中考物理必考实验-实验24 伏安法测小灯泡功率的实验（解析版）

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P=UI
【实验器材】：
电源、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。
【实验电路】：
【实验步骤】：
= 1 \* GB3 ①按电路图连接好电路，断开开关，将滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置；
= 2 \* GB3 ②闭合开关，调节滑动变阻器，使灯泡在额定电压下发光，观察电流表和电压表的示数，记录为Ie、Ue，记录小灯泡的亮度；
= 3 \* GB3 ③调节滑动变阻器，使灯泡两端的电压为额定电压的1.2倍，观察电流表和电压表的示数，记录为I1，U1，记录小灯泡的亮度；
= 4 \* GB3 ④调节滑动变阻器，使灯泡两端的电压低于额定电压，观察电流表和电压表的示数，记录为I2，U2，记录小灯泡的亮度；
= 5 \* GB3 ⑤重复步骤4两次，观察电流表和电压表的示数，记录为I3、U3，I4、U4，记录小灯泡的亮度；
= 6 \* GB3 ⑥根据P=UI，算出小灯泡的额定功率Pe和实际功率的电功率P1……P4；
= 7 \* GB3 ⑦分析数据，整理器材。
【实验结论】：
= 1 \* GB3 ①小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮；
= 2 \* GB3 ②当小灯泡的两端的电压等于额定电压时，小灯泡的实际功率等于额定功率， 小灯泡正常发光；
= 3 \* GB3 ③当小灯泡的两端的电压大于额定电压时，小灯泡的实际功率大于额定功率，小灯泡发光比正常情况下亮；
= 4 \* GB3 ④当小灯泡的两端的电压小于额定电压时，小灯泡的实际功率小于额定功率，小灯泡发光比正常情况下暗。
【考点方向】：
1、电源的选择：电源电压应高于小灯泡的额定电压。例如：，至少要选择2节干电池串联作电源，学生电源选择3V的电源。
2、电压表的量程应大于，电流表的量程应大于灯泡正常的工作电流；在被测电压、电流不超电压表、电流表量程的情况下，应尽可能选用小量程；例如的小灯泡电压表量程选0—3V，电流表选0—0.6A的量程。
3、滑动变阻器的允许通过最大电流要大于灯泡的正常工作电流，而其最大阻值应与灯泡的电阻差不多，以便调节效果明显。
4、滑动变阻器的作用：①保护电路；②将小灯泡两端电压调成额定电压。
5、实验多次测量的目的：测量小灯泡在不同电压下的电功率，并进行比较。
6、相同电压下LED灯比小灯泡亮的原因是：LED灯的电能转化光能的效率比白炽灯的高。
7、为什么不能通过求平均值求小灯泡的额定功率？额定功率是小灯泡额定电压下的功率，多次测量算出的功率不是额定功率。
8、实验中，调节滑动变阻器发现小灯泡一直比较亮，是由于：滑动变阻器接法错误，错误地接成了上面两个接线柱，相当于接入电路中的是导线。
9、实验中，调节滑动变阻器发现小灯泡一直比较暗，是由于：滑动变阻器接法错误，错误地接成了，滑动变阻器的下面两个接线柱，电路中相当于接入了一个定值电阻。
10、实验中如果发现小灯泡不亮原因可能是：灯泡被短路、干路断路、电池电压太小、灯泡被短路、电路中阻值过大，电流太小。
11、实验进行一段时间后发现，小灯泡有些变暗，电流表示数稍微减小，电池电压假设没有损耗，其中原因可能是：小灯泡的电阻随温度的升高而增大，根据欧姆定律，使电流变小。
【创新母题】：为了测量小灯泡的额定功率并探究小灯泡亮度与实际功率的关系，某校物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路，标有“2.5V”字样的小灯泡电阻约为10Ω，电源电压6V，可供选用的滑动变阻器有“10Ω 1A”的R1和“20Ω 1A”的R2。
（1）该实验的原理是： 。
（2）为了完成实验，你认为应该选用的滑动变阻器是__ ___。（选填“R1”或“R2”）
（3）请用笔划线代替导线将图甲的实验电路补充完整_________。（要求：滑动变阻器滑片向右移动时，灯泡变亮）
（4）电路正确连按后，闭合开关，他们发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表指针明显偏转，你认为造成这一现象的原因可能是___ __。（选填字母）
