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第四部分　电与磁
第23讲　测量小灯泡的电功率、焦耳定律(第一课时)
分析考试要求，呈现近三年中考物理考查趋势
课标要求 1.通过实验探究，理解焦耳定律。 2.能用焦耳定律解释生产生活中的一些现象
近三年广东省中考 考查情况分析 年份 题型 考点 分值
2021年 填空题、计算题 焦耳定律，P－I图象 9分
2022年 未考查
2023年 计算题 焦耳定律 6分
近三年广东真题汇总
1.(2021·广东)如图是探究电流通过导体产生的热量与　 　关系的实验装置。实验中用U形管内液面的　 　反映导体产生热量的多少，通电一段时间后，容器　 　(选填“甲”或“乙”)内电阻丝产生的热量较多。
甲　
高度差　
电流　
2.(2021·广东)如图甲电路，电源电压不变，闭合开关S，将滑动变阻器R的滑片P由a移动到b时，定值电阻R0的电功率和电流的P－I关系图象如图乙所示，求：
(1)电源电压。
(2)滑动变阻器的最大阻值。
　
(1)9 V　(2)72 Ω
3.(2023·广东)如图甲是用某款3D打印笔进行立体绘画时的场景。打印笔通电后，笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化。加热电路简化后如图乙所示，电源电压恒为6 V，R1和R2为发热电阻丝。只闭合S1时低温挡工作，S1、S2都闭合时高温挡工作，高温挡和低温挡的功率比为4∶3，R1＝4 Ω，忽略电阻丝阻值随温度变化。求：
(1)通过R1的电流。
(2)低温挡的功率。
(3)R2的电阻值。
　 　
(1)1.5 A　(2)9 W　(3)12 Ω
一、测量小灯泡的电功率
1.实验原理：由电功率的计算公式P＝　 　可知，若要测量小灯泡的电功率，则需要用　 　表测量出小灯泡两端的　 　，用　 _
表测量出通过小灯泡的　 　，然后根据上述公式计算出小灯泡的电功率。
2.实验器材：电源、开关、导线、小灯泡、滑动变阻器、　 　和
　 　。
电流表　
电压表　
电流　
电流
电压　
电压　
梳理课本必备知识，明确考什么
UI　
3.实验电路图(图甲)和实物图(图乙)。
4.设计记录表格：
实验次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 灯泡亮度(过亮、正常、过暗)
1
2
3
5.影响灯泡亮暗的因素
(1)灯泡的亮暗只与它的　 　有关，　 　越大，灯泡越亮，反之越暗。
(2)根据P＝I2R可知，两灯串联时，电流相等，电阻越大的灯泡，实际功率越　 　，亮度越　 　。
(3)根据P＝可知，两灯并联时，电压相等，电阻越　 　的灯泡，实际功率越大，亮度越亮。
小　
亮　
大　
实际功率　
实际功率　
二、特殊方法测量小灯泡的电功率
方法 电路原理图 直接测量的物理量 小灯泡的电功率表达式
安阻法 电流表A1、A2的示数分别为I1、I2 P＝I1R0·I2
伏阻法 电压表V1、V2的示数分别为U1、U2
闭合S、S2，断开S1，记录电压表示数U1；保持滑片位置不变，断开S2，闭合S、S1，记录电压表示数U2
已知电源电压U，闭合开关S，调节电阻箱至某一合适阻值，记录此时电压表示数U0、电阻箱阻值R0
考点一　测量小灯泡电功率实验遇到的问题
●典型例题
【例 1】小林想测量小灯泡的额定功率及正常发光时的电阻，小灯泡的额定电压为2.5 V，实验电路如图甲所示。实验中，当电压表示数为 2.5 V 时，电流表示数如图乙所示。 根据实验过程及现象，下列四个选项中，判断正确的是 ( )
A.为使小灯泡正常发光，电压表示数应为2.5 V
B.图乙中的电流表示数为2.5 A
C.小灯泡正常发光时的电阻为1 Ω
D.小灯泡的额定功率为5 W
考点精讲、对应训练
A
技巧点拨　小灯泡在某一时刻的电压和电流，利用R＝可以求出此时的电阻，利用P＝UI可以求出此时的实际功率，但是灯泡的电阻随温度的变化而变化，实际功率也随实际电压而改变，只有当实际电压等于额定电压时，实际功率才等于额定功率。
A.无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡不亮，电压表的示数几乎等于电源电压，电流表几乎无示数，原因是小灯泡断路
B.无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡很暗且亮度不变，原因是滑动变阻器同时接入两个下接线柱
C.当小灯泡的实际电压为2.5 V时，要测量小灯泡的额定功率，需将滑片向左移动
D.电压表无示数，小灯泡不亮，可能是小灯泡短路
●举一反三
1.利用如图所示的装置测量小灯泡的电功率，电源电压恒定不变，小灯泡上标有“3.8 V”字样。闭合开关，实验操作过程中出现了以下几种情况，分析错误的是 ( )
