电流相等（选填“相等”或“不相等”）。（2）实验中通过观察瓶内煤油升高的温度来比较电流产生的热量的多少。（3）这三个电阻R1、R2和R3阻值应该不相等。（选填“相等”或“不相等”）（4）若R3＞R2＞R1，闭合开关后，小明和小红发现C烧瓶中温度计的示数升高的最快，B烧瓶中温度计的示数升高的较快，A烧瓶中温度计的示数升高的最慢。这表明：在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大的产生的热量越多。【分析】（1）由图，根据电路特点分析通过三个电阻的电流大小关系；（2）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过煤油温度的变化来反映，这种研究方法叫转换法；（3）电流产生的热量跟电流的大小、电阻的大小、通电时间有关，由控制变量法分析三个电阻的大小关系；（4）根据瓶中煤油温度升高的越高电阻丝产生热量越多分析总结。【解答】解：（1）由图知，三个电阻R1、R2和R3串联在电路中，所以通过它们三个电阻的电流是相等的；（2）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过瓶内煤油升高的温度来反映，这种研究方法叫转换法；（3）探究“通电导体产生的热量与电阻大小的关系”需控制通电时间和电流相同，改变电阻的大小，即三个电阻的大小应不相等；（4）R3＞R2＞R1，通过它们三个电阻的电流是相等的。观察温度计的示数，C烧瓶中温度计的示数升高的最快，B烧瓶中温度计的示数升高的较快，A烧瓶中温度计的示数升高的最慢。说明C瓶中电阻产生的热量最多，A瓶中电阻产生的热量少，从而得出在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大的产生的热量越多。故答案为：（1）相等；（2）瓶内煤油升高的温度；（3）不相等；（4）电流；电阻越大的产生的热量越多。10．在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，实验电路如图1所示，其中R1＞R2。实验一：探究电流产生的热量与电阻大小的关系：（1）请按照图1中的电路图将图2实物图连接完整；（2）实验电路按照图1中的电路图连接是为了控制通电时间相同和控制电流相同；电阻丝放出热量的多少，通过温度计的示数变化来进行判断。（3）为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，a、b两瓶中要装入质量相等、初温相同的同种液体。为了在较短时间内达到明显的实验效果，实验时选用煤油而不选水，是因为煤油的比热容小于水的比热容（选填“大于”、“等于”或“小于”）。实验二：探究电流产生的热量与电流大小的关系：（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同。实验发现：用电阻丝R1加热的煤油，在实验一中温度升高△t1，在实验二中温度升高△t1′，则△t1′大于2△t1（选填“大于”、“等于”或“小于”），该实验说明电流产生的热量与电流大小不成正比例关系（选填“成”或“不成”）。实验中，用电阻丝R2加热煤油重复以上实验步骤，也可以得出相同的结论。（5）如果在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体，并接入两根阻值相同的电阻丝（选填“相同”或“不同”），就可用这个装置来探究两种不同液体的吸热性质。假设a烧瓶中液体的质量为m，瓶中电阻丝的阻值为R，测出通过它的电流为I，通电一段时间t后，温度计的示数变化量为△t，若不计热量损失，则a液体的比热容为c＝（用所给出的物理量写出比热容的表达式）。