A．电流表断路 B．小灯泡短路 C．小灯泡灯丝断了 D．滑动变阻器短路
（5）排除故障后，当滑动变阻器的滑片移到某一位置时，某同学从“0﹣15V”量程的刻度线看出指针停在10V处，此时发现小灯泡亮度较 ；若要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向_____移（选填“左”或“右”）直到小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是___ __W。
（6）根据收集到的实验数据，同学们得出了灯泡亮度与实际功率的关系。在分析论证过程中，勤于思考的小明发现小灯泡在不同亮度下，它两端的电压与电流的比值不一样，你认为其主要原因是___ __。
（7）另一小组实验时，发现电流表已经损坏，为了测出该小灯泡的额定功率，小组在实验室选了一个10Ω的电阻R0和一个单刀双掷开关，设计了如图丙所示的电路并完成了该实验（电源电压不变）；
①闭合开关S，S1接b，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，记录电压表示数U1。
②闭合开关S，滑动变阻器滑片保持不动，S1接a，读出此时电压表示数为U2。
则小灯泡额定功率P额=________（用R0、U1、U2表示）。
【答案】：
(1) P=UI；(2) R2 ； (3)如下图
(4) C ； (5)暗； 右 ；0.65 (6) 灯的电阻随温度的升高而变大；(7) U1(U2-U1)/R0。
【解析】：
（1）测小灯泡的额定功率是利用伏安法来完成的，即原理是P=UI；
（2）灯的额定电压为2.5V，小灯泡电阻约为10Ω，由欧姆定律，灯的额定电流约为：I= UL /R=2.5V/10Ω=0.25A，电源电压6V，当灯正常发光时，由串联电路的规律和欧姆定律，变阻器连入电路中的电阻：R滑=（U-UL）/I=（6V-2.5V）/0.25A=14Ω；选用的滑动变阻器“20Ω 1A”的R2。
（3）滑动变阻器滑片向右移动时，灯泡变亮，即电流变大，电阻变小，故滑片以右电阻丝连入电路中与灯串联，如下所示：
（4）A．若电流表断路，整个电路断路，两表都没有示数，不符合题意；
B．若小灯泡短路，则电压表示数为0，电流表有示数，不符合题意；
C．若小灯泡灯丝断了，小灯泡不亮，电流表无示数，电压表与电源连通测电源电压，电压表指针明显偏转，符合题意；
D．若滑动变阻器短路，电流表有示数，电压表有示数，不符合题意，
故选C；
（5）灯在额定电压下正常发光，排除故障后，当滑动变阻器的滑片移到某一位置时，某同学从“0-15V”量程的刻度线看出指针停在10V处，则对应小量程的2V，小于灯的额定电压2.5V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向右移动，直到电压表示数为额定电压；此时电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流大小为0.26A，则小灯泡的额定功率是：P=UI=2.5V×0.26A=0.65W；
（6）灯的实际功率越大，灯越亮，灯的温度越高，因灯的电阻随温度的升高而变大，故灯丝的电阻越大，由欧姆定律，灯两端的电压与电流的比值即为灯的电阻，故不一样。
（7）因为R0与灯泡串联，所以R0两端的电压为U2-U1，所以干路电流I=(U2-U1)/R0，
所以P额=U1I=U1(U2-U1)/R0。
练习1：（2019毕节）在“测量小灯泡的电功率”的实验中，实验室提供的器材有：小灯泡
（额定电压为2.5V，正常发光时灯丝电阻约为9Ω）、电源（电压恒为6V）、电流表、电压
表、滑动变阻器、开关各一个，导线若干。
（1）小杨同学检查器材完好后，按图1所示的电路图连接电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于 （选填“A”或“B”）端。
（2）当闭合开关时，发现电流表指针偏转情况如图2所示，造成这种现象的原因是 。
（3）小杨同学纠正了错误，正确连接好电路，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，请分析出现这种现象的原因是 。
