《2025年零障碍导教导学案九年级物理全一册沪粤版》

6. 在“测量小灯泡的电功率”实验后,小曾打算增加一个阻值为10 Ω的电阻$R_{0}$,如图甲、乙是设计好的两种不同方案的电路图。开关$S_{1}$闭合后,只利用一只电表,通过简单操作(开关$S_{2}$接“a”“b”各一次)来测量小灯泡的额定功率,这个小灯泡的额定电压为2.5 V。则以下判断正确的是______(选填字母)。
A. 两种方案都能
B. 两种方案都不能
C. 甲方案能,乙方案不能
D. 甲方案不能,乙方案能D

答案： 解：
甲方案分析
甲图中，$S_1$闭合，$S_2$接a时，电路为$R_0$与滑动变阻器串联，电流表测电流$I_1$；$S_2$接b时，电路为小灯泡与滑动变阻器串联，电流表测电流$I_2$。
要测小灯泡额定功率，需使小灯泡两端电压为额定电压$U_{额}=2.5V$。但两次操作中滑动变阻器滑片位置未固定，无法保证$S_2$接b时小灯泡两端电压为2.5V，且仅通过电流$I_1$、$I_2$无法计算小灯泡额定电流。
甲方案不能测量。
乙方案分析
乙图中，$S_1$闭合，$S_2$接a时，电压表测$R_0$两端电压$U_0$；$S_2$接b时，电压表测小灯泡两端电压$U_L$。
步骤1：$S_2$接b，调节滑动变阻器，使电压表示数$U_L=2.5V$（小灯泡正常发光）；
步骤2：保持滑片位置不变，$S_2$接a，读出电压表读数$U_0$，此时电路电流$I=\frac{U_0}{R_0}=\frac{U_0}{10\Omega}$（串联电路电流处处相等，即小灯泡额定电流$I_{额}=I$）；
小灯泡额定功率$P_{额}=U_{额}I_{额}=2.5V×\frac{U_0}{10\Omega}$，可计算得出。
乙方案能测量。
结论：甲方案不能，乙方案能。
答案：D

7. 小明设计了如图所示的电路测量小灯泡电功率,用一个电压表或电流表,测量额定电压为$U_{额}$的小灯泡L的额定功率,已知定值电阻的阻值为$R_{0}$、电源电压未知。请你完成下面的步骤：
(1)将电压表并联在ab间(选填“电压表并联在ab间”“电流表串联在a点”或“电流表串联在b点”),只闭合开关S和$S_{1}$,调节滑动变阻器的滑片使电表的示数为$U_{额}$,灯泡正常发光。
(2)只闭合开关S和$S_{2}$,变阻器滑片位置保持不动(选填“保持不动”“向右移动”或“向左移动”),读出电表的示数U或I。
(3)小灯泡L的额定功率表达式为$P_{额}= $$U_{额}× \frac{U - U_{额}}{R_{0}}$。

答案：
(1)电压表并联在ab间；$U_{额}$
(2)保持不动
(3)$U_{额}× \frac{U - U_{额}}{R_{0}}$

8. 为了用电流表、电阻箱R和滑动变阻器测量额定电流为$I_{额}$的小灯泡的额定电功率,小芳同学设计了如图所示的电路。操作步骤为：
(1)闭合开关S、$S_{1}$,断开$S_{2}$,移动滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为______,此时小灯泡正常发光。
(2)保持滑动变阻器滑片的位置不动,闭合开关S、$S_{2}$,断开$S_{1}$,调节电阻箱R,使电流表的示数为______,读出此时电阻箱的电阻值为$R_{0}$,则小灯泡的额定电功率的表达式为$P_{额}= $______。

