课时18.3 测量小灯泡电功率-【帮课堂】2024-2025学年九年级物理全一册同步学与练（人教版）

第十八章 电功率（解析版） 课时18.3 测量小灯泡的电功率 2022年课程标准 物理素养 3.4.5结合实例，了解电功和电功率。知道用电器的额定功率和实际功率。 物理观念：加深对电功率的理解，会测算小灯泡的额定功率和实际功率，进一步练习使用电流表、电压表和滑动变阻器； 科学思维：知道测量小灯泡功率的原理，会测小灯泡的额定功率和实际功率； 科学探究：通过实验，体验小灯泡的电功率随它两端电压的变化而变化的规律； 科学态度与责任：通过实验认识用电器正常工作与不正常工作对用电器的影响，培养学生科学使用用电器的意识。 知识点一、用电流表和电压表测量小灯泡的电功率 1.伏安法测量小灯泡的电功率 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<U额时，P实<P额，小灯泡发光较暗。 当U实>U额时，P实>P额，小灯泡发光较亮。 2.实验注意事项 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。 辨析比较：三个伏安法测量实验的辨析 伏安法测小灯泡电功率 伏安法测小灯泡电阻 伏安法测未知电阻 不同点 原理 P=UI 多次测量的目的 获得不同电压下小灯泡的电功率 得到不同电压下灯丝的电阻，研究灯丝电阻与温度的关系 取平均值，减小误差 相同点 电路图 所测 物理量 都需要测出电压U和电流I 3.伏安法测小灯泡电功率实验中常见故障及原因分析 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 拓展延伸：用单一电表测小灯泡额定功率的典型电路 方法 电路原理图 直接测量的物理量 小灯泡的电功率表达式 安阻法 变化开关S，调节滑动变阻器，使电流表A1、A2的示数分别为I1、I额 （U额=I1R0） 只闭合开关S1、S3，调节滑动变阻器，使电流表示数为I额；保持滑片位置不变，断开开关S3，闭合S1、S2，电流表示数为I1 U额=（I1-I额）R0 伏阻法 闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，使电压表V1、V2示数分别为U1、U额 闭合开关S1，开关S2与1端闭合，调节滑动变阻器，使电压表示数为U额；保持滑片位置不变，把开关S2与2闭合，记录此时电压表示数为U1 保持电源电压U不变，闭合开关S，调节电阻箱至恰当的数值，使电压表示数为U额，记录此时电阻箱的阻值R0 【典例1】（2024·安徽亳州·三模）在测量小灯泡电功率的实验中，使用的小灯泡上标有“2.5V”的字样，为了测量在2.5V、3.0V和2.0V三种电压下的电功率，部分实验操作如下： （1）请用笔画线代替导线，在图甲中将未连接完成的电路连接完整，要求连接好后便可进行实验 ； （2）连接好电路后，闭合开关试触，电流表和电压表均有较小偏转，于是再次闭合开关， ，小灯泡正常发光，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W； （3）为了测量小灯泡两端电压为3.0V时的电功率，继续调节滑动变阻器，由于不小心将滑动变阻器滑到了最小阻值处，此时小灯泡发出耀眼的光后立即熄灭，则两电表的偏转情况是 （填选项符号）。 A．电压表偏转到最右边，电流表不偏转 B．电压表不偏转，电流表偏转到最右边 C．两电表均偏转到最右边 D．两电表均不偏转 【答案】如图；调节滑动变阻器，使电压表的示数为2.5V；0.75；A。 【解析】（1）[1]在测量小灯泡电功率的实验中，需要将滑动变阻器串联接入电路；图中滑动变阻器的滑片在左端，为了保护电路安全，在连接电路时，应将滑动变阻器调至最大阻值处，所以用一根导线分别连接开关的右接线柱和滑动变阻器的右下接线柱，如下图： （2）[2]由题意可知，小灯泡的额定电压是2.5V；连接好电路后，闭合开关试触，电流表和电压表均有较小偏转，说明此时电路中电流很小，需要增大电流，即可以再次闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为2.5V。 [3]由图乙可知，电流表选择的量程是0~0.6A，分度值为0.02A，所以图中电流表的示数为0.3A。由P=UI可知，小灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W （3）[4]当不小心将滑动变阻器滑到了最小阻值处时，电路电流会很大，小灯泡发出耀眼的光后立即熄灭，说明小灯泡被烧坏，断路；此时电压表串联接入电路，电压表的示数接近电源电压，所以电压表偏转到最右边；由于电压表的内阻很大，所以此时电路中几乎无电流通过，电流表不偏转，故BCD不符合题意，A符合题意。故选A。 【典例2】（2024·河北唐山·二模）小宇想测量额定电压为2.5V小灯泡的额定电功率，它正常工作时的电阻约为10Ω。实验室有如下器材：电源（电压恒为6V）、电流表、电压表、开关各一个，三个不同规格的滑动变阻器（规格分别为“10Ω  0.5A”“50Ω  0.2A”和“50Ω  0.5A”），导线若干。 （1）小宇设计了图甲所示电路，他应选规格为 的滑动变阻器才能完成实验； （2）图乙是小宇根据电路图连接的实物图，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡不亮，经检查是由于一根导线连接错误，请你在图乙中连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线 ； （3）小宇排除故障后，继续实验。实验中、当电压表的示数为2.5V时，电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率是 W，此时滑动变阻器接入电路的阻值约为 Ω（计算结果保留一位小数）； （4）小月同学准备利用图乙中连接好的实物电路，探究电流跟电阻的关系。实验时，她将小灯泡分别换成多个已知阻值的定值电阻R，保持电压表示数始终为如图丁所示，并记录各次电流表的示数，在不更换其他器材的情况下，为了能够完成实验，更换的定值电阻的阻值范围是： Ω到 Ω； 【拓展】小月打算增加一个阻值为10Ω的电阻，只利用一只电表，通过简单操作（开关S接a、b各一次）来测量小灯泡的额定功率，如图戊，方案1、方案2是小月设计的两种不同的电路图，能否测出小灯泡的额定功率，下列判断正确的是 。 A．两种方案都能                                     B．两种方案都不能 C．方案1不能，方案2能                             D．方案1能，方案2不能 【答案】50Ω；0.5A；如图；0.75；11.7；4；25；B。 【解析】（1）[1]灯泡的额定电压是2.5V，正常工作时的电阻约为10Ω，由欧姆定律，灯的额定电流约为 灯正常发光时，由串联电路的电压规律和欧姆定律，变阻器连入电路中的电阻为 故他应选规格为“50Ω  0.5A”的滑动变阻器才能完成实验。 （2）[2]原电路中，电压表串联在电路中，灯与变阻器并联是错误的，电压表与灯并联，变阻器与灯串联，如下图所示： （3）[3]当电压表的示数为2.5V时，电流表的示数如图丙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.3A，小灯泡额定功率为PL=ULIL=2.5V×0.3A=0.75W [4]此时滑动变阻器两端的电压U滑1=U-UL=6V-2.5V=3.5V 滑动变阻器接入电路的阻值 （4）[5][6]由图丁知，电压表选用小量程，分度值为0.1V，电阻两端的电压始终保持UV=2V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压U滑=6V-2V=4V 电压表示数为变阻器分得的电压的0.5倍，根据分压原理，当变阻器的最大电阻接入电路中时，定值电阻的最大值为0.5×50Ω=25Ω 因允许通过变阻器的最大电流为0.5A小于0.6A，故电路中的最大电流为0.5A，由欧姆定律，电路的最小电阻为 由分压原理，变阻器连入电路中电阻为定值电阻阻值为2倍，根据电阻的串联规律 R定小+2R定小=12ΩR定小=4Ω，更换的定值电阻的阻值范围是4Ω~25Ω。 （5）[7]方案一中，无论S接a还是接b都无法得知小灯泡是否正常发光，此方案不能测定小灯泡的额定电功率；方案二中，R0、小灯泡、变阻器三者串联，S接a时，电压表测定值电阻的电压，S接b时测灯和定值电阻的总电压，都无法确定小灯泡是否正常发光，此方案不能测定小灯泡的额定电功率。所以，两种方案都不能测出小灯泡的额定功率，故选B。 知识点二、利用电能表测量用电器的电功率 实验原理 用电能表测出待测用电器在某段时间内消耗的电能，利用停表（秒表）测出所用时间，然后用公式进行计算 实验器材 待测用电器、电能表、停表（秒表） 实验步骤 （1）从电能表表盘上记下用电器每消耗1kW·h的电能，电能表的转数N（或指示灯闪烁次数N）； （2）断开家里其他用电器的开关，只让待测用电器在正常负荷下稳定工作； （3）用停表测量待测用电器工作时电能表转盘转数n（或指示灯闪烁次数n）所用时间； （4）断开待测用电器开关，计算其电功率。电能表转盘转数n（或指示灯闪烁次数n）时所消耗的电能为，用电器的实际电功率。 【典例3】小梅家有一台电吹风机，既能吹冷风也能吹热风，电路图如图甲所示，小梅在家中把该吹风机单独接入家庭电路正常工作，并使其吹热风，发现图乙中的电能表转盘6min内转过156圈，已知电动机额定功率是40W。求： （1）如甲图，开关S1闭合，S2断开，电吹风吹______风（选填“热”或“冷”）； （2）电吹风电热丝额定功率_______； （3）若电动机线圈电阻为5Ω，计算电吹风正常吹热风6min，电热丝与电动机产生热量的比值_______。 【答案】冷；480W；2904:1。 【解析】（1）由图甲可知，开关S1闭合，S2断开，只有电动机工作，电热丝被断路不工作，所以此时电吹风吹冷风； （2）吹风机单独接入家庭电路正常工作，并使其吹热风，即开关S1、S2都闭合，此时电热丝和电动机并联。电能表转盘6min内转过156圈，由图乙可知电能表的参数是，则此时消耗的电能 故此时电能表消耗的电功率 因为吹风机正常工作，根据并联电路总功率等于各支路用电器电功率之和可得，电吹风电热丝额定功率 （3）电吹风正常工作时，由电动机线圈通过的电流 电动机线圈电阻为5Ω，电动机产生的热量 电热丝将消耗的电能全部转化为内能用于发热，则有 由可得电热丝生的热量 则电热丝与电动机产生热量的比值。 