物理九年级全册第3节 测量小灯泡的电功率精品练习

这是一份物理九年级全册第3节 测量小灯泡的电功率精品练习，文件包含183测量小灯泡的电功率学生版-九年级物理全册同步精品讲义人教版docx、183测量小灯泡的电功率教师版-九年级物理全册同步精品讲义人教版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共37页， 欢迎下载使用。

课时18.3 测量小灯泡的电功率（帮课堂）（解析版）
【学习目标】
1.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；
2.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；
3.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；
4.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。
【知识导图】

【基础知识】
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 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】小明做测“小灯泡电功率”实验时，连接的电路如图甲所示，所用器材有电压为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线。

（1）小明通过移动滑片P，分别记下了多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成了如图乙所示的U-I图象，根据图象提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率是___________W；
（2）实验结束后，小明仅将小灯泡换成定值电阻，来探究电流与电阻的关系，小明想要完成四组实验，准备好的定值电阻有5Ω、10Ω、15Ω、20Ω。
①将电路连接正确后，闭合开关，移动变阻器的滑片P，使定值电阻两端的电压为2V，此时电流表的示数如图丙所示；
②断开开关，将定值电阻换成阻值为10Ω的电阻，闭合开关，滑动变阻器滑片应向________（选填“左”或“右”）移动；为完成此四组实验，滑动变阻器的最大电阻应不小于___________Ω。
【答案】0.5；左；40。
【解析】(1)[1]由图乙知，当小灯泡正常发光时，即其两端电压为2.5V，通过其电流为0.2A，所以小灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W
(2)[2]在实验中将5Ω定值电阻换成10Ω时，而实验电路为串联电路，那么据串联电路的特点知，若滑动变阻器滑片的位置保持不变，则定值电阻两端的电压会变大，为了保持其两端的电压为2V不变，需要将滑片向左移动，让变阻器接入电路的阻值变大，以分去更多的电压，才能让定值电阻两端的电压保持不变。
[3]当接入电路的定值电阻为20Ω时，变阻器需要接入电路的阻值最大，而定值电阻两端的电压保持为2V不变，那么变阻器两端的电压U1=U总-UL=6V-2V=4V
据串联电路的分压特点有R:20Ω=4V:2V
所以变阻器接入电路的最大阻值R=40Ω。
【典例2】有一只小灯泡的铭牌上仅能看清“0.5A”的字样，小强为了测量该小灯泡的额定功率，进行了如下实验。

(1)他连接了如图甲所示的电路，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡不亮，电流表的示数始终为零，电压表的示数接近3V保持不变，为了排除故障，接下来的操作合理的是____(选填字母)；
A．拧紧开关两端的接线柱B．拧紧小灯泡和它两端的接线柱
(2)他测量小灯泡额定功率的实验原理是____(填公式)，图甲中____(填仪器名称)的量程选择不合理；
(3)排除故障后，正确连接电路｡使小灯泡正常发光，电压表示数如图乙所示为____V，小灯泡的额定功率为____W；
(4)小强对实验进行了拓展，利用如图丙所示的电路，测出了另一只己知额定电流为I1的小灯泡的额定功率，请完成实验步骤：
①闭合开关S1，开关S2连接b，移动滑动变阻器的滑片，使电流表示数为____；
②保持滑动变阻器的滑片位置不变，开关S2连接a，调节电阻箱的阻值，使电流表示数为I1，读出电阻箱的示数为R0；
③则小灯泡的额定功率表达式P额=___(用字母表示)｡
【答案】B；P=UI；电流表；2.4；1.2；I1；I12R0。
【解析】(1)[1]闭合开关S后，移动滑动变阻器的滑片P，发现小灯泡不亮，电流表无示数，说明电路出现了断路；电压表示数接近于电源电压，说明电压表与电源正负极之间是接通的，所以故障是灯泡断路，因此应拧紧小灯泡和它两端的接线柱，检查是否是由此引起的断路，故选B。
(2)[2]伏安法测小灯泡额定功率的实验原理是P=UI。
[3]小灯泡的额定电流为0.5A，电流表应选小量程，图甲中电流表的选择大量程，故电流表的量程选择不合理。
(3)[4] [5]图乙所示电压表选择小量程，分度值为0.1V，示数为2.4V，即小灯泡额定电压为2.4V，小灯泡的额定功率P=U额I额=2.4V0.5A=1.2W
小灯泡的额定功率为1.2W。
(4) ①[6]闭合开关S1，开关S2连接b，滑动变阻器与灯泡串联，移动滑动变阻器的滑片，使电流表示数为I1，此时小灯泡正常发光。
②③[7]保持滑动变阻器的滑片位置不变，开关S2连接a，滑动变阻器与电阻箱串联，调节电阻箱的阻值，使电流表示数为I1，读出电阻箱的示数为R0；当电流表示数为I1时，此时电阻箱连入电路的电阻与①中电流为I1时灯丝电阻相同；灯丝中电流为I1时阻值一定为R0，则小灯泡的额定功率P额=I12R0。
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】小鹏同学家的电能表如图所示，则小鹏家已消耗的电能为___kW•h，转盘已转过___转；他发现家里只使用一只电水壶（其它用电器都关闭）时，观察到电能表转盘3分钟转过100转，电水壶工作时的实际电功率为___W。

