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初中科学浙教版九年级上册第6节 电能教案设计
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这是一份初中科学浙教版九年级上册第6节 电能教案设计，文件包含精品讲义浙教版科学9年级上册36-6电能电学综合计算与实验探究学生版docx、精品讲义浙教版科学9年级上册36-6电能电学综合计算与实验探究教师版含解析docx等2份教案配套教学资源，其中教案共38页， 欢迎下载使用。
第3章 能量的转化与守恒
3.6-6 电能——电学综合计算与实验探究
目录
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电能这部分内容考查的热点之一是综合运用欧姆定律、电功率计算公式及串、并联电路的特点等分析解决实际问题的能力，如实际功率问题，多档电热器问题等，题型多是计算题或综合题；热点之二是围绕“测定小灯泡功率”实验考查实物图的连接、电路故障的排除、实验数据的分析等；热点之三是根据w=pt解决电能消耗、节约用电等一些实际生活问题，题型一般是分析计算题或填空题.
1.电能表的读数用电器在一段时间内消耗的电能等于电能表在该段时间内初、末两次示数之差。注意：电能表最后一个窗格里的数字是小数部分，其他窗格里的数字为整数部分，示数的计量单位是kW.h。其中1kW.h=3.6×106J。
2. 根据电能表参数求电表容量或测电功率
①电能表的容量等于Pmax总=220V×额定最大电流。
②利用公式W=Pt和电能表的“nrevs/(kW.h)”参数测用电器的电功率时，先求出n转时所消耗的电能，然后再利用P=W/t进行求解。
注意：利用P=W/t计算时要注意单位统一和对应，即电功用kWh(或J)时，对应的电功率和时间的单位分别是kW(W)和h(s)。其中1kWh=3.6×106J。
3. 根据电池容量利用W=UIt求其贮存的电能
①首先理清电池或充电宝的容量的含义：电池容量，是指电池存储电量的大小，即放电电流与放电时间的乘积，单位是“mA.h”(在衡量大容量电池如铅蓄电池时，为方便起见，一般用“A.h”来表示，1Ah=1000mA.h)；
②电池所储存的电能在数值上等于电池电压与容量的乘积，即W=UIt.
注意：计算时公式中的单位要统一，即W-J、U-V、I-A、t-s。
4.定性比较电功率大小
(1)首先通过审题，挖掘隐含条件.当题中出现“用电器的铭牌”、“正常工作”等信息时，据此信息不但可知用电器的的额定电压和额定功率值的大小，还可以求出额定电流和电阻(或直接根据R=U额2/P额求电阻).
(2)采用控制变量法选择电功率公式：
①单一用电器在不同状态时消耗的电功率：由于不变量是用电器的电阻，可根据变量是U或I分别选择公式P=U2/R和P=I2R进行比较电功率；
②串、并联电路中两用电器消耗电功率：由于变量是电阻，对于串联电路，因电流相等，可利用P=I2R比较；对于并联电路，因电压相等，可利用P=U2/R比较；
注意：①用电功率公式时，各物理量要做到“对应”：一是同体性；二是同时性.另外，推导公式P=U2/R和P=I2R仅适用于纯电阻电路.②灯泡亮度由实际消耗的功率决定.在有关小灯泡的电功率的计算中，通常认为其电阻是不随温度变化的.根据公式P=U2/R可知，电阻一定时，实际电压变为额定电压的“n”倍，功率就会变为原来的“n2”倍.如实际电压为额定电压的一半，则实际功率为额定功率的1/4.电阻R是连接额定与实际的“桥梁”.
5. 用电器电功率的估算
①首先要熟记常见家用电器的额定功率的大小；②根据已知条件通电时间t和电功的大小(或消耗的电能)选用求电功率大小；最后对号入座锁定答案。注意：利用P=W/t计算时要注意单位统一和对应，即电功用kWh(或J)时，对应的电功率和时间的单位分别是kW(W)和h(s)。其中1kWh=3.6×106J。
6. 串、并联电路的电功率比值问题
①首先明确串、并联纯电阻电路中的相关电功率、电热、电功的分配规律，在串联电路中，在并联电路中，。
②根据已知条件，利用控制变量灵活选择电功、电功率、电热公式，然后以“”的比值为突破口进行求解。注意：①对于含表类型和电路连接方式都不明确的电路要利用假设法先判断电表类型，然后再根据以上步骤求解。②求“电阻”之比是破解此类问题的关键。③若题中出现“用电器的铭牌”可直接根据R=U额2/P额求电阻之比。
7. 电路安全问题——小灯泡类或电表类
①首先明确灯泡铭牌上的“电压、电功率”和“电路安全”的含义；为保证安全，通过小灯泡的电流不能超过其额定电流或额定电压值；
②若将两灯泡串联，因串联电路中电流相等，串联电路中允许通过的最大电流为两灯泡中的最小额定电流值；若将两电阻并联，由于并联电路中各支路电压相等，并联电路中各支路允许加的最大电压为两灯泡中的最小额定电压值；
③最后利用欧姆定律结合串并联电路的特点求解。
注意：若是电表类，为保证各电表安全，通过电表的电流和加在电压表上的电压均不能超过题干中告知的各量程的最大值；然后再选择合理的电功率公式求解电功率变化范围。若含多个电路状态时，务必根据每一状态画一个简易电路图.
8.结合I-U图象求解电功率
正确分析I-U曲线的一般步骤:①首先弄清两个坐标轴所代表的物理量及相应单位以及坐标上的数值及分度值；②其次根据图象信息分析一个量随着另一个量如何变化；最后选取已知坐标值，选择合理的电功率公式结合欧姆定律和串、并联电路的特点进行求解.注意：①若图象是一条直线，利用已知坐标值可求出该定值电阻的阻值.②对于小灯泡的图象，由于小灯泡的电阻会随温度的变化而变化，因此，其图象是曲线。
9. 单状态串、并联电路中的电功、电热、电功率计算
(1)根据题意画出电路简图(不含电表、无用的短路或断路部分、开关等)，明确电路连接方式，挖掘隐含条件(如已知铭牌参数可知灯泡的电阻)，然后在图上标出已知量和待求量.
(2)灵活选择电功率(或电功、电热)公式结合欧姆定律与串并联电路特点采用顺推法或逆推法分析求解.注意：①若因含电表多导致电路连接不直观判断时，可采用“去表法”处理判别.②用欧姆定律、电功率、电功公式时，各物理量要做到“对应”：一是同体性；二是同时性.
