题目
小静同学用电池组（两端电压为3V）、电压表、电流表和滑动变阻器等实验器材，测定标有"2.5V"小灯泡的额定功率。
（1）如图（甲Ⅱ）所示，小静连接的电路还没有完成，如果要求滑动变阻器的滑片P向右移动时，电流表的示数变大，导线M应与滑动变阻器的接线柱 连接。
（2）小静把滑动变阻器正确连人电路后，闭合开关S，发现灯L不发光，电流表无示数，电压表的示数是3V。请你判断电路中出现的故障可能是 。
（3）小静排除故障后，调节滑动变阻器并使电压表的示数为 ，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图（乙）所示，灯L的额定功率为 W。 |
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题型：实验题难度：中档来源：期末题
所属题型：实验题
试题难度系数：中档
答案
考点梳理
初中三年级物理试题“小静同学用电池组（两端电压为3V）、电压表、电流表和滑动变阻器等”旨在考查同学们对
测量电功率的实验、
电路的三种状态：通路、短路和断路、
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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- 测量电功率的实验
- 电路的三种状态：通路、短路和断路
- 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：电路的三种状态：通路、短路和断路
由电子原件组成的，用来完成某种特定功能的线路，叫电路。通常情况下，电路有三种状态，即：
1、通路：特指某一种电流信号，流经的路径，处处接通的电路。
2、断路：又叫开路，是某处断开的电路，电流信号本应该沿着设计好的固有的通路来传播，但是由于故障，(中间某个电子元件坏了，或者电线断了)造成的电流信号的阻断。
3、短路：电源的正负极直接相碰了，将导线直接连接到电源两端的电路
电路三种状态(通路、断路、短路)对比
常见电路故障的识别方法：
1. 常见的几种电路故障：
2.一般说来，电源短路是必须避免的错误(特殊情况例外，如演示奥斯特实验)。局部短路可分为有意和无意两种。有意短路是一种知识在实际应用中的迁移 (如一些电热器的保温电路等)，而无意短路则是在操作中出现的错误或疏忽(如家用电器中的两线相碰等)。短路未必会有严重性后果，有时也可以巧妙利用，但应视具体情况而定。
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。
