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第3节 跨学科实践：为家庭节约用电提建议
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【重难题型讲解】 1
题型1 跨学科实践：为家庭节约用电提建议 1
题型4 测量小灯泡的电功率 4
【能力培优练】 11
【链接中考】 20
【重难题型讲解】
题型1 跨学科实践：为家庭节约用电提建议
1、项目提出：播放节约用电宣传片《一度电可以做什么》,学生谈一谈感想。
（1）提问:为什么要节约用电
答:环境污染、能源可持续利用、家庭经济负担等。
（2）我国是一个用电大国,也是一个电力紧缺的国家。我们要从身边的点点滴滴做起,节约用电。你的家中有没有浪费电的现象。请你调查了解家中用电情况并提出节约用电的建议。
2、项目原理：家庭电路走线布局必须符合安全规范.
3、项目跨学科分析:
（1）调查家中的用电情况,如每日的用电、每月的用电、每年的用电情况。
（2）了解用电器的耗电情况,如用电器每天工作的时长、工作的状态、消耗的电能等。
（3）根据实用的原则,家庭电路分为几条支路；照明支路；插座支路；空调支路；热水器支路。
（4）每条支路独立使用一个断路器（空气开关）。
4、项目实施关键:
（1）调查家庭用电需求，每个家庭用电需求不一样,可以根据下表来统计。
用电器调查细目表
家用电器 功率/kW 数量
洗衣机
电冰箱
热水器
电饭锅
电灯1
电灯2
......
（2）合理规划配电分支回路通常按：①插座分支回路；②照明回路；③大功率用电器(如空调)回路设计
如图所示为插座回路布局图。
（3）不要独自观察配电箱,一定要注意安全，切勿随意触摸！
（4）一般来说，对于可能长时间使用的大功率家用电器（如空调、电热水器、电暖器等）建议为其设计独立的分支回路。
5、展示交流：把家中的用电情况、节电建议和实施效果整理后分享给其他同学,看看哪些同学的节电措施更全面、更有效。汇总同学们的发现、改进建议,形成一份综合性的研究报告,下次课上进行分享,我们将评选“节电小卫士”“节电优秀团体”等进行表扬。
【探究归纳】本节课通过多媒体展示、小组讨论、实践操作等多种形式,充分调动了学生的积极性和参与度。在教学过程中,注重培养学生的节能意识和环保责任感,鼓励他们将所学知识应用于实际生活中。以“节约用电”这一主题为载体,学生通过参与、交流、合作进行研究。活动中,给学生充分的发挥余地,体现学生在学习活动中的主体地位。活动中给学生充分的参与机会,争取每个学生都有机会展示表达。
【典例1-1】每年三月最后一个星期六是地球一小时关灯日。若家庭中一只照明灯泡少工作1小时可节约的电能约为（　　）
A． B． C． D．
【典例1-2】小强一家外出旅游，出门时电能表示数如图甲所示，回来时电能表示数如图乙所示，这期间消耗了 度电。这些电能可使标有“220V 25W”的灯泡正常工作 h。
电能是人们生活的重要资源，社会需求越来越多，能源供应日益紧张，每个人都应具有节约电能的意识。请你结合日常生活和学习写出一条节约电能的做法： 。
【典例1-3】2011年3月26日晚8︰30～9︰30，江阴与世界众多城市一起参与了“地球一小时”活动，活动倡议熄灭不必要的灯光，切断电视、电脑等电器电源．小明在活动宣传中了解到：只要电源插头没有拔掉，在待机状态下，每台电脑的功率为5.8W，每台电视机的功率为8.2W．
（1）小明所在小区有100台电脑和100台电视机，若在活动中均由原来的待机状态改为切断电源1h，此举一共可节约电能多少J？
（2）节约的电能完全被水吸收，能让多少kg水温度从20℃升高到60℃？[c水=4.2×103J/（kg·℃）]
（3）标有“220V，1000W”的电热水器正常工作，将与第（2）问中质量相同的水升高相同的温度，需要100min，该电热水器的效率是多少？用电高峰期，若此电热水器两端的实际电压仅为200V，它的实际电流为多大？（电热水器的电阻恒定，结果只保留整数，四舍五入）
跟踪训练1 在“地球一小时关灯日”期间，如果让我们家的一只40W的节能灯少工作1小时可节约的电能约为（　　）
A．40J B．400J C．1.44×103J D．1.44×105J
跟踪训练2 2013年6月，我国空调“能效比”实行新的等级标准，空调制冷“能效比”EER是指空调制冷量与制冷时消耗的电功率之比。小明家需要一台制冷量为3200W的空调，若选“能效比”为3.2的空调，则制冷消耗的电功率为 W；若选“能效比”为4.0的空调，工作1h将比原空调节约电能 度。
跟踪训练3 为了方便同学们饮水，某学校新进了一批即热式节能饮水机，如图甲所示。烧开的水很烫不经处理不能立即饮用，这款即热式节能饮水机可使烧开的水能立即饮用，是什么原理呢？经查阅资料，同学们得知，即热式节能饮水机中加入了一个热交换套管很好地解决了这一问题，它的奥秘在于将进水管与出水管套在一起，利用进水管中的冷水给出水管中的开水降温。同时，进水管中的冷水被预热后送到加热腔中用电加热器烧开，而普通的饮水机只是将水烧开直接饮用，因此这种饮水机更加节能，其原理图如图乙所示。若一定质量温度为20℃的自来水经热交换套管后被预热成70℃的热水流进加热腔，同时有相同质量的100℃的开水从加热腔流进热交换套管，变成可供直接饮用的温开水流出，则：
(1)加热腔中的电加热器加热时是将 能转化为 能；
(2)通过计算说明，可供直接饮用的温开水的温度是多少 （不计热损失）？
(3)该校有10台这种饮水机，每台饮水机每天可以将40L的水加热，若电加热器的效率均为80%，则这10台即热式节能饮水机与普通饮水机相比，每天共节约电能多少 J？
题型4 测量小灯泡的电功率
1、伏安法测量小灯泡的电功率
实验目的 用电流表和电压表测量小灯泡的额定功率和实际功率
实验原理和方法 （1）原理：P=UI； （2）根据电功率的计算公式P=UI，用电压表测量小灯泡两端电压，用电流表测通过小灯泡的电流，就可以求出小灯泡的电功率
实验器材 两节电池、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡一个（额定电压2.5V）、灯座、开关、导线
实验电路图和实物图 甲 乙
实验步骤 （1）根据实验要求，设计电路，画出电路图（如图甲所示）； （2）按照图甲所示电路图连接实物电路，如图乙所示。在开关闭合之前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处（保护电路）； （3）检查连接无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数等于小灯泡的额定电压，观察此时小灯泡的发光情况，记下此时电压表和电流表的示数，填在实验数据记录表中； （4）调节滑动变阻器的滑片（改变小灯泡两端电压，实现多次测量），使小灯泡两端电压低于额定电压，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中； （5）调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数约为额定电压的1.2倍，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中； （6）实验结束后，断开开关，将连接电路的导线拆开，并整理好实验器材； （7）根据测出的三组数据（不是为了求平均值，而是为了得到不同电压下的实际功率），计算出小灯泡在不同发光情况下的电功率，并填在实验数据表中。
实验数据记录表 实验次数电压U/V电流I/A电功率P/W小灯泡的亮度12.50.240.6正常22.00.200.4较暗33.00.280.84较亮
分析论证 （1）分析表格中的实验数据后，发现小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡电功率越大，小灯泡越亮； （2）小灯泡的亮度时由它的实际功率决定的； （3）小灯泡的实际电功率有多个，额定功率只有一个。
实验结论 当U实=U额时，P实=P额，小灯泡正常发光，测得P额=0.6W； 当U实U额时，P实>P额，小灯泡发光较亮。
2、实验注意事项
选择器材 电源电压应高于小灯泡的额定电压。例如，额定电压为2.5V的小灯泡，至少选两节干电池作为电源。
（1）电压表量程的选择应参照小灯泡的额定电压。①若小灯泡的额定电压时2.5V，则选择0—3V量程；②若小灯泡的额定电压时3.8V，则选择0—15V量程。 （2）电流表量程的选择要参照小灯泡的额定电流的大小。①若知道小灯泡的额定电压和额定功率，则可以计算出小灯泡的额定电流的大小，电流表的量程略大于额定电流即可；②若不能求出额定电流大小，可用试触法确定电流表的量程。③因为常见的小灯泡（额定电压1.5V—3.8V）额定电流均小于0.6A，故无特殊说明，电流表的量程可以直接选择0—0.6A量程。
滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流，滑动变阻器的最大电阻应与小灯泡的电阻差不多，以使滑动变阻器的调压效果明显。
连接电路 （1）连接电路前，要把开关断开，防止由于电路连接错误而发生短路，损坏电路元件； （2）连接电流表和电压表时，注意电流从“+”接线柱流入，从“—”接线柱流出； （3）连接滑动变阻器时，要“一上一下”选用接线柱。闭合开关前需把滑动变阻器的滑片置于阻值最大处，防止电路中电流过大，损坏电路元件。
操作细节 （1）移动滑动变阻器的滑片时，要紧盯电压表的示数； （2）调节小灯泡两端的电压高于额定电压时，要注意缓慢调节滑动变阻器的滑片，实际电压不能超过额定电压的1.2倍，同时通电时间不易过长，否则容易烧坏小灯泡； （3）实验完毕，一定要先断开开关，然后再拆卸电路，整理器材； （4）分析数据时，不能把三次的电功率取平均值，因为这三次的电功率是三个不同电压下的电功率，求平均值无任何意义。
3、伏安法测小灯泡电功率实验中常见故障及原因分析
常见故障现象 原因分析
灯泡不亮 闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表无示数 电源、电流表、导线、开关或滑动变阻器损坏，或接线柱接触不良
闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表有示数 （1）滑动变阻器接成定值电阻；（2）滑动变阻器滑片在阻值最大处很难调节；（3）电源电压过低
闭合开关，灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，而电压表示数却很大，接近电源电压 （1）电流表、电压表位置互换了； （2）灯泡处断路，即灯泡的灯丝断了或灯座接触不良；
闭合开关，灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数 灯泡短路
电表问题 闭合开关，电流表或电压表的指针偏转角度很小 （1）电流表或电压表的量程过大；（2）电源电压太低；（3）滑动变阻器接入电路的阻值过大
闭合开关，电流表或电压表指针反向偏转 电流表或电压表的“+”“-”接线柱接反了
闭合开关，电流表或电压表指针的偏转角度超过电表的量程 （1）电流表或电压表量程选择过小；（2）电路中出现短路；（3）滑动变阻器接入电路中的阻值太小
开关问题 连接电路时，接完最后一根导线灯泡立即发光 连接电路时，开关一直处于闭合
滑动变阻器问题 闭合开关，移动滑动变阻器的滑片时，电表示数及灯泡的亮度均无变化 滑动变阻器同时接入了上面（或下面）两个接线柱
闭合开关，无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数总小于灯泡额定电压 电源电压过低
无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数总大于灯泡的额定电压 （1）电源电压过高；（2）选用滑动变阻器最大阻值过小
闭合开关瞬间，灯泡发出强光后熄灭，电流表指针偏转后又回到零刻度线处，电压表仍有示数 滑动变阻器同时接入了上面两个接线柱或滑动变阻器的滑片没有置于阻值最大位置，导致灯泡两端电压过高，灯泡灯丝熔断
