專題22　電能實驗探究（解析版）

第3章能量的轉(zhuǎn)化與守恒專題22電能實驗探究類型一電功率的測量 3【訓(xùn)練1測量小燈泡電功率的常規(guī)實驗】 3【訓(xùn)練2測量小燈泡電功率的變式實驗】 6類型二探究焦耳定律 13【方法歸納】1.測量小燈泡的電功率用電流表和電壓表測小燈泡的電功率的方法與測電阻的方法相同，都叫做伏安法。原理：P＝UI。電路圖如圖：選擇和連接實物時須注意：①電源電壓高于燈泡的額定電壓；②滑動變阻器接入電路時要調(diào)到最大值。根據(jù)能否調(diào)到燈泡的額定電壓選擇滑動變阻器。③根據(jù)額定電壓選擇電壓表量程；根據(jù)I額＝P額/U額或I額＝U額/R選擇量程。2.特殊方法測量額定功率思路：“巧用開關(guān)”，要測量小燈泡的額定功率，必須添加滑動變阻器，且當改變電表測量對象時，需要控制電路中電流為其額定電流不變，這就要用到多個開關(guān)或單刀雙擲開關(guān)，具體設(shè)計如下。主要器材設(shè)計電路主要步驟表達式單表＋定值電阻＋兩開關(guān)＋滑動變阻器①斷開S1、閉合S2，移動滑片，使電壓表示數(shù)等于燈泡額定電壓U額；②保持滑片位置不變，閉合S1、斷開S2，記下電壓表示數(shù)UP額＝eq\f(U額（U－U額）,R0)①閉合S1、斷開S2，移動滑片，使電流表示數(shù)等于eq\f(U額,R0)；②保持滑片位置不變，斷開S1、閉合S2，記下電流表示數(shù)IP額＝U額eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I－\f(U額,R0)))單表＋定值電阻＋單刀雙擲開關(guān)＋滑動變阻器①將S撥到2，移動滑片，使電壓表示數(shù)等于燈泡的額定電壓U額；②保持滑片位置不變，將S撥到1，記下電壓表示數(shù)UP額＝eq\f(U額（U－U額）,R0)①將S撥到1，移動滑片，使電流表示數(shù)為eq\f(U額,R0)；②保持滑片位置不變，將S撥到2，記下電流表示數(shù)IP額＝U額eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I－\f(U額,R0)))兩表＋定值電阻＋滑動變阻器閉合開關(guān)S，移動滑片，使電壓表V1的示數(shù)等于燈泡的額定電壓U額，同時記下電壓表V2的示數(shù)UP額＝eq\f(U額U,R0)閉合開關(guān)S，移動滑片，使電流表A1的示數(shù)等于eq\f(U額,R0)，同時記下電流表A2的示數(shù)I0P額＝U額I0特別提醒：1)在測量小燈泡電功率的實驗中，多次測量的目的：為了研究小燈泡亮度(或電功率)與小燈泡兩端電壓的關(guān)系。2)在測量小燈泡電阻的實驗中，多次測量的目的：為了研究小燈泡的電阻是否與溫度有關(guān)。3)在測量定值電阻的實驗中，多次測量的目的是為了求平均值，以減小測量誤差。3.電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)（1）注意點：實驗方法(轉(zhuǎn)換法、控制變量法)被加熱的材料選用煤油或空氣(利用其比熱容小，效果明顯且安全)選擇加熱物質(zhì)的要求(質(zhì)量相同、初溫相同)轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用(通過溫度計的示數(shù)或U形管液面高度的變化反映產(chǎn)生電熱的多少)（2）控制變量法的應(yīng)用探究電熱與通電電流大小的關(guān)系，控制電阻絲阻值和通電時間相同，改變通過兩電阻絲的電流大小.（電路設(shè)計：將阻值相同的電阻絲并聯(lián)在電路中）探究電熱與電阻的關(guān)系，控制通過電阻絲的電流和通電時間相同，選擇兩個電阻不同的電阻絲.（電路設(shè)計：將阻值不同的電阻絲串聯(lián)在電路中）探究電熱與通電時間的關(guān)系，控制電阻絲的阻值和通電電阻絲的阻值相同，改變通電時間的長短.（3）實驗結(jié)論：導(dǎo)體產(chǎn)生的電熱與電流、電阻和通電時間有關(guān)；①在電阻和通電時間相同的情況下，通過電阻的電流越大，產(chǎn)生的熱量越多；②在電流和通電時間相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多；③在電阻和通過電阻的電流相同的情況下，通電時間越長，產(chǎn)生的熱量越多?！境？碱}型】類型一電功率的測量【訓(xùn)練1測量小燈泡電功率的常規(guī)實驗】【方法歸納】判斷1.