实验17 测量小灯泡的电功率--最新中考物理二轮题型专项复习讲练（全国通用）

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实验17 测量小灯泡的电功率
知识点一、用电流表、电压表测量小灯泡电功率
1.伏安法测量小灯泡的电功率
2.实验注意事项
知识点二、伏安法测小灯泡电功率实验中常见故障及原因分析
1．（2023•通辽）小华利用如图甲所示的电路来测量小灯泡的电功率。已知电源电压3V且保持不变，小灯泡额定电压为2.5V。
（1）请在图甲中用笔画线代替导线，将实物图连接完整（要求：滑片P向右端移动时，灯变亮）。
（2）闭合开关后，小华发现小灯泡不发光，电流表示数几乎为零，电压表示数接近3V，则电路故障可能是 。
（3）排除电路故障后，重新开始实验，小华从滑动变阻器连入电路阻值最大时开始记录数据，得到小灯泡I﹣U图象如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W。
（4）测出小灯泡的额定功率后，小华又把灯泡两端的电压调为其额定电压的一半，发现测得的实际功率不等于其额定功率的14，此时它的实际功率 14P额（选填“大于”或“小于”），原因是 。
（5）实验中，有甲“15Ω 2A”、乙“25Ω 2A”、丙“30Ω 2A”三种规格的滑动变阻器供选择，小华在该实验中选用的是 （选填“甲”、“乙”或“丙”）。
【解答】解：（1）滑片向右移动时，灯变亮，说明电流变大，则滑动变阻器的有效电阻变小，故选择滑动变阻器的右下接线柱串联接入电路，电路连接如下图所示：
；
（2）小灯泡不亮、电流表示数几乎为零，说明电路可能断路，电压表示数接近3V，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，即小灯泡断路；
（3）由图乙可知，当灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的电流为0.3A，灯泡的额定功率为：P＝ULI＝2.5V×0.3A＝0.75W；
（4）若灯的电阻不变，则当灯泡两端的电压调为额定电压的一半时，根据P=U2R，灯的实际功率为额定功率的四分之一，但当灯泡两端的电压调为额定电压的一半时，灯的温度降低了，此时灯的电阻减小了，根据P=U2R，测得的P实＞14 P额；
（5）当灯泡两端电压最小时，变阻器两端电压最大，变阻器的阻值最大，由图乙知，UL′＝0.5V时，I′＝0.1A，
根据串联电路电压的规律得滑动变阻器两端的电压为：
U滑＝U﹣UL′＝3V﹣0.5V＝2.5V；
由欧姆定律，则滑动变阻器的最大阻值：
R滑=U滑I'=Ω，
所以小华实验中选用的滑动变阻器是乙。
故答案为：（1）见解答图；（2）小灯泡断路；（3）0.75；（4）大于；灯的电阻随温度的降低而减小；（5）乙。
2．（2023•吉林）在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为3V，电源是两节新的干电池。
（1）按照甲图正确连接电路，闭合开关，将滑片调至滑动变阻器的 端时，小灯泡正常发光，此时电流表示数如乙图，小灯泡的额定功率是 W。
（2）若忽略小灯泡电阻随温度的变化，当滑片调节至某位置时，电流表的示数是0.24A，此时小灯泡的实际功率是 W。
【解答】解：（1）电源是两节新的干电池串联，即3V；小灯泡的额定电压为3V，故闭合开关，将滑片调至滑动变阻器的A端时，即滑动变阻器接入电路的阻值为0，小灯泡正常发光；
小灯泡正常发光，此时电流表示数如乙图，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.48A，则小灯泡额定功率为：
PL＝ULIL＝3V×0.48A＝1.44W；
（2）由（1）可知，灯泡正常发光时的电阻为：
R=ULIL=3V0.48A=6.25Ω，
因忽略小灯泡电阻随温度的变化，故当滑片调节至某位置时，电流表的示数是0.24A，此时小灯泡的实际功率为：
P＝I2R＝（0.24A）2×6.25Ω＝0.36W。
故答案为：（1）A；1.44；（2）0.36。
3．（2023•重庆）在“测量小灯泡的电功率”实验中，小华准备了以下器材：电源、标有“2.5V”的小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。请完成下列问题：
（1）如图甲，请用笔画线代替导线，正确连接电路。
（2）在开关S闭合前，应将滑片P移到 端（选填“A”或“B”）。
（3）闭合开关S，发现灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，该电路故障可能是小灯泡 。
（4）排除故障后，闭合开关S，移动滑片P，同时眼睛要观察 表的示数，直到示数为 V时，小灯泡正常发光，记录电压表和电流表示数。
（5）继续移动滑片P，让电压表示数低于2.5V，某时刻电流表示数如图乙为 A，观察灯泡亮度并记录电表示数；继续缓慢移动滑片P，让电压表示数高出2.5V少许，观察灯泡亮度并记录电表示数。小华根据所有实验数据作出了小灯泡的U﹣I图象，如图丙，则小灯泡额定功率为 W。
