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专题3 测量小灯泡额定功率实验探究
考点一、测量小灯泡额定功率实验探究
实验目的：探究小灯泡在不同电压下的发光情况。
实验原理：P＝UI。
实验电路图：如图
实验结论：小灯泡的发光情况是由实际功率决定的。
实验有关注意事项：
①连接电路时，开关应该打开，滑动变阻器应达到最大位置；
②滑动变阻器的作用：用于调节小灯泡两端的电压，使它分别等于额定电压、高于和低于额定电压的1/5③电表要选择合适的量程，一般遵循“能小则小”的原则；
④使小灯泡正常发光的操作(移动滑片，眼睛注视测量小灯泡两端电压表示数为额定电压)；
⑤温度对灯泡灯丝电阻的影响(温度越高，灯丝电阻越大)；
⑥实际电压、实际功率与灯泡亮暗的关系(实际功率越大，灯泡越亮)；
⑦实验中多次测量的目的(找电功率与电压的关系及小灯泡亮度变化规律)；
⑧不能用多次测量求出的电功率的平均值作为小灯泡的额定功率的原因(电压改变，功率也改变)。
典例1：（2023九上·温州期末）小明用图甲所示电路测量小灯泡的电功率。电源电压为0-12伏，滑动变阻器R最大阻值为15欧，小灯泡的额定电流为0.3安。实验过程中，他调节电源电压和滑动变阻器的滑片，分别记录电流为0.32安、0.3安和0.25安时电源电压和电压表示数，整理三次数据如图乙所示。
（1）某次记录数据时，小明观察到电流表示数如图丙所示，其读数为 安。
（2）分析图甲电路，小明认为第①次实验小灯泡的电功率可用图乙中阴影部分的面积来表示，其理由是 。
（3）小明根据上述方法计算出小灯泡三次实验的电功率分别为P1、P2 和P3，然后计算它们平均值作为P额，判断该方法是否可行并说明理由： 。
【答案】（1）0.3
（2）因为小灯泡的电功率等于总功率（P 总=UI）减去滑动变阻器的功 率（P 滑=U 滑 I）（其他合理答案也可）
（3）不可行，测量额定功率应该要在额定电流（或电压）下测量，不能这样取平均值。
【解析】（1）根据丙图确定电流表的量程和分度值，然后根据指针的位置读出示数。
（2）在串联电路中，变阻器的电功率和灯泡的电功率之和等于总功率，即P总=P变+PL。而P总=U总I总，而P变=U变I，则PL=U总I-U变I，结合长方形的面积公式S=ab分析解答。
（3）根据额定功率的定义分析解答。
【解答】（1）根据丙图可知，电流表选择量程0~0.6A，分度值为0.02A，那么示数为0.3A。
（2）分析图甲电路，小明认为第①次实验小灯泡的电功率可用图乙中阴影部分的面积来表示，其理由是：因为小灯泡的电功率等于总功率（P 总=UI）减去滑动变阻器的功 率（P 滑=U 滑 I）。
（3）小明根据上述方法计算出小灯泡三次实验的电功率分别为P1、P2 和P3，然后计算它们平均值作为P额，该方法不可行，理由是：测量额定功率应该要在额定电流（或电压）下测量，不能这样取平均值。
故选D。
变式1：（2023九上·余姚期末）在“测定小灯泡额定功率”实验中，已知电源电压6伏，小灯泡额定电压3.8伏、灯丝电阻约12欧。
（1）如图甲所示是未接完的实验电路，请用笔画线代替导线，完成电路连接。
（2）闭合开关前，应使滑动变阻器滑片P置于 端，若闭合开关，灯不亮，电压表示数接近6伏，电流表示数几乎为零，出现这种故障的原因可能是 。
（3）闭合开关，电压表示数是2.5伏，应将滑片P向 端移动，直至电压表示数为3.8伏时，电流表示数如图乙所示.那么，小灯泡的额定功率是 瓦；通电5分钟，小灯泡消耗的电能是 焦耳。
【答案】（1）解：已知灯泡的额定电压是3.8V，故电压表选择大量程，同时据 ＝0.38A＜0.6A，电流表选择0～0.6A量程。
从电源正极出发，依次经电流表、灯泡、滑动变阻器、开关到电源负极，补齐这条通路；
如下图：
（2）A；灯泡断路
（3）B；1.14；342
【解析】(1)电路中电流表应与小灯泡串联，电压表应与小灯泡并联。再根据灯泡的额定电压是3.8V，得出电压表选择大量程，同时据 I= ＝0.38A＜0.6A，电流表选择0～0.6A量程。
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片放在阻值最大处。灯不亮，电流表示数几乎为零，说明电路断路，又因为电压表有示数且接近电源电压，说明电压表到电源之间通路。
（3）滑动变阻器滑片往阻值小的方向移动，电路中电流变大，小灯泡两端的电压变大，所以电功率也变大。电功率=电压电流，电功=电功率时间。
【解答】（1）电压表“15”接线柱接小灯泡右边接线柱，电流表“0.6”接线柱接小灯泡左边接线柱。
（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片放在阻值最大处，即离接入的下面接线柱最远，所以滑片置于A处， 灯不亮，电压表示数接近6伏，电流表示数几乎为零， 说明电路中灯泡断路。
（3）电压表示数2.5V小于额定电压，所以要增大小灯泡两端素的电压，增大电路中的电流，所以滑片P向B端移动，电流表示数为0.3A，P=UI=3.8V0.3A=1.14W，W=Pt=1.14W560s=342J.