【分析】（1）滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，由电路图可知，滑片左移时变阻器接入电路中的电阻变小；（2）串联电路各处的电流相等；电流产生的热量不易比较，可让初温、质量相同的煤油吸热，比较煤油升高的温度确定产生的热量，采用了转换法；（3）本实验应用了控制变量法，从实验需要控制的变量分析答题；从煤油与水的比热容大小关系分析实验中用煤油而不用水的原因；（4）根据Q＝I2Rt和Q吸＝cm△t进行分析解答；（5）为控制相同时间内两液体吸热相同，根据Q＝I2Rt结合电路图得出两根电阻丝的阻值关系；根据Q＝I2Rt求出电热丝放出的热量，不计热量损失，放出的热量全部被液体吸收，根据Q吸＝cm△t求出a液体的比热容。【解答】解：（1）由电路图可知，滑片左移时变阻器接入电路中的电阻变小，则变阻器左下方接线柱必须接入电路中，如下图所示：（2）由电路图可知，两电热丝串联在电路中，这是为了控制通电时间相同和控制电流相同；根据转换法可知，电阻丝放出热量的多少，是通过温度计示数的变化进行比较的；（3）为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，a、b两瓶中要装入质量相等、初温相同的同种液体；因为煤油的比热容比水的比热容小，相同质量的煤油和水比较，吸收相同的热量，煤油温度升高的多，用煤油做实验效果更明显，便于观察；（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同，由Q＝I2Rt可知，电阻丝产生的热量是原来的4倍，由Q吸＝cm△t的变形式△t＝可知，用电阻丝R1加热的煤油，温度升高量△t1′大于2△t1，该实验说明电流产生的热量与电流不成正比例关系；（5）实验中两电阻丝串联，通过的电流和通电时间相同，为控制相同时间两液体吸热相同，根据Q＝I2Rt可知，选用的两根电阻丝的阻值应相同；假设a烧瓶中液体的质量为m，瓶中电阻丝的阻值为R，测出通过它的电流为I，通电一段时间t后，电热丝放出的热量Q＝I2Rt，温度计的示数变化量为△t，若不计热量损失，放出的热量全部被液体吸收，由Q吸＝cm△t可得，a液体的比热容：c＝＝。故答案为：（1）如上图所示；（2）电流相同；温度计的示数变化；（3）质量；小于；（4）大于；不成；（5）相同；c＝。11．测定小灯泡的额定功率。某实验兴趣小组想测量标有“2.5V”字样小灯泡的额定功率，从实验室找来了电源、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和导线若干。（1）如图甲所示为该小组一同学所连的实验电路，刚闭合开关后，向左移动滑动变阻器的滑片，电流表示数变大，电压表示数不变（均选填“变大”、“变小”或“不变”），此电路不符合实验要求。（2）排除电路故障后闭合开关，移动滑片，当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则灯泡的额定功率为1.25W。（3）同组的小红认为，可以利用图甲的装置多次测量不同电压下灯泡的电阻，并求出平均值，小明认为小红的观点不合理，理由是小灯泡的电阻随温度的升高而增大，不是一个定值，求平均值没有意义。（4）小红在继续实验时发现电流表突然损坏，于是她又找来了一个阻值为R0的定值电阻，设计了如图丙所示的电路，已知电源电压为U且保持不变，也可以测出另一额定电压为U额的小灯泡的额定功率，请将步骤补充完整：①只闭合S、S2，移动滑片P，使电压表的示数为U额；②只闭合S、S1，保持滑片P不动，读出电压表的示数为U1；③小灯泡的额定功率P＝（用U、U1、U额、R0表示）。【分析】（1）如图甲所示为该小组一同学所连的实验电路，刚闭合开关后，灯泡和滑动变阻器串联，电压表并联在灯泡和滑动变阻器两端，向左移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器接入电路的阻值变小，电路总电阻变小，电源电压不变，根据欧姆定律可知电流表示数的变化情况，并得出电压表示数的变化情况；（2）根据电流表选用量程确定分度值读数；根据P＝UI算出灯泡的额定功率；（3）根据灯丝电阻随温度的升高而增大，不是一个定值分析；（4）①根据此题电路图，可先让灯泡与滑动变阻器串联，调节滑动变阻器，让灯在额定电压下正常发光，根据P＝UI可知，要想测量出灯泡的额定功率，得出灯的额定电流是关键。