4、特殊方法测量小灯泡的电功率（用单一电表测小灯泡额定功率的典型电路）
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 闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表A1、A2的示数分别为I1、I额 （U额=I1R0）
只闭合开关S1、S3，调节滑动变阻器，使电流表示数为I额；保持滑片位置不变，断开开关S3，闭合S1、S2，电流表示数为I1 U额=（I1-I额）R0
伏阻法 闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，使电压表V1、V2示数分别为U1、U额 ，
闭合开关S1，开关S2与1端闭合，调节滑动变阻器，使电压表示数为U额；保持滑片位置不变，把开关S2与2闭合，记录此时电压表示数为U1 ，
保持电源电压U不变，闭合开关S，调节电阻箱至恰当的数值，使电压表示数为U额，记录此时电阻箱的阻值R0 ，
【典例2-1】在“测定小灯泡额定功率”的实验中，当手移动变阻器滑片时，眼睛应观察（　　）
A．灯泡的发光情况 B．变阻器滑片的位置
C．电压表的示数 D．电流表的示数
【典例2-2】小华同学在“测定小灯泡的电功率”实验中，所用电源电压为4.5V、7.5V和9V中的一个，滑动变阻器上标有“20Ω 2A字样，小灯泡标有“4.5V”字样，小灯泡的额定功率小于1.5W，他按图连接好电路，先将变阻器的滑片移至 端（选填“A”或“B”），然后闭合开关S，再移动变阻器的滑片P，当小灯泡正常发光时，变阻器的滑片P恰好在中点上（即连入电路的电阻为10Ω）。小华所用的电源电压为 V，小灯泡的额定功率为 W。
【典例2-3】如图所示，小雷做“测量小灯泡电功率”实验中，所用电源电压恒为6V，小灯泡的螺旋套上标有“2.5V”字样，滑动变阻器的规格是“50Ω 1A”
(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：闭合开关后，滑片向右移动，灯泡变暗）；
(2)连接电路后闭合开关，发现灯泡不亮，电压表有示数，电流表无示数，则电路故障可能是______
A．灯泡短路 B．灯泡断路
C．滑动变阻器短路 D．滑动变阻器断路
(3)电路故障排除后，闭合开关，逐步移动滑片，电压表示数如图乙所示，为使灯泡正常发光，应向 （选填“左”或“右”）端移动滑片P；
(4)下表记录实验中小灯泡的I、U数据，当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比 （选填“变大”、“变小”或“不变”），其原因是： 。
实验次数 电压U/V 电流I/A
1 1.5 0.15
2 2.0 0.17
3 2.5 0.20
(5)小雷完成实验后，他还想探究“电流与电阻的关系”，于是在不改变其他连接的情况下，将图中的小灯泡换成四个阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω和30Ω的定值电阻，小雷先将5Ω的定值电阻接入电路，调节滑动变阻器的滑片在某位置时，电流表的示数如图丙所示；再用10Ω的电阻替换5Ω的电阻，闭合开关后，发现电流表示数 0.2A（选填“>”、“<”或“=”），为了继续完成实验，他应将滑动变阻器的滑片向 端移动（选填“左”或“右”）。
(6)当他把30Ω的电阻接入电路时，小雷发现无论怎样调节滑动变阻器都不能完成实验。为了使四个电阻接入电路都能顺利完成实验，他应控制定值电阻两端的电压范围为 。
跟踪训练1 小明做“测量小灯泡的电功率”实验时，连接如图电路，各元件均正常且各处接触良好，闭合开关后，会出现（　　）
A．小灯泡能发光 B．电压表指针明显偏转
C．电流表指针明显偏转 D．电源被烧坏
跟踪训练2 小东同学按图甲所示的电路图连接电路，测量电阻R的阻值，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P到某位置，观察到电压表和电流表的示数分别如图乙、丙所示，其中电压表的示数为 V，则电阻R的阻值为 Ω。
跟踪训练3 如图，物物和理理在电学实验室进行了如下实验：
(1)探究“电流与电阻的关系”。
①物物利用四个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω）、学生电源、电压表、规格为“20Ω 1A”的滑动变阻器和电流表连接的电路如图甲所示，检查发现电路中有一根导线连接错误，请在图中连接错误的那根导线上打“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确；
②改正后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现电压表没有示数，电流表有示数，其故障是定值电阻 （选填“短路”、“断路”）；
③排除故障后，把5Ω的定值电阻接入电路，闭合开关，调节滑片到适当位置，电流表示数如图乙所示，其示数为 A；
④滑片位置不动，把5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻，闭合开关，应向 （选填“左”或“右”）调节滑片，使电压表的示数保持不变，读取电流表示数；
⑤要使4个定值电阻都能完成该组实验，请你提供一种合理的办法： ；
(2)理理利用已有的器材，将定值电阻换为额定电压为2.5V的小灯泡测定其额定功率；
①图丙是理理根据实验数据绘成的图像，由图可知小灯泡的额定功率是 W。在多次测量中，细心的超超发现：当电流表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；
②他想通过实验来比较灯泡“实际电压是额定电压一半时的电功率”和“实际电流是额定电流一半时的电功率”的大小，一旁的小陈看了超超描绘的图像后，告诉他不用实验也可以比较，小陈指出 （选填“大于”、“小于”或“等于”）。
【能力培优练】
1．小敏学习物理后，养成了节约用电的好习惯，她总是随手关闭不必要的家用电器，每多关闭一个家用电器，家庭电路中（ ）
A．总电阻减小，总电流减小 B．总电阻减小，总电流增大
C．总电阻增大，总电流减小 D．总电阻增大，总电流增大
2．在测定小灯泡功率的实验中，已知小灯泡的额定电压为2.5V，小聪同学通过正确实验得到的数据如下表。分析数据得到的下列结论，正确的是（　　）
电压U/V 1.5 2 2.5 3
电流I/A 0.22 0.25 0.3 0.33
A．灯丝的电阻随电压增大而减小
B．小灯泡的额定功率为0.75W
C．小灯泡的额定功率为四次功率的平均值
D．通过小灯泡的电流与它两端的电压成正比
3．节约用电，人人有责。不要小看1度电，1度电可供额定功率20W的照明灯连续正常工作（ ）
A．0.05h B．20h C．50h D．2000h
4．雨水探测器是一种自动检测雨水的装置，如图甲所示，其主要部件为探测金属网。该装置根据雨水的大小自动调节汽车刮水器的刮动速度，可通过手动开关S控制电动机的转动与停止，其工作电路原理如图乙所示。当探测网浸入雨水中的深度增加时（　　）
A．电流表示数变小
B．电路总功率变小
C．电动机转动变快
D．a、b间接入电路的电阻变大
5．利用如图甲所示的电路图“测量小灯泡的电功率”，小灯泡标有2V字样，电源电压恒为3V，图乙是根据实验数据绘制的图象，下列有关说法错误的是（ ）
A．该实验的原理是
B．小灯泡正常发光时的电功率为0.6W
C．电压为3.0V时，灯泡的亮度比正常发光时亮
D．利用该电路图可以进行“电流与电压关系”的实验探究
6．2024年“地球一小时”活动时间为3月30日晚上20：30﹣21：30，若某小区600户人家一起参加了本次活动，平均每户关闭的电灯功率为100W，在这次节能活动中该小区可节约用电 度。下表是成都市供电局收费标准，若按照第一挡标准收费，本次活动该小区总共少交电费 元（计算结果保留一位小数）。
不满1千伏“一户一表”居民用户 按月执行阶梯（单位：千瓦时） 电度电价（单位：元/千瓦时）
高峰、平段电价（7：00﹣23：00） 丰水期（6﹣10月）低谷电价（23：00﹣次日7：00） 枯、平水期（1﹣4月、12月；5月、11月）低谷电价（23：00﹣次日7：00）
第一挡（0﹣180） 0.5224 0.175 0.3535
第二挡（181﹣280） 0.6224 0.275 0.5535
第三挡（281及以上） 0.8224 0.475
7．如图所示是小钱家的电能表，他家用电总计 kW·h。小钱觉得自己家里每月缴纳的电费太多，请你结合所学知识为小钱家提出一条实用且易操作的节约用电具体措施： 。
8．小强为了测量一个标有“2.5V”字样的小灯泡的额定功率。他用了两只电流表A1、A2和一个5Ω的定值电阻R，连接了如图甲所示的电路，测出了小灯泡的额定功率。具体操作是：闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电流表A2的示数为 A，小灯泡正常发光。此时电流表A1的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W。
9．小明要测额定电压为2.5V的小灯泡L的额定功率，在实验桌上连接了如图甲所示的部分实验电路。定值电阻，电源两端电压不变。请根据实验电路补充完成下面的主要实验步骤：
（1）只闭合开关S和， ；
（2）只闭合开关S和，保持滑动变阻器接入电路的阻值不变，读出并记录电压表示数如图乙所示：
（3）根据实验测得的数据，计算出小灯泡L的额定功率 W。
10．九年一班开展“节约一度电”主题活动。请你和他们一起，完成以下活动内容。
（1）某型号洗衣机的洗涤功率为250W，完成一次洗涤的时间为30min，则一度电可供该洗衣机完成 次洗涤。
（2）若自来水的温度为15℃，某电热水器的电加热效率为84%，则一度电可使该电热水器将 kg的自来水加热至45℃[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]。
（3）请写出一条关于家庭节约用电的建议， 。
11．为了测量小灯泡的额定功率并探究小灯泡的亮度与实际功率的关系，某物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路，标有“2.5V”字样的小灯泡，电阻约为10Ω，可供选用的滑动变阻器有R1“10Ω 1A”、R2“20Ω 1A”和R3“50Ω 0.2A”。
(1)为了完成实验，你认为应该选用的滑动变阻器是 （选填“R1”“R2”“R3”）；实验中滑动变阻器除保护电路外，还起到 的作用。
(2)请用笔画线代替导线将图甲的实验电路补充完整 。（要求：滑动变阻器滑片向右移动时，灯泡变亮）
(3)电路正确连接后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表指针明显偏转，你认为造成这一现象的原因可能是___________。
A．电流表断路 B．小灯泡短路 C．小灯泡灯丝断了 D．滑动变阻器短路
(4)故障排除后，开始实验，在移动变阻器滑片的过程中，观察 表的示数，直至灯泡正常发光，此时电流表如图乙所示，灯泡电功率为 W。
(5)根据收集到的实验数据，同学们得出了小灯泡亮度与实际功率的关系；在分析论证过程中，它两端的电压与电流的比值不一样，你认为其主要原因是 。
(6)在实验时，电压表出现故障不能使用，小明向老师借了一只定值电阻R0（R0阻值已知），设计了如图丙所示的电路，继续测量小灯泡额定功率，应先闭合开关S和S1，断开S2，调节滑动变阻器，当电流表示数为 时，小灯泡正常发光；接着滑动变阻器滑片保持不动，将S1断开，S2和S闭合，读出电流表示数为I，则小灯泡的额定功率P额= （用I、U额和R0表示）。
12．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，小灯泡额定电压为。他们所设计的实验电路如图甲所示：
