题目
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：
（1）在方框内画出实验电路图；
（2）写出实验步骤；
（3）写出测定该小灯泡的额定功率的表达式． |
所属题型：问答题
试题难度系数：中档
答案
（1）滑动变阻器与灯泡串联，调节滑动变阻器滑片使灯泡在2.5V电压下工作．然后将电压表并联在R0两端，求得灯泡额定电流．开关串联在电路中控制电路．如图：
（2）步骤：①如图连接电路，将P调至A端．
②闭合开关S，移动滑片P，使V的示数为2.5V．
③保持P的位置不变，将V接至虚线位置，读出V的示数记为U0．
（3）该小灯泡的额定功率的表达式P0=2.5V×． |
考点梳理
初中三年级物理试题“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”旨在考查同学们对
创新电路的设计、
测量电功率的实验、
……等知识点的掌握情况，关于物理的核心考点解析如下：
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根据试题考点，只列出了部分最相关的知识点，更多知识点请访问初三物理。
考点名称：创新电路的设计
电路设计：是指通过一定规则和方法设计出符合使用要求的电路。主要是设计一些生活上比较新颖的电路：例如：探究抢答器电路、病房呼叫电路的设计、简易交通灯电路的设计等。
电路设计中常见的方法：
1、用若干个开关控制同一个用电器：要求不管哪个开关闭合，用电器都能工作，那么这若干个开关一定是并联的，并且用电器在它们的干路上。
2、开关的短路用法：要求当开关闭合时，一灯发光，开关断开时两灯都发光，就要把这两盏灯串联，把开关与其中一灯并联，在开关闭合时造成这盏灯短路，从而达到只有一盏灯发光的目的。
3、单刀双掷开关的应用：
(1)改变电路的连接方式，使用电器由并联变为串联，或由串联变为并联。
(2)方便控制一盏灯。把开关安置在两个不同的位置，随意拨动任何一个开关，都能使灯由亮变灭，由灭变亮。
4、简单的混联：每个支路上的用电器工作时，总有一个特殊的用电器与它们一起工作，这个特殊的用电器就要安装在它们的干路上。
电路设计的基本步骤：
1、 明确设计任务要求：
充分了解设计任务的具体要求如性能指标、内容及要求，明确设计任务。
2、 方案选择：
根据掌握的知识和资料，针对设计提出的任务、要求和条件，设计合理、可靠、经济、可行的设计框架，对其优缺点进行分析，做到心中有数。
3、 根据设计框架进行电路单元设计、参数计算和器件选择：
具体设计时可以模仿成熟的电路进行改进和创新，注意信号之间的关系和限制;接着根据电路工作原理和分析方法，进行参数的估计与计算;器件选择时，元器件的工作、电压、频率和功耗等参数应满足电路指标要求，元器件的极限参数必须留有足够的裕量，一般应大于额定值的1.5倍，电阻和电容的参数应选择计算值附近的标称值。
4、 电路原理图的绘制：
电路原理图是组装、焊接、调试和检修的依据，绘制电路图时布局必须合理、排列均匀、清晰、便于看图、有利于读图;信号的流向一般从输入端或信号源画起，由左至右或由上至下按信号的流向依次画出务单元电路，反馈通路的信号流向则与此相反;图形符号和标准，并加适当的标注;连线应为直线，并且交叉和折弯应最少，互相连通的交叉处用圆点表示，地线用接地符号表示。
电子电路故障检查的一般方法
对于新设计组装的电路来说，常见的故障原因有：
(1)实验电路与设计的原理图不符;元件使用不当或损坏;
(2)设计的电路本身就存在某些严重缺点，不能满足技术要求，连线发生短路和开路;
(3)焊点虚焊，接插件接触不良，可变电阻器等接触不良;
(4)电源电压不合要求，性能差;
(5)仪器作用不当;
(6)接地处理不当;
(7)相互干扰引起的故障等。
检查故障的一般方法有：直接观察法、静态检查法、信号寻迹法、对比法、部件替换法旁路法、短路法、断路法、暴露法等，下面主要介绍以下几种：
1. 直接观察法和信号检查法：与前面介绍的调试前的直观检查和静态检查相似，只是更有目标针对性。
2. 信号寻迹法：在输入端直接输入一定幅值、频率的信号，用示波器由前级到后级逐级观察波形及幅值，如哪一级异常，则故障就在该级;对于各种复杂的电路，也可将各单元电路前后级断开，分别在各单元输入端加入适当信号，检查输出端的输出是否满足设计要求。
3. 对比法：将存在问题的电路参数与工作状态和相同的正常电路中的参数(或理论分析和仿真分析的电流、电压、波形等参数)进行比对，判断故障点，找出原因。
