第6节 电能 第3课时 实验：测定小灯泡的功率（高效培优讲义）科学浙教版九年级上册

第3章 能量的转化与守恒 第6节　电能 第3课时 实验：测定小灯泡的功率 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 测定小灯泡的功率 1 题型2 “伏安法”测量小灯泡的功率故障的分析、测小灯泡电功率的其他方法 7 【能力培优练】 15 【链接中考】 22 【重难题型讲解】 题型1 测定小灯泡的功率 1. 实验目的：测定小灯泡在不同电压下的电功率。 2. 实验原理：伏安法，P＝UI 3. 实验器材：电源、开关、导线、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器。 【注】①利用电压表和电流表分别测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流就可求出小灯泡的电功率。②实验时应选择规格不同(阻值不同)的灯泡。 4．实验电路图：如图 5. 实验表格： 小灯泡规格 电压表示数 U/伏 电流表示数 I/安 小灯泡实际功率 P/瓦 灯泡亮度 额定电压U额＝2.5伏 6. 实验操作要点 （1）按电路图连接实物，在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑片P应放在最大阻值处。 （2）调节滑动变阻器滑片P的位置，先后使电压表的示数小于、等于和略大于小灯泡的额定电压，观察小灯泡的亮度，并将实验数据填入表格中； （3）分析数据得出结论。 7. 实验结论： 计算功率并进行比较，U为实际电压、U额为额定电压。 当U>U额时，则P>P额：灯很亮，易烧坏。 当U<U额时，则P<P额：灯很暗。 当U=U额时，则P=P额：正常发光。 因此，灯泡亮度决定于小灯泡的实际功率。小灯泡两端的电压越高，实际功率越大，灯泡越亮。 滑动变阻器在本实验中的作用除了保护电路以外，主要目的是调节灯泡两端的电压，便于测出它的额定功率和实际功率。 8. 实验要求 （1）本实验的关键是电压表和电流表量程的选择，一般应根据小灯泡的额定电压，并在额定电压上下浮动20%，来确定电源电压及电压表的量程，然后估计通过小灯泡的最大电流，来确定电流表的量程。 （2）在连接电路时，开关应一直处于断开状态；闭合开关之前，必须把滑动变阻器的滑动触头移到电阻值最大的位置。 （3）实验时，在移动滑动变阻器的滑动触头时，眼睛要看着电压表，看它的示数是不是等于小灯泡的额定电压。 9. 讨论 （1）连接电路时，要注意哪些事项？ ①连接电路时，必须断开开关； ②连接滑动变阻器时采用“一上一下”接法，闭合开关前应将滑动变阻器滑片移到最大阻值处； ③连接电表时，电流表串联接入电路、电压表并联接入电路；电流必须“+”进“-”出，应根据小灯泡的额定电压值，估计电路中的电流、电压最大值，选择合适的量程，一般所选量程要略大于灯泡的额定电压(特殊要求除外)。 ④加在小灯泡两端的电压不能超出额定电压过多，否则易将灯泡烧坏。 （2）小灯泡在哪种情况下属于正常发光？ 当小灯泡两端的电压等于额定电压时，小灯泡正常发光，此时小灯泡消耗的功率等于它的额定功率。 （3）如果一再降低或一再提高小灯泡两端的电压，将会出现什么情形？ 当小灯泡两端的电压降低时，小灯泡消耗的功率将减小。当电压降低到一定数值时，虽然此时小灯泡两端的电压不为零，但小灯泡将不再发光。相反，当小灯泡两端的电压升高时，小灯泡消耗的功率将增大，当小灯泡两端的电压增大到一定数值时，小灯泡的灯丝将会烧毁。 （4）本实验需要多次测量求平均值吗？ 测量小灯泡的功率没有平均值，故不需多测几次求平均值，因为所测得的功率都是小灯泡的实际功率，加在小灯泡两端的电压有无数个，小灯泡的实际功率就有无数个，无法通过求取平均值来减小误差。 【实验疑难解读】“伏安法”测量小灯泡的功率和电阻的异同点： 比较项目 “伏安法”测电功率 “伏安法”测电阻 相 同 点 电路图 所测量的物理量 灯泡两端的电压和电流 滑动变阻器的作用 ①改变灯泡两端的电压，使其等于额定电压；②保护电路 不 同 点 原理不同 P=UI 所测物理量的取值 加在灯泡两端的电压取：当U实=U额； 当U实>U额；当U实<U额。 灯泡两端的电压没有特别限制，只要不大于其额定电压即可 分析实验现象及数据得出的结论 伏安法测电功率的实验结论是：U实=U额，P实=P额，小灯泡正常发光；U实>U额，P实>P额，小灯泡发光较亮；U实<U额，P实<P额，小灯泡发光较暗。 伏安法测电阻的实验结论是电阻是导体本身的一种属性，其大小等于导体两端电压与导体中电流的比值，而与导体两端的电压和导体中电流的大小没有关系。并分析电阻与温度的关系，得出“灯泡的电阻随灯丝的温度的变化而变化”的结论 实验步骤 1.实验前应观察小灯泡上标有的额定电压（或额定电流） 2.正确连接电路，在闭合电键前，滑片移到阻值最大的位置3. 闭合电键，移动滑片观察到电压表示数为额定电压为止，然后再观察电流表示数和灯亮暗情况记入表格求出额定功率 4.移动滑片使电压表示数分别高于、或低于额定电压，再分别观察电流表示数和灯亮暗情况记入表格求出两次实际功率 1.正确连接电路，在闭合电键前，滑片移到阻值最大的位置 2.闭合电键，观察电压表示数电流表示数记入表格求出电阻值 3.移动滑片改变电压表电流表示数三次，分别记入表格求出电阻值 4.求出电阻平均值 ★特别提醒 (1)伏安法测功率滑动变阻器的作用是保护电路和控制灯泡两端电压，多次测量的目的是为了测量不同电压下小灯泡的实际功率，不是为了多次测量求平均值。所以设计的表格中没有“平均功率” 这一栏。 (2)伏安法测定值电阻时，滑动变阻器的作用是保护电路和改变电路中的电流和电阻两端电压，因电阻阻值不变，这是为了多测几组对应的电压、电流值，多次测量的目的是求平均值来减小误差。 (3)伏安法测小灯泡电阻时，由于灯丝电阻大小与温度有关。在不同的工作状态下，小灯泡温度不同，灯丝电阻也不同。因此测灯丝电阻时滑动变阻器的作用是为了保护电路和改变电路中的电流，不是为了多次测量求平均值。 【典例1-1】为测量一只标有“2.5V”的小灯泡的额定功率，某实验小组设计了如图所示的电路图。所用实验器材有：电源(电压恒为6V)一个､开关一只，小灯泡电阻约为10Ω，其他可选用的器材有： ①电压表(量程0~3V) ②电压表(量程0~15V) ③电流表(量程0~0.6A) ④电流表(量程0~3A) ⑤规格为“10Ω 2A”的滑动变阻器 ⑥规格为“20Ω 2A”的滑动变阻器 为了完成实验，可选择的实验器材组合是（ ） A.①③⑤ B.②④⑥ C.①③⑥ D.②④⑤ 【答案】C 【解析】灯泡的额定电压为2.5 V，所以电压表应选择0~3 V 的量程，选择①；灯泡的电阻大约为10 Ω，所以灯泡正常发光时电流大约为I=U/R=2.5 V/10 Ω=0.25 A，所以电流表应选择0~0.6A 的量程，选择③；当灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值应为R滑=U滑/I=(6 V-2.5 V)/0.25 A=14 Ω>10 Ω，所以应选择规格为“20 Ω　2A”的滑动变阻器，选择⑥。故选C。 【典例1-2】[2025台州路桥期末]为测定小灯泡的额定功率，小柯利用电压恒为3伏的电源､滑动变阻器､标有“2.5V”字样的小灯泡等器材，按图甲方式连接电路进行实验。 （1）闭合开关，小柯将滑动变阻器的滑片移到某一位置后，电压表示数如图乙所示，此时电压大小为______V。为了使小灯泡正常发光，需将滑动变阻器的滑片向______(填"A"或"B")端移动。 （2）根据图丙可知，该小灯泡的额定功率为__________W。 【答案】（1）2 A （2）0.625 【解析】（1）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P到某一位置，电压表示数如图乙所示，电压表选用小量程，分度值为0.1V，其示数为2V，小于灯泡的额定电压2.5V，为了测得小灯泡的额定功率，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，根据串联电路分压规律可知，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故应将滑动变阻器的滑片P向A端移动，使电压表的示数为2.5V； （2）由图丙可知，当灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的电流为0.25A，则小灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×0.25A=0.625W。 跟踪训练1-1 [2025福建福州高新区一中月考]在“伏安法测电功率”的实验中，滑动变阻器不能起到的作用是（ ） A.