(1)正确操作后，小明同学闭合开关，电压表示数（如图乙所示）为 V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向 （选填“左”或“右”）端移动，使电压表的示数为 V；
(2)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，并绘制成图丙所示的图像，根据图像信息，可计算出小灯泡的额定功率是 W；
(3)为了成功测出小灯泡的额定功率，该实验中滑动变阻器的最大阻值至少为 ；
(4)小组的同学完成上述实验后，小华提议用这些器材探究电流与电压的关系，小明立刻说明无法完成此实验，小明认为不能完成此实验探究的理由是 。
13．某实验小组在“测定小灯泡正常发光时的电阻和其额定电功率”的实验中，选用如图甲所示的器材，其中电源电压为6V保持不变，小灯泡额定电压为2.5V（小灯泡正常发光灯丝电阻约为12Ω），可供选择的滑动变阻器有两种规格（R1标有“10Ω；0.5A”字样，R2标有“20Ω；0.5A”字样）。
(1)为了能顺利完成该实验探究，应选用滑动变阻器 （选填“R1”或“R2”）；
(2)闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现电压表的示数如图乙所示，为了测量小灯泡正常发光时的电阻，应将滑动变阻器的滑片向 （选填“A”或“B”）端缓慢移动至恰当的位置；
(3)在实验过程中，如果突然电流表坏了。但手头上有一只大小合适的已知阻值的定值电阻R0，同学们设计了如图丙所示的电路图，并连接好实物电路测量该小灯泡的额定电功率。实验操作步骤如下：
①断开开关S1，闭合开关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保持滑动变阻器滑片位置不变，断开开关S2，闭合开关S1，记下此时电压表示数为U，则该小灯泡的额定电功率P额＝ 。（用含有U额、U和R0的表达式表示）
14．小明利用如图所示的器材测量小灯泡的电功率，已知小灯泡的额定电压为，电源电压保持不变。
(1)甲图中有一根导线连接错误，请在图中错误的导线上画“”，并用笔画线代替导线画出正确的一根连接导线。
(2)闭合开关前，应将滑片P移至 端；（选填“A”或“B”）
(3)排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，此时电压表示数为1V。为了使小灯泡正常发光，则滑动变阻器的滑片应向 端移动。（选填“A”或“B”）当小灯泡正常发光时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡额定功率为 W；
(4)实验过程中移动滑片P，记录电压表和电流表的部分示数如表格所示。
次数 电压表示数 电流表示数 电功率
1 2
2
3 3
分析表格数据可知，在电路安全范围内，小灯泡两端实际电压越大，小灯泡的实际功率越 ；
(5)同组的小华同学利用如图丙所示的实物图也测出了额定电压为的小灯泡的额定功率。已知电源电压保持不变，定值电阻的阻值为，请完成下列实验步骤，并写出小灯泡额定功率的表达式。
① ，调节滑动变阻器的滑片 P，使电压表读数为；
② ， ，读出此时电压表的示数为；
③小灯泡额定功率的表达式： 。（用测量量和已知量的符号表示）
15．同学们利用如图所示的电路来测量小灯泡的电功率。老师给同学们提供的器材有：电压恒为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个，导线若干。
(1)测量小灯泡电功率的原理是 。
(2)同学们根据连好的电路分别测量了小灯泡在1.2V、2.5V、3.0V三个电压下的电流，并记录在表格中（见表格中的第1、2、3次）。
实验次数 1 2 3 4
小灯泡（或二极管）两端的电压U/V 1.2 2.5 3.0 4.0
通过小灯泡（或二极管）的电流I/A 0.2 0.3 0.32 0.02
小灯泡（或二极管）的电功率P/W
亮度 暗 正常发光 发光强烈 刺眼的强光
①根据实验要求，第 次实验数据应最后测量。
②小灯泡的额定功率为 W。
(3)小组同学还测量了一个发光二极管在4V电压下的电功率，实验数据见表格中第4次，根据表格数据可知：在相同时间内，第一次小灯泡消耗的电能 （选填“大于”、“等于”或“小于”）第4次发光二极管消耗的电能。
16．小刚用如图甲所示的装置测定标有“3.8V”字样的小灯泡（电阻大约为10Ω）的功率，电源电压U恒为8V。
(1)请将实物电路连接完整 ；
(2)由于电源电压高于小灯泡的额定电压，连接好电路后，在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应当置于最 （选填“左”或“右”）端；
(3)闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为 V；若此时电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定电功率为 W；
(4)接下来，若要测量小灯泡两端实际电压低于额定电压时的电功率，应向 （选填“左”或“右”）调节滑动变阻器的滑片；
(5)实验表明，小灯泡两端的电压越高，它的实际功率 ，发光越亮。
17．九一班开展“节约一度电”主题活动。请你和他们一起，完成以下活动内容。
（1）某型号洗衣机的洗涤功率为250W，完成一次洗涤的时间为30min，则一度电可供该洗衣机完成几次洗涤？
（2）若自来水的温度为15℃，某电热水器的电加热效率为84％，则一度电可使该电热水器将多少千克的自来水加热至45℃？［c水=4.2×103J/（kg·℃）］
（3）请写出一条节约用电的建议，并用所学的物理知识加以解释。
18．浴霸（如图甲所示）是安装在浴室可供取暖和照明的家用电器，某浴霸的铭牌如表，其简化电路图如图乙所示，图中灯L为照明灯，其他灯为规格完全相同的红外线取暖灯。为节约用电，暖灯工作时照明灯开关一定断开。求：
型号 LWLZ20﹣19
额定电压（V） 220
额定频率（Hz） 50
暖灯/1个（W） 484
照明灯（W） 40
使用面积（m2） 10
（1）照明灯正常工作时电阻为多少？
（2）暖灯正常工作时，干路中的电流最小是多少？
（3）暖灯正常工作时，使容积为22m 浴室的空气温度升高22℃，最短需要多长时间。[ρ空气≈1.2kg/m3，，不计热量损失]
【链接中考】
1．（2024·江苏无锡·中考真题）用如图所示的电路测量小灯泡的功率，实验原理是： 。闭合开关，调节滑动变阻器滑片P，分别使电压表的示数小于、等于和略大于小灯泡的额定电压3.8V，观察小灯泡的亮度，读出电压表、电流表的示数记录在下表中。则小灯泡L的额定功率为 W，小灯泡的亮度由 决定。
实验序号 电压U/V 电流I/A 小灯泡的亮度
① 3.0 0.28 较亮
② 3.8 0.30 正常发光
③ 4.2 0.32 过亮
2．（2025·湖南·中考真题）小霞用如图甲所示的器材测量小灯泡的额定功率。已知电源电压为3V且保持不变。小灯泡额定电压为2.5V。
(1)请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物图连接完整，要求导线不得交叉；
(2)正确连接好电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移到最 端；
(3)闭合开关后，移动滑片P，观察到电压表的示数为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；
(4)进行相同实验的另一同学，检查电路发现导线连接正确且开关闭合，但灯座上忘记安装小灯泡，此时观察到 表的指针有明显偏转。
3．（2025·新疆·中考真题）小红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，实验装置如图甲所示。
(1)请用笔画线代替导线，将图甲所示的实物图连接完整；
(2)闭合开关前，滑动变阻器滑片应滑到 （选填“A”或“B”）端。实验中，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；
(3)小红完成实验后，小明使用相同的实验器材和相同的电源电压重新连接电路，也完成了该实验。小红测得的实验数据如表1所示，小明测得的实验数据如表2所示。分析表1和表2可得:实验时，电源电压为 V；小灯泡两端的电压从1V升高到2.5V时，小灯泡的电阻变化了 Ω（结果保留1位小数）。
表1
实验次数 电压U/V 电流I/A
1 1.5 0.24
2 2.0 0.26
3 2.5
表2
实验次数 电压U/V 电流I/A
1 3.0 0.20
2 2.5 0.24
3 1.8 0.27
4．（2025·陕西·中考真题）如图-1，是小明做“测量小灯泡的电阻”的实验装置，小灯泡的额定电压为2.5V，电源为两节新干电池且电压保持不变。
(1)用笔画线代替导线，将图-1中的电路补充完整。（要求滑动变阻器的滑片向右移动，小灯泡变亮）
(2)连接电路前，发现电流表的指针没有指在零刻度线处，接下来应该对电流表进行 ；连接好电路，闭合开关后，发现电流表无示数，电压表示数为 V，则故障可能为小灯泡断路。
(3)排除故障后进行实验，移动滑动变阻器的滑片，得到数据如下表：
实验序号 电压 电流 电阻
1 1.0 0.16
2 0.20
3 2.0 0.22
4 2.5 0.25
①第2次实验时，电压表的示数如图-2所示，为 V；
②小灯泡正常发光时的电阻为 ；
③小组的同学认为应该将测出的电阻的平均值作为小灯泡的电阻，这种想法不可行的原因是 。
(4)小明发现在移动滑动变阻器滑片的过程中，小灯泡的亮度也会发生变化，查阅资料得知，小灯泡的亮度与实际功率有关，若想探究小灯泡亮度与实际功率的关系，除了表中记录的数据外，实验表格中还需添加的两列表头是 。
5．（2025·上海·中考真题）物理兴趣小组小徐同学在做“测定小灯泡的电功率”实验，现有2个电源（电源电压未知），滑动变阻器2个分别标有A“10Ω 2A” B“20Ω 2A”字样，待测小灯（标有“6.0V”字样）、电流表、电压表、开关及导线若干。小徐正确串联连接电路，将滑动变阻器A的滑片移至最大阻值处，闭合开关S后，此时电压表示数、电流表示数如图所示。
(1)补全实验电路图；
(2)电压表所示示数为 伏；
(3)小徐仅更换电源与滑动变阻器，重新实验，记录数据如下表，其中有一组数据，小灯泡正常发光。请根据相关信息计算出小灯泡的额定功率P额。（需写出主要推理和计算过程）
实验序号 电流表示数（安） 电压表示数（伏）
1 0.38 6.5
2 0.46 5.5
3 0.52 4.5
4 0.54 4.0第3节 跨学科实践：为家庭节约用电提建议
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 跨学科实践：为家庭节约用电提建议 1
题型4 测量小灯泡的电功率 6
【能力培优练】 17
【链接中考】 34
【重难题型讲解】
题型1 跨学科实践：为家庭节约用电提建议
1、项目提出：播放节约用电宣传片《一度电可以做什么》,学生谈一谈感想。
（1）提问:为什么要节约用电
答:环境污染、能源可持续利用、家庭经济负担等。
（2）我国是一个用电大国,也是一个电力紧缺的国家。我们要从身边的点点滴滴做起,节约用电。你的家中有没有浪费电的现象。请你调查了解家中用电情况并提出节约用电的建议。
2、项目原理：家庭电路走线布局必须符合安全规范.
3、项目跨学科分析:
（1）调查家中的用电情况,如每日的用电、每月的用电、每年的用电情况。
（2）了解用电器的耗电情况,如用电器每天工作的时长、工作的状态、消耗的电能等。
（3）根据实用的原则,家庭电路分为几条支路；照明支路；插座支路；空调支路；热水器支路。
（4）每条支路独立使用一个断路器（空气开关）。
4、项目实施关键:
（1）调查家庭用电需求，每个家庭用电需求不一样,可以根据下表来统计。
用电器调查细目表
家用电器 功率/kW 数量
洗衣机
电冰箱
热水器
电饭锅
电灯1
电灯2
......