10. 多状态电路中的电功、电热、电功率计算
角度1：滑动变阻器型
(1)根据滑动变阻器滑片位置的不同分别画出各状态下的等效直观电路图(不含电表及开关)，明确电路的连接形式.
(2)挖掘隐含条件(如已知铭牌参数可知灯泡的电阻)，并在每个图上标出已知量、待求量.
(3).灵活选择电功率(或电功、电热)公式结合欧姆定律与串并联电路特点采用顺推法或逆推法分析求解.注意：①两个约定：没有特别说明，通常电源电压不变，定值电阻(或灯丝的电阻不随温度改变)的阻值不变.②对于因含电表较多导致电路连接方式不直观时，可采用“去表法”判断连接方式.③若通过任一状态不能求出待求量，此时必须通过列二元一次方程求解，通常利用不变量(电源电压或定值电阻)、分压分流原理或串并联电路特点列含已知量和待求量的等式方程.
角度2：开关通断型
(1)首先根据开关的通断分析有无断路和短路部分，若有都去掉；然后分别画出各状态下的直观等效电路图(不含电表及开关).
(2)挖掘隐含条件(如已知铭牌参数可知灯泡的电阻)，并在每个图上标出已知量、待求量.
(3)灵活选择电功率(或电功、电热)公式结合欧姆定律与串并联电路特点采用顺推法或逆推法分析求解.注意：①两个约定：没有特别说明，通常电源电压不变，定值电阻(或灯丝的电阻)的阻值不变.②对于因含电表较多导致电路连接方式不直观时，可采用“去表法”判断连接方式.
角度3：“I-U”图象和滑动变阻器结合型
(1)首先根据电压表的测量对象明确I-U图象所描述的对象是关于定值电阻的还是滑动变阻器的；
(2)根据I-U图象中的电流变大趋势，明确滑片P分别置于滑动变阻器连入的阻值最小端(0Ω)和阻值最大端点时，所对应的测量对象的已知坐标值。
(3)灵活选择电功率(或电功、电热)公式结合欧姆定律与串并联电路特点采用顺推法或逆推法分析求解.
11. 电热计算
(1)电热器的识别：从电流做功的实质对选项中逐个家用电器所消耗的电能是否全部转化为了内能，若电流做的功全部转化为内能，则家用电器就是电热器。注意：只有在纯电阻电路中，电流所做的功和电热的关系是；对于非纯电阻电路，.
(2)多档位电热器的综合计算
1)明确电热器档位改变的原理方法：通常采用开关对某一发热体“短路”、“断路”或“接通”使连入电路中的发热体数量或连接方式改变从而实现档位改变的目的.
2)判定电热器的不同档位:①首先根据电热器的不同档位画出简易电路图(不含无用的短路或断路部分、开关等)，并在电路图上标出不同档位下的热功率值.②明确发热体对象及个数.③最后根据公式P=U2/R判断：在总电压不变的情况下，电路中的总电阻最小时是高温档，电路中的总电阻最大时是低温档.(3).根据已知条件和待求量选择含已知量最多的电功、电热或电功率公式结合欧姆定律和串并联电路特点进行相关计算.注意：此类问题常与水吸热公式Q=cmΔt及电热转化效率、电能表测电功率知识相综合计算。
(3)含电热丝和电动机的电路计算
1)首先通过审题读图表明确电动机和电热丝的额定功率分别是多少；
2)明确电动机电路和电热丝电路分别是非纯电阻电路和纯电阻电路；
3)根据已知条件和待求量选择含已知量最多的相关公式结合欧姆定律和串并联电路特点进行相关计算.
注意：①对于非纯电阻电路的计算只能选用普适公式，如W=UIt、P=UI等。②含有P-t图象的一定要明确加热时间和电动机工作时间。
12. 测量小灯泡的电功率和探究焦耳定律实验
(1)测量那个小灯泡的电功率
①首先利用已有知识写出“伏安法”测电功率的原理公式；②然后根据原理公式选择实验器材、设计实验方案、明确实验注意事项；③最后分析和处理实验数据或图表得出正确结论。注意：①由于小灯泡的电功率随外加电压的变化而变化,故不能通过求多次测量的电功率的平均值当作小灯泡的额定功率。②测小灯泡的功率实验常和测小灯泡的电阻融合考查。
(2)探究焦耳定律实验
①首先根据已有知识写出焦耳定律的公式；②根据焦耳定律公式选择实验器材，利用控制变量法和转换法设计实验方案并明确实验注意事项。③最后分析实验数据得出正确的结论并评估实验方案。注意：结论的陈述一定要有在xxx和xxxx相同时的前提条件。
1．(2019温州)小明按图甲连接电路，闭合开关，灯泡L1的功率为P1.他将一个阻值大于L1的灯泡L2串联接入电路(如图乙)，闭合开关后，L1、L2的功率分别为P1′、P2′(不计温度对灯泡电阻的影响，电源电压恒定)．下列关系式正确的是( )
A．P2′＞P1′＞P1 B．P2′＞P1＞P1′ C．P1＞P2′＞P1′ D．P1＞P1′＞P2′
2．有两个额定电压相同的电热水壶甲和乙，甲的额定功率为1 800 W，乙的额定功率为1 200 W．两个电热水壶都正常工作时，下列说法中正确的是( )
A．甲电热水壶两端的电压较高
B．电流通过甲电热水壶做功较快
C．通过两个电热水壶的电流相等
D．相同时间内，两个电热水壶消耗的电能一样多
3．(2019达州)如图所示，电源电压保持不变，R1、 R2、 R3为定值电阻，且 R2＝R3＝20 Ω .闭合开关S，电压表V1和V2的示数之比为4∶3，此时电路的总功率为P1；若把电压表V1和V2分别换成电流表A1和A2，闭合开关S后电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2，此时电路的总功率为P2.则下列结果正确的是( )
A．R1＝10 Ω I1∶I2＝3∶2 P1∶P2＝1∶10
B．R1＝5 Ω I1∶I2＝2∶3 P1∶P2＝1∶10
C．R1＝10 Ω I1∶I2＝3∶2 P1∶P2＝10∶1
D．R1＝5 Ω I1∶I2＝2∶3 P1∶P2＝10∶1
4．(2019宁波)在如图甲所示的电路中，分别把定值电阻R1、R2(R1>R2)接入A、B之间进行实验，并根据电流表和电压表示数画出A、B之间电阻的P－U图像，如图乙所示．如果把R1和R2并联后接入A、B之间进行实验，同理，可以在图乙中画出A、B之间电阻的P－U图像③.则图像①所对应的电阻和图像③所在的区域分别是( )