答：（1）开关S1闭合，S2断开，电吹风吹冷风；（2）电吹风电热丝额定功率是480W；（3）电动机线圈电阻为5Ω，电吹风正常吹热风6min，电热丝与电动机产生热量的比值是2904:1。 知识点三、知识导图 问题一：实验电路与器材 1.实验器材的选择原则 （1）电压表、电流表的选择原则：在满足量程要求的前提下尽可能选择小量程，以使测量结果的精确度更高。 （2）滑动变阻器的选择：①看允许通过的最大电流是否符合要求；②看最大阻值是否符合电路调节要求。 2.电路故障分析 （1）首先要根据题干给出的条件确定是断路还是短路：电流表有（无）示数，说明电流表所在电路时通路（断路）；电压表有（无）示数，说明电压表两接线柱到电源两极的电路时通路（断路）； （2）然后再分析、判断是哪一部分发生断路或短路。 【典例1】（2022秋·河南三门峡·九年级统考期末）在“测量小灯泡的电功率”实验中，闭合开关后，灯泡正常发光，如果小灯泡的灯丝断了，会出现下列哪一种现象（　　）。 A．电流表的指针满偏 B．电压表的示数接近电源电压 C．电压表的指针不偏转 D．滑动变阻器可以改变电压表的示数 【答案】B。 【解析】A．在“测量小灯泡的电功率”实验中，电流表串联接在电路中，电压表与灯泡并联；如果小灯泡的灯丝断了，电路中无电流，电流表指针不偏转，故A不符合题意； BCD．电压表的正负接线柱与电源之间是接通的，电压表测量的是电源的电压，移动滑动变阻器，电源能电压不变，电压表示数不变，故B符合题意，CD不符合题意。 故选B。 【变式1-1】（2022秋·河南信阳·九年级统考期末）如图是探究并联电路电流特点的一种实际用电器，闭合开关S，灯泡L1、L2都发光。过一会儿，由于灯泡L1的质量问题，灯丝被烧断了。则下列说法正确的是（　　）。 A．滑动变阻器实际功率变大 B．灯泡L2额定功率变大 C．灯泡L2亮度不变 D．灯泡L2亮度变亮 【答案】D。 【解析】两灯泡并联在电路中，又与滑动变阻器串联；并联电路的总电阻小于各分电阻，灯泡L1的灯丝被烧断后，灯泡L2和滑动变阻器串联于电路中，电路总电阻变大；电源电压不变，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小。 A．滑动变阻器的电阻不变，通过的电流变小，由P= I2R可知，滑动变阻器的功率会变小，故A错误； B．灯泡L2额定功率是固定不变的，故B错误； CD．根据U= IR可知滑动变阻器两端的电压变小，由串联电路的电压规律可知，灯泡L2两端的电压变大，根据可知，在灯泡L2的电阻不变时，其实际功率会变大，灯泡的亮度变亮，故C错误，D正确。 故选D。 【变式1-2】（2022·山东滨州·九年级期末）在如图所示的电路中，当开关闭合时，灯L1亮，灯L2不亮，电流表和电压表均有读数。则故障原因可能是（　　）。 A．L1断路 B．L1短路 C．L2断路 D．L2短路 【答案】D。 【解析】串联电路中L1灯亮，L2不亮，电压表测L1的电压，电压表有示数，并且电流表也有示数，说明电路为通路；灯L2不亮，故障可能是该灯泡被短路了，也可能是该灯泡的实际功率过小，从选项中可得，该电路的故障只能选短路，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 问题二：伏安法测小灯泡电功率 【典例2】（21-22九年级上·河南驻马店·期末）在“测量小灯泡电功率实验”中，物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路。实验器材有：电源（电压恒为6V），滑动变阻器R1（10Ω 1A）、R2（20Ω 1A），标有“2.5V”字样的小灯泡（电阻约为10Ω）。 （1）为了完成实验，你认为应该选用的滑动变阻器是 （选填“R1”“R2”）； （2）请用笔画线代替导线将图乙的实验电路连接完整； （3）电路正确连接后，闭合开关，发现小灯泡不发光，电流表无示数，电压表有示数；假定电路故障只有一处，你认为造成这一现象的原因可能是 （选填字母）； A．小灯泡短路        B．小灯泡灯丝断了 C．电流表短路        D．滑动变阻器短路 （4）排除故障后，当滑动变阻器的滑片移到某一位置时，电压表读数为2V；若要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向 （选填“左”或“右”）移，使电压表示数达到 V为止，此时电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率是 W； （5）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 。 【答案】R2；如图；B；左；2.5；0.65；小灯泡的电阻受温度的影响。 【解析】（1）[1]在“测量小灯泡电功率”实验中，电流表应与灯泡串联，电压表与灯泡并联，由于灯泡标有“2.5V”字样，则灯泡额定电压为2.5V，所以电压表选0~3V量程，灯泡电阻约为10Ω，则灯泡电流约为 此时需要滑动变阻器的阻值至少为 应该选用的滑动变阻器是R2。 （2）[2]由上述分析可知，电流表选择0~0.6A量程，与灯泡串联，因灯泡额定电压为2.5V，故电压表选择小量程，并联在灯泡的两端，如图所示： （3）[3]小灯泡不发光，电流表无示数，则电路中出现了断路，电压表有示数，则电压表与电源两端相连部分有电流经过，没有断路，所以是小灯泡出现断路，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 （4）[4][5]电压表读数为2V时，则小灯泡的电压为2V，若要测量小灯泡的额定功率，则灯泡两端电压需要达到2.5V，所以需要增大灯泡两端电压，由串联分压特点可知，需要减小滑动变阻器两端电压，则需要减小滑动变阻器接入电路的阻值，所以要将滑动变阻器的滑片向左滑，直到电压表读数为2.5V为止。 [6]由于电流表选用0~0.6A量程，由图可知，分度值为0.02A。电流表示数为0.26A，则通过灯泡的电流为0.26A，则小灯泡的额定功率P额=U额I额=2.5V×0.26A=0.65W （5）[7]电阻是导体的一种性质，与导体的材料、横截面积、温度、长度等有关。灯泡不同的亮度，其温度不同，因此灯泡的阻值不同，故它两端的电压与电流的比值不一样。因此主要原因是小灯泡的电阻受温度的影响。 【变式2-1】（2022·山东淄博·九年级期末）关于小灯泡的几个小实验。 （1）测量标有“2.5V”小灯泡的额定功率。 ①请你用笔画线代替导线将图甲中的实物电路连接完整，且滑动变阻器的滑片P向左端移动时，电流表示数变大，连线不得交叉；______ ②闭合开关，移动滑片，发现小灯泡始终不发光，小英猜想可能的原因：①小灯泡的灯丝断了；②小灯泡短路；③滑动变阻器断路。她再观察，发现电流表示数为零，由此可判断猜想 ______是错误的；又进一步观察到电压表有示数，最终确定猜想 ______是正确的；（两空均选填“①”“②”或“③”） ③问题解决后，小美移动滑片，眼睛观察 ______的示数（选填“电压表”或“电流表” ），当示数为 ______时，说明小灯泡正常发光。测量完灯泡的额定功率后，小美又测了几组数据，并绘出小灯泡的I-U图像如乙图所示，小灯泡的额定功率为 ______W；继续分析乙图可知，小灯泡两端的实际电压越 ______，实际功率越大。小美利用图乙计算出了小灯泡在不同电压下的电阻，发现小灯泡在不同电压下电阻不同，是因为灯泡电阻受 ______影响； （2）同组的小明将自己实验用的一个小灯泡和小美的“2.5V 0.3A”的小灯泡串联接在电路中，闭合开关后，发现小美的小灯泡发光较亮，自己的小灯泡发光较暗，根据所学知识，可以判断出 ______的小灯泡电阻大。（选填“小明”或“小美” ） 【答案】如图；②；①；电压表；2.5V；0.75；大；温度；小美。 【解析】（1）[1]由题可知，滑动变阻器应与小灯泡串联，滑动变阻器的滑片P向左端移动时，电流表示数变大，说明滑动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][3]闭合开关，移动滑片，发现小灯泡始终不发光，电流表示数为零，可以判断电路是断路，猜想②小灯泡短路是错误的；又进一步观察到电压表有示数，说明电压表与电源之间的电路连接是通路，确定猜想①小灯泡的灯丝断了是正确的。 [4][5]因为灯泡在额定电压下才能正常发光，所以移动滑片时眼睛观察电压表的示数，当电压表示数为2.5V时，小灯泡正常发光。 [6]根据图乙所示的小灯泡的I-U图像知，灯在额定电压2.5V时的电流为0.3A，则小灯泡的额定功率是 [7][8]由图乙可知，灯泡两端的电压增大，通过灯泡的电流也增大，但灯泡两端的电压增加比通过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，温度升高，说明小灯泡的电阻随温度的升高而增大。 （2）[9]小美的小灯泡发光较亮，小明的小灯泡发光较暗，说明小美的小灯泡的实际功率比小明的大，由串联电路中电流处处相等可知，通过两灯泡的电流相等，根据P=I2R可知，小美的小灯泡的电阻大。 【变式2-2】（2022·山东德州·九年级期末）如图所示，在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，电源电压为4.5V。 （1）用笔画线代替导线，将图甲所示电路连接完整；( ) （2）连接好电路闭合开关后，发现灯泡不亮，检查电路发现电压表、电流表均有示数，则接下来的操作应是___________； （3）问题解决后，移动滑动变阻器滑片，当电压表示数为2.3V时，为了让灯泡正常发光，此时应将滑片向___________（左/右）侧移动； （4）当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡额定功率为___________W； （5）下表是实验中测量的几组数据，其中一个电流数据有误，此数据为___________； U/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 I/A 0.2 0.25 0.28 0.37 （6）要完成上述表中数据测量，实验中滑动变阻器的总阻值至少为___________Ω； （7）实验结束后，小组同学对测量结果进行误差分析，考虑到电压表中也有电流通过，该电路所测小灯泡的额定功率与真实值相比___________（选填“偏大”或“偏小”）。 【答案】如图；向右移动滑动变阻器的滑片；右；0.75；0.37；17.5；偏大。 