（6）根据小灯泡U﹣I图象和亮度变化，还可以发现 。
【解答】解：（1）“测量小灯泡的电功率”实验的要求是串联电路，从电源正极出发，依次连接开关，滑动变阻器，电流表，灯泡回到电源负极，再将电压表并接在灯泡两端，注意灯泡的额定电压为2.5V，选择电压表的量程为0～3V，与小灯泡并联接入电路即可，连接电路如图所示：
（2）为了保护电路，开关闭合前，滑动变阻器的滑片要滑到阻值最大处，故将滑片移至B端。
（3）闭合开关，电流表有示数，电路为通路，灯泡不亮，电压表没有示数，说明电压表所测的电路短路，即灯泡短路；
（4）为了测量小灯泡的额定功率，要将灯泡电压调到与额定电压相等，所以向左移动滑片P的同时，眼睛应观察电压表，直到示数为2.5V，再确定电流表的示数；
（5）电流表的量程为0.6A，分度值为0.02A，由图知某时刻电流表示数是0.2A，
根据小华对所有实验数据作出的小灯泡的U﹣I图象，可知：当电压为2.5V时，对应的电流为0.3A，
该灯泡的额定功率P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W；
（6）小灯泡的U﹣I图象是曲线而不是过原点的直线是因为小灯泡的电阻随温度的升高而增大。
故答案为：（1）如上图所示；（2）B；（3）短路；（4）电压；2.5；（5）0.2；0.75；（6）小灯泡的U﹣I图象是曲线而不是过原点的直线是因为小灯泡的电阻随温度的升高而增大。
4．（2022•凉山州）某同学在“探究小灯泡亮度与实际功率关系”的实验中，找来了电压为3V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，电流表、电压表各一只，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干，组装电路。
（1）如图甲所示，当滑动变阻器的滑片向右滑动时灯泡变亮，请你用笔画线代替导线将实物图正确连接；
（2）该同学共进行了3次测量，并将相关数据记录在下面表格中，当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W；
（3）根据实验目的分析实验数据及现象，可以得出结论：小灯泡的亮度随着实际功率的增大而变 （选填“亮”或“暗”）；
（4）通过分析还可以得出结论：小灯泡的电阻随着实际功率的增大而变 （选填“大”或“小”）。
【解答】解：（1）滑动变阻器与小灯泡串联，滑片向右滑动时灯泡变亮，说明电路中的电流变大，滑动变阻器连入电路的电阻变小，故滑动变阻器右下接线柱连入电路中，如图所示：
；
（2）图乙中电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.3A，则小灯泡的额定功率是：P额＝U额I额＝2.5V×0.3A＝0.75W；
（3）由表中数据可知，小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮，因此可得结论：小灯泡的亮度随着实际功率的增大而变亮；
（4）由表中可知，小灯泡两端的电压增大，通过小灯泡的电流也增大，但小灯泡两端的电压增加比通过小灯泡的电流增加的更快，由欧姆定律可知，小灯泡的电阻随电压增大而增大，由P＝UI可知，电压和电流都增大时，电功率增大，说明小灯泡的电阻随着实际功率的增大而变大。
故答案为：（1）如图所示；（2）0.75；（3）亮；（4）大。
5．（2022•西宁）某中学物理兴趣小组，做“测量小灯泡的电功率”实验，所用小灯泡的额定电压为2.5V（灯丝电阻大约10Ω），部分电路已连接，如图1所示。
（1）用笔画线代替导线，将图1电路连接完整。（要求滑片P向右移动小灯泡变亮）
（2）连接好电路检查无误后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，电路故障可能是 。
（3）排除故障后移动滑片P，当小灯泡正常发光时电流表示数如图2所示，示数为 A，小灯泡的额定功率是 W。
（4）完成上述实验后，同学们还想探究“电流与电阻的关系”。准备了5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻，继续用图1的电路，用5Ω的电阻替换小灯泡，其余元件及连接都不变，闭合开关，调节滑片P至适当位置，收集数据；断开开关，滑片P位置不动，用10Ω电阻替换5Ω电阻后，再次闭合开关，接下来的具体操作是 ，同时观察电压表，直到示数为 V为止；换接20Ω电阻重复实验，收集数据得到如图3的I﹣R图象，分析图象可得出结论： 。
【解答】解：（1）小灯泡的额定电压为2.5V，灯丝电阻大约10Ω，灯泡正常发光时的电流约为：
I'=ULR=2.5V10Ω=0.25A，故电流表选用小量程串联在电路中；
滑片P向右移动小灯泡变亮，说明电路中电流变大，滑动变阻器阻值变小，故滑动变阻器选用右下接线柱与电流表串联，如下图所示：
；
（2）连接好电路检查无误后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，说明电路是通路；电压表无示数，说明电压表并联的电路短路或电压表短路，即电路故障可能是小灯泡短路（或电压表短路）；
