專題15電功和電熱（解析版）一．實驗探究題（共20小題）1．有一個額定電壓是2.5V的小燈泡，正常工作時的電阻約為10Ω，小明想測量它的額定電功率。實驗室有如下器材：電源（電壓恒為6V）、電流表、電壓表、開關各一個、規格分別為“10Ω0.5A”和“50Ω0.5A”的滑動變阻器兩個、導線若干。（1）小明設計了圖甲所示電路，他應選規格為50Ω0.5A的滑動變阻器才能完成實驗；（2）圖乙是小華根據電路圖連接的實物圖，閉合開關后，移動滑動變阻器的滑片，發現小燈泡不亮，經檢查是由于一根導線連接錯誤，請你在圖乙中連接錯誤的導線上打“×”并補畫出正確的連線；（3）小華改正接線后，閉合開關，觀察到電流表指針不偏轉，示數為零；電壓表示數為6V則電路中出現的故障是：燈泡斷路；（4）小華排除故障后，繼續實驗。實驗中，當電壓表的示數為2.5V時，電流表的示數如圖丙所示，則小燈泡額定功率是0.75W；（5）該實驗同時還發現小燈泡的電阻是變化的，其原因是小燈泡電阻隨溫度的升高（降低）而變大（減小）；利用上述電路繼續進行對比實驗時，當調節滑動變阻器使得電流表示數為0.15A時，燈泡的實際電功率P實小于（大于/小于/等于）0.25P額；（6）小華同學利用（5）中連接好的實物電路，探究電流跟電阻的關系。實驗時，她將小燈泡分別換成多個已知阻值的定值電阻R，保持電壓表示數始終為如圖丁所示，并記錄各次電流表的示數，在不更換其他器材的情況下，為了能夠完成實驗，更換的定值電阻的阻值范圍是：4Ω～25Ω；若實驗中某兩次接入的定值電阻之比為1：3，則滑動變阻器兩端的電壓之比是1：1，功率之比是3：1。【分析】（1）由歐姆定律求出燈的額定電流約為多少，燈正常發光時，由串聯電路的規律和歐姆定律求出變阻器連入電路中的電阻即可確定變阻器選用的規格；（2）原電路中，電壓表串聯在電路中，燈與變阻器并聯是錯誤的，電壓表應與燈并聯，變阻器應與燈串聯；（3）若電流表示數為0，說明電路可能斷路；電壓表示數接近電源電壓，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯的支路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯的電路斷路了；（4）根據電流表選用的量程確定分度值讀數，根據P＝UI求燈的額定功率；（5）小燈泡電阻隨溫度的升高（降低）而變大（減小）；如果燈泡電阻不隨溫度變化而變化，電流等于額定電流一半時，根據P＝I2R，燈泡實際功率等于額定功率的四分之一，實際上燈泡溫度越低，燈泡電阻越小，通過燈泡電流為其額定電流一半時，燈泡電阻小于燈泡正常發光時的電阻，則燈泡實際功率小于額定功率的四分之一。（6）研究電流與電阻關系時，要控制電阻的電壓不變，根據串聯電路電壓的規律求出變阻器分得的電壓，根據分壓原理，求出當變阻器的最大電阻接入電路中時所對應的定值電阻的最大值；由已知條件確定電路中的最大電流，由歐姆定律求出更換的定值電阻的最小值；探究電流跟電阻的關系時，應控制電阻兩端的電壓不變；根據電阻兩端的電壓判定滑動變阻器兩端的電壓的大小；根據電壓一定時，電流與電阻成反比，比較電流大小關系，從而根據P＝UI判定功率關系。【解答】解：（1）有一個額定電壓是2.5V的小燈泡，正常工作時的電阻約為10Ω，由歐姆定律，燈的額定電流約為：，燈正常發光時，由串聯電路的規律和歐姆定律，變阻器連入電路中的電阻為：，故他應選規格為“50Ω0.5A”的滑動變阻器才能完成實驗；（2）原電路中，電壓表串聯在電路中，燈與變阻器并聯是錯誤的，電壓表應與燈并聯，變阻器應與燈串聯，如下所示：（3）經分析，閉合開關，觀察到電流表指針不偏轉，示數為零，電壓表示數為6V，則電路中出現的故障是：燈泡斷路；（4）圖丙中，電流表選用小量程，分度值為0.02A，電流大小為0.3A，燈的額定功率：P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W；（5）因小燈泡電阻隨溫度的升高（降低）而變大（減小），故該實驗同時還發現小燈泡的電阻是變化的；燈泡溫度越低，燈泡電阻越小，通過燈泡電流為其額定電流一半時，燈泡電阻小于燈泡正常發光時的電阻，根據P＝I2R，則燈泡實際功率小于額定功率的四分之一。即當調節滑動變阻器使得電流表示數為0.15A時，此時實際電流為額定電流0.3A的二分之一，燈泡實際功率P實小于0.25P額。（6）由圖丁知，電壓表選用小量程，分度值為0.1V，電阻兩端的電壓始終保持U＝2V，根據串聯電路電壓的規律，變阻器分得的電壓：U滑＝6V﹣2V＝4V，電壓表示數為變阻器分得的電壓的0.5倍，根據分壓原理，當變阻器的最大電阻接入電路中時，定值電阻的最大值為0.5×50Ω＝25Ω，因允許通過變阻器的最大電流為0.5A小于0.6A，故電路中的最大電流為0.5A，由歐姆定律，電路的最小電阻為，更換的定值電阻的阻值范圍是：4Ω～25Ω；探究電流跟電阻的關系時，應控制電阻兩端的電壓不變，即定值電阻兩端的電壓為2V，則滑動變阻器兩端的電壓為6V﹣2V＝4V不變，故滑動變阻器兩端的電壓之比是1：1；定值電阻兩端的電壓為2V不變，兩次接入的定值電阻之比為1：3，根據電流與電阻成反比可知，兩次接入定值電阻時電流之比為3：1，由P＝UI可知，滑動變阻器的功率之比為3：1。故答案為：（1）50Ω0.5A；（2）見解答：（3）燈泡斷路；（4）0.75；（5）小燈泡電阻隨溫度的升高（降低）而變大（減小）；小于；（6）4Ω～25Ω；1：1；3：1。2．測量小燈泡電功率。下面是小明測量額定電壓為2.5V、正常發光時的電阻約為10Ω的小燈泡L1電功率的實驗過程，他選擇了電壓恒為6V的電源、最大阻值為15Ω的滑動變阻器、電壓表和電流表等器材，連接了如圖甲所示的電路。請你根據所學的知識回答下面的問題。（1）如圖甲所示的電路，有一根導線連接不妥。請在不妥的導線上打“×”，并用筆畫線代替導線將電路連接正確。正確連接電路后，閉合開關前應將滑動變阻器的滑片滑至最右（填“左”或“右”）端。閉合開關后，發現電流表示數為0.4A，電壓表的指針不發生偏轉，則電路出現的故障可能是小燈泡短路。（2）排除故障后、閉合開關，適當調節滑動變阻器的滑片，當電壓表的示數為2.5V時，小燈泡正常發光，電流表的示數如圖乙所示為0.3A，小燈泡的額定功率為0.75W。（3）小明找來額定電壓為2V，正常發光時電阻為8Ω的小燈泡A和額定電壓為3V、正常發光時電阻為10Ω的小燈泡B，利用圖甲所示的電路和器材可以測出小燈泡B（填“A”或“B”）的額定功率。（4）小明又設計了如圖丙所示電路，利用電壓恒為4.5V的電源、阻值為5Ω定值電阻R0以及電壓表，測量出了額定電流為0.3A的小燈泡L的額定功率，具體實驗過程如下。請將實驗步驟補充完整：①只閉合開關S1，調節滑動變阻器，使電壓表示數為3V；②閉合開關S1、S2，滑動變阻器的滑片保持不變（填“保持不變”、“適當向左調”或“適當向右調”），讀出電壓表示數為2V；③燈泡L的額定功率P＝0.54W。【分析】（1）電流表在使用時要選擇合適的量程；為了保護電路，閉合開關前應將滑動變阻器的滑片滑至阻值最大處；閉合開關后，發現電流表有示數，電壓表的指針發生偏轉，說明電路可能短路，據此分析；（2）小燈泡兩端電壓為2.5V時正常發光，電流表接入電路的量程為0～0.6A，每一小格表示0.02A，讀圖可知小燈泡正常發光時通過燈泡的電流，根據P＝UI計算小燈泡的額定功率；（3）測量小燈泡額定功率的實驗中要求移動滑動變阻器的滑片使小燈泡能正常發光，據此解答；（4）①只閉合開關S1，調節滑動變阻器使小燈泡正常發光，根據歐姆定律計算電壓表示數；②閉合開關S1、S2，滑動變阻器的滑片保持不變，計算滑動變阻器的阻值，結合第①步可計算小燈泡正常發光時的電阻；③燈泡L的額定功率P＝I2R計算。