【解析】（1）[1]该实验要测量小灯泡的电功率，则要求滑动变阻器和灯泡串联，仔细观察灯泡和电压表的连接，灯泡的左端连接电压表的正接线柱，那么可以选择滑动变阻器的A接线柱连接灯泡的左端，只能左端，不能右端，然后电流从灯泡的右端流出，灯泡的右端可以再接电压表的负接线柱，电流最后流回负极，电压表已经连接好，已经并在灯泡两端，实物图的连接如下图所示。 （2）[2]连接好电路闭合开关后，发现灯泡不亮，检查电路发现电压表、电流表均有示数，说明电路的电流太小了，滑动变阻器电阻较大，则需要减小变阻器的电阻，从实物图可以看到，变阻器左上端和右下端接入电路，可以把滑片向右移动，变阻器电阻变小，电路的总电阻变小，电路的电流变大，灯泡变亮，实验可以继续。 （3）[3]问题解决后，移动滑动变阻器滑片，使电压表示数为2.3V，为了让灯泡正常发光，而小灯泡的额定电压为2.5V，需要让小灯泡的电压变大，根据串联电路的分压原理，滑动变阻器的电压要变小，变阻器的电阻要变小，此时应将滑片向右侧移动。 （4）[4]当灯泡正常发光时，灯泡两端的电压为2.5V，电流表示数如图乙所示，从图乙可以看到，电流表接入电路的量程为0~0.6A，分度值为0.02A，电流表的读数为0.3A，串联电路的电流处处相等，则灯泡的电流也为0.3A，根据电功率的公式，可知，小灯泡额定功率为 小灯泡额定功率为0.75W。 （5）[5]小灯泡的电阻随着温度的升高而增大，即随着灯泡两端的电压的增大而增大，根据欧姆定律可知小灯泡的电阻从左向右依次是5Ω，6Ω、7.14Ω、8.33Ω、8.11Ω，所以最后一组数据有误。 （6）[6]在探究实验的过程中，当电压表的示数最小时，则小灯泡两端的电压最小时，变阻器分去的电压是最大的，这个电压大小为 这时流过变阻器的电流为0.2A，这时变阻器接入电路的阻值为最大，根据可知，实验中变阻器的总阻值至少为 实验中变阻器的总阻值至少为17.5Ω。 （7）[7]实验结束后，小组同学对测量结果进行误差分析，考虑到电压表中也有电流通过，电流表的测量值对于流过灯泡的电流来说，测量值偏大，灯泡两端的电压值是正确的，根据电功率的公式，测得的电功率是偏大的。 问题三：单一电表测小灯泡电功率 1.测量小灯泡额定功率基本方法是伏安法，其他方法都是在伏安法基础上衍生出来的。 （1）只有电流表时：利用并联电路电压相等的规律，用电流表和已知阻值的定值电阻串联，然后与小灯泡并联，间接测出小灯泡两端的电压； （2）只有电压表时：利用串联电路电流相等的规律，将已知电阻和小灯泡串联，用电压表测出已知电阻两端的电压，便可以间接测出通过小灯泡的电流。 2.利用电能表测用电器的电功率：解题通法：用电能表测用电器电功率的原理 由实际转数n，求得消耗的电能，则用电器的电功率为。 【典例3】（2022·山东泰安·九年级期末）测一额定电压为U0的小灯泡的额定电功率实验时，发现没有电压表，利用一个已知电阻R0、若干开关、电源电压为U的学生电源和导线。她设计出如图所示电路图，所有开关断开，将滑动变阻器阻值调到最大。闭合开关S、S1调节滑动变阻器的滑片,直到电流为，保持开关S闭合和滑动变阻器的滑片位置不动，闭合开关S2后断开开关S1，记下此时的电流I，则小灯泡的额定电功率为（  ）。 A． B． C． D． 【答案】A。 【解析】闭合开关S、S2时，R0与L并联，电流表测总电流，闭合开关S、S1时，电流表测通过R0的电流，所以灯泡电功率为 故BCD错误，A正确。 故选A。 【变式3-1】（2022·山东滨州·九年级期末）小华在测额定电压为2.5V小灯泡的功率实验中，连接了图甲所示的部分电路。 （1）在连接滑动变阻器时，要求滑片P滑到最右端时，能够起到保护电路的作用，小华应该将从电流表负接线柱连出导线接在滑动变阻器的______（选填“A”或“B”）接线柱上； （2）闭合开关后，无论怎样移动滑动变阻器滑片P的位置，小华发现小灯泡始终不发光，电流表指针指在零的位置几乎不动，电压表有示数，则故障原因可能是( )； A．滑动变阻器的滑片P与电阻线接触不良 B．小灯泡发生短路 C．小灯泡与底座上的金属触头接触不良 D．电流表发生短路 （3）实验中，图乙是小灯泡正常发光时的电流表表头，请你帮助小华完成下面表格。请完善表格中数据：①______；②______； 实验序号 U/V I/A P/W 1 2.0 0.42 0.84 2 2.5 ① ② 3 2.8 0.54 1.51 （4）完成上述实验后，小聪向老师要了一个已知阻值为R0的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的电路，也测出了小灯泡的额定功率。请完成下列实验步骤： ①闭合开关Sl，将S2拨到触点______（选填“1”或“2”），移动滑片，使电压表的示数为______V； ②再将开关S2拨到触点______（选填“1”或“2”），保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U； ③灯泡额定功率的表达式为P额=______（用已知量和测量量表示）。 【答案】A；C；0.5；1.25；2；2.5；1；。 【解析】（1）[1]在连接滑动变阻器时，要求滑片P滑到最右端时，起到保护电路的作用，即变阻器连入电路的电阻最大，小华应将从电流表负接线柱连出导线接在滑动变阻器的A接线柱上。 （2）[2]闭合开关后，无论怎样移动滑动变阻器滑片P的位置，小华发现小灯泡始终不发光，电流表指针指在零的位置几乎不动，电流表为0说明该电路是断路。电压表有示数说明与电压表并联的部分电路断路，导致电压表串联在了电路中。由图甲可知，与电压表并联的电路是小灯泡及其两端导线，所以可能是小灯泡与底座上的金属触头接触不良。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 （3）①[3]实验中，图乙是小灯泡正常发光时的电流表表头，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.5A。 ②[4]小灯泡正常发光时的功率为P=UI=2.5V×0.5A=1.25W （4）①[5][6]如图丙所示，没有电流表，因此需要利用定值电阻和定值电阻两端的电压，根据欧姆定律来计算求出通过定值电阻的电流，因为串联电路的电流处处相等，通过定值电阻的电流等于通过小灯泡的电流。要想计算小灯泡的额定功率，还需要用电压表测出小灯泡两端的电压，使其等于小灯泡的额定电压。故而应先闭合开关Sl，将S2拨到触点2，移动滑片，使电压表的示数为2.5V。 ②[7]再将开关S2拨到触点1，保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U。由此可知，定值电阻两端的电压为U定=U-2.5V 根据欧姆定律和串联电路电流特点可知 ③[8]灯泡额定功率为。 【变式3-2】（2022·四川遂宁·九年级期末）某同学利用如图所示电路，测量额定电压为2.5 V小灯泡的额定功率，下列说法错误的是（ ）。 A．闭合开关前，滑片P应滑到B端 B．闭合开关后，小灯泡不发光，一定是小灯泡灯丝断了 C．当电压表示数为2.5 V时，测出通过小灯泡的电流，可算出小灯泡的额定功率 D．实验还可得知，小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮 【答案】B。 【解析】（1）闭合开关前，滑动变阻器应滑到电阻最大位置； （2）闭合开关后，小灯泡不发光的原因有：小灯泡灯丝断路、小灯泡被短路、小灯泡接触不良、电源电压太小、滑动变阻器连入电路的电阻太大等原因； （3）小灯泡的亮度就是看小灯泡的实际功率，实际功率越大，小灯泡越亮； （4）当电压表的示数为额定电压时，根据电流表的示数和公式P=UI即可求出小灯泡的额定功率． A. 闭合开关前，滑动变阻器应滑到B端，即其电阻最大位置．故A正确； B. 闭合开关后，小灯泡不发光的原因有很多，并不一定是小灯泡灯丝断了，故B错误； C. 小灯泡的亮度就是看小灯泡的实际功率，实际功率越大，小灯泡越亮，故C正确． D. 当电压表示数为2.5V时，测出通过小灯泡的电流，可算出小灯泡的额定功率，故D正确。 【基础强化】 1．（2022·山东烟台·九年级期末）在“测量小灯泡的电功率”的实验中，某同学连接好电路，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，当滑动变阻器连入电路中的电阻变大时，电压表的读数也随着变大，反之，随着变小，则发生这一现象的原因是（ ）。 A．电压表的正、负接线柱接错了 B．电压表的量程选择不合适 C．电压表坏了 D．电压表与滑动变阻器并联 【答案】D。 【解析】滑动变阻器连接电路中的电阻变大时，电压表的读数也随着变大，反之，随着变小，说明电压表不是接在小灯泡的两端，而是与滑动变阻器并联，故D正确。 2．（2022·四川广元·九年级期末）如图所示，是电学中常见的电路图，在A、B两点间分别接入下列选项中加点字的元件，并进行对应实验，对滑动变阻器在此实验中的作用描述正确的是（　　）。 A．探究电流与电压的关系——改变定值电阻两端电压 B．探究电流与电阻的关系——调节电阻两端电压成倍数变化 C．测量定值电阻的阻值——仅仅为了保护电路 D．测量小灯泡的电功率——改变小灯泡两端电压，求平均电功率 【答案】A。 【解析】A．探究电流与电压的关系时滑动变阻器的作用除了保护电路，另一个作用就是改变定值电阻两端电压，故A正确； B．根据控制变量法的思路，研究导体中的电流与电阻的关系时，要保持导体两端的电压不变，而电路中换用阻值不同的电阻时，电阻两端的电压就要改变，滑动变阻器正好起到保持电阻两端的电压不变的作用，故B错误； C．测量定值电阻的阻值时，通过改变滑动变阻器接入电路的阻值，从而改变了待测电阻两端的电压和通过它的电流，可以多测几组数据，通过求平均值来减小误差，故C错误； D．在“伏安法”测小灯泡电功率的实验中，滑动变阻器的作用是：通过改变小灯泡两端的实际电压与通过小灯泡的电流，测得多组数据，可比较灯泡的实际功率与小灯泡亮度之间的关系，不是为了求平均功率，故D错误。故选A。 3．（2022·广东广州·九年级期末）做某一个电学实验，下表是同一电路正确接线时的多组电压表和电流表的数据，可能是在进行下列哪些实验探究中收集的（　　）。 实验次数 1 2 3 4 5 6 电压U/V 1.0 1.4 1.8 2.2 2.6 3.0 电流I/A 0.26 0.34 0.42 0.48 0.52 0.54 ①探究通过导体的电流与电压的关系   ②测量小灯泡的电功率 ③测量小灯泡的阻值   ④测量定值电阻的阻值 A．①④ B．③④ C．①③ D．②③ 【答案】D。 