（3）排除故障后移动滑片P，当小灯泡正常发光时电流表示数如图2所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.3A，则小灯泡额定功率为：
PL＝ULIL＝2.5V×0.3A＝0.75W；
（4）由图3可知，定值电阻两端电压为：UV＝IR＝0.4A×5Ω＝……＝0.1A×20Ω＝2V；
实验中，当把5Ω的电阻换成10Ω的电阻后，根据分压原理，电阻两端的电压变大，研究电流与电阻关系时要控制电压不变，根据串联电路电压的规律，要增大滑动变阻器两端的电压，由分压原理，要增大滑动变阻器电阻阻值，故接下来的具体操作是：将滑动变阻器滑片向左滑动，同时观察电压表，直到示数为2V为止；
由如图3的I﹣R图象可知，定值电阻两端电压为一定值，故可得出结论：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
故答案为：（1）见解答图；（2）小灯泡短路（或电压表短路）；（3）0.3；0.75；（4）将滑动变阻器滑片向左滑动；2；当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
6．（2023•连城县校级一模）在进行实验时，往往需要我们手眼并用，在“测定小灯泡额定功率”的实验中，要让小灯泡在额定电压下发光，当手移动变阻器滑片时，眼睛应观察（ ）
A．灯泡的发光情况B．变阻器滑片的位置
C．电压表的示数D．电流表的示数
【解答】解：在“额定电压下测定小灯泡额定功率”的实验中，当手移动变阻器滑片时，眼睛应观察电压表示数，使灯泡两端的电压达到额定电压，并读出此时通过灯泡的电流值，最后根据功率的计算公式，计算灯泡的额定功率。故ABD错误，C正确。
故选：C。
7．（2023•江岸区校级模拟）小华按如图所示的电路图测量小灯泡的电功率，其中具体有：额定电压为2.5V的小灯泡，“35Ω 1A”的滑动变阻器等元件，检查无误后，闭合开关就直接记录了第一组数据，以下说法不正确的是（ ）
A．表格中第2组数据明显是错误的
B．小华所用电源电压是4V
C．其它器材不变，若用一个定值电阻替换灯泡，就可以用来探究电流与电压和电阻的关系
D．无论灯变亮还是变暗，小灯泡电压变化量与电流变化量的比值一定等于滑动变阻器电压变化量与电流变化量的比值
【解答】解：A、由第2组数据可知，灯泡的电阻为：
R2=U2I2=≈11.3Ω，
第3组灯泡的电阻为：
R3=U3I3=≈8.1Ω＜R2，
因灯丝电阻随温度的升高而增大，第3组灯泡的电阻应该大于第2组灯泡的电阻，而R3＜R2，所以表格中第2组数据是错误的，故A正确；
B、检查无误后，闭合开关，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大，根据串联电路电压规律结合欧姆定律和第1组数据可知，电源电压为：
U＝U1+I1R滑＝0.5V+0.1A×35Ω＝4V，故B正确；
C、在探究电流与电阻的关系实验中，需更换不同阻值的定值电阻，而本实验中只用一个定值电阻替换灯泡，所以只能探究电流与电压的关系，不能探究电流与电阻的关系，故C错误；
D、因为串联电路处处电流相等，因此小灯泡的电流变化量一定等于变阻器的电流变化量；因为电源电压不变，灯泡两端电压和滑动变阻器两端电压之和等于电源电压，故小灯泡的电压变化量一定等于变阻器的电压变化量，所以无论灯变亮还是变暗，小灯泡电压变化量与电流变化量的比值一定等于滑动变阻器电压变化量与电流变化量的比值，故D正确。
故选：C。
8．（2023•道里区一模）如图是“测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率”的实验电路图。在这个实验的具
体操作中，手和眼睛最合理的分工应该是（ ）
A．手从右向左移动变阻器的滑片，眼睛观察电压表的示数
B．手从右向左移动变阻器的滑片，眼睛观察电流表的示数
C．手从左向右移动变阻器的滑片，眼睛观察电压表的示数
D．手从左向右移动变阻器的滑片，眼睛观察电流表的示数
【解答】解：闭合开关前，滑动变阻器是移动到阻值最大值处，所以在测量小灯泡的额定功率的实验中，手移动滑动变阻器的滑片，使它从阻值最大处逐渐减小，眼睛注意观察电压表，让加在灯泡两端的电压达到额定电压。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选：A。
9．（2023•高新区一模）某小组用“伏安法”测小灯泡额定功率，已知小灯泡额定电压为2.5V。若此实验中只有一只电表坏了，为了测出小灯泡的额定功率，小组同学们增加一个阻值为25Ω的定值电阻R0，只利用一只电表，通过操作图中单刀双掷开关（单刀双掷开关分别接“a”、“b”各一次）测量小灯泡的额定电功率，图甲、图乙是他设计的两种不同方案的电路图，则以下判断正确的是（ ）
A．两种方案都能
B．两种方案都不能
C．甲方案能，乙方案不能
D．甲方案不能，乙方案能