【答案】30；6×104；1000。
【解析】（1）小鹏家到现在为止，已消耗的电能为30kW•h；
每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转2000r，
小鹏家已消耗的电能为30kW•h，电能表的转盘转的转数：30×2000r=6×104r。
（2）只使用一只电水壶，电能表转盘3分钟转过100转，
消耗的电能：，∴W=0.05kW•h=1.8×105J，
∵t=3min=180s，
∴P=
故答案为：30；6×104；1000。
【方法帮】
题型一：实验器材的选择
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。
【典例】在测量“小灯泡的额定功率”的实验中，实验室提供的实验器材有：
A．电源（电压为4.5V），
B．电流表A1（量程为0﹣0.6A，电阻为0.5Ω）
C．电流表A2（量程为0﹣3A，电阻为0.2Ω）
D．电压表V1（量程为3V，内阻为3kΩ）
E．电压表V2（量程为15V，内阻为1kΩ）
F．滑动变阻器R（阻值0﹣10Ω）
G．定值电阻R0=800Ω
H．待测小灯泡L（额定电压为3.8V，额定功率大约是1.2W）
I．开关S一个，导线若干
实验要求：既要保证电路安全，又要提高测量精确度；为了减小系统误差，测量时电表示数应大于量程的三分之一。则
（1）根据实验要求，电流表应选_______，电压表应选_______（选填器材前的字母代号）。
（2）根据实验要求，在虚线方框内画出实验电路图（其中部分电路已画出）。________
（3）根据实验电路图，请用笔画线代替导线，将实验器材连接起来使之成为实验电路（其中部分导线已连接好）。_______
（4）在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑到_______端（选填实物图中“a”或“b”）；正确连接实验电路后，开关试触时，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，仔细检查电路各部分均接触良好，其原因可能是_______。

【答案】B；D；如图；如图；b；小灯泡L断路。
【解析】（1）待测小灯泡L的额定电压为3.8V，额定功率大约是1.2W，
由P=UI得，小灯泡的额定电流大约为：，
因为小灯泡L的额定电流0.32A小于0.6A，且大于电流表A1量程的三分之一，
所以，根据实验要求，电流表应选B。
因为电源电压为4.5V，待测小灯泡L的额定电压为3.8V，大于V1的量程
但小于电压表V2量程的三分之一，为了使偏转角度尽量大，电压表应选D。
（2）为了测量小灯泡的额定功率，应使其两端的电压为3.8V，由于电压表（量程为3V，内阻为3kΩ），因此可将电压表与R0串联后在并联在小灯泡L的两端，电流表接在干路上（即电流表外接法），
当灯泡L正常发光时，其两端的电压为UL=3.8V，
根据串、并联电路电压规律可知，电压表和R0所在支路电压：
串联电路电流相等，所以电压的比等于电阻的比，即电压表V1与定值电阻R0两端的电压之比：