改变被测灯泡的额定功率 B.改变被测灯泡两端的电压 C.改变电路中的电流 D.保护电路 【答案】A 【解析】滑动变阻器在实验中首先起到保护电路的作用，所以D正确；通过改变滑动变阻器接入电路的电阻，还可以改变电路中的电流及灯泡两端的电压，所以B､C正确；灯泡的额定功率是不变的，其实际功率随着实际电压的改变而改变，所以A错误；故选A。 跟踪训练1-2 在“用伏安法测小灯泡电功率”的实验中，待测小灯泡额定电压为2.5V，电源电压恒为3V不变。 （1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物图连接完整，要求滑动变阻器的滑片向右移动时，灯泡亮度变亮。 （2）正确连接好电路，闭合开关发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，则故障可能是小灯泡发生了______（选填“短路”或“断路”）。 （3）排除故障后，小丽同学闭合开关，移动滑片到某一位置时，电压表示数如图乙所示，若她想测量小灯泡的额定功率，应将滑片向______（填“左”或“右”）移动，使电压表的示数为2.5V。 （4）小丽同学移动滑片，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I﹣U图像，由图像可计算出小灯泡的额定功率为______W。 【答案】（1）见解析 （2）短路 （3）右 （4）0.5 【解析】（1）根据要求滑动变阻器的滑片向右移动时，灯泡亮度变亮，应该把滑动变阻器接右下方接线柱接入电路，连接电路如下： （2）正确连接好电路，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，可以判断故障位置，可能是小灯泡发生了短路。 （3）根据电压表示数如图乙所示，可知此时小灯泡电压小于额定电压，若她想测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器电阻减小，因此应将滑片向右移。 （4）由图丙所示可知，小灯泡的额定电压2.5V和额定电流0.2A，可以求得小灯泡的额定功率。 题型2 “伏安法”测量小灯泡的功率故障的分析、测小灯泡电功率的其他方法 1.“伏安法”测量小灯泡的功率故障的分析 类别 现象 故障原因 排除办法 器材选择不当导致故障 电流表、电压表指针偏转的角度小（或超过最大刻度） ①电压表、电流表量程选择过大（小）；②电源电压太小（大） 选择小量程，如果故障还存在，只有调高电源电压。实验中若电表指针偏转的角度太小，估读电流或电压时由于视觉造成的误差将增大。为了减小实验误差，选择量程时既不能使电表指针超过最大刻度，又要考虑到每次测量时应该使电表指针偏过刻度盘的中线。 移动滑片，两表示数都有变化，但始终达不到额定电压 电源电压太小 更换电源 灯泡发光，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，发现电压表和电流表的示数变化均很小。 滑动变阻器的最大值太小(相对于灯泡的电阻) 换额定值大一点的滑动变阻器 器材连接过程中存在故障 闭合开关后，灯虽亮，但电压表、电流表指针反向偏转 两表的“+”“-”接线柱接反了，当电流从“-”接线柱流入时，指针反向偏转，甚至出现指针打弯、损坏电表的情况。 电压表、电流表指针反向偏转 灯泡较亮，电压表示数低于额定电压；或灯泡较暗，电压表示数高于额定电压 电压表接错，没有测灯泡两端的电压 将电压表并联在灯泡两端 移动滑片，电流表示数有变化，电压表示数无变化 电压表并联在了电源两端 将电压表并联在灯泡两端 电流表示数随电压表示数的增大而减小 电压表并联在变阻器两端 将电压表并联在灯泡两端 闭合开关后，灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，而电压表指针却偏转很大 电流表、电压表位置相互对换了，电压表直接测电源电压 将两表位置对调即可 闭合开关之前，灯泡已亮，电流表和电压表也正常偏转，而闭合开关后，灯泡反而熄灭，两电表也停止运转 将开关错误地并联在电源两端。开关闭合前都正常，开关闭合后，电源被短路，所以电灯灭、电表停止偏转。这种错误会烧坏电源，实验时，应避免出现。 将开关串联在电路上 滑动变阻器连接错误 滑动变阻器的滑片滑动时，电流表、电压表示数及灯泡亮度无变化。 滑动变阻器连接没有遵循“一上一下”的接线原则，全部连下端接线柱，把滑动变阻器接成了定值电阻。 遵循“一上一下”原则正确连接滑动变阻器。 滑动变阻器的滑片滑动时，电表示数都不变，灯泡极亮且亮度无变化。 滑动变阻器连接没有遵循“一上一下”的接线原则，全部接上端金属杆，滑动变阻器在电路中的阻值为零，有烧坏灯泡的危险 遵循“一上一下”原则正确连接滑动变阻器。 元件损坏导致故障 闭合开关，灯泡不亮，两表无示数 电路中存在断路：①接线柱接触不良；②电路中电源、电流表、开关或变阻器可能损坏；③连接导线可能断开。 可先把各接线柱拧紧，若还不行，用一根导线让各元件依次短路，找出故障位置。 电流表有示数，电压表无示数，灯泡不发光 ①电压表损坏 ②灯泡短路 更换电压表，检查用电器 灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数较大(指示电源电压) 灯泡断路 更滑灯泡 闭合开关，灯不亮，电流表几乎没有示数，电压表指针明显偏转 可能是灯泡灯丝断了或灯座与灯泡接触不良 更换灯泡或使灯座与灯泡接触良好 开关连接故障 刚接好最后一根导线，灯泡立即亮了 连接电路的过程中，开关没有断开。 连接时注意断开开关，保护电路。 2.只有电压表或电流表时测小灯泡的电功率(灯泡的额定电压U0、定值电阻阻值R0已知)。 电路图 测量过程 灯泡电功率表达式 只有电压表 1.断开S1、闭合S2，移动滑片使电压表示数为U0；2.保持滑片位置不变，闭合S1，断开S2，记下电压表的示数为U。 P额＝ 1.先将表接到处，移动滑动变阻器，闭合开关，使示数达到灯泡额定电压U0； 2.把表接到处，读数U2。 P额＝U0× 只有电流表 1.闭合S1、断开S2，移动滑片，使电流表示数为；2.保持滑片位置不变，断开S1、闭合S2，记下电流表的示数为I。 P额＝U0(I－) 1.将电流表接到位置，调节滑动变阻器，使电流表示数为I1＝； 2.拆下电流表，接到位置，电流表示数为I2。 P额＝I1×R0×I2 【典例2-1】[2023江苏苏州中考一模]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 【答案】B 【解析】由图甲可知，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，此时可调节滑动变阻器使R0两端的电压等于2.5V，即使电流表示数为0.1A，但当单刀双掷开关接b时，因小灯泡的电阻阻值与定值电阻R0的电阻阻值不一定相等，此时不能保证小灯泡两端电压为2.5V，故图甲方案不能测量小灯泡的额定功率；由图乙可知R0､小灯泡和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R0两端的电压，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的额定功率。故选B。 【典例2-2】某实验小组的同学在进行“测量小灯泡的额定功率”的实验中，现有器材：电源（电压恒为）、开关、电压表、电流表各一个，导线若干，额定电压为的待测小灯泡（电阻约为），滑动变阻器两个（A：“　”；B：“　”）。 （1）如图甲所示是小田同学连接的实物电路图，图中只有一根导线连接错误，请你在图中用“×”标出这根错接的导线，只改接一根导线使电路成为正确的电路_______（不能与其他导线交叉）； （2）实验中，应选用的滑动变阻器是_______（选填“A”或“B”）； （3）小田确认电路连接无误后闭合开关，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡始终不发光且电压表的示数都接近电源电压，则电路的故障是______________； （4）排除故障后，移动滑动变阻器的滑片，并绘制出了小灯泡的电流随电压变化的图像如图乙所示，则该小灯泡的额定功率为_______W； （5）该组的另一同学接着实验时，发现电压表量程已经损坏，量程还可以正常使用，在不添加器材的情况下，为了测出该小灯泡的额定功率，你的方法是________________________________； （6）完成实验后，小明还想测量定值电阻的阻值，用替换了小灯泡，同时发现电流表损坏，于是用如图丙所示的电路完成了实验，已知滑动变阻器的最大阻值为，他的实验步骤： ①闭合开关，将滑片移至最左端，读出电压表示数为； ②将滑片移至最右端，读出电压表示数为，则电阻的阻值表达式：_______（用、、表示）。 