A．R1和Ⅰ B．R1和Ⅲ C．R2和Ⅰ D．R2和Ⅲ
5.如图所示电路，电源电压不变，小灯泡标有“6 V 3 W”字样，闭合开关后，当滑片P移至某一位置时，小灯泡恰好正常发光，此时滑动变阻器的功率为P1；当滑片P移至某一端点时，电流表示数为0.3 A，电压表示数变化了3 V，此时滑动变阻器的功率为P2，且P1∶P2＝5∶6.下列判断正确的是( )
A．滑动变阻器的最大阻值为10 Ω
B．电路的最大功率为4.5 W
C．小灯泡正常发光时，滑片P位于滑动变阻器中点位置
D．滑动变阻器的功率由P1变为P2的过程中，小灯泡的功率变化了0.6 W
6．(2019武汉)如图所示，电源电压U保持不变，滑动变阻器R0的最大电阻是50 Ω.当开关S1闭合、S2和S3断开，滑动变阻器的滑片在最右端时，电压表示数是U1，R1的功率是P1；当开关S2闭合、S1和S3断开，滑动变阻器的滑片在最左端时，电压表示数是U′1，R2和R3的功率之和是3.2 W；当开关S1、S2和S3都闭合，滑动变阻器的滑片在最左端时，R1的功率是P′1；已知R2∶R3＝3∶1，U1∶U′1＝3∶2，P1∶P′1＝1∶36.下列结论正确的是( )
A．电源电压是12 V B．R2的阻值是30 Ω
C．电流表的最大示数是 2.1 A D．该电路的最大功率是64 W
7．(2019荆州)在如图所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S，当滑片P置于滑动变阻器R2的最右端B处时，电压表的示数为4 V，定值电阻R1的功率为0.8 W；当滑片P置于滑动变阻器R2的中点时，电压表的示数变化了1 V．下列结果正确的是( )
A．电源电压为8 V B．R1的阻值为20 Ω
C．电路前后电流之比为1∶3 D．电路总功率变化了1.2 W
8．(2019哈尔滨)如图甲，R1为定值电阻，RP为滑动变阻器，闭合开关，RP的滑片从一端移动到另一端，得到电压表与电流表示数的关系图像如图乙，下列说法正确的是( )
A．电源电压为3 V，R1阻值为1.8 Ω
B．电路的最小功率为0.2 W
C．当RP总阻值的接入电路时，RP与定值电阻的功率之比为6∶5
D．当电流为0.4 A时，R1与RP连入电路的阻值之比为1∶2
9．(2019南充)(多选)如图，电源电压恒为9 V，灯L标有“3 V 1.5 W”(灯L的电阻不受温度影响)，滑动变阻器R的规格为“0～30 Ω”，闭合开关S，当R的滑片移到M点时，灯L正常发光，此时下列分析正确的是( )
A．灯L的电阻为6 Ω B．电压表的示数为6 V
C．R接入电路中的阻值为18 Ω D．电路的总功率为4.5 W
10．(2019达州)如图甲所示，电源电压保持不变，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的最大阻值为30 Ω，电压表的量程为0～15 V．闭合开关S，电压表的示数与滑动变阻器R2接入电路的电阻的关系如图乙所示．则下列结果正确的是( )
A．电源电压为20 V
B．R1的阻值为5 Ω
C．为了保证电压表不被烧坏，滑动变阻器接入电路的阻值变化范围为4～30 Ω
D．电路的最小功率为14.4 W
11．如图所示电路中的a、b、c为三只电表(电压表或电流表)．闭合开关S，标有“3 V 3 W”的灯泡L1正常发光，标有“6 V 3 W”的灯泡L2虽能发光但较暗．若不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是( )
A．电表a为电流表，且示数为1.5 A B．电表b为电压表，且示数为3 V
C．电表c为电压表，且示数为5 V D．灯泡L2的实际功率为0.75 W
12．如图所示的电路中，电源电压保持不变，电阻R1与R2的阻值之比为2∶1.当开关S断开时，R1与R2的电功率之比为 ；开关S闭合前后，电压表两次的示数之比为 .
13．(2019天津)如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从a端移动到b端的整个过程中，电流表示数I与电压表示数U的关系图像如图乙所示．则电阻R1的阻值为
Ω；当变阻器的滑片P处于a端时，电阻R1的电功率为 W.
甲 乙
14．标有“6 V 3 W”的小灯泡，它的I－U图像如图所示，则它正常工作10 s消耗的电能为 J；若将它与一个10 Ω的定值电阻串联在电压为8 V的电路中，则电路的总功率为 W.
15．(2019南充)如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡L标有“6 V 3 W”字样，图乙是小灯泡的电功率随其两端电压变化的图像．滑动变阻器R1的最大阻值为40 Ω，定值电阻 R2＝10 Ω，当闭合S、S1，断开S2，P在中点时，R2的功率为0.9 W，则电源电压为 V；当闭合S、S2，断开S1，小灯泡的功率为1.6 W时，滑动变阻器连入电路中的阻值为 Ω.
16．(2019江西)如图所示，将规格相同的小灯泡按照甲、乙两种连接方式接入电压均为U且保持不变的电路中，通过分别调节滑动变阻器R1和R2使所有灯泡均正常发光．则甲、乙两电路中的总电流之比I甲∶I乙＝ ，两电路的总功率之比P甲∶P乙＝ .
17．下表是某型号电烤箱铭牌部分参数，其内部电路如图所示，R1和R2均为电阻丝．电烤箱在低温挡正常工作0.5 h所消耗的电能是 kW·h，R2 的阻值是 Ω.
额定电压
220 V
额定功率
高温挡
1 100 W
低温挡
440 W
18．(2019黄冈)在用伏安法测量标有“2.5 V”灯泡的额定功率的实验中，小明发现电流表损坏，其他元件完好．
(1)小明用已有的器材、5 Ω 的电阻R0和另一块电压表，设计了如图所示的电路图．其中虚线框内的元件组合体相当于 ．
(2)小明进行了如下实验，请补充完整．
①连接好电路，将滑动变阻器连入电路的阻值调到 ．
②合上开关，移动滑片，使灯泡两端电压为 V.
