18.3 测量小灯泡的电功率 同步学案 初中物理人教版九年级全一册（2022年）（有答案）

18.3 测量小灯泡的电功率
学习目标
1．通过看书和讨论知道测电功率的原理、电路图；
2．会用电压表和电流表测量小灯泡的电功率；
3．通过实验认识到电灯的亮度取决于灯的实际电功率。
学习过程
一）、知识点梳理
典型探究 测量小灯泡的电功率及探究小灯泡的发光情况与小灯泡实际功率的关系。
设计目的 测量小灯泡的电功率及探究小灯泡的发光情况与小灯泡实际功率的关系
探究装置
探究方法 (1)按电路图连接实物电路，将滑动变阻器的滑片滑到 处
(2)检查无误后，闭合开关，移动滑片，使小灯泡在额定电压下发光，然后使小灯泡两端的电压约为额定电压的 倍，接下来使小灯泡两端的电压小于额定电压，每次都要观察小灯泡的亮度，并测出通过小灯泡的电流；
（3）根据P=UI分别算出小灯泡的额定功率、电压为额定电压的1.2倍时的实际功率、电压低于额定电压时的实际功率
分析论证 滑动变阻器的作用：改变小灯泡两端的
探究结论 灯泡的亮度由 功率决定。灯泡的 功率越 ，灯泡越亮
【答案】最大 1.2 电压 保护电路 实际 实际 大
【考点补充】（1）连接电路时开关要断开；（2）电表量程的选择（已知灯泡规格的情况下根据灯泡额定电压或额定电流选择，未知灯泡规格时先试触）；（3）小灯泡的U-I图像是曲线的原因是灯丝的电阻随温度的升高而增大；（4）多次测量是为了测量小灯泡在不同电压下的实际功率；（5）额定功率是额定电压下求得的电功率，不能用求平均值的方法计算。
学习检测
例1．在“测量小灯泡的电功率”的实验中，实验室提供如下器材：电源（电压恒为6V）、电压表和电流表各一个、额定电压为2.5V的待测小灯泡L（电阻约为10Ω）、滑动变阻器两个（R甲：“10Ω 1A”；R乙：“50Ω 0.5A”）、开关S、导线若干；
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）选用滑动变阻器后，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）。
【答案】UI R乙 10.4
【解析】
（1） 该实验的原理是电功率
P=UI
（2） 电源电压恒为6V，灯的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω，由欧姆定律，灯的额定电流约为
根据串联电路电压的规律及欧姆定律，灯正常发光时变阻器连入电路的电阻
实验中，应选用的滑动变阻器是R乙。
（3） 电压表与灯并联，测灯的电压，电流表串联在电路中测灯的电流，变阻器串联在电路中，如下所示：
（4） 灯在额定电压下正常发光，由小灯泡的电流随电压变化的情况知，灯在额定电压下的电流为0.24A，由欧姆定律知，该小灯泡正常发光时的电阻为
练1.1．在测定“小灯泡电功率”的实验中，小明所在的实验小组用的电源电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω。他们所设计的实验电路如图1所示；
（1）请你用笔画线代替导线，将实物电路补充完整；（导线不能交叉）______；
（2）小刚闭合开关后，小灯泡的灯丝突然被烧断，则电压表的示数______（选填“变大”“变小”或“不变”）；小组讨论后一致认为，闭合开关前，如图甲中滑动变阻器的滑片P应位于______（选填“A”或“B”）端；
（3）小明同学闭合开关，移动滑片P到某一点时，电压表示数如图2所示，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向______（选填“A“或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V；
（4）小丽同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图3所示的I-U图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是______W；该图象不是直线，主要原因是______。
【答案】 变大 B A 0.5 灯的电阻随温度的变化而变化
【解析】
（1） 变阻器按一上一下连入电路中与灯串联，小灯泡额定电压为2.5V，故电压表选用小量程与灯并联，电阻约为10Ω，由欧姆定律，灯的额定电流约为
故电流表选用小量程与灯串联，如图所示
（2） 小刚闭合开关后，小灯泡的灯丝突然被烧断，则电压表串联在电路中，电压表与电源连通测电源电压，根据串联电路电压的规律，故电压表的示数变大。
[3]为保护电路，小组讨论后一致认为，闭合开关前，如图甲中滑动变阻器的滑片P应位于阻值最大处的B端；
（3） 灯在额定电压下正常发光，由图2可知，电压选用小量程，分度值为0.1V，示数为2V，2V小于灯的额定电压2.5V，应增大灯的电压，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，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向A端移动，直到电压表示数为额定电压2.5V。
（4） 根据绘制成图3所示的I﹣U图象知，灯在额定电压下的电流为0.2A，小灯泡的额定功率是
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W
该图象不是直线，则说明灯的电阻不是一个定值，主要原因是：灯的电阻随温度的变化而变化。
练1.2．在测定“小灯泡电功率”的实验中，电源电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V、小灯泡正常发光时电阻约为10Ω。
（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整______。
（2）小叶同学闭合开关，移动滑片P到某一点时，电压表示数（如图乙所示），若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向______（选填“A”或“B”）端移动。