若能得出灯泡正常发光时变阻器连入电路的电阻，由串联电路的规律及欧姆定律可得出通过变阻器的电流即灯的额定电流；②为得出灯泡正常发光时变阻器连入电路的电阻，通过开关的转换，使定值电阻与变阻器串联（滑片位置不动），记下定值电阻的电压，由串联电路的规律及欧姆定律可得出此时变阻器连入电路的电阻，从而可解决问题。【解答】解：（1）如图甲所示为该小组一同学所连的实验电路，刚闭合开关后，灯泡和滑动变阻器串联，电压表并联在灯泡和滑动变阻器两端，向左移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器接入电路的阻值变小，电路总电阻变小，电源电压不变，根据欧姆定律可知电流表示数变大，电压表示数不变；（2）排除电路故障后闭合开关，移动滑片，当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.5A，小灯泡额定功率为：P额＝UI＝2.5V×0.5A＝1.25W；（3）利用图甲的装置多次测量不同电压下灯泡的电阻，并求出平均值，小明认为小红的观点不合理，理由是小灯泡的电阻随温度的升高而增大，不是一个定值，求平均值没有意义；（4）①只闭合S、S2，移动滑片P，使电压表的示数为U额；②只闭合S、S1，保持滑片P不动，读出电压表的示数为U1；③在①中，只闭合S、S2，灯泡与变阻器串联，移动滑片P，使电压表的示数为U额，灯泡正常发光；在②中，只闭合S、S1，保持滑片P不动，电压表的示数为U1，R0和滑动变阻器串联，根据串联电路电流规律有＝，滑动变阻器的电阻为：R滑＝R0；由于滑动变阻器的电阻不变，灯泡的额定电流为：I额＝＝，小灯泡的额定功率为：P＝U额I额＝。故答案为：（1）变大；不变；（2）1.25；（3）小灯泡的电阻随温度的升高而增大，不是一个定值，求平均值没有意义；（4）①U额；②S、S1；③。12．如图甲所示是“测量小灯泡电功率”的实验电路，已知小灯泡额定电压为2.5V。请你回答下列问题：（1）连接电路时，应将开关断开。（2）闭合开关后，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电压表始终无示数，电流表有示数而小灯泡始终不亮，故障的原因是灯泡短路。（3）排除故障后，移动滑片，当电压表的示数为2.5V时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为0.75W。为了测量小灯泡发光较暗时的功率，应将滑片向阻值增大（选填“增大”或“减小”）的方向移动。（4）虽然电压表的电阻大，但仍然有电流通过，会导致测量误差。若考虑有电流通过电压表，所测灯泡的功率将偏大（选填“偏大”或“偏小”）。【分析】（1）为保护电路，连接电路时，应将开关断开；（2）闭合开关后，电流表有示数说明电路是通路，根据电压表示数和小灯泡发光情况判断故障原因；（3）根据电流表的量程和分度值读数，再利用P＝UI求出功率；为了测量小灯泡发光较暗时的功率，则小灯泡两端的电压应小于额定电压，应增大滑动变阻器两端的电压，根据分压原理判断滑片移动方向；（4）判断灯泡两端的实际电压和电流的测量误差，得出电功率的测量误差。【解答】解：（1）为保护电路，连接电路时，应将开关断开；（2）闭合开关后，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电流表有示数说明电路是通路，电压表始终无示数且小灯泡始终不亮，说明故障原因是灯泡短路；（3）由图乙可知，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.3A，则小灯泡的额定功率为：P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W；为了测量小灯泡发光较暗时的功率，则小灯泡两端的电压应小于额定电压，应增大滑动变阻器两端的电压，根据分压原理，因此，应将滑片向阻值增大的方向移动；（4）由图知，电压表与小灯泡并联，所测电压较准确，而电流表测通过小灯泡和电压表的电流，所测电流偏大，由P＝UI可知所测小灯泡的额定功率与真实值相比偏大。