③再读出R0两端的电压为1.5 V.
(3)若实验操作正确，则灯泡的额定功率为 W.
19．如图所示，在测量小灯泡电功率的实验中，已知小灯泡的额定电压为2.5 V，电源为两节新干电池．
(1)实验原理： ；
(2)正确连接电路并测量，得到如下数据：
实验序号
1
2
3
4
5
电压U/V
0.5
1.3
2.1
2.5
2.9
电流I/A
0.16
0.22
0.26
0.28
0.30
发光情况
不发光
较暗
较亮
正常发光
强烈发光
在第1组数据中，电压表和电流表虽然都有示数，却观察到灯泡不发光，主要原因是： ；由表格中的数据，计算出小灯泡的额定电功率P额＝ W；
(3)下表是实验过程中出现的不正常现象及检测结果，请分析导致该现象的可能原因，从下列选项中选择一个原因，并将前面的字母填入表格．
A．小灯泡灯丝断了
B．滑动变阻器断路
C．滑动变阻器下面两个接线柱接入电路
现象
检测
原因
灯泡不亮，两表的示数均较小
移动滑片，灯泡仍不亮，两表的示数均不变
①
灯泡不亮，电压表的示数接近电源电压，电流表几乎无示数
取下灯泡，两表的示数均不变
②
20．(2019孝感)某班同学分成两个小组做了以下不同的实验：
(1)第一小组观察小灯泡的亮度与实际功率的关系，小灯泡的额定电压为2.5 V，实物电路连接如图所示．
①开关闭合后，会发现 (选填“电压表”或“电流表”)的指针反偏；
②将错误连接改正后，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为0.2 V时，发现灯泡不亮，你认为其原因是 (填写选项前的字母序号)；
A．小灯泡断路
B．小灯泡的实际功率太小
③继续调节滑动变阻器，使电压表的示数为2.5 V，灯泡正常发光，电流表的示数为0.30 A；再调节滑动变阻器使电压表的示数达到3.0 V，灯泡发出强烈的光，此时灯泡的实际功率 (选填“小于”“等于”或“大于”)1.08 W.
(2)第二小组测量额定电压为3.8 V的小灯泡的额定功率，采用如甲所示的电路图，其中电源电为4.5V，R＝10 Ω.
①闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为 A，灯泡正常发光；
②保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开开关，将电流表改接到灯泡所在的支路，与灯泡串联，闭合开关后，电流表的示数如图乙所示，则此时通过灯泡的电流为 A；
③灯泡的额定功率为 W.
21．(安顺模拟)小强同学要测量额定电压为 2.5 V 小灯泡的功率：
(1)连接的不完整实物电路如图甲所示．请用笔画线代替导线，完成实物电路的连接．
(2)检查电路连接无误，闭合开关后，灯泡不亮，电压表有示数且接近电源电压，电流表指 针几乎不动，产生这一现象的原因可能是 ．
(3)排除故障后，移动滑片 P 到某一位置时，电压表示数如图乙所示，若要测量小灯泡的额 定功率，应将滑片 P 向 (填“A”或“B”)端移动，使电压表的示数为 V.
(4)移动滑片P，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， 根据图像信息，可计算出小灯泡的额定功率是 0.75W.观察图丙所示的，I－U 图像不是直线的原因是 ．
(5)若想接着探究电流与电压的关系，需要补充的实验器材是 ．
(6)整理器材时发现滑动变阻器的 PB 部分比 PC 部分热，原因是 .
22．在“测量小灯泡额定功率”实验中，小灯泡的额定电压U额＝2.5 V.
(1)图甲是小明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)闭合开关前，滑片P应位于 (选填“A”或“B”)端．
(3)闭合开关，移动滑片P直到电压表示数为2.5 V，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W.
(4)小华设计了如图丙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2.5 V；
②只闭合开关 ，调节 ，使电压表的示数仍为2.5 V.
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)．
23．(2019宜宾)在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验室提供如下器材：电源(电压恒为6 V)、电压表和电流表各一个、额定电压为2.5 V的待测小灯泡L(电阻约为10 Ω)、滑动变阻器两个(R甲“10 Ω 1 A”；R乙“50 Ω 0.5 A”)、开关S、导线若干．
甲 乙
实验次数
电压U/V
电流I/A
1
1.5
0.18
2
2.5
0.24
3
3.0
0.28
(1)该实验的原理是电功率P＝ ；
(2)实验中，应选用的滑动变阻器是 (选填“R甲”或“R乙”)；
(3)选定滑动变阻器后，请你根据以上器材设计一个测量小灯泡电功率的实验电路图并画在图甲的虚线框内；
(4)某小组在实验中记录了3组小灯泡的电流随电压变化的情况，如上表所示，完成实验后小组进一步求得该小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(保留到小数点后一位)；
(5)另一小组实验时，发现电流表已经损坏，为了测出该小灯泡的额定功率，该小组在实验室选了一个10 Ω的电阻R0和一个单刀双掷开关，设计了如图乙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R使小灯泡正常发光，记录电压表示数U1；
②闭合开关S，滑动变阻器滑片保持不动，S1接a，读出此时电压表示数为U2.
则小灯泡的额定功率P额＝ (用R0、U1、U2表示)．
24．在综合实践活动中，科技小组设计了一个能反映水平风力大小的装置，如图甲所示．电源电压恒为16 V，R0为定值电阻，L为额定电压是2.5 V的小灯泡，其I－U关系的部分数据如图乙所示，AB为长14 cm、阻值60 Ω粗细均匀的电阻丝(电阻丝的阻值与长度成正比)，OP为质量、电阻均不计的金属细杆，下端连接一个重2 N的圆球P.闭合开关S，无风时，OP下垂并与A端接触，此时电流表示数为0.2 A；有风时，OP绕悬挂点O转动，风对球的作用力F方向始终水平向右．已知OA为10 cm，OP始终与AB接触良好且无摩擦．求：
(1)电流表示数为0.2 A时，灯泡的电阻为 Ω.
(2)无风时R0的电功率．
(3)为保护电路，允许风对球施加的最大作用力．
25．(2019毕节)如右图所示的电路，电源电压保持不变，R1＝30 Ω，R2＝10 Ω.当闭合开关 S1、S，断开 S2 时，电流表的示数为 0.4A.