在“測量小燈泡的電功率”的實驗中，要測定電壓為2.5V的小燈泡的額定功率，在實驗操作過程中，手和眼的分工應(yīng)該是(B)A．手移動滑動變阻器的滑片，眼看電流表示數(shù)B．手移動滑動變阻器的滑片，眼看電壓表示數(shù)C．手移動滑動變阻器的滑片，眼看小燈泡亮度D．手按開關(guān)，眼看電流表示數(shù)和小燈泡發(fā)光情況【解析】手移動滑動變阻器的滑片，眼看電壓表的示數(shù)，當電壓表指示小燈泡的額定電壓時，停止移動滑片，記錄電流表的示數(shù)，再利用公式P＝UI計算小燈泡的額定功率。2.如果用如圖所示的電路來測量電阻R1的電功率，則圖中甲是______表，乙是______表。【答案】電壓電流【解析】甲與電阻R1串聯(lián)，所以此表應(yīng)是電流表；乙并聯(lián)在電阻R1的兩端，所以此表應(yīng)是電壓表.3.用如圖所示的器材測定小燈泡電功率。(1)小強依照電路圖(如圖甲)、選擇了合適的電表量程連接元件，但尚未連接完整。用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙中的元件連接完整。(2)閉合開關(guān)前，必須將滑動變阻器的滑片P移到_____(填“a”或“b”)端。實驗時，移動滑動變阻器的滑片P，改變小燈泡兩端的______，從而控制小燈泡的實際功率。(3)小強觀察到小燈泡的額定電壓為2.5V，閉合開關(guān)S，移動滑動變阻器的滑片P，當電壓表的示數(shù)為2.5V時，電流表的示數(shù)如圖丙所示，則小燈泡的額定功率為________W。(4)繼續(xù)向a端移動滑動變阻器的滑片P，這時小燈泡的實際功率會________(填“變大”或“變小”)?！敬鸢浮浚?）如圖所示。（2）b電壓（3）0.75（4）變大【解析】（2）為了保護電路，閉合開關(guān)前滑片要置于阻值最大處，即b端；實驗時，移動滑動變阻器的滑片P，滑動變阻器連入電路的阻值發(fā)生變化，由串聯(lián)電路分壓原理可知，小燈泡兩端的電壓發(fā)生變化，從而控制小燈泡的實際功率。（3）當電壓表示數(shù)為2.5V時，由圖丙可知電流表的示數(shù)為0.3A，即通過燈泡的額定電流為0.3A，則燈泡的額定功率為：PL=ULIL=2.5V×0.3A=0.75W。（4）繼續(xù)向a端移動滑動變阻器的滑片P，滑動變阻器連入電路的阻值變小，根據(jù)歐姆定律，電路中的電流會變大，又由串聯(lián)電路分壓原理可知，燈泡兩端的電壓也會變大，根據(jù)P=UI可知，燈泡的實際功率會變大。4.在“測量小燈泡的電功率”的實驗中，電路圖如圖甲所示，電源電壓為3V，小燈泡的額定電壓為2.5V。(1)根據(jù)圖甲，用筆畫線代替導(dǎo)線，把圖乙的實物圖連接完整。(2)閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片移到________(填“A”或“B”)端。(3)小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)如圖丙所示，電流表的讀數(shù)為________A，小燈泡的額定功率為________W。(4)考慮到電壓表的實際電阻對電路的影響，這樣測出的小燈泡的額定功率相比真實的額定功率__________(填“偏大”“不變”或“偏小”)。【答案】（1）如圖所示。（2）A（3）0.30.75(4)偏大【解析】（1）由小燈泡的額定電壓可知，電壓表選用小量程與小燈泡并聯(lián)；（2）為保護電路，閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)滑到最大阻值處，即圖中滑片應(yīng)移至最左端的A處；（3）燈泡正常發(fā)光時的電壓等于額定電壓2.5V，由圖丙可知，電流表的量程為0-0.6A，分度值為0.02A，此時通過燈泡的電流為0.3A，所以燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；(4)由題圖甲知，小燈泡與電壓表并聯(lián)，電壓表測量的電壓是準確的；由于電壓表有電阻，有一定的電流通過電壓表，導(dǎo)致電流表示數(shù)大于通過小燈泡的電流，由公式P＝UI知，測得小燈泡額定功率比小燈泡真實的額定功率偏大。5．用圖甲電路測量小燈泡電功率，電源電壓恒為3V，小燈泡的額定電流為0.2A，額定電壓小于3V。(1)連接電路時，開關(guān)應(yīng)處于________狀態(tài)。