【答案】（1）见解析 （2）B （3）小灯泡断路 （4）1.14 （5）将电压表与滑动变阻器并联 （6） 【解析】（1）实验中电流表要与灯泡串联，电压表与灯泡并联，作图如下： （2）小灯泡正常发光时，根据串联分压原理则有 解得，所以应选用的滑动变阻器是B。 （3）小灯泡始终不发光，说明电路中有断路或者灯泡被短路。而电压表有示数，说明电压表与电源两极是相连的，因此，是在与电压表并联的部分出现了断路，故是与电压表并联的小灯泡断路了。 （4）如图乙所示，小灯泡电压为3.8V时，电流为0.3A，则该小灯泡的额定功率为 （5）小灯泡正常发光时，变阻器的电压为 电压表量程已经损坏，量程还可以正常使用，在不添加器材的情况下，为了测出该小灯泡的额定功率，可以将电压表与滑动变阻器并联，当电压表示数为2.2V时，小灯泡正常发光。 （6）①闭合开关，将滑片移至最左端，变阻器阻值为0，电压表测电源电压，读出电压表示数为，则电源电压为；②将滑片移至最右端，和滑动变阻器的最大阻值为串联，电压表测电压，读出电压表示数为，则根据串联分压原理则有 解得电阻的阻值为 跟踪训练2-1 [2025杭州拱墅期末]小乐进行“测量额定电压为2.5V的小灯泡的电功率”的实验，回答问题： （1）小乐连接了如图甲所示的电路(电源电压为3V且恒定不变)，闭合开关前检查发现，此电路有一根导线连接有误。在图中这根导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确连接的导线。 （2）小乐正确修改电路连接后，多次测量小灯泡两端电压和通过的电流。若某次测量时，电压表示数为2V，要使小灯泡正常工作，此后应进行的操作是______________________________。 （3）小乐共测出6组数据，并据此绘制通过小灯泡的电流随小灯泡两端电压变化的关系图像，如图乙所示。则小灯泡的额定电功率为________W。通过图像分析发现，小灯泡灯丝的电阻在逐渐变大，其原因是______________________________________。 【答案】（1）如图所示 （2）向右移动滑动变阻器的滑片P， 使电压表示数为2.5 V （3）0.5 小灯泡电功率变大，温度升高，小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大 【解析】（1）电流表应与小灯泡串联接入电路，电压表应并联在小灯泡两端，如答图所示； （2）若某次测量时，电压表示数为2V，说明小灯泡两端电压过低，因此为了使其正常发光，变阻器两端电压要减小，变阻器接入电路的阻值要减小，故操作为向右移动滑片，使电压表示数为2.5V； （3）由图可知，小灯泡正常发光时两端电压为2.5V，通过的电流为0.2A，故其额定功率P=UI=0.5~W小灯泡的电阻在增大，是因为小灯泡两端电压越高，其实际功率越大，灯丝温度越高，而灯丝电阻随温度升高而增大。 跟踪训练2-2 小华用如图甲所示装置探究电流与电压的关系，电源电压3V恒定不变，滑动变阻器的规格为“20Ω 2A”。 （1）连接好电路闭合开关后，移动滑片发现，电流表无示数，电压表有示数，则出现该故障的原因可能是___________________________________； （2）排除故障后，改变滑片位置，记录实验数据如下表，空白处的电流如图乙所示，读数是_______A，根据表中数据可归纳得出结论：__________________________________________； 实验次数 1 2 3 4 5 6 电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 电流I/A 0.1 0.2 0.4 0.5 0.6 （3）小华在仔细分析数据时，发现有一组数据是错误的，则错误数据是第_______次； （4）为了进一步探究电流与电阻的关系，又找来10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻继续实验，得出实验数据如图丙所示。若在10Ω电阻换下后，更换15Ω的电阻重新实验，需要将滑动变阻器滑片向_______（选填“左”或“右”）滑动，使电压表示数为_______V； （5）另一小组实验时发现电流表已损坏，于是找来了一个阻值为的定值电阻设计了如图丁所示电路，测出了额定电压为的小灯泡的额定功率。已知电源电压为U且保持不变，请将实验步骤补充完整： ①只闭合开关S、S2，移动滑片P，使电压表的示数为； ②只闭合开关S、S1，保持滑片P不动，读出电压表的示数为； ③小灯泡的额定功率_______（用U、、、表示）。 【答案】（1）R断路 （2）0.30 当电阻一定时，电流与电压成正比 （3）1 （4）左 2 （5） 【解析】（1）由图甲可知，滑动变阻器和定值电阻串联，电压表测定值电阻两端的电压，电流表测电路的电流，当移动滑片发现，电流表无示数，可能是电路断路，电压表有示数，电压表被串联在电路中，说明电压表与电源是相通的，则与电压表并联的支路之外电路是连通的，所以出现故障的原因可能是定值电阻R断路。 （2）由图乙可知，电流表是小量程接入电路中，分度值是0.02A，其示数是0.30A。 由表中数据可知，定值电阻两端电压增大为原来的几倍，通过定值电阻的电流也增大为原来的几倍，故可归纳得出结论：当导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。 （3）根据表格数据可求出实验使用的定值电阻的阻值大小为 滑动变阻器的规格为“20Ω2A”可知变阻器的最大电阻为20Ω，电源电压恒为3V，由欧姆定律电路的最小电流为，故错误的数据是第1组。 （4）在探究电流与电阻关系时，电阻两端保持电压不变，则电阻两端电压与滑动变阻器两端电压之比不变，根据串联分压原理，现将10Ω电阻换成15Ω电阻，为保持定值电阻两端电压不变，滑动变阻器阻值也应该变大，所以滑片P向左侧移动；结合图丙分析电压表示数大小应为 （5）①只闭合S、S2，移动滑片P，使电压表的示数为U额； ②只闭合S、S1，保持滑片P不动，读出电压表的示数为U1； ③在①中，只闭合S、S2，灯泡与变阻器串联，移动滑片P，使电压表的示数为U额，灯泡正常发光；在②中，只闭合S、S1，保持滑片P不动，电压表的示数为U1，R0和滑动变阻器串联，根据串联电路分压原理有，滑动变阻器的电阻为。 由于滑动变阻器的电阻不变，根据串联电路电流和电压特点，灯泡的额定电流为；小灯泡的额定功率为。 【能力培优练】 1.[2025江苏扬州月考]在“测定小灯泡的功率”的实验中，某同学电路连接正确，闭合开关，灯泡发光，但无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数虽然有变化，却都达不到灯泡的额定电压值，其原因可能是（ ） A.变阻器的电阻太大 B.电压表的量程太大 C.电源电压太低 D.电流表的量程太大 【答案】C 【解析】在其他元件规格符合要求的情况下，滑动变阻器最大阻值太大，可通过减小滑动变阻器连入电路的阻值，使电压表示数能达到灯泡的额定电压值，A不符合题意；电压表､电流表的量程大小不会对电路造成影响，B､D不符合题意；如果电源电压低于灯泡的额定电压，即使滑动变阻器连入电路的阻值为0，电压表示数也不会达到灯泡的额定电压值，C符合题意。故选C。 2. [2025金华兰溪实验中学段考]为了测量一只额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率，某同学设计了如图所示的电路，实验中电源电压保持3V不变，闭合开关，调节滑动变阻器，得到的实验数据如表。下列说法正确的是（ ） 实验次数 1 2 3 4 5 发光情况 熄灭 微光 暗 较暗 明亮 电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 电流I/A 0.10 0.14 0.16 0.24 0.28 A.多次实验的目的是减小误差 B.小灯泡的额定功率为0.48W C.实验前未闭合开关时，小灯泡的电阻可能为6Ω D.第1､2两次实验，滑动变阻器接入电路的电阻的改变量大于小灯泡电阻的改变量 【答案】D 【解析】在测量小灯泡电功率实验中，多次测量的目的是寻找普遍规律，故A错误；小灯泡两端的电压为额定电压2.5 V时，流过的电流为0.28 A，则小灯泡的额定功率P额=U额I额=2.5 V× 0.28A=0.7 W，故B错误；由表中数据可知，灯泡不亮时，电压为，0.5V电流为0.10 A，此时灯泡的电阻为RL==5 Ω，而未闭合开关时灯丝温度更低，电阻更小，故C错误；当灯泡两端的电压为0.5 V时，电路中的电流为0.10 A，滑动变阻器两端的电压为UP=U-UL=3 V-0.5 V=2.5 V，根据R=U/L可分别算出灯L电阻RL=5 Ω，变阻器接入电路中的电阻RP=25 Ω；当灯泡两端的电压为1.0 V时，通过电路的电流为0.14 A，变阻器两端电压为3 V-1.0 V=2 V，同理可算出灯泡电阻约为7.1 Ω，变阻器接入电路的电阻约为14.3 Ω，灯泡电阻改变量约为ΔRL=7.1 Ω-5 Ω=2.1Ω， 变阻器接入电路中电阻改变量约为ΔRP=25 Ω-14.3 Ω=10.7Ω， 故滑动变阻器接入电路中电阻的改变量大于小灯泡电阻的改变量，D正确，选D。 