【解答】解：由甲图可知，单刀双掷开关接a时，定值电阻R0和滑动变阻器串联接入电路，此时可调整滑动变阻器使R0上的电压等于2.5V，但当单刀双掷开关接b时，因小灯泡电阻与定值电阻R0不一定相等，此时不能保证小灯泡两端电压为2.5V，故甲图方案不能测量小灯泡的额定功率；由乙图可知R0和小灯泡、滑动变阻器串联接入电路，单刀双掷开关接a时电压表测量定值电阻R0的电压，单刀双掷开关接b时电压表测量定值电阻R0和小灯泡两端的总电压，实验中无法通过观察电压表来调整滑动变阻器使小灯泡两端电压为2.5V，故乙实验无法测量小灯泡额定功率。
故选：B。
10．（2022•长春模拟）“探究小灯泡的电功率”的实验电路如图甲所示，实验中选择“2.5V”规格的小灯泡，由三节新干电池组成的电源，实验中得到的U﹣I图像如图乙。下列说法正确的是（ ）
A．电压表应选择0～15V的量程
B．实验中应将各组小灯泡的电功率求平均值
C．调节滑片过程发现灯泡亮度变化，这是由灯泡的实际功率变化引起的
D．可用该电路图探究电流与电压的关系
【解答】解：A、由于小灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表选用0～3V的量程，故A错误；
B、不同电压下小灯泡的功率不同并不是实验误差，而是小灯泡电阻发生了变化，所以实验中不能将各组小灯泡的电功率求平均值，故B错误；
C、调节滑片，变阻器连入电路的阻值发生变化，这样灯泡两端电压和电流都会发生变化，由P＝UI知，其实际功率发生变化，所以灯泡亮度会发生改变，故C正确；
D、由控制变量法知，在探究电流与电压的关系，需要控制电阻不变，而小灯泡的电阻随温度的升高而变大，所以不能用该电路图探究电流与电压的关系，故D错误。
故选：C。
11．（2023•振安区校级模拟）某小灯泡的额定电流为0.3A，图甲是小明测量该灯泡功率的实验电路。
（1）闭合开关进行实验时，若图中导线M发生了断路，则在调节滑片的过程中，会发现电压表的示数为 V；电流表的示数为 A。
（2）小明将滑片移至某处时，两电表的示数如图乙所示，小灯泡的功率为 W。
（3）为测量该小灯泡的额定功率，小强设计了图丙所示实验电路，所用电源电压恒定，R1、R2均为电阻箱（0～999.9Ω）。
①实验步骤如下：
第1步：仅闭合S1，R2调至5Ω时，电流表的示数为0.3A。
第2步：仅闭合S2、R1、R2分别调至6Ω和9Ω时，电流表的示数为0.3A。
则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω，额定功率为 W。
②小强对图丙电路及操作进行了下列调整，其中仍能完成测量的有 。
A.将R1换成导线
B.将R2换成导线
C.将R2换成适当规格的滑动变阻器
D.在实验操作时，先闭合的开关是S2
【解答】解：（1）闭合开关，导线M断路时，小灯泡开路，电压表在电路中相当于断开，则电路中的电流几乎为零，即电流表的示数为0A；电压表相当于测量电源两端电压，即电压表的示数为3V；
（2）由图甲可知，电压表测量小灯泡两端电压，由图乙可知，电压表所选量程为0～3V的量程，分度值为0.1V，示数为：1.5V；电流表所选量程为0～0.6A的量程，分度值为0.02A，示数为：0.24A，小灯泡此时的功率为：P＝UI＝1.5V×0.24A＝0.36W；
（3）①在第1步实验中，仅闭合S1，R2调至5Ω时，R2与L串联，电路中的电流为0.3A，即通过小灯泡的电流IL1＝I额＝0.3A，小灯泡正常发光，
电路中的总电阻为：R总＝R2+RL；
在第2步实验中，仅闭合S2、R1与R2串联，当电路中的电流仍为0.3A时，电路中的总电阻为：R总′＝R2′+R1；
由欧姆定律可知，在电源电压恒定时，两次电路中的电流相等，则两次电路的总电阻相等，即R总＝R总′，
由此可得：5Ω+RL＝9Ω+6Ω，
则小灯泡正常发光的电阻为：RL＝10Ω，
小灯泡的额定功率为：P额＝U额I额＝I额2RL＝（0.3A）2×10Ω＝0.9W；
②在设定的4种调整中，只要能测出小灯泡正常发光时的电阻，就可利用公式P额＝U额I额＝I额2RL求得小灯泡的额定功率。
A、将R1换成导线。当只闭合S1时，L与R2串联，调节R2，使电流表的示数为0.3A，则小灯泡正常发光，读出电阻箱的阻值为R2；当只闭合S2时，L被短路，调节R2，使电流表的示数仍为0.3A，读出电阻箱R2的阻值为R2′，则小灯泡正常发光的电阻为：RL＝R2′﹣R2，故A调整仍能完成小灯泡额定功率的测量；
B、将R2换成导线。当只闭合S1时，只有L连入电路，电路中的电流大小不一定刚好为0.3A，故不能确保小灯泡是否正常发光；若同时闭合S1、S2，L与R1并联，两者互不影响，也不能确保L是否正常发光，故B调整不能完成小灯泡额定功率的测量；
C、将R2换成适当规格的滑动变阻器。当只闭合S1时，L与滑动变阻器串联，调节滑动变阻器，使电流表的示数为0.3A，则小灯泡正常发光；当只闭合S2时，保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节R1，使电流表的示数仍为0.3A，读出电阻箱的阻值为R1，则小灯泡正常发光的电阻为：RL＝R1，故C调整仍能完成小灯泡额定功率的测量；
D、在实验操作时，先闭合的开关是S2。如图丙所示，当仅闭合S2时，R1与R2串联，分别调节两个电阻箱，使电流表的示数为0.3A，
读出两电箱的示数分别为：R1和R2；当仅闭合S1时，L与R2串联，调节R2，使电流表的示数为0.3A，则小灯泡正常发光，读出电阻箱R2的阻值为R2′，