（2）合理规划配电分支回路通常按：①插座分支回路；②照明回路；③大功率用电器(如空调)回路设计
如图所示为插座回路布局图。
（3）不要独自观察配电箱,一定要注意安全，切勿随意触摸！
（4）一般来说，对于可能长时间使用的大功率家用电器（如空调、电热水器、电暖器等）建议为其设计独立的分支回路。
5、展示交流：把家中的用电情况、节电建议和实施效果整理后分享给其他同学,看看哪些同学的节电措施更全面、更有效。汇总同学们的发现、改进建议,形成一份综合性的研究报告,下次课上进行分享,我们将评选“节电小卫士”“节电优秀团体”等进行表扬。
【探究归纳】本节课通过多媒体展示、小组讨论、实践操作等多种形式,充分调动了学生的积极性和参与度。在教学过程中,注重培养学生的节能意识和环保责任感,鼓励他们将所学知识应用于实际生活中。以“节约用电”这一主题为载体,学生通过参与、交流、合作进行研究。活动中,给学生充分的发挥余地,体现学生在学习活动中的主体地位。活动中给学生充分的参与机会,争取每个学生都有机会展示表达。
【典例1-1】每年三月最后一个星期六是地球一小时关灯日。若家庭中一只照明灯泡少工作1小时可节约的电能约为（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【详解】已知照明灯泡的功率约为50W，则工作一小时消耗的电能为
故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
【典例1-2】小强一家外出旅游，出门时电能表示数如图甲所示，回来时电能表示数如图乙所示，这期间消耗了 度电。这些电能可使标有“220V 25W”的灯泡正常工作 h。
电能是人们生活的重要资源，社会需求越来越多，能源供应日益紧张，每个人都应具有节约电能的意识。请你结合日常生活和学习写出一条节约电能的做法： 。
【答案】 3 120 只要合理即可
【详解】[1]由图知，出门时电能表的读数为864.0kW h，回来时电能表的读数为867.0kW h；这段时间内消耗的电能
W=867.0kW h-864.0kW h=3kW h=3度
[2]灯正常工作时的功率
P=P额=25W=0.025kW
由可得，灯泡正常工作的时间
[3]长时间不使用用电器，要及时切断电源。
【典例1-3】2011年3月26日晚8︰30～9︰30，江阴与世界众多城市一起参与了“地球一小时”活动，活动倡议熄灭不必要的灯光，切断电视、电脑等电器电源．小明在活动宣传中了解到：只要电源插头没有拔掉，在待机状态下，每台电脑的功率为5.8W，每台电视机的功率为8.2W．
（1）小明所在小区有100台电脑和100台电视机，若在活动中均由原来的待机状态改为切断电源1h，此举一共可节约电能多少J？
（2）节约的电能完全被水吸收，能让多少kg水温度从20℃升高到60℃？[c水=4.2×103J/（kg·℃）]
（3）标有“220V，1000W”的电热水器正常工作，将与第（2）问中质量相同的水升高相同的温度，需要100min，该电热水器的效率是多少？用电高峰期，若此电热水器两端的实际电压仅为200V，它的实际电流为多大？（电热水器的电阻恒定，结果只保留整数，四舍五入）
【答案】（1）5.04×106J
（2）30kg
（3）84% ， 4A
【详解】（1）100台电脑和100台电视机1小时消耗的电能
W=Pt=（5.8W+8.2W）×100×3600s=5.04×106J．
（2）因为节约电能完全被水吸收，根据Q=Cm（t-t0）的变形得
水的质量m===30kg
（3）①标有“220V 1000W”的电热水器正常工作100min消耗的总电能
W电能=Pt=1000W×100×60s=6×106J
∴该热水器的效率η=×100%=84%．
②“220V 1000W”表示电热水器的额定电压U额=220V，额定功率P额=1000W
∴电热器的电阻R===48.4Ω
当实际电压U实=200V时
电热器的实际功率I=≈4A
答：（1）一共可节约电能5.04×106J．（2）节约电能完全被水吸收，能使30kg20℃的水升高到60℃．（3）该热水器的效率是84% ，它的实际电流约4A．
跟踪训练1 在“地球一小时关灯日”期间，如果让我们家的一只40W的节能灯少工作1小时可节约的电能约为（　　）
A．40J B．400J C．1.44×103J D．1.44×105J
【答案】D
【详解】一只40W的节能灯少工作1小时节约的电能
W＝Pt＝40W×3600s＝144000J
故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
跟踪训练2 2013年6月，我国空调“能效比”实行新的等级标准，空调制冷“能效比”EER是指空调制冷量与制冷时消耗的电功率之比。小明家需要一台制冷量为3200W的空调，若选“能效比”为3.2的空调，则制冷消耗的电功率为 W；若选“能效比”为4.0的空调，工作1h将比原空调节约电能 度。
【答案】 1000 0.2
【详解】[1]因为能效比是指空调制冷量与制冷时消耗的电功率比，所以能效比为3.2的空调消耗的电功率
[2]能效比为4.0的空调消耗的电功率
节约的电功率
P=P1-P2=1000W-800W=200W=0.2kW
工作1h节约的电能
W=Pt=0.2kW×1h=0.2kW·h=0.2度
跟踪训练3 为了方便同学们饮水，某学校新进了一批即热式节能饮水机，如图甲所示。烧开的水很烫不经处理不能立即饮用，这款即热式节能饮水机可使烧开的水能立即饮用，是什么原理呢？经查阅资料，同学们得知，即热式节能饮水机中加入了一个热交换套管很好地解决了这一问题，它的奥秘在于将进水管与出水管套在一起，利用进水管中的冷水给出水管中的开水降温。同时，进水管中的冷水被预热后送到加热腔中用电加热器烧开，而普通的饮水机只是将水烧开直接饮用，因此这种饮水机更加节能，其原理图如图乙所示。若一定质量温度为20℃的自来水经热交换套管后被预热成70℃的热水流进加热腔，同时有相同质量的100℃的开水从加热腔流进热交换套管，变成可供直接饮用的温开水流出，则：
(1)加热腔中的电加热器加热时是将 能转化为 能；
(2)通过计算说明，可供直接饮用的温开水的温度是多少 （不计热损失）？
(3)该校有10台这种饮水机，每台饮水机每天可以将40L的水加热，若电加热器的效率均为80%，则这10台即热式节能饮水机与普通饮水机相比，每天共节约电能多少 J？
【答案】(1) 电 内
(2)50℃
(3)
【详解】（1）[1][2]电热器利用电流的热效应工作的，将电能转化为内能。
（2）由题意，20℃的自来水经热交换套管后被预热成70°C，同时相同质量的100°C的开水从加热腔流进热交换套管后变为温开水流出，所以，不计热损失时，根据热平衡方程，冷水吸收的热量和热水放出的热量相等，由可得
解得，可供直接饮用的温开水的温度是50℃。
（3）由可得，水的质量
这种热水器节约的能量等于预热水吸收的能量，水吸收的热量
由可得，节约的电能
题型4 测量小灯泡的电功率
1、伏安法测量小灯泡的电功率
实验目的 用电流表和电压表测量小灯泡的额定功率和实际功率
实验原理和方法 （1）原理：P=UI； （2）根据电功率的计算公式P=UI，用电压表测量小灯泡两端电压，用电流表测通过小灯泡的电流，就可以求出小灯泡的电功率
实验器材 两节电池、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡一个（额定电压2.5V）、灯座、开关、导线
实验电路图和实物图 甲 乙
实验步骤 （1）根据实验要求，设计电路，画出电路图（如图甲所示）； （2）按照图甲所示电路图连接实物电路，如图乙所示。在开关闭合之前，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处（保护电路）； （3）检查连接无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数等于小灯泡的额定电压，观察此时小灯泡的发光情况，记下此时电压表和电流表的示数，填在实验数据记录表中； （4）调节滑动变阻器的滑片（改变小灯泡两端电压，实现多次测量），使小灯泡两端电压低于额定电压，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中； （5）调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数约为额定电压的1.2倍，观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同，记下此时电压表和电流表的示数，数据记录表中； （6）实验结束后，断开开关，将连接电路的导线拆开，并整理好实验器材； （7）根据测出的三组数据（不是为了求平均值，而是为了得到不同电压下的实际功率），计算出小灯泡在不同发光情况下的电功率，并填在实验数据表中。
实验数据记录表 实验次数电压U/V电流I/A电功率P/W小灯泡的亮度12.50.240.6正常22.00.200.4较暗33.00.280.84较亮
分析论证 （1）分析表格中的实验数据后，发现小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡电功率越大，小灯泡越亮； （2）小灯泡的亮度时由它的实际功率决定的； （3）小灯泡的实际电功率有多个，额定功率只有一个。
实验结论 当U实=U额时，P实=P额，小灯泡正常发光，测得P额=0.6W； 当U实U额时，P实>P额，小灯泡发光较亮。
2、实验注意事项
选择器材 电源电压应高于小灯泡的额定电压。例如，额定电压为2.5V的小灯泡，至少选两节干电池作为电源。
（1）电压表量程的选择应参照小灯泡的额定电压。①若小灯泡的额定电压时2.5V，则选择0—3V量程；②若小灯泡的额定电压时3.8V，则选择0—15V量程。 （2）电流表量程的选择要参照小灯泡的额定电流的大小。①若知道小灯泡的额定电压和额定功率，则可以计算出小灯泡的额定电流的大小，电流表的量程略大于额定电流即可；②若不能求出额定电流大小，可用试触法确定电流表的量程。③因为常见的小灯泡（额定电压1.5V—3.8V）额定电流均小于0.6A，故无特殊说明，电流表的量程可以直接选择0—0.6A量程。
滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流，滑动变阻器的最大电阻应与小灯泡的电阻差不多，以使滑动变阻器的调压效果明显。
连接电路 （1）连接电路前，要把开关断开，防止由于电路连接错误而发生短路，损坏电路元件； （2）连接电流表和电压表时，注意电流从“+”接线柱流入，从“—”接线柱流出； （3）连接滑动变阻器时，要“一上一下”选用接线柱。闭合开关前需把滑动变阻器的滑片置于阻值最大处，防止电路中电流过大，损坏电路元件。
操作细节 （1）移动滑动变阻器的滑片时，要紧盯电压表的示数； （2）调节小灯泡两端的电压高于额定电压时，要注意缓慢调节滑动变阻器的滑片，实际电压不能超过额定电压的1.2倍，同时通电时间不易过长，否则容易烧坏小灯泡； （3）实验完毕，一定要先断开开关，然后再拆卸电路，整理器材； （4）分析数据时，不能把三次的电功率取平均值，因为这三次的电功率是三个不同电压下的电功率，求平均值无任何意义。
3、伏安法测小灯泡电功率实验中常见故障及原因分析
常见故障现象 原因分析
灯泡不亮 闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表无示数 电源、电流表、导线、开关或滑动变阻器损坏，或接线柱接触不良
闭合开关，灯泡不亮，电流表、电压表有示数 （1）滑动变阻器接成定值电阻；（2）滑动变阻器滑片在阻值最大处很难调节；（3）电源电压过低
闭合开关，灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，而电压表示数却很大，接近电源电压 （1）电流表、电压表位置互换了； （2）灯泡处断路，即灯泡的灯丝断了或灯座接触不良；
闭合开关，灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数 灯泡短路