联合以上两式可解得：，；
所以实验电路图如下：

（3）根据实验电路图，按电流的流经顺序将其连接起来，如下图所示：

（4）根据保护电路的原则，在闭合开关前，应使电路中的电流最小，即滑动变阻器接入电路的阻值最大，由实验电路可知，滑动变阻器的滑片应滑到b端。
开关试触时，发现灯泡不亮，电流表无示数，说明电路存在断路性故障，电压表有示数，说明电压表两接线柱到电源两极是连通的，则故障应为与电压表并联的部分断路，即小灯泡L断路。
题型二：实验电路故障分析

（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】在“测定小灯炮的电功率”实验中，连接了如图所示的电路．当闭合开关S后，若发现：
（1）灯泡发光，电流表无示数，电压表指针有明显偏转，则故障原因是    ；
（2）灯泡不发光，电流表有示数，电压表无示数，则故障原因是    ；
（3）灯泡发光，但无论怎样调节滑动变阻器的滑片，电流表和电压表的示数均不变，故障原因是    。

【答案】（1）电流表短路；（2）灯泡发生短路；（3）滑动变阻器连接方法错误（四个接线柱中接了两上或两下）。
【解析】（1）灯泡发光，说明电路是通路，电流表无示数，说明电流表短路；
（2）电压表无示数，说明电路断路或灯泡短路，电流表有示数，说明电路是通路，灯泡不发光，说明灯泡发生了短路；
（3）无论怎样调节滑动变阻器的滑片，电流表和电压表的示数均不变；
移动滑动变阻器滑片，电表示数都不变，说明变阻器下面两接线柱接入电路。
故答案为：（1）电流表短路；（2）灯泡发生短路；（3）滑动变阻器连接方法错误（四个接线柱中接了两上或两下）。
题型三：伏安法测小灯泡电功率
【典例】小王用如图甲所示的实验装置测量额定电压为的小灯泡电功率时，电源电压为，若所用器材均能满足实验需要。
（1）用笔画线替代导线，将实物电路连接完整______；
  
（2）连接电路时，开关要______（选填“断开”或“闭合”）；滑动变阻器滑片应该移到连入电路阻值______位置；
（3）实验过程中，当电压表示数为时小灯泡正常发光，由图乙可知，此时电流表的示数为______A，小灯泡正常发光时的电阻为______，小灯泡的额定功率为______W；
（4）小王受此实验启发，想测定电动自行车上用作照明的LED（发光二极管）额定功率。在老师的帮助下通过实验得到该LED的图像如图丙所示，由图像可知LED灯的电阻随电压的增大而______（选填“增大”、“不变”或“减小”）。查阅资料知道该LED的额定电压为，结合图像可得该LED的额定功率为______W。
【答案】如图；断开；最大；0.3；；；减小；。
【解析】（1）滑动变阻器串联，一上一下，故用一根导线连接开关的右边接线柱和滑动变阻器下面的接线柱，用一根导线接在滑动变阻器上方的接线柱和电流表的正0.6A的接线柱即可，电压表并联在灯泡上，用一根导线接在灯泡的右端的接线柱，另外一端接在正3接线柱，再用一根导线接在灯泡的左端和电压表负接线柱上，故如下图所示：

（2）为了保护电路，需要断开开关；为了保护电路，滑动变阻器滑片应该移到连入电路阻值最大处。
（3）由图乙可知，分度值为0.02A，选择小量程，故读数为0.3A；
小灯泡正常发光时的电阻为
故小灯泡正常发光时的电阻为；小灯泡的额定功率为
故小灯泡的额定功率为。
（4）当电压为2.5V，电流为8mA，合计为0.008A，则此时的电阻为
当电压为3V时，此时的电流为24mA，此时的电阻为
故当电压变大时，电阻变小；结合图像可得该LED的额定功率为
故图像可得该LED的额定功率为。
题型四：单一电表测小灯泡的额定功率

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。
【典例】在“测量小灯泡额定功率”实验中，小灯泡的额定电压U额＝2.5V。