(1)求电源电压；
(2)当闭合开关 S2、S，断开 S1 时， 求电流表的示数；
(3)当闭合开关 S1、S2、S 时，通电100 s，求整个电路消耗的电能。
第3章 能量的转化与守恒
3.6-6 电能——电学综合计算与实验探究
目录
1
5
电能这部分内容考查的热点之一是综合运用欧姆定律、电功率计算公式及串、并联电路的特点等分析解决实际问题的能力，如实际功率问题，多档电热器问题等，题型多是计算题或综合题；热点之二是围绕“测定小灯泡功率”实验考查实物图的连接、电路故障的排除、实验数据的分析等；热点之三是根据w=pt解决电能消耗、节约用电等一些实际生活问题，题型一般是分析计算题或填空题.
1.电能表的读数用电器在一段时间内消耗的电能等于电能表在该段时间内初、末两次示数之差。注意：电能表最后一个窗格里的数字是小数部分，其他窗格里的数字为整数部分，示数的计量单位是kW.h。其中1kW.h=3.6×106J。
2. 根据电能表参数求电表容量或测电功率
①电能表的容量等于Pmax总=220V×额定最大电流。
②利用公式W=Pt和电能表的“nrevs/(kW.h)”参数测用电器的电功率时，先求出n转时所消耗的电能，然后再利用P=W/t进行求解。
注意：利用P=W/t计算时要注意单位统一和对应，即电功用kWh(或J)时，对应的电功率和时间的单位分别是kW(W)和h(s)。其中1kWh=3.6×106J。
3. 根据电池容量利用W=UIt求其贮存的电能
①首先理清电池或充电宝的容量的含义：电池容量，是指电池存储电量的大小，即放电电流与放电时间的乘积，单位是“mA.h”(在衡量大容量电池如铅蓄电池时，为方便起见，一般用“A.h”来表示，1Ah=1000mA.h)；
②电池所储存的电能在数值上等于电池电压与容量的乘积，即W=UIt.
注意：计算时公式中的单位要统一，即W-J、U-V、I-A、t-s。
4.定性比较电功率大小
(1)首先通过审题，挖掘隐含条件.当题中出现“用电器的铭牌”、“正常工作”等信息时，据此信息不但可知用电器的的额定电压和额定功率值的大小，还可以求出额定电流和电阻(或直接根据R=U额2/P额求电阻).
(2)采用控制变量法选择电功率公式：
①单一用电器在不同状态时消耗的电功率：由于不变量是用电器的电阻，可根据变量是U或I分别选择公式P=U2/R和P=I2R进行比较电功率；
②串、并联电路中两用电器消耗电功率：由于变量是电阻，对于串联电路，因电流相等，可利用P=I2R比较；对于并联电路，因电压相等，可利用P=U2/R比较；
注意：①用电功率公式时，各物理量要做到“对应”：一是同体性；二是同时性.另外，推导公式P=U2/R和P=I2R仅适用于纯电阻电路.②灯泡亮度由实际消耗的功率决定.在有关小灯泡的电功率的计算中，通常认为其电阻是不随温度变化的.根据公式P=U2/R可知，电阻一定时，实际电压变为额定电压的“n”倍，功率就会变为原来的“n2”倍.如实际电压为额定电压的一半，则实际功率为额定功率的1/4.电阻R是连接额定与实际的“桥梁”.
5. 用电器电功率的估算
①首先要熟记常见家用电器的额定功率的大小；②根据已知条件通电时间t和电功的大小(或消耗的电能)选用求电功率大小；最后对号入座锁定答案。注意：利用P=W/t计算时要注意单位统一和对应，即电功用kWh(或J)时，对应的电功率和时间的单位分别是kW(W)和h(s)。其中1kWh=3.6×106J。
6. 串、并联电路的电功率比值问题
①首先明确串、并联纯电阻电路中的相关电功率、电热、电功的分配规律，在串联电路中，在并联电路中，。
②根据已知条件，利用控制变量灵活选择电功、电功率、电热公式，然后以“”的比值为突破口进行求解。注意：①对于含表类型和电路连接方式都不明确的电路要利用假设法先判断电表类型，然后再根据以上步骤求解。②求“电阻”之比是破解此类问题的关键。③若题中出现“用电器的铭牌”可直接根据R=U额2/P额求电阻之比。
7. 电路安全问题——小灯泡类或电表类
①首先明确灯泡铭牌上的“电压、电功率”和“电路安全”的含义；为保证安全，通过小灯泡的电流不能超过其额定电流或额定电压值；
②若将两灯泡串联，因串联电路中电流相等，串联电路中允许通过的最大电流为两灯泡中的最小额定电流值；若将两电阻并联，由于并联电路中各支路电压相等，并联电路中各支路允许加的最大电压为两灯泡中的最小额定电压值；
③最后利用欧姆定律结合串并联电路的特点求解。
注意：若是电表类，为保证各电表安全，通过电表的电流和加在电压表上的电压均不能超过题干中告知的各量程的最大值；然后再选择合理的电功率公式求解电功率变化范围。若含多个电路状态时，务必根据每一状态画一个简易电路图.
8.结合I-U图象求解电功率
正确分析I-U曲线的一般步骤:①首先弄清两个坐标轴所代表的物理量及相应单位以及坐标上的数值及分度值；②其次根据图象信息分析一个量随着另一个量如何变化；最后选取已知坐标值，选择合理的电功率公式结合欧姆定律和串、并联电路的特点进行求解.注意：①若图象是一条直线，利用已知坐标值可求出该定值电阻的阻值.②对于小灯泡的图象，由于小灯泡的电阻会随温度的变化而变化，因此，其图象是曲线。
9. 单状态串、并联电路中的电功、电热、电功率计算
(1)根据题意画出电路简图(不含电表、无用的短路或断路部分、开关等)，明确电路连接方式，挖掘隐含条件(如已知铭牌参数可知灯泡的电阻)，然后在图上标出已知量和待求量.
(2)灵活选择电功率(或电功、电热)公式结合欧姆定律与串并联电路特点采用顺推法或逆推法分析求解.注意：①若因含电表多导致电路连接不直观判断时，可采用“去表法”处理判别.②用欧姆定律、电功率、电功公式时，各物理量要做到“对应”：一是同体性；二是同时性.