则小灯泡正常发光的电阻为：RL＝R1+R2﹣R2′，故D调整仍能完成小灯泡额定功率的测量；
故选：ACD。
故答案为：（1）3；0；（2）0.36；（3）①10；0.9；②ACD。
12．（2023•长春模拟）如图甲所示为“伏安法”测量小灯泡电功率的实验装置，小灯泡的额定电压为2.5V。
（1）连接电路时，开关应 （选填“断开”或“闭合”）。
（2）图甲中有一根导线连接错误，请你把它找出来并打上“×”，再用笔重新画一根正确连接的导线。
（3）改正电路后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数恰好为2.5V，此时电流表的示数如图乙所示，其读数为 A，由此可知小灯泡的额定功率P额＝ W；继续调节滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为1.25V，此时小灯泡的实际功率为P实，则P实 P额4（选填“＞”、“＜”或“＝”）。
（4）在实际测量的过程中，调节滑片P使滑动变阻器接入电路中的电阻减小ΔR滑、两端电压减小ΔU滑，相应的小灯泡的阻值变化ΔRL、两端电压变化ΔUL，则ΔR滑 ΔRL，ΔU滑 ΔUL（两空均选填“＞”、“＜”或“＝”）。
【解答】解：（1）为保护电路，连接电路时，开关应断开；
（2）图中电流表与灯并联了，电压表与灯串联了，应该使电流表与灯串联，电压表与灯并联，改正后如下图所示：
；
（3）调节滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数恰好为2.5V（即灯泡正常发光），此时电流表的示数如图乙所示，
根据图甲可知电流表选用小量程，分度值为0.02A，则图乙中电流表的示数为0.32A，
小灯泡的额定功率为：P额＝UI＝2.5V×0.32A＝0.8W；
电压表的示数为1.25V时，即实际电压为额定电压的一半，若灯泡的电阻不变，由P=U2R可知，灯泡的实际功率变为额定功率的四分之一；但灯泡的电阻要随温度的变化而变化，当灯泡两端的电压减小时，通过灯的电流变小，根据P＝UI可知灯的实际功率减小，灯丝的温度降低，灯泡的电阻减小，根据P=U2R可知，当小灯泡两端的实际电压为额定电压一半时，小灯泡的实际功率P实大于14P额；
（4）在实际测量过程中，调节滑动变阻器接入电路中的电阻减小时，变阻器两端的电压减小，则灯泡两端的电压增大，电路中电流也增大，根据欧姆定律可知电路中总电阻变小，
由于灯泡两端的电压增大，电流增大，则灯泡的实际功率变大，灯丝的温度升高，则灯泡的电阻会变大，根据R总＝R滑+RL可知：只有当变阻器接入电路中的电阻减小量ΔR滑大于灯泡的阻值增加量ΔRL才会使得总电阻变小，即ΔR滑＞ΔRL；
图中小灯泡和滑动变阻器串联，由串联电路的电压特点可知U＝U滑+UL，由于电源电压不变，所以小灯泡两端电压的增大量ΔUL与滑动变阻器两端电压的减小量ΔU滑相等，即ΔU滑＝ΔUL。
故答案为：（1）断开；（2）见解答图；（3）0.32；0.8；＞；（4）＞；＝。
13．（2023•曲江区校级三模）小明在测量额定电压为2.5V小灯泡L的额定功率时，选择了电压恒定的电源、滑动变阻器、电压表和电流表等器材，设计了如图甲所示的电路。
（1）正确连接电路后，闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑至最 （选填“左”或“右”）端，闭合开关后，发现电流表和电压表的指针均不发生偏转。则电路出现的故障可能是滑动变阻器 。
（2）排除故障闭合开关，适当移动滑片，当电压表的示数为2V时，为了测小灯泡的额定功率，应使滑动变阻器连入电路的阻值 （选填“变大”或“变小”）。小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示为 A，小灯泡的额定功率为 W。
（3）小明用一个电流表测量额定电压为U额的小灯泡L2的额定功率，如图丙，已知定值电阻的阻值为R0、电源电压未知。请你完成下面的步骤：
①将电流表串联在b点，只闭合开关S和S1，调节滑动变阻器的滑片，使灯泡正常发光。
②电流表位置不变，只闭合开关S和S2，滑动变阻器滑片位置 （选填“保持不动”、“向右移动”或“向左移动”），读出电流表的计数为I。
③小灯泡L2的额定功率表达式为：P额＝ 。
【解答】解：（1）为了保护电路，闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处，即最左端；闭合开关后，发现电流表的指针不发生偏转，说明电路可能有断路，电压表无示数，表明电压表两接线柱与电源两极存在断路，则电路出现的故障可能是滑动变阻器断路；
（2）排除故障闭合开关，适当移动滑片，当电压表的示数为2V时，小于灯泡额定电压2.5V，为了测小灯泡的额定功率，应增大灯泡两端的电压，根据串联电路电压规律，应减小变阻器两端的电压，根据分压原理，应减小变阻器接入电路的阻值，故应使滑动变阻器连入电路的阻值变小；
小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.4A，小灯泡的额定功率为：