变式2：（2023九上·长兴期末）小科利用如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。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲的实物图连接完整，要求滑动变阻器滑片P向右移动时小灯泡变亮。
（2）连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不发光，电流表示数不为零，电压表示数为零，则故障可能是由于小灯泡 引起的。
（3）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是 W。在实际测量中，电压表有示数时内部有微弱的电流通过，如果考虑这个微弱电流的影响，则所测小灯泡的额定功率偏 。
【答案】（1）
（2）短路
（3）0.6；大
【解析】（1）根据实验目的确定电器元件的串并联关系，以及电表测量的物理量，还要注意电表的量程。根据灯泡的亮度变化确定电流变化，弄清电阻电阻变化，确定变阻器的接线情况。
（2）当小灯泡发生短路时，与它并联的电压表也被短路，此时电压表示数为零。由于电路中存在电流，因此电流表有示数。
（3）根据图片乙确定灯泡的额定电流，根据P=UI计算灯泡的额定功率。首先根据并联电路的电流规律分析通过灯泡的额定电流的变化，再根据P=UI分析灯泡额定功率的变化。
【解答】（1）在测量灯泡额定功率的实验中，除了电压表与灯泡并联外，其它的都是串联。电压表选择量程0~3V，电流表选择量程0~0.6A。变阻器滑片向右移动时灯泡变亮，即电流变大而电阻变小，那么此时应该将右下角的接线柱接入，如下图所示：
（2）连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不发光，电流表示数不为零，电压表示数为零，则故障可能是由于小灯泡短路引起的。
（3）根据图乙可知，电流表的量程为0~0.6A，分度值为0.02A，则灯泡的额定电流为0.24A，那么灯泡的额定功率为：P=UI=2.5V×0.24A=0.6W。
在实际测量中，电压表有示数时内部有微弱的电流通过，如果考虑这个微弱电流的影响，根据I总=I1+I2可知，电流表测出的电流会偏大。根据P=UI可知，计算出灯泡的额定功率会偏大。
变式3：（2023九上·舟山开学考）小明用图1所示电路来测量小灯泡的电功率（部分器材的规格已标明）。
（1）闭合开关进行实验，小明发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数始终为3V，而电流表示数始终为零。已知仅图1中导线①、②或③中的一根发生故障，请指出发生故障的导线 ，并写出故障名称： 。
（2）小明进行了六次实验，记录实验数据并在U-I图像中描点，得到小灯泡两端的电压与电流的关系图像如图2所示。则根据记录的数据和图像可知：小灯泡的额定功率为 W。
（3）实验结束后，小明继续对滑动变阻器两端电压与通过它的电流关系进行探究，画出了对应的U-I图像（如图3），请你在图中“①”、“②”或“③”三条虚线中选择正确的一条 ，并说明你选择的依据 。
【答案】（1）①；断路 （2）0.75 （3）①；灯泡和滑动变阻器两端电压之和保持不变
【解析】（1）若电流表示数为0，说明电路可能断路；电压表示数接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了；
（2）根据U-I图像知灯在额定电压下的电流，根据P=UI求出小灯泡的额定功率；
（3）已知电源电压，由串联电路电流和电压规律结合图3分析可知滑动变阻器的U-I图像。
【解答】（1）电流表示数始终为零，则电路可能断路。电压表示数始终为3V，说明电压表与电源连通，已知仅导线发生故障，则图1中导线①发生了断路，导致电压表串联在电路中了；
（2）根据U-I图像知，灯泡两端电压等于额定电压2.5V正常发光，此时通过它的电流为0.3A，
则小灯泡的额定功率为：P额=U额I=2.5V×0.3A=0.75W；
（3）由题知，电源电压为3V，灯的U-I图像与变阻器电流随电压的变化关系图像交点，表示灯的电压与变阻器的电压相等（串联电路各处的电流相等），
故由串联电路电压的规律，此时灯与变阻器的电压都为1.5V，
由图知，只有图3中的虚线①符合这个条件，依据就是：灯泡和滑动变阻器两端电压之和保持不变。
1.（2023九上·嘉兴期末）小嘉发现家里的手电简使用久了，亮度会变暗。为探究原因，他拆下灯珠进行如下实验（灯珠上标有“2.5V”的字样）：
①设计电路图，用导线完成电路连接。
②闭合开关，调节滑动变阻器，当电压表示数分为 2.0V、2.5V、3.0V 时，将电流表的示数分别填入记录表中。
序号 电压(伏) 电流(安) 灯泡亮度
1 2.0 0.18 暗
2 2.5 0.20 亮
3 3.0 0.22 很亮
据此回答下列问题：
（1）用笔画线代替导线，将电压表连入电路中。
（2）由实验数据可知，小灯泡的额定功率是 。
（3）根据实验结果，请解释手电筒用久了会变暗的原因 。
【答案】（1）
（2）0.5W
（3）手电筒用久后，电池电压变小，所以实际功率变小，亮度变暗
【解析】（1）根据题意确定电压表测量的物理量，根据电压表的使用方法作图即可；
（2）从表格中找到灯泡的额定电流，然后根据P=Ui计算灯泡的额定功率；
（3）根据表格分析手电筒用久后电磁电压的变化，通过灯泡的电流变化，再跟机P=UI分析实际功率的变化即可。
【解答】（1）根据题意可知，这个实验要探究手电筒用久后，灯泡亮度的变化原因，那么电压表应该与灯泡并联。因为灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表选择量程0~3V，如下图所示：
（2）根据表格可知，当灯泡的电压为2.5V时，通过它的额定电流为0.2A，
则灯泡的额定功率为：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W。
（3）根据实验结果可知手电筒用久了会变暗的原因：手电筒用久后，电池电压变小，通过灯泡的电流变小，则灯泡的实际功率变小，因此亮度变暗。
2．（2022·浙江宁波·九年级期末）小科到实验室做“测量小灯泡额定功率”的实验时，老师只给他提供了如下器材：标有“2.5V”的小灯泡、电源、滑动变阻器、开关、两个电压表（没有电流表）、阻值为5Ω的定值电阻R0、导线若干。他根据所给定的器材经过认真思考后设计了正确的实验电路，如图甲是该电路的不完整电路图。
（1）闭合开关后，为了测量小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器，使电压表V1的示数为__________V，此时电压表V2的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为___________W；
（2）他还进一步设计出了只有电流表没有电压表来解决这个问题的方法，其电路如图丙所示，R0=5Ω，其中关键的一步是必须调节滑动变阻器，使电流表A2的示数为___________A 时，再读出电流表A1的示数，才能计算小灯泡的额定功率。
【答案】2.5 1.2 0.5
【解析】（1）[1]灯泡的额定电压为2.5V，则闭合开关后，为了测量小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器，使电压表V1的示数为2.5V。
[2]根据图甲可知，灯泡与R0串联，电压表V1测灯泡两端的电压，V2测R0两端的电压。根据乙图可知，电压表的量程为0~3V，分度值为0.1V，则电压表V2的示数为2.4V；串联电路中各处的电路相等，此时通过灯泡的电流则灯泡的额定功率为PL=ULIL=2.5V×0.48A=1.2W
（2）[3]根据丙图可知，灯泡与R0并联，则它们两端的电压相等。当灯泡正常发光时，它两端的电压为2.5V，则R0的电压也是2.5V。此时电流表A2的示数为
3.（2022九上·平湖期末）小明同学用图甲中的器材测量一只标有“2.5V0.3A“字样的小灯泡的额定功率。
（1）小明所连的电路中有一处错误或不妥，请改正（在要去掉的线上打“×”，并添加相应的导线），再将图甲的电路连接完整，要求滑动变阻器滑片向右移动时，小灯泡变亮。
（2）闭合开关后，小明发现小灯泡不亮，电压表的示数为2.9V，电流表示数为0，则出现的故障可能是 。
（3）故障排除后，小明移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为2.5V，这时电流表指针如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W.