【解析】由表格数据可知，导体中的电流与其两端的电压不成正比，分析得：①探究通过导体的电流与电压的关系，当电阻一定时，导体中的电流与其两端的电压成正比，故①不符合本实验的探究；②测量小灯泡的电功率，由于灯丝的电阻随温度升高而变大，则灯泡的电功率是变化的，所以导体中的电流与其两端的电压不成正比，故②符合本实验的探究；③测量小灯泡的阻值，灯丝的电阻随温度升高而变大，所以导体中的电流与其两端的电压不成正比，故③符合本实验的探究；④测量定值电阻的阻值，每次实验数据电压与电流的比值应该相差不大，但由第一次数据可知，阻值为 由第二次数据可知，阻值为 每次实验数据所算出的阻值相差较大，故④不符合本实验的探究。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 4．（2022·广东佛山·九年级期末）小明利用如图甲所示电路测定小灯泡的功率。被测小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω左右。现有如下器材：电源（电压为6V）、电流表、电压表、开关各一个、导线若干、滑动变阻器。 （1）实验前在检查仪器时，发现电流表指针如图乙所示，则接下来的操作是______； （2）闭合开关，改变滑动变阻器的阻值，测得多组数据，画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图象（如图丙），则小灯泡的额定功率为______W。在多次测量中，小明还发现：当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比______。（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】应对电流表调零；0.625；变大。 【解析】（1）[1]实验前在检查仪器时，发现电流表指针没有指在零刻度线上，所以接下来的操作：应先对电流表调零。 （2）[2][3]由图像知，在额定电压下（2.5V时），通过灯泡的电流为I=0.25A，所以灯泡的额定功率P额=U额I=2.5V×0.25A=0.625W 由图像可知，灯泡两端的电压增大，通过灯泡的电流也增大，但灯泡两端的电压增加比通过灯泡的电流增加的更快，所以在多次测量中，小明还发现：当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比变大。 5．（2024·黑龙江齐齐哈尔·二模）用如甲图所示电路测量小灯泡的电阻，其中电源电压为3V恒定不变，小灯泡的额定电压为2.5V，滑动变阻器规格为“20Ω，1A”，导线若干（导线电阻忽略不计）。 （1）请用笔画线代替导线，将电路连接完整（导线不能交叉），要求滑片P向左滑动时，电路中的电流变小； （2）闭合开关后，发现小灯泡不亮，电压表、电流表示数均较小，可能是灯泡 。然后多次测量并记录数据（如下表所示）。当电压的表示数为2.5V时，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，计算此时小灯泡的阻值为 Ω（精确到0.1）； （3）对比小灯泡在不同亮度下的电阻，你的发现是 。实际生活中，在闭合开关的瞬间白炽灯灯丝容易烧坏，是因为此时灯丝的电阻 ，实际电功率较大，灯丝容易熔断； （4）继续移动滑片，当小灯泡两端电压达到3V时，小灯泡的电功率可能是 W（选填“0.84”、“0.9”、“1”）。如果想用本实验器材探究电流和电压的关系，你认为是否可行？ ； （5）小组同学计划用该装置测量某定值电阻阻值时，发现电压表损坏，于是设计了如图丙所示的电路，测出了的阻值。实验步骤如下： ①将滑片移到a端，闭合开关S，读出电流表的示数，记为； ②将滑片移到b端，闭合开关S，读出电流表的示数，记为； ③读出滑动变阻器的最大阻值为R，则： （用、和R表示）。 实验次数 1 2 3 4 5 发光情况 不亮 微光 暗 明亮 耀眼 电压U/V 0.5 0.9 1.5 2.5 2.8 电流I/A 0.16 0.20 0.22 0.30 电阻R/Ω 【答案】如图；实际功率太小；8.9；小灯泡的电阻随温度的升高而增大；较小；0.9；不可行；。 【解析】（1）[1] 要求滑片P向左滑动时，电路中的电流变小，则滑动变阻器应选择右下接线柱串联到电路中，作图如下： （2）[2] 闭合开关后，发现小灯泡不亮，电压表、电流表示数均较小，说明电路为通路，没有发生故障，则可能是因为闭合开关前，滑片移到了阻值最大处，所以闭合开关后，电路中电流很小，灯泡两端的电压很小，灯泡的实际功率太小，所以灯泡不能发光。 [3] 当电压的表示数为2.5V时，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.28A，则此时小灯泡的阻值为 （3）[4][5] 由表中数据，利用计算可得，5次实验中灯泡电阻分别为3.125Ω、4.5Ω、6.82Ω、8.9Ω，9.33Ω，所以小灯泡的电阻随电压的增大而增大，主要是由于当灯泡两端电压增大，通过灯泡的电流也增大，根据可知，灯泡功率变大，温度升高，灯丝电阻随温度升高而增大；实际生活中，在闭合开关的瞬间白炽灯灯丝容易烧坏，是因为开灯的瞬间灯丝的温度较低，电阻较小，当家庭电路电压220V不变时，根据，灯泡的实际功率比额定功率大，所以开灯的瞬间很容易烧坏灯泡。 （4）[6] 由表中数据可知，第5次实验电压为2.8V时，电流为0.3A，则灯泡的功率为 此时灯泡电阻为 当小灯泡两端电压达到3V时，小灯泡的电流大于0.3A，则小灯泡电功率大于0.84W，但由于灯丝电阻随温度升高而增大，小灯泡电功率又会 所以小灯泡的电功率可能是0.9W。 [7] 探究电流和电压的关系，要控制电阻不变，而灯丝电阻随温度升高而增大，所以不能用本实验器材探究电流和电压的关系。 （5）[8] ①将滑片移到a端，闭合开关S，读出电流表的示数，记为，此时电路中只有，则电源电压为   ① ②将滑片移到b端，闭合开关S，读出电流表的示数，记为，此时和变阻器最大阻值串联，则电源电压为   ② ③联立①②，解得。 6．（2022·广东韶关·九年级期末）几个同学在做“测定小灯泡额定功率”的实验时，电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为3.8V，阻值约为12Ω。如图所示是小勇同学连接的实物电路。 （1）根据题目要求，把图中的电路补充完整；______ ； （2）在正确连接电路时，开关必须_______，滑动变阻器的滑片应移至______端（填A或B）。实验时，要使小灯泡正常发光，应调节滑动变阻器使电压表的示数为______V，若此时电流表的示数如图所示，电流为_____A，那么小灯泡的额定功率是_______W； （3）明明同学分析下表1、2、3次数据，发现三次小灯泡的电阻逐渐增大，你认为造成小灯泡电阻增大的原因是灯丝_______发生了变化； 次数 1 2 3 电压/V 2.0 2.5 2.8 电流/A 0.28 0.30 0.31 （4）如图所示，当电压表的示数是1.2V时， 为测量小灯泡的额定功率，闭合开关后，正确的操作为：______ 。 【答案】如图；断开；B；3.8；0.28；1.064；温度；见解析。 【解析】（1）[1]电流表量程的选择，已知灯泡的额定电压为3.8V，阻值约为12Ω，所以通过灯泡的电流约为 小于0.6V，故电流表选择0~0.6A量程。滑动变阻器按一上一下连接，如图所示 （2）[2][3]为了保护电路，连接电路时，应将开关处于断开状态，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应滑到最大阻值处，即滑片移到B端。 [4][5]因为小灯泡的额定电压为3.8V，要使小灯泡正常发光，应调节滑动变阻器使电压表的示数为3.8V，电流表的量程为0 ~ 0.6A，分度值为0.02A，因此此时电流I1 = 0.28A。 [6]小灯泡的额定功率为P额= U额I1= 3.8V×0.28A = 1.064W （3）[7]灯丝亮度大时，其温度也高，灯丝电阻会随温度的升高而增大，这便是造成亮度不同时灯丝电阻不同的原因。 （4）[8]由图可知：电源由两节干电池串联，即电源电压为3V，小于小灯泡的额定电压，不能测额定电压为3.8V小灯泡的额定功率。 电压表测小灯泡两端的电压，示数为1.2V，小于小灯泡的额定电压，为测量小灯泡的额定功率，需要使小灯泡两端的电压等于额定电压3.8V。 正确的操作是： ①断开开关，增加电源电压，使之大于3.8V，例如增加一节干电池，使三节干电池串联，此时电源电压为4.5V，才能满足测额定电压为3.8V小灯泡的额定功率。 ②根据串联电路的分压原理可知，闭合开关，将滑片向右移动，使电压表的示数为3.8V，记下对应电流表的示数。 【素养提升】 7．（2022·四川遂宁·九年级期末）某同学利用如图所示电路，测量额定电压为2.5 V小灯泡的额定功率，下列说法错误的是（ ）。 A．闭合开关前，滑片P应滑到B端 B．闭合开关后，小灯泡不发光，一定是小灯泡灯丝断了 C．当电压表示数为2.5 V时，测出通过小灯泡的电流，可算出小灯泡的额定功率 D．实验还可得知，小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮 【答案】B。 【解析】（1）闭合开关前，滑动变阻器应滑到电阻最大位置； （2）闭合开关后，小灯泡不发光的原因有：小灯泡灯丝断路、小灯泡被短路、小灯泡接触不良、电源电压太小、滑动变阻器连入电路的电阻太大等原因； （3）小灯泡的亮度就是看小灯泡的实际功率，实际功率越大，小灯泡越亮； （4）当电压表的示数为额定电压时，根据电流表的示数和公式P=UI即可求出小灯泡的额定功率． A. 闭合开关前，滑动变阻器应滑到B端，即其电阻最大位置．故A正确； B. 闭合开关后，小灯泡不发光的原因有很多，并不一定是小灯泡灯丝断了，故B错误； C. 小灯泡的亮度就是看小灯泡的实际功率，实际功率越大，小灯泡越亮，故C正确． D. 当电压表示数为2.5V时，测出通过小灯泡的电流，可算出小灯泡的额定功率，故D正确。 8．（2022·四川省德阳市第二中学校九年级期末）测额定电压是3.8V小灯泡的额定功率和正常发光时的电阻的实验中： ①按实验要求，把下左图中所给实物连接图补充完整____。 ②开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应放在______端。（左、右） ③实验时，调节滑动变阻器接入电路的阻值，使电压表的示数为_____V。此时电流表示数如下图所示，则通过小灯泡的电流是_____A，小灯泡的额定功率是________W，小灯泡正常发光时的电阻是________Ω。 【答案】如图；右；3.8；0.38；1.444；。 