P＝UI＝2.5V×0.4A＝1W；
（3）①将电流表串联在b点，只闭合开关S和S1，调节滑动变阻器的滑片使电表的示数为U额R0灯泡正常发光；
②只闭合开关S和S2，滑动变阻器滑片位置保持不动，读出电表的示数为I；
③在①中，灯泡和定值电阻并联，电流表测通过定值电阻的电流，根据并联电路各支路两端电压相等，当灯泡两端的电压为U额时灯泡正常发光，此时定值电阻两端的电压等于灯泡的额定电压，通过定值电阻的电流为I0=U额R0，所以应节滑动变阻器的滑片使电表的示数为U额R0；
在②中，变阻器滑片位置保持不动，灯泡和定值电阻仍并联，电流表测干路电流，电表的示数为I；由于电路结构不变，电路中电阻不变，电流不变，此时灯泡仍正常发光；根据并联电路干路电流等于各支路电流之和，所以通过灯泡的电流为I2＝I﹣I0＝I−U额R0，小灯泡L2的额定功率表达式为：
P额＝U额I2＝U额（I−U额R0）。
故答案为：（1）左；断路；（2）变小；0.4；1；（3）②保持不动；③U额（I−U额R0）。
14．（2023•沈阳三模）小明测量标有“2.5V”字样（正常工作电流约为0.25A）小灯泡的额定功率。现有器材：电压为4.5V的电源、开关、电压表（量程0～3V）、电流表（量程0～0.6A）、导线若干，另有三种规格的滑动变阻器可供选择：R1（5Ω，1A）、R2（20Ω，0.5A）、R3（50Ω，0.2A），按照如图1甲所示的实验电路进行实验，请完成下列问题：
（1）小明在检查电路连接时，发现有一根导线连接错误。请在图1甲中找出这跟连接错误导线，并打“×”，然后再用笔画线代替导线，把它改到正确的位置上；
（2）通过估算，滑动变阻器应该选用 （选填“R1”、“R2”或“R3”）；
（3）正确连接电路、闭合开关后，移动滑片P到某一点时，电压表示数如图1乙所示，若要测量小灯泡的额定功率，应将图1甲中的滑动变阻器的滑片P向 （选填“A”或“B”）端移动；
（4）通过移动滑动变阻器的滑片P，观察小灯泡的亮度，并根据记录的多组数据绘制出了如图1丙所示的I﹣U图象。由图象可知小灯泡的额定功率是 W，小灯泡变亮时，小灯泡灯丝的电阻 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（5）完成上述实验后，小明又借助上述实验中的部分器材及已知阻值为R0的定值电阻，设计了如图2所示的实验电路，测量出了另一个额定电压为U1的小灯泡正常发光时的额定电功率。请你帮助小明将下列实验步骤补充完整：
①连接好实验电路，闭合开关S，将开关S1拨到触点 （选填“1”或“2”），移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为灯泡的额定电压U1；
②保持滑片的位置不动，再将开关S1拨到另一个触点，读出电压表的示数为U2；
③该小灯泡正常发光时的额定电功率的表达式P额＝ U2−U1R0 （用U1、U2、R0表示）。
【解答】解：（1）原电路图中，电流表与灯泡并联，电压表串联在电路中是错误的，在测小灯泡的额定功率实验中，灯泡、滑动变阻器和电流表串联，电压表并联在灯泡两端，如下图所示：
（2）小灯泡的额定电压为2.5V，正常工作电流约为0.25A，
由串联电路的规律及欧姆定律，灯正常发时滑动变阻器连入的电阻：R滑=U−ULI=4.5V−Ω，由于额定电流为0.25A，滑动变阻器的最小电阻为8Ω，故选滑动变阻器是R2；
（3）正确连接电路、闭合开关后，移动滑片P到某一点时，电压表示数如图1乙所示，电压表选用小量程，分度值0.1V，其示数为2.2V，小于灯泡额定电压2.5V，若要测量小灯泡的额定功率，应增大灯泡两端的电压，根据串联电路电压规律，应减小滑动变阻器两端的电压，根据分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故应将图甲中的滑片P向A端移动；
（4）由图1丙所示的I﹣U图像可知，当灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的额定电流为0.3A，则小灯泡额定功率为：
PL＝ULIL＝2.5V×0.3A＝0.75W；
灯泡的亮度由实际功率决定，小灯泡变亮时，实际功率变大，温度升高，灯丝的电阻随温度的升高而变大；
（5）实验步骤：
①接好实验电路，闭合开关S，将开关S1拨到触点2移动滑片，使电压表的示数为灯泡的额定电压U1；
②滑片的位置保持不动，再将开关S1拨到另一个触点读出电压表的示数为U2；
③在步骤①中，灯泡、R0和滑动变阻器串联在电路中，电压表测灯泡两端的电压，调节滑动变阻器的滑片P，使得小灯泡正常发光，记录下此时的电压表示数为U1；
在步骤②中，保持滑动变阻器滑片位置不变，S1接2，电压表测量灯泡和R0两端的总电压U2；因电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯仍正常发光，根据串联电路电压规律，此时定值电阻R0两端的电压：U0＝U2﹣U1，根据串联电路电流特点和欧姆定律，通过灯泡的额定电流：
I额＝I0=U0R0=U2−U1R0，
则小灯泡额定功率：
P＝U额I额＝U1×U2−U1R0。