（3）小向同学移动滑片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______W。
（4）小勇同学在实验中连接好电路，闭合开关，发现：
A：移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，原因可能是______；
B：移动变阻器滑片P，发现小灯泡变亮，电压表示数反而变小，原因是______。
（5）实验结束后，小明整理实验器材时，发现滑动变阻器的BP部分比PC部分热，这是因为______。
【答案】 B 0.5 小灯泡断路 电压表与滑动变阻器并联了 BP部分与PC部分串联，电流相等，并且BP部分比PC部分电阻大，根据焦耳定律可知，在通电时间相等的情况下，BP部分产生的热量多
【解析】
（1） 灯泡的额定电流约为
则电流表的量程为0～0.6A，且与灯泡串联，如下图所示
（2） 由图2可知，电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.2V，为测量小灯泡的额定功率，需要使电压表的示数从2.2V增大到2.5V，根据串联电路的分压特点可知，滑片向B端移动减小接入电路中的电阻。
（3） 由图丙所示I﹣U图像可知，灯泡额定电压
所对应的电流
则灯泡的额定功率
P=UI=2.5×0.2A=0.5W
（4） A、闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，原因可能是小灯泡断路。
B、在移动滑片时，灯泡逐渐变亮（灯两端的电压增大），而电压表的示数变小，说明电压表不是接在小灯泡的两端，而是电压表与滑动变阻器并联了。
（5） BP部分与PC部分串联，电流相等，并且BP部分比PC部分电阻大，根据焦耳定律可知，在通电时间相等的情况下，BP部分产生的热量多。
练1.3．某兴趣小组在测量额定电压为2.5伏小灯泡电功率的实验中，实验电路如图甲所示。
实验次数 1 2 3 4
电压U/伏 1.0 2.0 3.0 4.0
电流I/安 0.10 0.17 0.23 0.25
（1）闭合开关前，应将滑动变阻器滑片P移到______；
（2）实验时，电压表和电流表读数记录下表中，实验结束后，同学们想知道小灯泡的额定功率，却发现没有测小灯泡正常工作时的电流，能否利用表中数据求出小灯泡的额定功率？______有同学认为可利用表中某组数据求出电阻R，再利用P额＝求出小灯泡的额定功率，请判断是否可行 ______并说明理由______。
【答案】最右端 不能 不可行 因为小灯泡的电阻随温度的变化而变化
【解析】
（1） 为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片位于最大电阻处，应将滑动变阻器滑片P移到最右端。
（2） 由于灯泡的电阻随着温度的升高而增大，利用表中某组数据求出电阻R，再利用P额＝求出小灯泡的额定功率是不可行的，表格中的数据并没有其额定电压，所以只根据表格中的数据不能准确地计算出灯泡的额定功率。
练1.4．某实验小组的同学用如图所示器材测量小灯泡的电功率，已知电源电压恒为6V不变，待测灯泡的额定电压为3.8V，功率估计在1.1W左右。
（1）请在图甲中用笔画线代替导线，使其成为完整的实验电路______。
（2）请根据实物图在虚线框内画出对应电路图______。
（3）连接电路时，开关应该______。
（4）闭合开关前，滑动变阻器滑片P应该位于______（选填“A”或“B”）端。
（5）闭合开关，同学们发现，电流表没有示数，灯泡不亮，电压表示数接近电源电压，此时电路故障为______。
（6）故障排除后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P，使灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，为______A，则待测灯泡的额定功率为______W。
【答案】 断开 B 小灯泡断路 0.3 1.14
【解析】
（1） 将电压表并联在小灯泡两端，待测灯泡的额定电压为3.8V，所以电压表应选择0～15V的量程，如下图所示：
（2） 根据实物图可知灯泡、滑动变阻器和电流表串联，电压表并联在灯泡两端，所以对应电路图为：
（3） 为了保护电路，连接电路时，开关应该处于断开状态。
（4） 为了防止电路中电流过大，闭合开关前，滑动变阻器滑片P应该位于阻值最大处，应离A接线柱最远，P应该位于B端。
（5） 闭合开关，同学们发现，电流表没有示数，灯泡不亮，这说明电路中出现断路，电压表示数接近电源电压，这说明电压表可以连接在电源的两端，中间没有断路，此时电路故障为小灯泡断路。
（6） 如图电流表的量程为0﹣0.6A，分度值为0.02A，电流表的示数为0.3A；待测灯泡的额定电压为3.8V，灯泡正常发光电流表的示数为0.3A，则待测灯泡的额定功率
P＝UI＝3.8V×0.3A＝1.14W
练1.5．在测小灯泡电功率的实验中，某校物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路，所测小灯泡标有“2.5V”字样，电阻约为10Ω，电源电压恒为6V。
（1）请用笔画线代替导线，将甲图中电路连接成完整的测小灯泡电功率的电路，要求滑片P向右滑动时，电流表示数变大（连线时导线不允许交叉）（_______）
（2）连接电路时，开关应当___________。闭合开关前，滑动变阻器应当调到 ___________端（选填“A”或“B”）。闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，发现电流表有示数，电压表无示数，原因可能是 ___________（选填数字编号）
①电流表断路
②小灯泡短路
③小灯泡灯丝断了
④滑动变阻器短路