答案： 【解析】：
本题是关于特殊方法测量小灯泡额定电功率的实验题，考查了等效替代法的应用以及电功率的计算公式。
实验中，先让小灯泡与滑动变阻器串联，通过调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，此时电流表的示数为小灯泡的额定电流$I_{额}$。
然后保持滑动变阻器滑片位置不动，将小灯泡换成电阻箱，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数仍为$I_{额}$，此时电阻箱的电阻$R_{0}$就等于小灯泡正常发光时的电阻。
根据电功率的计算公式$P = I^{2}R$，可得出小灯泡的额定电功率表达式。
(1)闭合开关$S$、$S_{1}$，断开$S_{2}$，此时小灯泡$L$与滑动变阻器串联，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为小灯泡的额定电流$I_{额}$，此时小灯泡正常发光。
(2)保持滑动变阻器滑片的位置不动，闭合开关$S$、$S_{2}$，断开$S_{1}$，此时电阻箱$R$与滑动变阻器串联，调节电阻箱$R$，使电流表的示数仍为$I_{额}$，根据等效替代法，此时电阻箱的电阻$R_{0}$等于小灯泡正常发光时的电阻。
根据电功率的计算公式$P = I^{2}R$，可得小灯泡的额定电功率$P_{额}=I_{额}^{2}R_{0}$。
【答案】：
(1)$I_{额}$；
(2)$I_{额}$；$I_{额}^{2}R_{0}$

9. 小明利用如图所示的电路测定小灯泡的额定功率。所用器材：额定电压为2.5 V的小灯泡、电池组(电压为3 V)、电压表一块、滑动变阻器(“10 Ω 2 A”)、定值电阻($R_{0}= 5$Ω)、开关三个和导线若干。
(1)闭合开关前,应将变阻器滑片滑到______右(选填“左”或“右”)端。
(2)小明继续实验：
①只闭合S、$S_{2}$,移动滑片P,使电压表的示数为______2.5V；
②只闭合S、$S_{1}$,保持滑片P不动,读出电压表示数为2.25 V；
③小灯泡的额定功率为______0.75W。

答案： 【解析】：
本题考查测定小灯泡额定功率的实验，涉及滑动变阻器的使用、特殊方法测电功率等知识点。
（1）为了保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片滑到阻值最大处，由图可知，应将变阻器滑片滑到最右端，此时滑动变阻器接入电路的电阻最大。
（2）①只闭合$S$、$S_{2}$，此时灯泡$L$与定值电阻$R_{0}$、滑动变阻器$R$串联，电压表测灯泡$L$两端的电压，移动滑片$P$，使电压表的示数为$2.5V$，此时灯泡正常发光。
②只闭合$S$、$S_{1}$，保持滑片$P$不动，此时$R_{0}$与$R$串联，电压表测$R_{0}$两端的电压，读出电压表示数为$2.25V$，根据串联电路电流处处相等，可求出此时电路中的电流，进而求出滑动变阻器两端的电压，再根据串联电路电压特点求出电源电压，从而求出当灯泡正常发光时滑动变阻器两端的电压，最后根据$P = UI$求出灯泡的额定功率。
③只闭合$S$、$S_{1}$，$R_{0}$与$R$串联，电压表测$R_{0}$两端的电压，此时电路中的电流$I = \frac{U_{0}}{R_{0}} = \frac{2.25V}{5\Omega} = 0.45A$，
根据串联电路电压特点，滑动变阻器两端的电压$U_{R}=U - U_{0}=3V - 2.25V = 0.75V$，
则滑动变阻器接入电路的电阻$R = \frac{U_{R}}{I} = \frac{0.75V}{0.45A} = \frac{5}{3}\Omega$。
当只闭合$S$、$S_{2}$，灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压$U_{R}' = U - U_{L}=3V - 2.5V = 0.5V$，
此时电路中的电流$I' = \frac{U_{R}'}{R} = \frac{0.5V}{\frac{5}{3}\Omega} = 0.3A$，
所以灯泡的额定功率$P_{L}=U_{L}I' = 2.5V×0.3A = 0.75W$。
【答案】：
（1）右；
（2）①$2.5$；③$0.75$。