C
分析实验记录，她得出了以下结论：
①小灯泡的额定功率为0.625 W；②小灯泡的实际功率越大，亮度越亮；③小灯泡的电阻随两端的电压升高而增大；④小灯泡和阻值为2 Ω的定值电阻串联接在电压为3 V的电源两端时，能正常发光。其中正确的是 ( )
A.只有① B.只有①② C.只有①②③ D.①②③④都正确
2.在测量额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率时。小红所观察和记录的结果如下表所示。
D
小灯泡两端的电压U/V 0.5 1.0 1.5 2 2.5 3
通过小灯泡的电流I/A 0.12 0.16 0.19 0.23 0.25 0.28
小灯泡的亮度 暗→亮 正常发光 过亮
考点二　缺电压表(安阻法)
●典型例题
【例 2】小月设计了如图所示的电路图，测出了小灯泡L的额定功率，已知小灯泡L的额定电流为0.3 A，滑动变阻器R的最大阻值为20 Ω，请你将实验步骤补充完整：
①变阻器滑片P移到最　 　(选填“上”或“下”)端，只闭合开关S和S1，电流表示数为0.25 A；
②三个开关都断开，将变阻器滑片P移到最下端，只闭合开关S和S2，移动滑动变阻器滑片P，当电流表的示数为　 　A时，小灯泡L正常发光；
③使滑动变阻器的滑片位置不动，断开S2，闭合S和S1，读出电流表的示数为0.4 A；
④小灯泡额定功率P＝　 　W。
0.825　
0.3　
上　
技巧点拨　利用原理P＝UI测电功率，由于没有电压表，电压不能直接测量，需要利用灯泡与定值电阻R0并联电压相等，即U额＝U0＝I0R0，调节滑动变阻器使灯泡正常发光，然后利用电流表测出此时的电流，即可测出灯泡的额定功率。
●举一反三
3.小惠同学设计了一个电路，如图所示，测出了该小灯泡的额定功率，其中，定值电阻的阻值是10 Ω，小灯泡的额定电压为U额，正确的操作过程如下：
①只闭合开关S和S2，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡
正常发光，读出电流表示数为I1；
②只闭合开关S和S1，保持滑动变阻器滑片的位置不动，
读出电流表示数为I2；
③用测量值I1、I2和小灯泡的额定电压U额表示小灯泡的额定功率，
P额＝　 　。(用已知物理量的符号表示)
U额(I2－I1)　
4.电学实验课上，老师提供了以下电学器材：电源4.5 V、电流表、电压表、滑动变阻器若干、定值电阻(5 Ω、10 Ω、20 Ω、40 Ω)、标有“2.5 V”字样的小灯泡L1和标有“0.3 A”字样的小灯泡L2各一个、开关和导线若干。实验时电压表和电源损坏，小明找来一个电压未知(恒定)的电源，设计了如图所示电路。请你帮他完成测量过程：
①闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，使电流表示数为0.3 A；
②断开开关，用10 Ω的定值电阻替换灯泡，滑动变阻器滑片
P　 　(选填“向左移动”“向右移动”或“保持不动”)。闭合开关，电流表的示数为0.24 A；
③将滑动变阻器滑片P移到最左端，电流表示数为0.6 A；
④小灯泡的额定功率为　 　W。
0.45　
保持不动　
考点三　伏阻法(缺电流表)
【例 3】小致同学设计了如图所示的电路，只用电压表测量额定电压为2.5 V小灯泡的额定功率。已知滑动变阻器R最大阻值为15 Ω，电源电恒定，其测量过程如下：
①闭合开关S1、S2，断开S3，将滑动变阻器的滑片移到右端，电压表示数为4.5 V；
②闭合开关S1、S3，断开S2，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为
　 　V，这时小灯泡正常发光；
③闭合开关S1、S2，断开S3，保持滑动变阻器滑片的位置不变，此时电压表示数为3 V；
④小灯泡的额定功率P＝　 　W。
0.5　
2　
技巧点拨　利用原理P＝UI测电功率，由于没有电流表，电流不能直接测量，需要利用灯泡与定值电阻R0串联电流相等，即I额＝I0＝ ，调节滑动变阻器使灯泡正常发光，然后利用电压表测出此时R0的电流，即可利用公式P额＝U额I额求出灯泡的额定功率。
●举一反三
5.小明设计了如图所示的电路，测出另一小灯泡的额定功率。已知滑动变阻器R1的最大阻值为R0，小灯泡的额定电压为U额。请完成下列实验步骤：
①闭合开关S，S1，调节R1的滑片，使电压表的示数为U额；
②接着保持变阻器　 　的滑片位置不动，断开　 　闭合　 　，移动变阻器　 　使电压表示数不变；
③调节R1的滑片调至最左端，记下电压表示数U1；将R1的滑片调至最右端，记下电压表示数为U2，小灯泡额定功率的表达式：
P＝___________________(用R0、U额、U1、U2表示)。