（4）为测量小灯泡的额定功率，接下来的操作应该是调节滑动变阻器， ，读出并记录电流表的示数。
（5）当电压表的示数如图3所示，电路中的电流为0.3A时，则小灯泡的实际功率为 W。
【答案】：
（1）B；
（2）电流表正负接线柱接反了造成的；
（3）小灯泡实际功率太小，不足以让小灯泡发光；
（4）使小灯泡两端电压为2.5V；
（5）0.72。
【解析】：
（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片在阻值最大处，即B端；
（2）由图2所示电流表可知，测量电流过程中，电流表指针反向偏转，这是由于电流表正负接线柱接反了造成的；
（3）闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表和电压表示数均较小，则说明滑动变阻器的电阻较大，使得灯泡的实际功率太小造成；
（4）要想测量小灯泡的额定功率，此时应减小滑动变阻器的阻值，使小灯泡两端电压为2.5V；
（5）电压表选择0～3V量程，每一个大格代表1V，每一个小格代表0.1V，电压表的示数为2.4V，小灯泡的实际功率为：P＝UI＝2.4V×0.3A＝0.72W。
练习2：（2019枣庄）在“测量小灯泡的电功率”实验中，提供的器材有：6V的电源一个，
2.5V的小灯泡（电阻约为10Ω）一个，电流表（0～0.6A，0～3A）和电压表（0～3V，0～
15V）各一个，“50Ω 2A”的滑动变阻器A和“10Ω 1A”的滑动变阻器B各一个，开关一个，
导线若干。
（1）通过估算，你应选用的滑动变阻器是 （选填“A”或“B”）。
（2）闭合开关前，经检查发现某同学连接的电路有一根导线连接错误，请你在图甲中错误的连线上画“×”，并只移动一根导线，用笔画线代替导线将电路连接正确。
（3）连线好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，则故障原因可能是小灯泡 （选填“短路”或“断路”）。
（4）故障移除后，移动变阻器的滑片，当电压表的示数为2.5V时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 W，小灯泡正常工作时的电阻是 Ω，（小数点后保留1位小数）
（5）根据测出的数据，作出了小灯泡的电流I与电压U的关系图线，发现该图线不是一条直线，如图丙所示，其原因是温度升高，灯丝电阻 （选填“增大”或“减小”）。
【答案】：
（1）A；（2）如下；（3）短路；（4）0.75；8.3；（5）增大。
【解析】：
解：（1）2.5V的小灯泡，电阻约为10Ω，由欧姆定律，灯的额定电流约为：
I0.25A，由串联电路的规律及欧姆定律，灯正常发时变阻器连入的电阻：
R滑14Ω，故选滑动变阻器是A；
（2）原电路中，灯短路了，电压表串联在电路中是错误的，灯与电流表串联，电压表与灯并联，如下所示：
（3）连线好电路后，闭合开关，电流表有示数，则电路为通路，发现小灯泡不亮，电压表无示数，则故障原因可能是小灯泡短路；
（4）故障移除后，移动变阻器的滑片，当电压表的示数为2.5V时，电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.3A，则小灯泡的额定功率是：
P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W，由欧姆定律，小灯泡正常工作时的电阻是：
R8.3Ω；
（5）如图丙所示，小灯泡的电流I与电压U的关系图线不是一条直线，其原因是温度升高，灯丝电阻增大。
练习3：（2019济宁）小明用如图14所示的电路测量额定电压为2.5V小灯泡的电功率.
（1）电源电压为6V,小灯泡的电阻约为10Ω有两个不同规格的滑动变阻器:甲标有“10Ω1A”,乙标有“50Ω2A”,实验时应该选择滑动变阻器 (选填“甲”或“乙”)。
（2）小明将实验数据和现象填写在下表中
①可得出的实验结论: (写出一条即可);
②小灯泡的额定功率为 W
（3）小明用上面的实验器材测量电阻R2阻值时,发现电压表已损坏,重新设计电路,选了一个阻值已知的R1,连接电路如图所示。他先将导线C端接到电流表“一”接线柱上,电流表读数为I1,后将导线C端接到电流表“3”接线柱上,电流表读数为I2,则R的阻值为 (用已知字母表示)。