(1)图甲是测量小灯泡额定功率的实物电路图，图中有一根线连接错误，请在这根线上打“×”，并在图中改正（______）
(2)小华设计如图乙所示的电路也完成了该实验，请完成下列填空(电源电压不变，R1和R2为滑动变阻器，R2的最大电阻为R0)。
①只闭合开关________，调节R2，使电压表的示数为2.5V；
②只闭合开关________，调节________，使电压表的示数仍为2.5V；
③接着将R2的滑片P调至最左端，记下电压表的示数为U1；再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数为U2，则小灯泡额定功率的表达式P额＝____________(用U额、R0、U1、U2表示)。
【答案】如图；S、S1；S、S2；R1；。
【解析】(1)分析实物图可知，此时灯泡与电流表并联后又与电压表串联，故此时没有电流通过，小灯泡不发光，电压表测的是电源电压约为3V；
为让灯泡与电流表串联，电压表测灯泡两端电压，将小灯泡右侧连线改接到电压表左侧，如下图：

 (2))①只闭合小灯泡所在支路,即闭合S、S1,通过调节滑动变阻器R2使灯泡两端电压为额定电压，即2.5V；
②利用等效替代的方法,只闭合R1所在支路,即闭合S、S2,通过调节滑动变阻器R1使R1两端电压为小灯泡的额定电压,即2.5V,此时R1=RL；
③将R2的滑片P调至最左端,记下电压表的示数为U1;再将R2的滑片P调至最右端,记下电压表的示数为U2,根据串联分压的原理：=,解得,R1=；
小灯泡额定功率的表达式P额====。
题型五：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】小明家电能表如图所示，他家同时使用的用电器总功率不能超过________W。将某用电器单独接在该表上工作10 min，电能表上的转盘转过250转。该用电器的电功率是________W。

【答案】4400；600。
【解析】(1)电能表的额定电压是220V，允许通过的最大电流为20A，所以电路最大功率为

(2)“2500R/kW•h”表示每消耗1kW•h的电能电能表的转盘转2500转，所以电能表的转盘转250转消耗的电能，
则用电器的电功率。
【中考帮】
考点一：电功率的相关计算
【典例】（2022·绥化）在“测量小灯泡的额定功率”实验中，小灯泡上标有“2.5V”字样。

实验原理是______。
（2）图甲中有一根导线多余导致电路错误，请在这根导线上打“×”；（ ）
（3）改正电路错误后，在闭合开关前，应将图甲中滑动变阻器的滑片调至______端；（选填“A”或“B”）
（4）闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数。接下来应进行的操作是______；
A．更换小灯泡
B．检查电路是否断路
C．移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光
（5）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，小灯泡的额定功率为______；
（6）小华用如图丙所示的电路也完成了该实验。电源电压不变，R1和R2为滑动变阻器，R2的最大阻值为R0。实验步骤如下：
①只闭合开关S、S1，调节R2，使电压表的示数为U额；
②只闭合开关S、S2，调节R1，使电压表的示数仍为U额；
③接着将R2的滑片P调至最左端，记下电压表的示数U1；再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表示数为U2，则小灯泡额定功率的表达式P额=______。（用U额、R0、U1、U2表示）
【答案】①；②如图；③B ；④C；⑤0.75；⑥。
【解析】（1）[1]由公式P=UI可知，用电压表测出灯泡两端的电压，用电流表测出通过灯泡的电流，就可以计算出灯泡的电功率。
（2）[2]由图甲可知，滑动变阻器与灯泡左侧接线柱连接的导线会导致滑动变阻器接线错误，同时使灯泡短路，应该去掉，如图所示

