备考2024年中考物理重难点精讲精练：32-热点17 小灯泡电功率的测量（精讲）

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热点17 小灯泡电功率的测量（精讲）

知识梳理

一．一般方法

二．特殊方法

典例讲解

例1．如图所示是测量小灯泡电功率的实验电路。下列做法或分析正确的是（　　）

A．本实验原理是P＝UI 

B．闭合开关S前，要将滑动变阻器的滑片P移至D端 

C．滑动变阻器的作用是控制小灯泡两端的电压不变 

D．若闭合开关S，变阻器的滑片P置于C端，小灯泡不亮、电流表无示数、电压表有示数，则电路故障可能是小灯泡断路

【分析】（1）用电压表测灯泡的电压，用电流表测通过灯泡的电流，根据P＝UI算出灯泡的功率；

（2）为了保护电路，闭合开关S前，要将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大处；

（3）本实验需要测量小灯泡在不同电压的电功率进行作答；

（4）小灯泡不亮、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，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的支路断路了。

【解答】A、用电压表测灯泡的电压，用电流表测通过灯泡的电流，根据P＝UI算出灯泡的功率，故本实验原理是P＝UI，故A正确；

B、为了保护电路，闭合开关S前，要将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大处，即D端，故B正确；

C、变阻器的基本作用是保护电路，因测量小灯泡在不同电压的电功率，所以，本实验中滑动变阻器还有改变灯两端的电压的作用，故C错误；

D、小灯泡不亮、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，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的支路断路了，故电路故障可能是小灯泡断路，故D正确。

故选：ABD。

例2．在电源电压恒定、R0阻值已知的情况下，只用电流表测量额定电流为I额的小灯泡的电功率，下列四种设计方案能得到灯泡额定功率的是（　　）

A． B． 

C． D．

【分析】（1）该选项图中，灯L与R0并联，电流表A1、A2分别测量通过灯L、R0的电流，调节滑动变阻器的滑片，使电流表A1的示数等于额定电流，读出此时A2的示数（通过R0的电流），利用欧姆定律求R0两端的电压，即灯L的额定电压，利用P＝UI求额定功率；

（2）该选项图中，灯L与R0并联，电流表A1测量通过灯L的电流，电流表A2测量干路电流，调节滑动变阻器的滑片，使电流表A1的示数等于额定电流，读出此时A2的示数（干路电流），可求通过R0的电流，利用欧姆定律求R0两端的电压，即灯L的额定电压，利用P＝UI求额定功率；

（3）该选项图中，当开关接b时，移动滑片P，使电流表示数为I额，保持滑片P不动，开关接a时，读出电流表的示数为I1，则定值电阻R0两端的电压为U0＝I1R0，此时滑动变阻器两端的电压为U滑＝U﹣U0，当滑片P移到最左端时，电流表的示数为I，则电源电压U＝IR0，所以灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的电阻R滑＝，根据电源电压恒定，可求出灯泡正常发光时两端的电压UL＝IR0﹣I额R滑，根据P＝UI可求出灯泡的额定功率；

（4）该选项图中，闭合S、S1，断开S2，灯L与R0并联，电流表A测量通过灯泡的电流；调节滑动变阻器的滑片，使电流表A的示数等于额定电流；通过开关的转换，使电流表A测干路电流，根据并联电路电流特点求出通过定值电阻的电流，利用欧姆定律求R0两端的电压，即灯L的额定电压，利用P＝UI求额定功率。

【解答】A、图中，灯L与R0并联，电流表A1、A2分别测量通过灯L、R0的电流，调节滑动变阻器的滑片，使电流表A1的示数等于I额，读出此时A2的示数I0，灯L的额定电压U额＝U0＝I0R0，灯L的额定功率P额＝U额I额＝I0R0I额，A设计方案能测量灯泡额定功率，故A符合题意；

B、图中，灯L与R0并联，电流表A1测量通过灯L的电流，电流表A2测量干路电流，调节滑动变阻器的滑片，使电流表A1的示数等于I额，读出此时A2的示数I，通过R0的电流I0＝I﹣I额，灯L的额定电压U额＝U0＝I0R0＝（I﹣I额）R0，灯L的额定功率P额＝U额I额＝（I﹣I额）R0I额，B设计方案能测量灯泡额定功率，故B符合题意；

C、图中，当开关接b时，移动滑片P，使电流表示数为I额，保持滑片P不动，开关接a时，读出电流表的示数为I1，则定值电阻R0两端的电压为U0＝I1R0，此时滑动变阻器两端的电压为U滑＝U﹣U0，当滑片P移到最左端时，电流表的示数为I，则电源电压U＝IR0，所以灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的电阻R滑＝＝，由于电源电压恒定，灯泡正常发光时两端的电压U额＝U﹣U滑'＝IR0﹣I额R滑＝IR0﹣I额×，小灯泡的额定功率为：

P额＝U额I额＝（IR0﹣I额×）×I额，C设计方案能测量灯泡额定功率，故C符合题意；

D、图中，闭合S、S1，断开S2，灯L与R0并联，电流表A测量通过灯泡的电流，调节滑动变阻器的滑片，使电流表A的示数等于I额，此时灯泡正常发光；闭合S、S2，断开S1，灯L与R0仍并联，电流表A测量通过灯泡和R0的总电流为I，根据并联电路特点可知，通过R0的电流I0＝I﹣I额，灯L的额定电压U额＝U0＝I0R0＝（I﹣I额）R0，灯L的额定功率P额＝U额I额＝（I﹣I额）R0I额，D设计方案能测量灯泡额定功率，故D符合题意。

