测量小灯泡的电功率
用电压表、电流表测量小灯泡电功率的实验是初中电学实验的重点之一，也是各省市中考重点考查的实验之一。考试中，除了考查实验原理、电路图、连接实物电路和读仪表的能力外，为了培养同学们动手动脑的能力，还出现了一些创新性题型（如考查对电路故障分析和解决实际问题的能力等等），笔者对近年来中考中出现的相关考点进行了归纳整理，希望对学生了解和掌握该实验有所帮助。
一：知识梳理
［实验目的］测量小灯泡在不同电压下工作时的电功率
［实验原理］根据公式P＝UI，测出灯两端电压和通过灯泡电流，计算出小灯泡的电功率
［实验器材］电源、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线
［实验电路］根据实验的目的和原理设计如下电路
［实验注意事项］
1、按电路图连接实物电路时注意。
(1)：连接过程中开关应始终处于断开状态。
(2)：实验前，首先要根据小灯泡的额定电压，需选择合适的电源，并估计电路中电流、电压的最大值，选择合适量程的电流表、电压表，同时还要注意电流表、电压表正负接线柱的连接；选择滑动变阻器要满足通过滑片的移动能改变小灯泡两端的电压略大于、等于和略小于灯泡的额定电压，并保证正确接法（一上一下）2、合上开关前，应检查滑动变阻器滑片是否在最大值的位置上，若不是，要弄清楚什么位置是最大位置并调整。
3、调节滑动变阻器的过程中，要首先明白向什么方向可以使变阻器阻值变大或变小，怎么调能使小灯泡两端电压变大或变小。
4、根据串联分压的原理，熟练地调节滑动变阻器，测出小灯泡在三种不同电压下使用时的实际功率，但不要误以为三次测量后要计算平均功率，小灯泡的电功率是随电压的变化而变化的，这与伏安法测电阻中多次测量取平均值来减小误差是不同的，小灯泡的电功率的测量是没有平均值而言的，也是没有物理意义的。
二：中考考查类型及典例
［中考考查类型一］实验所需测定的物理量，实验过程中操作的顺序及其原因分析；重要实验步骤及仪器安装、电路连接以及对实验数据分析并求解相关问题的考查。
典型题例一：在“测定小灯泡额定功率”的实验中，电源为两节新的干电池，小灯泡的额定电压为2．5V，灯丝的电阻约为8Ω，滑动变阻器上标有“15Ω 1A”字样。
（1）实验的原理（用公式表示）是________________。
（2）请在虚线框内画出该电路的电路图。
（3）在连接电路时，开关应处于_______状态，滑动变阻器的滑片应调到____处。
（4）请用笔画线代替导线，把图中的电路元件连接成实验电路。（连线不得交叉）
（5）实验过程中，调节滑动变阻器，当电压表的示数为_____V时，灯泡正常发光。若此时电流表的示数如图所示，则通过灯泡的电流为_____A，小灯泡的额定功率是___W。
（6）为了能得到比较准确的小灯泡的额定功率，小明改变了接入电路的滑动变阻器的阻值，分别得到三组数据，算出三个电功率值，再求平均值，他这样做合理吗？为什么？
答：_____________________________________________________________。
（7）正确连接好电路，闭合开关后，发现灯泡两端的电压只有2V，这时应调节滑动变阻器的滑片向_______移动（依实物图），使电压表的读数为_________V，才能使小灯泡正常发光。
（8）实际实验的有关记录与计算如下表：
实验次数
电压/V
电流/A
功率/W
1
2.0
0.26
0.52
2
2.5
0.30
0.75
3
3.0
0.32
0.96
该同学注意到小灯泡的亮度变化是：第一次比第二次暗，第三次比第二次亮。你认为，根据他观察的现象和实验数据分析，可得出一些什么结论呢？请说出两点（两点的意思应不同） ；
。
答案：（1）P＝UI （2）如下图所示
（3）断开、滑动变阻器最大阻值处 （4）略 （5）2..5 0.3 0.75（6）不合理 实验测量的是小灯泡在三种不同电压下使用时的实际功率，小灯泡的电功率是随电压的变化而变化的，小灯泡的电功率的测量是没有平均值而言的，也是没有物理意义的 （7）略（依实物图） 2.5 （8）灯泡两端电压越大，功率越大；灯泡实际功率越大，灯泡越亮
［中考考查类型二］根据所给测量工具或自选测量工具或在测量工具不够的情况下，如何设计实验来测量小灯泡的额定功率
测定小灯泡电功率通常采用伏安法，用电压表测电压，用电流表测电流，但如果缺少其中某一电表或其中某一电表量程损坏，如何采用转换法，来设计实验进行测量。
1：电压表和定值电阻替代法测量小灯泡的额定功率
典型题例二：现有电压表、滑动变阻器、已知阻值的电阻R0、额定电压为2.5V的待测小灯泡、电池组、开关各一个、导线若干，利用以上器材测定该小灯泡的额定功率。要求：在方框内画出实验电路图
写出实验的步骤：
写出测定小灯泡的额定功率的表达式：