10. 多状态电路中的电功、电热、电功率计算
角度1：滑动变阻器型
(1)根据滑动变阻器滑片位置的不同分别画出各状态下的等效直观电路图(不含电表及开关)，明确电路的连接形式.
(2)挖掘隐含条件(如已知铭牌参数可知灯泡的电阻)，并在每个图上标出已知量、待求量.
(3).灵活选择电功率(或电功、电热)公式结合欧姆定律与串并联电路特点采用顺推法或逆推法分析求解.注意：①两个约定：没有特别说明，通常电源电压不变，定值电阻(或灯丝的电阻不随温度改变)的阻值不变.②对于因含电表较多导致电路连接方式不直观时，可采用“去表法”判断连接方式.③若通过任一状态不能求出待求量，此时必须通过列二元一次方程求解，通常利用不变量(电源电压或定值电阻)、分压分流原理或串并联电路特点列含已知量和待求量的等式方程.
角度2：开关通断型
(1)首先根据开关的通断分析有无断路和短路部分，若有都去掉；然后分别画出各状态下的直观等效电路图(不含电表及开关).
(2)挖掘隐含条件(如已知铭牌参数可知灯泡的电阻)，并在每个图上标出已知量、待求量.
(3)灵活选择电功率(或电功、电热)公式结合欧姆定律与串并联电路特点采用顺推法或逆推法分析求解.注意：①两个约定：没有特别说明，通常电源电压不变，定值电阻(或灯丝的电阻)的阻值不变.②对于因含电表较多导致电路连接方式不直观时，可采用“去表法”判断连接方式.
角度3：“I-U”图象和滑动变阻器结合型
(1)首先根据电压表的测量对象明确I-U图象所描述的对象是关于定值电阻的还是滑动变阻器的；
(2)根据I-U图象中的电流变大趋势，明确滑片P分别置于滑动变阻器连入的阻值最小端(0Ω)和阻值最大端点时，所对应的测量对象的已知坐标值。
(3)灵活选择电功率(或电功、电热)公式结合欧姆定律与串并联电路特点采用顺推法或逆推法分析求解.
11. 电热计算
(1)电热器的识别：从电流做功的实质对选项中逐个家用电器所消耗的电能是否全部转化为了内能，若电流做的功全部转化为内能，则家用电器就是电热器。注意：只有在纯电阻电路中，电流所做的功和电热的关系是；对于非纯电阻电路，.
(2)多档位电热器的综合计算
1)明确电热器档位改变的原理方法：通常采用开关对某一发热体“短路”、“断路”或“接通”使连入电路中的发热体数量或连接方式改变从而实现档位改变的目的.
2)判定电热器的不同档位:①首先根据电热器的不同档位画出简易电路图(不含无用的短路或断路部分、开关等)，并在电路图上标出不同档位下的热功率值.②明确发热体对象及个数.③最后根据公式P=U2/R判断：在总电压不变的情况下，电路中的总电阻最小时是高温档，电路中的总电阻最大时是低温档.(3).根据已知条件和待求量选择含已知量最多的电功、电热或电功率公式结合欧姆定律和串并联电路特点进行相关计算.注意：此类问题常与水吸热公式Q=cmΔt及电热转化效率、电能表测电功率知识相综合计算。
(3)含电热丝和电动机的电路计算
1)首先通过审题读图表明确电动机和电热丝的额定功率分别是多少；
2)明确电动机电路和电热丝电路分别是非纯电阻电路和纯电阻电路；
3)根据已知条件和待求量选择含已知量最多的相关公式结合欧姆定律和串并联电路特点进行相关计算.
注意：①对于非纯电阻电路的计算只能选用普适公式，如W=UIt、P=UI等。②含有P-t图象的一定要明确加热时间和电动机工作时间。
12. 测量小灯泡的电功率和探究焦耳定律实验
(1)测量那个小灯泡的电功率
①首先利用已有知识写出“伏安法”测电功率的原理公式；②然后根据原理公式选择实验器材、设计实验方案、明确实验注意事项；③最后分析和处理实验数据或图表得出正确结论。注意：①由于小灯泡的电功率随外加电压的变化而变化,故不能通过求多次测量的电功率的平均值当作小灯泡的额定功率。②测小灯泡的功率实验常和测小灯泡的电阻融合考查。
(2)探究焦耳定律实验
①首先根据已有知识写出焦耳定律的公式；②根据焦耳定律公式选择实验器材，利用控制变量法和转换法设计实验方案并明确实验注意事项。③最后分析实验数据得出正确的结论并评估实验方案。注意：结论的陈述一定要有在xxx和xxxx相同时的前提条件。
1．(2019温州)小明按图甲连接电路，闭合开关，灯泡L1的功率为P1.他将一个阻值大于L1的灯泡L2串联接入电路(如图乙)，闭合开关后，L1、L2的功率分别为P1′、P2′(不计温度对灯泡电阻的影响，电源电压恒定)．下列关系式正确的是( )
A．P2′＞P1′＞P1 B．P2′＞P1＞P1′ C．P1＞P2′＞P1′ D．P1＞P1′＞P2′
2．有两个额定电压相同的电热水壶甲和乙，甲的额定功率为1 800 W，乙的额定功率为1 200 W．两个电热水壶都正常工作时，下列说法中正确的是( )
A．甲电热水壶两端的电压较高
B．电流通过甲电热水壶做功较快
C．通过两个电热水壶的电流相等
D．相同时间内，两个电热水壶消耗的电能一样多
3．(2019达州)如图所示，电源电压保持不变，R1、 R2、 R3为定值电阻，且 R2＝R3＝20 Ω .闭合开关S，电压表V1和V2的示数之比为4∶3，此时电路的总功率为P1；若把电压表V1和V2分别换成电流表A1和A2，闭合开关S后电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2，此时电路的总功率为P2.则下列结果正确的是( )
A．R1＝10 Ω I1∶I2＝3∶2 P1∶P2＝1∶10
B．R1＝5 Ω I1∶I2＝2∶3 P1∶P2＝1∶10
C．R1＝10 Ω I1∶I2＝3∶2 P1∶P2＝10∶1
D．R1＝5 Ω I1∶I2＝2∶3 P1∶P2＝10∶1
4．(2019宁波)在如图甲所示的电路中，分别把定值电阻R1、R2(R1>R2)接入A、B之间进行实验，并根据电流表和电压表示数画出A、B之间电阻的P－U图像，如图乙所示．如果把R1和R2并联后接入A、B之间进行实验，同理，可以在图乙中画出A、B之间电阻的P－U图像③.则图像①所对应的电阻和图像③所在的区域分别是( )
A．R1和Ⅰ B．R1和Ⅲ C．R2和Ⅰ D．R2和Ⅲ