故选：ABCD。

例3．在“测量小灯泡额定功率”的实验中，已知小灯泡的额定电压为2.5V，滑动变阻器规格为“20Ω 1A”。图甲是未连接完整的实物电路图。

（1）请用笔画线代替导线将甲图中的电路连接完整。（要求滑片向左移动时灯泡变亮）

（2）小华同学连接好电路后，闭合开关，发现灯泡不亮，他将滑片由B端向A端移动过程中，开始一段时间灯泡仍然不亮，两表均无示数，但当滑片移到某点M时，灯突然发光且很亮，电压表、电流表均有较大示数，他立即断开开关，查找原因。你认为出现以上现象的原因是 　   　（填序号）。

A.滑动变阻器最大阻值太大

B.滑动变阻器线圈在B、M间有断路

C.滑动变阻器线圈在A、M间有断路

（3）解决以上问题后，闭合开关，缓慢移动滑片使电压表示数为2.5V，此时电流表示数如图乙所示，则灯泡的额定功率为 　   　W。

（4）若实验中电压表电阻并非无穷大，考虑到电压表电阻对电路的影响，则由上述方案测得的小灯泡的额定功率将比真实值 　   　（选填“偏大”或“偏小”）。

（5）实验结束后，小华还想用上述器材探究“电流与电压的关系”，小林认为用上述器材不能完成此探究，你认为小林判断的理由是：　   　。

（6）完成上述实验后，小华又设计了一种测小灯泡额定功率的方案，如图丙所示，R0是阻值已知的定值电阻。

①连接好电路，闭合开关S，将开关S1拨到触点 　   　（选填“a”或“b”），移动滑片，使电压表的示数为小灯泡的额定电压U1；

②保持滑片的位置不动，再将开关S1，拨到另一触点，读出电压表的示数U2；

③用U1、U2、R0表示小灯泡的额定功率，则表达式P＝　   　。

【分析】（1）滑动变阻器应与被控制用电器串联，根据滑片移动方向灯泡亮度变化确定其接线柱，根据小灯泡的额定电压确定电压表量程，电压表并联在小灯泡的两端；

（2）灯泡不亮，两表均无示数，说明电路有断路；灯突然发光且很亮，电压表、电流表均有较大示数，说明滑动变阻器连入电路的阻值太小；

（3）弄清电流表的量程和分度值，读出电流值，根据P＝UI求出额定功率；

（4）根据实物图分析电表所测灯泡的电压和电流值的情况，从而分析误差情况；

（5）探究“电流与电压关系”时要控制电阻大小不变，据此分析；

（6）要测灯的额定功率，首先使灯正常发光，先将电压表与灯并联，通过移动滑片的位置，使灯的电压为额定电压；保持滑片位置不动，通过开关的转换，使电压表测灯与定值电阻的电压，因此时各电阻的大小和电压不变，灯仍正常工作，根据串联电路电压的规律，可求出此时定值电阻的电压，由欧姆定律可求出灯的额定电流，根据P＝UI可求出灯的额定功率。

【解答】 （1）由题知，滑动变阻器应与灯泡串联，从而控制灯泡的亮度，滑片左移灯泡变亮，说明变阻器连入电路的阻值减小，故应将A接线柱接入电路；电压表与灯泡并联测其两端电压，因为灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表使用0﹣3V量程。如图所示：

；

（2）将滑片由B端向A端移动过程中，开始一段时间灯泡仍然不亮，两表均无示数，说明电路有断路；但当滑片移动到线圈某点M时，灯突然发光且很亮，电压表、电流表均有较大示数，说明电路突然接通，且变阻器连入电路的阻值太小；综上所述出现以上现象的原因是：滑动变阻器线圈在B、M间有断路；故选C；

（3）电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，读数为0.22A，

灯泡的额定功率为：

P＝UI＝2.5V×0.22A＝0.55W；

（4）电压表内阻虽然大，但仍有电流通过电压表；由实物图可知，电压表与灯泡并联，所测就是灯泡两端电压，但电流表测的是灯泡和电压表的电流之和，即测得灯泡的电流偏大，由P＝UI可知所测额定功率比真实值偏大；

（5）探究“电流与电压关系”时要控制电阻大小不变，而灯丝电阻随温度的升高而增大，不是一个定值，帮用上述器材不能完成此探究；

（6）①连接好电路，闭合开关S，将开关S1拨到触点a，移动滑片，使电压表的示数为小灯泡的额定电压U1；

②保持滑片的位置不动，再将开关S1拨到另一触点（b），读出电压表的示数U2；

③在①中，电压表测灯泡两端的电压，灯正常发光；

在②中，电压表测灯与R0两端的电压，因此时各电阻的大小和它们两端的电压不变，灯仍正常工作，根据串联电路电压的规律，此时定值电阻两端的电压：U0＝U2﹣U1；

由欧姆定律和串联电路的电流特点可知，通过小灯泡的电流：

IL＝I0＝＝，

则小灯泡的额定功率：

P额＝ULIL＝U1•。

故答案为：（1）见上图；（2）C；（3）0.55；（4）偏大；（5）灯泡的电阻不是恒定的；（6）①a；③U1•。