【答案】：
（1）乙；
（2）①电灯泡的实际功率随实际电压变化而变化，实际功率越大，灯越亮； ②0.75；
（3）I2R1/(I1-I2)。
【解析】：
(1)灯的额定电压为2.5 V,小灯泡的电阻约为10 Ω,由欧姆定律可知,灯的额定电流约为:I=UL/R=2.5V/10Ω=0.25 A,根据串联电路电压的规律,此时变阻器连入电路的电阻:R滑=(U-UL)/I=(6V-2.5V)/0.25A=14 Ω>10 Ω,故选用“50 Ω 2 A”滑动变阻器,即选用乙；
(2)①根据P=UI,由表中数据计算3次实验的功率分别为:0.616 W、0.750 W、0.896 W,故可得出的实验结论:灯的实际功率越大,灯越亮;②灯在额定电压下的电流为0.30 A,小灯泡的额定功率为:P=ULIL=2.5 V×0.30 A=0.750 W；
(3)将导线C端接到电流表“-”接线柱上,R1与Rx并联,此时电流表测干路电流I1,将导线C端接到电流表“3”接线柱上,R1与Rx并联,此时电流表测通过R1的电流I2,则定值电阻R1两端电压U1=I2R1,根据并联电路的特点,通过Rx的电流为Ix=I1-I2,Rx两端的电压Ux=U1;故电阻Rx的阻值为:Rx==。
练习4：（2019泰安）要测量一个额定电压为4.5V小灯泡的电功率，小灯泡正常工作时的电阻约为10Ω．现有器材：电源（电压恒为8V），电流表，电压表，开关、导线若干，另有两种规格的滑动变阻器可供选择：R1（5Ω，1A）、R2（20Ω，1A）。请完成下列问题：
（1）滑动变阻器应选用 。
（2）选出合适的滑动变阻器后，某同学将实验器材连成如图甲所示的实验电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移至 端（选填“a”或“b”）。闭合开关后，逐渐向另一端移动滑片P，观察到的现象是 。（多选）
A．小灯泡变亮，电压表示数变大 B．小灯泡变亮，电流表示数变大
C．小灯泡不发光，电流表示数接近0 D．小灯泡不发光，电压表示数接近8V
（3）造成上述现象的原因是其中有一条导线连接错误，请将该条错误导线打上”ד号：并用笔画线代替导线把它改到正确的位置上。
（4）线路改正后，移动滑片P，当电压表的示数为 V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则该小灯泡的额定功率为 W。
【答案】：
（1）R2；（2）a；C、D；（3）见解析；（4）4.5；1.8。
【解析】：
（1）灯的额定电压为4.5V，小灯泡正常工作时的电阻约为10Ω，由欧姆定律，灯的额定电
流约为：I=UL/R=4.5V/10Ω=0.45A，由串联电路的规律和欧姆定律，灯正常发光时，变阻器
连入电路的电阻：R滑＝（U-UL）/I=(8V-4.5V)/0.45A≈7.8Ω；故选用变阻器R2；
（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大处a端；
电路中，灯与电流表并联，电压表串联在电路中测电源电压，故电压表示数不变（为8V）；
因电压表内阻很大，电路中的电流几乎为0，灯不发光，
故闭合开关后，逐渐向另一端移动滑片P，观察到的现象是C、D；
（3）原电路中，灯与电流表并联，电压表串联在电路中是错误的，电流表与灯串联，电压表与灯并联，如下所示：
（4）线路改正后，移动滑片P，当电压表的示数为4.5V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.4A，则该小灯泡的额定功率为：P＝ULIL＝4.5V×0.4A＝1.8W。
练习5：（2019长春）科技小组要测量额定电压为5V的小灯泡的电功率，可用的器材有：一个电压表和一个电流表（只有0~0.6A量程可用）．电源两端的电压恒定．
（1）按如图甲所示电路图确连接电路．闭合开关前，将滑动变阻器滑片移到端 （选填“左”或“右”）．
（2）闭合开关，记录电压表、电流表示数：调节滑动变阻器并记录多组数据．当电流表示数为0.6A时，电压表示数低于5V．根据数据绘制出小灯泡的电流I与电压U的关系图像如图乙所示，由图像可知，灯丝电阻随温度的升高而 。
