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    5．在测量小灯泡的电功率的实验中，小灯泡的额定电流为0.3A，灯丝阻值在10Ω-15Ω之间．所提供的器材有：电流表、电压表、电源（电压恒为6V）、开关各一个，滑动变阻器（50Ω  1A）一个，导线若干．

    （1）如图甲所示是小明没有连接完的实物电路，请用笔画线代替导线将实物图补充完整．
    （2）闭合开关前，图甲中的滑片P应位于右（选填“左”或“右”）端；闭合开关后，无论怎样移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，原因可能是小灯泡断路（写出一种即可）．
    （3）排除故障，闭合开关，移动滑片，当电流表的示数为0.3A时，电压表的示数如图乙所示，读数为4V，小灯泡的额定功率为1.2W．
    （4）小亮利用该电路探究电流跟电阻的关系，他将小灯泡换成多个定值电阻R，保持电压表示数始终为2V，多次更换阻值不同的定值电阻R，并记录各次电流表的示数，若不更换其他器材，为了能够完成实验，更换的电阻阻值不能大于25Ω．
    （5）小红没用电压表，但多用了一个开关，其它器材与小明的相同，也测出了另一个额定电流为I1的小灯泡的额定功率．她设计了如图丙所示电路图，请你帮她完成实验步骤并写出小灯泡额定功率的表达式． 实验步骤：
    ①按图连接电路，然后只闭合开关S1，移动滑片P，使电流表的示数为I1．
    ②再闭合开关S2，读出电流表示数I2．
    ③小灯泡的额定功率的表达式：P额=I12（$\frac{U}{{I}_{1}}$-$\frac{U}{{I}_{2}}$）．（用字母表示，可能用到的物理量有：已知的电源电压U、灯泡的额定电流I1和实验中测得的物理量）

    分析 （1）由电路图可知，电压表连线不完整，根据题意确定电压表量程，电压表应与灯泡并联．
    （2）闭合开关前，滑片应滑到最大值处；电流表无示数，说明电路可能断路，电压表有示数，说明电压表与电源连通了，由此判断电路故障．
    （3）由图乙根据电压表量程读出灯泡正常发光时的电压，由P=UI计算额定功率．
    （4）根据串联电路特点与欧姆定律分析答题．
    （5）灯泡与滑动变阻器串联，用电流表测流过电路的电流，由串联电路特点及欧姆定律求出流过灯泡电流为灯泡额定电流时，灯泡两端电压，然后由P=UI求出灯泡额定功率．

    解答 解：
    （1）灯泡额定电流为0.3A，灯丝阻值在10Ω～15Ω之间，则灯泡额定电压U=IR在3V～4.5V间，电压表应选0～15V量程，电压表与灯泡并联，电路图如图所示：

    （2）为了电路安全，开关闭合前滑片应滑到电阻最大位置，即右端；
    闭合开关，电流表无示数，说明电路是断路，小灯泡不发光，电压表有示数，说明与电压表并联的这部分电路断路了，即小灯泡断路；
    （3）电压表量程是0～15V，由图乙可知，电压表分度值是0.5V，电压表示数是4V，此时灯泡正常发光，所以灯泡额定功率P=UI=4V×0.3A=1.2W；
    （4）电源电压为6V，电阻两端电压为2V，滑动变阻器分压为4V，是定值电阻两端电压的两倍，根据分压原理可知，滑动变阻器接入电路的阻值为定值电阻阻值的两倍，滑动变阻器最大阻值为50欧姆，因此定值电阻最大阻值为25欧姆．
    （5）实验步骤：
    ①按图连接电路，然后只闭合开关S1，移动滑片P，使灯泡正常发光，电流表的示数为I1．
    ②再闭合开关S2，读出电流表示数I2；
    再闭合开关S2时灯泡短路，滑动变阻器的电阻R滑=$\frac{U}{{I}_{2}}$，
    只闭合开关S1，滑动变阻器和灯泡串联，总电阻R=$\frac{U}{{I}_{1}}$，
    灯泡的电阻RL=R-R滑=$\frac{U}{{I}_{1}}$-$\frac{U}{{I}_{2}}$，
    灯泡的额定功率P=I12RL=I12（$\frac{U}{{I}_{1}}$-$\frac{U}{{I}_{2}}$）．
    故答案为：（1）如上图；（2）右；小灯泡断路；（3）4；1.2；（4）25；（5）读出电流表的示数I2；I12（$\frac{U}{{I}_{1}}$-$\frac{U}{{I}_{2}}$）．

    点评 本题考查了连接电路图、电路故障的判断、电压表读数、求灯泡功率、实验设计，串联电路特点和欧姆定律的应用等，考查知识点多，综合性强，第（5）问设计实验电路、实验步骤难度较大，是本题的难点．

    练习册系列答案
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    （1）分析图象甲或乙可知，木块对木板的压力越大，木块所受的滑动摩擦力也就越大；比较图象可知，甲（选填“甲”或“乙：）木板更粗糙．
    （2）小明在实验中发现，拉着木块运动时很难控制“匀速”，于是他设计了如图2所示的装置，将弹簧测力计固定，改为拉动平板小车，当他水平向左拉动平板小车时，木块所受到的摩擦力的方向为水平向左．这样改进后的装置的优点是不需要小车做匀速直线运动，便于实验操作；由于测力计静止便于读数．

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    （3）调节可变电阻器使得R2′=170Ω，恒温箱内温度升高到多少摄氏度时，加热电路被断开．
    （4）整个装置在设计上有何不足之处电磁继电器频繁通断，整个装置的使用寿命因此受到影响．

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