故答案为：（1）断开；（2）短路；（3）0.75；增大；（4）偏大。13．小明利用如图甲所示的电路，测量额定电压为2.5V小灯泡的电功率。电源电压恒为3V，滑动变阻器最大阻值为20Ω。（1）请用笔画线代替导线将图甲的电路连接完整，要求闭合开关后滑片P向右滑时灯变亮。（2）确认电路无误后，小明开始进行实验。当滑片P移到某位置时，电压表示数如图乙所示，为了测出小灯泡的额定功率，他应将滑片P向右移动。（3）小明在实验过程中，移动滑片P到达图甲所示位置时，小灯泡的灯丝突然断了，则电压表的示数将变大。（4）小明换用相同规格的小灯泡重新进行实验。实验结束后，他利用实验数据绘制了如图丙所示的I﹣U图象。由图象可知：小灯泡额定功率为0.5W；小灯泡正常发光时的电阻是12.5Ω；图象不是直线的原因是灯丝的电阻随温度的变化而变化。【分析】（1）滑片P向右滑时灯变亮，说明电路中电流变大，滑动变阻器阻值变小，据此确定滑动变阻器选用的下端接线柱；（2）根据电压表选用量程确定分度值读数，比较电压表示数与灯泡额定电压大小，根据串联电路电压规律和分压原理确定滑动变阻器滑片移动方向；（3）若小灯泡的灯丝烧断，电压表串联在电路中，电压表测的是电源电压，据此分析电压表示数变化；（4）根据图丙确定灯泡额定电压对应的额定电流，利用P＝UI求出灯泡的额定功率；根据R＝求出小灯泡正常发光时的电阻；灯丝的电阻随温度的变化而变化。【解答】解：（1）滑片P向右滑时灯变亮，说明电路中电流变大，滑动变阻器阻值变小，故滑动变阻器选用右下接线柱与电源串联在电阻中，如下图所示：；（2）当滑片P移到某位置时，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，为了测出小灯泡的额定功率，应增大灯泡两端的电压，根据串联电路电压规律，应减小滑动变阻器两端的电压，根据分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故应将滑片P向右移动；（3）若小灯泡的灯丝烧断，电压表串联在电路中，电压表测的是电源电压，而原来电压表测的是灯泡两端的电压，所以电压表示数将变大；（4）由图丙可知，当灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的额定电流为0.2A，小灯泡额定功率为：P＝UI＝2.5V×0.2A＝0.5W；小灯泡正常发光时的电阻为：R＝＝＝12.5Ω；由图丙可知，当灯泡两端电压增大，通过灯泡的电流也增大，根据P＝UI可知，灯泡的功率变大，温度升高，灯丝的电阻随温度升高而增大，故小灯泡的的I﹣U图象不是直线。故答案为：（1）见解答图；（2）右；（3）大；（4）0.5；12.5；灯丝的电阻随温度的变化而变化。14．小明想测量标有“2.5V”字样小灯泡的额定功率，从实验室找来了学生电源（电压恒为6V）、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和导线若干。（1）请用笔画线代替导线将图甲所示的实验电路连接完整。（2）闭合开关进行试触时，发现电流表无示数，灯泡不亮，电压表指针迅速转到右边没有刻度的地方。造成这一现象的原因可能是小灯泡断路。（3）排除电路故障后闭合开关，移动滑片，当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则灯泡的额定功率为1.25W。（4）实验结束后，小明利用本实验中的有关器材和阻值为10Ω的定值电阻，设计了如图丙所示的电路测量该灯泡的额定功率，操作步骤如下。