2.3.3 电路中的电能——伏安法测定小灯泡的功率（举一反三·讲义）科学新教材浙教版九年级上册

本初中科学讲义聚焦“伏安法测定小灯泡的功率”核心知识点，系统梳理实验原理（P=UI）、电路设计、操作步骤（含额定电压及1.2倍、低于额定电压下的三次测量）、故障分析等内容，搭建从电路连接到电功率计算的学习支架。 该资料以探究实践为主线，通过三次电压下功率与亮度的对比实验培养科学思维的推理论证能力，结合中考例题及变式题强化科学观念应用，分层课后作业（6基础+7强化）助力学生查漏补缺，课中辅助教师实验教学，课后支持自主巩固。

2.3.3 电路中的电能——伏安法测定小灯泡的功率 【新教材浙教版】 【知识框架+知识精讲（2个知识归纳）+课后作业（6基础7强化题）】 模块二 知识精讲 知识归纳 【知识点1 伏安法测定小灯泡的功率】 探究实践：伏安法测定小灯泡的功率 目标：学习使用电流表和电压表测定用电器功率的方法；了解用电器的功率跟用电器两端的电压有关，加深对额定电压和额定功率的理解。 器材：常用的小灯泡1只(标明额定电压，未标明额定功率)，电流表、电压表各1只，滑动变阻器1只，开关1只，电池组(总电压高于灯泡的额定电压)1只，导线若干。 过程： (1)实验原理：（伏安法的由来） (2)电路设计：(如图甲所示) (3)过程和步骤 ①按正确的电路图连接电路(如图乙所示)。 ②调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压。读出此时两只电表的示数，并记录在下表中。 ③调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的倍。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在下表中。 ④调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在下表中。 2.5V 序号 电压/ 电流/ 电功率/ 小灯泡的亮度变化 1 正常 2 变亮 3 变暗 ⑤计算出三种情况下小灯泡的电功率；分析小灯泡的亮度和实际功率的关系。 【注意】 (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来确定电源电压及电压表的量程，然后估算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，开关应处于断开状态；闭合开关之前，必须把滑动变阻器的滑片移到连入电路电阻最大的位置。 (3)实验时，在移动滑动变阻器的滑片时，眼睛要看着电压表指针，使电压表的示数达到我们所规定的数值。 (4)本实验的三次测量与电阻的三次测量不同，电阻的三次测量是为了求平均值减小误差，而电功率的三次测量是为了测不同电压下的实际功率并比较小灯泡的亮度，故不能取平均值。取平均值没有实际意义。 (5)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，同时通电时间不能过长，否则容易烧坏小灯泡。 (4)结论：小灯泡的电功率随着它两端的电压而改变。小灯泡两端的电压越高，它的实际功率越大，发光越亮。 (5)测定小灯泡电功率实验中的故障分析 教材问题全解（教材第72页问题讨论） 1.电路中小灯泡两端的电压等于其额定电压时正常发光。 2.灯的电功率较小 因为灯光电转化效率较高，相同亮度下耗电更少、发热更少。 【例1】（绍兴中考）在“测量小灯泡的功率”实验中，电源为2节干电池，小灯泡标有“2.5V”字样。 (1)按图甲方式连接好电路，小敏刚要闭合开关时，同组同学提醒他的操作有一个不妥之处，请你帮他指出：________________________________________。 (2)闭合开关后，无论怎样调节滑动变阻器，小敏发现小灯泡始终不发光，电压表示数接近于3V保持不变，电流表示数始终为零，则故障原因可能是________________________。 (3)排除故障后，小敏闭合开关进行实验，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。 (4)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________（填“偏大”或“偏小”）。 【变式1-1】小霞用如图甲所示的器材测量小灯泡的额定功率。已知电源电压为3V且保持不变。小灯泡额定电压为2.5V。 (1)请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物图连接完整，要求导线不得交叉。 (2)正确连接好电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移到最________端。 (3)闭合开关后，移动滑片P，观察到电压表的示数为2.5V时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为________W。 (4)进行相同实验的另一同学，检查电路发现导线连接正确且开关闭合，但灯座上忘记安装小灯泡，此时观察到________表的指针有明显偏转。 【变式1-2】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：________________________________________________。 【知识点1 其他方法测电功率】 测电功率的其他方法 利用一只电流表(或电压表)和一个定值电阻配合，可测量小灯泡的额定功率。 [已知，根据欧姆定律，就可以求出，故一只电压表和一个定值电阻并联，其作用就相当于一只电流表；已知，根据就可以求出，故一只电流表和一个定值电阻串联，其作用就相当于一只电压表。] 其思路如下： ↓ ↓ 适用条件：在只有电压表，没有电流表的情况下，多添加一个已知阻值的定值电阻R定，利用此电阻与电压表并联来替代电流表，完成额定电流的测量。 适用条件：在只有电流表，没有电压表的情况下，多添加一个已知阻值的定值电阻R定，利用此电阻与电流表串联来替代电压表，完成额定电压的测量。 ↓ ↓ 步骤：(1)闭合S，移动滑片，使电压表的示数为U额；(2)滑片不动，把电压表改接到R定的两端，没有改变电路中用电器的各物理量，读出此时电压表的示数U定，利用公式求出，计算额定功率。 步骤：(1)闭合，移动滑片，使电流表的示数为；(2)滑片不动，把电流表改接到小灯泡所在的支路，读出此时电流表的示数，即为，计算额定功率。 ↓特点 ↓特点 【素养提升】电学中的图像思维 图像思维是在进行记忆、思考、推理时，把相关的信息与图形、图像进行关联、映射，将科学知识变成可视化、简单化的图像。电学中有-----等图像。要明确图中：①交点的科学意义；②斜率的科学意义；③面积的科学意义等。 以下面的电路图和-图像为例： 这是一个串联电路图，-图像反映的是电流表和电压表的示数变化过程，图线的斜率表示小灯泡电阻的倒数，阴影部分的面积表示滑动变阻器的电功率。 【例2】（杭州中考）小金利用如图甲所示的电路来测量小灯泡的额定功率。小灯泡额定电压为，电源电压恒定。 (1)依据图甲，请用笔画线代替导线，将图乙中的实物图补充完整。 (2)小金正确连接实物电路，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片至某位置时，电压表示数如图丙所示，此时灯泡两端电压为_________。接下来调节滑动变阻器的滑片向_________（填“”或“”）端移动，直至小灯泡正常发光。 【变式2】实验小组进行“测量小灯泡的电功率”实验。现有器材：小灯泡L(U额=2.5V，额定功率约为0.8W）、电压为3V且保持不变的电源、标有“20Ω 1A”字样的滑动变阻器、开关、电流表、电压表、导线若干。 （1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物连接完整；（导线不允许交叉） （2）①小明检查电表量程的选择和电路的连接都无误后。闭合开关，将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处，开始实验。小丽指出小明的实验操作存在错误，正确的操作应是：________________________； ②正确操作后，继续实验的过程中，电压表指针出现如图乙所示的情况。经检查只有滑动变阻器发生故障，则故障可能是滑动变阻器______（选填“断路”或“被短接”）； （3）排除故障后，继续实验，获取实验数据。当电压表示数为2.5V时，电流表表盘如图丙所示，通过计算可知，小灯泡L的额定功率为______W； （4）完成实验后，小明设计了如图丁所示的电路，想要用原有的实验器材和定值电阻R0，在不使用电流表的情况下，测量该小灯泡L的额定功率。请你帮助他完成实验方案： ①检查电路无误后，闭合开关S，将开关S1接a，调节滑动变阻器的滑片直至电压表示数为______V； ②保持滑片不动，再将开关S1接b，读出电压表示数为U0； ③小灯泡L的额定功率P额=______（用U额、U0、R0表示）； （5）小明找来了阻值为20Ω的定值电阻R0，按照该方案进行测量。你认为小明能否测出该小灯泡的额定功率？请说明你的判断依据：________________________。 模块三 课后作业 基础巩固 1.关于“伏安法测小灯泡电功率”和“伏安法测小灯泡的电阻”的实验，下列说法正确的是（ ） A.伏安法测小灯泡电功率实验原理是 B.两个实验都采用多次测量取平均值来减小误差 C.两个实验可使用同一组器材完成 D.伏安法测小灯泡的电阻采用了控制变量法 2.(2025·杭州上城区期末)在“测定小灯泡的额定功率”的实验中，某同学电路连接正确，闭合开关，灯泡发光，但测试中无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数都达不到灯泡的额定电压值，其原因可能是（ ） A.滑动变阻器总电阻太大 B.电压表量程太大了 C.电源电压太低 D.灯泡灯丝断开 3.小宇同学思考能不能只用一只电表测出小灯泡的电功率，他设计了下列四个电路图。图中的电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为，且，定值电阻的阻值为。在不改变电路连接的情况下，能测出小灯泡额定功率的是（ ） 4.小明测量小灯泡的额定功率(额定电压为3.8V)的实验电路图如图所示，电源电压大约4.5V且恒定不变，由于电压表只有0～3V量程可用，聪明的小明调整实验方法仍然准确测出了小灯泡的额定功率。他连接好电路后，闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表的示数为3V，然后断开开关，将电压表并联在滑动变阻器两端，再次闭合开关后，观察电压表并移动滑动变阻器滑片，直至电压表示数____________，读出此时电流表示数为0.3A，则小灯泡的额定功率为___________W。 5.某同学利用如图所示电路，测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率，下列说法错误的是（ ） A.