3.[2025杭州观成教育集团适应考]某同学在探究“小灯泡发光时的亮度与电功率的关系”的实验中，所用电源电压是4V，小灯泡的额定电压是2.5V，小灯泡两端允许加的最大电压为额定电压的1.2倍。 （1）请将图中的实验电路连接完整。 （2）实验中，观察到小灯泡开始发光时，电压表的示数是0.5V。关于小灯泡两端电压值的选择有如下三种方案，最佳方案应选用______(选填字母)。 A.1.0V､2.5V､4.0V B.0.5V､1.0V､1.5V C.2.0V､2.5V､3.0V （3）完成电路连接后，闭合开关，电流表和电压表均有示数，但灯泡不亮，接下去首先应进行的最合理的操作是____________，观察小灯泡是否发光。该同学移动滑动变阻器的滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，他想利用有关数据求出小灯泡的电阻，于是分别选取不同电压时的电流，算出了小灯泡不同的电阻并取平均值作为小灯泡的电阻。你认为该同学求小灯泡电阻的做法是否正确并说明理由：____________。 【答案】（1）如图所示 （2）C （3）移动滑动变阻器的滑片 不正确，灯丝的电阻会随温度的变化而变化，求平均值没有意义 【解析】（1）连接电源正极与开关右侧接线柱，小灯泡的额定电压为2.5V，电压表应使用0~3V量程，如答案图所示。 （2）要探究小灯泡发光时的亮度与电功率的关系，需要调节滑动变阻器的滑片使小灯泡两端的电压小于额定电压､等于额定电压､稍大于额定电压；A方案中当小灯泡两端电压为4.0V时会烧坏小灯泡；B方案中没有在额定电压下进行实验；C方案中选取的电压值小于､等于､稍大于额定电压，且不超过额定电压的1.2倍；故应选用C方案； （3）闭合开关后，电流表､电压表都有示数，说明电路是通路，且小灯泡不短路(若小灯泡短路，则电压表无示数)，因闭合开关时，为保护电路，滑动变阻器滑片位于阻值最大处，故此时电路中的电流较小，导致小灯泡的实际功率过小，灯不亮，所以下一步应移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光；因灯丝的电阻随温度变化而变化，灯泡在不同电压下，灯丝温度不同，灯丝的电阻不同，求电阻的平均值没有意义，所以该同学的做法不正确。 4.小珍在“测量小灯泡额定功率”的实验时，老师只给她提供了如下器材：标有“2.5V”的小灯泡、电源（电压不变）滑动变阻器、开关、单刀双掷开关、电压表、阻值为10Ω的定值电阻R0、导线若干。她根据所给定的器材经过认真思考后，设计了如图甲所示的实验电路。 （1）该实验的原理是P＝UI； （2）小珍连接电路时，开关处于_______状态：闭合开关前滑片P应置于滑动变阻器的最_______（选填“左”或“右”）端； （3）闭合开关S，将S1拨到触点_______（选填“a”或“b”），移动滑片P，使电压表的示数为_______V； （4）在确保整个电路安全情况下，保持滑片P位置不变，将开关S拨到另一触点，此时电压表的示数如图乙所示，其数值为_______V，通过计算可知小灯泡的额定功率是_______W。 【答案】断开 右 a 2.5 6.5 1 【解析】（2）为了避免连线错误而烧坏电路元件，小珍连接电路时，开关应处于断开状态。为了保护电路，闭合开关前滑片P应置于滑动变阻器的最大阻值处，即最右端。 （3）为测量小灯泡额定功率，需要使小灯泡两端的电压为额定电压，因此闭合开关S，应将S1拨到触点a，此时电压表测灯泡两端电压，移动滑片P，使电压表的示数为2.5V，此时灯泡正常发光。 （4）在确保整个电路安全情况下，保持滑片P位置不变，将开关S1拨到另一触点，即触点b，此时电压表测灯泡与定值电阻R0的总电压，由图乙知，电压表使用0﹣15V量程，分度值0.5V，其示数为6.5V，由串联电路特点和欧姆定律可得灯泡正常发光的电流 则小灯泡的额定功率 5.小明做“测量小灯泡额定功率”的实验时，使用的小灯泡额定电压为2.5V，额定功率估计在0.8W左右，滑动变阻器的最大阻值为15Ω。小明现已连接了部分电路，如图甲所示。 （1）在已连接的电路中，有一个不当之处是_______； （2）请用笔画线代替导线，将图甲中的电路连接完整； （3）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到最_______（选填“左”或“右”）端； （4）当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示为_______A，则小灯泡的额定功率为_______W； （5）小明完成实验后，将灯泡换成定值电阻进行“电流与电压关系”的探究，记录的数据如表所示。 次数 1 2 3 4 5 电压U/V 1 1.5 2 2.5 3 电流I/A 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 ①分析数据，可得出的结论是：___________________________________； ②定值电阻的阻值为_______Ω； ③老师检查了小明的数据后指出第1次数据是不可能得到的，原因是_____________________。 【答案】（1）开关闭合 （2）如下图 （3）左 （4）0.28 0.7 （5）导体的电阻值一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比 10 滑动变阻器的最大阻值太小，定值电阻两端电压无法达到1V 【解析】（1）连接电路时，应将开关断开，但电路中开关是闭合的。 （2）“测量小灯泡额定功率”的实验中，滑动变阻器、电流表、小灯泡应串联在电路中，电压表与小灯泡并联，如图所示： （3）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大位置，因此应该移到最左端，避免开关闭合的瞬间，电路中的电流过大烧坏用电器。 （4）图中电流表接的是0~0.6A量程，分度值为0.02A，因此电流表的示数为0.28A；小灯泡的额定功率P额=U额I额=2.5V×0.28A=0.7W （5）①分析表中数据可知， 导体的电阻值一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比。 ②定值电阻的阻值， ③当滑动变阻器阻值最大为15Ω时，电路中电流 此时定值电阻两端的电压，U2=I′R=0.12A×10Ω=1.2V 因此滑动变阻器的最大阻值太小，定值电阻两端的电压无法达到1V。 6.小红想测量标有“2.5V”字样小灯泡的电功率，从实验室找来了电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关和导线若干，进行了如下实验： （1）用笔画线代替导线，将图甲电路连接完整； （2）检查无误后，闭合开关，发现电流表无示数，小灯泡不亮，电压表示数接近电源电压，造成这一故障的原因可能是小灯泡_______； （3）排除电路故障后，闭合开关，移动滑片，当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 _______W；接下来她又测量了几组对应的电压值和电流值，并绘制了小灯泡的I-U图象，如图丙所示； （4）小红认为，利用图甲的装置也可以探究电流与电压的关系。小明认为小红的观点不合理，理由是____________________________； （5）小红还想测出另一个额定电压为U额的小灯泡正常发光时的电阻，在保证电路安全的前提下，设计了如图丁所示的电路（电源电压恒定大于U额且未知，滑动变阻器R最大阻值未知，定值电阻阻值为R0），请将实验步骤补充完整： ①闭合S、S2，断开S1，移动滑片P使电压表示数为_______； ②闭合S、S1，断开S2，保持滑片P位置不变，读出电压表的示数为U1； ③闭合S、S1，断开S2，_______，读出电压表的示数为U2； ④小灯泡正常发光时的电阻RL=_______（用U1、U2、U额、R0表示）。 【答案】（1）见解析 （2）断路 （3） 0.75 （4） 灯丝电阻随温度的变化而变化 （5） 滑片滑动到最左端 【解析】（1）测量标有“2.5V”字样小灯泡的电功率时，由知，需测量小灯泡两端电压和流过小灯泡的电流，计算得出小灯泡的电功率，电压表与小灯泡并联接入电路中，如下所示： （2）电流表无示数，灯泡不亮，说明电路是断路，电压表示数接近电源电压，说明与电压表并联部分以外的电路是通路，与电压表并联的部分断路，故造成这一现象的原因可能是小灯泡断路。 （3）图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 （4）探究电流与电压的关系时，需要控制与电压表并联的电阻的阻值不变，根据图丙可知，小灯泡灯丝的电阻是变化的，所以不能完成实验探究。 （5）①闭合S、S2，断开S1，移动滑片P使电压表示数为，此时灯泡正常发光；②闭合S、S1，断开S2，保持滑片P位置不变，读出电压表的示数为U1，根据欧姆定律可知，此时电路中的电流 ③闭合S、S1，断开S2，滑片P移动到最左端，此时电压表测量的是电源电压，读出电压表的示数为，则电源电压为。 ①②中滑动变阻器两端的电压为 则滑动变阻器接入电路中的阻值为 ①中滑动变阻器两端的电压为 此时电路中的电流为 则小灯泡正常发光时的电阻 【链接中考】 1．[2024广西中考]小明用标有“2.5V”字样的小灯泡做“测量小灯泡的电功率”实验，设计了如图甲所示的电路图。 （1）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于_______（选填“a”或“b”）端，闭合开关后，发现小灯泡不亮，则电路故障可能是滑动变阻器_______（选填“短路”或“断路”）； （2）排除故障后，某次实验电压表的示数如图乙所示，为_______V；小明测得多组数据，并画出如图丙所示的图像，由图像可知小灯泡正常发光时的电阻为_______，小灯泡的额定功率为_______W； （3）图丙的图像是一条曲线的原因是小灯泡的电阻随温度升高而_______（选填“增大”或“减小”）。 （4）受到上述实验的启发，为测量高温物体的温度，小明将图甲电路改装成一个简易的温度传感器。思路如下：将图甲中的小灯泡换成与灯丝同种材料的电阻丝，选择图中一个电表改装为温度显示仪。你建议他选哪个电表？请说明理由（从电表的示数随待测物体的温度变化关系进行阐述）。 答：_______________________________________________________________。 【答案】（1）b 断路 （2）1.2 6.25 1 （3）增大 （4）见解析 【解析】（1）为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器滑片应移到阻值最大处，即b端。 闭合开关，灯泡不亮，电路可能断路，则电路故障可能是滑动变阻器断路。 （2）电压表选择小量程，分度值为0.1V，所以电压表示数为1.2V。 由图丙可知，小灯泡正常发光时的电流为0.4A，则小灯泡正常发光时的电阻为 根据可知，小灯泡的额定功率为 （3）图丙中，当灯泡电压变大时，通过灯泡的电流也增大，灯泡的功率变大，灯丝温度变高，灯泡的电阻随温度的升高而增大。 （4）温度越高，电阻丝的电阻越大，根据串联电路分压原理可知，电阻丝两端的电压越大，因此选择电压变改装为温度显示仪。 2. [2024北京中考]某同学进行了如下实验： （1）用图甲所示的电路测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率，电源两端电压保持不变； ①闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应放置在_______端； ②闭合开关，应_______以确定小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则的额定功率_______W。 （2）该同学想比较另一个额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率与的大小关系，他断开开关，保持滑动变阻器滑片位置不变，将替换为，闭合开关后，发现电压表示数为2.3V。依据上述现象，可推断出_______（选填“>”“=”或“<”），他继续完成了的测量后，验证了推断。 【答案】（1）A 移动滑动变阻器滑片，使电压表示数为2.5V 0.75 （2）< 【解析】（1）①为了保护电路，开关闭合前，滑动变阻器的滑片必须位于阻值最大处，故滑片需要位于A端。 ②L1的额定电压为2.5V，为了使灯泡正常发光，闭合开关后，应移动滑动变阻器滑片，使电压表示数为2.5V。由图乙可知，电流表使用的小量程，分度值为0.02A，示数为0.3A，因此L1的额定功率为 （2）保持滑动变阻器滑片位置不变，将替换为，闭合开关后，发现电压表示数为2.3V。由串联电路电压特点可知，滑动变阻器两端电压增大，而滑动变阻器接入电路的阻值不变，由可知，电路中电流增大，总电阻减小，因，因此，由可知，灯泡正常发光时，。 3.[2024山东淄博中考]在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V（正常发光时的电阻约为9Ω）。 （1）图甲是小明连接的电路，请指出不妥之处：______________； （2）重新连好电路，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，进行多次测量，将数据及现象记录在表格中。 实验次数 电压表示数/V 电流表示数/A 小灯泡的实际功率/W 小灯泡亮度 1 0.5 0.16 不亮 2 1.3 0.22 较暗 3 2.1 0.26 较亮 4 2.5 明亮 5 3.0 0.36 耀眼强光 ①实验多次测量的目的是__________________________________________； ②第4次实验时电流表的示数如图乙所示，小灯泡的额定功率为_______W；接下来要完成第5次实验，滑片应向_______移动； ③通过实验发现，小灯泡两端的电压越大，实际功率_______，小灯泡越亮； ④小聪发现表格中有一个电流数据有误，该数据是_______； （3）完成实验后，小明取一个阻值为的定值电阻，设计了如图丙所示的电路，测量小灯泡正常发光时的电阻。请把实验步骤补充完整。 ①闭合开关S，移动滑片P，直至电压表示数为_______V； ②断开开关S，保持滑片P位置不变，___________________________________，再闭合开关，记录电压表示数； 小灯泡正常发光时的电阻_______（用所测的量和已知量表示）。 【答案】（1）电流表选用的量程太大 （2） 得出小灯泡的实际电压、实际功率、亮度之间的普遍规律 0.7 右 越大 0.36 （3）2.5 将电压表改接在定值电阻两端 【解析】（1）小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电阻约为9Ω，则小灯泡正常发光时通过的电流约为 由图甲可知，电流表选用0~3A量程，分度值为0.1A，则小灯泡正常发光时，电流表指针偏转角度过小，误差太大，故电流表选用量程太大了，应换用0~0.6A量程。 （2）①实验中多次改变小灯泡两端的电压，多次测量小灯泡的实际功率并比较其亮度，目的是得出小灯泡的实际电压、实际功率、亮度之间的普遍规律。 ②根据表格数据可知，第4次实验中，电压表示数即小灯泡两端电压等于其额定电压，则此时小灯泡的功率为其额定功率，由图乙可知，电流表选用0~0.6A量程，分度值为0.02A，故电流表的示数为0.28A，则小灯泡的额定功率为 接下来要完成第5次实验，由表中数据可知，调节滑片使电压表示数由2.5V变为3.0V，电源电压不变，根据串联分压的规律可知，应减小滑动变阻器的阻值，滑片应向右移动。 ③分析表格数据可知，从第1次实验到第5次实验中，小灯泡的实际功率依次为、、、、，故小灯泡两端电压越来越大，实际功率越来越大，小灯泡的亮度越亮。 ④分析表格数据，根据可得，5次实验中小灯泡的电阻依次为、、、、，因为小灯泡越亮，灯丝温度越高，灯丝电阻随温度的升高而变大，所以第5次实验中电流数据0.36A有误。 （3）由图丙可知，定值电阻、小灯泡、滑动变阻器串联，电压表测小灯泡两端电压，实验目的是测量小灯泡正常发光时的电阻，因此应调节滑片，使小灯泡两端电压即电压表示数等于其额定电压2.5V。 小灯泡两端电压已知，根据可知，还需要测出通过小灯泡的电流，根据串联电路中电流处处相等可知，只需测出通过定值电阻的电流，因此将电压表改接在定值电阻两端，测出两端电压，则电路中的电流，小灯泡正常发光时的电阻为。 1 / 26 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3章 能量的转化与守恒 第6节　电能 第3课时 实验：测定小灯泡的功率 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 测定小灯泡的功率 1 题型2 “伏安法”测量小灯泡的功率故障的分析、测小灯泡电功率的其他方法 6 【能力培优练】 12 【链接中考】 15 【重难题型讲解】 题型1 测定小灯泡的功率 1. 