①只闭合开关S和S1，调节滑动变阻器的滑片使电流表的示数为0.25A，灯泡正常发光；②只闭合开关S和S2，滑片位置保持不动（选填“保持不动”“向右移动”或“向左移动”），读出此时电流表示数；③计算出小灯泡的额定功率。【分析】（1）根据灯泡额定电压确定电压表量程，将电压表并联在灯泡两端；（2）闭合开关进行试触时，发现电流表无示数，灯泡不亮，说明电路可能断路；电压表指针迅速转到右边没有刻度的地方，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了；（3）根据电流表选用量程确定分度值读数，利用P＝UI求出灯泡的额定功率；（4）要测灯的额定功率，应先使灯正常发光，在没有电压表的情况下，电流表与定值电阻R0应起到电压表的测量作用，故将R0与电流表串联后再与灯并联，通过移动变阻器的滑片使电流表示数为0.25A时，由并联电路电压的规律，灯两端的电压为额定电压，灯正常发光；保持滑片位置不变，通过开关的转换，使电流表测灯与R0并联的总电流，因电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯仍正常发光，根据并联电路电流的规律求出灯的额定电流，根据P＝UI计算灯的额定功率。【解答】解：（1）小灯泡额定电压2.5V，故电压表选用小量程并联在灯泡两端，如下图所示：；（2）闭合开关进行试触时，发现电流表无示数，灯泡不亮，说明电路可能断路；电压表指针迅速转到右边没有刻度的地方，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了，即造成这一现象的原因可能是小灯泡断路；（3）排除电路故障后闭合开关，移动滑片，当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.5A，小灯泡额定功率为：P＝UI＝2.5V×0.5A＝1.25W；（4）实验步骤：①只闭合开关S和S1，调节滑动变阻器的滑片使电流表的示数为0.25A，灯泡正常发光；②只闭合开关S和S2，滑片位置保持不动，读出此时电流表示数；③在步骤①中，灯泡和R0并联，电流表测定值电阻的电流，由欧姆定律，定值电阻的电压为：U0＝I1R0＝0.25A×10Ω＝2.5V，根据并联电路电压的规律，灯的电压为额定电压，灯正常发光；在步骤②中，电流表测灯与R0并联的总电流，因电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯仍正常发光，根据并联电路电流的规律，求出灯的额定电流，然后根据P＝UI计算小灯泡的额定功率。故答案为：（1）见解答图；（2）小灯泡断路；（3）1.25；（4）①0.25；②保持不动。15．在“测小灯泡电功率”的实验中，实验室有以下器材学生电源（电压恒为4.5V）、标有2.5V的小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器“20Ω1A”、开关各一个，定值电阻三个（10Ω、20Ω、30Ω）、导线若干。（1）请用笔画线代替导线，将图甲中电路连接完整．要求滑动变阻器滑片向左移动时小灯泡亮度变亮；（2）小明连接好电路后，闭合开关时，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，且电压表示数很大，可能的原因是小灯泡断路；（3）排除故障后，小明移动滑动变阻器的滑片进行多次实验，并将其中三次数据记录在表格中，根据数据求出小灯泡的额定功率为0.6W；实验次数123电压表示U/V2.02.52.8电流表示数I/A0.200.240.26（4）上述实验结束后，小华同学想进一步“探究电流与电阻的关系”，他将小灯泡取下后，按图乙电路在R的位置依次换成定值电阻（10Ω、20Ω、30Ω）进行实验，为保证每次都能将接入的定值电阻两端电压调为2.5V，应在电路中再串联一个阻值范围为4Ω至8Ω的电阻R'。