（3）排除故障后，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 ___________W。
（4）兴趣小组同学又将小灯泡换为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻，用来探究电流与电阻的关系。先将5Ω电阻接入电路，调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为2V，现将定值电阻由5Ω换成10Ω，应将滑动变阻器的滑片向 ___________移动（选填“左”或“右”），否则电压表的示数会 ___________（选填“小于”或“等于”）2V，经过实验发现，当导体电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成 ___________比。
【答案】 断开 A ② 0.65 左 大于 反
【解析】
（1） 实验中灯泡应与滑动变阻器串联；若滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表示数变大，说明滑动变阻器接入电路的阻值变小，即滑片向右移动时，接入电路的电阻丝长度变短，故电路如下图
（2） 连接电路时，为保证电路安全，开关应处于断开状态，滑动变阻器滑片位于最大阻值处，所以滑片应调到A端。
电流表有示数，说明电源、开关、电流表、滑动变阻器是通路，电压表无示数说明灯泡或者电压表短路，故选②。
（3） 电流表接的量程为0﹣0.6A，分度值为0.02A，故乙图中读数为0.26A，此时小灯泡的功率为
P=UI=2.5V×0.26A=0.65W
（4） 根据串联电路电压的规律，把电阻从5Ω换成10Ω，且保持电压表示数不变，应增大变阻器的电压，由分压原理，应增大变阻器连入电路中的电阻，故滑片应向左滑。否则电压表示数会大于2V，根据欧姆定律知道，当导体电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
例2．在“测定小灯泡电功率”的实验中，小灯泡额定电压为2.5V。
（1）图甲中有一根导线连接错误，请在错误的导线上画“×”，并在图中改正______；
（2）正确连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，两电表无示数。为判断故障，将电压表与滑动变阻器并联，电压表有示数，则电路发生故障的原因是______；
（3）排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片到某一点，电压表示数如图乙所示为______V；
（4）如表所示，小华在进行实验数据处理时，算出了小灯泡的平均功率，你认为这样处理数据是______（选填“合理”或“不合理”）的，理由是______；
实验序号 电压U/V 电流I/A 功率P/W 平均功率P/W
1 2.0 0.26 0.52 0.69
2 2.5 0.28 0.70
3 2.8 0.30 0.84
（5）下列描述小灯泡电功率P随滑动变阻器阻值R变化情况的图象中，正确的是______（选填字母）。
【答案】 滑动变阻器断路 2.2 不合理 灯在不同电压下的功率不同，求平均值没有意义 B
【解析】
（1）[1]原电路中，电压表串联接入电路中，而滑动变阻器与小灯泡并联，这两处是错误的，电压表应与小灯泡并联，滑动变阻器与小灯泡串联，如图所示：
。
（2） 小灯泡不亮，两电表无示数，电路可能有断路发生，将电压表与滑动变阻器并联，发现电压表有示数，此时电压表两接线柱到电源两极间是通路，则说明与电压表并联的滑动变阻器断路。
（3） 由图乙知，电压表使用03V量程，分度值为0.1V，所以电压表示数为2.2V。
（4） 灯在不同电压下的功率不同，计算小灯泡的平均功率没有意义，因此这样处理数据是不合理的。
（5） 随着滑动变阻器接入电路中电阻的增大，电路中的电流减小，小灯泡的电压减小，电功率减小，不是线性关系，故选B。
练2.1．在“测定小灯泡的电阻”的实验中，同学们选用图甲所示的器材，其中电源电压为6V，小灯泡额定电压为2.5V（灯丝电阻约为12Ω）。
（1）请你用笔画线代替导线，将图甲所示的实物电路连接完整；（_______）
（2）闭合开关前，应将图甲中所示的滑动变阻器的滑片滑到___________（选填“A”或“B”）端；
（3）闭合开关，滑动变阻器的滑片移动到某一位置时，电压表的示数如图乙所示，此时灯泡两端的电压是___________V；为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向_______ （选填“A”或“B”）端移动；
（4）下表是小明同学记录的实验数据。
实验序号 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω
1 1.0 0.14 7.1
2 1.4 0.19 7.4
3 1.7 0.22 7.7
4 2.0 0.25 8.0
5 2.5 0.30 8.3
那么小灯泡正常发光时的功率为___________W；
（5）小明同学发现小灯泡灯丝的电阻是变化的，请你根据所学知识分析原因___________。
【答案】 A 2.2 B 0.75 灯泡两端电压升高，灯泡变亮，灯丝温度升高，导致电阻增大
【解析】
（1） 在探究小灯泡的电阻时，电压表应测小灯泡两端的电压，且小灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表选用小量程。电路连接如下：
（2） 闭合开关前，应将变阻器的滑片置于阻值最大处，那么图甲中，滑片应置于A端。
（3） 由图乙知，电压表所选量程为0~3V，对应的分度值为0.1V，示数为2.2V。
小灯泡的额定电压为2.5V，要测量小灯泡的额定功率，应让小灯泡在额定电压下工作，据串联电路的分压特点，此时应将滑片向B端移动，让变阻器接入电路的阻值变小，分去的电压变小，则小灯泡两端的电压才能变成2.5V。