(2)請用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中的實物電路連接完整。(3)電路連接正確后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)，接下來應(yīng)進行的操作是______(填序號)。A．更換小燈泡B．檢查電路是否斷路C．移動滑動變阻器滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光(4)問題解決后，某時刻電流表示數(shù)如圖乙所示，示數(shù)為______A。要測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向______(填“左”或“右”)端移動，使電流表示數(shù)為0.2A。(5)移動滑片P，記錄多組數(shù)據(jù)，繪制成I-U圖象。根據(jù)圖丙所給信息，計算出小燈泡的額定功率是______W；進一步分析圖丙可知，實驗過程中小燈泡的電阻發(fā)生變化，電阻變化的主要原因是______________________。(6)對實驗現(xiàn)象進一步分析可知：小燈泡的實際功率越大，小燈泡亮度越大。但某同學(xué)發(fā)現(xiàn)：標有“220V8.5W”的LED燈與標有“220V60W”的普通白熾燈都正常發(fā)光時，亮度幾乎相當。請分析造成這一現(xiàn)象的原因可能是______(填序號)。A．兩燈的實際功率相同B．相同時間內(nèi)，電流通過兩燈做功不同C．兩燈將電能轉(zhuǎn)化為光能的效率不同【答案】(1)斷開(2)如圖所示(3)C(4)0.08左(5)0.5燈泡電阻受溫度影響(6)C【解析】1）為保護電路，連接電路時，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)；（2）因為額定電壓小于3V，所以電壓表應(yīng)選擇小量程與燈泡并聯(lián)，如圖所示.（3）閉合開關(guān)后，電流表有示數(shù)，說明電路是通路，燈泡沒壞，也不是斷路，可能是連入電路的電阻過大，電路中電流過小造成的，所以下一步操作：移動滑動變阻器滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光，故選C；（4）由圖甲知，電流表使用小量程，分度值0.02A，由圖乙電流表示數(shù)0.08A，小于燈泡的額定電流，要測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片向左移動，減小電路中電阻，使電流表示數(shù)增大到0.2A；（5）由圖丙所示I-U圖像可知，通過燈泡的電流等于額定電流0.2A時，燈泡兩端電壓等于2.5V，則燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；由圖象知，當小燈泡兩端電壓增大時，通過的電流也增大，實際電功率增大，亮度增大，溫度升高，所以電阻隨之增大；（6）標有“220V8.5W”的LED燈與標有“220V60W”的普通白熾燈都正常發(fā)光時，亮度幾乎相當，即轉(zhuǎn)化為的光能相同，普通白熾燈轉(zhuǎn)化為的內(nèi)能更多，消耗的電能多、LED燈消耗的電能少，即LED燈電能轉(zhuǎn)化為光能的效率更高。故選C?！居?xùn)練2測量小燈泡電功率的變式實驗】【方法歸納】小。1.在“測量小燈泡額定功率”的實驗中，小燈泡的額定電壓為2.5V。(1)請你用筆畫線代替導(dǎo)線將圖甲中的實物電路連接完整，要求：滑動變阻器的滑片P向A端移動時，電流表示數(shù)變大，連線不得交叉。(2)正確連接電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，出現(xiàn)該狀況的原因是()A．電流表內(nèi)部斷路了B．燈座內(nèi)部出現(xiàn)了短路C．燈泡的燈絲斷了(3)排除故障后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P，使電壓表的示數(shù)為2.5V，此時電流表的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為________A，小燈泡的額定功率為________W。(4)該實驗裝置不能完成的實驗是()A．探究串聯(lián)電路中的電流規(guī)律B．探究串聯(lián)電路中的電壓規(guī)律C．