【解答】解：（1）由題可知，小燈泡正常發光時的電流I＝＝＝0.25A；故電流表應該接0～0.6A的量程；如圖所示：為了保護電路，閉合開關前應將滑動變阻器的滑片滑至阻值最大處，即最右端；閉合開關后，發現電流表的示數是0.4A，說明電路可能有短路，電壓表無示數，表明電壓表被短路，則電路出現的故障可能是小燈泡短路；（2）小燈泡的額定電壓為2.5V，要正常發光，需調節滑動變阻器使電壓表示數為2.5V；電流表接入電路的量程為0～0.6A，每一小格表示0.02A，讀圖可知小燈泡正常發光時，通過燈泡的電流為0.3A；小燈泡的額定功率為：P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W；（3）由題意可知，小燈泡A正常發光時，由串聯分壓可知，＝，UA＝2V，U滑＝U﹣UA＝6V﹣2V＝4V；所以R滑＝＝＝16Ω，超過滑動變阻器的最大阻值，因此不能測出額定功率；小燈泡B正常發光時，由串聯分壓可知，＝，UB＝3V，U滑＝U﹣UB＝6V﹣3V＝3V；所以R滑＝＝＝12Ω；因此可以測量額定功率；（4）①只閉合開關S1，調節滑動變阻器使小燈泡正常發光，電路中定值電阻、滑動變阻器和小燈泡串聯，電壓表測量滑動變阻器和小燈泡的電壓，當電路中電流為0.3A時，小燈泡正常發光，此時定值電阻兩端的電壓為U0＝I1R0＝0.3A×5Ω＝1.5V，則滑動變阻器和小燈泡兩端的電壓為U1＝U﹣U0＝4.5V﹣1.5V＝3V，即電壓表的示數為3V；②閉合開關S1、S2，滑動變阻器的滑片保持不變，讀出電壓表示數為2V，此時小燈泡被短路，電路中滑動變阻器和定值電阻串聯，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，此時定值電阻兩端的電壓U0＝U﹣U滑＝4.5V﹣2V＝2.5V，此時電路中的電流I＝＝＝0.5A；則滑動變阻器的電阻為R滑＝＝＝4Ω；結合第①步中，滑動變阻器和小燈泡串聯時，兩端總電壓為3V，電路中的電流為0.3A，則總電阻R總＝＝＝10Ω，則小燈泡正常發光時的電阻RL＝R總﹣R滑＝10Ω﹣4Ω＝6Ω；③燈泡L的額定功率P＝I12RL＝（0.3A）2×6Ω＝0.54W。故答案為：（1）如圖所示；右；小燈泡短路；（2）2.5；0.3；0.75；（3）B；（4）①3；②保持不變；③0.54。3．實驗老師為“測量小燈泡額定功率”準備了如下器材：電源（電壓恒為6V）開關、電壓表和電流表各一只、額定電壓為2.5V的待測小燈泡（電阻約為10Ω）、滑動變阻器（“20Ω1A”）、導線若干。（1）請用筆畫線代替導線，將圖甲中的實物圖連接完整（要求：滑片向右移動燈泡變亮）。（2）閉合開關前電流表的指針如圖乙所示，其原因是電流表使用前沒有調零。（3）故障排除后，調節滑動變阻器的滑片，并繪制了小燈泡的電流隨其兩端電壓變化的關系如圖丙所示，則小燈泡的額定功率為0.625W。從圖象中還發現：當電壓表的示數增大時，電壓表與電流表的示數之比變大（選填“變大”、“變小”或“不變”），這主要是受溫度的因素影響。（4）由圖丙推知：小燈泡的實際電壓是額定電壓一半時的電功率為P1，小燈泡的實際電流是額定電流一半時的電功率為P2，則P1大于P2（選填“大于”、“小于”或“等于”）。（5）若把這樣的兩只燈泡串聯接在3V的電源上，則此時兩個小燈泡消耗的實際功率總和是0.6W。（6）小明打算增加一個已知阻值的電阻R0，只利用一只電流表，來測量這個小燈泡的額定功率。經過小組討論設計了圖丁和圖戊兩個電路圖，你認為能測出燈泡額定功率的電路圖是戊圖。【分析】（1）根據滑片向右移動燈泡變亮確定變阻器滑片右下接線柱連入電路中；（2）電流表使用前要調零；（3）根據繪制的小燈泡的電流隨其兩端電壓變化的關系可知燈在額定電壓下的電流，根據P＝UI求出小燈泡的額定功率；甲圖中電壓表測燈的電壓，電流表測燈的電流，從圖丙知燈的電壓為0.5V、1.0V和2.5V時對應的電流大小，求出電壓表與電流表的示數之比，據此分析回答；（4）由圖丙知，分別找出小燈泡的實際電壓是額定電壓一半時的電流大小和小燈泡的實際電流是額定電流一半時對應的電壓大小，根據P＝UI比較燈的實際電功率P1與P2大小；（5）若把這樣的兩只燈泡串聯接在3V的電源上，根據串聯分壓原理可知每個燈泡兩端的電壓均為1.5V，由圖丙可知此時通過電路的電流，根據P＝UI計算此時電路總功率；（6）要測燈的額定功率，應先使燈正常發光，將R0與電流表串聯后再與燈并聯，通過移動變阻器的滑片使電流表示數為時，由并聯電路電壓的規律，燈的電壓為2.5V，燈正常發光；保持滑片位置不變，通過開關的轉換，使電流表測燈與R并聯的總電流，因電路的連接關系沒有改變，各電阻的大小和通過的電流不變，燈仍正常發光，根據并聯電路電流的規律求出燈的額定電流，根據P＝UI計算燈的額定功率。【解答】解：（1）滑片向右移動燈泡變亮，即電流變大電阻變小，故變阻器滑片右下接線柱連入電路中，如下所示：（2）閉合開關前電流表的指針如圖乙所示，其原因是電流表指針沒有調零；（3）根據繪制的小燈泡的電流隨其兩端電壓變化的關系知，燈在額定電壓下的電流為0.25A，則小燈泡的額定功率為：P＝UI＝2.5V×0.25A＝0.625W；甲圖中電壓表測燈的電壓，電流表測燈的電流，從圖丙知，燈的電壓為0.5V、1.0V和2.5V時，對應的電流分別為0.1A、0.15A和0.25A，根據歐姆定律可知電壓表與電流表的示數之比即燈泡的電阻，分別為：＝5Ω；≈6.67Ω；＝10Ω，故當電壓表的示數增大時，電壓表與電流表的示數之比變大，這是因為燈泡電阻受溫度影響很大；（4）由圖丙知，小燈泡的實際電壓是額定電壓一半（1.25V）時的電流約為0.17A，電功率為：P1＝U1I1＝1.25V×0.17A＝0.2125W；小燈泡的實際電流是額定電流一半時（0.125A）對應的電壓約為0.75V，燈的實際電功率為：P2＝U2I2＝0.75V×0.125A＝0.09375W，則P1大于P2；（5）若把這樣的兩只燈泡串聯接在3V的電源上，根據串聯分壓原理可知每個燈泡兩端的電壓均為1.5V，由圖丙可知此時通過電路的電流為0.2A，則此時兩個小燈泡消耗的實際功率總和是：P′＝U′I′＝3V×0.2A＝0.6W；（6）兩圖中燈泡和定值電阻并聯接入電路，并聯電路各支路兩端電壓相等，所以當定值電阻兩端的電壓等于燈泡的額定電壓時，燈泡正常發光，分析可知圖戊所示電路先閉合開關S2，斷開開關S1，此時電流表測通過定值電阻的電流，調節滑動變阻器，使電流表示數為，此時燈泡兩端電壓為額定電壓；然后閉合開關S1，斷開開關S2，保持滑動變阻器滑片位置不變，記錄下此時電流表的示數為I，電流表測燈與R0并聯的總電流，因電路的連接關系沒有改變，各電阻的大小和通過的電流不變，燈仍正常發光，根據并聯電路電流的規律可知燈的額定電流：I額＝I﹣，根據P＝UI計算小燈泡的額定功率。故答案為：（1）見解答；（2）電流表使用前沒有調零；（3）0.625；變大；溫度；（4）大于；（5）0.6；（6）戊。4．探究“電流通過導體產生的熱量與電阻的關系”。實驗裝置如圖所示，A、B兩個相同的燒瓶中裝有等質量、等溫度煤油。燒瓶內裝有同材質、同長度的電熱絲，RA＞RB。（1）A瓶中電熱絲比B瓶中電熱絲的橫截面積小。（2）閉合開關，通過RA的電流等于通過RB的電流，通電一段時間后，A瓶的溫度更高，電熱絲產生熱量更多。（3）與上述實驗過程采用的兩種物理研究方法不同的是A。