（4） 由表格数据知，小灯泡两端的电压为2.5V时，通过的电流为0.30A，那么小灯泡正常发光时的功率
P=UI=2.5V×0.30A=0.75W
（5） 由表格数据知，小灯泡的电阻随着电压的增大而增大，而电压增大时，灯丝的温度升高，导致其电阻增大。
练2.2．小东按图中所示的电路探究“电流跟电压的关系”。他利用两节新干电池与规格适当的滑动变阻器串联组成可调电压电源。
（1）请将如图所示的实物电路补充完整。要求：变阻器滑片向右移动时，电流表示数增大。（________）
（2）实验中，采用了___________的研究方法。
（3）实验中，多次改变滑动变阻器连入电路中的电阻值，分别测出通过电阻的电流和对应的电压值。如下表。
电压 0.5 1.0 2.0 2.5 3.0
电流 0.1 0.2 0.4 0.5 0.6
根据表中数据能得出的结论：___________。
（4）完成实验后，他还想利用该电路测量小灯泡的额定功率（额定电压下的功率）。于是，他断开开关，将图中的电阻换成一个额定电压为的灯泡，小东接下来的操作应该是：①___________；②___________；③将滑动变阻器滑片移到端，闭合开关，调节滑片直到观察到电压表示数为，记录对应的电流表示数。
【答案】 控制变量 电阻一定时，电流与电压成正比 电源上在串联一节干电池 把电压表量程改为0~15V
【解析】
（1） 变阻器滑片向右移动时，电流表示数增大，即变阻器的电阻变小，应把滑动变阻器接线柱B接在电路中，如图所示
。
（2） 探究“电流跟电压的关系”实验中，应保证电阻阻值不变，改变电阻两端电压，观察电流的变化，采用了控制变量的研究方法。
（3） 由表中数据可知，每组对应的电压值和电流值的比值是相等的，所以可以得出结论：电阻一定时，电流与电压成正比。
（4） 测量额定电压为小灯泡的额定功率，需让小灯泡的实际电压为3.8V，图中电源为两节干电池，电压为3V，不能是小灯泡实际电压等于额定电压，所以电源应再串联一节干电池，并且电压表选用量程应大于3.8V，目前选择量程为0~3V，所以应把电压表量程改为0~15V，故小东接下来的操作应该是：电源上在串联一节干电池，把电压表量程改为0~15V。
练2.3．小雨同学进行“测量小灯泡的电功率”实验，现有器材：额定电压为6V的同规格小灯泡（电阻约为25Ω）若干个，电压为12V的电源1个，电流表、电压表、开关各1个，规格分别为“20Ω 1A”和“50Ω 0.5A”的滑动变阻器各1个，导线若干。
（1）连接电路时开关应_________，在闭合开关前，变阻器的滑片应放在_________端（填“左”或“右”），实验中应选择规格为“___________”的滑动变阻器；
（2）图1中已经连接了部分电路，请用笔画线代替导线，将电路连接完整；（_______）
（3）小雨正确连接好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表示数为0，经检查电表完好，则故障可能是___________；
（4）故障排除后，再次闭合开关，移动滑动变阻器的滑片到某一位置时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图2所示，则电流表的示数为___________A，小灯泡的额定功率是___________W；
（5）在实验过程中，曾出现即使将滑动变阻器调至电阻最小的位置，灯泡微弱发光，两表示数很小的现象，小雨检查时碰了一下灯座上的接线柱，突然灯泡变亮了，两表示数也变大了。小军认为这是接触不良造成的，为什么接触不良就会出现这种现象呢？小雨依据欧姆定律分析，接触不良的地方___________变大，导致电路中的电流变小，从而出现上述实验现象。
【答案】断开 右 “50Ω 0.5A” 小灯泡断路 0.24 1.44 电阻
【解析】
（1）连接电路时，开关应断开，才能避免接线时出现短路对电路元件造成损坏。
在闭合开关前，变阻器的滑片应放在阻值最大的位置，即图1中变阻器的最右端。
由题意知，小灯泡正常工作时的电流
而规格为20Ω 1A的变阻器的最大阻值比小灯泡正常工作时的电阻还要小，电源电压为12V，则无法通过调节滑片位置让小灯泡正常工作，所以应选择规格为50Ω 0.5A的变阻器。
（2）在探究小灯泡的额定功率的实验中，电压表应并联在小灯泡两端，小灯泡的额定电压为6V，则电压表应选大量程。电路连接如下
（3）电路连接正确，闭合开关，移动变阻器的滑片，小灯泡不亮，而电表完好，电流表示数为0，是电路中出现了断路，而电压表有示数，说明电压表与电源是接通的，所以出现断路的是小灯泡。
（4）由图2知，电流表的量程为小量程，对应分度值是0.02A，示数为0.24A。
[7]小灯泡的额定功率
P=UI额=6V×0.24A=1.44W
（5）在实验中即使调节滑片到变阻器阻值最小处，灯泡发光仍微弱，两电表示数很小，这说明电路是通路，但电路中的电流很小，据欧姆定律知，此时电路中的总电阻很大。而触碰灯座上的接线柱，灯泡变亮，电阻会变大是接触不良造成的。
练2.4．小红利用如图所示电路“测量小灯泡的电阻”，实验器材：两节新干电池、小灯泡（额定电压为2.5V）、滑动变阻器、电流表、电压表、开关、导线若干；
（1）实验原理是______；
（2）小红按图正确连接电路，闭合开关后发现灯泡不亮，电压表示数为3V，则电路故障可能是______；
（3）排除故障后，闭合开关，发现灯泡依然不亮，电流表、电压表均有示数，接下来他应该进行的操作是下列选项中的：______；（只填字母）
A．更换小灯泡
B．移动滑动变阻器的滑片
（4）小红连续移动滑动变阻器，得到如下实验数据；
实验次数 1 2 3 4
电压/V 1.0 1.4 2.0 2.5
电流/A 0.18 1.00 0.26 0.30
电阻/Ω
①在分析实验数据时，发现一个数据有明显错误，这个数据是______，此时灯泡的电阻应该为______Ω；
②小红分析数据时发现灯泡的电阻是变化的，原因是______；
③根据数据表格还可以计算小灯泡的额定功率为______W。