探究電流與電壓的關(guān)系(5)另一組的小芳在進行實驗時發(fā)現(xiàn)電流表已損壞無法使用，老師給她一個已知阻值為R0的定值電阻，同學(xué)們設(shè)計了如圖丙所示的電路，并正確測出小燈泡的額定功率，已知電源電壓不變，實驗步驟如下：①閉合開關(guān)S、S1，斷開S2，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P使電壓表讀數(shù)為小燈泡額定電壓U額；②閉合開關(guān)S，斷開S1，再閉合S2，保持滑動變阻器滑片P位置不動，讀出此時電壓表的示數(shù)為U；③小燈泡額定功率的表達式P額＝______________。(用U額、U、R0表示)【答案】(1)如圖所示。（2）B(3)0.30.75(4)C(5)U額×eq\f(U－U額,R0)【解析】（1）小燈泡的額定電壓為2.5V，則電壓表選用小量程，滑動變阻器的滑片P向A端移動時，電流表示數(shù)變大，電阻變小，故左下接線柱應(yīng)接入電路.（2）A．若電流表內(nèi)部斷路了，則整個電路斷路，兩表都沒有示數(shù)，不符合題意；B．若燈座內(nèi)部出現(xiàn)了短路，電壓表沒有示數(shù)，電路為通路，電流表有示數(shù)，符合題意；C．若燈泡的燈絲斷了，電流表沒有示數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中測電源電壓，有示數(shù)，不符合題意；故選：B；（3）由圖乙可知，當電壓表的示數(shù)為2.5V，電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，小燈泡的額定功率為：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；（4）探究電流與電壓的關(guān)系，要控制電阻不變，而燈絲的電阻隨溫度的變化而變化，故不能完成此探究。（5）實驗步驟：①閉合開關(guān)S、S1，斷開S2，調(diào)節(jié)滑片P使電壓表讀數(shù)為U額，此時小燈泡正常發(fā)光；②不改變滑動變阻器滑片P的位置，閉合開關(guān)S、S2，斷開S1，記錄電壓表此時讀數(shù)為U；③此時定值電阻兩端的電壓U0＝U－U額，小燈泡的額定電流IL＝I0＝eq\f(U－U額,R0)，小燈泡額定功率P額＝U額IL＝U額×eq\f(U－U額,R0)。2.在測量額定電壓為2.5V小燈泡額定功率的實驗中，電源電壓恒定不變。(1)請用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中電路連接完整，要求實驗時向右移動滑片P小燈泡亮度變暗。(2)實驗過程中，某小組的同學(xué)將所測得相關(guān)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象記錄如表：①小燈泡的額定功率為________W。②表格中有一處設(shè)計不合理，請指出不合理的設(shè)計是____________________；③分析表中數(shù)據(jù)還發(fā)現(xiàn)燈絲電阻跟________有關(guān)。(3)測量額定電壓為U0的小燈泡額定功率，物理科代表設(shè)計了圖乙所示的電路(R0為已知的定值電阻，R為滑動變阻器)。①斷開開關(guān)S1，閉合開關(guān)S2，移動滑動變阻器滑片P，當電流表示數(shù)為________時，小燈泡恰好正常發(fā)光；②保持滑動變阻器滑片P位置不變，閉合開關(guān)S1，斷開開關(guān)S2，記下電流表示數(shù)為I；③推導(dǎo)出小燈泡L的額定功率表達式P額＝___________(用物理量U0、R0和I表示)?！敬鸢浮?1)如圖所示。（2）0.8燈泡電功率的平均值溫度(3)eq\f(U0,R0)U0×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I－\f(U0,R0)))【解析】(1)要求滑動變阻器滑片向右移動時小燈泡亮度變暗，即此時滑動變阻器連入電路中的電阻變大，故滑動變阻器應(yīng)接入左下接線柱。