【解析】[1]据题知灯泡应该与滑动变阻器串联及电流表串联，电压表与小灯泡并联，电流表选择小量程，因为小灯泡的额定电压是3.8V，故电压表选择大量程，滑动变阻器选择上面任意一个接线柱即可。如图所示 [2]为了保护电路，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应放在阻值最大处，即右端。 [3]实验时，调节滑动变阻器接入电路的阻值，使电压表的示数为小灯泡的额定电压，即示数为3.8V。 [4]由图知，电流表选择的是小量程，分度值为0.02A，指针偏转至19格，故电流表示数为0.38A。 [5]根据得，小灯泡的额定功率为 [6]根据得，小灯泡正常发光时的电阻为。 9．（2022·广东广州·九年级期末）学习小组想探究当小灯泡两端的电压增大时，其实际功率和亮度的变化情况。图1是实验电路图，实验提供的小灯泡的额定电压为2.5V。 （1）按图1在图2中正确连接实物，要求滑动变阻器滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻值变大________； （2）正确连接电路后，闭合开关，小明发现电流表和电压表的指针都有偏转，灯泡却不亮。小明认为一定是因为灯丝烧断了，他的判断是否正确？________；依据是________； （3）解决以上问题后，继续做实验。小明移动滑动变阻器的滑片，记录电压表示数、电流表示数及灯泡亮度如表： 数据序号 1 2 3 4 5 6 电压U/V 0.61 1 1.5 2.5 3 4.3 电流I/A 0.11 0.2 0.35 0.7 0.94 1.4 灯泡亮度 微微发光 偏暗 较亮 亮 很亮 忽然烧坏 由上表可得，小灯泡两端电压越大，它的实际功率________（选填“越大”、“越小”或“不变”）；小灯泡正常发光时的功率为________W； （4）小红认为不需要滑动变阻器，只通过增加干电池（每节1.5V）的节数也能记录多组实验数据完成该探究实验，你觉得可行吗？________；为什么？________。 【答案】如图；错误；见解析；越大；1.75；不可行；没有普遍性。 【解析】（1）[1]从电源的正极连接电流表、变阻器、灯泡、开关回到电源的负极，电压表和灯泡并联，由表中数据可知，电流表选择0~3A的量程，电压表选择0~15V的量程，滑动变阻器滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻值变大，滑动变阻器应一上一下串联入电路中，将变阻器左下角接线柱连入电路中，如图所示： （2）[2][3]闭合开关发现两电表都有示数，说明电路为通路，灯泡却不亮，可能变阻器连入电路中的电阻较大，电路中的电流较小，他的判断是错误的。 （3）[4]由表中数据可知，小灯泡两端电压越大，通过它的电流越大，由P=UI可知它的实际功率越大。 [5]小灯泡的额定电压是2.5V，由表中数据可知通过它的电流是0.7A，小灯泡正常发光时的功率 P=UI=2.5V×0.7A=1.75W （4）[6][7]实验中，不需要滑动变阻器，增加干电池的节数，电压表的示数成1.5倍的增加，变化有规律，实验没有普遍性，这样不可行。 10．（2024·江苏无锡·二模）小明学习了电学知识后，在实验室找来了一个额定电压为“”的小灯泡，计划测定该小灯泡正常发光时的电阻和功率，他在学校的实验室找到了相关器材，并进行了如下实验，已知电源电压恒为，滑动变阻器规格为“，”。 （1）请用笔画线代替导线，将图甲所示实物图连接完整 ；（要求闭合开关后，滑片右移，灯泡变亮） （2）连接好电路后闭合开关，灯泡不亮，电流表和电压表均没有示数；移动滑片后，发现灯泡仍然不亮，电流表和电压表仍然没有示数。则电路的故障可能是 ； A．灯泡断路　　B．灯泡短路　　C．滑动变阻器断路　　D．滑动变阻器短路 （3）排除故障后，闭合开关，发现电压表的示数如图乙所示，接下来他应该将滑动变阻器的滑片向 移动，同时注意观察 （选填“电流表”“电压表”或“灯泡”），直到灯泡正常发光； （4）经过多次测量，小明绘制了小灯泡的图像，如图丙所示，则该小灯泡正常发光时的电阻为 ，小灯泡的额定功率为 W； （5）小明和小华经过思考，将电压表改装为间接测量电阻大小的仪表，分别设计了如图丁所示的方案（电源电压恒定不变），并进行了以下操作和分析： ①小明在电路的M、N两点之间接入电阻箱，调节旋钮使它接入电路的阻值分别为、、，闭合开关，电压表指针分别指向、、的刻度线，并在表盘相应位置标出了电阻的数值（图戊），以此方法再标出其他刻度线，电压表就可以用来间接测量阻值了。由以上数据可知：电源电压为 V，定值电阻的阻值为 ； ②小华的设计方案，所用器材的规格、电表的量程都与小明的完全相同，分析她的设计方案可知：在保证器材安全的前提下，她改装后的电压表所能测的最小电阻值 （大于/小于/等于）小明改装的电压表所能测量的最小电阻值。 【答案】如图；C；右；电压表；12；3；4.5；10；大于。 【解析】（1）[1] 要求闭合开关后，滑片右移，灯泡变亮，则电流变大，则变阻器阻值变小，所以变阻器应选择右下接线柱和任意一个上方接线柱串联到电路中，作图如下： （2）[2] 闭合开关，发现电流表无示数，则电路可能发生断路，而电压表也无示数，说明电压表的两端没有与电源连通，则故障可能是与电流表串联的滑动变阻器断路。故选C。 （3）[3][4] 排除故障后，闭合开关，发现电压表的示数如图乙所示，选用大量程，分度值为0.5V，示数为4V。为测定该小灯泡正常发光时的电阻和功率，应增大灯泡的电压直至为6V，根据串联分压规律，应减小变阻器的电压，根据串联分压原理，则应减小变阻器的阻值，则应向右移动滑片，同时注意观察电压表，直到电压表示数为6V，表示灯泡正常发光。 （4）[5][6] 由图丙可知，小灯泡正常发光时，电压为6V，电流为0.5A，则小灯泡正常发光时的电阻为 小灯泡的额定功率为 （5）[7][8] 小明的方案中，电阻箱阻值为时，电压表示数为1.5V，根据串联分压原理，则有    ① 电阻箱阻值为时，电压表示数为2V，根据串联分压原理，则有   ② 联立①②，解得电源电压，。 [9] 小明的方案中，电压表测电阻箱电压，电阻箱阻值变小时，根据串联分压原理，电压表示数减小，不存在安全问题；小华的设计方案中，电压表测电压，电阻箱阻值变小时，根据串联分压原理，电压表示数变大，由于不能超过电压表的量程，所以小华改装后的电压表所能测的最小电阻值大于小明改装的电压表所能测量的最小电阻值。 11.（2022·广东江门·九年级期末）在“测小灯泡功率”的实验中，小灯泡标有“2.5V”字样。 （1）连接电路时开关应______，正确连接电路后（如图甲所示），先测小灯泡两端电压为2V时的电功率，若要继续测量小灯泡的额定功率，此时应将滑动变阻器的滑片向______（选填“左”或“右”）移动，当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，此时电路中的电流是______A，小灯泡的额定功率为______W； （2）用一个10Ω的定值电阻R0和一个单刀双掷开关替换了电流表，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 ③R0的电流I0=______，小灯泡额定功率P额=______（以上两空用R0、U1、U2表示）。 【答案】断开；右；0.3；0.75；；。 【解析】（1）[1]为了保护电路，连接电路时开关应断开。 [2]灯泡的实际电压2V小于灯泡的额定电压2.5V，若要继续测量小灯泡的额定功率，应增大灯泡的电压，根据串联电路电压的规律，应减小滑动变阻器的电压，由分压原理可知，应减小滑动变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向右移动，直到电压表示数为灯泡的额定电压2.5V 。 [3][4]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=UI= 2.5V×0.3A=0.75W （2）[5]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。 ③在①中，电压表测灯两端的电压； 在②中，电压表测灯与R0的总电压，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，此时定值电阻的电压U0= U2- U1 由欧姆定律通过定值电阻的电流即灯的额定电流 [6]小灯泡的额定功率。 【能力培优】 12．（2024·江西吉安·模拟预测）【实验名称】测量小灯泡电功率 【实验器材】电池组、开关、导线、滑动变阻器、待测小灯泡、电流表和电压表等 【实验原理】本实验的实验原理是 ； 【实验步骤】 如图甲所示，小明在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压为6V不变。小灯泡的额定电压为2.5V，电阻大约为10Ω，有两个规格分别为“10Ω  1A”的滑动变阻器A和“50Ω  2A”的滑动变阻器B。 （1）本实验中应选择滑动变阻器 （选填“A”或“B”）； （2）连好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数。接下来应进行的操作是 ；（填字母） A．断开开关，更换小灯泡 B．检查电路是否断路 C．移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光 （3）问题解决后，继续进行实验，发现电压表的示数如图乙所示。要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向 （选填“左”或“右”）端移动，直到小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示。则小灯泡的额定功率为 W。 【拓展】小明根据小灯泡的图象（如图所示），分析出小灯泡的电阻随两端电压的增大而 （选填“增大”“不变”或“减小”），你认为原因是 。 【答案】；B；C；左；0.45；增大；见解析。 【解析】[1]测量小灯泡电功率的实验原理是。 （1）[2]根据串联分压及电流处处相等可得，当小灯泡正常发光时滑动变阻器的阻值约为 比较可得，应选用滑动变阻器B。 （2）[3]电流表、电压表有示数，说明电路为通路，但小灯泡不亮，说明电路中的电流过小，所以接下来应移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光，故C符合题意，AB不符合题意。 故选C。 （3）[4]图乙中电压表是小量程接入，分度值是0.1V，示数是1.7V，小于灯泡的额定电压，应增大灯泡的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理可知，应减小变阻器连入电路中的阻值，故滑片应向左移动，直到电压表示数为2.5V。 [5]图丙是小量程接入，分度值是0.02A，示数是0.18A，则小灯泡的额定功率为 [6][7]由图可知，当灯泡两端的电压增大，通过小灯泡的电流也增大，且电压增大相同幅度时，电流增加幅度越来越小，根据欧姆定律可知，小灯泡的电阻越来越大，原因是灯丝温度升高，灯丝电阻随温度升高而变大。 13．（2022·广东珠海·九年级期末）在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压恒为3V，小灯泡的额定电压为2.5V，滑动变阻器的规格为“30Ω，1A”。 （1）请你用笔画线代替导线连接图甲中的实物图；( ) （2）连接电路时，开关要 _____； （3）实验时，移动滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片向 _____（选填“左”或“右”）移动； （4）多次移动滑片，记录数据，得到通过小灯泡的电流随其两端电压变化的图像，如图丙所示。分析交流时，实验小组有以下的讨论： ①图中阴影部分的面积在数值上等于小灯泡此时的 _____； ②根据图像，可知小灯泡的额定功率为 _____W；还可求出此时滑动变阻器的电功率为 _____W； ③在实验过程中，灯泡电阻会变化。如调节滑动变阻器使其接入电路中的阻值减小ΔR1，观察到灯泡变亮，若小灯泡的阻值相应变化ΔR2，则ΔR1_____ΔR2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 【答案】如图；断开；左；实际功率；1.25；0.25；大于。 【解析】（1）[1]由题意可知，测量小灯泡电功率，电压表测量小灯泡两端的电压，故电压表并联在小灯泡的两端，如图所示： （2）[2]连接电路时，为了保护电路，电路中的开关要断开，在确保电路连接无误时，才能开始实验。 （3）[3]由图乙可知，此时电压表的量程为0~3V，0到1V之间有10小格，可得电压表的分度值为0.1V，故此时的电压示数为1.8V，小灯泡的额定电压为2.5V，总电压为。此时应该增加小灯泡两端的电压，小灯泡和滑动变阻器串联在电路中，串联电路电流处处相等，由可知，电压的分配与电阻成正比，故此时要减小滑动变阻器接入电路的阻值，由图可知，应将滑片向左移动。 （4）[4]由图可知，图中阴影部分为矩形，长的示数为电流的大小，宽的示数为电压的大小，此时电压小于小灯泡的额定电压，故阴影部分的面积在数值上等于小灯泡此时的实际功率，即 [5][6]由题意可知，小灯泡的额定电压为，由图丙可知，此时对应的额定电流，故小灯泡的额定功率为 小灯泡和滑动变阻器串联，根据分压原理可知，滑动变阻器两端的电压为 电流和小灯泡的额定电流相等，即 此时滑动变阻器的功率为 [7]在实验过程中，灯泡电阻会变化，随温度的升高而变大，当滑动变阻器接入电路中的阻值减小ΔR1，观察到小灯泡变亮了，说明通过小灯泡的电流增大了，由于该实验为串联电路，由可知，电路中的总电阻变小了。滑动变阻器减小了ΔR1，而小灯泡增大了ΔR2，因为总电阻是减小的，故ΔR1大于ΔR2。 ( 12 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十八章 电功率（原卷版） 课时18.3 测量小灯泡的电功率 2022年课程标准 物理素养 3.4.5结合实例，了解电功和电功率。知道用电器的额定功率和实际功率。 物理观念：加深对电功率的理解，会测算小灯泡的额定功率和实际功率，进一步练习使用电流表、电压表和滑动变阻器； 科学思维：知道测量小灯泡功率的原理，会测小灯泡的额定功率和实际功率； 科学探究：通过实验，体验小灯泡的电功率随它两端电压的变化而变化的规律； 科学态度与责任：通过实验认识用电器正常工作与不正常工作对用电器的影响，培养学生科学使用用电器的意识。 知识点一、用电流表和电压表测量小灯泡的电功率 1.伏安法测量小灯泡的电功率 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<U额时，P实<P额，小灯泡发光较暗。 当U实>U额时，P实>P额，小灯泡发光较亮。 2.实验注意事项 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。 辨析比较：三个伏安法测量实验的辨析 伏安法测小灯泡电功率 伏安法测小灯泡电阻 伏安法测未知电阻 不同点 原理 P=UI 多次测量的目的 获得不同电压下小灯泡的电功率 得到不同电压下灯丝的电阻，研究灯丝电阻与温度的关系 取平均值，减小误差 相同点 电路图 所测 物理量 都需要测出电压U和电流I 3.伏安法测小灯泡电功率实验中常见故障及原因分析 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 拓展延伸：用单一电表测小灯泡额定功率的典型电路 方法 电路原理图 直接测量的物理量 小灯泡的电功率表达式 安阻法 变化开关S，调节滑动变阻器，使电流表A1、A2的示数分别为I1、I额 （U额=I1R0） 只闭合开关S1、S3，调节滑动变阻器，使电流表示数为I额；保持滑片位置不变，断开开关S3，闭合S1、S2，电流表示数为I1 U额=（I1-I额）R0 伏阻法 闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，使电压表V1、V2示数分别为U1、U额 闭合开关S1，开关S2与1端闭合，调节滑动变阻器，使电压表示数为U额；保持滑片位置不变，把开关S2与2闭合，记录此时电压表示数为U1 保持电源电压U不变，闭合开关S，调节电阻箱至恰当的数值，使电压表示数为U额，记录此时电阻箱的阻值R0 【典例1】（2024·安徽亳州·三模）在测量小灯泡电功率的实验中，使用的小灯泡上标有“2.5V”的字样，为了测量在2.5V、3.0V和2.0V三种电压下的电功率，部分实验操作如下： （1）请用笔画线代替导线，在图甲中将未连接完成的电路连接完整，要求连接好后便可进行实验 ； （2）连接好电路后，闭合开关试触，电流表和电压表均有较小偏转，于是再次闭合开关， ，小灯泡正常发光，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W； （3）为了测量小灯泡两端电压为3.0V时的电功率，继续调节滑动变阻器，由于不小心将滑动变阻器滑到了最小阻值处，此时小灯泡发出耀眼的光后立即熄灭，则两电表的偏转情况是 （填选项符号）。 A．电压表偏转到最右边，电流表不偏转 B．电压表不偏转，电流表偏转到最右边 C．两电表均偏转到最右边 D．两电表均不偏转 【典例2】（2024·河北唐山·二模）小宇想测量额定电压为2.5V小灯泡的额定电功率，它正常工作时的电阻约为10Ω。实验室有如下器材：电源（电压恒为6V）、电流表、电压表、开关各一个，三个不同规格的滑动变阻器（规格分别为“10Ω  0.5A”“50Ω  0.2A”和“50Ω  0.5A”），导线若干。 （1）小宇设计了图甲所示电路，他应选规格为 的滑动变阻器才能完成实验； （2）图乙是小宇根据电路图连接的实物图，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡不亮，经检查是由于一根导线连接错误，请你在图乙中连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线 ； （3）小宇排除故障后，继续实验。实验中、当电压表的示数为2.5V时，电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率是 W，此时滑动变阻器接入电路的阻值约为 Ω（计算结果保留一位小数）； （4）小月同学准备利用图乙中连接好的实物电路，探究电流跟电阻的关系。实验时，她将小灯泡分别换成多个已知阻值的定值电阻R，保持电压表示数始终为如图丁所示，并记录各次电流表的示数，在不更换其他器材的情况下，为了能够完成实验，更换的定值电阻的阻值范围是： Ω到 Ω； 【拓展】小月打算增加一个阻值为10Ω的电阻，只利用一只电表，通过简单操作（开关S接a、b各一次）来测量小灯泡的额定功率，如图戊，方案1、方案2是小月设计的两种不同的电路图，能否测出小灯泡的额定功率，下列判断正确的是 。 A．两种方案都能                                     B．两种方案都不能 C．方案1不能，方案2能                             D．方案1能，方案2不能 知识点二、利用电能表测量用电器的电功率 实验原理 用电能表测出待测用电器在某段时间内消耗的电能，利用停表（秒表）测出所用时间，然后用公式进行计算 实验器材 待测用电器、电能表、停表（秒表） 实验步骤 （1）从电能表表盘上记下用电器每消耗1kW·h的电能，电能表的转数N（或指示灯闪烁次数N）； （2）断开家里其他用电器的开关，只让待测用电器在正常负荷下稳定工作； （3）用停表测量待测用电器工作时电能表转盘转数n（或指示灯闪烁次数n）所用时间； （4）断开待测用电器开关，计算其电功率。电能表转盘转数n（或指示灯闪烁次数n）时所消耗的电能为，用电器的实际电功率。 【典例3】小梅家有一台电吹风机，既能吹冷风也能吹热风，电路图如图甲所示，小梅在家中把该吹风机单独接入家庭电路正常工作，并使其吹热风，发现图乙中的电能表转盘6min内转过156圈，已知电动机额定功率是40W。求： （1）如甲图，开关S1闭合，S2断开，电吹风吹______风（选填“热”或“冷”）； （2）电吹风电热丝额定功率_______； （3）若电动机线圈电阻为5Ω，计算电吹风正常吹热风6min，电热丝与电动机产生热量的比值_______。 知识点三、知识导图 问题一：实验电路与器材 1.实验器材的选择原则 （1）电压表、电流表的选择原则：在满足量程要求的前提下尽可能选择小量程，以使测量结果的精确度更高。 （2）滑动变阻器的选择：①看允许通过的最大电流是否符合要求；②看最大阻值是否符合电路调节要求。 2.电路故障分析 （1）首先要根据题干给出的条件确定是断路还是短路：电流表有（无）示数，说明电流表所在电路时通路（断路）；电压表有（无）示数，说明电压表两接线柱到电源两极的电路时通路（断路）； （2）然后再分析、判断是哪一部分发生断路或短路。 【典例1】（2022秋·河南三门峡·九年级统考期末）在“测量小灯泡的电功率”实验中，闭合开关后，灯泡正常发光，如果小灯泡的灯丝断了，会出现下列哪一种现象（　　）。 