R2　
S2　
S1　
R1　
(U1－U2)　
①闭合开关S1，开关S2接a接线柱，移动滑动变阻器
的滑片，使电压表的示数为U额；
②闭合开关S1，开关S2接b接线柱，滑动变阻器的
滑片　 　(选填“向左移动”“向右移动”
或“保持不动”)，读出电压表示数为U1；再将开关S2接c接线柱，读出电压表的示数为U2；
③小灯泡额定功率的表达式P额＝ 　。
6.小明测量额定电压为U额的小灯泡的额定功率，利用一个电压未知的电源和阻值为R0的定值电阻，设计了如图所示的电路。请完成下列实验步骤：
保持不动　
实验剖析，加深理解
实验　测量小灯泡的电功率
【例 】铭铭用图甲所示的电路测量额定电压为2.5 V的小灯泡的额定功率。
(1)请你用笔画线代替导线，帮铭铭把图甲电路连接完整，要求滑动变阻器的滑片向右滑动时灯泡变亮。
(2)正确连接电路后，闭合开关，小灯泡不发光，电流表有示数，电压表无示数，则故障原因可能是　 　。
(3)故障排除后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5 V。此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是　 　W。
0.75　
灯泡短路　
(4)完成实验后，铭铭又设计了如图丙所示的电路图，只用电压表就测量出额定电压为U额的小灯泡的额定功率。已知电源电压恒为U，定值电阻的阻值为R0，请将实验步骤补充完整：
①闭合S、S2，断开S1，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为
　 　，小灯泡正常发光；
②保持滑动变阻器滑片位置不动，闭合S、S1，断开S2，记录电压表示数为U滑；
③小灯泡额定功率的表达式P额＝ 　(用已知量和所测物理量符号表示)。
U－U额　
1.(2023·滨州)某小组在测量标有“0.28 A”字样小灯泡电功率的实验中，发现电压表只有0~3 V量程完好。正确连接电路，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，测得三组数据记录在表一中。同学们分析数据，发现小灯泡不能正常发光。讨论后重新连接电路，再次测得三组数据记录在表二中。下列分析正确的是( )
以近年中考物理试题为例
D
表一
表二
实验序号 电压表示数U/V 电流表示数I/A
1 1.5 0.16
2 2.5 0.22
3 3 0.24
实验序号 电压表示数U/V 电流表示数I/A
4 3 0.24
5 2.2 0.28
6 1.5 0.30
A.电源电压为4.5 V
B.小灯泡的额定电压为3 V
C.小灯泡正常发光时的电阻为20 Ω
D.小灯泡正常发光消耗的电功率为1.064 W
2.(2022·金华)学习小组开展“测量小灯泡的功率”实验，实验电路如图甲，绘制出小灯泡的I－U关系曲线如图乙，已知小灯泡的额定电压为3.8 V，电源电压恒为6 V。回答下列问题：
(1)闭合开关后移动变阻器的滑片，当电压表示数为　 　V时，读出电流表示数，即可计算小灯泡的额定功率。
(2)实验时，变阻器的滑片向左移动过程中，电流表与电压表示数的比值将　 　(选填“变大”“不变”或“变小”)。
变小　
3.8　
(1)用笔画线代替导线，将图1中所示的器材连接成完整电路。
(2)连接电路时开关应处于　 　(选填“断开”或“闭合”)状态，正确连接后，应将滑片P由最大电阻处缓慢向　 　端移动(选填“A”或“B”)，使灯逐渐变亮。
A　
3.(2023·湘潭)利用图1所示的电路测量小灯泡的电功率，小灯泡的额定电压为2.5 V。
断开　
(3)某次实验时，电流表的示数如图2所示，则通过灯L的电流为______
A；移动滑片P，记下多组电压和电流值，绘制成图3所示的图象，根据图象的信息，小灯泡的额定电功率为　 　W。
(4)实验时，由于操作失误，在未断开开关的情况下，直接将亮着的小灯泡从灯座上取出，电压表的示数　 　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
变大　
0.625　
0.2　
(5)在没有电流表的情况下，用如图4所示的实验电路，也可以测出小灯泡的额定功率。已知小灯泡的额定电压为U额，定值电阻的阻值为R，实验步骤如下：
①只闭合开关S、S1，调节滑片，使电压表示数为U额；
②保持滑片位置不变，只闭合开关S、S2，此时电压表的示数为U；
可知小灯泡的额定功率P额＝__________(用U额、U和R表示)；若已知电源电压为U0，此时滑动变阻器接入电路的阻值Rx＝_________(用U0、U额、U和R表示)。
　
·R　

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