A.探究物體受到幾個力作用，引入了合力的概念B.探究壓力的作用效果，可通過觀察海綿的凹陷程度C.探究電流與電壓的關系，必須保持電阻一定【分析】（1）導體的電阻與導體的材料、長度、橫截面積都有關；（2）本題利用控制變量法來進行研究電流產生的熱量與什么因素有關的實驗，應控制吸熱液體的材料相同，質量相等，通過觀察液體的溫度的變化來比較吸熱的多少。并反映電熱的多少，本題探究“電熱和電阻的關系”，應控制電流相等，使用阻值不等的電阻進行實驗，即阻值越大產生熱量越多。【解答】解：（1）電熱絲的材質、長度相同，RA＞RB，知A瓶中電熱絲比B瓶中電熱絲橫截面積小；（2）探究“電熱和電阻的關系”，應控制電流和通電時間相等，使用阻值不等的電阻進行實驗，即阻值越大產生熱量越多。（3）在該實驗中用到的物理研究方法有控制變量法和轉換法；A、探究物體受到幾個力作用，引入了合力的概念，用到了等效替代法；B.探究壓力的作用效果，可通過觀察海綿的凹陷程度，用到了轉換法；C.探究電流與電壓的關系，必須保持電阻一定，用到了控制變量法。故答案為：（1）小；（2）等于；A；（3）A。5．在“測量小燈泡額定功率”的實驗中，器材有：電源（電壓恒定）、開關、電壓表和電流表各一只、額定電壓為2.5V的燈泡、滑動變阻器及導線若（1）在未做實驗前檢查儀器時，發現其它儀器正常，但電流表的指針如圖甲所示，則接下來應該做的操作是將電流表的指針調零；（2）在連接實物時，如圖乙所示，開關應斷開，并將滑片移至滑動變阻器的最左（選填“左”或“右”）端；閉合開關后，發現燈泡不亮、電流表有示數、電壓表無示數，產生此現象的原因可能是小燈泡短路（寫出一條即可）；（3）問題解決后，移動滑片，小燈泡I﹣U圖像如圖丙所示，則小燈泡正常發光的額定功率為0.625W；（4）實驗中若電壓表損壞，同學們利用身邊的器材設計了如圖丁所示的電路。其中電源電壓恒為U，R0的電阻值已知；①閉合開關S和S1，調節滑動變阻器的滑片，使電流表的示數為；②閉合開關S和S2，不調節（選填“調節”或“不調節”）滑動變阻器的滑片，記錄電流表的示數為I；③小燈泡額定功率表達式為：P額＝2.5V×（I﹣）（用已知量的數字和符號表示）。【分析】（1）如果電表指針沒有指在零刻度線上，要對電表指針調零；（2）為了保護電路，連接電路時，開關應斷開，并將滑片移至滑動變阻器阻值最大處；燈泡不亮，電流表有示數，說明電路中有電流，電壓表無示數，說明燈泡兩端無電壓，由此可判斷電路故障；（3）根據實驗數據繪成的I﹣U圖像知燈在額定電壓下的電流，根據P＝UI求出小燈泡的額定功率；（4）要測燈泡的額定功率，應該使燈泡先正常發光，在沒有電壓表的情況下，電流表與定值電阻R起到電壓表的測量作用，故先將R與電流表串聯，再與燈并聯。通過調節滑動變阻器的滑片，使電流表的示數為時，由并聯電路電壓的規律，燈的電壓為2.5V，正常發光；保持滑片的位置不變。通過開關的轉換，使電流表測燈與R并聯的總電流，因為電路的連接關系沒有改變，各電阻的大小和通過的電流不變，燈泡仍正常發光，此時電流表測量干路中的電流，根據并聯電路電流的規律，求出燈的額定電流，然后再根據P＝UI寫出額定功率的表達式。【解答】解：（1）實驗前電流表指針如圖甲所示，指針未指零刻度線，說明電流表指針未調零，接下來操作是將電流表指針調零。（2）為保護電路，滑動變阻器接入阻值應調到最大值，由圖乙可知，滑動變阻器是右下接線柱接入電路，其最大阻值在最左端，即滑片應移到滑動變阻器的最左端；燈泡不亮，電流表有示數，說明電路中有電流，電壓表無示數，說明燈泡兩端無電壓，由此電路故障燈泡短路。（3）根據實驗數據繪成的I﹣U圖像知，燈在額定電壓下的電流為0.25A，小燈泡的額定功率是：P＝UI＝2.5V×0.25A＝0.625W；（4）①要測燈泡的額定功率，應該使燈泡先正常發光，故先閉合開關S和S2，調節滑動變阻器的滑片，使電流表的示數為時，由并聯電路電壓的規律和歐姆定律，此時燈的電壓為2.5V，正常發光；②閉合開關S和S1，保持滑片的位置不變。通過開關的轉換，使電流表測燈與R并聯的總電流，因為電路的連接關系沒有改變，各電阻的大小和通過的電流不變，燈泡仍正常發光；③根據并聯電路電流的規律，則燈的額定電流為I﹣，小燈泡額定功率表達式為：P額＝U額I額＝2.5V×（I﹣）。故答案為：（1）將電流表的指針調零；（2）左；小燈泡短路；（3）0.625；（4）；不調節；2.5V×（I﹣）。6．小明測量小燈泡的電功率中，提供的實驗器材有：待測小燈泡（額定電壓為2.5V）、電源（二節新干電池），滑動變阻器、電流表、電壓表、開關及導線若干。（1）小明通過移動滑片記錄了五組數據，描點并繪出了如圖乙所示的I﹣U圖像。據圖像可知小燈泡的額定功率為0.75W。（2）測出小燈泡的額定功率后，同學們又把燈泡兩端的電壓調為額定電壓的一半，發現測得的實際功率不等于其額定功率的，此時它的實際功率大于0.1875W（選填“大于”、“小于”或“等于”）。（3）小華利用小明的實驗器材，只增加了一個阻值為10Ω定值電阻R1，如圖丙是她設計的電路圖，則她不能（選填“能”或“不能”）測出小燈泡的額定功率。（4）實驗結束后，小明將該小燈泡單獨與一個10Ω的定值電阻R1串聯后接入電壓為3V的電源兩端，此時R1的功率是0.4W。【分析】（1）由圖知知燈的電壓為2.5V時電流大小，根據P＝UI求小燈泡的額定功率；（2）根據P＝結合燈的電阻隨溫度的降低而減小分析；（3）根據燈在額定電壓下正常發光分析；（4）小燈泡的電阻隨電壓（溫度）的變化而變化，不是一個定值，所以，根據串聯電路電流和電壓的特點，由圖乙找出燈泡符合條件對應的電壓和電流值，進而求出R0的功率。【解答】解：（1）根據I﹣U圖象知，當電壓為2.5V，電流為0.3A，燈的額定功率：P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W；（2）若燈的電阻不變，則當燈泡兩端的電壓調為額定電壓的一半時，根據P＝，燈的實際功率為額定功率的四分之一，但當燈泡兩端的電壓調為額定電壓的一半時，燈的實際功率變小，燈的溫度降低了，此時燈的電阻減小了，根據P＝，測得的P實＞P額，即它的實際功率大于×0.75W＝0.1875W；（3）丙中，R1、小燈泡、變阻器三者串聯，S接1時，電壓表測小燈泡的電壓，S接2時電壓表測燈和定值電阻兩端的總電壓，燈正常發光時的電流為0.3A，則R1的電壓為U1＝IR1＝0.3A×10Ω＝3V等于電源電壓，即燈不能正常工作；（4）由圖乙知，當燈的電壓U燈＝1.0V，對應的電流I燈＝0.2A時，根據串聯電路電流的特點，通過定值電阻的電流大小等于I1＝I燈＝0.2A，此時定值電阻的電壓U定＝I1R1＝0.2A×10Ω＝2V，又根據串聯電路電壓的特點，燈和定值電阻的總電壓U＝U燈+U定＝1V+2V＝3V剛好為電源電壓；所以，此時R1的功率：P1＝U定I1＝2V×0.2A＝0.4W。故答案為：（1）0.75；（2）大于；（3）不能；（4）0.4。7．小明在測額定電壓為“2.5V”小燈泡電功率的實驗中，電源電壓恒為4.5V，燈泡正常發光時的電阻約為6Ω，滑動變阻器規格為“20ΩlA”。（1）如圖甲所示，是小明連接的實驗電路，若利用該電路實驗，閉合開關，會發生的情況是A、C。A．小燈泡不亮B．電流表無示數C．電壓表無示數D．電壓表指針反向偏轉（2）若只需改動一根導線，即可使電路連接正確。請你在應改動的導線上畫“×”，并用筆畫代替導線畫出正確的接法。（3）電路連接正確后，閉合開關，小明同學移動滑片，不能（選填“能”或“不能”）實現燈泡兩端的電壓從零連續變化到2.5V。