电表问题 闭合开关，电流表或电压表的指针偏转角度很小 （1）电流表或电压表的量程过大；（2）电源电压太低；（3）滑动变阻器接入电路的阻值过大
闭合开关，电流表或电压表指针反向偏转 电流表或电压表的“+”“-”接线柱接反了
闭合开关，电流表或电压表指针的偏转角度超过电表的量程 （1）电流表或电压表量程选择过小；（2）电路中出现短路；（3）滑动变阻器接入电路中的阻值太小
开关问题 连接电路时，接完最后一根导线灯泡立即发光 连接电路时，开关一直处于闭合
滑动变阻器问题 闭合开关，移动滑动变阻器的滑片时，电表示数及灯泡的亮度均无变化 滑动变阻器同时接入了上面（或下面）两个接线柱
闭合开关，无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数总小于灯泡额定电压 电源电压过低
无论怎么调节滑动变阻器，电压表示数总大于灯泡的额定电压 （1）电源电压过高；（2）选用滑动变阻器最大阻值过小
闭合开关瞬间，灯泡发出强光后熄灭，电流表指针偏转后又回到零刻度线处，电压表仍有示数 滑动变阻器同时接入了上面两个接线柱或滑动变阻器的滑片没有置于阻值最大位置，导致灯泡两端电压过高，灯泡灯丝熔断
4、特殊方法测量小灯泡的电功率（用单一电表测小灯泡额定功率的典型电路）
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 闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表A1、A2的示数分别为I1、I额 （U额=I1R0）
只闭合开关S1、S3，调节滑动变阻器，使电流表示数为I额；保持滑片位置不变，断开开关S3，闭合S1、S2，电流表示数为I1 U额=（I1-I额）R0
伏阻法 闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，使电压表V1、V2示数分别为U1、U额 ，
闭合开关S1，开关S2与1端闭合，调节滑动变阻器，使电压表示数为U额；保持滑片位置不变，把开关S2与2闭合，记录此时电压表示数为U1 ，
保持电源电压U不变，闭合开关S，调节电阻箱至恰当的数值，使电压表示数为U额，记录此时电阻箱的阻值R0 ，
【典例2-1】在“测定小灯泡额定功率”的实验中，当手移动变阻器滑片时，眼睛应观察（　　）
A．灯泡的发光情况 B．变阻器滑片的位置
C．电压表的示数 D．电流表的示数
【答案】C
【详解】额定功率是指用电器在额定电压下的功率，“测定小灯泡额定功率”正确的操作步骤应该是移动滑片时，同时观察电压表的示数，直到等于小灯泡的额定电压，记下此时电流表的示数，然后根据P=UI计算出小灯泡的额定功率。故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
【典例2-2】小华同学在“测定小灯泡的电功率”实验中，所用电源电压为4.5V、7.5V和9V中的一个，滑动变阻器上标有“20Ω 2A字样，小灯泡标有“4.5V”字样，小灯泡的额定功率小于1.5W，他按图连接好电路，先将变阻器的滑片移至 端（选填“A”或“B”），然后闭合开关S，再移动变阻器的滑片P，当小灯泡正常发光时，变阻器的滑片P恰好在中点上（即连入电路的电阻为10Ω）。小华所用的电源电压为 V，小灯泡的额定功率为 W。
【答案】 A 7.5 1.35
【详解】[1]连接电路时，要使滑动变阻器的滑片位于最大阻值处，即A端，作用是保护电路。
[2]小灯泡和滑动变阻器串联在电路中，当小灯泡正常发光时，变阻器的滑片P恰好在中点上（即连入电路的电阻为10Ω）时，故此时电流RP=10Ω，UL=4.5V。由题意可知，小灯泡额定电流为
即：；设电源电压为U，则必有U＞4.5V，且
UP=U-UL
解得：。故知电源电压选择的是7.5V。
[3]则此时，滑动变阻器两端的电压为
流经灯泡的电流为
小灯泡的额定功率为
【典例2-3】如图所示，小雷做“测量小灯泡电功率”实验中，所用电源电压恒为6V，小灯泡的螺旋套上标有“2.5V”字样，滑动变阻器的规格是“50Ω 1A”
(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：闭合开关后，滑片向右移动，灯泡变暗）；
(2)连接电路后闭合开关，发现灯泡不亮，电压表有示数，电流表无示数，则电路故障可能是______
A．灯泡短路 B．灯泡断路
C．滑动变阻器短路 D．滑动变阻器断路
(3)电路故障排除后，闭合开关，逐步移动滑片，电压表示数如图乙所示，为使灯泡正常发光，应向 （选填“左”或“右”）端移动滑片P；
(4)下表记录实验中小灯泡的I、U数据，当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比 （选填“变大”、“变小”或“不变”），其原因是： 。
实验次数 电压U/V 电流I/A
1 1.5 0.15
2 2.0 0.17
3 2.5 0.20
(5)小雷完成实验后，他还想探究“电流与电阻的关系”，于是在不改变其他连接的情况下，将图中的小灯泡换成四个阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω和30Ω的定值电阻，小雷先将5Ω的定值电阻接入电路，调节滑动变阻器的滑片在某位置时，电流表的示数如图丙所示；再用10Ω的电阻替换5Ω的电阻，闭合开关后，发现电流表示数 0.2A（选填“>”、“<”或“=”），为了继续完成实验，他应将滑动变阻器的滑片向 端移动（选填“左”或“右”）。
(6)当他把30Ω的电阻接入电路时，小雷发现无论怎样调节滑动变阻器都不能完成实验。为了使四个电阻接入电路都能顺利完成实验，他应控制定值电阻两端的电压范围为 。
【答案】(1) (2)B (3)右 (4)变大 见详解
(5)> 右 (6)2.25V~3V
【详解】（1）滑动变阻器应与灯泡串联，题中要求滑动变阻器的滑片向右移动时，灯泡变暗，说明此时连入电路的阻值变大，则滑动变阻器应接左下接线柱，实物电路图如图所示：
（2）闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，说明电路可能断路，电压表有示数，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了，即电路的故障可能是灯泡断路，故选B。
（3）已知灯泡额定电压2.5V，电路连接正确操作后，小灯泡发光，电压表选用小量程，此时示数为2.8V，大于灯泡额定电压2.5V，为使灯泡正常发光，应减小灯泡两端电压，根据串联电路电压规律，应增大滑动变阻器两端电压，根据分压原理，应增大滑动变阻器接入电路的阻值，故这时应该向右端移动滑动变阻器的滑片。
（4）[1][2]由表格数据知，当电压表的示数增大时，通过灯的电流也变大，电压表与电流表的示数之比变大。出现这种情况的原因是灯泡的电阻随温度升高而增大，当电压增大，电流增大，功率增大，温度升高，电阻变大。
（5）[1][2]电流表的示数如图丙所示，由于滑动变阻器的规格是“50Ω 1A”，所以电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.4A，由欧姆定律，电阻的电压为U1=I1R1=0.4A×5Ω=2V
将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻，电阻增大，其分得的电压增大，所以电阻两端的电压大于2V，此时电流表的示数；探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，即应保持电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向右端移动，使电压表的示数为2V。
（6）根据串联电路的规律及分压原理有
上式左边为一定值，故右边也为一定值，当变阻器最大电阻连入电路中时，对应的定值电阻也最大，这时电压表控制的电压最小
解得UV=2.25V，即定值电阻两端的最小电压为2.25V，由前面可知电压表选择的是小量程，所以定值电阻两端的最大电压为3V，他应控制定值电阻两端的电压范围为2.25V~3V。
跟踪训练1 小明做“测量小灯泡的电功率”实验时，连接如图电路，各元件均正常且各处接触良好，闭合开关后，会出现（　　）
A．小灯泡能发光 B．电压表指针明显偏转
C．电流表指针明显偏转 D．电源被烧坏
【答案】B
【详解】A．观察电路可知，电压表串联接入电路，电流表与小灯泡并联接入电路；当开关闭合后，小灯泡短路，不发光；故A不符合题意；
B．电压表串联接入电路，测量电源电压，所以电压表指针明显偏转；故B符合题意；
CD．因电压表串联接入电路，电路中电流非常小，电流表没有示数，电源不会被烧坏；故CD不符合题意。
故选B。
跟踪训练2 小东同学按图甲所示的电路图连接电路，测量电阻R的阻值，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P到某位置，观察到电压表和电流表的示数分别如图乙、丙所示，其中电压表的示数为 V，则电阻R的阻值为 Ω。
【答案】 2.5 5
【详解】[1]电压表选用小量程，分度值为0.1V，大小为2.5V。
[2]电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.5A，由欧姆定律
跟踪训练3 如图，物物和理理在电学实验室进行了如下实验：
(1)探究“电流与电阻的关系”。
①物物利用四个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω）、学生电源、电压表、规格为“20Ω 1A”的滑动变阻器和电流表连接的电路如图甲所示，检查发现电路中有一根导线连接错误，请在图中连接错误的那根导线上打“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确；
②改正后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现电压表没有示数，电流表有示数，其故障是定值电阻 （选填“短路”、“断路”）；
③排除故障后，把5Ω的定值电阻接入电路，闭合开关，调节滑片到适当位置，电流表示数如图乙所示，其示数为 A；
④滑片位置不动，把5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻，闭合开关，应向 （选填“左”或“右”）调节滑片，使电压表的示数保持不变，读取电流表示数；
⑤要使4个定值电阻都能完成该组实验，请你提供一种合理的办法： ；
(2)理理利用已有的器材，将定值电阻换为额定电压为2.5V的小灯泡测定其额定功率；
①图丙是理理根据实验数据绘成的图像，由图可知小灯泡的额定功率是 W。在多次测量中，细心的超超发现：当电流表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；
②他想通过实验来比较灯泡“实际电压是额定电压一半时的电功率”和“实际电流是额定电流一半时的电功率”的大小，一旁的小陈看了超超描绘的图像后，告诉他不用实验也可以比较，小陈指出 （选填“大于”、“小于”或“等于”）。
【答案】(1) 短路 0.4 右 电源电压的范围为2V~4V
(2)0.625 变大 大于
【详解】（1）[1]探究“电流与电阻的关系”时，需要使电压表与定值电阻并联，电流表与定值电阻串联，故电路连接改正如图所示：
[2]闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，电流表有示数，说明其它电路正常，电压表无示数，说明与电压表并联的部分电阻为0，即定值电阻被短路。
[3]由图乙可知，电流表接入小量程，分度值为0.02A，故电流表示数为0.4A。
[4]把5Ω的电阻换成10Ω的电阻，电路中的总电阻变大，电源电压不变，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，滑片位置不动，滑动变阻器的阻值不变，电流变小，故滑动变阻器两端电压变小，则定值电阻两端电压变大，在探究“电流与电阻的关系”时，定值电阻两端电压应不变，故需要减小电路中的电流，使定值电阻两端电压变小，所以需要增大电路中的电阻，故闭合开关，应向右调节滑片，使电压表的示数保持不变。