实验目的：测定小灯泡在不同电压下的电功率。 2. 实验原理：伏安法，P＝UI 3. 实验器材：电源、开关、导线、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器。 【注】①利用电压表和电流表分别测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流就可求出小灯泡的电功率。②实验时应选择规格不同(阻值不同)的灯泡。 4．实验电路图：如图 5. 实验表格： 小灯泡规格 电压表示数 U/伏 电流表示数 I/安 小灯泡实际功率 P/瓦 灯泡亮度 额定电压U额＝2.5伏 6. 实验操作要点 （1）按电路图连接实物，在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑片P应放在最大阻值处。 （2）调节滑动变阻器滑片P的位置，先后使电压表的示数小于、等于和略大于小灯泡的额定电压，观察小灯泡的亮度，并将实验数据填入表格中； （3）分析数据得出结论。 7. 实验结论： 计算功率并进行比较，U为实际电压、U额为额定电压。 当U>U额时，则P>P额：灯很亮，易烧坏。 当U<U额时，则P<P额：灯很暗。 当U=U额时，则P=P额：正常发光。 因此，灯泡亮度决定于小灯泡的实际功率。小灯泡两端的电压越高，实际功率越大，灯泡越亮。 滑动变阻器在本实验中的作用除了保护电路以外，主要目的是调节灯泡两端的电压，便于测出它的额定功率和实际功率。 8. 实验要求 （1）本实验的关键是电压表和电流表量程的选择，一般应根据小灯泡的额定电压，并在额定电压上下浮动20%，来确定电源电压及电压表的量程，然后估计通过小灯泡的最大电流，来确定电流表的量程。 （2）在连接电路时，开关应一直处于断开状态；闭合开关之前，必须把滑动变阻器的滑动触头移到电阻值最大的位置。 （3）实验时，在移动滑动变阻器的滑动触头时，眼睛要看着电压表，看它的示数是不是等于小灯泡的额定电压。 9. 讨论 （1）连接电路时，要注意哪些事项？ ①连接电路时，必须断开开关； ②连接滑动变阻器时采用“一上一下”接法，闭合开关前应将滑动变阻器滑片移到最大阻值处； ③连接电表时，电流表串联接入电路、电压表并联接入电路；电流必须“+”进“-”出，应根据小灯泡的额定电压值，估计电路中的电流、电压最大值，选择合适的量程，一般所选量程要略大于灯泡的额定电压(特殊要求除外)。 ④加在小灯泡两端的电压不能超出额定电压过多，否则易将灯泡烧坏。 （2）小灯泡在哪种情况下属于正常发光？ 当小灯泡两端的电压等于额定电压时，小灯泡正常发光，此时小灯泡消耗的功率等于它的额定功率。 （3）如果一再降低或一再提高小灯泡两端的电压，将会出现什么情形？ 当小灯泡两端的电压降低时，小灯泡消耗的功率将减小。当电压降低到一定数值时，虽然此时小灯泡两端的电压不为零，但小灯泡将不再发光。相反，当小灯泡两端的电压升高时，小灯泡消耗的功率将增大，当小灯泡两端的电压增大到一定数值时，小灯泡的灯丝将会烧毁。 （4）本实验需要多次测量求平均值吗？ 测量小灯泡的功率没有平均值，故不需多测几次求平均值，因为所测得的功率都是小灯泡的实际功率，加在小灯泡两端的电压有无数个，小灯泡的实际功率就有无数个，无法通过求取平均值来减小误差。 【实验疑难解读】“伏安法”测量小灯泡的功率和电阻的异同点： 比较项目 “伏安法”测电功率 “伏安法”测电阻 相 同 点 电路图 所测量的物理量 灯泡两端的电压和电流 滑动变阻器的作用 ①改变灯泡两端的电压，使其等于额定电压；②保护电路 不 同 点 原理不同 P=UI 所测物理量的取值 加在灯泡两端的电压取：当U实=U额； 当U实>U额；当U实<U额。 灯泡两端的电压没有特别限制，只要不大于其额定电压即可 分析实验现象及数据得出的结论 伏安法测电功率的实验结论是：U实=U额，P实=P额，小灯泡正常发光；U实>U额，P实>P额，小灯泡发光较亮；U实<U额，P实<P额，小灯泡发光较暗。 伏安法测电阻的实验结论是电阻是导体本身的一种属性，其大小等于导体两端电压与导体中电流的比值，而与导体两端的电压和导体中电流的大小没有关系。并分析电阻与温度的关系，得出“灯泡的电阻随灯丝的温度的变化而变化”的结论 实验步骤 1.实验前应观察小灯泡上标有的额定电压（或额定电流） 2.正确连接电路，在闭合电键前，滑片移到阻值最大的位置3. 闭合电键，移动滑片观察到电压表示数为额定电压为止，然后再观察电流表示数和灯亮暗情况记入表格求出额定功率 4.移动滑片使电压表示数分别高于、或低于额定电压，再分别观察电流表示数和灯亮暗情况记入表格求出两次实际功率 1.正确连接电路，在闭合电键前，滑片移到阻值最大的位置 2.闭合电键，观察电压表示数电流表示数记入表格求出电阻值 3.移动滑片改变电压表电流表示数三次，分别记入表格求出电阻值 4.求出电阻平均值 (1)伏安法测功率滑动变阻器的作用是保护电路和控制灯泡两端电压，多次测量的目的是为了测量不同电压下小灯泡的实际功率，不是为了多次测量求平均值。所以设计的表格中没有“平均功率” 这一栏。 (2)伏安法测定值电阻时，滑动变阻器的作用是保护电路和改变电路中的电流和电阻两端电压，因电阻阻值不变，这是为了多测几组对应的电压、电流值，多次测量的目的是求平均值来减小误差。 (3)伏安法测小灯泡电阻时，由于灯丝电阻大小与温度有关。在不同的工作状态下，小灯泡温度不同，灯丝电阻也不同。因此测灯丝电阻时滑动变阻器的作用是为了保护电路和改变电路中的电流，不是为了多次测量求平均值。 【典例1-1】为测量一只标有“2.5V”的小灯泡的额定功率，某实验小组设计了如图所示的电路图。所用实验器材有：电源(电压恒为6V)一个､开关一只，小灯泡电阻约为10Ω，其他可选用的器材有： ①电压表(量程0~3V) ②电压表(量程0~15V) ③电流表(量程0~0.6A) ④电流表(量程0~3A) ⑤规格为“10Ω 2A”的滑动变阻器 ⑥规格为“20Ω 2A”的滑动变阻器 为了完成实验，可选择的实验器材组合是（ ） A.①③⑤ B.②④⑥ C.①③⑥ D.②④⑤ 【典例1-2】[2025台州路桥期末]为测定小灯泡的额定功率，小柯利用电压恒为3伏的电源､滑动变阻器､标有“2.5V”字样的小灯泡等器材，按图甲方式连接电路进行实验。 （1）闭合开关，小柯将滑动变阻器的滑片移到某一位置后，电压表示数如图乙所示，此时电压大小为______V。为了使小灯泡正常发光，需将滑动变阻器的滑片向______(填"A"或"B")端移动。 （2）根据图丙可知，该小灯泡的额定功率为__________W。 跟踪训练1-1 [2025福建福州高新区一中月考]在“伏安法测电功率”的实验中，滑动变阻器不能起到的作用是（ ） A.改变被测灯泡的额定功率 B.改变被测灯泡两端的电压 C.改变电路中的电流 D.保护电路 跟踪训练1-2 在“用伏安法测小灯泡电功率”的实验中，待测小灯泡额定电压为2.5V，电源电压恒为3V不变。 （1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物图连接完整，要求滑动变阻器的滑片向右移动时，灯泡亮度变亮。 （2）正确连接好电路，闭合开关发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，则故障可能是小灯泡发生了______（选填“短路”或“断路”）。 （3）排除故障后，小丽同学闭合开关，移动滑片到某一位置时，电压表示数如图乙所示，若她想测量小灯泡的额定功率，应将滑片向______（填“左”或“右”）移动，使电压表的示数为2.5V。 （4）小丽同学移动滑片，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I﹣U图像，由图像可计算出小灯泡的额定功率为______W。 题型2 “伏安法”测量小灯泡的功率故障的分析、测小灯泡电功率的其他方法 1.“伏安法”测量小灯泡的功率故障的分析 类别 现象 故障原因 排除办法 器材选择不当导致故障 电流表、电压表指针偏转的角度小（或超过最大刻度） ①电压表、电流表量程选择过大（小）；②电源电压太小（大） 选择小量程，如果故障还存在，只有调高电源电压。实验中若电表指针偏转的角度太小，估读电流或电压时由于视觉造成的误差将增大。为了减小实验误差，选择量程时既不能使电表指针超过最大刻度，又要考虑到每次测量时应该使电表指针偏过刻度盘的中线。 移动滑片，两表示数都有变化，但始终达不到额定电压 电源电压太小 更换电源 灯泡发光，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，发现电压表和电流表的示数变化均很小。 