《2025年尖子生题库九年级物理人教版》

2. 小明设计如图18-47甲的电路图，用来测量额定电压为“$2.5\ V$”小灯泡的电功率。各元件都完好，电源电压保持不变。

(1)请用笔画线代替导线，完成如图甲实物电路的连接。(要求：连线不要交叉)
(2)电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不发光，电压表有示数，电流表几乎不动，产生这种现象的原因是灯泡断路。
(3)电路调整正确后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当观察到电压表示数为2.5V时，表明小灯泡正常发光，并记录电流表的示数。
(4)为了进一步探究小灯泡的亮度与实际电功率的关系，小明继续调节滑动变阻器的滑片，并记录数据如表，发现第$2$次实验小灯泡最亮，此时小灯泡的实际电功率为0.98$W$。

(5)小张设计了如图乙所示的电路也完成了“测量小灯泡额定功率”的实验(电源电压不变，$R$阻值已知，小灯泡的额定电压为$U_{额}$)。
①闭合开关$S$和$S_1$，断开$S_2$，并调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为U额。
②闭合开关$S$和$S_2$，断开$S_1$，保持滑动变阻器滑片$P$不动，读出此时电压表示数为$U$，小灯泡额定功率的表达式$P_{额}=$U额$\frac{U - U_额}{R}$(用$U_{额}$、$R$、$U$表示)。

答案：
2.
(1)如图(见图18'-3)
(2)灯泡断路
(3)电压表示数为2.5V
(4)0.98
(5)①U额 ②U额$\frac{U - U_额}{R}$[解析]
(1)测灯泡电功率的实验中，滑动变阻器应一上一下接且串联在电路中，由此完成实物连接如图(见图18'-3)。
(2)小灯泡始终不亮，电流表无示数可能电路中有断路发生，电压表有示数，说明电压表两接线柱到电源间是通路，所以故障原因是灯泡断路。
(3)电路调整正确后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当观察到电压表示数为2.5V时，表明小灯泡正常发光，并记录电流表的示数。
(4)由表格中数据，第2次实验小灯泡两端电压为2.8V，通过的电流为0.35A，所以灯泡的实际功率P = UI = 2.8V×0.35A = 0.98W。
(5)①闭合开关S和S₁，断开S₂，并调节滑动变阻器使电压表示数为U额，此时L、R和变阻器串联，电压表测灯泡两端电压，故灯泡正常发光；②闭合开关S和S₂，断开S₁，保持滑动变阻器滑片P不动，读出此时电压表示数为U，电路的连接方式没有发生变化，电压表测L与R的总电压，所以Iₗ = Iᵣ = $\frac{U - U_额}{R}$，小灯泡额定功率的表达式P额 = U额$\frac{U - U_额}{R}$。