[5]把5Ω的电阻接入电路时，电流为0.4A，此时电阻两端电压即电源电压的最小值为
定值电阻两端电压控制为2V，定值电阻最大阻值为20Ω，滑动变阻器最大阻值也为20Ω，根据串联分压可知，要使4个定值电阻都能完成该组实验，电源电压的最大值为
即电源电压的范围为2V~4V。
（2）[1]根据实验数据绘成的I-U图像可知，灯在额定电压下的电流为0.25A，故小灯泡的额定功率是
[2]由图丙知，当电压分别为0.5V、1.0V、1.5V和2.5V时，对应的电流分别为0.1A、0.15A、0.2A和0.25A，由欧姆定律可知，对应的电阻分别为5Ω、6.7Ω、7.5Ω和10Ω，故当电流表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比(即灯的电阻)变大。
[3]如果灯泡电阻不随温度变化，即R为一定值时，根据可知，电功率与电压的平方成正比，则灯泡电压为其额定电压一半时，其实际功率等于额定功率的四分之一；实际上，灯的电压越大，通过的电流越大，灯丝的温度越高，灯丝的电阻越大，所以，灯泡实际电压为其额定电压一半时的电阻小于正常发光时电阻，则由，可知，它的实际功率；如果灯泡电阻不随温度变化而变化，电流等于额定电流一半时，根据可知，电功率与电流的平方成正比，即灯泡实际功率等于额定功率的四分之一，实际上通过灯泡的电流越小，灯丝温度越低，灯泡电阻越小，通过灯泡电流为其额定电流一半时，灯泡电阻小于灯泡正常发光时的电阻，由可知，则灯泡实际功率小于额定功率的四分之一，即此时它的实际功率，故。
【能力培优练】
1．小敏学习物理后，养成了节约用电的好习惯，她总是随手关闭不必要的家用电器，每多关闭一个家用电器，家庭电路中（ ）
A．总电阻减小，总电流减小 B．总电阻减小，总电流增大
C．总电阻增大，总电流减小 D．总电阻增大，总电流增大
【答案】C
【详解】家用电器是并联的，因各支路互不影响。电路总功率等于各用电器功率之和，所以每多关闭一个家用电器，故总功率变小。根据得，电源电压不变，总功率变小，家庭电路的总电阻变大。根据知，电源电压不变，总功率减小，总电流一定减小。故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
2．在测定小灯泡功率的实验中，已知小灯泡的额定电压为2.5V，小聪同学通过正确实验得到的数据如下表。分析数据得到的下列结论，正确的是（　　）
电压U/V 1.5 2 2.5 3
电流I/A 0.22 0.25 0.3 0.33
A．灯丝的电阻随电压增大而减小
B．小灯泡的额定功率为0.75W
C．小灯泡的额定功率为四次功率的平均值
D．通过小灯泡的电流与它两端的电压成正比
【答案】B
【详解】A．分析表格，根据可知，，，
即灯丝电阻随电压的增大，功率增大，温度升高，电阻增大，故A错误；
B．由表可知，灯泡额定电压U额=2.5V，对应的电流I额=0.3A，根据P=UI可求得，灯泡的额定功率为
故B正确；
C．灯泡的额定功率是指在额定电压下工作的功率，不能把四次功率的平均值作为灯泡的额定功率，故C错误；
D．由于灯丝的电阻不是定值，根据可得，通过小灯泡的电流与它两端的电压不成正比，故D错误。
故选B。
3．节约用电，人人有责。不要小看1度电，1度电可供额定功率20W的照明灯连续正常工作（ ）
A．0.05h B．20h C．50h D．2000h
【答案】C
【详解】1度电＝1kW·h，可供额定功率20W的照明灯，正常工作时
P＝P额＝20W＝0.02kW
连续正常工作时间为
故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
4．雨水探测器是一种自动检测雨水的装置，如图甲所示，其主要部件为探测金属网。该装置根据雨水的大小自动调节汽车刮水器的刮动速度，可通过手动开关S控制电动机的转动与停止，其工作电路原理如图乙所示。当探测网浸入雨水中的深度增加时（　　）
A．电流表示数变小
B．电路总功率变小
C．电动机转动变快
D．a、b间接入电路的电阻变大
【答案】C
【详解】生活用水是导体，探测金属网浸入雨水中的深度越深，a、b间导体的横截面积越大，电阻越小，电路中电流越大，则电流表示数越大，此时电动机转动越快。电源电压不变，电路中电流变大，由P=UI可知，电路总功率变大。综上，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选 C。
5．利用如图甲所示的电路图“测量小灯泡的电功率”，小灯泡标有2V字样，电源电压恒为3V，图乙是根据实验数据绘制的图象，下列有关说法错误的是（ ）
A．该实验的原理是
B．小灯泡正常发光时的电功率为0.6W
C．电压为3.0V时，灯泡的亮度比正常发光时亮
D．利用该电路图可以进行“电流与电压关系”的实验探究
【答案】D
【详解】A．测量小灯泡的电功率，需要测量小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流，由P=UI得到小灯泡的电功率，实验的原理是P=UI，故A正确，不符合题意；
B．小灯泡的额定电压是2V，由图乙可知，通过小灯泡的电流是0.3A，小灯泡正常发光时的电功率为PL=ULIL=2V×0.3A=0.6W
故B正确，不符合题意；
C．由图乙可知，电压为3.0V时，对应的电流是0.4A，灯泡的电功率为P′L=U′LI′L=3V×0.4A=1.2W
此时的电功率大于小灯泡正常发光时的电功率，灯泡的亮度比正常发光时亮，故C正确，不符合题意；
D．要探究电流与电压的关系，需保持电阻不变，由于灯丝的电阻受温度的影响，温度越高，灯丝的电阻越大，所以不能利用该电路图可以进行“电流与电压关系”的实验探究，故D错误，符合题意。
故选D。
6．2024年“地球一小时”活动时间为3月30日晚上20：30﹣21：30，若某小区600户人家一起参加了本次活动，平均每户关闭的电灯功率为100W，在这次节能活动中该小区可节约用电 度。下表是成都市供电局收费标准，若按照第一挡标准收费，本次活动该小区总共少交电费 元（计算结果保留一位小数）。
不满1千伏“一户一表”居民用户 按月执行阶梯（单位：千瓦时） 电度电价（单位：元/千瓦时）
高峰、平段电价（7：00﹣23：00） 丰水期（6﹣10月）低谷电价（23：00﹣次日7：00） 枯、平水期（1﹣4月、12月；5月、11月）低谷电价（23：00﹣次日7：00）
第一挡（0﹣180） 0.5224 0.175 0.3535
第二挡（181﹣280） 0.6224 0.275 0.5535
第三挡（281及以上） 0.8224 0.475
【答案】 60 31.3
【详解】[1]600户人家一起参加了本次活动，平均功率为100W，总功率为
活动时间为20：30﹣21：30，这次节能活动节约用电
[2]按照第一档标准高峰，本次活动该小区总共少交电费。
7．如图所示是小钱家的电能表，他家用电总计 kW·h。小钱觉得自己家里每月缴纳的电费太多，请你结合所学知识为小钱家提出一条实用且易操作的节约用电具体措施： 。
【答案】 6286.8 见解析
【详解】[1]电能表的最后一位是小数位，由图可知，电能表的示数是6286.8 kW·h，他家用电总计6286.8 kW·h。
[2]节约用电具体措施：冬天空调温度不要调得太高，夏天空调温度不要调得太低，人走灯灭等。
8．小强为了测量一个标有“2.5V”字样的小灯泡的额定功率。他用了两只电流表A1、A2和一个5Ω的定值电阻R，连接了如图甲所示的电路，测出了小灯泡的额定功率。具体操作是：闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电流表A2的示数为 A，小灯泡正常发光。此时电流表A1的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W。
【答案】 0.5 1
【详解】[1] 由电路图知：定值电阻与灯泡并联，它们两端的电压相等，当并联电路两端电压等于灯泡的额定电压UL＝2.5V时，灯泡正常发光，此时电流表A2的示数
[2]由图甲知，电流表A1的量程是0～3A，由图乙知电流表的分度值是0.1A，电流表读数
根据并联电路电流规律，灯泡的额定电流
则灯泡的额定功率为
9．小明要测额定电压为2.5V的小灯泡L的额定功率，在实验桌上连接了如图甲所示的部分实验电路。定值电阻，电源两端电压不变。请根据实验电路补充完成下面的主要实验步骤：
（1）只闭合开关S和， ；
（2）只闭合开关S和，保持滑动变阻器接入电路的阻值不变，读出并记录电压表示数如图乙所示：
（3）根据实验测得的数据，计算出小灯泡L的额定功率 W。
【答案】 移动滑动变阻器滑片P，使电压表示数为2.5V 0.75
【详解】（1）[1]只闭合开关S和，灯泡L、定值电阻R0与变阻器串联，电压表测量灯泡L 的电压，移动滑动变阻器滑片P，使电压表示数为2.5V ，此时灯泡L正常发光。
（3）[2]只闭合开关S和S2，电路连接方式不变，电压表测量灯泡L与定值电阻R0的总电压，保持滑动变阻器接入电路的阻值不变，灯泡L仍正常发光。由图乙得，电压表接大量程，分度值为0.5V，示数为5.5V。由串联电路电压特点得，定值电阻R0的电压为
灯泡L的额定电流为
小灯泡L的额定功率
10．九年一班开展“节约一度电”主题活动。请你和他们一起，完成以下活动内容。
（1）某型号洗衣机的洗涤功率为250W，完成一次洗涤的时间为30min，则一度电可供该洗衣机完成 次洗涤。
（2）若自来水的温度为15℃，某电热水器的电加热效率为84%，则一度电可使该电热水器将 kg的自来水加热至45℃[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]。
（3）请写出一条关于家庭节约用电的建议， 。
【答案】 8 24 换用能效更高的电器
【详解】（1）[1]洗涤的时间t=30min=0.5h洗衣机完成一次洗涤所消耗的电能为
W＝Pt＝0.25kW×0.5h＝0.125kW h
一度电可供该洗衣机完成洗涤的次数为
（2）[2]消耗一度电水吸收的热量为
由Q吸＝cmΔt可知，水的质量为
（3）[3]节电可以选用节能灯代替普通灯泡，换用能效更高的电器。
11．为了测量小灯泡的额定功率并探究小灯泡的亮度与实际功率的关系，某物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路，标有“2.5V”字样的小灯泡，电阻约为10Ω，可供选用的滑动变阻器有R1“10Ω 1A”、R2“20Ω 1A”和R3“50Ω 0.2A”。
(1)为了完成实验，你认为应该选用的滑动变阻器是 （选填“R1”“R2”“R3”）；实验中滑动变阻器除保护电路外，还起到 的作用。
(2)请用笔画线代替导线将图甲的实验电路补充完整 。（要求：滑动变阻器滑片向右移动时，灯泡变亮）
(3)电路正确连接后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表指针明显偏转，你认为造成这一现象的原因可能是___________。
A．电流表断路 B．小灯泡短路 C．小灯泡灯丝断了 D．滑动变阻器短路
(4)故障排除后，开始实验，在移动变阻器滑片的过程中，观察 表的示数，直至灯泡正常发光，此时电流表如图乙所示，灯泡电功率为 W。
(5)根据收集到的实验数据，同学们得出了小灯泡亮度与实际功率的关系；在分析论证过程中，它两端的电压与电流的比值不一样，你认为其主要原因是 。
(6)在实验时，电压表出现故障不能使用，小明向老师借了一只定值电阻R0（R0阻值已知），设计了如图丙所示的电路，继续测量小灯泡额定功率，应先闭合开关S和S1，断开S2，调节滑动变阻器，当电流表示数为 时，小灯泡正常发光；接着滑动变阻器滑片保持不动，将S1断开，S2和S闭合，读出电流表示数为I，则小灯泡的额定功率P额= （用I、U额和R0表示）。
【答案】(1) R2 改变灯泡两端电压 (2) (3)C