闭合开关前，滑片应滑到端 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2.5V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 强化提升 6.小方利用如图所示电路测量额定电压为2.5V小灯泡电功率，下列说法正确的是（ ） A.闭合开关前，滑片应滑到端 B.闭合开关后，小灯泡不发光，一定是小灯泡灯丝断了 C.移动滑片，只需观察电流表、电压表的示数 D.当电压表示数为2.5V时，电流表示数为0.2A，小灯泡额定功率为0.5W 7.利用如图1所示的电路图“测量小灯泡的电功率”，小灯泡标有2V字样，电源电压恒为3V，图2是根据实验数据绘制的-图像，下列有关说法错误的是（ ） A.该实验的原理是 B.小灯泡正常发光时的电功率为0.6W C.电压为3.0V时，灯泡的亮度比正常发光时亮 D.利用该电路图可以进行“电流与电压关系”的实验探究 8.如图所示，“探究电功率跟电压的关系”实验中，将小灯泡“2.5V 0.3A”和“3.8V 0.3A”串联，下列说法正确的是（ ） A.和串联的主要目的是使两灯泡的通电时间相同 B.如果电源电压可调，两灯泡可以同时正常发光 C.闭合开关后，“3.8V0.3A”的小灯泡更亮，因为其额定功率大 D.该实验的原理是 9.小明将标有“6V6W”的灯与标有“6V3W”的灯串联，如图所示。下列说法错误的是（ ） A.该电路能探究电流做功的多少与电压的关系 B.该电路能探究电流与电压的关系 C.该电路不能测出灯泡正常发光时的电阻 D.该电路可以测出灯泡的额定功率 10.小明用图1所示的电路做“测量小灯泡电功率”实验，绘制了如图2所示的图像。已知电源电压为3V，灯泡的额定电压为2.5V，此图像不是直线的主要原因是灯丝电阻受____________的影响。实验中滑动变阻器的最大阻值可能是____________(填“10Ω”“20Ω”或“30Ω”)。若灯泡两端的电压依次增大为、、时，灯泡对应的功率分别为、、，相邻两次的电压差，则______(填“”“”或“”)。 11.如图1所示，小明同学做“测定小灯泡的电功率”实验，现有电源(电压为定值)、待测小灯泡(标有“0.25A”字样)、电流表、电压表(只有0～3V挡完好)、滑动变阻器(标有“20Ω1A”字样)、开关及导线若干。小灯泡的额定功率估计为0.9W左右，该同学正确连接电路，实验步骤正确。完成下列问题。 (1)实验刚闭合开关时，电压表、电流表的示数分别为2V和0.2A，由此可求出电源电压为________V。 (2)在实验过程中，小灯泡突然熄灭，经分析：可能是灯泡断路，也可能是滑动变阻器断路。小明通过观察________(填“电压表”或“电流表”)，初步判断出灯泡断路。 (3)更换相同规格的灯泡后，小明继续实验。他边思考边实验，同时对电路进行调整，直至小灯泡正常发光，此时观察到电流表示数为0.25A，电压表示数如图2所示，请根据相关信息，求出小灯的额定电功率为___________W。 (4)小明将滑片从阻值最大处移到阻值最小处(小灯泡未烧坏)，测定并依据实验数据，画出灯泡的-图像(图3)，任取图像中一点构成矩形(图4中阴影部分)，则矩形面积表示的科学含义是____________________________。 12.(2025·宁波镇海区月考)小华利用如图1所示的电路来测量小灯泡的电功率，已知电源电压为3V且保持不变，小灯泡额定电压为2.5V。 (1)请在图1中用笔画线代替导线，将实物图连接完整(要求：滑片向右端移动时，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，小华从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据，得到小灯泡-图像如图2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，此时它的实际功率____________(填“大于”或“小于”)。 (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____________(填“甲”“乙”或“丙”)。 13.小霞用如图1所示的器材测量小灯泡的额定功率。已知电源电压为3V且保持不变，小灯泡额定电压为2.5V。 (1)请你用笔画线代替导线，将图1中的实物图连接完整，要求导线不得交叉。 (2)正确连接好电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到最___________端。 (3)闭合开关后，移动滑片，观察到电压表的示数为2.5V时，电流表的示数如图2所示，则小灯泡的额定功率为___________W。 (4)进行相同实验的另一同学，检查电路发现导线连接正确且开关闭合，但灯座上忘记安装小灯泡，此时观察到___________表的指针有明显偏转。 第 1 页 共 13 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.3.3 电路中的电能——伏安法测定小灯泡的功率 【新教材浙教版】 【知识框架+知识精讲（2个知识归纳）+课后作业（6基础7强化题）】 模块二 知识精讲 知识归纳 【知识点1 伏安法测定小灯泡的功率】 探究实践：伏安法测定小灯泡的功率 目标：学习使用电流表和电压表测定用电器功率的方法；了解用电器的功率跟用电器两端的电压有关，加深对额定电压和额定功率的理解。 器材：常用的小灯泡1只(标明额定电压，未标明额定功率)，电流表、电压表各1只，滑动变阻器1只，开关1只，电池组(总电压高于灯泡的额定电压)1只，导线若干。 过程： (1)实验原理：（伏安法的由来） (2)电路设计：(如图甲所示) (3)过程和步骤 ①按正确的电路图连接电路(如图乙所示)。 ②调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压。读出此时两只电表的示数，并记录在下表中。 ③调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的倍。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在下表中。 ④调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出两只电表的示数，并记录在下表中。 2.5V 序号 电压/ 电流/ 电功率/ 小灯泡的亮度变化 1 正常 2 变亮 3 变暗 ⑤计算出三种情况下小灯泡的电功率；分析小灯泡的亮度和实际功率的关系。 【注意】 (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来确定电源电压及电压表的量程，然后估算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，开关应处于断开状态；闭合开关之前，必须把滑动变阻器的滑片移到连入电路电阻最大的位置。 (3)实验时，在移动滑动变阻器的滑片时，眼睛要看着电压表指针，使电压表的示数达到我们所规定的数值。 (4)本实验的三次测量与电阻的三次测量不同，电阻的三次测量是为了求平均值减小误差，而电功率的三次测量是为了测不同电压下的实际功率并比较小灯泡的亮度，故不能取平均值。取平均值没有实际意义。 (5)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，同时通电时间不能过长，否则容易烧坏小灯泡。 (4)结论：小灯泡的电功率随着它两端的电压而改变。小灯泡两端的电压越高，它的实际功率越大，发光越亮。 (5)测定小灯泡电功率实验中的故障分析 教材问题全解（教材第72页问题讨论） 1.电路中小灯泡两端的电压等于其额定电压时正常发光。 2.灯的电功率较小 因为灯光电转化效率较高，相同亮度下耗电更少、发热更少。 【例1】（绍兴中考）在“测量小灯泡的功率”实验中，电源为2节干电池，小灯泡标有“2.5V”字样。 (1)按图甲方式连接好电路，小敏刚要闭合开关时，同组同学提醒他的操作有一个不妥之处，请你帮他指出：________________________________________。 (2)闭合开关后，无论怎样调节滑动变阻器，小敏发现小灯泡始终不发光，电压表示数接近于3V保持不变，电流表示数始终为零，则故障原因可能是________________________。 (3)排除故障后，小敏闭合开关进行实验，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。 (4)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________（填“偏大”或“偏小”）。 【答案】(1)滑动变阻器的滑片没有置于阻值最大位置 (2)小灯泡处断路 (3) (4)偏大 【解析】(1)为保护电路，闭合开关前滑动变阻器滑片应置于阻值最大位置，而图甲中，闭合开关前滑片没有置于阻值最大位置；(2)闭合开关，灯泡不亮，且电压表有示数，电流表示数始终为零，造成这种故障的原因是小灯泡处断路；(3)由图乙可知，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.42A，则小灯泡的额定功率；(4)由图知，电压表与小灯泡并联，所测电压较准确，而电流表测通过小灯泡和电压表的电流，所测电流偏大，由可知，所测小灯泡的额定功率与真实值相比偏大。 【变式1-1】小霞用如图甲所示的器材测量小灯泡的额定功率。已知电源电压为3V且保持不变。小灯泡额定电压为2.5V。 (1)请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物图连接完整，要求导线不得交叉。 (2)正确连接好电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移到最________端。 (3)闭合开关后，移动滑片P，观察到电压表的示数为2.5V时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为________W。 (4)进行相同实验的另一同学，检查电路发现导线连接正确且开关闭合，但灯座上忘记安装小灯泡，此时观察到________表的指针有明显偏转。 【答案】(1)如图所示 (2)左 (3) (4)电压 【解析】(1)测量小灯泡的额定功率实验中，小灯泡、电流表、滑动变阻器、开关串联在电路中，电压表与小灯泡并联，图中把电流表负接线柱与电源负极连接起来即可。 (2)为保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器阻值调至最大，即滑片移到最左端。 (3)由图乙可知，电流表选择的量程为，示数为，小灯泡额定功率为。 (4)灯座上没有安装小灯泡，因此电路处于断路状态，电流表指针不会偏转，电压表此时相当于直接接在电源两端，因此电压表指针会有明显偏转。 【变式1-2】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）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。 【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。 