（2）①小燈泡額定電壓U額＝2.5V，由表格知，此時通過的電流為I＝0.32A，則小燈泡的額定功率P額＝U額I＝2.5V×0.32A＝0.8W；②小燈泡在不同電壓下的功率不同，因此計算功率的平均值是沒有意義的；③當小燈泡兩端電壓增大時，電流增大，小燈泡的功率增大，小燈泡變亮，溫度升高，燈絲的電阻變大；②保持滑動變阻器滑片P位置不變，閉合開關(guān)S1，斷開開關(guān)S2，記下電流表示數(shù)為I，此時通過小燈泡的電流I額＝I－eq\f(U0,R0)；③小燈泡L的額定功率表達式P額＝U額I額＝U0×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I－\f(U0,R0)))。3.小明用如圖甲所示電路來測量額定電壓為2.5V的小燈泡的額定功率(部分實驗器材的規(guī)格已在圖中標明)：(1)連接電路時，開關(guān)應(yīng)________。(2)實驗中，小明發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器，兩電表指針始終處于圖乙所示位置，可能是小燈泡出現(xiàn)了________(填“短路”或“斷路”)故障。(3)故障排除后，小明移動滑動變阻器的滑片，記錄電表的數(shù)據(jù)，得到小燈泡U-I圖象如圖丙所示，則小燈泡的額定功率是________W。(4)實驗中電壓表意外損壞，小明決定用阻值較大的定值電阻(阻值為R0)和兩個電流表，按如圖丁所示電路完成實驗?，F(xiàn)測得電流表A1和電流表A2的示數(shù)分別為I1和I2，可求得小燈泡的實際功率為________?！敬鸢浮?1)斷開(2)斷路(3)0.75(4)I1I2R0【解析】(1)為保護電路，連接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開。(2)由圖乙知，電流表的示數(shù)為零，電壓表的示數(shù)等于電源電壓，說明與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路。(3)由圖丙知，當U＝2.5V時，I＝0.3A，則小燈泡的實際功率P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W。(4)由圖丁可知，定值電阻與小燈泡并聯(lián)，電流表A1測通過小燈泡L的電流，電流表A2測通過定值電阻R0的電流，定值電阻兩端的電壓U0＝I2R0，小燈泡兩端的電壓UL＝U0，則小燈泡的實際功率PL＝ULI1＝U0I1＝I1I2R0。4.某小燈泡的額定電流為0.3A，圖甲是小明測量該燈泡功率的實驗電路。(1)請用筆畫線代替導(dǎo)線，將滑動變阻器連入電路，使之接入電路的阻值最大。(2)閉合開關(guān)進行實驗時，若圖中導(dǎo)線M發(fā)生了斷路，則在調(diào)節(jié)滑片的過程中，會發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)為________V、電流表的示數(shù)為________A。(3)小明將滑片移至某處時，兩電表的示數(shù)如圖乙所示，小燈泡的功率為________W。(4)為測量該小燈泡的額定功率，小強設(shè)計了圖丙所示實驗電路，所用電源電壓恒定，R1、R2均為電阻箱(0～999.9Ω)。實驗步驟如下：第1步：僅閉合S1，R2調(diào)至5Ω時，電流表的示數(shù)為0.3A。第2步：僅閉合S2，R1、R2分別調(diào)至6Ω和9Ω時，電流表的示數(shù)為0.3A。則小燈泡正常發(fā)光時的電阻為________Ω，額定功率為________W?！敬鸢浮?1)如圖所示（2）30(3)0.36（4）100.9【解析】(1)實驗中，要通過滑動變阻器來改變小燈泡兩端的電壓，故滑動變阻器應(yīng)與小燈泡串聯(lián)；又滑片位于滑動變阻器的右端，要使其接入電路的阻值最大，應(yīng)選擇左下接線柱接入電路。（2）閉合開關(guān)，導(dǎo)線M斷路時，小燈泡斷路，則電路中的電流幾乎為零，即電流表的示數(shù)為0A；電壓表相當于測量電源兩端電壓，示數(shù)為3V。（3）由圖甲可知，電壓表測量小燈泡兩端電壓，由圖乙可知，電壓表示數(shù)為1.5V；電流表示數(shù)為0.24A，小燈泡此時的功率P＝UI＝1.5V×0.24A＝0.36W。（4）在第1步實驗中，僅閉合S1，R2調(diào)至5Ω時，R2與L串聯(lián)，電路中的電流為0.3A，即通過小燈泡的電流I1＝I額＝0.3A，小燈泡正常發(fā)光，電路中的總電阻R總＝R2＋RL；在第2步實驗中，僅閉合S2，R1與R2串聯(lián)，當電路中的電流仍為0.3A時，電路中的總電阻R總′＝R2′＋R1；由歐姆定律可知，兩次總電阻相等，即R總＝R總′，由此可得：5Ω＋RL＝9Ω＋6Ω，則小燈泡正常發(fā)光時的電阻RL＝10Ω，小燈泡的額定功率P額＝U額I額＝I額2RL＝(0.3A)2×10Ω＝0.9W。