(4)电压 0.65 (5)灯丝的电阻随温度的变化而变化 (6)
【详解】（1）[1]小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡的电阻约为10Ω，灯的额定电流约为
当灯正常发光时，根据欧姆定律可知，滑动变阻器接入电路的阻值为
所以应选用R2“20Ω 1A”的滑动变阻器。
[2]实验中滑动变阻器除保护电路外，还有改变灯泡两端电压的作用。
（2）滑动变阻器的接线柱应一上一下串联在电路中，要求滑动变阻器滑片向右移动时，灯泡变亮，说明滑片向右移动滑动变阻器阻值变小，所以应将右下接线柱接入电路，如图所示：
（3）由图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流，闭合开关，电流表无示数，电压表指针明显偏转，说明灯泡发生断路，此时电压表串联在电路中测电源电压，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
（4）[1]测量小灯泡的额定功率并探究小灯泡的亮度与实际功率的关系，在移动变阻器滑片的过程中，眼睛应注视电压表的示数，当灯泡两端电压为额定电压时，灯泡正常发光。
[2]由图乙可知，电流表接0~0.6A小量程，分度值为0.02A，指针所在位置的示数为0.26A，由题干可知，小灯泡额定电压为2.5V，则小灯泡额定功率为
（5）小灯泡在不同亮度下实际功率不同，温度不同，导致小灯泡阻值不同，因此灯泡两端的电压与电流的比值不一样。
（6）[1][2]闭合开关S和S1，断开S2，灯泡和R0并联，电流表测通过定值电阻R0的电流，当灯两端的电压为额定电压U额时，灯泡正常发光，由并联电路电压规律可知，定值电阻两端的电压也为U额，由欧姆定律可知，电流表的示数为；滑动变阻器滑片保持不动，将S1断开，S2和S闭合，灯泡和R0仍并联，电流表测灯与R0并联的总电流，示数为I，因电路的连接关系没有改变，灯仍正常发光，通过灯泡的电流为额定电流，电流为
则小灯泡额定功率为
12．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，小灯泡额定电压为。他们所设计的实验电路如图甲所示：
(1)正确操作后，小明同学闭合开关，电压表示数（如图乙所示）为 V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向 （选填“左”或“右”）端移动，使电压表的示数为 V；
(2)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，并绘制成图丙所示的图像，根据图像信息，可计算出小灯泡的额定功率是 W；
(3)为了成功测出小灯泡的额定功率，该实验中滑动变阻器的最大阻值至少为 ；
(4)小组的同学完成上述实验后，小华提议用这些器材探究电流与电压的关系，小明立刻说明无法完成此实验，小明认为不能完成此实验探究的理由是 。
【答案】(1) 左 (2) (3) (4)见解析
【详解】（1）[1][2][3]如图乙所示，电压表选用小量程，分度值为0.1V，电压表示数为1.5V，小于灯泡的额定电压2.5V，要测灯泡的额定功率，应增大灯两端的电压，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，故滑片向左端移动，直到电压表示数为额定电压2.5V。
（2）根据绘制成图丙所示的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
（3）当灯泡的电压为时，根据串联电路电压的规律，变阻器分得电压为
此时电路中的电流为，由串联电路电流的规律和欧姆定律得到变阻器接入电路的最小阻值
（4）探究电流与电压的关系，要控制电阻大小不变，而灯丝的电阻不是定值，随温度的变化而变化，则小明不能完成此实验探究。
13．某实验小组在“测定小灯泡正常发光时的电阻和其额定电功率”的实验中，选用如图甲所示的器材，其中电源电压为6V保持不变，小灯泡额定电压为2.5V（小灯泡正常发光灯丝电阻约为12Ω），可供选择的滑动变阻器有两种规格（R1标有“10Ω；0.5A”字样，R2标有“20Ω；0.5A”字样）。
(1)为了能顺利完成该实验探究，应选用滑动变阻器 （选填“R1”或“R2”）；
(2)闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现电压表的示数如图乙所示，为了测量小灯泡正常发光时的电阻，应将滑动变阻器的滑片向 （选填“A”或“B”）端缓慢移动至恰当的位置；
(3)在实验过程中，如果突然电流表坏了。但手头上有一只大小合适的已知阻值的定值电阻R0，同学们设计了如图丙所示的电路图，并连接好实物电路测量该小灯泡的额定电功率。实验操作步骤如下：
①断开开关S1，闭合开关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保持滑动变阻器滑片位置不变，断开开关S2，闭合开关S1，记下此时电压表示数为U，则该小灯泡的额定电功率P额＝ 。（用含有U额、U和R0的表达式表示）
【答案】(1)R2 (2)B (3)
【详解】（1）小灯泡的额定电压为2.5V，灯丝电阻约为12Ω，由欧姆定律，灯的额定电流约为
当灯正常发光时，根据串联电路的规律及欧姆定律可知，滑动变阻器连入电路中的电阻为
故为了能够顺利完成实验探究，应选用“20Ω 0.5A”的滑动变阻器R2。
（2）电压表的示数如图乙所示，电压表选用小量程，分度值0.1V，其示数为2.2V，小于灯泡额定电压2.5V，为了测量小灯泡正常发光时的电阻，应增大灯泡两端电压，根据串联电路电压规律，应减小滑动变阻器两端的电压，根据分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故应将滑动变阻器的滑片向B端移动。
（3）利用电压表和一定值电阻测量小灯泡功率，先用电压表测量小灯泡的电压U额，然后测量小灯泡和电阻的电压U，此过程中要保持滑动变阻器的滑片位置不变，则定值电阻两端的电压U0＝U﹣U额
通过电阻的电流
小灯泡额定功表达式
14．小明利用如图所示的器材测量小灯泡的电功率，已知小灯泡的额定电压为，电源电压保持不变。
(1)甲图中有一根导线连接错误，请在图中错误的导线上画“”，并用笔画线代替导线画出正确的一根连接导线。
(2)闭合开关前，应将滑片P移至 端；（选填“A”或“B”）
(3)排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，此时电压表示数为1V。为了使小灯泡正常发光，则滑动变阻器的滑片应向 端移动。（选填“A”或“B”）当小灯泡正常发光时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡额定功率为 W；
(4)实验过程中移动滑片P，记录电压表和电流表的部分示数如表格所示。
次数 电压表示数 电流表示数 电功率
1 2
2
3 3
分析表格数据可知，在电路安全范围内，小灯泡两端实际电压越大，小灯泡的实际功率越 ；
(5)同组的小华同学利用如图丙所示的实物图也测出了额定电压为的小灯泡的额定功率。已知电源电压保持不变，定值电阻的阻值为，请完成下列实验步骤，并写出小灯泡额定功率的表达式。
① ，调节滑动变阻器的滑片 P，使电压表读数为；
② ， ，读出此时电压表的示数为；
③小灯泡额定功率的表达式： 。（用测量量和已知量的符号表示）
【答案】(1)见解析 (2)B (3)A (4)大
(5)闭合开关S、，断开 闭合开关S、，断开 保持滑动变阻器滑片P位置不动
【详解】（1）原电路图中，电流表和电压表串联后与灯泡并联是错误的，在测小灯泡的电功率实验中，灯泡、滑动变阻器和电流表串联，电压表并联在灯泡两端，该接电路如下图所示：
（2）为了保护电路，闭合开关前，应将滑片P移至阻值最大处，即B端。
（3）[1]排除故障后，闭合开关，此时电压表示数为1V，小于灯泡额定电压，为了使小灯泡正常发光，应增大灯泡两端电压，根据串联电路电压规律，应减小滑动变阻器两端电压，根据分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故应将滑动变阻器的滑片向A端移动。
[2]当小灯泡正常发光时电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值，其示数为，则小灯泡额定功率为
（4）由表中数据可知，当灯泡两端电压增大，通过灯泡的电流也增大，根据可知，灯泡实际功率变大，即在电路安全范围内，小灯泡两端实际电压越大，小灯泡的实际功率越大。
（5）[1]实验中需要使灯泡正常发光，应闭合开关S、，断开，电路为灯泡、定值电阻、变阻器串联，电压表测灯泡两端电压，调节滑动变阻器的滑片P，使电压表读数为。
[2][3]接下来要保持电路连接不变，因此闭合开关S、，断开，保持滑动变阻器滑片P位置不动，电压表测灯泡和定值电阻总电压，读出此时电压表的示数为。
[4]在步骤①中，灯与定值电阻串联后再与滑动变阻器串联，电压表测灯两端的电压，调节滑动变阻器的滑片，使电压表读数为小灯泡额定电压，灯正常发光；在步骤②中，电压表测灯与两端的电压，因此时各电阻的大小和电压不变，灯仍正常工作，根据串联电路电压的规律，此时定值电阻两端的电压
由串联电路电流特点和欧姆定律可知，电路中的电流为
小灯泡的额定功率表达式
15．同学们利用如图所示的电路来测量小灯泡的电功率。老师给同学们提供的器材有：电压恒为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个，导线若干。
(1)测量小灯泡电功率的原理是 。
(2)同学们根据连好的电路分别测量了小灯泡在1.2V、2.5V、3.0V三个电压下的电流，并记录在表格中（见表格中的第1、2、3次）。
实验次数 1 2 3 4
小灯泡（或二极管）两端的电压U/V 1.2 2.5 3.0 4.0
通过小灯泡（或二极管）的电流I/A 0.2 0.3 0.32 0.02
小灯泡（或二极管）的电功率P/W
亮度 暗 正常发光 发光强烈 刺眼的强光
①根据实验要求，第 次实验数据应最后测量。
②小灯泡的额定功率为 W。
(3)小组同学还测量了一个发光二极管在4V电压下的电功率，实验数据见表格中第4次，根据表格数据可知：在相同时间内，第一次小灯泡消耗的电能 （选填“大于”、“等于”或“小于”）第4次发光二极管消耗的电能。
【答案】(1)P=UI (2)3 0.75 (3)大于
【详解】（1）在测量小灯泡的电功率实验中，用电压表测灯泡两端电压，用电流表测通过灯泡的电流，根据P=UI求出小灯泡电功率，故测量小灯泡电功率的原理是P=UI。
（2）[1]如果先在高于额定电压的情况下进行测量，可能会对小灯泡造成损坏，影响后续在其他电压下的测量，因此第3次实验数据应最后测量。
[2]由表中数据可知，当灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的额定电流为0.3A，则小灯泡额定功率为
（3）由表中数据可知，第1次灯泡的实际功率为
第4次发光二极管的实际功率为
因P1>P4，在相同时间内，根据W=Pt可知，第1次小灯泡消耗的电能大于第4次发光二极管消耗的电能。
16．小刚用如图甲所示的装置测定标有“3.8V”字样的小灯泡（电阻大约为10Ω）的功率，电源电压U恒为8V。
(1)请将实物电路连接完整 ；
(2)由于电源电压高于小灯泡的额定电压，连接好电路后，在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应当置于最 （选填“左”或“右”）端；
(3)闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为 V；若此时电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定电功率为 W；
(4)接下来，若要测量小灯泡两端实际电压低于额定电压时的电功率，应向 （选填“左”或“右”）调节滑动变阻器的滑片；
(5)实验表明，小灯泡两端的电压越高，它的实际功率 ，发光越亮。