【答案】 灯泡断路 B 1.00 7 灯泡电阻随温度的升高而增大 0.75
【解析】
（1）测量小灯泡的电阻，要测灯泡两端的电压和通过灯泡的电流，利用公式计算出灯泡的电阻，故实验原理为：。
（2）闭合开关后发现灯泡不亮，电压表示数为3V，因电源电压为3V（两节干电池串联电压为3V），说明电压表串联在电路中，与电源正负极相连，电路故障可能是灯泡断路。
（3）排除故障后，闭合开关，发现灯泡依然不亮，电流表、电压表均有示数，可能是由于电路电阻太大，电路电流太小，灯泡实际功率太小造成的，可以移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光，故B符合题意，A不符合题意。
故选B。
（4）①由表格数据可知，电流表选用的是小量程，电流表的示数不可能为1.00A，故数据1.00是错误的，错误的原因在于选用小量程却按大量程读数，根据电流表大小量程之比为5∶1，正确的电流大小应为0.20A，此时电压为1.4V，根据欧姆定律可得小灯泡的电阻为
②通过分析可知，灯泡两端电压变大时灯泡电阻也是变大的，原因是灯泡两端电压增大，通过的电流增大，灯丝温度升高，导致灯丝电阻增大，即灯泡电阻随温度的升高而增大。
③由表中数据可知，小灯泡的额定电压为2.5V，额定电流为0.30A，根据功率公式可得小灯泡的额定功率为
P额＝U额I额＝2.5V×0.30A＝0.75W
练2.5．在“测量小灯泡的电功率”实验中，电源电压为6V保持不变，所用小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡的电阻约为10Ω。
（1）用笔画线代替导线，将图甲的实物图连接完整，要求滑动变阻器滑片P向右滑动时小灯泡变亮；（_______）
（2）闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片P移到最 ___________端（选填“左”或“右”）；
（3）闭合开关S后，发现小灯泡不亮，但电流表和电压表均有示数，接下来首先应该操作的是 ___________（选填序号）
A．检查电路是否断路
B．检查电路是否短路
C．移动滑动变阻器的滑片P，观察小灯泡是否发光
（4）故障排除后，移动变阻器的滑片当电压表的示数为2.5V时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 ___________W；
（5）根据测出的数据，画出了小灯泡的电流与电压变化的关系图象，如图丙所示，发现图线是弯曲的，其主要原因是 ___________；
（6）若将小灯泡换成定值电阻，该电路还可以进行的实验有 ___________（请写出一个即可）。
【答案】 左 C 0.6 小灯泡的电阻受温度的影响 伏安法测量电阻
【解析】
（1）滑动变阻器采用一上一下的连接方式，滑动变阻器的滑片P向右滑动时小灯泡变亮，说明滑动变阻器接入电路的电阻减小，故选择右下接线柱，连接电路如图所示：
（2）为了保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移到最大电阻处，即最左端。
（3）小灯泡不亮，但电流表有示数，说明电路是通路，电压表也有示数，说明与电压表并联的小灯泡没有出现短路，可能的原因是电路中总电阻太大，小灯泡两端的电压和通过的电流太小导致灯泡不亮，故接下来首先应该操作的是移动滑动变阻器的滑片P，观察小灯泡是否发光。
故选C。
（4）如图乙所示，电流表选用的是小量程，分度值为0.02A，电流表的示数为0.24A，此时灯泡电压为额定电压2.5V，根据功率公式计算灯泡的额定功率
P=UI=2.5V×0.24A=0.6W
（5）根据测出的数据，画出了小灯泡的电流与电压变化的关系图象，如图丙所示，发现图线是弯曲的，其主要原因是小灯泡的电阻受温度的影响。
（6）若将小灯泡换成定值电阻，用电压表测量电压，电流表测量电路中的电流，根据欧姆定律可以测量电阻。
例3．在“测量小灯泡的电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，电源为2节干电池。
（1）根据图甲所示电路图，用笔画线代替导线将图乙中的电路连接完整______。
（2）正确连接电路后，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最______（选填“左”或“右”）端。
（3）排除电路的故障后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，测得如下所示的三组数据。当电压表的示数为2.5V时，电流表示数如图丙所示，请把电流表的示数填入下列表格中。
实验次数 1 2 3
电压表实数/V 2 2.5 3
电流表/A 0.34 ______ 0.44
小灯泡的亮度 暗 亮 很亮
分析上表，可以发现小灯泡亮度是变化的，小灯泡的亮度是由______（选填“实际功率”或“额定功率”）决定的；该灯泡的额定功率是_____W。
【答案】 右 1.0 实际功率 1.0
【解析】
（1）小灯泡的额定电压为2.5V，故电压表选用小量程与灯泡并联；根据（3）表中电流大小，电流表选用小量程与灯泡串联，变阻器按一上一下连入电路中，如下所示：
（2）正确连接电路后，闭合开关前，为保护电路，滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处，即最右端。
（3）当电压表的示数为2.5V时，电流表示数如图丙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.4A，表格中应填0.4。
根据表中数据，第1次灯泡的实际功率为
P=UI=2V×0.34A=0.68W
第2次灯泡的实际功率为
PL=ULIL=2.5V×0.4A=1.0W
同理，第3次灯泡的实际功率为1.32W，结合表中灯泡的发光情况，故可知小灯泡的亮度是由灯泡的实际功率决定的。
灯泡在额定电压下的功率为额定功率，故第2次灯泡的实际功率即该灯泡的额定功率，故即该灯泡的额定功是1.0W。