（4）當燈泡正常發光時，滑動變阻器接入電路的電阻為4Ω，則小燈泡的額定功率為1.25W。（5）小明通過計算求得該燈泡在1.5V電壓下的實際功率為0.45W，此數據不合理（選填“合理”或“不合理”）。（6）同組小亮同學也用小明所用的器材，在不使用電流表的情況下，另選了一個5Ω的電阻R0，設計了如圖乙的電路及實驗方案測量小燈泡的額定功率：①調節滑片使電壓表的示數為額定電壓U額＝2.5V；②斷開開關，保持滑片位置不變，只將電壓表的c點接線改接到a點。閉合開關，測出R0兩端的電壓U0。③通過計算得出小燈泡的額定功率P額＝U額×。指出他的設計方案中存在的兩個問題問題一：無論怎樣調節變阻器，都不能使燈泡正常發光；問題二：只將電壓表的a點接線改接到c點，電壓表的正負接線柱接反，無法測出R0兩端的電壓。（7）小明完成實驗后，想用電壓表和一個阻值為R0的定值電阻。在電源電壓未知的情況下，測量額定電流為I額的小燈泡的額定功率，設計了如圖丙所示電路，請完成實驗步驟：①只閉合開關S2（選填“S1”或“S2”），將滑動變阻器的滑片移至最右端，讀出電壓表V2的示數為U0；②只閉合另一個開關，再次調節滑動變阻器的滑片，直到電壓表V1的示數為U0﹣I額R0時，小燈泡正常發光，此時電壓表V2的示數為U2；③小燈泡額定功率的表達式是P額＝（U0﹣U2）I額。【分析】（1）（2）電壓表應與燈泡并聯，據此分析；（3）滑動變阻器與燈泡串聯，從燈泡有電阻這一角度分析；（4）根據串聯電路電壓規律結合歐姆定律算出燈泡正常發光時的電流；根據P＝UI算出小燈泡的額定功率；（5）根據燈泡正常發光時的電阻與燈泡在1.5V電壓下的實際功率為0.45W時的電阻進行比較回答；（6）根據串聯電路的特點分析燈泡是否能夠正常發光；電壓表并聯在電路中，電流應由正接線柱流入，負接線柱流出；（7）由丙圖可知，沒有電流表的情況下，利用定值電阻和電壓表代替電流表與燈泡串聯；首先只閉合開關S2，定值電阻R0接入電路中，電壓表V2并聯在電源兩端，測電源電壓；然后只閉合S1，燈泡、滑動變阻器、定值電阻串聯，電壓表V1測量燈泡和滑動變阻器兩端電壓，電壓表V2測量滑動變阻器和定值電阻兩端電壓，調節滑動變阻器的滑片，當電壓表V1的示數為U0﹣I額R0時，小燈泡正常發光，根據串聯電路電壓規律得到燈泡的額定電壓，根據P＝UI計算出燈泡的額定電功率。【解答】解：（1）甲圖中電壓表與燈泡串聯，且電壓表與燈泡兩端被導線直接相連，故燈泡不亮且電壓表均無示數，故選A、C；（2）甲圖中電壓表與燈泡串聯，且電壓表與燈泡兩端被導線直接相連，電壓表應與燈泡并聯，改后電路如下圖所示：；（3）由題意可知，滑動變阻器與燈泡串聯，移動變阻器滑片，移到滑動變阻器的阻值最大，因為燈泡有電阻，所以不能實現燈泡兩端電壓從零連續變化到2.5V。（4）由題意可知，燈泡和變阻器串聯，當燈泡正常發光時，滑動變阻器接入電路的電阻為4Ω，根據串聯電路電壓規律，變阻器兩端電壓為：UR＝U﹣UL＝4.5V﹣2.5V＝2V，通過變阻器的電流為：IL＝IR＝＝＝0.5A，則小燈泡的額定功率為：P＝ULIL＝2.5×0.5A＝1.25W；（5）燈泡正常發光時，燈泡兩端電壓為2.5V，通過燈泡的電流為0.5A，則燈泡的電阻為：R＝＝＝5Ω，小燈泡的電阻隨電壓增大而增大，所以當燈泡兩端電壓小于2.5V時，燈泡電阻應該小于5Ω；當燈泡在1.5V電壓下的實際功率為0.45W時，根據P＝UI＝可知，此時燈泡電阻為：R'＝＝＝5Ω，所以數據不合理；（6）①由題意知，電源電壓約為4.5V，燈泡正常發光時電阻約為6Ω，當變阻器接入電路的電阻為0時，電路中的電流最大，燈泡兩端的電壓最大，設燈泡兩端的電壓為U，根據串聯電路的特點：＝；即＝，解得：U≈2.45V，所以無論怎樣調節變阻器，都不能使燈泡正常發光；②保持滑片位置不變，只將電壓表的a點接線改接到c點，電壓表的正負接線柱接反，無法測出R0兩端的電壓。（7）①只閉合開關S2，將滑動變阻器的滑片移至最右端，讀出電壓表V2的示數為U0；②只閉合另一個開關，再次調節滑動變阻器的滑片，直到電壓表V1的示數為U0﹣I額R0時，小燈泡正常發光，此時電壓表V2的示數為U2；③在①中，只閉合開關S2，定值電阻R0接入電路中，電壓表V2并聯在電源兩端，測電源電壓，則此時電壓表V2的示數U0是電源電壓；在②中，只閉合S1，燈泡、滑動變阻器、定值電阻串聯，電壓表V1測量燈泡和滑動變阻器兩端電壓，電壓表V2測量滑動變阻器和定值電阻兩端電壓，調節滑動變阻器的滑片，當電壓表V1的示數為U0﹣I額R0時，小燈泡正常發光，小燈泡兩端的電壓為額定電壓，此時滑動變阻器和定電阻兩糕的電壓為U2，則小燈泡兩端的電壓為U0﹣U2，則小燈泡的額定功率為：P額＝（U0﹣U2）I額。故答案為：（1）A、C；（2）如上圖所示；（3）不能；（4）1.25；（5）不合理；（6）無論怎樣調節變阻器，都不能使燈泡正常發光；只將電壓表的a點接線改接到c點，電壓表的正負接線柱接反，無法測出R0兩端的電壓；（7）①S2；②U0﹣I額R0；③（U0﹣U2）I額。8．如圖甲所示，兩個透明容器中封閉著等量的空氣，將兩個容器中的電阻絲R1和R2串聯接到電源兩端，將容器外部的電阻絲R1和R2并聯。（1）圖甲的裝置是探究電流通過導體產生的熱量與電流的關系，電阻絲R3的作用是使通過電阻絲R1和R2的電流不同。（選填“相同”或“不同”）（2）圖甲乙所示，某小組在實驗中觀察到左側U形管中液面很快出現高度差，右側U形管中液面高度差為零，原因是電阻絲R2斷路。（選填“R1”、“R2”或“R3”）【分析】（1）電流產生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時間有關，探究電流產生熱量跟電阻關系時，控制通電時間和電流不變；探究電流產生熱量跟電流關系時，控制通電時間和電壓不變，因此需要電阻并聯；（2）乙圖中，電阻絲R2與R3并聯后再與電阻絲R1串聯，電阻絲R1能夠產生熱量，電阻絲R2沒有產生熱量，據此分析斷路的電阻絲。【解答】解：（1）圖甲的裝置在實驗中，其中一個容器的外部，將一個完全相同的電阻和這個容器內的電阻并聯，再接入原電路，使通過左邊容器中電阻的電流與通過右邊容器中電阻的電流不同，可以探究電流產生的熱量與通過導體的電流大小的關系；（2）乙圖中，電阻絲R2與R3并聯后再與電阻絲R1串聯，在做圖乙的實驗時，觀察到左側U形管中液面很快出現高度差，右側U形管中液面高度差為零，說明電阻絲R1能夠產生熱量，電阻絲R2沒有產生熱量，原因是電阻絲R2斷路。故答案為：（1）電流；不同；（2）R2。9．小明和小紅想利用如圖所示的裝置探究“通電導體產生的熱量與電阻大小的關系”，三個燒瓶中盛有質量相等、初溫相同的煤油，三瓶煤油中都各自浸泡著一段金屬絲，燒瓶A中的金屬絲是銅絲，電阻為R1，燒瓶B中的金屬絲是鎳鉻合金絲，電阻為R2，燒瓶C中的金屬絲是錳銅合金絲，電阻為R3，溫度計顯示煤油的溫度（1）通過這三個電阻R1、R2和R3的電流相等（選填“相等”或“不相等”）。（2）實驗中通過觀察瓶內煤油升高的溫度來比較電流產生的熱量的多少。（3）這三個電阻R1、R2和R3阻值應該不相等。（選填“相等”或“不相等”）（4）若R3＞R2＞R1，閉合開關后，小明和小紅發現C燒瓶中溫度計的示數升高的最快，B燒瓶中溫度計的示數升高的較快，A燒瓶中溫度計的示數升高的最慢。這表明：在電流和通電時間相同的情況下，電阻越大的產生的熱量越多。