【分析】（1）根据滑动变阻器滑片向左移动时小灯泡亮度变亮确定变阻器的连接；（2）电流表无示数，说明电路可能断路；电压表有示数，且电压表示数很大，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，故障可能的原因是与电压表并联的支路断路了；（3）灯在额定电压下的功率为额定功率，由表中数据知灯的额定电压为2.5V电流表大小，根据P＝UI求灯的额定功率；（4）为保证每次都能将接入的定值电阻两端电压调为2.5V，根据串联电路电压的规律和分压原理，求出当最大的定值电阻接入时，变阻器连入电路中最小电阻值，将变阻器与R′视为一个整体得出R′的最小阻值；同理，当接入10Ω的定值电阻时，求出滑动变阻器连入电路中的电阻，将变阻器与R′视为一个整体，当变阻器连入电路中的电阻为0时，R′即为最大值。【解答】解：（1）滑动变阻器滑片向左移动时小灯泡亮度变亮，即电流变大电阻变小，故变阻器滑片以左电阻丝连入电路中，如下所示：；（2）电流表无示数，说明电路可能断路；电压表有示数，且电压表示数很大，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，因此，故障原因可能是与电压表并联的小灯泡断路了；（2）由表中数据知，灯的额定电压为2.5V时，电流表示数为0.24A，故灯的额定功率：P＝UI＝2.5V×0.24A＝0.6W；（3）为保证每次都能将接入的定值电阻两端电压调为2.5V，根据串联电路电压的规律，滑动变阻器分得的电压为：4.5V﹣2.5V＝2V，倍滑动变阻器分得的电压为定值电阻电压的＝0.8倍；当接入30Ω的电阻时，根据分压原理，变阻器连入电路中的电阻R滑1＝0.8×30Ω＝24Ω，而变阻器的最大电阻为20Ω，将变阻器与R′视为一个整体，故R′的最小值，R′小＝R滑1﹣R滑＝24Ω﹣20Ω＝4Ω，当接入10Ω的定值电阻时，同理，变阻器连入电路中的电阻R滑2＝0.8×10Ω＝8Ω，将变阻器与R′视为一个整体，当变阻器连入电路中的电阻为0时，R′＝8Ω即可；故为保证每次都能将接入的定值电阻两端电压调为2.5V，应在电路中再串联一个阻值范围为4Ω至8Ω的电阻。（当接入20Ω的定值电阻时，同理，变阻器连入电路中的电阻R滑2＝0.8×20Ω＝16Ω，可将变阻器连入电路中的电阻为12Ω﹣8Ω即可）。故答案为：（1）见解答；（2）小灯泡断路；（3）0.6；（4）4；8。16．在“测量小灯泡的电功率”实验中。同学们用电压表、电流表、开关、电压为4.5V的电源、额定电压为3.8V的小灯泡和标有“20Ω1.5A”的滑动变阻器，设计了如图所示的电路（小灯泡的灯丝电阻约为10Ω）。（1）若电流表正确接入图甲电路中，闭合开关前，某同学发现电路有一处错误，这错误是滑动变阻器的下端两个接线柱同时接入了电路。（2）测量过程中，当小灯泡正常发光时，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为1.52W。（3）实验过程中，若将电压表和电流表互换位置，闭合开关后，发现小灯泡不亮，这时电压表的示数约为4.5V。（4）小珠受此实验启发，想测定电动自行车上用作照明的LED（发光二极管）额定功率。在老师的帮助下通过实验得到该LED的I﹣U图像如图丙所示，由图像可知LED灯的电阻随电压的增大而减小（选填“增大”、“不变”或“减小”）。查阅资料知道该LED的额定电压为3V，结合图像可得该LED的额定功率为0.072W。【分析】（1）根据滑动变阻器一上一下的原则接线分析实物图中的连接错误；（2）根据电流表的量程、分度值以及指针的位置读出电流表的示数，然后根据P＝UI求出灯泡的额定功率；（3）电压表与电流表互换，即：电流表与灯泡并联，电压表串联接入电路，由于电压表内阻很大，电压表串联在电路相当于电路断路，电路中没有电流，灯泡不发光，但电压表的正负接线柱与电源两极相连；（4）由图象丙知，U﹣I图像不是一条直线，随着电压的升高，电流变大，电压的变化量要小于电流的变化量，据此判断电阻变化；由图丙确定额定电流，根据P＝UI计算出额定功率。