5.如图所示电路，电源电压不变，小灯泡标有“6 V 3 W”字样，闭合开关后，当滑片P移至某一位置时，小灯泡恰好正常发光，此时滑动变阻器的功率为P1；当滑片P移至某一端点时，电流表示数为0.3 A，电压表示数变化了3 V，此时滑动变阻器的功率为P2，且P1∶P2＝5∶6.下列判断正确的是( )
A．滑动变阻器的最大阻值为10 Ω
B．电路的最大功率为4.5 W
C．小灯泡正常发光时，滑片P位于滑动变阻器中点位置
D．滑动变阻器的功率由P1变为P2的过程中，小灯泡的功率变化了0.6 W
6．(2019武汉)如图所示，电源电压U保持不变，滑动变阻器R0的最大电阻是50 Ω.当开关S1闭合、S2和S3断开，滑动变阻器的滑片在最右端时，电压表示数是U1，R1的功率是P1；当开关S2闭合、S1和S3断开，滑动变阻器的滑片在最左端时，电压表示数是U′1，R2和R3的功率之和是3.2 W；当开关S1、S2和S3都闭合，滑动变阻器的滑片在最左端时，R1的功率是P′1；已知R2∶R3＝3∶1，U1∶U′1＝3∶2，P1∶P′1＝1∶36.下列结论正确的是( )
A．电源电压是12 V B．R2的阻值是30 Ω
C．电流表的最大示数是 2.1 A D．该电路的最大功率是64 W
7．(2019荆州)在如图所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S，当滑片P置于滑动变阻器R2的最右端B处时，电压表的示数为4 V，定值电阻R1的功率为0.8 W；当滑片P置于滑动变阻器R2的中点时，电压表的示数变化了1 V．下列结果正确的是( )
A．电源电压为8 V B．R1的阻值为20 Ω
C．电路前后电流之比为1∶3 D．电路总功率变化了1.2 W
8．(2019哈尔滨)如图甲，R1为定值电阻，RP为滑动变阻器，闭合开关，RP的滑片从一端移动到另一端，得到电压表与电流表示数的关系图像如图乙，下列说法正确的是( )
A．电源电压为3 V，R1阻值为1.8 Ω
B．电路的最小功率为0.2 W
C．当RP总阻值的接入电路时，RP与定值电阻的功率之比为6∶5
D．当电流为0.4 A时，R1与RP连入电路的阻值之比为1∶2
9．(2019南充)(多选)如图，电源电压恒为9 V，灯L标有“3 V 1.5 W”(灯L的电阻不受温度影响)，滑动变阻器R的规格为“0～30 Ω”，闭合开关S，当R的滑片移到M点时，灯L正常发光，此时下列分析正确的是( )
A．灯L的电阻为6 Ω B．电压表的示数为6 V
C．R接入电路中的阻值为18 Ω D．电路的总功率为4.5 W
10．(2019达州)如图甲所示，电源电压保持不变，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的最大阻值为30 Ω，电压表的量程为0～15 V．闭合开关S，电压表的示数与滑动变阻器R2接入电路的电阻的关系如图乙所示．则下列结果正确的是( )
A．电源电压为20 V
B．R1的阻值为5 Ω
C．为了保证电压表不被烧坏，滑动变阻器接入电路的阻值变化范围为4～30 Ω
D．电路的最小功率为14.4 W
11．如图所示电路中的a、b、c为三只电表(电压表或电流表)．闭合开关S，标有“3 V 3 W”的灯泡L1正常发光，标有“6 V 3 W”的灯泡L2虽能发光但较暗．若不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是( )
A．电表a为电流表，且示数为1.5 A B．电表b为电压表，且示数为3 V
C．电表c为电压表，且示数为5 V D．灯泡L2的实际功率为0.75 W
12．如图所示的电路中，电源电压保持不变，电阻R1与R2的阻值之比为2∶1.当开关S断开时，R1与R2的电功率之比为 ；开关S闭合前后，电压表两次的示数之比为 .
13．(2019天津)如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从a端移动到b端的整个过程中，电流表示数I与电压表示数U的关系图像如图乙所示．则电阻R1的阻值为
Ω；当变阻器的滑片P处于a端时，电阻R1的电功率为 W.
甲 乙
14．标有“6 V 3 W”的小灯泡，它的I－U图像如图所示，则它正常工作10 s消耗的电能为 J；若将它与一个10 Ω的定值电阻串联在电压为8 V的电路中，则电路的总功率为 W.
15．(2019南充)如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡L标有“6 V 3 W”字样，图乙是小灯泡的电功率随其两端电压变化的图像．滑动变阻器R1的最大阻值为40 Ω，定值电阻 R2＝10 Ω，当闭合S、S1，断开S2，P在中点时，R2的功率为0.9 W，则电源电压为 V；当闭合S、S2，断开S1，小灯泡的功率为1.6 W时，滑动变阻器连入电路中的阻值为 Ω.
16．(2019江西)如图所示，将规格相同的小灯泡按照甲、乙两种连接方式接入电压均为U且保持不变的电路中，通过分别调节滑动变阻器R1和R2使所有灯泡均正常发光．则甲、乙两电路中的总电流之比I甲∶I乙＝ ，两电路的总功率之比P甲∶P乙＝ .
17．下表是某型号电烤箱铭牌部分参数，其内部电路如图所示，R1和R2均为电阻丝．电烤箱在低温挡正常工作0.5 h所消耗的电能是 kW·h，R2 的阻值是 Ω.
额定电压
220 V
额定功率
高温挡
1 100 W
低温挡
440 W
18．(2019黄冈)在用伏安法测量标有“2.5 V”灯泡的额定功率的实验中，小明发现电流表损坏，其他元件完好．
(1)小明用已有的器材、5 Ω 的电阻R0和另一块电压表，设计了如图所示的电路图．其中虚线框内的元件组合体相当于 ．
(2)小明进行了如下实验，请补充完整．
①连接好电路，将滑动变阻器连入电路的阻值调到 ．
②合上开关，移动滑片，使灯泡两端电压为 V.
③再读出R0两端的电压为1.5 V.
(3)若实验操作正确，则灯泡的额定功率为 W.