【分析】（1）由圖，根據電路特點分析通過三個電阻的電流大小關系；（2）電流通過導體產生熱量的多少不能直接觀察，但液體溫度的變化可以通過煤油溫度的變化來反映，這種研究方法叫轉換法；（3）電流產生的熱量跟電流的大小、電阻的大小、通電時間有關，由控制變量法分析三個電阻的大小關系；（4）根據瓶中煤油溫度升高的越高電阻絲產生熱量越多分析總結。【解答】解：（1）由圖知，三個電阻R1、R2和R3串聯在電路中，所以通過它們三個電阻的電流是相等的；（2）電流通過導體產生熱量的多少不能直接觀察，但液體溫度的變化可以通過瓶內煤油升高的溫度來反映，這種研究方法叫轉換法；（3）探究“通電導體產生的熱量與電阻大小的關系”需控制通電時間和電流相同，改變電阻的大小，即三個電阻的大小應不相等；（4）R3＞R2＞R1，通過它們三個電阻的電流是相等的。觀察溫度計的示數，C燒瓶中溫度計的示數升高的最快，B燒瓶中溫度計的示數升高的較快，A燒瓶中溫度計的示數升高的最慢。說明C瓶中電阻產生的熱量最多，A瓶中電阻產生的熱量少，從而得出在電流和通電時間相同的情況下，電阻越大的產生的熱量越多。故答案為：（1）相等；（2）瓶內煤油升高的溫度；（3）不相等；（4）電流；電阻越大的產生的熱量越多。10．在“探究電流產生的熱量與哪些因素有關”的實驗中，實驗電路如圖1所示，其中R1＞R2。實驗一：探究電流產生的熱量與電阻大小的關系：（1）請按照圖1中的電路圖將圖2實物圖連接完整；（2）實驗電路按照圖1中的電路圖連接是為了控制通電時間相同和控制電流相同；電阻絲放出熱量的多少，通過溫度計的示數變化來進行判斷。（3）為了便于比較兩根電阻絲通過電流后產生熱量的多少，a、b兩瓶中要裝入質量相等、初溫相同的同種液體。為了在較短時間內達到明顯的實驗效果，實驗時選用煤油而不選水，是因為煤油的比熱容小于水的比熱容（選填“大于”、“等于”或“小于”）。實驗二：探究電流產生的熱量與電流大小的關系：（4）閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，使電路中的電流變成實驗一中電流的2倍，且通電時間相同。實驗發現：用電阻絲R1加熱的煤油，在實驗一中溫度升高△t1，在實驗二中溫度升高△t1′，則△t1′大于2△t1（選填“大于”、“等于”或“小于”），該實驗說明電流產生的熱量與電流大小不成正比例關系（選填“成”或“不成”）。實驗中，用電阻絲R2加熱煤油重復以上實驗步驟，也可以得出相同的結論。（5）如果在兩燒瓶中分別裝入質量相等的不同液體，并接入兩根阻值相同的電阻絲（選填“相同”或“不同”），就可用這個裝置來探究兩種不同液體的吸熱性質。假設a燒瓶中液體的質量為m，瓶中電阻絲的阻值為R，測出通過它的電流為I，通電一段時間t后，溫度計的示數變化量為△t，若不計熱量損失，則a液體的比熱容為c＝（用所給出的物理量寫出比熱容的表達式）。【分析】（1）滑動變阻器按一上一下的原則串聯在電路中，由電路圖可知，滑片左移時變阻器接入電路中的電阻變小；（2）串聯電路各處的電流相等；電流產生的熱量不易比較，可讓初溫、質量相同的煤油吸熱，比較煤油升高的溫度確定產生的熱量，采用了轉換法；（3）本實驗應用了控制變量法，從實驗需要控制的變量分析答題；從煤油與水的比熱容大小關系分析實驗中用煤油而不用水的原因；（4）根據Q＝I2Rt和Q吸＝cm△t進行分析解答；（5）為控制相同時間內兩液體吸熱相同，根據Q＝I2Rt結合電路圖得出兩根電阻絲的阻值關系；根據Q＝I2Rt求出電熱絲放出的熱量，不計熱量損失，放出的熱量全部被液體吸收，根據Q吸＝cm△t求出a液體的比熱容。【解答】解：（1）由電路圖可知，滑片左移時變阻器接入電路中的電阻變小，則變阻器左下方接線柱必須接入電路中，如下圖所示：（2）由電路圖可知，兩電熱絲串聯在電路中，這是為了控制通電時間相同和控制電流相同；根據轉換法可知，電阻絲放出熱量的多少，是通過溫度計示數的變化進行比較的；（3）為了便于比較兩根電阻絲通過電流后產生熱量的多少，a、b兩瓶中要裝入質量相等、初溫相同的同種液體；因為煤油的比熱容比水的比熱容小，相同質量的煤油和水比較，吸收相同的熱量，煤油溫度升高的多，用煤油做實驗效果更明顯，便于觀察；（4）閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，使電路中的電流變成實驗一中電流的2倍，且通電時間相同，由Q＝I2Rt可知，電阻絲產生的熱量是原來的4倍，由Q吸＝cm△t的變形式△t＝可知，用電阻絲R1加熱的煤油，溫度升高量△t1′大于2△t1，該實驗說明電流產生的熱量與電流不成正比例關系；（5）實驗中兩電阻絲串聯，通過的電流和通電時間相同，為控制相同時間兩液體吸熱相同，根據Q＝I2Rt可知，選用的兩根電阻絲的阻值應相同；假設a燒瓶中液體的質量為m，瓶中電阻絲的阻值為R，測出通過它的電流為I，通電一段時間t后，電熱絲放出的熱量Q＝I2Rt，溫度計的示數變化量為△t，若不計熱量損失，放出的熱量全部被液體吸收，由Q吸＝cm△t可得，a液體的比熱容：c＝＝。故答案為：（1）如上圖所示；（2）電流相同；溫度計的示數變化；（3）質量；小于；（4）大于；不成；（5）相同；c＝。11．測定小燈泡的額定功率。某實驗興趣小組想測量標有“2.5V”字樣小燈泡的額定功率，從實驗室找來了電源、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關和導線若干。（1）如圖甲所示為該小組一同學所連的實驗電路，剛閉合開關后，向左移動滑動變阻器的滑片，電流表示數變大，電壓表示數不變（均選填“變大”、“變小”或“不變”），此電路不符合實驗要求。（2）排除電路故障后閉合開關，移動滑片，當燈泡正常發光時，電流表示數如圖乙所示，則燈泡的額定功率為1.25W。（3）同組的小紅認為，可以利用圖甲的裝置多次測量不同電壓下燈泡的電阻，并求出平均值，小明認為小紅的觀點不合理，理由是小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大，不是一個定值，求平均值沒有意義。（4）小紅在繼續實驗時發現電流表突然損壞，于是她又找來了一個阻值為R0的定值電阻，設計了如圖丙所示的電路，已知電源電壓為U且保持不變，也可以測出另一額定電壓為U額的小燈泡的額定功率，請將步驟補充完整：①只閉合S、S2，移動滑片P，使電壓表的示數為U額；②只閉合S、S1，保持滑片P不動，讀出電壓表的示數為U1；③小燈泡的額定功率P＝（用U、U1、U額、R0表示）。【分析】（1）如圖甲所示為該小組一同學所連的實驗電路，剛閉合開關后，燈泡和滑動變阻器串聯，電壓表并聯在燈泡和滑動變阻器兩端，向左移動滑動變阻器的滑片，滑動變阻器接入電路的阻值變小，電路總電阻變小，電源電壓不變，根據歐姆定律可知電流表示數的變化情況，并得出電壓表示數的變化情況；（2）根據電流表選用量程確定分度值讀數；根據P＝UI算出燈泡的額定功率；（3）根據燈絲電阻隨溫度的升高而增大，不是一個定值分析；（4）①根據此題電路圖，可先讓燈泡與滑動變阻器串聯，調節滑動變阻器，讓燈在額定電壓下正常發光，根據P＝UI可知，要想測量出燈泡的額定功率，得出燈的額定電流是關鍵。若能得出燈泡正常發光時變阻器連入電路的電阻，由串聯電路的規律及歐姆定律可得出通過變阻器的電流即燈的額定電流；②為得出燈泡正常發光時變阻器連入電路的電阻，通過開關的轉換，使定值電阻與變阻器串聯（滑片位置不動），記下定值電阻的電壓，由串聯電路的規律及歐姆定律可得出此時變阻器連入電路的電阻，從而可解決問題。