练3.1．一只小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电流约为0.3A，小明想测量这个小灯泡的额定功率，实验室中有如下器材，一个电压表、一个电流表，一个开关，电源、滑动变阻器、导线若干；
电压U/V 1 2.5 2.8
电流I/A 0.18 0.28
（1）请你用笔画线代替导线，将电路连接完整；______
（2）电路正确连接后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，出现这一故障的原因可能是______；
（3）排除故障后，小明进行了三次测量，测量数据如上表；当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，此时小灯泡的额定功率为______W；小明根据表中的数据，计算出了三次小灯泡的电阻，发现三次电阻均不相同，原因是______；
（4）完成上述测量后，小明不用电压表，用如图丙所示的电路也可测量已知额定电流的小灯泡的额定功率，已知小灯泡的额定电流为I额，定值电阻的阻值为R0，实验步骤如下，请补充完整：
①闭合开关S、S2，断开开关S1，调节滑动变阻器，使电流表读数为______；
②闭合开关S、S1，断开开关S2，保持滑动变阻器滑片位置不变，记录下此时电流表的示数为I；
③小灯泡的额定功率的表达式为P额＝______。
【答案】 灯泡断路 0.65 灯丝的电阻随温度的升高而增大 I额 （I﹣I额）R0I额
【解析】
（1）变阻器按一上一下连入电路中，正常发光时的电流约为0.3A，故电流表选用小量程串联在电路中，小灯泡的额定电压为2.5V，故电压表选用小量程与灯并联，如图所示
（2）电路正确连接后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电路可能断路，电压表有示数，则说明电压表与电源连通，出现这一故障的原因可能是灯泡断路。
（3）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.26A，灯泡的额定电压为2.5V，则小灯泡的额定功率为
P＝UI＝2.5V×0.26A＝0.65W
由表中数据知，通过灯的电流随电压的增大而变大，根据P＝UI，灯的功率变大，灯泡变亮，灯丝的温度升高，因小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，故灯的电阻变大。
（4）①闭合开关S、S2，断开S1，调节滑动变阻器R的滑片P，使电流表示数为I额。
②闭合开关S、S1，断开开关S2，保持滑动变阻器滑片位置不变，记录下此时电流表的示数为I。
③在①中，电流表测灯的电流，灯正常发光；在②中，电流表测干路电路，并联并联电路电流的规律，定值电阻R0的电流为
I0＝I﹣I额
由欧姆定律的变形公式，定值电阻R0的电压为
U＝I0R0＝（I﹣I额）R0
根据并联电路电压的规律，灯泡两端的电压等于定值电阻的电压，所以灯泡的额定电功率为P额＝U0I额＝（I﹣I额）R0I额
练3.2．利用如图所示的电路测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率。
（1）用笔画线代替导线将图甲中的电路连接完整，要求滑片P向右移动时灯泡变暗；______
（2）连接电路时，开关应______，滑片P应位于______（选填“A”或“B”）端；
（3）连接电路后，闭合开关，发现灯泡较亮，电压表和电流表的示数均较大；无论怎样移动滑片P，此现象都不发生改变，则出现这种现象的原因可能是______；
（4）改正电路后，移动滑片P至某一位置，电压表示数为2V，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片向______移；当电压表的示数为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；
（5）继续调节滑动变阻器，使电压表的示数达到3.0V，灯泡强烈发光，此时灯泡的实际功率______（选填“小于”或“等于”或“大于”）1.44W；
（6）利用这些器材还可进行的实验是______；若把小灯泡换成一个定值电阻，还可探究______的关系。
【答案】 断开 B 滑动变阻器短路 左 1 小于 测量小灯泡的电阻 电流与电压
【解析】
（1）根据滑片P向右移动时灯泡变暗，说明P向右移动变阻器阻值要变大，确定变阻器左下接线柱连入电路中与灯串联，根据灯的额定电压为2.5V，确定电压表选用小量程与灯并联，如下图所示：
（2）连接电路时，开关应断开连接好电路；闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调到阻值最大处，由于滑动变阻器接左下接线柱，则应将滑片移至B端。
（3）由于电流表有示数，故障可能是短路，再考虑电压表，电压表有示数，则与电压表并联的部分不会短路，与电压表并联以外的部分不会断路，所以应该是与电压表并联以外的部分短路，则故障是滑动变阻器短路。
（4）电压表示数为2V，要测量小灯泡的额定功率，需要使电压表示数增加为2.5V，所以要减小滑动变阻器的电压，根据串联分压原理可知应将滑动变阻器接入电路电阻变小，所以将滑片向左移；由图乙知，电流表示数为0.4A，则小灯泡的额定功率为
（5）根据可知，在电阻不变时，电功率与电压的平方成正比，电压表的示数达到3.0V时，为小灯泡额定电压2.5V的1.2倍，若灯的电阻不变，则灯泡的实际功率为
但因灯的电阻随温度的升高而变大，根据，故此时灯泡的实际功率小于1.44W。
（6）利用这些器材还可以用电压表，电流表分别把灯泡的电压，电流测出，用来测量小灯泡的电阻；若把小灯泡换成一个定值电阻，就可以用来探究在电阻一定时，电流与电压的关系。
练3.3．小明连接了如图所示的实验电路。
（1）请你根据图所示的实物电路连接情况在虚线框内画出相应的电路图；______