滑动变阻器的最大值太小(相对于灯泡的电阻) 换额定值大一点的滑动变阻器 器材连接过程中存在故障 闭合开关后，灯虽亮，但电压表、电流表指针反向偏转 两表的“+”“-”接线柱接反了，当电流从“-”接线柱流入时，指针反向偏转，甚至出现指针打弯、损坏电表的情况。 电压表、电流表指针反向偏转 灯泡较亮，电压表示数低于额定电压；或灯泡较暗，电压表示数高于额定电压 电压表接错，没有测灯泡两端的电压 将电压表并联在灯泡两端 移动滑片，电流表示数有变化，电压表示数无变化 电压表并联在了电源两端 将电压表并联在灯泡两端 电流表示数随电压表示数的增大而减小 电压表并联在变阻器两端 将电压表并联在灯泡两端 闭合开关后，灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，而电压表指针却偏转很大 电流表、电压表位置相互对换了，电压表直接测电源电压 将两表位置对调即可 闭合开关之前，灯泡已亮，电流表和电压表也正常偏转，而闭合开关后，灯泡反而熄灭，两电表也停止运转 将开关错误地并联在电源两端。开关闭合前都正常，开关闭合后，电源被短路，所以电灯灭、电表停止偏转。这种错误会烧坏电源，实验时，应避免出现。 将开关串联在电路上 滑动变阻器连接错误 滑动变阻器的滑片滑动时，电流表、电压表示数及灯泡亮度无变化。 滑动变阻器连接没有遵循“一上一下”的接线原则，全部连下端接线柱，把滑动变阻器接成了定值电阻。 遵循“一上一下”原则正确连接滑动变阻器。 滑动变阻器的滑片滑动时，电表示数都不变，灯泡极亮且亮度无变化。 滑动变阻器连接没有遵循“一上一下”的接线原则，全部接上端金属杆，滑动变阻器在电路中的阻值为零，有烧坏灯泡的危险 遵循“一上一下”原则正确连接滑动变阻器。 元件损坏导致故障 闭合开关，灯泡不亮，两表无示数 电路中存在断路：①接线柱接触不良；②电路中电源、电流表、开关或变阻器可能损坏；③连接导线可能断开。 可先把各接线柱拧紧，若还不行，用一根导线让各元件依次短路，找出故障位置。 电流表有示数，电压表无示数，灯泡不发光 ①电压表损坏 ②灯泡短路 更换电压表，检查用电器 灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数较大(指示电源电压) 灯泡断路 更滑灯泡 闭合开关，灯不亮，电流表几乎没有示数，电压表指针明显偏转 可能是灯泡灯丝断了或灯座与灯泡接触不良 更换灯泡或使灯座与灯泡接触良好 开关连接故障 刚接好最后一根导线，灯泡立即亮了 连接电路的过程中，开关没有断开。 连接时注意断开开关，保护电路。 2.只有电压表或电流表时测小灯泡的电功率(灯泡的额定电压U0、定值电阻阻值R0已知)。 电路图 测量过程 灯泡电功率表达式 只有电压表 1.断开S1、闭合S2，移动滑片使电压表示数为U0；2.保持滑片位置不变，闭合S1，断开S2，记下电压表的示数为U。 P额＝ 1.先将表接到处，移动滑动变阻器，闭合开关，使示数达到灯泡额定电压U0； 2.把表接到处，读数U2。 P额＝U0× 只有电流表 1.闭合S1、断开S2，移动滑片，使电流表示数为；2.保持滑片位置不变，断开S1、闭合S2，记下电流表的示数为I。 P额＝U0(I－) 1.将电流表接到位置，调节滑动变阻器，使电流表示数为I1＝； 2.拆下电流表，接到位置，电流表示数为I2。 P额＝I1×R0×I2 【典例2-1】[2023江苏苏州中考一模]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 【典例2-2】某实验小组的同学在进行“测量小灯泡的额定功率”的实验中，现有器材：电源（电压恒为）、开关、电压表、电流表各一个，导线若干，额定电压为的待测小灯泡（电阻约为），滑动变阻器两个（A：“　”；B：“　”）。 （1）如图甲所示是小田同学连接的实物电路图，图中只有一根导线连接错误，请你在图中用“×”标出这根错接的导线，只改接一根导线使电路成为正确的电路_______（不能与其他导线交叉）； （2）实验中，应选用的滑动变阻器是_______（选填“A”或“B”）； （3）小田确认电路连接无误后闭合开关，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡始终不发光且电压表的示数都接近电源电压，则电路的故障是______________； （4）排除故障后，移动滑动变阻器的滑片，并绘制出了小灯泡的电流随电压变化的图像如图乙所示，则该小灯泡的额定功率为_______W； （5）该组的另一同学接着实验时，发现电压表量程已经损坏，量程还可以正常使用，在不添加器材的情况下，为了测出该小灯泡的额定功率，你的方法是________________________________； （6）完成实验后，小明还想测量定值电阻的阻值，用替换了小灯泡，同时发现电流表损坏，于是用如图丙所示的电路完成了实验，已知滑动变阻器的最大阻值为，他的实验步骤： ①闭合开关，将滑片移至最左端，读出电压表示数为； ②将滑片移至最右端，读出电压表示数为，则电阻的阻值表达式：_______（用、、表示）。 跟踪训练2-1 [2025杭州拱墅期末]小乐进行“测量额定电压为2.5V的小灯泡的电功率”的实验，回答问题： （1）小乐连接了如图甲所示的电路(电源电压为3V且恒定不变)，闭合开关前检查发现，此电路有一根导线连接有误。在图中这根导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确连接的导线。 （2）小乐正确修改电路连接后，多次测量小灯泡两端电压和通过的电流。若某次测量时，电压表示数为2V，要使小灯泡正常工作，此后应进行的操作是______________________________。 （3）小乐共测出6组数据，并据此绘制通过小灯泡的电流随小灯泡两端电压变化的关系图像，如图乙所示。则小灯泡的额定电功率为________W。通过图像分析发现，小灯泡灯丝的电阻在逐渐变大，其原因是______________________________________。 跟踪训练2-2 小华用如图甲所示装置探究电流与电压的关系，电源电压3V恒定不变，滑动变阻器的规格为“20Ω 2A”。 （1）连接好电路闭合开关后，移动滑片发现，电流表无示数，电压表有示数，则出现该故障的原因可能是___________________________________； （2）排除故障后，改变滑片位置，记录实验数据如下表，空白处的电流如图乙所示，读数是_______A，根据表中数据可归纳得出结论：__________________________________________； 实验次数 1 2 3 4 5 6 电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 电流I/A 0.1 0.2 0.4 0.5 0.6 （3）小华在仔细分析数据时，发现有一组数据是错误的，则错误数据是第_______次； （4）为了进一步探究电流与电阻的关系，又找来10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻继续实验，得出实验数据如图丙所示。若在10Ω电阻换下后，更换15Ω的电阻重新实验，需要将滑动变阻器滑片向_______（选填“左”或“右”）滑动，使电压表示数为_______V； （5）另一小组实验时发现电流表已损坏，于是找来了一个阻值为的定值电阻设计了如图丁所示电路，测出了额定电压为的小灯泡的额定功率。已知电源电压为U且保持不变，请将实验步骤补充完整： ①只闭合开关S、S2，移动滑片P，使电压表的示数为； ②只闭合开关S、S1，保持滑片P不动，读出电压表的示数为； ③小灯泡的额定功率_______（用U、、、表示）。 【能力培优练】 1.[2025江苏扬州月考]在“测定小灯泡的功率”的实验中，某同学电路连接正确，闭合开关，灯泡发光，但无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数虽然有变化，却都达不到灯泡的额定电压值，其原因可能是（ ） A.变阻器的电阻太大 B.电压表的量程太大 C.电源电压太低 D.电流表的量程太大 2. [2025金华兰溪实验中学段考]为了测量一只额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率，某同学设计了如图所示的电路，实验中电源电压保持3V不变，闭合开关，调节滑动变阻器，得到的实验数据如表。下列说法正确的是（ ） 实验次数 1 2 3 4 5 发光情况 熄灭 微光 暗 较暗 明亮 电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 电流I/A 0.10 0.14 0.16 0.24 0.28 A.多次实验的目的是减小误差 B.小灯泡的额定功率为0.48W C.