【解答】解：（1）如圖甲所示為該小組一同學所連的實驗電路，剛閉合開關后，燈泡和滑動變阻器串聯，電壓表并聯在燈泡和滑動變阻器兩端，向左移動滑動變阻器的滑片，滑動變阻器接入電路的阻值變小，電路總電阻變小，電源電壓不變，根據歐姆定律可知電流表示數變大，電壓表示數不變；（2）排除電路故障后閉合開關，移動滑片，當燈泡正常發光時，電流表示數如圖乙所示，電流表選用小量程，分度值0.02A，其示數為0.5A，小燈泡額定功率為：P額＝UI＝2.5V×0.5A＝1.25W；（3）利用圖甲的裝置多次測量不同電壓下燈泡的電阻，并求出平均值，小明認為小紅的觀點不合理，理由是小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大，不是一個定值，求平均值沒有意義；（4）①只閉合S、S2，移動滑片P，使電壓表的示數為U額；②只閉合S、S1，保持滑片P不動，讀出電壓表的示數為U1；③在①中，只閉合S、S2，燈泡與變阻器串聯，移動滑片P，使電壓表的示數為U額，燈泡正常發光；在②中，只閉合S、S1，保持滑片P不動，電壓表的示數為U1，R0和滑動變阻器串聯，根據串聯電路電流規律有＝，滑動變阻器的電阻為：R滑＝R0；由于滑動變阻器的電阻不變，燈泡的額定電流為：I額＝＝，小燈泡的額定功率為：P＝U額I額＝。故答案為：（1）變大；不變；（2）1.25；（3）小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大，不是一個定值，求平均值沒有意義；（4）①U額；②S、S1；③。12．如圖甲所示是“測量小燈泡電功率”的實驗電路，已知小燈泡額定電壓為2.5V。請你回答下列問題：（1）連接電路時，應將開關斷開。（2）閉合開關后，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，電壓表始終無示數，電流表有示數而小燈泡始終不亮，故障的原因是燈泡短路。（3）排除故障后，移動滑片，當電壓表的示數為2.5V時，電流表的示數如圖乙所示，則小燈泡的額定功率為0.75W。為了測量小燈泡發光較暗時的功率，應將滑片向阻值增大（選填“增大”或“減小”）的方向移動。（4）雖然電壓表的電阻大，但仍然有電流通過，會導致測量誤差。若考慮有電流通過電壓表，所測燈泡的功率將偏大（選填“偏大”或“偏小”）。【分析】（1）為保護電路，連接電路時，應將開關斷開；（2）閉合開關后，電流表有示數說明電路是通路，根據電壓表示數和小燈泡發光情況判斷故障原因；（3）根據電流表的量程和分度值讀數，再利用P＝UI求出功率；為了測量小燈泡發光較暗時的功率，則小燈泡兩端的電壓應小于額定電壓，應增大滑動變阻器兩端的電壓，根據分壓原理判斷滑片移動方向；（4）判斷燈泡兩端的實際電壓和電流的測量誤差，得出電功率的測量誤差。【解答】解：（1）為保護電路，連接電路時，應將開關斷開；（2）閉合開關后，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，電流表有示數說明電路是通路，電壓表始終無示數且小燈泡始終不亮，說明故障原因是燈泡短路；（3）由圖乙可知，電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數為0.3A，則小燈泡的額定功率為：P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W；為了測量小燈泡發光較暗時的功率，則小燈泡兩端的電壓應小于額定電壓，應增大滑動變阻器兩端的電壓，根據分壓原理，因此，應將滑片向阻值增大的方向移動；（4）由圖知，電壓表與小燈泡并聯，所測電壓較準確，而電流表測通過小燈泡和電壓表的電流，所測電流偏大，由P＝UI可知所測小燈泡的額定功率與真實值相比偏大。故答案為：（1）斷開；（2）短路；（3）0.75；增大；（4）偏大。13．小明利用如圖甲所示的電路，測量額定電壓為2.5V小燈泡的電功率。電源電壓恒為3V，滑動變阻器最大阻值為20Ω。（1）請用筆畫線代替導線將圖甲的電路連接完整，要求閉合開關后滑片P向右滑時燈變亮。（2）確認電路無誤后，小明開始進行實驗。當滑片P移到某位置時，電壓表示數如圖乙所示，為了測出小燈泡的額定功率，他應將滑片P向右移動。（3）小明在實驗過程中，移動滑片P到達圖甲所示位置時，小燈泡的燈絲突然斷了，則電壓表的示數將變大。（4）小明換用相同規格的小燈泡重新進行實驗。實驗結束后，他利用實驗數據繪制了如圖丙所示的I﹣U圖象。由圖象可知：小燈泡額定功率為0.5W；小燈泡正常發光時的電阻是12.5Ω；圖象不是直線的原因是燈絲的電阻隨溫度的變化而變化。【分析】（1）滑片P向右滑時燈變亮，說明電路中電流變大，滑動變阻器阻值變小，據此確定滑動變阻器選用的下端接線柱；（2）根據電壓表選用量程確定分度值讀數，比較電壓表示數與燈泡額定電壓大小，根據串聯電路電壓規律和分壓原理確定滑動變阻器滑片移動方向；（3）若小燈泡的燈絲燒斷，電壓表串聯在電路中，電壓表測的是電源電壓，據此分析電壓表示數變化；（4）根據圖丙確定燈泡額定電壓對應的額定電流，利用P＝UI求出燈泡的額定功率；根據R＝求出小燈泡正常發光時的電阻；燈絲的電阻隨溫度的變化而變化。【解答】解：（1）滑片P向右滑時燈變亮，說明電路中電流變大，滑動變阻器阻值變小，故滑動變阻器選用右下接線柱與電源串聯在電阻中，如下圖所示：；（2）當滑片P移到某位置時，電壓表示數如圖乙所示，電壓表選用小量程，分度值0.1V，其示數為2.1V，小于燈泡額定電壓2.5V，為了測出小燈泡的額定功率，應增大燈泡兩端的電壓，根據串聯電路電壓規律，應減小滑動變阻器兩端的電壓，根據分壓原理，應減小滑動變阻器接入電路的阻值，故應將滑片P向右移動；（3）若小燈泡的燈絲燒斷，電壓表串聯在電路中，電壓表測的是電源電壓，而原來電壓表測的是燈泡兩端的電壓，所以電壓表示數將變大；（4）由圖丙可知，當燈泡兩端電壓為2.5V時，通過燈泡的額定電流為0.2A，小燈泡額定功率為：P＝UI＝2.5V×0.2A＝0.5W；小燈泡正常發光時的電阻為：R＝＝＝12.5Ω；由圖丙可知，當燈泡兩端電壓增大，通過燈泡的電流也增大，根據P＝UI可知，燈泡的功率變大，溫度升高，燈絲的電阻隨溫度升高而增大，故小燈泡的的I﹣U圖象不是直線。故答案為：（1）見解答圖；（2）右；（3）大；（4）0.5；12.5；燈絲的電阻隨溫度的變化而變化。14．小明想測量標有“2.5V”字樣小燈泡的額定功率，從實驗室找來了學生電源（電壓恒為6V）、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關和導線若干。（1）請用筆畫線代替導線將圖甲所示的實驗電路連接完整。（2）閉合開關進行試觸時，發現電流表無示數，燈泡不亮，電壓表指針迅速轉到右邊沒有刻度的地方。造成這一現象的原因可能是小燈泡斷路。（3）排除電路故障后閉合開關，移動滑片，當燈泡正常發光時，電流表示數如圖乙所示，則燈泡的額定功率為1.25W。（4）實驗結束后，小明利用本實驗中的有關器材和阻值為10Ω的定值電阻，設計了如圖丙所示的電路測量該燈泡的額定功率，操作步驟如下。①只閉合開關S和S1，調節滑動變阻器的滑片使電流表的示數為0.25A，燈泡正常發光；②只閉合開關S和S2，滑片位置保持不動（選填“保持不動”“向右移動”或“向左移動”），讀出此時電流表示數；③計算出小燈泡的額定功率。