《2025年新课程示径学案作业设计九年级物理全一册苏科版》

(1)依据已连部分的实物图(图乙),在虚线框(图甲)内设计能测量小灯泡功率的实验电路图,并补全实物图.
电路图：电源、开关、滑动变阻器、小灯泡、电流表串联，电压表并联在滑动变阻器两端。实物图补全：将电压表“-”接线柱与滑动变阻器A端相连，“3”接线柱与滑动变阻器B端相连。

(2)为了正常使用,连接电路时开关应断开；电流表的量程应选用0~0.6A；同时应将滑动变阻器的滑片靠近B(填字母)端.

(3)小红同学闭合开关,移动滑动变阻器的滑片到某一点时发现电压表的示数如图丙所示,则小灯泡此时两端的电压为1.7V；若要让小灯泡正常工作,滑动变阻器的滑片应向A(填字母)端滑动,使电压表的示数为0.7V.

(4)小红同学通过多次实验,终于得出了如下表所示的几组数据,依据表中数据可以算出小灯泡的额定功率是1.44W(结果保留两位小数).

答案： （1）电路图：电源、开关、滑动变阻器、小灯泡、电流表串联，电压表并联在滑动变阻器两端。实物图补全：将电压表“-”接线柱与滑动变阻器A端相连，“3”接线柱与滑动变阻器B端相连。
（2）断开；0~0.6A；B
（3）1.7；A；0.7
（4）1.44

例2 在“测量小灯泡的额定功率”的实验中,由于电流表损坏,小张设计了如图所示的电路也完成了该实验(电源电压不变,R阻值已知).
(1)闭合开关S和$S_1,$断开$S_2,$并调节滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为Uⓝ.
(2)闭合开关S和$S_2,$断开$S_1,$滑动变阻器的滑片P不动,读出此时电压表的示数为U,则小灯泡额定功率的表达式为Pⓝ= ______$\frac{U_{额}(U - U_{额})}{R}$(用Uₙ、R、U表示).

答案： 本题可先根据已知条件求出通过定值电阻$R$的电流，再结合串联电路特点得到通过小灯泡的电流，最后根据$P = UI$求出小灯泡的额定功率。
（1）闭合开关$S$和$S_1$，断开$S_2$，此时电压表测小灯泡两端的电压，调节滑动变阻器的滑片$P$，使电压表的示数为$U_{额}$，此时小灯泡正常发光。
（2）闭合开关$S$和$S_2$，断开$S_1$，滑动变阻器的滑片$P$不动，此时电压表测小灯泡和定值电阻$R$两端的总电压，示数为$U$。
因为串联电路中总电压等于各分电压之和，所以定值电阻$R$两端的电压$U_{R}=U - U_{额}$。
根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，可得通过定值电阻$R$的电流$I_{R}=\frac{U_{R}}{R}=\frac{U - U_{额}}{R}$。
由于在两次操作中，滑动变阻器的滑片$P$不动，电路的连接方式未改变，所以电路中的电阻不变，电源电压不变，那么电路中的电流也不变，即通过小灯泡的电流$I_{额}=I_{R}=\frac{U - U_{额}}{R}$。
根据$P = UI$，可得小灯泡额定功率的表达式为$P_{额}=U_{额}I_{额}=U_{额}×\frac{U - U_{额}}{R}=\frac{U_{额}(U - U_{额})}{R}$。
答案为$\frac{U_{额}(U - U_{额})}{R}$。

例3 在“测量额定电压为2.5V的小灯泡的电功率”的实验中,小志同学的电压表损坏了,老师告诉他已经没有电压表可换,而给了他一个已知阻值为R₀的定值电阻和若干个开关,小志重新设计了如图所示的电路,测量小灯泡的额定功率.请你帮他补全实验步骤：
(1)按照电路图正确连接电路.
(2)断开开关$S_2,$闭合开关S、$S_1,$调节滑动变阻器的滑片P,使得电流表的示数为$\frac{2.5V}{R_{0}}$,即小灯泡正常发光.
(3)保持滑片的位置不动,断开开关$S_1,$闭合开关S、$S_2,$记下电流表的读数为Ⅰ,则测得小灯泡的额定功率的表达式为P=$2.5V×(I - \frac{2.5V}{R_{0}})$(电源电压未知).

答案： 1. 首先分析（2）：
因为要使小灯泡正常发光，其额定电压$U_{L}=2.5V$，已知定值电阻$R_{0}$，根据$I = \frac{U}{R}$，当$R_{0}$两端电压$U_{0}=U_{L}=2.5V$时，通过$R_{0}$的电流$I=\frac{U_{0}}{R_{0}}=\frac{2.5V}{R_{0}}$，此时小灯泡正常发光。
2. 然后分析（3）：
当断开开关$S_{1}$，闭合开关$S$、$S_{2}$时，$R_{0}$与$L$并联，电流表测干路电流$I$。
由于滑片位置不动，电路连接关系不变（滑动变阻器接入电路的电阻不变），且$R_{0}$两端电压仍为$2.5V$（小灯泡正常发光），通过$R_{0}$的电流$I_{0}=\frac{2.5V}{R_{0}}$不变。
根据并联电路电流特点$I = I_{0}+I_{L}$，则通过小灯泡的电流$I_{L}=I - \frac{2.5V}{R_{0}}$。
小灯泡的额定功率$P = U_{L}I_{L}$，把$U_{L}=2.5V$，$I_{L}=I - \frac{2.5V}{R_{0}}$代入可得$P = 2.5V×(I-\frac{2.5V}{R_{0}})$。
故答案依次为：$\boldsymbol{\frac{2.5V}{R_{0}}}$；$\boldsymbol{2.5V×(I - \frac{2.5V}{R_{0}})}$。