5．測量小燈泡電功率。(1)小明在測量額定電壓為2.5V小燈泡L1電功率時，選擇了電壓恒定的電源、滑動變阻器、電壓表和電流表等器材，設(shè)計了如圖甲所示的電路。①圖甲中有一根導(dǎo)線尚未連接，請你用筆畫線代替導(dǎo)線將電路補充完整。正確連接電路后，閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動變阻器的滑片滑至最______(填“左”或“右”)端。閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表的指針均不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則電路出現(xiàn)的故障可能是滑動變阻器_______。②排除故障閉合開關(guān)，適當調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，為了測量小燈泡的額定功率，應(yīng)使滑動變阻器連入電路的阻值________(填“變大”或“變小”)。小燈泡正常發(fā)光時，電流表的示數(shù)如圖丙所示為______A，小燈泡的額定功率為______W。③繼續(xù)調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，多次實驗，小明發(fā)現(xiàn)燈的電阻是隨功率變化的，當小燈泡的電阻為8Ω時，小燈泡的實際功率________(填“大于”“小于”或“等于”)額定功率。(2)小明設(shè)計了如圖丁所示的電路，用一個電壓表或電流表，測量額定電壓為U額的小燈泡L2額定功率，已知定值電阻的阻值為R0、電源電壓未知。請你完成下面的步驟。①將____________________(填“電壓表并聯(lián)在ab間”“電流表串聯(lián)在a點”或“電流表串聯(lián)在b點”)，只閉合開關(guān)S和S1，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片使電表的示數(shù)為______，燈泡正常發(fā)光；②只閉合開關(guān)S和S2，變阻器滑片位置_______________(填“保持不動”“向右移動”或“向左移動”)，讀出電表的示數(shù)U或者I；③小燈泡L2的額定功率表達式為P額＝__________?！敬鸢浮?1)①如圖所示右斷路②變小0.41③大于（2）①電流表串聯(lián)在b點eq\f(U額,R0)②保持不動③U額eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I－\f(U額,R0)))【解析】（1）①燈泡和電流表串聯(lián)接入電路，電壓表應(yīng)與燈泡并聯(lián)；閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動變阻器的滑片滑至阻值最大處，即最右端；閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表的指針均不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明電路斷路，則電路出現(xiàn)的故障可能是滑動變阻器斷路；②小燈泡L1的額定電壓為2.5V，電壓表接入電路的量程為0～3V，每一小格表示0.1V，讀圖可知此時燈泡兩端電壓為2V，燈泡兩端電壓小于額定電壓，串聯(lián)電路總電壓等于各部分電壓之和，則滑動變阻器兩端的電壓太大，由串聯(lián)電路分壓原理可知此時滑動變阻器接入電路的電阻太大，所以應(yīng)使滑動變阻器連入電路的阻值變?。浑娏鞅斫尤腚娐返牧砍虨?