【分析】（1）根據燈泡額定電壓確定電壓表量程，將電壓表并聯在燈泡兩端；（2）閉合開關進行試觸時，發現電流表無示數，燈泡不亮，說明電路可能斷路；電壓表指針迅速轉到右邊沒有刻度的地方，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯的電路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯的電路斷路了；（3）根據電流表選用量程確定分度值讀數，利用P＝UI求出燈泡的額定功率；（4）要測燈的額定功率，應先使燈正常發光，在沒有電壓表的情況下，電流表與定值電阻R0應起到電壓表的測量作用，故將R0與電流表串聯后再與燈并聯，通過移動變阻器的滑片使電流表示數為0.25A時，由并聯電路電壓的規律，燈兩端的電壓為額定電壓，燈正常發光；保持滑片位置不變，通過開關的轉換，使電流表測燈與R0并聯的總電流，因電路的連接關系沒有改變，各電阻的大小和通過的電流不變，燈仍正常發光，根據并聯電路電流的規律求出燈的額定電流，根據P＝UI計算燈的額定功率。【解答】解：（1）小燈泡額定電壓2.5V，故電壓表選用小量程并聯在燈泡兩端，如下圖所示：；（2）閉合開關進行試觸時，發現電流表無示數，燈泡不亮，說明電路可能斷路；電壓表指針迅速轉到右邊沒有刻度的地方，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯的電路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯的電路斷路了，即造成這一現象的原因可能是小燈泡斷路；（3）排除電路故障后閉合開關，移動滑片，當燈泡正常發光時，電流表示數如圖乙所示，電流表選用小量程，分度值0.02A，其示數為0.5A，小燈泡額定功率為：P＝UI＝2.5V×0.5A＝1.25W；（4）實驗步驟：①只閉合開關S和S1，調節滑動變阻器的滑片使電流表的示數為0.25A，燈泡正常發光；②只閉合開關S和S2，滑片位置保持不動，讀出此時電流表示數；③在步驟①中，燈泡和R0并聯，電流表測定值電阻的電流，由歐姆定律，定值電阻的電壓為：U0＝I1R0＝0.25A×10Ω＝2.5V，根據并聯電路電壓的規律，燈的電壓為額定電壓，燈正常發光；在步驟②中，電流表測燈與R0并聯的總電流，因電路的連接關系沒有改變，各電阻的大小和通過的電流不變，燈仍正常發光，根據并聯電路電流的規律，求出燈的額定電流，然后根據P＝UI計算小燈泡的額定功率。故答案為：（1）見解答圖；（2）小燈泡斷路；（3）1.25；（4）①0.25；②保持不動。15．在“測小燈泡電功率”的實驗中，實驗室有以下器材學生電源（電壓恒為4.5V）、標有2.5V的小燈泡、電流表、電壓表、滑動變阻器“20Ω1A”、開關各一個，定值電阻三個（10Ω、20Ω、30Ω）、導線若干。（1）請用筆畫線代替導線，將圖甲中電路連接完整．要求滑動變阻器滑片向左移動時小燈泡亮度變亮；（2）小明連接好電路后，閉合開關時，發現小燈泡不亮，電流表無示數，電壓表有示數，且電壓表示數很大，可能的原因是小燈泡斷路；（3）排除故障后，小明移動滑動變阻器的滑片進行多次實驗，并將其中三次數據記錄在表格中，根據數據求出小燈泡的額定功率為0.6W；實驗次數123電壓表示U/V2.02.52.8電流表示數I/A0.200.240.26（4）上述實驗結束后，小華同學想進一步“探究電流與電阻的關系”，他將小燈泡取下后，按圖乙電路在R的位置依次換成定值電阻（10Ω、20Ω、30Ω）進行實驗，為保證每次都能將接入的定值電阻兩端電壓調為2.5V，應在電路中再串聯一個阻值范圍為4Ω至8Ω的電阻R'。【分析】（1）根據滑動變阻器滑片向左移動時小燈泡亮度變亮確定變阻器的連接；（2）電流表無示數，說明電路可能斷路；電壓表有示數，且電壓表示數很大，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯的支路以外的電路是完好的，故障可能的原因是與電壓表并聯的支路斷路了；（3）燈在額定電壓下的功率為額定功率，由表中數據知燈的額定電壓為2.5V電流表大小，根據P＝UI求燈的額定功率；（4）為保證每次都能將接入的定值電阻兩端電壓調為2.5V，根據串聯電路電壓的規律和分壓原理，求出當最大的定值電阻接入時，變阻器連入電路中最小電阻值，將變阻器與R′視為一個整體得出R′的最小阻值；同理，當接入10Ω的定值電阻時，求出滑動變阻器連入電路中的電阻，將變阻器與R′視為一個整體，當變阻器連入電路中的電阻為0時，R′即為最大值。【解答】解：（1）滑動變阻器滑片向左移動時小燈泡亮度變亮，即電流變大電阻變小，故變阻器滑片以左電阻絲連入電路中，如下所示：；（2）電流表無示數，說明電路可能斷路；電壓表有示數，且電壓表示數很大，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯的支路以外的電路是完好的，因此，故障原因可能是與電壓表并聯的小燈泡斷路了；（2）由表中數據知，燈的額定電壓為2.5V時，電流表示數為0.24A，故燈的額定功率：P＝UI＝2.5V×0.24A＝0.6W；（3）為保證每次都能將接入的定值電阻兩端電壓調為2.5V，根據串聯電路電壓的規律，滑動變阻器分得的電壓為：4.5V﹣2.5V＝2V，倍滑動變阻器分得的電壓為定值電阻電壓的＝0.8倍；當接入30Ω的電阻時，根據分壓原理，變阻器連入電路中的電阻R滑1＝0.8×30Ω＝24Ω，而變阻器的最大電阻為20Ω，將變阻器與R′視為一個整體，故R′的最小值，R′小＝R滑1﹣R滑＝24Ω﹣20Ω＝4Ω，當接入10Ω的定值電阻時，同理，變阻器連入電路中的電阻R滑2＝0.8×10Ω＝8Ω，將變阻器與R′視為一個整體，當變阻器連入電路中的電阻為0時，R′＝8Ω即可；故為保證每次都能將接入的定值電阻兩端電壓調為2.5V，應在電路中再串聯一個阻值范圍為4Ω至8Ω的電阻。（當接入20Ω的定值電阻時，同理，變阻器連入電路中的電阻R滑2＝0.8×20Ω＝16Ω，可將變阻器連入電路中的電阻為12Ω﹣8Ω即可）。故答案為：（1）見解答；（2）小燈泡斷路；（3）0.6；（4）4；8。16．在“測量小燈泡的電功率”實驗中。同學們用電壓表、電流表、開關、電壓為4.5V的電源、額定電壓為3.8V的小燈泡和標有“20Ω1.5A”的滑動變阻器，設計了如圖所示的電路（小燈泡的燈絲電阻約為10Ω）。（1）若電流表正確接入圖甲電路中，閉合開關前，某同學發現電路有一處錯誤，這錯誤是滑動變阻器的下端兩個接線柱同時接入了電路。（2）測量過程中，當小燈泡正常發光時，此時電流表的示數如圖乙所示，則小燈泡的額定功率為1.52W。（3）實驗過程中，若將電壓表和電流表互換位置，閉合開關后，發現小燈泡不亮，這時電壓表的示數約為4.5V。（4）小珠受此實驗啟發，想測定電動自行車上用作照明的LED（發光二極管）額定功率。在老師的幫助下通過實驗得到該LED的I﹣U圖像如圖丙所示，由圖像可知LED燈的電阻隨電壓的增大而減小（選填“增大”、“不變”或“減小”）。查閱資料知道該LED的額定電壓為3V，結合圖像可得該LED的額定功率為0.072W。【分析】（1）根據滑動變阻器一上一下的原則接線分析實物圖中的連接錯誤；（2）根據電流表的量程、分度值以及指針的位置讀出電流表的示數，然后根據P＝UI求出燈泡的額定功率；（3）電壓表與電流表互換，即：電流表與燈泡并聯，電壓表串聯接入電路，由于電壓表內阻很大，電壓表串聯在電路相當于電路斷路，電路中沒有電流，燈泡不發光，但電壓表的正負接線柱與電源兩極相連；（4）由圖象丙知，U﹣I圖像不是一條直線，隨著電壓的升高，電流變大，電壓的變化量要小于電流的變化量，據此判斷電阻變化；由圖丙確定額定電流，根據P＝UI計算出額定功率。