【知识点1 其他方法测电功率】 测电功率的其他方法 利用一只电流表(或电压表)和一个定值电阻配合，可测量小灯泡的额定功率。 [已知，根据欧姆定律，就可以求出，故一只电压表和一个定值电阻并联，其作用就相当于一只电流表；已知，根据就可以求出，故一只电流表和一个定值电阻串联，其作用就相当于一只电压表。] 其思路如下： ↓ ↓ 适用条件：在只有电压表，没有电流表的情况下，多添加一个已知阻值的定值电阻R定，利用此电阻与电压表并联来替代电流表，完成额定电流的测量。 适用条件：在只有电流表，没有电压表的情况下，多添加一个已知阻值的定值电阻R定，利用此电阻与电流表串联来替代电压表，完成额定电压的测量。 ↓ ↓ 步骤：(1)闭合S，移动滑片，使电压表的示数为U额；(2)滑片不动，把电压表改接到R定的两端，没有改变电路中用电器的各物理量，读出此时电压表的示数U定，利用公式求出，计算额定功率。 步骤：(1)闭合，移动滑片，使电流表的示数为；(2)滑片不动，把电流表改接到小灯泡所在的支路，读出此时电流表的示数，即为，计算额定功率。 ↓特点 ↓特点 【素养提升】电学中的图像思维 图像思维是在进行记忆、思考、推理时，把相关的信息与图形、图像进行关联、映射，将科学知识变成可视化、简单化的图像。电学中有-----等图像。要明确图中：①交点的科学意义；②斜率的科学意义；③面积的科学意义等。 以下面的电路图和-图像为例： 这是一个串联电路图，-图像反映的是电流表和电压表的示数变化过程，图线的斜率表示小灯泡电阻的倒数，阴影部分的面积表示滑动变阻器的电功率。 【例2】（杭州中考）小金利用如图甲所示的电路来测量小灯泡的额定功率。小灯泡额定电压为，电源电压恒定。 (1)依据图甲，请用笔画线代替导线，将图乙中的实物图补充完整。 (2)小金正确连接实物电路，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片至某位置时，电压表示数如图丙所示，此时灯泡两端电压为_________。接下来调节滑动变阻器的滑片向_________（填“”或“”）端移动，直至小灯泡正常发光。 【答案】(1)如下图所示 (2)2.3 B 【解析】（1）根据电路图可知，电流表串联接入电路中，电压表并联到灯泡的两端，实物图如答图所示； （2）由图丙可知，电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.3V，而额定电压为2.5V，故应使小灯泡两端的电压增大，则应减小变阻器分得的电压，根据串联电路的分压原理，要减小变阻器连入电路中的电阻，即滑片向B移动，使电压表示数为2.5V。 【变式2】实验小组进行“测量小灯泡的电功率”实验。现有器材：小灯泡L(U额=2.5V，额定功率约为0.8W）、电压为3V且保持不变的电源、标有“20Ω 1A”字样的滑动变阻器、开关、电流表、电压表、导线若干。 （1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物连接完整；（导线不允许交叉） （2）①小明检查电表量程的选择和电路的连接都无误后。闭合开关，将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处，开始实验。小丽指出小明的实验操作存在错误，正确的操作应是：________________________； ②正确操作后，继续实验的过程中，电压表指针出现如图乙所示的情况。经检查只有滑动变阻器发生故障，则故障可能是滑动变阻器______（选填“断路”或“被短接”）； （3）排除故障后，继续实验，获取实验数据。当电压表示数为2.5V时，电流表表盘如图丙所示，通过计算可知，小灯泡L的额定功率为______W； （4）完成实验后，小明设计了如图丁所示的电路，想要用原有的实验器材和定值电阻R0，在不使用电流表的情况下，测量该小灯泡L的额定功率。请你帮助他完成实验方案： ①检查电路无误后，闭合开关S，将开关S1接a，调节滑动变阻器的滑片直至电压表示数为______V； ②保持滑片不动，再将开关S1接b，读出电压表示数为U0； ③小灯泡L的额定功率P额=______（用U额、U0、R0表示）； （5）小明找来了阻值为20Ω的定值电阻R0，按照该方案进行测量。你认为小明能否测出该小灯泡的额定功率？请说明你的判断依据：________________________。 【答案】（1）如下图 （2） 先将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处，再闭合开关 断路 （3）0.75 （4） 0.5 （5）见解析 【解析】（1）小灯泡正常发光时电流约为 所以电流表选择小量程串联到电路中。 （2）为保护电路，应在闭合开关前，将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处。如图乙，电压表无示数，只有变阻器出问题，则故障可能是滑动变阻器断路，使得电压表的两端无法与电源相通。 （3）当电压表示数为2.5V时，电流表表盘如图丙所示，由（1）可知，电流表选用小量程，分度值为0.02A，则示数为0.3A，则小灯泡L的额定功率为。 （4）①检查电路无误后，闭合开关S，将开关S1接a，灯泡、R0和变阻器串联，电压表测R0和变阻器总电压，调节滑动变阻器的滑片直至灯泡正常发光（2.5V），根据串联电压规律，电压表示数为。 ②保持滑片不动，再将开关S1接b，连接方式不变，电压表改测R0电压，读出电压表示数为U0，则电路中电流为；③小灯泡L的额定功率。 （5）由前面实验可知，若小灯泡L正常发光时，额定电流为0.3A。