（2）连接电路前，开关应该处于 ______（“闭合”或“断开”）状态；
（3）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应放在 ______（“左”或“右”）端。闭合开关后，向右移动换片P，电流表示数变 ______（“大”或“小”），灯泡变 ______（“亮”或“暗”）。
【答案】 断开 左 大 亮
【解析】
（1）按照实物图，从电源正极依次画出开关、电流表、灯泡、滑动变阻器，然后到电源负极，电压表接在灯泡两端，如图所示
（2）连接电路前，为了保护电路中的各元件，开关应该处于断开状态。
（3）闭合开关前，为了保护电路，滑动变阻器的阻值应处在最大值，即滑片P应放在左端。
闭合开关后，向右移动换片P，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，由欧姆定律可知，电源电压一定时，电路中的电流变大，电流表示数变大。
灯泡和滑动变阻器串联在电路中，电路中的电流变大，通过灯泡的电流变大，由可知，灯泡实际功率变大、灯泡变亮。
练3.4．小成想要测定小灯泡的额定功率，他选用了以下器材：标有“”字样的小灯泡老师告诉他，该小灯泡正常工作电流在左右，电源为6V的恒稳蓄电池，量程为“”与“”的电流表，量程为“”与“”的电压表，开关，导线。可是在选择滑动变阻器时他犹豫了，因为有三种规格的滑动变阻器，分别标有“”、“”、“”字样。
（1）估算一下，请你帮小成选择一只合适的滑动变阻器_________；
（2）如图甲所示，小成连接了一部分电路后又纠结了，请你在不改变他已经连接部分的前提下，再帮他连接完整；（____）
（3）连接完整后，小成按正确程序操作，闭合开关S，发现灯泡不亮。电流表指针偏转明显，而电压表指针几乎不动，仔细检查，连接无误。那么出现该状况的原因应该是___________。
A．电压表内部断路了
B．灯泡的灯丝断了
C．灯座内部出现了短路
D．滑动变阻器的电阻线断了
（4）在老师的指点下，小成自己排除了故障，再闭合开关S，灯泡亮了，但发光很暗，观察电压表示数，仅有，这时小成应将滑片P向___________端选填“A”或“B”适当滑动；
（5）当小灯泡两端的电压达到额定电压后，电流表的示数如图乙所示，小佳测得小灯泡的额定功率是___________。
（6）完成上述实验后，又找来了一个阻值为的电阻和两个开关，并借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的电路，也测出了额定电压为的小灯泡的额定功率。请完成下列的实验步骤：
①先闭合再闭合开关___________，移动滑片，当电压表的示数为___________时，停止移动滑片；
②保持滑片的位置不动，断开开关再闭合开关___________，读出此时电压表的示数为U；
③灯泡额定功率的表达式为P=_________ 用已知量和测量量表示。
【答案】” A
【解析】
（1）[1]灯泡正常工作时的电压为2.5V，灯泡与滑动变阻器串联，则滑动变阻器的电压为
灯泡正常工作时的电流为0.3A，根据欧姆定律可得灯泡正常工作时滑动变阻器的电阻为
即滑动变阻器连入电路的电阻至少为11.67Ω，又正常工作时的电流0.3A<0.5A，故应选用“20Ω0.5A”的滑动变阻器。
（2）注意电压表和电流表的连接方法，故电压表选用小量程与灯并联，连接如图所示：
（3）闭合开关S，电流表指针偏转明显，说明电路为通路；发现灯泡不亮，而电压表指针几乎不动，则与电压表并联的灯泡短路，又连接无误，可判断灯座内部出现短路。
故选C。
（4）因电压1.8V小于额定电压2.5V，故应减小滑动变阻器的电压，由分压原理知应减小滑动变阻器的阻值，故滑片向A端移动。
（5）由图乙知电流表选用的是小量程，分度值为0.02A，电流表的示数为0.28A，由功率公式计算灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.28A=0.7W。
（6）实验中应先使灯泡正常发光，则用电压表测量灯泡的电压，故闭合开关和，当电压表示数为时确定滑片位置。
保持滑动变阻器阻值不变，断开开关再闭合开关，用电压表测量滑动变阻器和灯泡的电压之和为U；③串联电路中电流相等，灯泡的额定电流为
则小灯泡的额定功率得
练3.5．如图所示，用电流表、电压表分别测出通过灯泡的电流和灯泡两端的电压，并用滑动变阻器改变通过灯泡的电流，已知电路中电流约为0.5A。
（1）连接电路时，闭合开关前，滑动变阻器应移至_____（选填“A”或 “B”）端。
（2）滑片P向左移动时，电流表示数变___，电压表示数变____
（3）若闭合开关灯泡不亮，电压表示数约等于电源电压，此时故障可能是 ________
如发现电流表、电压表的指针均反向偏转，最简单的解决方法是_______；如果移动滑片P发现两电表示数均比较小且不变，则原因是 __________
【答案】A 小 小 小灯泡断路 将电池的正负极对调 滑动变阻器连接了下面两个接线柱
【解析】
（1）连接电路时，闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于最大阻值处，即滑片处于A端。
（2）滑片向左移动，变阻器接入电路中的电阻变大，总电阻变大，根据欧姆定律可知电路中的电流变小，即电流表的示数变小；根据串联分压的原理，变阻器接入电路中的电阻变大，分配电压变大，小灯泡两端电压变小，即电压表示数变小。
（3）闭合开关灯泡不亮，电流表无示数，说明电路断路；电压表示数约等电源电压，说明电压表与电源连通，与电压表并联的灯之外的电路是完好的，则与电压表并联的小灯泡断路。
发现电流表、电压表的指针均反向偏转，最简单的解决方法是将电池的正负极对调。
电压表测小灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流，移动滑片P发现两表示数均比较小，说明电路为通路，因电压表示数较小，由串联电路电压的规律，变阻器两端的电压较大；根据分压原理可知，变阻器连入电路中的电阻较大，且电表示数不能改变，说明变阻器失去了变阻的作用，故原因是将滑动变阻器的下面两个接线柱接入电路。