实验前未闭合开关时，小灯泡的电阻可能为6Ω D.第1､2两次实验，滑动变阻器接入电路的电阻的改变量大于小灯泡电阻的改变量 3.[2025杭州观成教育集团适应考]某同学在探究“小灯泡发光时的亮度与电功率的关系”的实验中，所用电源电压是4V，小灯泡的额定电压是2.5V，小灯泡两端允许加的最大电压为额定电压的1.2倍。 （1）请将图中的实验电路连接完整。 （2）实验中，观察到小灯泡开始发光时，电压表的示数是0.5V。关于小灯泡两端电压值的选择有如下三种方案，最佳方案应选用______(选填字母)。 A.1.0V､2.5V､4.0V B.0.5V､1.0V､1.5V C.2.0V､2.5V､3.0V （3）完成电路连接后，闭合开关，电流表和电压表均有示数，但灯泡不亮，接下去首先应进行的最合理的操作是____________，观察小灯泡是否发光。该同学移动滑动变阻器的滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，他想利用有关数据求出小灯泡的电阻，于是分别选取不同电压时的电流，算出了小灯泡不同的电阻并取平均值作为小灯泡的电阻。你认为该同学求小灯泡电阻的做法是否正确并说明理由：____________。 4.小珍在“测量小灯泡额定功率”的实验时，老师只给她提供了如下器材：标有“2.5V”的小灯泡、电源（电压不变）滑动变阻器、开关、单刀双掷开关、电压表、阻值为10Ω的定值电阻R0、导线若干。她根据所给定的器材经过认真思考后，设计了如图甲所示的实验电路。 （1）该实验的原理是P＝UI； （2）小珍连接电路时，开关处于_______状态：闭合开关前滑片P应置于滑动变阻器的最_______（选填“左”或“右”）端； （3）闭合开关S，将S1拨到触点_______（选填“a”或“b”），移动滑片P，使电压表的示数为_______V； （4）在确保整个电路安全情况下，保持滑片P位置不变，将开关S拨到另一触点，此时电压表的示数如图乙所示，其数值为_______V，通过计算可知小灯泡的额定功率是_______W。 5.小明做“测量小灯泡额定功率”的实验时，使用的小灯泡额定电压为2.5V，额定功率估计在0.8W左右，滑动变阻器的最大阻值为15Ω。小明现已连接了部分电路，如图甲所示。 （1）在已连接的电路中，有一个不当之处是_______； （2）请用笔画线代替导线，将图甲中的电路连接完整； （3）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到最_______（选填“左”或“右”）端； （4）当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示为_______A，则小灯泡的额定功率为_______W； （5）小明完成实验后，将灯泡换成定值电阻进行“电流与电压关系”的探究，记录的数据如表所示。 次数 1 2 3 4 5 电压U/V 1 1.5 2 2.5 3 电流I/A 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 ①分析数据，可得出的结论是：___________________________________； ②定值电阻的阻值为_______Ω； ③老师检查了小明的数据后指出第1次数据是不可能得到的，原因是_____________________。 6.小红想测量标有“2.5V”字样小灯泡的电功率，从实验室找来了电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关和导线若干，进行了如下实验： （1）用笔画线代替导线，将图甲电路连接完整； （2）检查无误后，闭合开关，发现电流表无示数，小灯泡不亮，电压表示数接近电源电压，造成这一故障的原因可能是小灯泡_______； （3）排除电路故障后，闭合开关，移动滑片，当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 _______W；接下来她又测量了几组对应的电压值和电流值，并绘制了小灯泡的I-U图象，如图丙所示； （4）小红认为，利用图甲的装置也可以探究电流与电压的关系。小明认为小红的观点不合理，理由是____________________________； （5）小红还想测出另一个额定电压为U额的小灯泡正常发光时的电阻，在保证电路安全的前提下，设计了如图丁所示的电路（电源电压恒定大于U额且未知，滑动变阻器R最大阻值未知，定值电阻阻值为R0），请将实验步骤补充完整： ①闭合S、S2，断开S1，移动滑片P使电压表示数为_______； ②闭合S、S1，断开S2，保持滑片P位置不变，读出电压表的示数为U1； ③闭合S、S1，断开S2，_______，读出电压表的示数为U2； ④小灯泡正常发光时的电阻RL=_______（用U1、U2、U额、R0表示）。 【链接中考】 1．[2024广西中考]小明用标有“2.5V”字样的小灯泡做“测量小灯泡的电功率”实验，设计了如图甲所示的电路图。 （1）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于_______（选填“a”或“b”）端，闭合开关后，发现小灯泡不亮，则电路故障可能是滑动变阻器_______（选填“短路”或“断路”）； （2）排除故障后，某次实验电压表的示数如图乙所示，为_______V；小明测得多组数据，并画出如图丙所示的图像，由图像可知小灯泡正常发光时的电阻为_______，小灯泡的额定功率为_______W； （3）图丙的图像是一条曲线的原因是小灯泡的电阻随温度升高而_______（选填“增大”或“减小”）。 （4）受到上述实验的启发，为测量高温物体的温度，小明将图甲电路改装成一个简易的温度传感器。思路如下：将图甲中的小灯泡换成与灯丝同种材料的电阻丝，选择图中一个电表改装为温度显示仪。你建议他选哪个电表？请说明理由（从电表的示数随待测物体的温度变化关系进行阐述）。 答：_______________________________________________________________。 2. [2024北京中考]某同学进行了如下实验： （1）用图甲所示的电路测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率，电源两端电压保持不变； ①闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应放置在_______端； ②闭合开关，应_______以确定小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则的额定功率_______W。 （2）该同学想比较另一个额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率与的大小关系，他断开开关，保持滑动变阻器滑片位置不变，将替换为，闭合开关后，发现电压表示数为2.3V。依据上述现象，可推断出_______（选填“>”“=”或“<”），他继续完成了的测量后，验证了推断。 3.[2024山东淄博中考]在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V（正常发光时的电阻约为9Ω）。 （1）图甲是小明连接的电路，请指出不妥之处：______________； （2）重新连好电路，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，进行多次测量，将数据及现象记录在表格中。 实验次数 电压表示数/V 电流表示数/A 小灯泡的实际功率/W 小灯泡亮度 1 0.5 0.16 不亮 2 1.3 0.22 较暗 3 2.1 0.26 较亮 4 2.5 明亮 5 3.0 0.36 耀眼强光 ①实验多次测量的目的是__________________________________________； ②第4次实验时电流表的示数如图乙所示，小灯泡的额定功率为_______W；接下来要完成第5次实验，滑片应向_______移动； ③通过实验发现，小灯泡两端的电压越大，实际功率_______，小灯泡越亮； ④小聪发现表格中有一个电流数据有误，该数据是_______； （3）完成实验后，小明取一个阻值为的定值电阻，设计了如图丙所示的电路，测量小灯泡正常发光时的电阻。请把实验步骤补充完整。 ①闭合开关S，移动滑片P，直至电压表示数为_______V； ②断开开关S，保持滑片P位置不变，___________________________________，再闭合开关，记录电压表示数； 小灯泡正常发光时的电阻_______（用所测的量和已知量表示）。 17 / 17 学科网（北京）股份有限公司 $