【答案】（1）
（2）灯泡断路
（3）0.65
【解析】（1）滑动变阻器有4个接线柱，连接时要上下各接一个接线柱；根据滑动变阻器滑片向右移动时，小灯泡变亮确定变阻器的连接；
（2）若电流表示数为0，灯不亮，说明电路可能断路；电压表示数接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了；
（3）根据电流表选用的量程确定分度值读数，由P=UI求出灯的额定功率。
【解答】（1）甲图中，电流表的“0.6”接线柱与变阻器的滑片相连是不对的。根据滑动变阻器滑片向右移动时，小灯泡变亮可知，电路的电流变小，变阻器连入电路的电阻变小，故将变阻器右下接线柱连入电路中，电流表“0.6”接线柱与变阻器左上接线柱连接，如下所示：
（2）闭合开关后，小明发现小灯泡不亮，电流表示数为0，电路可能断路，电压表的示数为2.9V，则电压表与电源连通，则出现的故障可能是灯泡断路；
（3）故障排除后，小明移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为2.5V。
如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.26A，
则小灯泡的额定功率为：P=UI=2.5V×0.26A=0.65W。
4．（2022·浙江宁波·二模）小慈要测定标有“2.5V”字样小灯泡的额定功率，选择了一些器材连接如图所示电路（电源用两节新的干电池）。
（1）同组的小溪发现小慈的电路连接有误，请你在误接的那根导线上打“×”，并另画一根导线，使电路连接正确；
（2）改正错误后，小慈正确操作实验。测量数据如表所示：
实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8
发光情况 明亮 亮 更明亮 较亮 较暗 微光 熄灭 熄灭
电压U/V 2.5 2.1 3.0 1.7 1.3 0.9 0.5 0.1
电流I/A 0.28 0.26 0.30 0.24 0.21 0.19 0.16 0.05
①小灯泡的额定功率是___________；
②分析实验数据可知：小灯泡在断电一段时间后的电阻可能是___________。
A．0Ω B．1Ω C．2Ω D．8.9Ω
【答案】 0.7W B
【解析】（1）[1]电流表与变阻器串联后与灯并联，电压表串联在电路中，因电压表内阻很大，故电路中的电流很小，小灯泡不发光，电压表与电源连通测电源电压，电流表串联在电路中，电压表与灯并联，如下图所示：
（2）①[2]小灯泡的额定功率PL=ULIL=2.5V×0.28A=0.7W
②[3]由表中数据可知第8次电阻
由表中数据可知，灯越亮，灯的功率越大，灯丝的温度越高，灯的电阻越大；灯丝的温度越低，灯的电阻越小；当小灯泡在断电一段时间后，温度与环境温度相同，灯的电阻变小，即小于2Ω，灯的电阻不可能为0，故的电阻可能是1Ω，故选B。
5．（2022·浙江台州·九年级期末）在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡上标有“2.5V”字样，电源为两节新干电池。
（1）图甲是连接的实物图，其中有一根导线连接错误。请在这根导线上打“×”，并用笔画线代替导线将其改正__________。
（2）排除故障后，闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图乙所示，为了测出小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向__________（填“左”或“右”）端移动。
（3）某同学将滑片P从阻值最大位置移到阻值最小位置进行实验，并依据实验数据绘出小灯泡的I－U图像（如图a），任取图像中的一点构成矩形（如图b中阴影部分），则矩形面积表示的物理量是__________。
【答案】 左 滑动变阻器的功率
【解析】（1）[1]原电路中，电流表与滑动变阻器串联后再与灯并联，电压表串联在电路中是错误的，电流表与滑动变阻器串联后再与灯串联，电压表与灯并联，如下图所示
（2）[2]灯在额定电压下正常发光，图乙中电压选用小量程，分度值为0.1V，示数为1.7V，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，应减小滑动变阻器的电压，由分压原理，应减小滑动变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向左移动，直到电压表示数为额定电压。
（3）[3]图中阴影部分中的电流为电路中的电流，移动滑动变阻器时，灯泡两端的最大电压为额定电压，即为U1；而电源电压为Ua，Ua-U1为滑动变阻器两端的电压，面积等于通过滑动变阻器的电流与滑动变阻器两端电压的乘积，由P=UI知，所以是滑动变阻器的电功率。
6．（2022·浙江宁波·九年级期末）小科想知道标有“3.8V”字样的小灯泡正常工作时的电功率，于是连接了如图所示的实验电路。电源电压恒为6伏，滑动变阻器规格为“50Ω，1A”。
（1）请你用笔画线代替导线，将电路连接完整___________；
（2）正确连接电路，闭合开关后，发现小灯泡不亮，电流表无示数。小科用电压表测量各元件两端的电压值，数据记录如下，由此判断故障是___________（写出一种即可）；
电压表测量元件 电池组 小灯泡 滑动变阻器 开关
电压表示数/V 6 0 6 0
（3）排除故障后，小科进行了正确操作，观察到的现象和测得的数据如下：
实验次数 1 2 3 4 5
发光情况 很暗 较暗 较亮 亮 很亮
电压U/伏 1 2 3 3.8 4.5
电流I/安 0.2 0.22 0.25 0.30 0.34
由表中数据可得，小灯泡的额定功率是___________瓦；
（4）实验结束后，小科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___________（选填“偏大”或“偏小”）。
【答案】 滑动变阻器断路 1.14 偏大
【解析】（1）[1]由电压表的连接可知，电流应从灯泡右侧流入，将开关与小灯泡右接线柱相连，如图所示：