（3）为测量小灯泡的额定功率，小组同学拆除电流表后再接通电路，调节滑动变阻器直至电压表示数为5V；保持滑动变阻器的滑片位置不变，断开开关，将电压表替换AB间导线接入电路，闭合开关，电压表小数为5.4V，则此时小灯泡亮度比正常发光时 ：将滑动变阻器的滑片移到最左端，电压表示数变为7.2V．则小灯泡的额定功率为 W．
【答案】：
（1）右；（2）变大；（3）暗；4。
【解析】：
（1）开始实验前，为保护电流，滑动变阻器接入电路的阻值应该为最大值，如图所示的电路图中，当滑动变阻器移动到最右端时，电阻最大；
（2）在I-U图像中，图像的斜率表示I/U的数值，即电阻的倒数l/R，由图像可知，斜率在逐渐减小，所以电阻的倒数逐渐减小，所以电阻逐渐变大；
(3）当电压表示数为5V时，滑动变阻器一部分接入电路，当电压表代替导线AB接入电路时，由于电压表相当于断路，所以此时滑动变阻器全部阻值都接入电路，接入电路的总电阻变大，根据串联正比分压的原则，滑动变阻器两边的电压变大，所以小灯泡两端的电压减小，小于5V，小于正常发光时的电压，故亮度变暗；
由图像可知，当电压表示数为1.8V时，电路的电流最小，所以此时滑动变阻器全部接入电路，由题干可知，当取下电压表放在AB两点间时，由于电压表相当于断路，所以滑动变阻器接入电路的方式发生了变化，由左端接入变成了全部接入电路，当滑动变阻器全部接入电路时，滑动变阻器两边的电压为7.2V，所以电源电压为9V．由R=U/I可知，滑动变阻器最大电阻Rmax=Up/Imin=7.2V/0.36A=20Ω，小灯泡的额定电压为5V，当小灯泡正常发光时，取下电压表放在AB两点间，电压表示数是5.4V，全部滑动变阻器的电压是7.2V，说明此时滑片位于总阻值1/4处，说明小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值是总阻值的1/4，就是5Ω，此时的电流滑动变阻器两边的电压为4V，干路电流I=4V/5Ω=0.8A，故小灯泡的额定功率P额=U额I=4W．
练习6：（2019宜宾）在“测量小灯泡的电功率”的实验中，实验室提供如下器材：电源（电压恒为6V）、电压表和电流表各一个、额定电压为2.5V的待测小灯泡L（电阻约为10Ω）、滑动变阻器两个（R甲：“10Ω 1A”；R乙：“50Ω 0.5A”）、开关S、导线若干。
（1）该实验的原理是电功率P=____ ____；
（2）实验中，应选用的滑动变阻器是________（选填“R甲’或“R乙”）；
（3）选用滑动变阻器后，请你根据以上器材设计一个测量小灯泡电功率的实验电路图，并画在图11甲的虚线框内；
（4）某小组在实验中记录了3组小灯泡的电流随电压变化的情况，如图11乙所示，完成实验后小组进一步求得该小灯泡正常发光时的电阻为________Ω（保留到小数点后一位）；
（5）另一小组实验时，发现电流表已经损坏，为了测出该小灯泡的额定功率，小组在实验室选了一个10Ω的电阻R0和一个单刀双掷开关，设计了如图11丙所示的电路并完成了该实验（电源电压不变）；
①闭合开关S，S1接b，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，记录电压表示数U1。
②闭合开关S，滑动变阻器滑片保持不动，S1接a，读出此时电压表示数为U2。
则小灯泡额定功率P额=________（用R0、U1、U2表示）。
【答案】：
（1）UI
（2）R乙
（3）
（4）10.4
（5）
【解析】：
（1）电功率P=UI。
（2）灯泡的额定电流大约为：I=UL/R=2.5V/10Ω=0.25A，灯泡与滑动变阻器串联，则滑动变阻器需要的阻值为：R滑=（U-UL）/I=6V-2.5V=14Ω，故需要选择滑动变阻器R乙。
（3）根据实验要求：滑动变阻器、小灯泡、电流表串联，电压表与小灯泡串联，按要求作图即可。
（4）由欧姆定律得：R=U/I=2.5V/0.24A=10.4Ω。
（5）因为R0与灯泡串联，所以R0两端的电压为U2-U1，所以干路电流I=(U2-U1)/R0，
所以P额=U1I=U1(U2-U1)/R0。
练习7：（2019孝感）某班同学分成两个小组做了以下不同的实验：
（1）第一小组观察小灯泡的亮度与实际功率的关系，小灯泡的额定电压为2.5V实物电略连接如图所示。
①开关闭合后，会发现 （选填“电压表”或“电流表”）的指针反偏；
②将错误连接改正后，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为0.2V时，发现灯泡不亮，你认为其原因是 （填写选项前的字母序号）
