题目
| 如图是小明设计的“测量小灯泡额定功率”的电路图。已知定值电阻R0=15Ω，滑动变阻器R(20Ω 1A)，电源电压为18V，小灯泡的额定电压为6V. |
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(1) 请用笔画线代替导线将实物电路图补充完整。
(2) 闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应滑到最_______。(选填“左端”或“右端”)
(3) 小明正确连接电路后，闭合开关，发现无论怎样调节滑动变阻器灯泡都不亮，小明分析后确定是灯泡的故障。若电流表没有示数，电压表有示数且接近电源电压，可以判断灯泡 ；若电流表有示数，电压表几乎没有示数，可以判断灯泡 。
(4)小明排除电路故障后，进行实验。小灯泡正常发光时，电流表的指针如图c所示，则小灯泡的额定功率为_______W。 |
题型：实验题难度：中档来源：湖南省中考真题
所属题型：实验题
试题难度系数：中档
答案
（1） |
（2）右端
（3）断路、短路
（4）2.88 |
考点梳理
初中二年级物理试题“如图是小明设计的“测量小灯泡额定功率”的电路图。已知定值电阻R0”旨在考查同学们对
测量电功率的实验、
电路的连接、
电路故障分析、
滑动变阻器、
……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二物理。
- 测量电功率的实验
- 电路的连接
- 电路故障分析
- 滑动变阻器
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。
考点名称：电路的连接
电路连接的类型：
①按电路图连接实物图;
②根据要求设计电路一般步骤是：从电源的一极开始，顺着或逆着电流方向连接实物元件，最后连在电源的另一极。，连接实物图时要注意导线不能交叉，导线的端点要接在各元件的接线柱上。
四种连接类型的作图说明：
(一)看实物画电路图，关键是在看图，图看不明白，就无法作好图，中考有个内部规定，混联作图是不要求的，那么你心里应该明白实物图实际上只有两种电路，一种串联，另一种是并联，串联电路非常容易识别，先找电源正极，用铅笔尖沿电流方向顺序前进直到电源负极为止。明确每个元件的位置，然后作图。顺序是：先画电池组，按元件排列顺序规范作图，横平竖直，转弯处不得有元件若有电压表要准确判断它测的是哪能一段电路的电压，在检查电路无误的情况下，将电压表并在被测电路两端。对并联电路，判断方法如下，从电源正极出发，沿电流方向找到分叉点，并标出中文“分”字，(遇到电压表不理它，当断开没有处理)用两支铅笔从分点开始沿电流方向前进，直至两支笔尖汇合，这个点就是汇合点。并标出中文“合”字。首先要清楚有几条支路，每条支路中有几个元件，分别是什么。特别要注意分点到电源正极之间为干路，分点到电源负极之间也是干路，看一看干路中分别有哪些元件，在都明确的基础上开始作电路图，具体步骤如下：先画电池组，分别画出两段干路，干路中有什么画什么。在分点和合点之间分别画支路，有几条画几条(多数情况下只有两条支路)，并准确将每条支路中的元件按顺序画规范，作图要求横平竖直，铅笔作图检查无误后，将电压表画到被测电路的两端。
(二)看电路图连元件作图方法：先看图识电路：混联不让考，只有串，并联两种，串联容易识别重点是并联。若是并联电路，在电路较长上找出分点和合点并标出。并明确每个元件所处位置。(首先弄清楚干路中有无开并和电流表)连实物图，先连好电池组，找出电源正极，从正极出发，连干路元件，找到分点后，分支路连线，千万不能乱画，顺序作图。直到合点，然后再画另一条支路[注意导线不得交叉，导线必须画到接线柱上(开关，电流表，电压表等)接电流表，电压表的要注意正负接线柱]遇到滑动变阻器，必须一上，一下作图，检查电路无误后，最后将电压表接在被测电路两端。