【解答】解：（1）滑动变阻器需按一上一下的原则接线，图甲中滑动变阻器接线错误，即滑动变阻器的下端两个接线柱同时接入了电路；（2）当电压表的示数为3.8V时，小灯泡正常发光；电流表量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.4A，则灯泡的额定功率：P＝UI＝3.8V×0.4A＝1.52W；（3）电压表和电流表位置互换，电压表串联接入电路，电路相当于断路，电路中没有电流流过，灯泡不发光；由于电压表的正负接线柱与电源两极相连，所以电压表示数为4.5V；（4）由图象丙知，U﹣I图像不是一条直线，随着电压的升高，电流变大，电压的变化量要小于电流的变化量，根据欧姆定律可知，电阻减小，则LED灯的电阻随电压的增大而减小；当电压U＝3V时，电流为I＝24mA＝0.024A，则该LED的额定功率P'＝UI＝3V×0.024A＝0.072W。故答案为：（1）滑动变阻器的下端两个接线柱同时接入了电路；（2）1.52；（3）4.5；（4）减小；0.072。17．小宁同学将电源电压恒为12V的蓄电池，额定电压为3V的小灯泡和标有“50Ω1A”字样的滑动变阻器连接成如图乙所示的电路来“测量小灯泡的电功率”，电压表的0～3V量程损坏不能使用。（1）根据图甲所示的电路图，请用笔画线代替导线，将图乙中的器材连接成完整的电路（要求滑动变阻器滑片P向右移动时阻值变大）；（2）闭合开关前，滑片P应该位于B端（选填“A”或“B”）；（3）连接好电路，闭合开关后，发现小灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数，那么出现该状况的可能原因是小灯泡发生短路（选填“开路”或“短路”）；（4）排除故障后，闭合开关，继续进行探究，根据测量数据绘制出通过小灯泡的电流I随它两端电压U变化的图像，如图丙所示。分析可知：小灯泡的额定功率为1.5W。某次实验中，若电流表的示数如图丁所示，其示数为0.4A，此时小灯泡的电阻为5Ω；（5）实验结束后老师介绍到，电表在使用中若指针偏转不能超过刻度盘的一半，则误差会比较大。小宁经过思考，认为还需要在灯泡不烧坏的情况下测量各种实际电功率，因此他重新设计并连接了电路，在新电路中，当电压表示数为9V时就可以测得小灯泡的额定电功率；（6）若实验室电压表损坏，小宁同学用一个已知阻值为R0的定值电阻代替电压表，并设计了如图戊所示的电路，在电源电压保持不变情况下，也正确地测出了一个额定电流为I额的小灯泡的额定功率，其实验步骤如下：①闭合开关S1，断开开关S2，移动滑动变阻器R的滑片至最左端，记下电流表的示数为I1；②闭合开关S2，断开开关S1，调节滑动变阻器R的滑片使小灯泡正常发光，电流表示数为I额；③保持滑动变阻器R的滑片不动，闭合S1，断开S2，记下电流表的示数为I2；④则小灯泡额定功率的表达式为P额＝I2额（﹣+R0）（用I额、I1、I2和R0表示）。【分析】（1）根据电路图连接实物图，要求滑动变阻器滑片P向右移动时阻值变大，所以滑动变阻器应选择左下接线柱接入电路；（2）为了保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于最大电阻处；（3）连接好电路，闭合开关后，发现小灯泡不亮，电流表有示数，说明电路通路，电压表无示数，说明与电压表并联的灯泡短路；（4）由图丙可知，灯泡两端的电压为3V时，通过灯泡的电流为0.5A，根据P＝UI计算小灯泡的额定功率；由图丁可知，电流表接入电路的量程为0～0.6A，每一小格表示0.02A，读图可知通过灯泡的电流，由图丙可知此时灯泡两端的电压，根据欧姆定律的变形计算此时灯泡的电阻；（5）由于电表在使用中若指针偏转不能超过刻度盘的一半，则误差会比较大，要在灯泡不烧坏的情况下测量各种实际电功率，因此在他重新设计的电路中，电压表应并联在滑动变阻器两端，据此分析；（6）①闭合S1，断开S2，移动滑动变阻器R的滑片至最左端，电路为定值电阻R0的简单电路，由欧姆定律可得电源电压；②闭合S2，断开S1，滑动变阻器和灯泡串联接入电路，调节滑动变阻器R的滑片使小灯泡正常发光，由欧姆定律可得该电路的总电阻；③保持滑动变阻器R的滑片不动，闭合S1，断开S2，定值电阻R0和滑动变阻器串联接入电路，由欧姆定律可得该电路的总电阻，根据串联电路电阻规律计算滑动变阻器接入电路的电阻，进一步计算灯泡正常发光时的电阻；④根据P＝I2R可得小灯泡额定功率的表达式。