（2）[2]正确连接电路，闭合开关，小灯泡不亮，电流表无示数，说明电路为断路。根据表格数据知，当电压表并联在电源两端时电压表有示数，说明电源有电压；当电压表并联在小灯泡的两端或开关两端时，电压表的示数为零，说明电压表与电源的两端不相连，故障出在小灯泡和开关以外的地方；当电压表并联在滑动变阻器两端时，电压表的示数为6V，电压表与电源相连，说明除滑动变阻器以外没有断路位置，即故障为滑动变阻器断路。
（3）[3]由表中数据可知，小灯泡的额定电压U=3.8V，额定电流I=0.30A，小灯泡的额定功率为
P=UI=3.8V×0.3A=1.14W
（4）[4]由图可知，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P=UI可知所测小灯泡的额定功率与真实值相比偏大。
7.（2023九上·宁海期末）在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验器材有：两节新干电池、电流表、电压表、额定电压2.5V小灯泡、滑动变阻器、开关、导线若干，部分实物电路如图甲所示。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整（要求：滑片P向右移动时小灯泡变亮）。
（2）移动滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示；若要测量小灯泡的额定功率 （选填“A”或“B”）端移动。
（3）图丙是由实验数据描出的小灯泡的I﹣U图像，若将该实验中的两个相同的小灯泡串联在3V的电源上，则电路消耗的总功率为 W。
（4）若用第（2）题中所测得数据算出灯泡的电阻RL，再根据P＝U2/RL计算灯泡的额定功率。按此方法算出灯泡的额定功率比真实值 （选填“偏大”或“偏小”）。
【答案】（1）
（2）B （3）0.6 （4）偏大
【解析】（1）根据灯泡亮度变化确定变阻器的阻值变化，再结合滑片移动方向确定变阻器接线柱的选择方式即可。
（2）首先根据乙图确定电压表的示数，再与灯泡的额定电压进行比较，从而确定电压表的示数变化方向，接下来根据U=IR分析电路总电阻的变化，最终确定滑片的移动方向。
（3）在串联电路中，电压的分配与电阻成正比，据此计算出每个灯泡两端的电压，再根据丙图确定此时通过灯泡的电流，最后根据P=UI计算电路的总功率。
（4）注意分析灯丝电阻随温度的升高而增大对电功率的影响。
【解答】（1）滑动变阻器应该与开关串联。小灯泡变亮则电流增大，那么总电阻减小，即滑动变阻器的阻值减小。根据甲图可知，当滑片向右移动时，滑片右边的电阻丝阻值减小，那么应该将右边接入电路，即选择右下角的B接线柱，如下图所示：
（2）根据乙图可知，电压表的量程为0~3V，分度值为0.1V，则示数为2V。由于2V＜2.5V，所以电压表的示数要增大。根据U=IR可知，此时的总电流要减小，而总电阻要减小，即滑动变阻器的阻值要减小，因此滑片向B端移动。
（3）两个完全相同的小灯泡串联在3V电源上，根据串联电路的分压规律可知，此时每个小灯泡两端的电压都是1.5V。根据丙图可知，此时通过灯泡的电流为0.2A，此时电路的总功率为：P=UI=3V×0.2A=0.6W。
（4）第（2）题中灯泡的电压低于额定电压，此时灯丝温度低，因此此时灯泡的电阻偏小。根据公式可知，按此方法计算出的灯泡的额定功率比真实值偏大。
8．在测量小灯泡电功率的实验中，电源电压为 6V，小灯泡的额定电压为 2.5V。
（1）图甲是某小组连接的电路，其中有一根多余的导线，导致电路连接错误，请在这根导 线上打“×”；（2）拆除多余的导线后，正确操作，当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小 灯泡的额定功率是___________W；
（3）图丙是根据实验数据绘制的通过小灯泡的电流 I 与其两端电压 U 的关系图像，分析图 像可知， 当小灯泡两端电压升高时， 其电阻的变化情况是______（选填正确选项前的字母） 。
A．保持不变 B．逐渐减小 C．逐渐增大
【答案】 0.7 C
【解析】（1）[1]在测量小灯泡额定功率的实验中，除了电压表与灯泡并联外，其它的都是串联。根据甲图可知，灯泡应该与变阻器串联，则灯泡左接线柱与变阻器左上接线柱的连线是多余的，将其去掉即可，如下图
（2）[2]由图乙知道，电流表的量程为0~0.6A，分度值为0.02A，故灯泡的额定电流为0.28A，由知道，灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×0.28A=0.7W
（3）[3]由图丙知道，电流随电压变化的曲线逐渐向横轴靠近，这说明当电压增大量相同时，电流的增大量在减小，由知道，灯泡的电阻随电压的升高而逐渐变大，故选C。
9.（2022九上·舟山月考）为了测定小灯泡的电功率，小明利用电压恒为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，闭合开关并移动滑片P，获得相关数据如表：
实验序号 电压／伏 电流／安 电功率／瓦
1 2.0 0.18
2 2.5 0.20
3 3.0 0.22
（1）请在指定位置画出实验电路图
（2）小明同学闭合开关后，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，接下来他首先应进行的最合理操作是 。
A．更换小灯泡
B．将电源正负极对调
C．检查电路是否断路，看开关是否接触不良
D．移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光
（3）请分析表中数据，得出小灯泡正常发光时的电功率为 。
（4）在实验后，小明绘制了P-I图像（如图乙），以下说法正确的是 。（填序号）
①曲线a表示总功率 ②曲线b表示小灯泡电功率 ③曲线b表示滑动变阻器电功率
【答案】（1）
（2）D （3）0.5W （4）①②
【解析】（1）根据实物图画出电路图时，不但要保证电器元件的串并联关系一致，还要保持连接的先后顺序相同；
（2）在闭合开关前，为了防止电流过大而烧坏用电器，因此变阻器的滑片要调到阻值最大的位置。因为变阻器接入的阻值较大，因此通过电路的电流会比较小，从而导致灯泡不亮，而电流表和电压表都有示数；