A：小灯泡断路 B：小灯泡的实际功率太小
③继续调节滑动变阻器，使电压表的示数为2.5V，灯泡正常发光，电流表的示数为0.30A；再调节滑动变阻器使电压表的示数达到3.0V，灯泡强烈发光，此时灯泡的实际功率 （选填“小于”或“等于”或“大于”）1.08W。
（2）第二小组测量额定电压为3.8V的小灯泡的额定功率，采用如甲所示的电路图，其中电源电为4.5V，R＝10Ω。
①闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为 A，灯泡正常发光；
②保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开开关，将电流表改接到灯泡所在的支路，与灯泡串联，闭合开关后，电流表的示数如图乙所示，则此时通过灯泡的电流为 A；
③灯泡的额定功率为 W。
【答案】：
（1）①电压表；②B；③小于；（2）①0.38；②0.4；③1.52。
【解析】：
（1）①电流从电压表负接线柱流入了，故开关闭合后，会发现电压表的指针反偏；
②灯的额定电压为2.5V，而灯的实际电压为0.2V时，故灯的实际电流很小，根据P＝UI灯的功率太小，灯不发光，选B；
③电压表的示数为2.5V，灯泡正常发光，电流表的示数为0.30A，灯的额定功率：
P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W；
根据P＝U²/R，在电阻不变时，电功率与电压的平方成正比，电压表的示数达到3.0V为额定电压的3.0V/2.5V＝1.2倍，若灯的电阻不变，
则灯泡的实际功率为：P实＝（1.2）2×0.75W＝1.08W，但因灯的电阻随温度的升高而变大，根据P＝U²/R，故此时灯泡的实际功率小于1.08W；
（2）①灯在额定电压下正常发光，根据并联电路各支路电压相等，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为I′＝U’/R’＝3.8V/10Ω＝0.38A，灯泡正常发光；
②保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开开关，将电流表改接到灯泡所在的支路，与灯泡串联，闭合开关后，电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，则此时通过灯泡的电流为0.4A；
③灯泡的额定功率为：P＝ULIL＝3.8V×0.4A＝1.52W。
练习8：（2019襄阳）小明同学用如图甲所示的实验电路来测定“小灯泡的额定电功率”,所用电源电压为6V,小灯泡额定电压为2.5V,电阻约为10左右。
(1)甲图是小明同学连接的错误电路,在应改动的一根导线上打“×”,并用笔画线代替导线画出正确的接法。
(2)正确连线后,闭合开关,小灯泡立即发出明亮耀眼的光,并很快熄灭,他接下来的操作是 。
(3)故障排除后,开始进行实验。逐步移动滑动变阻器滑片,看到如图乙所示的电压表示数,为使灯泡正常发光,应向 (选填“左”或“右”)端移动滑片:最后小明根据测量数据绘制了灯泡的I－U图象,如图丙所示。则灯泡的额定电功率为 。
(4)他又找来了3个阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻替换小灯泡,来探究通过导体的电流与电阻的关系。实验中,控制电阻两端的电压为2V不变,为了完成实验,他选用的滑动变阻器的阻值至少为 Ω。
【答案】：
（1）
×
（2）断开开关，更换灯泡，把滑动变阻器阻值调至最大（注意：三个要素缺一不可。）
（3）右 ； 0.5； （4）40；
【解析】：
（1）电流表应与被测用电器串联，电压表应与被测用电器并联。
（2）小灯泡发出明亮耀眼的光，很快熄灭，说明电路中的电流过大而导致灯泡烧坏，他需要调节滑动变阻器使其接入阻值最大，减小电流，所以接下来需要断开开关，将滑动变阻器滑片滑到最左端，换上相同规格的新灯泡。
（3）图乙电压表读数为2.20V，小于灯泡的额定电压，所以需要将滑片向右移，减小电阻，增大电流和电压；由图像可知当灯泡两端电压为2.5V时电流为0.2A，所以灯泡的额定电功率P额=UI=2.5V×0.2A=0.5W.。
