题目
某班同学到实验室做“测定小灯泡额定功率”的实验. 被测小灯泡的额定电压为3.8V. 电阻约为10Ω. 实验室有如下器材：电源(电压为6 V)、电流表 ( 0 ~ 0.6 A，0 ~3 A)、电压表 (0 ~3 V.0 ~ 15 V)、开关各一只，导线若干，滑动变阻器三只：R1(5Ω.0.5 A)、R2(10Ω，0.5 A)、R3(500Ω，1 A)。同学们设计的电路如图所示.
(1)电压表应选用 挡，滑动变阻器应选用 (填“R1”、“R2”、“R3”)
(2)实验电路接好后，合上开关时. 部分同学发现电路出现故障，主要有下表所列的两种情况，请根据现象和检测结果指出故障的可能原因. |
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| (3)下表为某小组的实验记录分析表： |
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| 老师认为该小组数据处理过程有误，你认为正确测量结果P额= W |
题型：实验题难度：中档来源：同步题
所属题型：实验题
试题难度系数：中档
答案
( 1 )0 ~15 V ；R2；
( 2 )滑动变阻器同时接下面两个接线柱灯泡断路
( 3 ) 1.52 |
考点梳理
初中三年级物理试题“某班同学到实验室做“测定小灯泡额定功率”的实验.被测小灯泡的额”旨在考查同学们对
测量电功率的实验、
电路故障分析、
电功率，额定功率、
……等知识点的掌握情况，关于物理的核心考点解析如下：
此练习题为精华试题，现在没时间做？添加到收藏夹，以后再看。
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：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：电功率，额定功率
电功率的定义：
单位时间内电路中电场驱动电流所作的功。若直流电路两端的电压为U，流过该段电路的稳恒电流为I，则单位时间内电场力驱动电流所作的功为
P＝IU。
电功率的单位是“瓦（特）”(W)或“千瓦”(kW)。
电功率学习要诀：
1.电能的计量
电能单位是焦耳(J)，生活常用千瓦时(KWh)。
电能表测耗电能，用电等于计数差。
1度=1KWh=3.6×106J
600r/KWh表示
每耗一度电。转盘转600圈。
转盘转n圈，耗电n/600KWh.
2.电功率
消耗电能的快慢，电功率用P表示。
1秒之内耗电能，叫这电器电功率。
P等电能除时间P=u/t，电压电流两相乘P=UI.
功率单位是瓦特，1(W)等1伏安，1W=1VA.
已知p、t求耗能，W等于p乘t.
3.电功率计算
电灯电器有标志，额定电压(U0)额功率(P0)。
正常发光用电流，I等P0除U0.I=P0/U0.
电压改变功率变，其中电阻是不变。
遇见电器求电阻，R等U2除以P，R=U2/P.
4.焦耳定律
焦耳定律说热量，三个因素有关联。
电流平方是关键，乘上电阻和时间。
热量单位是焦耳，损耗能量常用此。
5.保险丝
铅锑合金保险丝，电阻较大熔点低。
过粗烧线不保险，过细电路常断电。
选择合适保险丝，千万别用铁铜丝。
电功率误区提醒：
1、比较串连电路中两电阻的电功率时，因电流处处相等，一般使用
计算；
2、在并联电路中，由于各支路两端电压相等，运用
计算。
【典型例题】
例析：
现有两个小灯泡，上面分别标有“6V，1. 2W”和“12V，6W”字样，如果把这两个灯泡串联起来，为了使其中一个灯泡持续正常发光，那么加在串联电路两端的电压是（ ）
A. 9.4V B. 10.8V C. 18V D. 27V
解析：
要使其中一个灯泡能持续正常发光，必须先找出每盏灯正常发光时的电流，并以其中较小的电流作为两灯串联后的电流，然后求出电路两端的总电压。因
两灯串联后的总电阻R=R1+R2=30Ω+24Ω=54Ω。所以加在串联电路两端的电压为
U=IR=0.2×54V=10.8V
答案： B
额定功率定义：
直流电路中，额定电压与额定电流的乘积就是电器的额定功率(rated output )。它在正常运行工作状况下，动力设备的输出功率或消耗能量的设备的输入功率。常以“千瓦”为单位。
额定功率的计算：
一般的用电器都在铭牌上标记了“额定电压 额定功率”，
如图物1所示的某品牌电风扇，铭牌中就标明了“220V 65W”，根据这两个已知物理量，一是利用公式P=UI变形为I=P/U，可算出该用电器的额定电流，即正常工作时的电流；二是利用推导公式P=U2/R为R=U2/P，可直接算出该用电器的电阻．三是在此基础上，利用铭牌给出的额定电压、额定功率，可直接求出实际电压下的实际功率：
依据灯丝电阻不变，可得R=U2额/P额=U2实/P实，
所以P实=U2实÷U2额×P额=(U实÷U额)2×P额
例：将标有“220V 40W”的灯泡接在200V的电路中．灯泡消耗的实际功率_______额定功率(选填“大于”、“等于”或“小于”)；如果该灯泡正常发光5h，将会消耗_____kW·h的电能。
思路导引：根据P实=(U实÷U额)2×P额可知，功率与电压的平方成正比．如果实际电压小于额定电压，实际功率必定小于额定功率；灯泡消耗的电能可利用公式W=Pt算出。
解答：小于 0．2