（3）根据表格确定灯泡的额定电压和额定电流，然后根据P=UI计算灯泡的额定功率；
（4）根据P=UI，P=I2R分析判断即可。
【解答】（1）根据甲图可知，除了电压表与灯泡并联，其它的都是串联。电流从正极出发，依次经过开关、变阻器、电流表、灯泡，然后回到电源的负极，电压表并联在灯泡两侧，如下图所示：
（2）小明同学闭合开关后，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，可能是滑动变阻器接入的阻值太大所致，那么接下来他首先应进行的最合理操作是：移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光，故选D。
（3）根据表格可知，灯泡的额定电压为2.5V，额定电流为0.2A，那么灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W。
（4）根据P=UI可知，电源电压相等，则总功率与电流成正比，即二者变化的图像为一条倾斜的直线，故a为总功率的图像；
根据P=I2R可知，当电流增大时，灯泡的电阻也在增大，因此二者变化的图像逐渐向上弯曲，故b为灯泡的功率图像。
故选①②。
10．（2021·浙江绍兴·九年级期末）为测量小灯泡的电功率，学校提供的实验器材有：待测小灯泡（额定电压为2.5V）、电源（二节新干电池）、滑动变阻器、电流表、电压表、开关及导线若干。
（1）小明根据图甲连接好电路，闭合开关S前，滑片P的位置应处于变阻器的______端；（选填“左”或“右”）
（2）小明通过移动滑片记录了五组数据，标点并绘出了如图乙所示的I-U图像。据图像可知小灯泡的额定功率为______W；
（3）测出小灯泡的额定功率后，小明又把灯泡两端的电压调为额定电压的一半，发现测得的实际功率大于其额定功率的四分之一，原因是______。
（4）若实验过程中电流表发生故障，小明又找了一个阻值为10欧的定值电阻R1，并设计了图丙所示的电路图，则他______（选填“能”或“不能”）测出小灯泡的额定功率。
【答案】右 0.75 小灯泡的电阻随温度升高而增大 不能
【解析】（1）[1]根据甲图可知，变阻器使用的是滑片左边的部分，即滑片在最右端时电阻最大，那么：闭合开关前，滑片P应该处于变阻器的右端。
（2）[2]根据图乙可知，当额定电压为2.5V时，通过灯泡的额定电流为0.3A，则灯泡的额定功率
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W
（3）[3]当灯泡两端的电压调为额定电压的一半时，通过灯的电流也减小了，根据P=UI，灯的实际功率减小，灯丝的温度降低，因灯的电阻随温度的降低而减小，即灯的实际电阻R实小于灯正常发光时的电阻RL，则
即测得的实际功率大于其额定功率的。
（4）[4]根据丙图可知，灯泡、定值电阻和变阻器串联。当灯泡正常发光时，通过电路的电流为0.3A，电源为两节干电池，则总电压为3V，那么此时的总电阻
定值电阻的阻值为10Ω，则无论怎样调节，总电阻肯定大于10Ω，总电流肯定小于0.3A，因此灯泡不能正常发光，则不能测出灯泡的额定功率。
11．（2021·浙江绍兴·九年级期中）在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡上标有“2.5V”字样（灯泡额定功率小于 1.2W），电源为两节新干电池。图甲是连接的实物图。
（1）图甲有根导线连接错误。请在这根导线上打“×”用笔画线代替导线，将其改正。
（2）排除故障后，闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图乙所示，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向___________（填“左”或“右”）端移动。根据实验测得的数据，绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像，如图丙所示。分析图像可知；小灯泡的额定功率为___________W。
（3）继续实验时灯泡突然熄灭，经分析：可能是灯泡断路，也可能是滑动变阻器断路。下列操作不能判断出故障类型的是___________。
A．直接观察电流表示数
B．直接观察电压表示数
C．将一根导线并联在灯泡两端，观察电流表是否有示数
D．将另一个完好的灯泡并联在灯泡两端，观察电流表是否有示数
（4）实验室，小明组的电流表坏了，他找来了一个已知阻值的定值电阻R0， 设计了图丁电路测小灯泡的额定功率。连好电路后，操作步骤如下：①断开S1、闭合S2， 移动滑片，使电压表的示数等于灯泡的额定电压U额；②保持滑片的位置不变，断开S2、闭合S1， 记下电压表的示数U，则小灯泡额定功率表达式：P额=___________（用U额、U、R0表示）。
【答案】 左 1 A
【解析】（1）电压表应该与灯泡并联，根据图甲可知，开关与灯泡相连的导线错误，需要将这根导线从开关端拆下，然后改接再电源负极上即可，如下图所示：
（2）根据乙图可知，电压表的量程为0~3V，分度值为0.1V，则电压表的示数为1.7V，此时小于额定电压2.5V，则灯泡两端的电压应该变大。根据U=IR可知，通过灯泡的电流要变大，而总电阻要变小，即滑动变阻器的阻值要变小，因此变阻器的滑片应该向左端移动。
根据丙图可知，当灯泡电压为2.5V时，通过额定电流为0.4A，则灯泡额定功率为P=UI=2.5V×0.4A=1W。
（3）A．直接观察电流表，它肯定没有示数，但是无法判断断路的位置，故A符合题意；
B．直接观察电压表示数，如果电压表有示数，那么灯泡断路；如果电压表没有示数，那么变阻器断路，故B不合题意；
C．将一根导线并联在灯泡两端，如果电流表有示数，那么灯泡断路；否则，变阻器断路，故C不合题意；
D．将另一个完好的灯泡并联在灯泡两端，如果电流表有示数，那么灯泡断路；否则，变阻器断路，故D不合题意。故选A。
（4）保持滑片的位置不变，断开S2、闭合S1， 记下电压表的示数U，
那么定值电阻两端的电压为U0=U-U额
则通过灯泡的额定电流为
那么灯泡的额定功率为。