若定值电阻R0阻值为，则灯泡正常发光时，R0两端的电压，R0两端的电压大于电源电压。电源实际电压为3V，不能满足实验要求。所以不可行。 模块三 课后作业 基础巩固 1.关于“伏安法测小灯泡电功率”和“伏安法测小灯泡的电阻”的实验，下列说法正确的是（ ） A.伏安法测小灯泡电功率实验原理是 B.两个实验都采用多次测量取平均值来减小误差 C.两个实验可使用同一组器材完成 D.伏安法测小灯泡的电阻采用了控制变量法 【答案】C 【解析】A．伏安法测小灯泡电功率，分别用电压表和电流表测出灯泡两端的电压和通过的电流，根据P=UI求灯泡的电功率，伏安法测小灯泡电功率实验原理是P=UI，故A错误；B．“伏安法测小灯泡的电阻”的实验多次测量的目的是得到灯丝的电阻与温度的关系，“伏安法测小灯泡的电功率”的实验，多次测量的目的是得出实际电压低于、等于、高于实际电压时，实际功率和额定功率的关系，两个实验均是探究规律性的实验，故B错误；C．根据R=U/I和P=UI可知，这两个实验都要测量小灯泡两端的电压和电流，故两个实验使用的实验器材完全相同，故C正确；D．伏安法测小灯泡的电阻多次实验目的是得到灯丝的电阻与温度的关系，没有采用控制变量法，故D错误。 2.(2025·杭州上城区期末)在“测定小灯泡的额定功率”的实验中，某同学电路连接正确，闭合开关，灯泡发光，但测试中无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数都达不到灯泡的额定电压值，其原因可能是（ ） A.滑动变阻器总电阻太大 B.电压表量程太大了 C.电源电压太低 D.灯泡灯丝断开 【答案】C 【解析】电路连接正确，不是连接故障问题，而是器材的规格问题，从滑动变阻器规格、电源电压等方面考虑。A、变阻器是可以调节的，而且最小可调节至阻值为零，此时灯泡两端电压等于电源电压，因此该选项不合题意。B、电压表量程的大小，不会影响灯泡两端的电压，不合题意；C、如果电源电压太低，即使变阻器阻值最小，也有可能达不到灯泡的额定电压，符合题意；D、如果灯泡灯丝断开，则灯泡不会发光，故D不符合题意。 3.小宇同学思考能不能只用一只电表测出小灯泡的电功率，他设计了下列四个电路图。图中的电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为，且，定值电阻的阻值为。在不改变电路连接的情况下，能测出小灯泡额定功率的是（ ） 【答案】C 【解析】图A中闭合，闭合、断开时，电流表把灯泡短路，灯泡不发光；闭合，断开、闭合时，电流表把定值电阻短路；闭合，、都闭合或断开时，电流表均无示数，测不出灯泡的额定电流，故A不符合题意。 图B中闭合，闭合、断开时，电压表测灯泡两端的电压，其上端为正接线柱，下端为负接线柱；闭合，闭合、断开时，电压表测定值电阻两端的电压，正接线柱为负，下端为正接线柱，电压表的两次接线方法相反，在不改变电路连接方式的情况下，无法进行测量，故B不符合题意。 图C中开关处于1的位置时，电压表测量的是灯泡和定值电阻两端的总电压；开关处于2的位置时，电压表测量的是灯泡两端的电压，则通过小灯泡的电流为，小灯泡的额定功率表达式是，故C符合题意。 图D中开关处于1的位置时，电流表把灯泡和定值电阻短路，电流表测量通过滑动变阻器的电流；开关处于2的位置时，电流表把小灯泡短路，电流表测量的是滑动变阻器和定值电阻组成的串联电路的电流，无法测出灯泡的额定电流，故D不符合题意。故选C。 4.小明测量小灯泡的额定功率(额定电压为3.8V)的实验电路图如图所示，电源电压大约4.5V且恒定不变，由于电压表只有0～3V量程可用，聪明的小明调整实验方法仍然准确测出了小灯泡的额定功率。他连接好电路后，闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表的示数为3V，然后断开开关，将电压表并联在滑动变阻器两端，再次闭合开关后，观察电压表并移动滑动变阻器滑片，直至电压表示数____________，读出此时电流表示数为0.3A，则小灯泡的额定功率为___________W。 【答案】比上一次减小 0.8V 1.14 【解析】由题知，电源电压大约且恒定不变，但电源电压的具体值未知；小明连接好电路后，闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表的示数为3V(即灯泡两端的电压为3V)，如图1所示；然后断开开关，将电压表并联在滑动变阻器两端，再次闭合开关后，因滑片位置不变，则灯泡两端的电压仍然为3V，观察此时电压表的示数，设为，如图2所示；再移动滑动变阻器的滑片，使灯泡两端的电压为3.8V，此时灯泡正常发光，如图3所示；从图2到图3，灯泡两端的电压增大了，且电源电压恒定不变，则由串联电路的电压特点可知，滑动变阻器两端的电压(电压表的示数)减小了，所以观察电压表并移动滑动变阻器滑片，直至电压表示数比上一次减小时，灯泡正常发光；当小灯泡正常发光时，电流表示数为，则小灯泡的额定功率为。 5.某同学利用如图所示电路，测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率，下列说法错误的是（ ） A.闭合开关前，滑片应滑到端 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2.5V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】闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑到端，即阻值最大处，故A正确；闭合开关后，小灯泡不发光的原因有很多（→如小灯泡被短路、小灯泡接触不良、电源电压太小、滑动变阻器接入电路的阻值太大等），并不一定是小灯泡灯丝断了，故B错误；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C正确；小灯泡的亮度是看小灯泡的实际功率，实际功率越大，小灯泡越亮，故D正确。