19．如图所示，在测量小灯泡电功率的实验中，已知小灯泡的额定电压为2.5 V，电源为两节新干电池．
(1)实验原理： ；
(2)正确连接电路并测量，得到如下数据：
实验序号
1
2
3
4
5
电压U/V
0.5
1.3
2.1
2.5
2.9
电流I/A
0.16
0.22
0.26
0.28
0.30
发光情况
不发光
较暗
较亮
正常发光
强烈发光
在第1组数据中，电压表和电流表虽然都有示数，却观察到灯泡不发光，主要原因是： ；由表格中的数据，计算出小灯泡的额定电功率P额＝ W；
(3)下表是实验过程中出现的不正常现象及检测结果，请分析导致该现象的可能原因，从下列选项中选择一个原因，并将前面的字母填入表格．
A．小灯泡灯丝断了
B．滑动变阻器断路
C．滑动变阻器下面两个接线柱接入电路
现象
检测
原因
灯泡不亮，两表的示数均较小
移动滑片，灯泡仍不亮，两表的示数均不变
①
灯泡不亮，电压表的示数接近电源电压，电流表几乎无示数
取下灯泡，两表的示数均不变
②
20．(2019孝感)某班同学分成两个小组做了以下不同的实验：
(1)第一小组观察小灯泡的亮度与实际功率的关系，小灯泡的额定电压为2.5 V，实物电路连接如图所示．
①开关闭合后，会发现 (选填“电压表”或“电流表”)的指针反偏；
②将错误连接改正后，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为0.2 V时，发现灯泡不亮，你认为其原因是 (填写选项前的字母序号)；
A．小灯泡断路
B．小灯泡的实际功率太小
③继续调节滑动变阻器，使电压表的示数为2.5 V，灯泡正常发光，电流表的示数为0.30 A；再调节滑动变阻器使电压表的示数达到3.0 V，灯泡发出强烈的光，此时灯泡的实际功率 (选填“小于”“等于”或“大于”)1.08 W.
(2)第二小组测量额定电压为3.8 V的小灯泡的额定功率，采用如甲所示的电路图，其中电源电为4.5V，R＝10 Ω.
①闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为 A，灯泡正常发光；
②保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开开关，将电流表改接到灯泡所在的支路，与灯泡串联，闭合开关后，电流表的示数如图乙所示，则此时通过灯泡的电流为 A；
③灯泡的额定功率为 W.
21．(安顺模拟)小强同学要测量额定电压为 2.5 V 小灯泡的功率：
(1)连接的不完整实物电路如图甲所示．请用笔画线代替导线，完成实物电路的连接．
(2)检查电路连接无误，闭合开关后，灯泡不亮，电压表有示数且接近电源电压，电流表指 针几乎不动，产生这一现象的原因可能是 ．
(3)排除故障后，移动滑片 P 到某一位置时，电压表示数如图乙所示，若要测量小灯泡的额 定功率，应将滑片 P 向 (填“A”或“B”)端移动，使电压表的示数为 V.
(4)移动滑片P，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， 根据图像信息，可计算出小灯泡的额定功率是 0.75W.观察图丙所示的，I－U 图像不是直线的原因是 ．
(5)若想接着探究电流与电压的关系，需要补充的实验器材是 ．
(6)整理器材时发现滑动变阻器的 PB 部分比 PC 部分热，原因是 .
22．在“测量小灯泡额定功率”实验中，小灯泡的额定电压U额＝2.5 V.
(1)图甲是小明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)闭合开关前，滑片P应位于 (选填“A”或“B”)端．
(3)闭合开关，移动滑片P直到电压表示数为2.5 V，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W.
(4)小华设计了如图丙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2.5 V；
②只闭合开关 ，调节 ，使电压表的示数仍为2.5 V.
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)．
23．(2019宜宾)在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验室提供如下器材：电源(电压恒为6 V)、电压表和电流表各一个、额定电压为2.5 V的待测小灯泡L(电阻约为10 Ω)、滑动变阻器两个(R甲“10 Ω 1 A”；R乙“50 Ω 0.5 A”)、开关S、导线若干．
甲 乙
实验次数
电压U/V
电流I/A
1
1.5
0.18
2
2.5
0.24
3
3.0
0.28
(1)该实验的原理是电功率P＝ ；
(2)实验中，应选用的滑动变阻器是 (选填“R甲”或“R乙”)；
(3)选定滑动变阻器后，请你根据以上器材设计一个测量小灯泡电功率的实验电路图并画在图甲的虚线框内；
(4)某小组在实验中记录了3组小灯泡的电流随电压变化的情况，如上表所示，完成实验后小组进一步求得该小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(保留到小数点后一位)；
(5)另一小组实验时，发现电流表已经损坏，为了测出该小灯泡的额定功率，该小组在实验室选了一个10 Ω的电阻R0和一个单刀双掷开关，设计了如图乙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R使小灯泡正常发光，记录电压表示数U1；
②闭合开关S，滑动变阻器滑片保持不动，S1接a，读出此时电压表示数为U2.
则小灯泡的额定功率P额＝ (用R0、U1、U2表示)．
24．在综合实践活动中，科技小组设计了一个能反映水平风力大小的装置，如图甲所示．电源电压恒为16 V，R0为定值电阻，L为额定电压是2.5 V的小灯泡，其I－U关系的部分数据如图乙所示，AB为长14 cm、阻值60 Ω粗细均匀的电阻丝(电阻丝的阻值与长度成正比)，OP为质量、电阻均不计的金属细杆，下端连接一个重2 N的圆球P.闭合开关S，无风时，OP下垂并与A端接触，此时电流表示数为0.2 A；有风时，OP绕悬挂点O转动，风对球的作用力F方向始终水平向右．已知OA为10 cm，OP始终与AB接触良好且无摩擦．求：
(1)电流表示数为0.2 A时，灯泡的电阻为 Ω.
(2)无风时R0的电功率．
(3)为保护电路，允许风对球施加的最大作用力．
25．(2019毕节)如右图所示的电路，电源电压保持不变，R1＝30 Ω，R2＝10 Ω.当闭合开关 S1、S，断开 S2 时，电流表的示数为 0.4A.
(1)求电源电压；
(2)当闭合开关 S2、S，断开 S1 时， 求电流表的示数；
(3)当闭合开关 S1、S2、S 时，通电100 s，求整个电路消耗的电能。
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