12．（2021·浙江·九年级专题练习）测量小灯泡额定功率的实验中，器材如下：待测小灯泡（额定电压为）、电源（电压恒为）、电流表（、）、电压表（、）、滑动变阻器、开关各一只，导线若干。
（1）如图甲所示是某同学开始时连接的电路，仔细观察发现该电路存在连接错误，但只需改动一根导线，即可使电路连接正确。请你在应改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接法。（2）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，接下来应进行的操作是______（选填字母代号）。
A．检查灯泡是否断 B．检查灯泡是否短路
C．检查开关接触是否良好 D．移动滑动变阻器的滑片
（3）根据上述电路完成实验后，另有同学设计了如图乙所示的电路，也测出了额定电流为的小灯泡的额定功率。已知电源电压不变，滑动变阻器的最大阻值为，实验方案如下：
①按电路图连接电路。
②只闭合开关S1，移动的滑片，使电流表的示数为，灯泡正常发光。
③只闭合开关S2，保持的滑片位置不动，移动R2滑片，使电流表的示数为。
④保持的滑片位置不动，将的滑片移到最左端，电流表的示数为，再将的滑片移到最右端，电流表的示数为。
⑤小灯泡额定功率的表达式为______（用、、、表示）。
【答案】 D I额2
【解析】（1）[1]原电路中，电流表与变阻器串联后再与灯并联，电压表串联在电路中是错误的，灯与变阻器串联，电压表与灯并联，如下所示：
（2）[2]电流表、电压表均有示数，说明电路不存在断路，灯泡不发光，可能是电路电流太小，电路总电阻太大，接下来的操作是：移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光，故选D。
（3）[3]仅闭合开关S1，移动R1滑片，使电流表的示数为I额，灯泡正常发光，此时灯泡与R1串联；仅闭合开关S2，保持R1滑片位置不动，移动R2滑片，使电流表的示数为I额；此时R1与R2串联，因为电路中电流仍为I额，所以R2=RL；保持R2的滑片位置不动，将R1的滑片移到最左端，电流表的示数为I1，再将R1的滑片移到最右端，电流表的示数为I2。由串联电路特点和欧姆定律可得U=I1R2=I2(R1+R2)
小灯泡额定功率的表达式为P额=I额2RL=I额2R2=I额2
典例分析
举一反三
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专题3 测量小灯泡额定功率实验探究
考点一、测量小灯泡额定功率实验探究
实验目的：探究小灯泡在不同电压下的发光情况。
实验原理：P＝UI。
实验电路图：如图
实验结论：小灯泡的发光情况是由实际功率决定的。
实验有关注意事项：
①连接电路时，开关应该打开，滑动变阻器应达到最大位置；
②滑动变阻器的作用：用于调节小灯泡两端的电压，使它分别等于额定电压、高于和低于额定电压的1/5③电表要选择合适的量程，一般遵循“能小则小”的原则；
④使小灯泡正常发光的操作(移动滑片，眼睛注视测量小灯泡两端电压表示数为额定电压)；
⑤温度对灯泡灯丝电阻的影响(温度越高，灯丝电阻越大)；
⑥实际电压、实际功率与灯泡亮暗的关系(实际功率越大，灯泡越亮)；
⑦实验中多次测量的目的(找电功率与电压的关系及小灯泡亮度变化规律)；
⑧不能用多次测量求出的电功率的平均值作为小灯泡的额定功率的原因(电压改变，功率也改变)。
典例1：（2023九上·温州期末）小明用图甲所示电路测量小灯泡的电功率。电源电压为0-12伏，滑动变阻器R最大阻值为15欧，小灯泡的额定电流为0.3安。实验过程中，他调节电源电压和滑动变阻器的滑片，分别记录电流为0.32安、0.3安和0.25安时电源电压和电压表示数，整理三次数据如图乙所示。
（1）某次记录数据时，小明观察到电流表示数如图丙所示，其读数为 安。
（2）分析图甲电路，小明认为第①次实验小灯泡的电功率可用图乙中阴影部分的面积来表示，其理由是 。
（3）小明根据上述方法计算出小灯泡三次实验的电功率分别为P1、P2 和P3，然后计算它们平均值作为P额，判断该方法是否可行并说明理由： 。
变式1：（2023九上·余姚期末）在“测定小灯泡额定功率”实验中，已知电源电压6伏，小灯泡额定电压3.8伏、灯丝电阻约12欧。
（1）如图甲所示是未接完的实验电路，请用笔画线代替导线，完成电路连接。
（2）闭合开关前，应使滑动变阻器滑片P置于 端，若闭合开关，灯不亮，电压表示数接近6伏，电流表示数几乎为零，出现这种故障的原因可能是 。
（3）闭合开关，电压表示数是2.5伏，应将滑片P向 端移动，直至电压表示数为3.8伏时，电流表示数如图乙所示.那么，小灯泡的额定功率是 瓦；通电5分钟，小灯泡消耗的电能是 焦耳。
变式2：（2023九上·长兴期末）小科利用如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。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲的实物图连接完整，要求滑动变阻器滑片P向右移动时小灯泡变亮。
（2）连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不发光，电流表示数不为零，电压表示数为零，则故障可能是由于小灯泡 引起的。
（3）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是 W。在实际测量中，电压表有示数时内部有微弱的电流通过，如果考虑这个微弱电流的影响，则所测小灯泡的额定功率偏 。
变式3：（2023九上·舟山开学考）小明用图1所示电路来测量小灯泡的电功率（部分器材的规格已标明）。
（1）闭合开关进行实验，小明发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数始终为3V，而电流表示数始终为零。已知仅图1中导线①、②或③中的一根发生故障，请指出发生故障的导线 ，并写出故障名称： 。
（2）小明进行了六次实验，记录实验数据并在U-I图像中描点，得到小灯泡两端的电压与电流的关系图像如图2所示。则根据记录的数据和图像可知：小灯泡的额定功率为 W。