答案：（1）如下图所示
（2）实验步骤：
a:根据电路图连接电路，电压表并联在小灯泡的两端；
b:闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为2.5V；
c:滑片不动，再将电压表并联在R0两端，闭合开关记下电压表的示数U2
（3）小灯泡的额定功率为P＝UI=2.5V U2/ R0
2：电流表和定值电阻替代法测量小灯泡的额定功率
典型题例三：现有电流表、滑动变阻器、已知阻值的电阻R0、额定电压为2.5V的待测小灯泡、电池组、开关各一个、导线若干，利用以上器材测定该小灯泡的额定功率。要求
在方框内画出实验电路图
（2）写出实验的步骤： 。
（3）写出测定小灯泡的额定功率的表达式： 。
答案：（1）如下图所示
实验步骤：
a:根据电路图连接电路，先将电流表与电阻R0串联；
b:闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表的示数I0和R0的乘积为2.5V；
c:滑片不动，再将电流表与小灯泡串联，闭合开关记下电流表的示数I
小灯泡的额定功率为P＝UI=2.5V· I
3：伏安法的转换法测小灯泡的额定功率
典型题例四：在用电流表、电压表测小灯泡功率的实验时，灯泡上标有“3.4V” 字样。小红设计了实验电路图，如图甲所示，并连接了部分实验电路，如图乙所示。
（1）请帮助小红完成实验电路的连接。
（2）假若电压表15V量程损坏，3V量程能正常使用，电源电压为6V且稳定不变，仍利用现有的器材完成实验，你认为如何操作___________________ 。
答案：（1）略。
将电压表接在滑动变阻器两端，调节滑片，当电压表的示数为2.6V时，就表明灯泡正常工作了，记下电流表的示数。
4：通过测量小灯泡正常发光时的电流来测量小灯泡的额定功率
典型题例五：萧宏同学设计了一种实验方案测量额定电压为3.8V小灯泡的额定功率（其中电源电压未知，电阻R的阻值已知）。
方案为：（1）电路图如上图所示，将开关S拨到位置1，移动滑片P至任一位置，读出电流表的示数I1。
（2）将开关S拨到位置2，滑片位置不动，读出电流表的示数I2。
（3）现算出灯泡的电阻RL= （请你用所测的物理量表示），再根据P0=U02/RL，计算出小灯泡的额定功率。他按此方案测量，发现实验结果与真实值相差较大，原因是 。
仔细分析后，他认为要准确测出灯泡的额定功率，只需将上述步骤（1）改为
。
答案：（1）I1R/（I2－I1）
（2）灯丝电阻随温度而变，测出的R值不是正常工作状态下的电阻。
（3）开关S拨到位置1，移动滑片，直至电流表示数为3.8V/R。
［中考考查类型三］：实验故障分析
电学实验中的故障一般有这样几种情况：连接电路时，开关未断开；滑动变阻器未以最大阻值接入电路；电表连接方式错误（电压表并联、电流表串联）；电表量程选择错误；电表测量对象错误；滑动变阻器连接错误；用电器短路；用电器断路等等。
典型题例六：小明在用电流表和电压表测量额定电压为2.5V小灯泡电功率的实验中，，所用仪表完好，按照电路图连好电路后，在实验过程中分别出现了下列情况，请你帮他找出各自故障的原因。
（1）连接好电路，闭合开关后，看到电流表指针如下图所示偏转，原因是：__________________ _。
（2）将最后一根导线刚连好，马上看到灯泡发光，原因是：______________________________ ___。
（3）闭合开关后发现灯泡不亮，你认为电路故障原因不可能是（ ）
Ａ．灯泡没有旋进灯座
Ｂ．开关接触不良
Ｃ．灯泡的灯丝断了
Ｄ．电流表被短路
（4）连接好电路，闭合开关后，发现小灯泡不亮，而电压表有示数，电流表示数为零，产生这一现象的原因是_____________________________。（写出一条即可）。
（5）连完电路并闭合开关后，发现小灯泡不亮，电压表示数为零，电流表有示数，产生这一现象的原因是_________________________________。
（6）接好电路后，闭合开关发现小灯泡特别亮，其原因是 。
（7）当闭合开关时，小灯泡较暗，滑动变阻器滑片移动时不能改变小灯泡的亮暗程度，其原因是： 。
（8）若在实验中电流表、电压表都正常工作而且都有示数，灯泡能发光，滑动变阻器也能正常工作，但无论怎样调节滑动变阻器，电压表的示数都低于2.5V，则原因可能是（只写出一条即可）； 。
答案：
（1）电流表的“＋”“－”接线柱接反了。
（2）连接电路时，开关未断开。
（3）D
（4）小灯泡处发生断路；电压表串联在电路中，电流表并联在小灯泡两端
（5）小灯泡处发生短路
（6）滑动变阻器未以最大阻值接入电路
（7）滑动变阻器接了下面两个接线柱，滑动变阻器相当于一个定值电阻
（8）电源老化（或电源电压不够）
