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第十五章　电能与电功率
测量小灯泡电功率的变式实验
专项训练
【2023·十堰】如图甲是小明测量小灯泡电功率的电路，小灯泡额定电压为2.5 V，电阻为10 Ω左右。
(1)用笔画线代替导线，将图甲电路连接完整。
1
解：如图所示。
【点拨】
小灯泡额定电压为2.5 V，电阻为10 Ω左右，故小灯泡的额定电流大约为0.25 A，电流表量程选0～0.6 A，电流表和小灯泡串联接入电路，如图所示。
小芳
(2)正确连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，发现小灯泡始终不亮。电流表指针几乎不动，电压表示数接近3 V且保持不变。为排除故障，小明检查了开关并拧紧两端接线柱，小芳则将小灯泡与灯座拧紧。若电路中只有一处故障，________(填“小明”或“小芳”)排除故障的操作是正确的。
【点拨】
电流表指针几乎不动说明电路中存在断路，电压表示数接近3 V说明可能是小灯泡断路，所以小芳的排除故障操作是正确的。
0.625
(3)排除故障后重新闭合开关，改变滑片位置，他们根据测量数据画出了通过灯丝电流与其两端电压关系的图象如图乙。根据图象可得小灯泡的额定功率为________W。研究发现，通过灯丝的电流与其两端电压不成正比，原因是________________________。
小灯泡的阻值和温度有关
【点拨】
小灯泡额定电压为2.5 V，由题图乙可知电流为0.25 A，小灯泡的额定功率P＝U额I额＝2.5 V×0.25 A＝0.625 W；小灯泡的电阻随着温度的变化而变化，所以不是一个定值，通过灯丝的电流与其两端电压不成正比。
保持滑动变阻器的滑片位置不变
(4)在测量小灯泡电功率拓展实验过程中，电流表坏了，他们找来一只阻值合适的定值电阻R0，设计了如图丙的电路图，操作步骤如下：
①断开S1，闭合S2，移动滑动变阻器滑片，
使电压表示数等于小灯泡的额定电压U额；
②________________________________，断开S2，闭合S1，记下此时电压表示数为U；则小灯泡额定功率表达式P额＝________(用U额、U和R0表示)。
【点拨】
2
【2023·沈阳改编】在“测量小灯泡的电功率”的实验中，小雨所选小灯泡的额定电压为2.5 V。实验中小雨发现电流表坏了，老师给她一个已知最大阻值为R0的滑动变阻器、一个阻值未知的定值电阻R1、电压保持不变的电源、若干开关和导线，小雨设计了如图所示的电路图，按电路图连接电路，
并正确测出小灯泡的额定功率P额。
具体实验步骤如下：
(1)断开开关S2，闭合开关S1和S3，调节滑动变阻器的滑片P至a端，电压表的示数为U1；再将滑片P调至b端，电压表示数为U2，则R1＝________。(用U1、U2和R0表示)
(2)断开开关S1和S3，闭合开关S2，调节滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为U1－U额。(U额为已知量，表示小灯泡的额定电压)
(3)不改变滑动变阻器的滑片P的位置，断开开关S2和S3，闭合开关S1，电压表示数为U3，则P额＝________________。(用U额、U1、U2、U3和R0表示)
3
【2023·阜新】做“测量小灯泡额定功率”的实验。(灯泡的额定电压U额＝2.5 V，灯丝电阻阻值不变)
下面
(1)连接电路后，闭合开关，若小灯泡较暗，电流表有示数，电压表有示数，调节滑动变阻器的滑片，两表的示数都不变，原因是滑动变阻器接了________两个接线柱。
【点拨】
连接好电路，闭合开关，电流表有示数，则电路为通路；若小灯泡较暗，说明电路的电流较小，电路的电阻较大，且无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电流表和电压表的示数都不变，说明滑动变阻器没有了变阻的作用。
0.75
(2)排除故障后如图甲，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直到电压表示数为2.5 V时为止，此时电流表的示数如图乙，则小灯泡的额定功率为________W。
【点拨】
根据电流表选用量程确定分度值读数；根据P＝UI算出灯泡的额定功率。
(3)同组的小月同学设计了一个电路，如图丙，也测出了该小灯泡正常发光时的功率，其中定值电阻的阻值 R＝25 Ω，正确操作步骤如下：
S2
①只闭合开关S和________，调节滑动变阻器滑片使电流表示数为I1＝________A；
②闭合开关S和________，断开开关________，保持滑动变阻器滑片位置不动，读出电流表示数为I2；
③小灯泡的额定功率表达式为P额＝_______________。(用物理量符号表示)
0.1
S1
S2
U额(I2－I1)
【点拨】
由电路图可知，电路中无电压表，只有电流表，要测额定电压为2.5 V的小灯泡的额定功率，可根据并联电路各支路两端的电压相等设计电路，即调节滑动变阻器接入电路的电阻，使R与电流表示数的乘积为2.5 V，再用电流表测出干路电流，根据并联电路的电流特点求出通过灯泡的电流，最后利用P＝UI求出灯泡的额定功率。
4
【2023·通辽节选】某同学设计了如图所示电路，来测量小灯泡的额定功率(已知灯泡的额定电压为U额)，R0阻值已知。
(1)断开开关S3，闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器滑片P，使得电流表示数为________(用字母表示)，此时灯泡正常发光。
(2)保持滑动变阻器滑片P位置不变，断开开关S2，闭合开关S1、S3，记下电流表的示数为I。
(3)小灯泡额定功率的表达式：P额＝___________(用字母U额、I、R0表示)。
5
【2023·成都高新区模拟】利用如图所示的电路测量小灯泡的电功率，所用器材：额定电压U额为2.5 V的小灯泡，电源电压恒定为3 V，电压表一个，滑动变阻器(20 Ω　2 A)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)、开关和导线若干。
(1)用笔画线代替导线，将图乙中的实物图按照图甲所示的电路图连接完整。
解：如图所示。
断开
(2)连接电路前，各开关应________，按乙图连好后，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于________(填“A”或 “B”)端。
B
A
(3)小华测量小灯泡的额定功率的操作如下：
①只闭合开关S、S1，移动滑动变阻器后，发现电压表的示数是2 V，要使小灯泡正常发光，则要将滑动变阻器的滑片P向______(填“A”或“B”)移动，使电压表的示数为________V；
②只闭合开关S、S2，保持滑片P不动，调节电阻箱，使电压表的示数为2.5 V，电阻箱示数如图丙，由此可知小灯泡的额定功率是________W。
2.5
0.625
(4)小明测量小灯泡的额定功率的操作如下：
①只闭合开关S、S1，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为2.5 V；
②只闭合开关S、S2，保持滑片P不动，调节电阻箱，使电压表的示数为2 V，此时电阻箱示数为R箱。
由此可知小灯泡的额定功率是_________________(用U额、R箱等表示)。

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