（3）实验结束后，小明继续对滑动变阻器两端电压与通过它的电流关系进行探究，画出了对应的U-I图像（如图3），请你在图中“①”、“②”或“③”三条虚线中选择正确的一条 ，并说明你选择的依据 。
1.（2023九上·嘉兴期末）小嘉发现家里的手电简使用久了，亮度会变暗。为探究原因，他拆下灯珠进行如下实验（灯珠上标有“2.5V”的字样）：
①设计电路图，用导线完成电路连接。
②闭合开关，调节滑动变阻器，当电压表示数分为 2.0V、2.5V、3.0V 时，将电流表的示数分别填入记录表中。
序号 电压(伏) 电流(安) 灯泡亮度
1 2.0 0.18 暗
2 2.5 0.20 亮
3 3.0 0.22 很亮
据此回答下列问题：
（1）用笔画线代替导线，将电压表连入电路中。
（2）由实验数据可知，小灯泡的额定功率是 。
（3）根据实验结果，请解释手电筒用久了会变暗的原因 。
2．（2022·浙江宁波·九年级期末）小科到实验室做“测量小灯泡额定功率”的实验时，老师只给他提供了如下器材：标有“2.5V”的小灯泡、电源、滑动变阻器、开关、两个电压表（没有电流表）、阻值为5Ω的定值电阻R0、导线若干。他根据所给定的器材经过认真思考后设计了正确的实验电路，如图甲是该电路的不完整电路图。
（1）闭合开关后，为了测量小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器，使电压表V1的示数为__________V，此时电压表V2的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为___________W；
（2）他还进一步设计出了只有电流表没有电压表来解决这个问题的方法，其电路如图丙所示，R0=5Ω，其中关键的一步是必须调节滑动变阻器，使电流表A2的示数为___________A 时，再读出电流表A1的示数，才能计算小灯泡的额定功率。
3.（2022九上·平湖期末）小明同学用图甲中的器材测量一只标有“2.5V0.3A“字样的小灯泡的额定功率。
（1）小明所连的电路中有一处错误或不妥，请改正（在要去掉的线上打“×”，并添加相应的导线），再将图甲的电路连接完整，要求滑动变阻器滑片向右移动时，小灯泡变亮。
（2）闭合开关后，小明发现小灯泡不亮，电压表的示数为2.9V，电流表示数为0，则出现的故障可能是 。
（3）故障排除后，小明移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为2.5V，这时电流表指针如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W.
4．（2022·浙江宁波·二模）小慈要测定标有“2.5V”字样小灯泡的额定功率，选择了一些器材连接如图所示电路（电源用两节新的干电池）。
（1）同组的小溪发现小慈的电路连接有误，请你在误接的那根导线上打“×”，并另画一根导线，使电路连接正确；
（2）改正错误后，小慈正确操作实验。测量数据如表所示：
实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8
发光情况 明亮 亮 更明亮 较亮 较暗 微光 熄灭 熄灭
电压U/V 2.5 2.1 3.0 1.7 1.3 0.9 0.5 0.1
电流I/A 0.28 0.26 0.30 0.24 0.21 0.19 0.16 0.05
①小灯泡的额定功率是___________；
②分析实验数据可知：小灯泡在断电一段时间后的电阻可能是___________。
A．0Ω B．1Ω C．2Ω D．8.9Ω
5．（2022·浙江台州·九年级期末）在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡上标有“2.5V”字样，电源为两节新干电池。
（1）图甲是连接的实物图，其中有一根导线连接错误。请在这根导线上打“×”，并用笔画线代替导线将其改正__________。
（2）排除故障后，闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图乙所示，为了测出小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向__________（填“左”或“右”）端移动。
（3）某同学将滑片P从阻值最大位置移到阻值最小位置进行实验，并依据实验数据绘出小灯泡的I－U图像（如图a），任取图像中的一点构成矩形（如图b中阴影部分），则矩形面积表示的物理量是__________。
6．（2022·浙江宁波·九年级期末）小科想知道标有“3.8V”字样的小灯泡正常工作时的电功率，于是连接了如图所示的实验电路。电源电压恒为6伏，滑动变阻器规格为“50Ω，1A”。
（1）请你用笔画线代替导线，将电路连接完整___________；
（2）正确连接电路，闭合开关后，发现小灯泡不亮，电流表无示数。小科用电压表测量各元件两端的电压值，数据记录如下，由此判断故障是___________（写出一种即可）；
电压表测量元件 电池组 小灯泡 滑动变阻器 开关
电压表示数/V 6 0 6 0
（3）排除故障后，小科进行了正确操作，观察到的现象和测得的数据如下：
实验次数 1 2 3 4 5
发光情况 很暗 较暗 较亮 亮 很亮
电压U/伏 1 2 3 3.8 4.5
电流I/安 0.2 0.22 0.25 0.30 0.34
由表中数据可得，小灯泡的额定功率是___________瓦；
（4）实验结束后，小科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___________（选填“偏大”或“偏小”）。
7.（2023九上·宁海期末）在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验器材有：两节新干电池、电流表、电压表、额定电压2.5V小灯泡、滑动变阻器、开关、导线若干，部分实物电路如图甲所示。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整（要求：滑片P向右移动时小灯泡变亮）。
（2）移动滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示；若要测量小灯泡的额定功率 （选填“A”或“B”）端移动。