【解答】解：（1）根据电路图连接实物图，要求滑动变阻器滑片P向右移动时阻值变大，所以滑动变阻器应选择左下接线柱接入电路，如图所示：；（2）为了保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于最大电阻处，即B端；（3）连接好电路，闭合开关后，发现小灯泡不亮，电流表有示数，说明电路通路，电压表无示数，说明与电压表并联的灯泡短路；（4）由图丙可知，灯泡两端的电压为3V时，通过灯泡的电流为0.5A，小灯泡的额定功率为：P＝UI＝3V×0.5A＝1.5W；由图丁可知，电流表接入电路的量程为0～0.6A，每一小格表示0.02A，电流表的示数为0.4A，由图丙可知通过灯泡的电流为0.4A时，灯泡两端的电压为2V，由欧姆定律可得此时灯泡的电阻：RL′＝＝＝5Ω；（5）由于电表在使用中若指针偏转不能超过刻度盘的一半，则误差会比较大，要在灯泡不烧坏的情况下测量各种实际电功率，因此在他重新设计的电路中，电压表应并联在滑动变阻器两端，当小灯泡两端电压为3V时，灯泡正常发光，此时滑动变阻器两端的电压U滑＝U﹣UL＝12V﹣3V＝9V，因此，当电压表示数为9V时就可以测得小灯泡的额定电功率；（6）①闭合S1，断开S2，移动滑动变阻器R的滑片至最左端，电路为定值电阻R0的简单电路，电流表的示数为I1，由欧姆定律可得电源电压：U总＝I1R0，②闭合S2，断开S1，滑动变阻器和灯泡串联接入电路，调节滑动变阻器R的滑片使小灯泡正常发光，电流表示数为I额，该电路的总电阻为RL+RH＝＝；③保持滑动变阻器R的滑片不动，闭合S1，断开S2，定值电阻R0和滑动变阻器串联接入电路，记下电流表的示数为I2，此时该电路的总电阻：R0+RH＝＝，则滑动变阻器接入电路的电阻：RH＝﹣R0；在②中电路的总电阻为RL+RH＝＝，则灯泡电阻：RL＝﹣RH＝﹣（﹣R0）＝﹣+R0；④则小灯泡额定功率的表达式为P额＝I2额RL＝I2额（﹣+R0）。故答案为：（1）见解答；（2）B；（3）短路；（4）1.5；0.4；5；（5）9；（6）I2额（﹣+R0）。18．在“测小灯泡额定电功率”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，电阻约为8Ω，电流表（0～0.6A，0～3A），电压表（0～3V，0～15V），开关和导线若干，另有标有“30Ω2A”的滑动变阻器R1和标有“5Ω1A”的滑动变阻器R2。（1）连接电路前，小明发现电流表指针如图甲所示，接下来应进行的操作是：对电流表进行调零；（2）若小明设计的电路如图乙所示，请选择合适的量程，并用笔画线代替导线将图乙的实物图连接完整；（3）连接电路时开关应处于断开状态；为保证各元件正常工作，本实验应选择的滑动变阻器是R1（选填“R1”或“R2”）；（4）小明把滑片移到最左端，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表示数为零，电压表的示数接近电源电压。为了排除故障，小明接下来的操作合理的是A（选填字母符号）；A.拧紧小灯泡和它两端的接线柱B.拧紧开关两端的接线柱C.检查滑动变阻器是否短路（5）小明根据实验数据绘制出I﹣U图像，如图丙所示，当电流为0.2A时滑动变阻器接入电路的阻值为17.5Ω；（6）查阅资料知：虽然电压表的内阻很大，但电路接通后仍有微小电流流过电压表；虽然电流表的内阻很小，但是电路接通后电流表的两端仍有微小的电压，请你根