（3）[3]为保护电路，在闭合开关前，应将滑动变阻器的阻值调到最大，即滑片调至B端。
（4）[4]闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数，可能是通过灯泡的电流太小，实际电功率太小，所以接下来应移动滑动变阻器的滑片，减小电阻，观察灯泡是否发光，故C符合题意，AB不符合题意。
故选C。
（5）[5]图乙可知，电流表量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.3A，小灯泡的额定功率为
P额=U额I额=2.5V×0.3A=0.75W
（6）[6]①只闭合开关S、S1，调节R2，使电压表的示数为U额；
②只闭合开关S、S2，调节R1，使电压表的示数仍为U额；此时，R1连入电路的阻值等于小灯泡正常发光时的电阻；
③接着将R2的滑片P调至最左端，R2连入电路的电阻为零，电压表的示数U1即为电源电压；再将R2的滑片P调至最右端，此时R1、R2串联，电压表示数为U2，根据串联电路分压规律，R2两端的电压为
U滑=U1-U2
根据欧姆定律，电路中的电流为
滑动变阻器R1接入电路的电阻为
根据等效替代法，此时R1连入电路的电阻的大小等于小灯泡正常发光时的电阻RL的大小，则小灯泡的额定功率为。
该题要求同学们能正确使用实验器材获取实验信息；能分析实验数据，发现特点，形成初步的实验结论；能制定有新意的科学探究方案，灵活运用合适的实验器材和方案达成实验目的，获取实验数据。这是物理核心素养科学探究的体现。
考点二：用电能表测用电器的电功率
【典例】（2022·本溪铁岭辽阳）如图所示是小明家的电能表，他家电路中可以接入用电器的最大总功率为______W。将电视机单独接入电路正常工作6min，电能表转盘转6转，电视机的功率为______W。电视机正常工作1h，消耗的电能为______J。

【答案】①4400；②100；③3.6×105。
【解析】[1]由图可知，电能表额定电压为220V，允许通过的最大电流为20A，所以电路中可以接入用电器的最大总功率为P=UI=220V×20A=4400W
[2]电能表转盘转6转消耗的电能为
电视机的电功率为
[3]电视机正常工作1h，消耗的电能为W=Pt=100W×1×36×103s=3.6×105J。
【作业帮】
一、基础练（知识巩固）
1.下列电学实验中均需要测量多组数据，其测量目的是为了求平均值减小误差的是（  ）。
A．探究电流与电压的关系 B．探究电流与电阻的关系
C．测量定值电阻的阻值 D．研究小灯泡的电功率
【答案】C。
【解析】A．“通过导体的电流与导体两端电压的关系”，进行多次测量的目的是找出普遍规律，故A不符合题意；
B．探究电流与电阻的关系，进行多次测量的目的是找出普遍规律，故B不符合题意；
C．用伏安法测量定值电阻的阻值，进行多次测量的目的是求平均值，减小误差，故C符合题意；
D．测小灯泡电阻中，小灯泡的电阻随温度的升高而增大，不能取平均值，故D不符合题意。
故选C。
2.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.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。
4.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。
5.在探究小灯泡额定功率的实验中，提供的实验器材有：电源、小灯泡（额定电压为2.5V）、电流表、电压表、开关、滑动变阻器各1个，导线若干，实验中电流表已烧坏，身边有一个定值电阻R0，利用现有的器材测出小灯泡的额定功率。
（1）画出电路图______；
（2）写出简单实验步骤，推导出小灯泡额定功率的表达式______。
【答案】如图；。
【解析】（1）[1]探究小灯泡额定功率时，先使小灯泡两端的电压为小灯泡的额定电压，再测量此电压下流过小灯泡的电流，根据P=UI计算小灯泡的额定功率，电路连接如下图所示：

（2）[2]①如图连接好实验电路，开关断开，滑动变阻器移动到阻值最大处，电压表与小灯泡并联。
②闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直至电压表的读数为2.5V，得到通过小灯泡电流
③将电压表并联在R0两端，测出R0两端的电压U'，通过小灯泡的电流
④因为滑动变阻器滑片没有滑动，将电压表并联在灯泡两端和R0两端，对电路没有影响，因此I=I'，即
所以
则小灯泡额定功率。
二、综合练（能力提升）
6.小明用图甲所示的电路来测量小灯泡的电功率（部分实验器材的规格已标明）。