（3）图丙是由实验数据描出的小灯泡的I﹣U图像，若将该实验中的两个相同的小灯泡串联在3V的电源上，则电路消耗的总功率为 W。
（4）若用第（2）题中所测得数据算出灯泡的电阻RL，再根据P＝U2/RL计算灯泡的额定功率。按此方法算出灯泡的额定功率比真实值 （选填“偏大”或“偏小”）。
8．在测量小灯泡电功率的实验中，电源电压为 6V，小灯泡的额定电压为 2.5V。
（1）图甲是某小组连接的电路，其中有一根多余的导线，导致电路连接错误，请在这根导 线上打“×”；（2）拆除多余的导线后，正确操作，当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小 灯泡的额定功率是___________W；
（3）图丙是根据实验数据绘制的通过小灯泡的电流 I 与其两端电压 U 的关系图像，分析图 像可知， 当小灯泡两端电压升高时， 其电阻的变化情况是______（选填正确选项前的字母） 。
A．保持不变 B．逐渐减小 C．逐渐增大
9.（2022九上·舟山月考）为了测定小灯泡的电功率，小明利用电压恒为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，闭合开关并移动滑片P，获得相关数据如表：
实验序号 电压／伏 电流／安 电功率／瓦
1 2.0 0.18
2 2.5 0.20
3 3.0 0.22
（1）请在指定位置画出实验电路图
（2）小明同学闭合开关后，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，接下来他首先应进行的最合理操作是 。
A．更换小灯泡
B．将电源正负极对调
C．检查电路是否断路，看开关是否接触不良
D．移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光
（3）请分析表中数据，得出小灯泡正常发光时的电功率为 。
（4）在实验后，小明绘制了P-I图像（如图乙），以下说法正确的是 。（填序号）
①曲线a表示总功率 ②曲线b表示小灯泡电功率 ③曲线b表示滑动变阻器电功率
10．（2021·浙江绍兴·九年级期末）为测量小灯泡的电功率，学校提供的实验器材有：待测小灯泡（额定电压为2.5V）、电源（二节新干电池）、滑动变阻器、电流表、电压表、开关及导线若干。
（1）小明根据图甲连接好电路，闭合开关S前，滑片P的位置应处于变阻器的______端；（选填“左”或“右”）
（2）小明通过移动滑片记录了五组数据，标点并绘出了如图乙所示的I-U图像。据图像可知小灯泡的额定功率为______W；
（3）测出小灯泡的额定功率后，小明又把灯泡两端的电压调为额定电压的一半，发现测得的实际功率大于其额定功率的四分之一，原因是______。
（4）若实验过程中电流表发生故障，小明又找了一个阻值为10欧的定值电阻R1，并设计了图丙所示的电路图，则他______（选填“能”或“不能”）测出小灯泡的额定功率。
11．（2021·浙江绍兴·九年级期中）在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡上标有“2.5V”字样（灯泡额定功率小于 1.2W），电源为两节新干电池。图甲是连接的实物图。
（1）图甲有根导线连接错误。请在这根导线上打“×”用笔画线代替导线，将其改正。
（2）排除故障后，闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图乙所示，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向___________（填“左”或“右”）端移动。根据实验测得的数据，绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像，如图丙所示。分析图像可知；小灯泡的额定功率为___________W。
（3）继续实验时灯泡突然熄灭，经分析：可能是灯泡断路，也可能是滑动变阻器断路。下列操作不能判断出故障类型的是___________。
A．直接观察电流表示数
B．直接观察电压表示数
C．将一根导线并联在灯泡两端，观察电流表是否有示数
D．将另一个完好的灯泡并联在灯泡两端，观察电流表是否有示数
（4）实验室，小明组的电流表坏了，他找来了一个已知阻值的定值电阻R0， 设计了图丁电路测小灯泡的额定功率。连好电路后，操作步骤如下：①断开S1、闭合S2， 移动滑片，使电压表的示数等于灯泡的额定电压U额；②保持滑片的位置不变，断开S2、闭合S1， 记下电压表的示数U，则小灯泡额定功率表达式：P额=___________（用U额、U、R0表示）。
12．（2021·浙江·九年级专题练习）测量小灯泡额定功率的实验中，器材如下：待测小灯泡（额定电压为）、电源（电压恒为）、电流表（、）、电压表（、）、滑动变阻器、开关各一只，导线若干。
（1）如图甲所示是某同学开始时连接的电路，仔细观察发现该电路存在连接错误，但只需改动一根导线，即可使电路连接正确。请你在应改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接法。（2）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，接下来应进行的操作是______（选填字母代号）。
A．检查灯泡是否断 B．检查灯泡是否短路
C．检查开关接触是否良好 D．移动滑动变阻器的滑片
（3）根据上述电路完成实验后，另有同学设计了如图乙所示的电路，也测出了额定电流为的小灯泡的额定功率。已知电源电压不变，滑动变阻器的最大阻值为，实验方案如下：
①按电路图连接电路。
②只闭合开关S1，移动的滑片，使电流表的示数为，灯泡正常发光。
③只闭合开关S2，保持的滑片位置不动，移动R2滑片，使电流表的示数为。
④保持的滑片位置不动，将的滑片移到最左端，电流表的示数为，再将的滑片移到最右端，电流表的示数为。
⑤小灯泡额定功率的表达式为______（用、、、表示）。
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