【答案】(1) (2)右 (3)3.8 1.14 (4)右 (5)越大
【详解】（1）小灯泡额定电压为3.8V，故电压表选用0~15V量程与灯并联，电流表与灯泡串联，如下图所示：
（2） 在闭合开关前，为了保护电路中各元件安全，滑动变阻器的滑片P应当置于最大阻值端，所以滑动变阻器的滑片P应当置于最右端。
（3）[1]闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡正常发光，所以使电压表示数为3.8V。
[2]由图丙可知，电流表量程选择0~0.6A，分度值为0.02A，示数为0.3A，则通过小灯泡的电流为0.3A，则小灯泡的额定电功率为
（4）若要测量小灯泡两端实际电压低于额定电压时的电功率，则电压表示数减小，则滑动变阻器两端电压增大，由串联分压特点可知，应增大滑动变阻器的阻值，所以将滑动变阻器的滑片向右滑。
（5）小灯泡两端的电压越高，通过小灯泡的电流越大，由可知，小灯泡的实际功率越大，小灯泡发光越亮。
17．九一班开展“节约一度电”主题活动。请你和他们一起，完成以下活动内容。
（1）某型号洗衣机的洗涤功率为250W，完成一次洗涤的时间为30min，则一度电可供该洗衣机完成几次洗涤？
（2）若自来水的温度为15℃，某电热水器的电加热效率为84％，则一度电可使该电热水器将多少千克的自来水加热至45℃？［c水=4.2×103J/（kg·℃）］
（3）请写出一条节约用电的建议，并用所学的物理知识加以解释。
【答案】（1）8次；（2）24kg；（3）见解析
【详解】解：（1）根据题意知道，完成一次洗涤消耗的电能
故一度电可供该洗衣机完成洗涤的次数
（2）由知道，该电热水器可使一度电加热至45℃的自来水的质量
（3）节约用电，在满足生产、生活所必需的用电条件下，减少电能的消耗，提高用户的电能利用率和减少供电网络的电能损耗，建议如下：
随手关灯、人走灯灭、避免“长明灯”；及时关闭待机的用电器；灯具选用要合理，尽量少用或不用阻碍光源光线的磨砂玻璃、半透明灯罩等；夏天空调温度不要设置得太低等。
答：（1）一度电可供该洗衣机完成8次洗涤；
（2）一度电可使该电热水器将24千克的自来水加热至45℃；
（3）见解析。
18．浴霸（如图甲所示）是安装在浴室可供取暖和照明的家用电器，某浴霸的铭牌如表，其简化电路图如图乙所示，图中灯L为照明灯，其他灯为规格完全相同的红外线取暖灯。为节约用电，暖灯工作时照明灯开关一定断开。求：
型号 LWLZ20﹣19
额定电压（V） 220
额定频率（Hz） 50
暖灯/1个（W） 484
照明灯（W） 40
使用面积（m2） 10
（1）照明灯正常工作时电阻为多少？
（2）暖灯正常工作时，干路中的电流最小是多少？
（3）暖灯正常工作时，使容积为22m 浴室的空气温度升高22℃，最短需要多长时间。[ρ空气≈1.2kg/m3，，不计热量损失]
【答案】（1）1210Ω；（2）4.4A；（3）300s
【详解】解：（1）根据表中数据可知，灯泡的额定电压为220V，额定功率为40W，则由可知，灯泡正常发光时的电阻为
（2）根据电路图可知，只闭合开关S1或S2时，暖灯正常工作时，干路中的电流最小，此时两个暖灯并联；由表中数据可知，暖灯的额定电压为220V，额定功率为484W，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以由可知，干路最小电流为
（3）当开关S1、S2都闭合时，四个暖灯并联，加热时间最短,由可知，空气的质量为
空气吸收的热量为
不考虑其他因素影响，则有
由可知，最短加热时间为
答：（1）照明灯正常工作时电阻为1210Ω；
（2）暖灯正常工作时，干路中的电流最小是4.4A；
（3）最短需要工作的时间为300s。
【链接中考】
1．（2024·江苏无锡·中考真题）用如图所示的电路测量小灯泡的功率，实验原理是： 。闭合开关，调节滑动变阻器滑片P，分别使电压表的示数小于、等于和略大于小灯泡的额定电压3.8V，观察小灯泡的亮度，读出电压表、电流表的示数记录在下表中。则小灯泡L的额定功率为 W，小灯泡的亮度由 决定。
实验序号 电压U/V 电流I/A 小灯泡的亮度
① 3.0 0.28 较亮
② 3.8 0.30 正常发光
③ 4.2 0.32 过亮
【答案】 1.14 实际功率
【详解】[1]如图所示，用电流表测量通过小灯泡的电流，通过电压表测量小灯泡两端的电压，则根据可以测量出小灯泡的实际功率。
[2]根据第②数据可知，小灯泡正常发光，小灯泡L的额定功率为
[3]实际功率比较大时，相同的时间内，更多的电能转化为光能，小灯泡更亮，故小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定的。
2．（2025·湖南·中考真题）小霞用如图甲所示的器材测量小灯泡的额定功率。已知电源电压为3V且保持不变。小灯泡额定电压为2.5V。
(1)请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物图连接完整，要求导线不得交叉；
(2)正确连接好电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移到最 端；
(3)闭合开关后，移动滑片P，观察到电压表的示数为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；
(4)进行相同实验的另一同学，检查电路发现导线连接正确且开关闭合，但灯座上忘记安装小灯泡，此时观察到 表的指针有明显偏转。
【答案】(1) (2)左 (3)0.75 (4)电压
【详解】（1）测量小灯泡的额定功率实验中，小灯泡、电流表、滑动变阻器、开关串联在电路中，电压表与灯泡并联，图中把电流表负接线柱与电源负极连接起来即可，如图所示：
（2）正确连接好电路，闭合开关前，为保护电路，应将滑动变阻器阻值调至最大，即滑片P移到最左端。
（3）由图乙可知，电流表选择的量程为0～0.6A，示数为0.3A，灯泡额定功率为
（4）灯座上没有安装灯泡，因此电路处于断路状态，电流表指针不会偏转，电压表此时相当于直接接在电源两端，因此电压表指针会有明显偏转。
3．（2025·新疆·中考真题）小红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，实验装置如图甲所示。
(1)请用笔画线代替导线，将图甲所示的实物图连接完整；
(2)闭合开关前，滑动变阻器滑片应滑到 （选填“A”或“B”）端。实验中，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；
(3)小红完成实验后，小明使用相同的实验器材和相同的电源电压重新连接电路，也完成了该实验。小红测得的实验数据如表1所示，小明测得的实验数据如表2所示。分析表1和表2可得:实验时，电源电压为 V；小灯泡两端的电压从1V升高到2.5V时，小灯泡的电阻变化了 Ω（结果保留1位小数）。
表1
实验次数 电压U/V 电流I/A
1 1.5 0.24
2 2.0 0.26
3 2.5
表2
实验次数 电压U/V 电流I/A
1 3.0 0.20
2 2.5 0.24
3 1.8 0.27
【答案】(1) (2)A 0.7 (3)4 3.9
【详解】（1）测量小灯泡的电功率的实验，灯泡与滑动变阻器串联，滑动变阻器“一上一下”接入电路，如图所示：
（2）[1]为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最大阻值处，由图可知，移动到A处。
[2]由图乙可知，额定电压为2.5V时，电流为0.28A，则小灯泡额定功率
（3）[1] 分析表1和表2可得，实验时，小明将电压表并联在滑动变阻器两端，当电流为I=0.24A时，UL=1.5V，UR=2.5V故电源电压为
[2]由表2可得，，时，，小灯泡的电阻
由（2）可知，小灯泡额定电压为2.5V时，电流为0.28A，小灯泡的电阻
小灯泡电阻变化了
4．（2025·陕西·中考真题）如图-1，是小明做“测量小灯泡的电阻”的实验装置，小灯泡的额定电压为2.5V，电源为两节新干电池且电压保持不变。
(1)用笔画线代替导线，将图-1中的电路补充完整。（要求滑动变阻器的滑片向右移动，小灯泡变亮）
(2)连接电路前，发现电流表的指针没有指在零刻度线处，接下来应该对电流表进行 ；连接好电路，闭合开关后，发现电流表无示数，电压表示数为 V，则故障可能为小灯泡断路。
(3)排除故障后进行实验，移动滑动变阻器的滑片，得到数据如下表：
实验序号 电压 电流 电阻
1 1.0 0.16
2 0.20
3 2.0 0.22
4 2.5 0.25
①第2次实验时，电压表的示数如图-2所示，为 V；
②小灯泡正常发光时的电阻为 ；
③小组的同学认为应该将测出的电阻的平均值作为小灯泡的电阻，这种想法不可行的原因是 。
(4)小明发现在移动滑动变阻器滑片的过程中，小灯泡的亮度也会发生变化，查阅资料得知，小灯泡的亮度与实际功率有关，若想探究小灯泡亮度与实际功率的关系，除了表中记录的数据外，实验表格中还需添加的两列表头是 。
【答案】(1)
(2) 调零 3
(3) 1.5 10 小灯泡的电阻受温度影响，不是一个定值，不能求平均值
(4)小灯泡的功率P/W、小灯泡亮度
【详解】（1）滑动变阻器的滑片向右移动，小灯泡变亮，则电阻变小，将滑动变阻器的右下接线柱连入电路。如图所示。
（2）[1]电流表的指针没有指在零刻度线处，应对电流表进行调零，使电流表的指针指在零刻度线处。
[2]电流表无示数，说明电路有断路，若故障为小灯泡断路，则电压表串联在电路中，应显示电源电压，已知电源为两节新干电池且电压保持不变，则电源电压为3V，则电压表示数为3V。
（3）[1]①电压表的示数如图-2所示，电压表选择0~3V的量程，分度值为0.1V，示数为1.5V。
[2]②由题表数据可知，当小灯泡电压为2.5V时，通过小灯泡的电流为0.25A，则小灯泡正常发光时的电阻。
[3]③小灯泡的电阻受温度影响，不是一个定值，因此不能求平均值。
（4）若想探究小灯泡亮度与实际功率的关系，还需要记录小灯泡的实际功率和发光情况，故应添加的两列表头为小灯泡的功率P/W和小灯泡亮度。
5．（2025·上海·中考真题）物理兴趣小组小徐同学在做“测定小灯泡的电功率”实验，现有2个电源（电源电压未知），滑动变阻器2个分别标有A“10Ω 2A” B“20Ω 2A”字样，待测小灯（标有“6.0V”字样）、电流表、电压表、开关及导线若干。小徐正确串联连接电路，将滑动变阻器A的滑片移至最大阻值处，闭合开关S后，此时电压表示数、电流表示数如图所示。
(1)补全实验电路图；
(2)电压表所示示数为 伏；
(3)小徐仅更换电源与滑动变阻器，重新实验，记录数据如下表，其中有一组数据，小灯泡正常发光。请根据相关信息计算出小灯泡的额定功率P额。（需写出主要推理和计算过程）
实验序号 电流表示数（安） 电压表示数（伏）
1 0.38 6.5
2 0.46 5.5
3 0.52 4.5
4 0.54 4.0
【答案】(1)
(2)6.5
(3)见详解
【详解】（1）“测定小灯泡的电功率”实验中，将电源、开关、滑动变阻器、灯泡、电流表串联，由图可知，电压表选择0~15V量程，分度值为0.5V，电压表示数为6.5V；由图可知，电流表选择0~0.6A量程，分度值为0.02A，电流表示数为0.54A；滑动变阻器A的滑片移至最大阻值处，最大阻值为10Ω，则滑动变阻器两端电压
则电压表示数为6.5V测量的是灯泡两端电压，如下图所示：
（2）由图可知，电压表选择0~15V量程，分度值为0.5V，电压表示数为6.5V。
（3）电压表示数为6.5V，电流表示数为0.54A时，灯泡电压超过小灯泡的额定电压；由表中数据可知，电流表示数为0.54A时，电压表示数为4V，由于通过灯泡的电流为0.54A时，灯泡两端电压为6.5V，则电压表测量滑动变阻器两端电压，则电源电压
由表中数据可知，电压表示数为4.5V时，灯泡两端电压为6V，电流表示数为0.52A，小灯泡正常发光，则小灯泡的额定功率

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