《2025年实验班提优大考卷九年级物理全一册人教版》

15. 小组同学正在进行测量“小灯泡的额定功率”的实验,小灯泡的额定电压为2.5V(正常发光时电阻约为8Ω),电源为两节新干电池。
(一)小明的实验过程

(1)请用笔画线在图甲中完成电路连接(滑片P向左滑动时,小灯泡更亮；两表应选择合适的测量范围)。
(2)小明按图甲正确连接好电路后,闭合开关,向左慢慢移动滑动变阻器滑片P,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数。故障原因可能是小灯泡____(填“短路”或“断路”)。
(3)排除故障后,通过移动滑动变阻器滑片,得到多组实验数据,如表所示。

当电压表示数为2.5V时,电流表的示数如图乙所示,为____A,小灯泡的额定功率为____W。随着灯丝温度升高,小灯泡的电阻值____(填“变小”“不变”或“变大”)。
(二)小华的实验过程
(4)若实验中电流表坏了,为了测量该小灯泡的额定功率,小华选用一个R₀= 5Ω的定值电阻,绘制如图丙所示的电路,设计如下实验方案：

①闭合开关S,调节滑片P使电压表的示数为额定电压U额；
②保持滑片位置不变,只将电压表的a点接线改接到c点,测出R₀两端的电压U₀,通过公式P额= ____(用R₀、U额、U₀表示)计算得到小灯泡的额定功率。
班级同学讨论认为,该实验方案存在两个问题。
问题一：____；问题二：____。

答案：

(1)如图所示
(2)短路
(3)0.3 0.75 变大
(4)$U_{额}×\frac{U_{0}}{R_{0}}$ 电压表正、负接线柱接反了 无论怎样调节变阻器，都不能使灯泡正常发光
　　　　　
[解析]
(1)灯泡额定电压是2.5V，则电压表应选0~3V的测量范围.小灯泡正常发光时电阻约为8Ω，正常工作时的电流约为$I=\frac{U}{R}=\frac{2.5\ V}{8\ \Omega}=0.3125\ A$，故电流表选择0~0.6A的测量范围.滑片P向左滑动时，小灯泡更亮，故滑动变阻器应接左下接线柱.
(2)电流表有示数、小灯泡不亮，电压表无示数，说明是所测对象短路，即小灯泡短路.此时说明电路中有电流，为通路，不可能为小灯泡断路.
(3)如题图乙所示，电流表的测量范围为0~0.6A，分度值为0.02A，由指针位置可知电流表的读数为0.3A;小灯泡的额定功率为$P_{额}=U_{额}I_{额}=2.5\ V×0.3\ A=0.75\ W$;由表中数据可以计算出不同电压下小灯泡的电阻，可得当电压越大时，温度越高，小灯泡电阻越大.
(4)根据欧姆定律，由R₀两端的电压以及电阻可知电路中的电流$I_{额}=\frac{U_{0}}{R_{0}}$，故小灯泡的额定功率为$P_{额}=U_{额}I_{额}=U_{额}×\frac{U_{0}}{R_{0}}$;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.由题意知，电源电压为3V，灯泡正常发光时电阻约为8Ω，当变阻器电阻为零时，设灯泡两端的电压为U₁，根据串联电路的规律和欧姆定律有$\frac{U_{1}}{R_{L}}=\frac{U - U_{1}}{R_{0}}$;代入数据可得$U_{L}\approx1.85\ V＜2.5\ V$，所以无论怎样调节变阻器，都不能使灯泡正常发光.