故答案为：（1）见解答图；（2）R2；（3）A；（4）0.75；变大；（5）①2；②U1×U2−U1R0。
15．（2023•裕华区校级模拟）小明用如图甲所示的电路测量小灯泡的电功率。电源电压不变，小灯泡的额定电压为3.8V，滑动变阻器标有“50Ω 1A”。
（1）请你用笔画线代替导线将图甲连接完整。连接电路时，开关应处于 状态。闭合开关前，滑动变阻器的滑片应位于 （选填“A”或“B”）端。
（2）连好电路后闭合开关，调节滑动变阻器发现灯泡不亮，电流表没有示数，电压表示数较大；电路故障是 。
（3）排除故障后继续实验，小灯泡正常发光时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W。
（4）小明继续移动滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为0.32A时，电压表的示数可能为 （填序号）。

[拓展]小明又找来5个不同阻值的定值电阻替换掉小灯泡探究“电压一定时，通过导体的电流与电阻的关系”。他将电源电压调为6V且保持不变，并用五次实验数据绘制了图丙所示的I﹣R图象。本次实验定值电阻两端电压为 V，由此可得结论 。若要继续探究在其它电压值下电流与电阻的关系，定值电阻两端的电压变化范围为 。
【解答】解：（1）由题意可知，小灯泡的额定电压为3.8V，电压表的量程应选择0～15V，电压表与小灯泡并联，如图所示：
为保护电路，连接电路时，开关应处于断开状态，滑动变阻器的滑片应位于最大阻值处，即B端；
（2）连好电路后闭合开关，调节滑动变阻器发现灯泡不亮，电流表没有示数，说明电路断路，电压表示数较大，说明电压表与电源接通，与电压表并联部分断路，故电路故障是小灯泡断路；
（3）由图乙可知，电流表选择0～0.6A量程，每一个大格代表0.2A，每一个小格代表0.02A，电流为0.3A，
则小灯泡的额定功率为：P额＝U额I＝3.8V×0.3A＝1.14W；
（4）由欧姆定律可得，灯泡正常发光时的电阻：R=U额I=≈12.7Ω，
假设灯泡电阻不变，当电流表的示数为0.32A时，灯泡两端电压（电压表示数）：U′＝I′R＝0.32A×12.7Ω＝4.064V，
当灯泡两端电压大于额定电压时，通过的电流大于0.3A，灯泡的实际功率变大，温度升高，电阻变大，那么灯泡两端电压应大于4.064V，故AB不可能、C可能；
故选：C；
[拓展]由图丙可知，当电阻为5Ω时，电流为0.6A，则定值电阻两端电压为：U″＝I″R″＝0.6A×5Ω＝3V；
由图丙I﹣R图象可得结论：导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；
电源电压为6V，滑动变阻器规格为“50Ω 1A”，
当定值电阻两端电压最小时，根据串联电路分压特点，滑动变阻器阻值最大，
则定值电阻为25Ω是，滑动变阻器取最大值为50Ω，滑动变阻器的电阻是定值电阻的2倍，则滑动变阻器的电压是定值电阻电压的2倍，则Umin=11+2×6V＝2V；
电流表的量程为0～0.6A，滑动变阻器允许通过最大电流为1A，电压最大时，电路中电流最大为0.6A，则定值电阻两端电压为：0.6A×5Ω＝3V；
则定值电阻两端的电压变化范围为：2V～3V。
故答案为：（1）见解答图；断开；B；（2）小灯泡断路；（3）1.14；（4）C；[拓展]3；导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；2V～3V。
实验目的
用电流表和电压表测量小灯泡的额定功率和实际功率
实验原理和方法
（1）原理：P=UI。
（2）根据电功率的计算公式P=UI，用电压表测量小灯泡两端电压，用电流表测通过小灯泡的电流，就可以求出小灯泡的电功率。
实验器材
两节电池、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡一个（额定电压2.5V）、灯座、开关、导线
实验电路图和实物图

甲 乙
实验步骤
（1）根据实验要求，设计电路，画出电路图（如图甲所示）。
（2）按照图甲所示电路图连接实物电路，如图乙所示。在开关闭合之前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处（保护电路）。
（3）检查连接无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数等于小灯泡的额定电压，观察此时小灯泡的发光情况，记下此时电压表和电流表的示数，填在实验数据记录表中。
（4）调节滑动变阻器的滑片（改变小灯泡两端电压，实现多次测量），使小灯泡两端电压低于额定电压，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中。
（5）调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数约为额定电压的1.2倍，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中。
（6）实验结束后，断开开关，将连接电路的导线拆开，并整理好实验器材。