～0.6A，每一小格表示0.02A，讀圖可知小燈泡正常發(fā)光時，通過燈泡的電流為0.4A；小燈泡的額定功率為：P=UI1=2.5V×0.4A=1W；③小燈泡正常發(fā)光時的電阻：R1=U1/I1=2.5V/0.4A=6.25Ω，燈泡的電阻隨溫度的升高而增大，燈泡的功率越大，燈泡的溫度越高，當小燈泡的電阻為8Ω時，此時燈泡的電阻大于燈泡正常發(fā)光時的電阻，所以燈泡的實際功率大于額定功率；（2）①將電流表串聯(lián)在b點，只閉合開關(guān)S和S1，燈泡和定值電阻并聯(lián)接入電路，電流表測通過定值電阻的電流，并聯(lián)電路各支路兩端電壓相等，當燈泡兩端的電壓為U額時燈泡正常發(fā)光，此時定值電阻兩端的電壓等于燈泡的額定電壓，通過定值電阻的電流I0＝eq\f(U額,R0)，所以應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片使電表的示數(shù)為eq\f(U額,R0)；②只閉合開關(guān)S和S2，變阻器滑片位置保持不動，此時電流表測干路電流，讀出電流表的示數(shù)I；③并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和，所以通過燈泡的電流I2＝I－I0＝I－eq\f(U額,R0)，小燈泡L2的額定功率表達式為P額＝U額I2＝U額eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I－\f(U額,R0)))。6．興趣小組在“測量小燈泡電功率”的實驗中，有電流表、電壓表各一個，開關(guān)、導(dǎo)線若干，電源的電壓恒為6V，小燈泡L1的額定電壓為3.8V，正常發(fā)光時電阻約為10Ω，滑動變阻器有規(guī)格為“10Ω1.5A”的R1和規(guī)格為“20Ω1A”的R2。(1)為了完成實驗，選擇滑動變阻器R1等器材，進行如圖甲所示的電路連接，請用筆畫線代替導(dǎo)線，將電路連接完整，并指出連接電路時的錯誤之處：________________。(2)實驗時，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表無示數(shù)。用導(dǎo)線連接電流表兩端，燈泡發(fā)光，則故障原因是電流表________。(3)更換新的電流表，完成測量后，小華將小燈泡L1更換為額定電壓2.5V，正常發(fā)光時阻值約為8Ω的L2。為了測量它的額定電功率，需用滑動變阻器R2替換電路中的R1，其目的是____________________。(4)小明認為不用電流表，同樣能測量出燈泡L2的額定功率，設(shè)計了圖乙所示的電路，請你幫他補全實驗步驟：①將滑動變阻器______調(diào)到最大阻值且保持不變，閉合開關(guān)S，將S1撥向觸點______，調(diào)節(jié)另一滑動變阻器的阻值，使電壓表的示數(shù)為U額。②再將開關(guān)S1撥向另一觸點，讀出電壓表示數(shù)為U，滑動變阻器的最大阻值分別為R1、R2。則燈泡L2的額定功率表達式為P額＝__________?！敬鸢浮?1)如圖所示，開關(guān)處于閉合狀態(tài)；（2）斷路；（3）使燈泡L2正常發(fā)光；（4）①R12；②eq\f(U－U額,R1)U額【解析】(1)電壓表與被測用電器并聯(lián)，電壓表的量程應(yīng)該用0～15V，為保護電路，連接電路時，開關(guān)要斷開，閉合開關(guān)前滑片P應(yīng)處于滑動變阻器連入阻值最大處。故連接電路時的錯誤之處是開關(guān)處于閉合狀態(tài)。(2)用導(dǎo)線連接電流表兩端時，燈泡發(fā)光，說明電源、開關(guān)、滑動變阻器、燈泡是通路，實驗時發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表無示數(shù)，原因是電流表斷路。(3)燈泡L2正常工作時電流為I＝eq\f(U,R)＝eq\f(2.5V,8Ω)＝0.3125A，此時滑動變阻器接入電路的阻值為RP＝eq\f(U總－U,I)＝eq\f(6V－2.5V,0.3125A)＝11.2Ω＞10Ω，所以，需用滑動變阻器R2替換電路中的R1，其目的是使燈泡L2正常發(fā)光。(4)閉合開關(guān)S，將S1撥向觸點2，將滑動變阻器R1調(diào)到最大阻值，此時L2、R1、R2串聯(lián)，電壓表測量L2兩端的電壓，調(diào)節(jié)滑動變阻器R2的滑片，使電壓表示數(shù)為U額，將S1撥向觸點1，L2、R1、R2依舊串聯(lián)，此時電壓表測量L2、R1兩端的電壓，示數(shù)記為U，則此時電路電流為I＝eq\f(UR1,R1)＝eq\f(U－U額,R1)，小燈泡L2的額定功率為P額＝U額I＝eq\f(U－U額,R1)U額。類型二探究焦耳定律【方法歸納】判斷電熱1．如圖是探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與________關(guān)系的實驗裝置。