【解答】解：（1）滑動變阻器需按一上一下的原則接線，圖甲中滑動變阻器接線錯誤，即滑動變阻器的下端兩個接線柱同時接入了電路；（2）當電壓表的示數為3.8V時，小燈泡正常發光；電流表量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數為0.4A，則燈泡的額定功率：P＝UI＝3.8V×0.4A＝1.52W；（3）電壓表和電流表位置互換，電壓表串聯接入電路，電路相當于斷路，電路中沒有電流流過，燈泡不發光；由于電壓表的正負接線柱與電源兩極相連，所以電壓表示數為4.5V；（4）由圖象丙知，U﹣I圖像不是一條直線，隨著電壓的升高，電流變大，電壓的變化量要小于電流的變化量，根據歐姆定律可知，電阻減小，則LED燈的電阻隨電壓的增大而減小；當電壓U＝3V時，電流為I＝24mA＝0.024A，則該LED的額定功率P'＝UI＝3V×0.024A＝0.072W。故答案為：（1）滑動變阻器的下端兩個接線柱同時接入了電路；（2）1.52；（3）4.5；（4）減小；0.072。17．小寧同學將電源電壓恒為12V的蓄電池，額定電壓為3V的小燈泡和標有“50Ω1A”字樣的滑動變阻器連接成如圖乙所示的電路來“測量小燈泡的電功率”，電壓表的0～3V量程損壞不能使用。（1）根據圖甲所示的電路圖，請用筆畫線代替導線，將圖乙中的器材連接成完整的電路（要求滑動變阻器滑片P向右移動時阻值變大）；（2）閉合開關前，滑片P應該位于B端（選填“A”或“B”）；（3）連接好電路，閉合開關后，發現小燈泡不亮，電壓表無示數，電流表有示數，那么出現該狀況的可能原因是小燈泡發生短路（選填“開路”或“短路”）；（4）排除故障后，閉合開關，繼續進行探究，根據測量數據繪制出通過小燈泡的電流I隨它兩端電壓U變化的圖像，如圖丙所示。分析可知：小燈泡的額定功率為1.5W。某次實驗中，若電流表的示數如圖丁所示，其示數為0.4A，此時小燈泡的電阻為5Ω；（5）實驗結束后老師介紹到，電表在使用中若指針偏轉不能超過刻度盤的一半，則誤差會比較大。小寧經過思考，認為還需要在燈泡不燒壞的情況下測量各種實際電功率，因此他重新設計并連接了電路，在新電路中，當電壓表示數為9V時就可以測得小燈泡的額定電功率；（6）若實驗室電壓表損壞，小寧同學用一個已知阻值為R0的定值電阻代替電壓表，并設計了如圖戊所示的電路，在電源電壓保持不變情況下，也正確地測出了一個額定電流為I額的小燈泡的額定功率，其實驗步驟如下：①閉合開關S1，斷開開關S2，移動滑動變阻器R的滑片至最左端，記下電流表的示數為I1；②閉合開關S2，斷開開關S1，調節滑動變阻器R的滑片使小燈泡正常發光，電流表示數為I額；③保持滑動變阻器R的滑片不動，閉合S1，斷開S2，記下電流表的示數為I2；④則小燈泡額定功率的表達式為P額＝I2額（﹣+R0）（用I額、I1、I2和R0表示）。【分析】（1）根據電路圖連接實物圖，要求滑動變阻器滑片P向右移動時阻值變大，所以滑動變阻器應選擇左下接線柱接入電路；（2）為了保護電路，閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片置于最大電阻處；（3）連接好電路，閉合開關后，發現小燈泡不亮，電流表有示數，說明電路通路，電壓表無示數，說明與電壓表并聯的燈泡短路；（4）由圖丙可知，燈泡兩端的電壓為3V時，通過燈泡的電流為0.5A，根據P＝UI計算小燈泡的額定功率；由圖丁可知，電流表接入電路的量程為0～0.6A，每一小格表示0.02A，讀圖可知通過燈泡的電流，由圖丙可知此時燈泡兩端的電壓，根據歐姆定律的變形計算此時燈泡的電阻；（5）由于電表在使用中若指針偏轉不能超過刻度盤的一半，則誤差會比較大，要在燈泡不燒壞的情況下測量各種實際電功率，因此在他重新設計的電路中，電壓表應并聯在滑動變阻器兩端，據此分析；（6）①閉合S1，斷開S2，移動滑動變阻器R的滑片至最左端，電路為定值電阻R0的簡單電路，由歐姆定律可得電源電壓；②閉合S2，斷開S1，滑動變阻器和燈泡串聯接入電路，調節滑動變阻器R的滑片使小燈泡正常發光，由歐姆定律可得該電路的總電阻；③保持滑動變阻器R的滑片不動，閉合S1，斷開S2，定值電阻R0和滑動變阻器串聯接入電路，由歐姆定律可得該電路的總電阻，根據串聯電路電阻規律計算滑動變阻器接入電路的電阻，進一步計算燈泡正常發光時的電阻；④根據P＝I2R可得小燈泡額定功率的表達式。【解答】解：（1）根據電路圖連接實物圖，要求滑動變阻器滑片P向右移動時阻值變大，所以滑動變阻器應選擇左下接線柱接入電路，如圖所示：；（2）為了保護電路，閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片置于最大電阻處，即B端；（3）連接好電路，閉合開關后，發現小燈泡不亮，電流表有示數，說明電路通路，電壓表無示數，說明與電壓表并聯的燈泡短路；（4）由圖丙可知，燈泡兩端的電壓為3V時，通過燈泡的電流為0.5A，小燈泡的額定功率為：P＝UI＝3V×0.5A＝1.5W；由圖丁可知，電流表接入電路的量程為0～0.6A，每一小格表示0.02A，電流表的示數為0.4A，由圖丙可知通過燈泡的電流為0.4A時，燈泡兩端的電壓為2V，由歐姆定律可得此時燈泡的電阻：RL′＝＝＝5Ω；（5）由于電表在使用中若指針偏轉不能超過刻度盤的一半，則誤差會比較大，要在燈泡不燒壞的情況下測量各種實際電功率，因此在他重新設計的電路中，電壓表應并聯在滑動變阻器兩端，當小燈泡兩端電壓為3V時，燈泡正常發光，此時滑動變阻器兩端的電壓U滑＝U﹣UL＝12V﹣3V＝9V，因此，當電壓表示數為9V時就可以測得小燈泡的額定電功率；（6）①閉合S1，斷開S2，移動滑動變阻器R的滑片至最左端，電路為定值電阻R0的簡單電路，電流表的示數為I1，由歐姆定律可得電源電壓：U總＝I1R0，②閉合S2，斷開S1，滑動變阻器和燈泡串聯接入電路，調節滑動變阻器R的滑片使小燈泡正常發光，電流表示數為I額，該電路的總電阻為RL+RH＝＝；③保持滑動變阻器R的滑片不動，閉合S1，斷開S2，定值電阻R0和滑動變阻器串聯接入電路，記下電流表的示數為I2，此時該電路的總電阻：R0+RH＝＝，則滑動變阻器接入電路的電阻：RH＝﹣R0；在②中電路的總電阻為RL+RH＝＝，則燈泡電阻：RL＝﹣RH＝﹣（﹣R0）＝﹣+R0；④則小燈泡額定功率的表達式為P額＝I2額RL＝I2額（﹣+R0）。故答案為：（1）見解答；（2）B；（3）短路；（4）1.5；0.4；5；（5）9；（6）I2額（﹣+R0）。18．在“測小燈泡額定電功率”的實驗中，提供的器材有：電壓恒為4.5V的電源，額定電壓為2.5V的待測小燈泡，電阻約為8Ω，電流表（0～0.6A，0～3A），電壓表（0～3V，0～15V），開關和導線若干，另有標有“30Ω2A”的滑動變阻器R1和標有“5Ω1A”的滑動變阻器R2。（1）連接電路前，小明發現電流表指針如圖甲所示，接下來應進行的操作是：對電流表進行調零；（2）若小明設計的電路如圖乙所示，請選擇合適的量程，并用筆畫線代替導線將圖乙的實物圖連接完整；（3）連接電路時開關應處于斷開狀態；為保證各元件正常工作，本實驗應選擇的滑動變阻器是R1（選填“R1”或“R2”）；（4）小明把滑片移到最左端，閉合開關，發現小燈泡不亮，電流表示數為零，電壓表的示數接近電源電壓。為了排除故障，小明接下來的操作合理的是A（選填字母符號）；A.擰緊小燈泡和它兩端的接線柱B.擰緊開關兩端的接線柱C.檢查滑動變阻器是否短路（5）小明根據實驗數據繪制出I﹣U圖像，如圖丙所示，當電流為0.2A時滑動變阻器接入電路的阻值為17.5Ω；（6）查閱資料知：雖然電壓表的內阻很大，但電路接通后仍有微小電流流過電壓表；雖然電流表的內阻很小，但是電路接通后電流表的兩端仍有微小的電壓，請你根