4. 部件替换法：用同型号的好器件替换可能存在故障的部件。
5. 加速暴露法：有时故障不明显，或时有时无，或要较长时间才能出现，可采用加速暴露法，如敲击元件或电路板检查接触不良、虚焊等，用加热的方法检查热稳定性差等等。
考点名称：测量电功率的实验
测量电功率实验的目的和原理：
1. 实验目的：
1）测定小灯泡额定电压下的电功率；
2）测定小灯泡略高于额定电压下的电功率；
3）测定小灯泡略低于额定电压下的电功率。
2. 实验原理：P=UI
根据公式P=UI，用电压表测小灯泡两端的电压，用电流表测小灯泡中的电流，利用公式P＝UI计算电功率，在额定电压下测出的电功率就是额定功率。这是物理学中常用的一种间接测量方法，这种方法又被称为“伏安法”。
3. 实验方法：伏安法
伏安法测小灯泡的电功率：
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实验电路图 |
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实验器材 |
电源、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡、灯座、开关、导线若干 |
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实验步骤 |
（1）按电路图连接好电路；
（2）闭合开关，调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压2.5V，观察小灯泡的亮度，并记录电流表和电压表的示数。
（3）调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的1.2倍。观察小灯泡的亮度变化，并记录此时电流表和电压表的示数（注意：小灯泡两端的电压不能超过它的额定电压太多）。
（4）调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的0.8倍。观察小灯泡的亮度变化，并记录此时电流表和电压表的示数。
（5）计算出三种情况下小灯泡的电功率
（6）断开电路，整理器材。 |
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实验表格 |
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次数 |
电压U（V） |
电流I（A） |
电功率P（W） |
灯泡亮度 |
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实验结论 |
U实=U额，P实=P额，正常发光；
U实>U额，P实>P额，比正常发光更亮；
U实<U额，P实<P额，比正常发光更暗。 |
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注意事项 |
(1)选择的器材规格要合适，例如滑动变阻器允许通过的最大电流要大于灯泡的额定电流；
(2)连接电路时开关断开，滑动变阻器滑到阻值最大处；
(3)使小灯泡的电压高于额定电压时，要注意观察电压表示数的变化，以免电压过高，烧坏小灯泡 |
伏安法测电阻与测功率的异同点：
补充：
(1)伏安法测功率。滑动变阻器的作用是保护电路和控制灯泡两端电压。多次测量的目的是为了测量不同电压下小灯泡的实际功率，不是为了多次测量求平均值。所以设计的表格中没有“平均功率” 这一栏。
(2)伏安法测定值电阻时，滑动变阻器的作用是保护电路和改变电路中的电流和电阻两端电压，因电阻阻值不变，这是为了多测几组对应的电压、电流值，多测几次电阻值，用多次测量求平均值来减小误差。
(3)伏安法测小灯泡电阻时，由于灯丝电阻大小与温度有关。在不同的工作状态下，小灯泡温度不同。灯丝电阻也不同。因此测灯丝电阻时滑动变阻器的作用是为了保护电路和改变电路中的电流，不是为了多次测量求平均值。
随着小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流的改变，小灯泡的功率也在改变，不同的电压下，小灯泡的电功率不同，小灯泡的实际功率是不断变化的，因此求功率的平均值是没有意义。为了比较在不同电压下小灯泡的功率和发光情况，所以电功率不能求平均值。