(三)设计电路方法如下：首先读题、审题、明电路，(混联不要求)一般只有两种电路，串联和并联，串联比较容易，关键在并联要注意干路中的开关和电流表管全部电路，支路中的电流表和开关只管本支路的用电器，明确后分支路作图，最后电压表并在被测用电器两端。完毕检查电路，电路作图必须用铅笔，横平竖直，转弯处不得画元件，作图应规范。
(四)识别错误电路一般错误发生有下列几种情况：
1、是否产生电源短路，也就是电流不经过用电器直接回到电源负极;
2、是否产生局部短接，被局部短路的用电器不能工作;
3、是否电压表、电流表和正负接线柱错接了，或者量程选的不合适(过大或过小了);
4、滑动变阻器错接了(全上或全下了)。
并联电路中电流表的连接问题：
如图，要保证L1和L2并联，只要线头M接在从灯 L2的左接线柱到电流负极的任一接线柱上都可以。但当M接在灯泡L1的左接线柱上或电流表的右接线柱上时，电流表被留在干路中;当M接在电源负极或电流表的左接线柱上时，电流表被留在了L2的支路上。所以两种接法电流表所处的位置不同，所测的电流也不同。
例如：图甲是小亮同学测量并联电路中的总电流时连接的电路。
(1)请你在a、b导线中撤掉一根多余的导线，使电路符合实验要求。你选择撤掉的是_____导线。
(2)撤掉多余的导线后，闭合开关，电流表的读数如图乙所示，其读数为_____A。
解析从图示可以看出导线6是多余的，去掉b 后，两灯泡并联，电流表测干路的电流，从电流表的量程和指针偏转可以看出，此时的示数为0.34A。
答案(1)b(2)0.34
考点名称：电路故障分析
电路常见故障分析
故障1：闭合开关后，灯泡忽明忽暗，两表指针来回摆动;
原因：电路某处接触不良;
排除方法：把松动的地方拧紧。
故障2：闭合开关前灯泡发光闭合开关后灯泡不亮了两表也无示数
原因：开关与电源并联导致所有东西都被短路
后果：极容易烧坏电源
故障3(也就是做题最常见的故障)：闭合开关后灯泡不亮电流表几乎无示数电压表所呈示数几乎为电源电压
原因1：灯泡断路故电压表串联到了电路中
一般判断电路时把电压表当做断路是因为它的电阻很大很大，所以，如果电压表与一灯泡并联而这个灯泡断路了就相当于直接把这个电压表串联在电路中I=U/R，因为电压是恒定的电阻巨大，所以电流表的示数就很小了，而串联式靠电阻分压的。由于电压表的电阻巨大，在这么大的电阻前灯泡的电阻就显得微不足道，所以电压表显示的几乎是电源电压;
原因2：电流表与电压表位置互换
这样灯泡就被几乎没有电阻的电流表(它接到了电压表的位置上)短路故不亮电路中只串联了一个电流表和一个电压表因为电压表的电阻很大所以几乎分到了全部电压而由于电压表的电阻大所以电流表几乎无示数;
补充一下啊：有时做题会问你如果在测小灯泡电阻的实验中(或是电路图中只有一个灯泡两表)如果电流表与电压表位置互换会有什么后果就答：灯泡不亮电流表几乎无示数(其实就是没示数)电压表所示几乎为电源电压(其实就是电源电压)
故障4：闭合开关后无论怎样移动滑动变阻器的滑片灯泡亮度与两表示数均无改变;
原因：变阻器没有按照一上一下的方法来接
补充一下：变阻器全接上接线柱时：相当于导线(这是极不安全的容易造成电路电流过大)变阻器全接下接线柱是：相当于一个定值电阻。
故障5：闭合开关后，无论怎样移动滑片灯泡都不亮
原因1：电路某一处断路
原因2：灯泡被导线或电流表短路
故障6：灯泡亮两表指针反向偏转;
原因：两表的正负接线柱接反了
“症状”1：用电器不工作。诊断：
(1)若题中电路是串联电路，看其它用电器能否工作，如果所有用电器均不能工作，说明可能某处发生了断路;如果其它用电器仍在工作，说明该用电器被短路了。
(2)若题中电路是并联电路，如果所有用电器均不工作，说明干路发生了断路;如果其它用电器仍在工作，说明该用电器所在的支路断路。
“症状”2：电压表示数为零。诊断：
(1)电压表的两接线柱到电源两极之间的电路断路;
(2)电压表的两接线柱间被短路。
“症状”3：电流表示数为零。诊断：
(1)电流表所在的电路与电源两极构成的回路上有断路。
(2)电流表所在电路电阻非常大，导致电流过小，电流表的指针几乎不动(如有电压表串联在电路中)。
(3)电流表被短路。
“症状”4：电流表被烧坏。诊断：
(1)电流表所在的电路与电源两极间直接构成了回路，即发生了短路。
(2)电流表选用的量程不当。
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：滑动变阻器
滑动变阻器：滑动变阻器是电路中的一个重要元件，它可以通过移动滑片的位置来改变自身的电阻，从而起到控制电路的作用。在电路分析中，滑动变阻器既可以作为一个定值电阻，也可以作为一个变值电阻。
(1)构造：滑动变阻器的构成一般包括接线柱、滑片、电阻丝、金属杆和瓷筒等五部分。
(2)符号：常用Rx表示，元件符号位
(3)工作原理：通过改变接入电路中电阻丝的长度，可以逐渐改变电阻。
(4)优缺点：
优点：能连续地改变接人电路的电阻值;缺点：不能直接读出电阻值的大小。
滑动变阻器的作用
连接在电路中的滑动变阻器，能够起很多作用.
(1)若利用图甲研究欧姆定律，则在该实验中：“探究导体中的电流与导体两端的电压的关系”时，滑动变阻器的作用是改变导体两端电压;
“探究导体中的电流与导体的电阻的关系”时，滑动变阻器的作用是保持导体两端电压不变。
(2)若图乙是伏安法“测小灯泡电阻”的实验，则在该实验中，滑动变阻器的作用是为了进行多次测量，从而可以发现电压的大小对小灯泡灯丝电阻有影响;图乙也是伏安法测小灯泡额定电功率的实验，在该实验中，滑动变阻器的作用是为了使小灯泡两端的电压达到额定电压，从而使小灯泡正常发光.
(3)不论甲、乙两个电路研究目的是什么，滑动变阻器对两个电路起的共同作用是保护电路。
滑动变阻器的接法
1、限流式连接方式的特点
滑动变阻器用作限流时，其连接如图1所示。它是把滑动变阻器串联在电路中，用以控制或调节电路中的电流。使用时，连接滑动变阻器的导线应分别接金属杆一端和电阻线圈一端的接线柱。此电路中，待测电阻Rx两端电压的调节范围约为E·Rx/(R+Rx)和E之间。
2、分压式连接方式的特点
滑动变阻器用作分压时，其连接如图2所示。它是从滑动变阻器上分出一部电压在待测电阻上。其优点是当它的滑动触头从a端向b端滑动时，待测电阻Rx上可分得从零开始连续变化的所需电压(限流式不能)，电压的调节范围是0和E之间，比用作限流时调节范围要大。
用滑动变阻器改变电流的方法
1.根据实际需要对滑动变阻器进行选择。每个滑动变阻器都有规定的最大电阻值和允许通过的最大电流值，通过它的电流不能超过最大电流值。
例如：滑动变阻器铭牌上的“20 Ω2A”是指滑动变阻器连入电路的最大阻值为20Ω，通过滑动变阻器的电流不能超过2A。
2.滑动变阻器一般与被控制部分串联。
3.为了保护电路，在闭合开关前要使滑片处于滑动变阻器阻值最大的位置。
4.滑动变阻器在接入电路时必须采用两个接线柱 “一上一下”的连接方法。
5.要使灯泡的亮度变亮，即需要使电路中的电流变大，则应该让滑动变阻器连入电路中的阻值变小。