（4）由于串联电路中分压之比等于电阻值比，定值电阻R两端电压为2V，滑动变阻器两端电压为：6V-2V=4V，所以R滑：R=4V：2V，R滑=2R，所以滑动变阻器最小值为40Ω。
练习9：（2019黔西南州）小雷想知道小灯泡的亮暗程度与什么因素有关。于是找来额定电
流均小于0.6 A，额定电压是2.5V的灯L1和额定电压是3.8V的灯L2，先后接在电源电压恒
为6V的电路中，按照如图甲 所示的电路进行探究。
(1)请你用笔画线代替导线，根据图甲所示电路图，将图乙所示实物图连接完整。
(2)若小雷连接电路后闭合开关，灯L1几乎不发光，移动滑片P也不能改变灯的亮度。原因
是他把滑动变阻器的 。(选填“AB”或“CD”)接线柱接入了电路。
(3)小雷排除故障后，按图甲所示的电路继续进行实验。闭合开关，移动滑片P，使灯L1发光，测出灯L1的相关物理量，记录和计算结果如下表：
小雷注意到灯L1的亮度变化是：第二次比第一次亮，第三次比第二次更亮。结合表中数据得出的结论是小灯泡越亮，它的实际功率越 。（选填“大”或“小”）
(4)用L2替换L1重复上面的实验时，需要改变 表的量程，发现灯L2的亮度变化规律与灯L1相似。
(5) = 1 \* GB3 ①有同学认为“用上表中灯L1的3次电阻的平均值代表它的电阻更准确。”这种说法错误的原因是其忽略了 的影响。
= 2 \* GB3 ②有同学认为“把灯L1换成定值电阻，该实验可以用来研究导体中的电流与电压的关系。”你认为这种说法是 （选填“正确”或“错误”）。
【答案】：
（1）如上图；（2）A、B；（3）A；（4）大；（5）电压；（6）温度；正确。
【解析】：
（1）L1和L2的额定电流均小于0.6A，电流表选择0～0.6A，电流表串联在电路中；动变阻器已经选择下面接线柱，上面任意选择一个接线柱，滑动变阻器串联在电路中，所以，电流表的“0.6”接线柱与滑动变阻C（或D）相连，电压表的“﹣”接线柱与灯泡左端相连，如下图所示：
（2）闭合开关，灯L1几乎不发光→电路电流太小→电路电阻太大，并且移动滑动变阻器滑片，灯泡亮度不改变，滑动变阻器都接下面A、B两个接线柱；
（3）滑动变阻器接入A接线柱，滑片在B端，滑动变阻器连入电路电阻最大，电流最小，起到保护电路作用，继续实验时，滑动变阻器阻值减小，滑片向A端移动；
（4）从实验1→实验2→实验3可知，灯泡越来越亮，灯泡实际功率越大；
（5）L1的额定功率为2.5V，电压表选择0～3V量程，L2的额定功率为 3.8V，电压表选择0～15V量程，所以L2替换L1，同时要更换电压表量程；
（6）①灯丝电阻受温度影响较大，灯泡在不同电压下，温度不同，灯丝中电阻不同，计算平均值代表灯丝电阻无意义，即忽略了温度对电阻的影响；
②L1换成定值电阻，能保持电阻不变，通过改变电压来改变电流能探究电流跟电压的关系。
练习10：（2018攀枝花）小明同学利用电流表和电阻箱测量小灯泡的功率，设计并接了如图甲所示的实物电路。
（1）为了保护电路，闭合开关S1前，应将滑片P移到动变阻器的 （“A”或“B”）端。
（2）闭合开关S1，将单刀双掷开关S2扳向“1”，调节滑动变阻器调节电阻箱的阻值使电流表的示数为I1，如图乙所示，I1= A；
（3）将开关S2扳向“2”，保待滑动变阻器的阻值不变，调节滑动变阻箱的阻值R，使电流表的示数仍为I1，此时R=5Ω；则步骤（2）中小灯泡的电阻R1= Ω，测量小灯泡电阻的方法是 （选填“控制变量法”或“等效替代法”）；
（4）步骤（2）小灯泡的实际功率P1= W；
（5）若小灯泡的额定电流为I0=2I1，以下关于灯泡额定功率P0与实际功率P1的数值关系，你认为最有可能的是 。
A．P0=2P1 B．P0=3P1 C．P0=4P1 D．P0=5P1
【答案】：
（1）B；（2）0.2；（3）5；等效替代法；（4）0.2；（5）D。
【解析】：
（1）为了保护电路，闭合开关S1前，应将滑片P移到动变阻器的阻值最大处的B端。
（2）闭合开关S1，将单刀双掷开关S2扳向“1”，调节滑动变阻器调节电阻箱的阻值使电流表的示数为I1，如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，I1=0.2A；
（3）将开关S2扳向“2”，保待滑动变阻器的阻值不变，调节滑动变阻箱的阻值R，使电流表的示数仍为I1，此时R=5Ω；则步骤（2）中小灯泡的电阻R1=5Ω，测量小灯泡电阻的方法是等效替代法；