故选B。 强化提升 6.小方利用如图所示电路测量额定电压为2.5V小灯泡电功率，下列说法正确的是（ ） A.闭合开关前，滑片应滑到端 B.闭合开关后，小灯泡不发光，一定是小灯泡灯丝断了 C.移动滑片，只需观察电流表、电压表的示数 D.当电压表示数为2.5V时，电流表示数为0.2A，小灯泡额定功率为0.5W 【答案】D 【解析】闭合开关前，为保护电路，滑片应滑到端，故A错误；闭合开关后，灯泡不发光，也可能是灯短路了，故B错误；移动滑片，只需观察电压表的示数，当电压表示数为2.5V时，记下电流表示数，故C错误；当电压表示数为2.5V时，电流表示数为0.2A，小灯泡额定功率为，故D正确。故选D。 7.利用如图1所示的电路图“测量小灯泡的电功率”，小灯泡标有2V字样，电源电压恒为3V，图2是根据实验数据绘制的-图像，下列有关说法错误的是（ ） A.该实验的原理是 B.小灯泡正常发光时的电功率为0.6W C.电压为3.0V时，灯泡的亮度比正常发光时亮 D.利用该电路图可以进行“电流与电压关系”的实验探究 【答案】D 【解析】测量小灯泡的电功率，需要测量小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流，由得到小灯泡的功率，因此该实验的原理是，故A正确；小灯泡的额定电压是2V，由图2可知，此时通过小灯泡的电流是0.3A，则小灯泡正常发光时的电功率，故B正确；由图2可知，电压为3.0V时，对应的电流是0.4A，灯泡的电功率，此时的电功率大于小灯泡正常发光时的电功率，灯泡的亮度比正常发光时亮，故C正确；在探究电流与电压关系的实验中，应控制电阻阻值不变，而灯丝的电阻随温度的变化而变化，不是一定值，所以不能利用该电路图进行电流与电压关系的实验探究，故D错误。故选D。 8.如图所示，“探究电功率跟电压的关系”实验中，将小灯泡“2.5V 0.3A”和“3.8V 0.3A”串联，下列说法正确的是（ ） A.和串联的主要目的是使两灯泡的通电时间相同 B.如果电源电压可调，两灯泡可以同时正常发光 C.闭合开关后，“3.8V0.3A”的小灯泡更亮，因为其额定功率大 D.该实验的原理是 【答案】B 【解析】探究电功率跟电压的关系实验，需要控制电流相同，因此和串联的主要目的是使两灯泡的电流相等，故A错误；小灯泡和，两灯的额定电流都是，两灯串联时，若电源电压可调，当电路中电流达到即额定电流时，两灯都能正常发光，故B正确；灯泡的亮度是由其实际功率决定的，所以闭合开关后，的小灯泡更亮，是因为它的实际功率大，故C错误；由图知，两电压表分别测两灯泡两端的电压，只能通过灯泡的亮度判断其电功率的大小，并不能测出电功率的确切值，也就无法得出电功率和电压间的定量关系即，故D错误。故选B。 9.小明将标有“6V6W”的灯与标有“6V3W”的灯串联，如图所示。下列说法错误的是（ ） A.该电路能探究电流做功的多少与电压的关系 B.该电路能探究电流与电压的关系 C.该电路不能测出灯泡正常发光时的电阻 D.该电路可以测出灯泡的额定功率 【答案】B 【解析】根据有，两个灯泡的额定电压相同，额定功率不同，故灯的电阻不同，串联电路中电流一定，由欧姆定律变形公式可知，两灯的实际电压不同，通电时间相同，由可知，可以探究电流做功的多少与电压的关系，故A正确；探究电流与电压的关系时，要控制电阻大小不变，因为灯丝的电阻随温度的改变而改变，因此无法探究电流与电压的关系，故B错误；两个灯泡的额定电压相同，由得可知：额定功率大的额定电流大，所以的额定电流大于的额定电流，因此电路中的最大电流为的额定电流，只有灯能正常发光，不可能正常发光，故该电路不能测出灯泡正常发光时的电阻，故C正确；由上述分析可知，该电路能测量灯泡的额定功率，故D正确。故选B。 10.小明用图1所示的电路做“测量小灯泡电功率”实验，绘制了如图2所示的图像。已知电源电压为3V，灯泡的额定电压为2.5V，此图像不是直线的主要原因是灯丝电阻受____________的影响。实验中滑动变阻器的最大阻值可能是____________(填“10Ω”“20Ω”或“30Ω”)。若灯泡两端的电压依次增大为、、时，灯泡对应的功率分别为、、，相邻两次的电压差，则______(填“”“”或“”)。 【答案】温度 30Ω ＜ 【解析】由图2可知，当灯泡两端电压增大时，通过灯泡的电流也增大，根据可知，实际功率变大，温度升高，灯丝的电阻随温度的升高而增大，因此小灯泡的图像不是直线；由图2可知，当灯泡两端电压为时，通过灯泡的电流为，根据串联电路电压规律，滑动变阻器两端电压为，则滑动变阻器接入电路的阻值，所以滑动变阻器最大阻值可能是；若灯泡两端的电压依次增大为、、时，且，由图2可知，可取、、，此时、、对应的电流分别为、、，则，，，则，，由此得出。 11.如图1所示，小明同学做“测定小灯泡的电功率”实验，现有电源(电压为定值)、待测小灯泡(标有“0.25A”字样)、电流表、电压表(只有0～3V挡完好)、滑动变阻器(标有“20Ω1A”字样)、开关及导线若干。小灯泡的额定功率估计为0.9W左右，该同学正确连接电路，实验步骤正确。完成下列问题。 (1)实验刚闭合开关时，电压表、电流表的示数分别为2V和0.2A，由此可求出电源电压为________V。 (2)在实验过程中，小灯泡突然熄灭，经分析：可能是灯泡断路，也可能是滑动变阻器断路。小明通过观察________(填“电压表”或“电流表”)，初步判断出灯泡断路。 (3)更换相同规格的灯泡后，小明继续实验。他边思考边实验，同时对电路进行调整，直至小灯泡正常发光，此时观察到电流表示数为0.25A，电压表示数如图2所示，请根据相关信息，求出小灯的额定电功率为___________W。 (4)小明将滑片从阻值最大处移到阻值最小处(小灯泡未烧坏)，测定并依据实验数据，画出灯泡的-图像(图3)，任取图像中一点构成矩形(图4中阴影部分)，则矩形面积表示的科学含义是____________________________。 【答案】(1)6 (2)电压表 (3) (4)滑动变阻器的功率 【解析】(1)该同学正确连接电路，实验步骤正确，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流，实验刚闭合开关时，则滑动变阻器连入电路的阻值最大为，电路中的电流，根据串联电路电压的规律及欧姆定律可知，电源电压。 (2)若灯泡断路，电流表示数为0，此时电压表与电源两极相连，测量电源电压，电压表有示数；若滑动变阻器断路，整个电路断路，电流表和电压表都无示数，所以通过观察电压表，若电压表有示数，初步判断出灯泡断路，若无示数，则滑动变阻器断路。 (3)已知小灯泡的额定电流，灯泡额定功率约，由可得灯泡额定电压约为，电压表只有~挡完好，小明边思考边实验，同时对电路进行调整，直至小灯泡正常发光，可知他是将电压表并联在滑动变阻器的两端了，此时观察到电流表示数为时，电压表示数如图2所示，电压表选用小量程，分度值为，示数为，由串联电路电压的规律可知灯泡的额定电压，则小灯泡的额定电功率。 (4)图4中横坐标标示电压，阴影部分宽即电压，为，（→滑动变阻器接入电路阻值为0时，灯泡两端电压等于电源电压，则电源电压为U2），纵坐标表示电流，阴影部分长即电流，为，图中阴影部分面积等于通过滑动变阻器的电流与其两端电压的乘积，由知，矩形面积表示的物理含义是滑动变阻器的功率。 12.(2025·宁波镇海区月考)小华利用如图1所示的电路来测量小灯泡的电功率，已知电源电压为3V且保持不变，小灯泡额定电压为2.5V。 (1)请在图1中用笔画线代替导线，将实物图连接完整(要求：滑片向右端移动时，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，小华从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据，得到小灯泡-图像如图2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，此时它的实际功率____________(填“大于”或“小于”)。 (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____________(填“甲”“乙”或“丙”)。 【答案】(1)如图所示 (2)小灯泡断路 (3)0.75 (4)大于 (5)乙 【解析】(1)由题意知，滑片向右端移动时，灯变亮，电路中的电流变大，滑动变阻器接入电路阻值变小，则滑动变阻器需要接入右下接线柱。 (2)小灯泡不发光，电流表示数几乎为零，电压表示数接近电源电压，相当于电压表并联在电源两端，则电路故障可能是小灯泡断路。 (3)灯泡额定电压为，由图2可知此时电路中的电流为，则小灯泡的额定功率为。 (4)若灯泡电阻不变，灯泡两端电压变为额定电压的一半时，根据电功率计算公式可知，此时灯泡的实际功率变为额定功率的四分之一，但灯泡的阻值随着温度变化而变化，当灯泡两端电压变为额定电压的一半时，灯丝的温度降低，灯丝阻值减小，根据可知，此时实际功率大于。 (5)结合串联电路的电压关系可知灯泡两端电压最小时，滑动变阻器两端电压最大，由图2可得灯泡两端电压最小为0.5V，此时电路中的电流为，则滑动变阻器两端电压最大为，滑动变阻器接入电路的最大阻值为，则小华在该实验中选用的是乙滑动变阻器。 易错警示：同一个用电器的额定功率是固定的，实际功率随实际电压的变化而变化，小灯泡的亮度由其实际功率决定。 13.小霞用如图1所示的器材测量小灯泡的额定功率。已知电源电压为3V且保持不变，小灯泡额定电压为2.5V。 (1)请你用笔画线代替导线，将图1中的实物图连接完整，要求导线不得交叉。 (2)正确连接好电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到最___________端。 (3)闭合开关后，移动滑片，观察到电压表的示数为2.5V时，电流表的示数如图2所示，则小灯泡的额定功率为___________W。 (4)进行相同实验的另一同学，检查电路发现导线连接正确且开关闭合，但灯座上忘记安装小灯泡，此时观察到___________表的指针有明显偏转。 【答案】(1)如图所示 (2)左 (3) (4)电压 【解析】(1)图1中电流表还没有接入电路，且电流表要串联在电路中。 (2)正确连接好电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处，即最左端。 (3)闭合开关后，移动滑片，观察到电压表的示数为时，电流表的示数如图2所示，电流表选用小量程，分度值为，示数为，则小灯泡的额定功率。 (4)进行相同实验的另一同学，检查电路发现导线连接正确且开关闭合，但灯座上忘记安装小灯泡，电压表通过滑动变阻器与电源连通，此时电压表测电源电压，所以会观察到电压表的指针有明显偏转；电压表串联在电路中，且电压表自身的电阻很大，所以电路中的电流几乎为零，则电流表的指针几乎不偏转。 第 20 页 共 20 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $