《2025年高分突破课时达标讲练测九年级物理全一册沪科版》

18. 如图所示,在测量小灯泡的电功率的实验中,用到以下器材：额定电压为2.5 V的待测小灯泡(电阻大约为10 Ω)、滑动变阻器$R_{1}$“10 Ω,0.5 A”和$R_{2}$“20 Ω,1 A”各一个、电流表(0~0.6 A、0~3 A)、电压表(0~3 V、0~15 V)、学生电源(电压恒为6 V)、开关、导线若干。

(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整(连线不得交叉)。（图略，将电流表0.6A接线柱与小灯泡右接线柱相连）
(2)本实验中小明对滑动变阻器的选择是$R_{2}$(选填“$R_{1}$”或“$R_{2}$”)。闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应滑到最右端。
(3)小明将电路连接好后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表示数为零,电压表指针偏转超过最大刻度,则出现的故障可能是小灯泡断路。
(4)排除故障,闭合开关,移动滑片发现电压表示数为2 V,要测量小灯泡的额定功率,应将滑片向左(选填“左”或“右”)移动；当灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是0.75W。
(5)若此实验的电流表损坏,小明在原有器材基础上,增加了一个阻值为$R_{0}$的定值电阻和2个开关,设计了图丙所示的电路,顺利完成测小灯泡额定功率的实验(设小灯泡的额定电压为$U_{0}$),实验步骤如下：
①闭合开关$S_{1}$、$S_{2}$,断开$S_{3}$,移动滑动变阻器滑片P,使电压表示数为$U_{0}$；
②闭合开关$S_{1}$、$S_{3}$,断开$S_{2}$,保持滑动变阻器滑片位置不变,记下电压表示数U；
③断开开关,整理器材。
小灯泡额定功率的表达式为$P= $$\frac{U_{0}(U - U_{0})}{R_{0}}$。

答案： 【解析】：
本题主要考查测量小灯泡电功率的实验，涉及电路连接、滑动变阻器的选择、故障分析、实验操作以及特殊方法测电功率等知识点。
（1）已知小灯泡额定电压为2.5V，电阻大约为10Ω，根据$I = \frac{U}{R}$可得，小灯泡正常发光时的电流约为$I=\frac{2.5V}{10\Omega}=0.25A$，所以电流表应选用0 - 0.6A量程，将电流表0.6A接线柱与小灯泡右接线柱相连。
（2）电源电压为6V，小灯泡额定电压为2.5V，滑动变阻器两端电压$U_{滑}=U - U_{L}=6V - 2.5V = 3.5V$，当小灯泡正常发光时，根据$I = \frac{U}{R}$可得，滑动变阻器接入电路的电阻$R_{滑}=\frac{U_{滑}}{I}=\frac{3.5V}{0.25A}=14\Omega\gt10\Omega$，所以应选择“20Ω 1A”的滑动变阻器$R_{2}$。为保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应滑到阻值最大处，即最右端。
（3）闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表示数为零，说明电路可能断路；电压表指针偏转超过最大刻度，说明电压表与电源两极连通，所以出现的故障可能是小灯泡断路。
（4）排除故障，闭合开关，移动滑片发现电压表示数为2V，小于小灯泡的额定电压2.5V，根据串联电路分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的电阻，即应将滑片向左移动。由图乙可知，电流表的量程为0 - 0.6A，分度值为0.02A，其示数为0.3A，则小灯泡的额定功率$P = UI = 2.5V×0.3A = 0.75W$。
（5）①闭合开关$S_{1}$、$S_{2}$，断开$S_{3}$，移动滑动变阻器滑片P，使电压表示数为$U_{0}$，此时小灯泡正常发光。②闭合开关$S_{1}$、$S_{3}$，断开$S_{2}$，保持滑动变阻器滑片位置不变，记下电压表示数U，此时电压表测的是小灯泡与定值电阻$R_{0}$的总电压。③根据串联电路电压特点，可得定值电阻$R_{0}$两端的电压$U_{R}=U - U_{0}$，根据$I = \frac{U}{R}$可得，电路中的电流$I=\frac{U - U_{0}}{R_{0}}$，则小灯泡额定功率的表达式为$P = U_{0}I = U_{0}×\frac{U - U_{0}}{R_{0}}=\frac{U_{0}(U - U_{0})}{R_{0}}$。
【答案】：
（1）图略（将电流表0.6A接线柱与小灯泡右接线柱相连）
（2）$R_{2}$；右
（3）小灯泡断路
（4）左；0.75
（5）①使电压表示数为$U_{0}$；②保持滑动变阻器滑片位置不变；③$\frac{U_{0}(U - U_{0})}{R_{0}}$