（4）步骤（2）小灯泡的实际功率P1=I12RL=（0.2A）2×5Ω=0.2W；
（5）若小灯泡的额定电流为I0=2I1，假设灯泡的阻值不变，
则P额=I02R=（2I1）2R=4I12R=4P1。
由于灯泡的阻值不是定值，且灯泡的阻值会随温度的升高而变大，
所以，当灯泡在正常工作时，灯泡的阻值变大，
则额定功率P0＞P额=4P1，所以最有可能的额定功率值为P0=5P1。
故选D。
练习11：（2018齐齐哈尔）在“测量小灯泡的电功率”实验中，小丹设计了如图甲所示的
电路图，已知小灯泡的额定电压为2.5V，滑动变阻器规格为“20Ω1A”，电源是由2节新干
电池串联组成。
（1）用笔画线代替导线，帮助小丹按电路图甲将图乙电路连接完整。（要求导线不交叉）
（2）闭合开关前，应将滑动变阻器滑片置于 端（填字母）。
（3）连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡不发光，电流表有示数，电压表无示数，则电路故障可能是 。
（4）排除故障后，缓慢移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V，电流表示数如图丙所示为 A，则小灯泡的额定功率为 W，此时灯丝的电阻为 Ω。
（5）小丹继续测量小灯泡两端电压略高于额定电压时的电功率，滑动变阻器的滑片应向 端调节（填字母），观察到小灯泡变亮。
（6）表是小丹根据实验测得的多组数据，她通过分析数据发现小灯泡灯丝的电阻是变化的，则影响小灯泡灯丝电阻变化的主要因素是 。
（7）小丹经过思考，发现用两只电流表和一个阻值为R2的定值电阻也可以测出小灯泡的额定功率，她设计的电路如图丁所示，具体操作是：闭合开关S，调节滑动变阻器使电流表A1的示数为I1时，小灯泡正常发光，此时电流表A2的示数为I2则小灯泡额定功率的表达式为Pm （用I1、I2、R0表示）
【答案】：
（1）如上所示；（2）A；（3）灯泡短路；（4）0.2；0.5；12.5；
（5）B；（6）温度；（7）R0I1×（I2﹣I1）。
【解析】：
（1）根据甲图，变阻器右下接线柱连入电路中，如下所示：
（2）闭合开关前，应将滑动变阻器滑片置于阻值最大处的A端；
（3）连接好电路后，闭合开关，电流表有示数，电压表无示数，说明电路为通路，发现小灯泡不发光，则电路故障可能是灯泡短路；
（4）排除故障后，缓慢移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V，电流表示数如图丙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.2A，则小灯泡的额定功率为：
P＝UI＝2.5V×0.2A＝0.5W；
由欧姆定律，此时灯丝的电阻为：R＝U/I＝2.5V/0.2A＝12.5Ω；
（5）小丹继续测量小灯泡两端电压略高于额定电压时的电功率，即增大灯的电压，减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器的电阻，故滑动变阻器的滑片应向B端调节；
（6）表是小丹根据实验测得的多组数据，她通过分析数据发现小灯泡灯丝的电阻是变化的，则影响小灯泡灯丝电阻变化的主要因素是温度。
（7）具体操作是：
闭合开关S，调节滑动变阻器使电流表A1的示数为I1时，小灯泡正常发光，此时电流表A2的示数为I2，
由欧姆定律，R0的电压为U0＝R0I1，根据并联电路电流的规律，即灯的额定电压，由并联电路电流的规律，灯的额定电流为：Im＝I2﹣I1，
则小灯泡额定功率的表达式为：Pm＝R0I1×（I2﹣I1）。
实验次数
灯泡两端电压U/V
通过灯丝电流I/A
灯泡电功率P/W
灯泡的亮度
1
2.20
0.28
比正常发光暗
2
2.50
0.30
正常发光
3
2.80
0.32
比正常发光亮
次数
电压／V
电流/A
实际功率／W
电阻/Ω
1
1.6
O.20
O.32
8.00
2
2.0
O.22
O.44
9.09
3
2.5
O.24
O.60
1O.42
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
2.8
电流I/A
0.12
0.16
0.18
0.22