A．电流表的指针满偏 B．电压表的示数接近电源电压 C．电压表的指针不偏转 D．滑动变阻器可以改变电压表的示数 【变式1-1】（2022秋·河南信阳·九年级统考期末）如图是探究并联电路电流特点的一种实际用电器，闭合开关S，灯泡L1、L2都发光。过一会儿，由于灯泡L1的质量问题，灯丝被烧断了。则下列说法正确的是（　　）。 A．滑动变阻器实际功率变大 B．灯泡L2额定功率变大 C．灯泡L2亮度不变 D．灯泡L2亮度变亮 【变式1-2】（2022·山东滨州·九年级期末）在如图所示的电路中，当开关闭合时，灯L1亮，灯L2不亮，电流表和电压表均有读数。则故障原因可能是（　　）。 A．L1断路 B．L1短路 C．L2断路 D．L2短路 问题二：伏安法测小灯泡电功率 【典例2】（21-22九年级上·河南驻马店·期末）在“测量小灯泡电功率实验”中，物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路。实验器材有：电源（电压恒为6V），滑动变阻器R1（10Ω 1A）、R2（20Ω 1A），标有“2.5V”字样的小灯泡（电阻约为10Ω）。 （1）为了完成实验，你认为应该选用的滑动变阻器是 （选填“R1”“R2”）； （2）请用笔画线代替导线将图乙的实验电路连接完整； （3）电路正确连接后，闭合开关，发现小灯泡不发光，电流表无示数，电压表有示数；假定电路故障只有一处，你认为造成这一现象的原因可能是 （选填字母）； A．小灯泡短路        B．小灯泡灯丝断了 C．电流表短路        D．滑动变阻器短路 （4）排除故障后，当滑动变阻器的滑片移到某一位置时，电压表读数为2V；若要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向 （选填“左”或“右”）移，使电压表示数达到 V为止，此时电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率是 W； （5）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 。 【变式2-1】（2022·山东淄博·九年级期末）关于小灯泡的几个小实验。 （1）测量标有“2.5V”小灯泡的额定功率。 ①请你用笔画线代替导线将图甲中的实物电路连接完整，且滑动变阻器的滑片P向左端移动时，电流表示数变大，连线不得交叉；______ ②闭合开关，移动滑片，发现小灯泡始终不发光，小英猜想可能的原因：①小灯泡的灯丝断了；②小灯泡短路；③滑动变阻器断路。她再观察，发现电流表示数为零，由此可判断猜想 ______是错误的；又进一步观察到电压表有示数，最终确定猜想 ______是正确的；（两空均选填“①”“②”或“③”） ③问题解决后，小美移动滑片，眼睛观察 ______的示数（选填“电压表”或“电流表” ），当示数为 ______时，说明小灯泡正常发光。测量完灯泡的额定功率后，小美又测了几组数据，并绘出小灯泡的I-U图像如乙图所示，小灯泡的额定功率为 ______W；继续分析乙图可知，小灯泡两端的实际电压越 ______，实际功率越大。小美利用图乙计算出了小灯泡在不同电压下的电阻，发现小灯泡在不同电压下电阻不同，是因为灯泡电阻受 ______影响； （2）同组的小明将自己实验用的一个小灯泡和小美的“2.5V 0.3A”的小灯泡串联接在电路中，闭合开关后，发现小美的小灯泡发光较亮，自己的小灯泡发光较暗，根据所学知识，可以判断出 ______的小灯泡电阻大。（选填“小明”或“小美” ） 【变式2-2】（2022·山东德州·九年级期末）如图所示，在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，电源电压为4.5V。 （1）用笔画线代替导线，将图甲所示电路连接完整；( ) （2）连接好电路闭合开关后，发现灯泡不亮，检查电路发现电压表、电流表均有示数，则接下来的操作应是___________； （3）问题解决后，移动滑动变阻器滑片，当电压表示数为2.3V时，为了让灯泡正常发光，此时应将滑片向___________（左/右）侧移动； （4）当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡额定功率为___________W； （5）下表是实验中测量的几组数据，其中一个电流数据有误，此数据为___________； U/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 I/A 0.2 0.25 0.28 0.37 （6）要完成上述表中数据测量，实验中滑动变阻器的总阻值至少为___________Ω； （7）实验结束后，小组同学对测量结果进行误差分析，考虑到电压表中也有电流通过，该电路所测小灯泡的额定功率与真实值相比___________（选填“偏大”或“偏小”）。 问题三：单一电表测小灯泡电功率 1.测量小灯泡额定功率基本方法是伏安法，其他方法都是在伏安法基础上衍生出来的。 （1）只有电流表时：利用并联电路电压相等的规律，用电流表和已知阻值的定值电阻串联，然后与小灯泡并联，间接测出小灯泡两端的电压； （2）只有电压表时：利用串联电路电流相等的规律，将已知电阻和小灯泡串联，用电压表测出已知电阻两端的电压，便可以间接测出通过小灯泡的电流。 2.利用电能表测用电器的电功率：解题通法：用电能表测用电器电功率的原理 由实际转数n，求得消耗的电能，则用电器的电功率为。 【典例3】（2022·山东泰安·九年级期末）测一额定电压为U0的小灯泡的额定电功率实验时，发现没有电压表，利用一个已知电阻R0、若干开关、电源电压为U的学生电源和导线。她设计出如图所示电路图，所有开关断开，将滑动变阻器阻值调到最大。闭合开关S、S1调节滑动变阻器的滑片,直到电流为，保持开关S闭合和滑动变阻器的滑片位置不动，闭合开关S2后断开开关S1，记下此时的电流I，则小灯泡的额定电功率为（  ）。 A． B． C． D． 【变式3-1】（2022·山东滨州·九年级期末）小华在测额定电压为2.5V小灯泡的功率实验中，连接了图甲所示的部分电路。 （1）在连接滑动变阻器时，要求滑片P滑到最右端时，能够起到保护电路的作用，小华应该将从电流表负接线柱连出导线接在滑动变阻器的______（选填“A”或“B”）接线柱上； （2）闭合开关后，无论怎样移动滑动变阻器滑片P的位置，小华发现小灯泡始终不发光，电流表指针指在零的位置几乎不动，电压表有示数，则故障原因可能是( )； A．滑动变阻器的滑片P与电阻线接触不良 B．小灯泡发生短路 C．小灯泡与底座上的金属触头接触不良 D．电流表发生短路 （3）实验中，图乙是小灯泡正常发光时的电流表表头，请你帮助小华完成下面表格。请完善表格中数据：①______；②______； 实验序号 U/V I/A P/W 1 2.0 0.42 0.84 2 2.5 ① ② 3 2.8 0.54 1.51 （4）完成上述实验后，小聪向老师要了一个已知阻值为R0的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的电路，也测出了小灯泡的额定功率。请完成下列实验步骤： ①闭合开关Sl，将S2拨到触点______（选填“1”或“2”），移动滑片，使电压表的示数为______V； ②再将开关S2拨到触点______（选填“1”或“2”），保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U； ③灯泡额定功率的表达式为P额=______（用已知量和测量量表示）。 【变式3-2】（2022·四川遂宁·九年级期末）某同学利用如图所示电路，测量额定电压为2.5 V小灯泡的额定功率，下列说法错误的是（ ）。 A．闭合开关前，滑片P应滑到B端 B．闭合开关后，小灯泡不发光，一定是小灯泡灯丝断了 C．当电压表示数为2.5 V时，测出通过小灯泡的电流，可算出小灯泡的额定功率 D．实验还可得知，小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮 【基础强化】 1．（2022·山东烟台·九年级期末）在“测量小灯泡的电功率”的实验中，某同学连接好电路，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，当滑动变阻器连入电路中的电阻变大时，电压表的读数也随着变大，反之，随着变小，则发生这一现象的原因是（ ）。 A．电压表的正、负接线柱接错了 B．电压表的量程选择不合适 C．电压表坏了 D．电压表与滑动变阻器并联 2．（2022·四川广元·九年级期末）如图所示，是电学中常见的电路图，在A、B两点间分别接入下列选项中加点字的元件，并进行对应实验，对滑动变阻器在此实验中的作用描述正确的是（　　）。 A．探究电流与电压的关系——改变定值电阻两端电压 B．探究电流与电阻的关系——调节电阻两端电压成倍数变化 C．测量定值电阻的阻值——仅仅为了保护电路 D．测量小灯泡的电功率——改变小灯泡两端电压，求平均电功率 3．（2022·广东广州·九年级期末）做某一个电学实验，下表是同一电路正确接线时的多组电压表和电流表的数据，可能是在进行下列哪些实验探究中收集的（　　）。 实验次数 1 2 3 4 5 6 电压U/V 1.0 1.4 1.8 2.2 2.6 3.0 电流I/A 0.26 0.34 0.42 0.48 0.52 0.54 ①探究通过导体的电流与电压的关系   ②测量小灯泡的电功率 ③测量小灯泡的阻值   ④测量定值电阻的阻值 A．①④ B．③④ C．①③ D．②③ 4．（2022·广东佛山·九年级期末）小明利用如图甲所示电路测定小灯泡的功率。被测小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω左右。现有如下器材：电源（电压为6V）、电流表、电压表、开关各一个、导线若干、滑动变阻器。 （1）实验前在检查仪器时，发现电流表指针如图乙所示，则接下来的操作是______； （2）闭合开关，改变滑动变阻器的阻值，测得多组数据，画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图象（如图丙），则小灯泡的额定功率为______W。在多次测量中，小明还发现：当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比______。（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 5．