练3.6．南开中学某学习小组成员小渝同学进行“伏安法测定小灯泡电功率”的实验。实验室提供了以下器材：电流表、电压表和开关各1个、滑动变阻器3个分别标有“5Ω 0.5A”、“15Ω 1A”、“20Ω 1A”字样、3节新干电池、导线若干、待测小灯泡。
（1）小渝的实验原理是___________；
（2）小渝连接的实物电路如图甲所示，选取其中一个滑动变阻器，将滑片置于阻值最大值处，闭合开关后，移动滑片的过程中，电压表的指针不变化，其示数如图乙。老师发现小渝连接的电路中有一根导线连接错误，请你在错误的连线上画“×”，并只移动一根导线，用笔画线代替导线将电路连接正确；（_______）
（3）小渝将电路重新正确连接后，发现小灯泡上标有“3.5V”字样，接下来还需调整的实验器材有___________、___________。开关闭合后，发现只有一只电表的示数发生变化，则可能是________发生了故障（选填“小灯泡”或“滑动变阻器”）。
（4）重新调整并排除故障后，小渝进行了实验探究，测量了三组数据：首先读出开关刚闭合时的数据，其中电流表示数为0.14A；接着移动滑动变阻器的滑片至小灯泡正常发光，读出此时的电流为0.24A；最后他再次移动滑片，测出第三组数据。并把测出的部分数据填入了表格中。
U/V I/A
第1组 0.14
第2组 0.24
第3组 4.0 0.25
（5）判断小灯泡正常发光的方法是___________，该小灯泡的额定功率是___________W；
（6）本实验中滑动变阻器除了保护电路，还有___________的作用：
（7）小渝记录的第一组数据中的电压是___________V。
【答案】P=UI 电源 电压表 灯泡 电压表的示数为3.5V 0.84 调节小灯泡两端电压 1.7
【解析】
（1）测量小灯泡电功率的实验原理是电功率的公式P=UI。
（2）由甲电路图可知，电压表并联在电源两端，所以移动滑片的过程中，电压表的指针不变化，测定小灯泡电功率时电压表应并联在灯泡两端，如下图所示：
（3）由甲电路图可知，电源是由两节干电池串联组成，其电压为3V，电压表选的是0～3V的量程，由小灯泡的额定电压为3.5V可知，电源应有三节干电池串联组成，电压表应选0～15V量程，所以，需调整的实验器材有电源和电压表。
若滑动变阻器断路，电流表和电压表均无示数，若滑动变阻器短路，电压表有示数、电流表有示数或烧坏；若灯泡断路电压表有示数、电流表无示数，若灯泡短路电压表无示数、电流表有示数，综上可知，开关闭合后，发现只有一只电表的示数发生变化，则可能是灯泡发生了故障。
（5）要使小灯泡正常发光，应该让小灯泡两端的电压等于额定电压，即电压表的示数为3.5V，由题意可知，小灯泡正常发光时的电流为0.24A，则小灯泡的额定功率
PL=ULIL=3.5V×0.24A=0.84W
（6）实验中滑动变阻器可以保护电路外，可以调节灯泡两端的电压。
（7）由表格数据可知，灯泡两端的电压分别为3.5V、4V时，通过的电流依次为0.24A、0.25A，由可知，灯泡的电阻依次为14.6Ω、16Ω，则灯泡的电阻随其两端电压的增大而增大；为保护电路，开关刚闭合时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小，变阻器两端的电压最大，灯泡两端的电压最小，由表格数据可知，此时电路中的电流为0.14A，3个滑动变阻器两端的最大电压分别为
U滑1=IR滑1=0.14A×5Ω=0.7V
U滑2=IR滑2=0.14A×15Ω=2.1V
U滑3=IR滑3=0.14A×20Ω=2.8V
因串联电路中总电压等于各分电压之和，灯泡两端的电压分别为
UL1=U-U滑1=4.5V-0.7V=3.8V
UL2=U-U滑2=4.5V-2.1V=2.4V
UL3=U-U滑3=4.5V-2.8V=1.7V
由此时灯泡两端的电压小于3.5V可知，滑动变阻器的规格不可能是“5Ω 0.5A”，灯泡的电阻可能为
17.1Ω
12.1Ω
因灯泡的电阻随其两端电压的增大而增大，所以，灯泡的电阻应为12.1Ω，滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”，灯泡两端的电压为1.7V。
练3.7．为了探究“小灯泡亮度与实际功率”的关系，某校物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路，实验器材有标有“3.8V”字样的小灯泡L，电压为4.5V的电源，标有“10Ω 1A”的滑动变阻器R，电流表与电压表，开关及导线若干。
（1）闭合开关后，小华调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为3.8V，小灯泡L正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡L的额定功率为______W；
（2）接下来，小华想测量小灯泡L在3V电压下的电功率，他应将滑片向______移动到适当位置；
（3）小华还想测量小灯泡L在2V电压下的电功率，闭合开关后，电流表、电压表均有明显示数，但他发现无论怎样移动滑片，都不能使小灯泡L的电压达到2V，原因可能是______。
【答案】1.14 左 滑动变阻器的最大阻值太小
【解析】
（1）由图甲可知，电流表所选量程为0~0.6A，由图乙可知，0.2A之间有10个小格，1小格代表0.02A，分度值为0.02A，此时电流表示数为0.3A，灯正常发光，其额定功率
（2）小灯泡与滑动变阻器串联时，由公式可知，将滑片向左调节至适当位置，使电路中的电流减小，灯两端的实际电压减小到3V。
（3） 小灯泡与滑动变阻器串联时，由公式可知，滑动变阻器的接入电路的阻值越大，电路中的电流越小，灯两端的实际电压越小，滑动变阻器两端的电压越大。若滑动变阻器的最大阻值太小，电路中的电流较大，则灯两端的电压不会减少到2V。