（1）请用笔画线代替导线将图甲中滑动变阻器连入电路，使之接入电路的阻值最大；______
（2）连接电路时，开关应该______；
（3）实验中，小明发现无论怎样调节滑动变阻器，两电表指针始终处于图乙所示位置，则接线柱______间（填接线柱的数字编号）出现了______（选填“短路”或“断路”）；
（4）故障排除后，小明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U﹣I图像如图丙所示，则小灯泡的额定功率是______W，所用滑动变阻器的规格是下列四个选项中的______（选填选项前字母）；
A．“5Ω，2A”  B．“15Ω，2A”  C．“25Ω，2A”  D．“30Ω，2A”
（5）在每次调节中，滑动变阻器接入电路的阻值减小了，小灯泡的阻值变化了，则______，（选填“＞”、“＜”或“=”），你的理由是：______。
【答案】如图；断开；③⑥⑦；断路；0.75；C；＞；见详解。
【解析】（1）[1]滑片置于最左端，要使滑动变阻器接入阻值最大，下面应接入右端的接线柱，如图所示

（2）[2]为防止在连接电路时出错而损坏电路元件，故在电路连接时应断开开关。
（3）[3][4]根据题意，如图电流表示数为0，表明电路可能存在断路，电压表示数为电源电压，表明电压表与电源之间是通路，断路部分为与电压表并联的部分电路，所以接线柱③⑥⑦之间发生了断路。
（4）[5]由图甲可知，小灯泡的额定电压为2.5V，由图丙可知，当小灯泡的两端电压为时，，由电功率的计算公式可得小灯泡的额定功率为
[6]当滑动变阻器处在最大阻值时，电路中电流最小，所以时，，则根据串联电路电压的规律可得，此时滑动变阻器两端电压为
根据欧姆定律可得滑动变阻器的最大电阻为
所以选择的滑动变阻器为“25Ω，2A”，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
（5）[7][8]根据题意，总电阻为
当滑动变阻器接入的阻值减小时，电路中的电流在变大，由欧姆定律可知，此时总电阻变小，而滑动变阻器接入的电阻变小，灯泡的电阻变大，所以滑动变阻器接入电路的阻值减小的量要大于小灯泡的阻值增加的量，故。
7.九年级三班的同学在物理实验室进行“测量小灯泡的电功率”的实验，晓红组选用了一个额定电压为2.5V的小灯泡进行实验。

（1）图甲是已经连接的部分实验电路，请你用笔画线代替导线，在答题卡上把实物电路连接完整；
（2）在连接实验电路时，开关应该是______的；
（3）晓红组连接完实验电路，检查无误后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为2V时，电流表的示数如图乙所示，此时通过灯泡的电流是______A；
（4）晓红组想继续测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P向______（选填“左”或“右”）调节，直到观察到电压表的示数为______V；
（5）小强组连接完实验电路，检查无误后，闭合开关，电路工作正常。过一段时间后，突然发现一个电表的示数变为零，而另一个电表的示数变大。若此时实验电路中只有一处出现故障，则可能的情况是______。
A．小灯泡短路，电压表示数为零       B．变阻器短路，电压表示数为零          
C．小灯泡开路，电流表示数为零       D．变阻器开路，电流表示数为零
【答案】如图；断开；0.16；左；2.5；AC。
【解析】（1）[1]“测量小灯泡的电功率”的实验，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测量灯泡的电压，与灯泡并联，因为灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表选择0~3V量程，滑动变阻器采用一上一下的方法接入电路，故在滑动变阻器上方的左端或右端接线柱上，如图所示：

（2）[2]为了保护电路，在连接电路时，开关应该是断开。
（3）[3]图甲可知，电流表选择0~0.6A量程，分度值为0.02A，则图乙的示数为0.16A。
（4）[4][5]此时灯泡两端电压为2V，则需要将灯泡两端电压增大为2.5V，才能测量灯泡的额定功率，根据串联电路分压规律可知，需要减小滑动变阻器的电压，即将滑动变阻器的滑片向左调节，直到观察到电压表的示数为2.5V。
（5）[6]A．闭合开关，电路工作正常，过一段时间后，突然发现一个电表的示数变为零，而另一个电表的示数变大。若小灯泡短路，则电压表示数为0，即示数变小，电流表示数变大，故A符合题意；
B．若滑动变阻器短路，则电流表和电压表示数都变大，故B不符合题意；
C．若小灯泡开路，则电压表示数变大，电流表示数为0，即示数变小，故C符合题意；
D．若变阻器开路，则电压表和电流表示数为0，故D不符合题意。
故选AC。
8.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。
三、培优练（挑战自我）
9．如图所示，小明在做“测量小灯泡电功率”的实验。实验室有如下器材：电源（设电压恒为6V不变）、小灯泡（额定电压为2.5V，灯丝的电阻约为10Ω）、电流表、电压表、开关各一个，规格分别为R1“10Ω1A”和R2“30Ω0.5A”的滑动变阻器各一个，导线若干。

