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2.小亮和小雨在“探究小灯泡电阻”的实验中,要用小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为7Ω.本实验原理是R=$\frac{U}{I}$.

(1)小亮的实验过程如图甲所示是小亮连接的实验电路,其中有一根导线连接错误,请你在错误的导线上画“×”,并在图中改正(导线不许交叉).
②电路连接正确后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表的示数为0A,电压表有示数,产生这种现象的原因是:
灯泡断路.
③小亮的同桌电路连接正确后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表的示数为0V,电流表有示数,产生这种现象的原因是:灯泡短路.
④他们两个故障排除后,再闭合开关,发现小灯泡仍不亮,但电流表和电压表均有示数,接下来他应进行的操作是:向左移动滑动变阻器的滑片.
实验中小亮设计的实验记录表格如下表.请你找出表格中的问题:由于灯丝的电阻随温度的升高而变大,故不能求灯丝电阻的平均值;小亮又根据实验数据绘制成了U-I图象如图乙.根据该图象提供的信息,可计算出小灯泡正常发光时的电阻是6.25Ω.
实验次数电压/V电流/A电阻/Ω电阻平均值/Ω
1
2
3
小亮设计的表格有一处错误,是电阻平均值/Ω.
用小亮改好的电路还可以做的一个实验是测量小灯泡的电功率,这个实验的原理是P=UI.
(2)小雨想利用如图丙所示的电路测量未知电阻Rx的大小(R0阻值已知).下面是他的实验过程,请你帮他完成实验.
①闭合开关S和S1,断开S2,读出此时电压表的示数为U1
②闭合开关S和S2,断开S1,读出此时电压表的示数为U2
③未知电阻阻值的表达式为:Rx=$\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}-{U}_{2}}$.
④实验后小雨又将开关S2换成了一个电压表,当闭合开关S和S1时,发现电路中两个电压表的指针偏转角度相同.如果R0=80Ω且Rx≠R0,则Rx=320Ω.

分析 本实验原理是R=$\frac{U}{I}$;(1)①掌握电压表的连接,应与灯泡并联;②小灯泡不亮,可能是断路或短路或实际功率太小,根据电压表和电流表的示数情况进行分析;③电流表有示数说明电路是通路,灯泡不亮、电压表无示数说明电压表并联部分短路;④电流表和电压表均有示数,说明电路完好,则是由于小灯泡功率太小造成的;根据图象确定额定电流,根据理R=$\frac{U}{I}$计算出电阻值;
(2)分别测出电阻Rx两端的电压及总电压,根据欧姆定律求出未知电阻阻值.

解答 解:本实验原理是R=$\frac{U}{I}$;
(1)①电压表应与灯泡并联,滑动变阻器应与灯泡串联,如图所示:

②电路连接正确后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表的示数为0A,电压表有示数,产生这种现象的原因可能是灯泡断路;
③闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,说明电压表并联部分短路,所以产生这种现象的原因是灯泡短路;
④小灯泡仍不亮,但电流表和电压表均有示数,这说明电路中未发生断路,小灯泡也未短路,则可能是滑动变阻器的阻值太大,造成灯泡的实际功率太小,所以应该减小滑动变阻器的阻值,将滑片向左移动;由于灯丝的电阻随温度的升高而变大,故不能求灯丝电阻的平均值;
由图乙知:当电压U=2.5V时,电流I=0.4A,小灯泡正常发光时的电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.4A}$=6.25Ω;
小亮设计的表格有一处错误是:电阻平均值/Ω;
用小亮改好的电路还可以做的一个实验是:测量小灯泡的电功率;这个实验的原理是:P=UI;
(2)②闭合开关S和S2,断开S1,读出此时电压表的示数为U2
闭合开关S和S1,断开S2,电压表测量Rx和R0的总电压,所以U=U1
闭合开关S和S2,断开S1,则电压表测量Rx两端的电压,所以Ux=U2
由于Rx和R0串联,故通过Rx和R0的电流相等,即:$\frac{{U}_{2}}{{R}_{x}}$=$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{R}_{0}}$,解得:Rx=$\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}-{U}_{2}}$;
④若将S2换成电压表,当闭合开关S和S1时,两块电压表分别测量R0和Rx的总电压及R0两端的电压,又两个电压表的指针偏转角度相同,所以U=5U0,Ux=4U0
即U0:Ux=1:4,根据串分压的知识,则R0:Rx=1:4,故Rx=4R0=4×80Ω=320Ω.
故答案为:R=$\frac{U}{I}$;(1)①如上图;②灯泡断路;③灯泡短路;④由于灯丝的电阻随温度的升高而变大,故不能求灯丝电阻的平均值;6.25;电阻平均值/Ω;测量小灯泡的电功率;P=UI
(2)②闭合开关S和S2,断开S1;③$\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}-{U}_{2}}$;④320.

点评 此题是“探究小灯泡电阻”的实验,考查了电路的连接,电路故障的分析,同时考查了串联分压的知识及欧姆定律的应用,难度较大.

练习册系列答案
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(1)若每天得到的电能有60%用来加热水,可以使多少kg的水温度升高50℃[c=4.2×103J/(kg•℃)]
(2)若每天得到的电能全部由燃烧天然气获得,则需要完全燃烧多少m3的天然气?(天然气的热值q=3.5×107J/m3
(3)请你说出一点太阳能的好处.

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11.请回答以下有关透镜实验问题:

(1)通过凸透镜能看清邮票的细微之处,如图甲所示,此时凸透镜与邮票间的距离小于凸透镜的焦距(选填“大于”、“等于”或“小于”).
(2)在探究“凸透镜成像规律”的实验中,当蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图乙所示时,光屏上有一个烛焰清晰的像,则此像是缩小的实像.如果保持凸透镜的位置不变,对调蜡烛和光屏的位置,在光屏上可以得到一个烛焰放大像.(均选填“放大”“等大”或“缩小”)

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8.如图中温度计的读数为42℃;生活中,汽车发动机常用水做冷却剂,是因为水的比热容较大.

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15.如图所示,是探究“磁场对通电导线的作用”的实验装置,当闭合开关S时,导线ab中电流的方向是从a到b(选填“a到b”或“b 到a ),导线ab 受到磁场力的作用而向左运动,如果只改变电流方向,那么导线ab 将向右运动.科学家在该实验基础上发明了电动机,实现了把电能转化为机械能.

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7.用图中的器材做“测定小灯泡的电阻”的实验时,所用小灯泡的额定电压为4.5V,电源两端电压6V保持不变.
(1)用笔画线完成图甲所示的实验电路的连接.
(2)某同学在连接好电路后闭合开关,却发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电表示数都不变,而且灯泡的亮度比较暗.出现该现象的原因是滑动变阻器同时接下面两个接线柱A、B.
(3)纠正错误后某同学调节变阻器使小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,通过小灯泡的电流为0.32A,小灯泡正常发光时的电阻约为14Ω(保留整数).
(4)某同学移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图丙所示的图象.该图象不是直线,主要原因是灯丝电阻随温度升高而增大.

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14.在学校科技节上,甲、乙两组同学各自设计了一个灯泡和滑动变阻器串联的调光电路,同时还想研究灯泡亮度改变时电功率的变化情况,老师提供的器材有:“2.5V”和“3.8V”两种规格的灯泡(灯丝电阻随温度的升高而增大)、滑动变阻器,电流表和电压表、开关、导线若干、电源(电压相等且保持不变).两组同学连接好电路后,调节滑片过程中电表示数都发生变化,当两组电路的灯泡都正常发光时,恰好电压表示数均为 3.8V,电流表示数均为0.3A,并且甲组的灯泡比乙组的暗.
(1)请将甲组同学设计的电路图补充完整(如图);
(2)两组同学所使用的电源电压是6.3V:
(3)调节滑动变阻器的滑片,使两组电路中小灯泡两端的电压均为2.5V时甲组(选 填“甲组”或“乙组”)灯较亮;
(4)乙组同学在研究灯泡电功率变化情况时,想通过测量来比较以下两种情况灯泡电功率的大小关系:①灯泡实际电压为额定电压一半时的电功率P1;②灯泡实际电流 为额定电流一半时的电功率P2.老师告诉他们不用测量也可以比较同学们经过分析得出P1与P2间正确的关系是P1大于P2

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11.小明到常州灯泡厂参观,看到车间正在生产标有“4.5V  2.8W”字样的灯泡.技术员告诉小明,实际生产出的灯泡在4.5V额定电压下工作时,电功率不会都恰好是2.8W,只要在2.8W士0.2W的范围内,就是合格产品.技术员随机抽取一只灯泡,请小明检测是否合格.

(1)实验器材如图甲所示,电源电压为6V左右,应选用滑动变阻器的规格为C.
A.10Ω 0.3A       B.10Ω 0.5A      C.10Ω 1A       D.50Ω 0.5A
(2)请用笔画线代替导线,在图甲中完成电路连接.要求:滑动变阻器的滑片P向A端移动时灯泡变亮.
(3)开关S闭合前,滑片P应移至B(选填“A”或“B”)端.
(4)实际连接电路时,小明把电流表与电压表的位置交换连接了,闭合开关S后会造成D
A.电流表烧坏      B.电压表烧坏     C.灯泡烧坏      D.灯泡不亮
(5)排除故障后,移动滑片P,灯泡由暗变亮,此过程中小明记录了三组电压表、电流表示数.请根据图乙所示,将第③组的示数填入表格.
序号电压表示数U/V电流表示数I/A
1.50.3
3.00.5
(6)灯泡在4.5V电压下,电功率是2.7 W,该产品合格(选填“合格”或“不合格”).
(7)此实验还可得出,流经灯泡的电流变大、温度变高,电阻变大 (选填“变小”“不变”或“变大”).

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科目:初中物理 来源: 题型:作图题

12.(1)如图1,请作出入射光线AB经过凸透镜后的折射光线.
(2)如图2,请在A点画出能使杠杆OA在图示位置保持平衡的最小拉力的示意图.

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