（7）根据测出的三组数据（不是为了求平均值，而是为了得到不同电压下的实际功率），计算出小灯泡在不同发光情况下的电功率，并填在实验数据表中。
实验数据记录表
实验次数
电压U/V
电流I/A
电功率P/W
小灯泡的亮度
1
2.5
0.24
0.6
正常
2
2.0
0.20
0.4
较暗
3
3.0
0.28
0.84
较亮
分析论证
（1）分析表格中的实验数据后，发现小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡电功率越大，小灯泡越亮。
（2）小灯泡的亮度时由它的实际功率决定的。
（3）小灯泡的实际电功率有多个，额定功率只有一个。
实验结论
当U实=U额时，P实=P额，小灯泡正常发光，测得P额=0.6W。
当U实P额，小灯泡发光较亮。
选择器材
电源电压应高于小灯泡的额定电压。例如，额定电压为2.5V的小灯泡，至少选两节干电池作为电源。
（1）电压表量程的选择应参照小灯泡的额定电压。
①若小灯泡的额定电压时2.5V，则选择0—3V量程；
②若小灯泡的额定电压时3.8V，则选择0—15V量程。
（2）电流表量程的选择要参照小灯泡的额定电流的大小。
①若知道小灯泡的额定电压和额定功率，则可以计算出小灯泡的额定电流的大小，电流表的路程略大于额定电流即可；
②若不能求出额定电流大小，可用试触法确定电流表的量程。
③因为常见的小灯泡（额定电压1.5V—3.8V）额定电流均小于0.6A，故无特殊说明，电流表的量程可以直接选择0—0.6A量程。
滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流，滑动变阻器的最大电阻应与小灯泡的电阻差不多，以使滑动变阻器的调压效果明显。
连接电路
（1）连接电路前，要把开关断开，防止由于电路连接错误而发生短路，损坏电路元件。
（2）连接电流表和电压表时，注意电流从“+”接线柱流入，从“—”接线柱流出。
（3）连接滑动变阻器时，要“一上一下”选用接线柱。闭合开关前需把滑动变阻器的滑片置于阻值最大处，防止电路中电流过大，损坏电路元件。
操作细节
（1）移动滑动变阻器的滑片时，要紧盯电压表的示数。
（2）调节小灯泡两端的电压高于额定电压时，要注意缓慢调节滑动变阻器的滑片，实际电压不能超过额定电压的1.2倍，同时通电时间不易过长，否则容易烧坏小灯泡。
（3）实验完毕，一定要先断开开关，然后再拆卸电路，整理器材。
（4）分析数据时，不能把三次的电功率取平均值，因为这三次的电功率是三个不同电压下的电功率，求平均值无任何意义。
常见故障现象
原因分析
灯泡不亮
闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表无示数
电源、电流表、导线、开关或滑动变阻器损坏，或接线柱接触不良
闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表有示数
（1）滑动变阻器接成定值电阻；（2）滑动变阻器滑片在阻值最大处还为调节；（3）电源电压过低
闭合开关，灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，而电压表示数却很大，接近电源电压
（1）电流表、电压表位置互换了；
（2）灯泡处断路，即灯泡的灯丝断了或灯座接触不良；
闭合开关，灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数
灯泡短路
电表问题
闭合开关，电流表或电压表的指针偏转角度很小
（1）电流表或电压表的量程过大；（2）电源电压太低；（3）滑动变阻器接入电路的阻值过大
闭合开关，电流表或电压表指针反向偏转
电流表或电压表的“+”“-”接线柱接反了
闭合开关，电流表或电压表指针的偏转角度超过电表的量程
（1）电流表或电压表量程选择过小；（2）电路中出现短路；（3）滑动变阻器接入电路中的阻值太小
开关问题
连接电路时，接完最后一根导线灯泡立即发光
连接电路时，开关一直处于闭合
滑动变阻器问题
闭合开关，移动滑动变阻器的滑片时，电表示数及灯泡的亮度均无变化
滑动变阻器同时接入了上面（或下面）两个接线柱
闭合开关，无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数总小于灯泡额定电压
电源电压过低
无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数总大于灯泡的额定电压
（1）电源电压过高；（2）选用滑动变阻器最大阻值过小
闭合开关瞬间，灯泡发出强光后熄灭，电流表指针偏转后又回到零刻度线处，电压表仍有示数
滑动变阻器同时接入了上面两个接线柱或滑动变阻器的滑片没有置于阻值最大位置，导致灯泡两端电压过高，灯泡灯丝熔断
实验序号
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
电功率P/W
灯泡的亮度
1
1.5
0.24
6.25
0.36
较暗
2
2.5
正常
3
3.0
0.32
9.38
0.96
很亮
序号
1
2
3
4
5
U/V
0.5
1.7
2.1
2.5
2.8
I/A
0.1
0.15
0.26
0.28
0.3