實驗中用U形管內(nèi)液面的________反映導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少，通電一段時間后，容器________(填“甲”或“乙”)內(nèi)電阻絲產(chǎn)生的熱量較多?！敬鸢浮侩娏?；高度差；甲【解析】（1）裝置中右側(cè)乙容器中一個5Ω的電阻和容器外面一個5Ω的電阻并聯(lián)后再與甲容器中一個5Ω的電阻串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點可知，右端兩個電阻的總電流和左端的一個電阻的電流相等，右側(cè)兩個5Ω的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點知，兩電阻阻值相等，則支路中電流相等，則通過右側(cè)容器中電阻的電流是通過左側(cè)容器中電阻的電流的一半，故此裝置是研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系；（2）據(jù)實驗裝置可知，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量使容器中的空氣受熱膨脹，從而導(dǎo)致U形管中的液面會發(fā)生變化，這種通過U形管液面高度差的變化來反映電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量多少的研究方法叫轉(zhuǎn)換法；（3）根據(jù)公式Q=I2Rt可知，在電阻和通電時間相同的情況下，電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多，故通過容器甲內(nèi)電阻絲產(chǎn)生的熱量較多。2．如圖所示，串聯(lián)的兩電阻絲(R1＜R2)，封閉在兩個完全相同的燒瓶中，并通過短玻璃管與相同的氣球相連。閉合開關(guān)，通過兩電阻絲的電流________(填“相等”或“不相等”)，一段時間后，密閉燒瓶內(nèi)的空氣被加熱，觀察到______(填“A”或“B”)氣球先鼓起來?！敬鸢浮肯嗟菳【解析】實驗中阻值不相等的兩電阻絲串聯(lián)，則兩電阻絲中的電流相等，在通電時間相同時，電阻大的電阻絲產(chǎn)生的熱量多，即與B相通的電阻絲R2產(chǎn)生的熱量要多，B氣球先鼓起來。3.探究“通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量Q與電阻R的關(guān)系”，他們選用了以下實驗器材：兩個完全相同的燒瓶，燒瓶內(nèi)分別裝有質(zhì)量和初溫相同的水和煤油，相同的溫度計A和B、阻值分別為R1、R2的電阻絲(R1＜R2)，還有滿足實驗要求的電源、滑動變阻器、電流表、開關(guān)和導(dǎo)線，他們設(shè)計了如圖所示的實驗電路，進行如下實驗：閉合開關(guān)，通電一段時間后，記下溫度計A的示數(shù)為t1，溫度計B的示數(shù)為t2，發(fā)現(xiàn)t1＜t2，請根據(jù)以上敘述回答下列問題：(1)實驗中是通過觀察___________________來反映電流產(chǎn)生熱量的多少。(2)請指出實驗過程中存在的問題：_____________________________。(3)實驗改進后得出的結(jié)論是：__________________________________________________?！敬鸢浮浚?）溫度計示數(shù)的變化；（2）沒有控制燒瓶中的液體的種類是相同的；（3）電流通過電阻產(chǎn)生的熱量跟電阻阻值大小有關(guān)；電阻越大，產(chǎn)生熱量越多【解析】（1）實驗中通過觀察溫度計示數(shù)的變化來比較電流產(chǎn)生的熱量的多少；（2）實驗中采用的是控制變量法，應(yīng)控制燒瓶中的液體的種類是相同的；（3）實驗改進后得出的結(jié)論是：電流通過電阻產(chǎn)生的熱量跟電阻阻值大小有關(guān)；電阻越大，產(chǎn)生熱量越多。4．如圖所示，在研究電熱與哪些因素有關(guān)的實驗中，同學(xué)們猜想電熱可能與電流大小、電阻大小以及通電時間長短有關(guān)。(1)左側(cè)密閉容器內(nèi)電阻絲阻值為5Ω，右側(cè)密閉容器外部，將一個阻值為5Ω的電阻與這個容器內(nèi)的電阻絲并聯(lián)，目的是使通過左右兩密閉容器內(nèi)電阻絲的________不同，右側(cè)容器內(nèi)電阻絲的阻值應(yīng)為______Ω，才能符合實驗研究的要求；(2)在第(1)問實