（2024·黑龙江齐齐哈尔·二模）用如甲图所示电路测量小灯泡的电阻，其中电源电压为3V恒定不变，小灯泡的额定电压为2.5V，滑动变阻器规格为“20Ω，1A”，导线若干（导线电阻忽略不计）。 （1）请用笔画线代替导线，将电路连接完整（导线不能交叉），要求滑片P向左滑动时，电路中的电流变小； （2）闭合开关后，发现小灯泡不亮，电压表、电流表示数均较小，可能是灯泡 。然后多次测量并记录数据（如下表所示）。当电压的表示数为2.5V时，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，计算此时小灯泡的阻值为 Ω（精确到0.1）； （3）对比小灯泡在不同亮度下的电阻，你的发现是 。实际生活中，在闭合开关的瞬间白炽灯灯丝容易烧坏，是因为此时灯丝的电阻 ，实际电功率较大，灯丝容易熔断； （4）继续移动滑片，当小灯泡两端电压达到3V时，小灯泡的电功率可能是 W（选填“0.84”、“0.9”、“1”）。如果想用本实验器材探究电流和电压的关系，你认为是否可行？ ； （5）小组同学计划用该装置测量某定值电阻阻值时，发现电压表损坏，于是设计了如图丙所示的电路，测出了的阻值。实验步骤如下： ①将滑片移到a端，闭合开关S，读出电流表的示数，记为； ②将滑片移到b端，闭合开关S，读出电流表的示数，记为； ③读出滑动变阻器的最大阻值为R，则： （用、和R表示）。 实验次数 1 2 3 4 5 发光情况 不亮 微光 暗 明亮 耀眼 电压U/V 0.5 0.9 1.5 2.5 2.8 电流I/A 0.16 0.20 0.22 0.30 电阻R/Ω 6．（2022·广东韶关·九年级期末）几个同学在做“测定小灯泡额定功率”的实验时，电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为3.8V，阻值约为12Ω。如图所示是小勇同学连接的实物电路。 （1）根据题目要求，把图中的电路补充完整；______ ； （2）在正确连接电路时，开关必须_______，滑动变阻器的滑片应移至______端（填A或B）。实验时，要使小灯泡正常发光，应调节滑动变阻器使电压表的示数为______V，若此时电流表的示数如图所示，电流为_____A，那么小灯泡的额定功率是_______W； （3）明明同学分析下表1、2、3次数据，发现三次小灯泡的电阻逐渐增大，你认为造成小灯泡电阻增大的原因是灯丝_______发生了变化； 次数 1 2 3 电压/V 2.0 2.5 2.8 电流/A 0.28 0.30 0.31 （4）如图所示，当电压表的示数是1.2V时， 为测量小灯泡的额定功率，闭合开关后，正确的操作为：______ 。 【素养提升】 7．（2022·四川遂宁·九年级期末）某同学利用如图所示电路，测量额定电压为2.5 V小灯泡的额定功率，下列说法错误的是（ ）。 A．闭合开关前，滑片P应滑到B端 B．闭合开关后，小灯泡不发光，一定是小灯泡灯丝断了 C．当电压表示数为2.5 V时，测出通过小灯泡的电流，可算出小灯泡的额定功率 D．实验还可得知，小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮 8．（2022·四川省德阳市第二中学校九年级期末）测额定电压是3.8V小灯泡的额定功率和正常发光时的电阻的实验中： ①按实验要求，把下左图中所给实物连接图补充完整____。 ②开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应放在______端。（左、右） ③实验时，调节滑动变阻器接入电路的阻值，使电压表的示数为_____V。此时电流表示数如下图所示，则通过小灯泡的电流是_____A，小灯泡的额定功率是________W，小灯泡正常发光时的电阻是________Ω。 9．（2022·广东广州·九年级期末）学习小组想探究当小灯泡两端的电压增大时，其实际功率和亮度的变化情况。图1是实验电路图，实验提供的小灯泡的额定电压为2.5V。 （1）按图1在图2中正确连接实物，要求滑动变阻器滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻值变大________； （2）正确连接电路后，闭合开关，小明发现电流表和电压表的指针都有偏转，灯泡却不亮。小明认为一定是因为灯丝烧断了，他的判断是否正确？________；依据是________； （3）解决以上问题后，继续做实验。小明移动滑动变阻器的滑片，记录电压表示数、电流表示数及灯泡亮度如表： 数据序号 1 2 3 4 5 6 电压U/V 0.61 1 1.5 2.5 3 4.3 电流I/A 0.11 0.2 0.35 0.7 0.94 1.4 灯泡亮度 微微发光 偏暗 较亮 亮 很亮 忽然烧坏 由上表可得，小灯泡两端电压越大，它的实际功率________（选填“越大”、“越小”或“不变”）；小灯泡正常发光时的功率为________W； （4）小红认为不需要滑动变阻器，只通过增加干电池（每节1.5V）的节数也能记录多组实验数据完成该探究实验，你觉得可行吗？________；为什么？________。 10．（2024·江苏无锡·二模）小明学习了电学知识后，在实验室找来了一个额定电压为“”的小灯泡，计划测定该小灯泡正常发光时的电阻和功率，他在学校的实验室找到了相关器材，并进行了如下实验，已知电源电压恒为，滑动变阻器规格为“，”。 （1）请用笔画线代替导线，将图甲所示实物图连接完整 ；（要求闭合开关后，滑片右移，灯泡变亮） （2）连接好电路后闭合开关，灯泡不亮，电流表和电压表均没有示数；移动滑片后，发现灯泡仍然不亮，电流表和电压表仍然没有示数。则电路的故障可能是 ； A．灯泡断路　　B．灯泡短路　　C．滑动变阻器断路　　D．滑动变阻器短路 （3）排除故障后，闭合开关，发现电压表的示数如图乙所示，接下来他应该将滑动变阻器的滑片向 移动，同时注意观察 （选填“电流表”“电压表”或“灯泡”），直到灯泡正常发光； （4）经过多次测量，小明绘制了小灯泡的图像，如图丙所示，则该小灯泡正常发光时的电阻为 ，小灯泡的额定功率为 W； （5）小明和小华经过思考，将电压表改装为间接测量电阻大小的仪表，分别设计了如图丁所示的方案（电源电压恒定不变），并进行了以下操作和分析： ①小明在电路的M、N两点之间接入电阻箱，调节旋钮使它接入电路的阻值分别为、、，闭合开关，电压表指针分别指向、、的刻度线，并在表盘相应位置标出了电阻的数值（图戊），以此方法再标出其他刻度线，电压表就可以用来间接测量阻值了。由以上数据可知：电源电压为 V，定值电阻的阻值为 ； ②小华的设计方案，所用器材的规格、电表的量程都与小明的完全相同，分析她的设计方案可知：在保证器材安全的前提下，她改装后的电压表所能测的最小电阻值 （大于/小于/等于）小明改装的电压表所能测量的最小电阻值。 11.（2022·广东江门·九年级期末）在“测小灯泡功率”的实验中，小灯泡标有“2.5V”字样。 （1）连接电路时开关应______，正确连接电路后（如图甲所示），先测小灯泡两端电压为2V时的电功率，若要继续测量小灯泡的额定功率，此时应将滑动变阻器的滑片向______（选填“左”或“右”）移动，当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，此时电路中的电流是______A，小灯泡的额定功率为______W； （2）用一个10Ω的定值电阻R0和一个单刀双掷开关替换了电流表，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 ③R0的电流I0=______，小灯泡额定功率P额=______（以上两空用R0、U1、U2表示）。 【能力培优】 12．（2024·江西吉安·模拟预测）【实验名称】测量小灯泡电功率 【实验器材】电池组、开关、导线、滑动变阻器、待测小灯泡、电流表和电压表等 【实验原理】本实验的实验原理是 ； 【实验步骤】 如图甲所示，小明在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压为6V不变。小灯泡的额定电压为2.5V，电阻大约为10Ω，有两个规格分别为“10Ω  1A”的滑动变阻器A和“50Ω  2A”的滑动变阻器B。 （1）本实验中应选择滑动变阻器 （选填“A”或“B”）； （2）连好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数。接下来应进行的操作是 ；（填字母） A．断开开关，更换小灯泡 B．检查电路是否断路 C．移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光 （3）问题解决后，继续进行实验，发现电压表的示数如图乙所示。要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向 （选填“左”或“右”）端移动，直到小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示。则小灯泡的额定功率为 W。 【拓展】小明根据小灯泡的图象（如图所示），分析出小灯泡的电阻随两端电压的增大而 （选填“增大”“不变”或“减小”），你认为原因是 。 13．（2022·广东珠海·九年级期末）在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压恒为3V，小灯泡的额定电压为2.5V，滑动变阻器的规格为“30Ω，1A”。 （1）请你用笔画线代替导线连接图甲中的实物图；( ) （2）连接电路时，开关要 _____； （3）实验时，移动滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片向 _____（选填“左”或“右”）移动； （4）多次移动滑片，记录数据，得到通过小灯泡的电流随其两端电压变化的图像，如图丙所示。分析交流时，实验小组有以下的讨论： ①图中阴影部分的面积在数值上等于小灯泡此时的 _____； ②根据图像，可知小灯泡的额定功率为 _____W；还可求出此时滑动变阻器的电功率为 _____W； ③在实验过程中，灯泡电阻会变化。如调节滑动变阻器使其接入电路中的阻值减小ΔR1，观察到灯泡变亮，若小灯泡的阻值相应变化ΔR2，则ΔR1_____ΔR2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 ( 12 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$