（1）连接电路时，小明应选用规格为______（选填“R1”“R2”）的滑动变阻器；
（2）连接好电路后，闭合开关前，在甲图中滑动变阻器的滑片P应置于______端（选填“A”或“B”）；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发生______（选填“短路”或“断路”）；
（3）排除故障，闭合开关，移动滑片P到某位置时，电压表的示数为2.2V，若想测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向______（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为______V；通过实验，小灯泡的U-I图像如图乙所示，则小灯泡的额定功率为______W。
（4）由图乙可知，小灯泡灯丝电阻大小的变化可能与______有关。
【答案】R2；A；短路；B；2.5；0.625W；灯丝温度。
【解析】（1）[1]小灯泡正常发光时的电流
电源电压U=6V，此时滑动变阻器两端电压
此时滑动变阻器接入电路中的电阻
所以连接电路时，应选用R2接入电路。
（2）[2]闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于最大阻值处，图甲中滑动变阻器选用右下接线柱接入电路，所以滑片应置于最左端，即滑片应置于A端。
[3]小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，说明电压表被短路了，即小灯泡发生了短路。
（3）[4][5]想测量小灯泡的额定功率，需调节滑片使小灯泡两端电压为2.5V，根据串联电路分压规律，判断应将滑动变阻器接入电路中的电阻调小，所以滑片P应向B端移动直到电压表的示数为2.5V。
[6]由乙图可知，当小灯泡两端电压为2.5V时，流过小灯泡的电流为0.25A。小灯泡的额定功率

（4）[7]小灯泡的电阻受灯丝温度的影响。
10.在“测量小灯泡额定功率”的实验中，小灯泡的额定电压为2.5V。

（1）请你用笔画线代替导线将图甲中的实物电路连接完整______，要求滑动变阻器的滑片Р向右端移动时，电流表示数变大，连线不得交叉；
（2）正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，出现该状况的原因是______。（填字母序号）
A．电流表内部断路了
B．灯座内部出现了短路
C．灯泡的灯丝断了
（3）排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为2.5V，此时电流表的示数如图乙所示，其读数为______A，小灯泡的额定功率为______W；
（4）另一组的小芳在进行实验时发现电流表已损坏无法使用，老师给她一个已知阻值为R0的定值电阻，同学们设计了如图丙所示的电路，并正确测出小灯泡的额定功率，已知电源电压不变，实验步骤如下：
①闭合开关S、S1，断开S2，调节滑动变阻器的滑片Р使电压表读数为小灯泡额定电压U额；
②闭合开关S，断开S1，再闭合S2，保持滑动变阻器滑片Р位置不动，读出此时电压表的示数为U；
③小灯泡额定功率的表达式P额＝______。（用U额、U、R0表示）
【答案】如图；B；0.3；0.75；。
【解析】（1）[1]滑动变阻器的滑片Р向右端移动时，电流表示数变大，电路中电流变大，由可知电路中的电阻变小，变阻器连入电路的电阻变小，故右下接线柱应接入电路，如图所示：

（2）[2]A．若电流表内部断路了，则整个电路断路，两表都没有示数，故A不符合题意。
B．若灯座内部出现了短路，电压表没有示数，电路为通路，电流表有示数，故B符合题意。
C．若灯泡的灯丝断了，电流表没有示数，电压表串联在电路中测电源电压，有示数，不符合题意；
故选B。
（3）[3][4]由图乙可知，当电压表的示数为2.5V，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.3A，小灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×0.3A=0.75W
（4）[5]在①中，电压表测灯的电压，灯正常发光，在②中，电压表测灯与定值电阻的电压，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=U-U额
由欧姆定律可得，灯泡的额定电流
小灯泡额定功率的表达式。