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6V）、电流表（0～0.6A 0～3A）、电压表（0～3V 0～15V）、开关各一只，导线若干，滑动变阻器三只：R1（5Ω 0.5A）、R2（10Ω 0.5A）、R3（500Ω 1A）．同学们设计的电路如图所示：
（1）电压表应选用______挡，电流表选______挡，滑动变阻器应选用______（选填“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：
| 故 障 现 象 |
检 测 |
故 障 原 因 |
| a．灯泡较暗、两表的示数均较小 |
移动滑动变阻器滑片，现象不变 |
|
| b．灯泡不亮、电压表示数较大、电流表无示数 |
取下灯泡，两表的示数不变 |
| （3）下表为某小组的实验记录分析表：
| 实验序号 |
电压表示数/V |
电流表示数/A |
功率/W |
额定功率/W |
| 1 |
3.0 |
0.36 |
1.08 |
P额==1.50 |
| 2 |
3.8 |
0.4 |
1.52 |
| 3 |
4.5 |
0.42 |
1.89 | 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． |
所属题型：问答题
试题难度系数：中档
答案
（1）因为灯的额定电压为3.8V，所以电压表选0～15V量程；
加在灯两端的电压为3.8V时，I===0.38A，所以电流表的量程为0～0.6A；
当灯正常发光时，电路的总电阻为R总=≈15.8Ω，变阻器连入的电阻为R=R总-RL=15.8Ω-10Ω=5.8Ω，
滑动变阻器最大电阻稍大于电路需要的滑动变阻器电阻，“5Ω 0.5A”电阻太小，“500Ω 1A”电阻太大．“10Ω 0.5A”的滑动变阻器电阻和电流都合适．
（2）灯泡较暗，两表示数较小说明，在电源电压不变时，电路中电阻较大，移动滑片，现象都不改变，所以滑动变阻器都接下面两个接线柱．
灯泡不亮，电流表无示数，电流断路，电压表有较大示数，取下灯泡，两表示数不变，可以断定灯泡断路．
（3）由于灯泡的实际功率不是定值，所以不能通过求平均值的方法来求功率；该小组数据处理过程是错误的；
额定功率等于灯泡正常工作时的实际功率，即实际电压为3.8V时的实际功率1.52W．
故答案为：（1）0～15V；0～0.6A；R2；（2）a、滑动变阻器同时接到下面两个接线柱；b、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．被测小灯泡的额定”旨在考查同学们对
滑动变阻器、
电流的测量，电流表的使用及读数方法、
电压的测量，电压表的使用、
测量电功率的实验、
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：
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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。
- 滑动变阻器
- 电流的测量，电流表的使用及读数方法
- 电压的测量，电压表的使用
- 测量电功率的实验
- 电功率，额定功率
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。
考点名称：电流的测量，电流表的使用及读数方法
电流表的测量方法和技巧
首先要明确你需要测量的是什么电流(交流还是直流)?是什么设备产生的电流(变压器、电动机或者其他设备)?
一般情况下测量电流的设备：
1、电流表 电流表有两种：
1)、直入式：直接串在一次电路中。这种适用于直流电路和小电流交流电路中。
2)、和电流互感器配合使用：这种是把电流互感器串接在一次回路，通过一定的变比感应出一次电流。这种适用于大电流交流回路及高压回路。
2、万用表 万用表测试电流，比较麻烦，不仅要把电路断开把表针串在回路中，而且万用表的量程有限。适用于直流回路和小电流交流回路。
3、钳型表 这种表比较实用，不需要断开电路，直接可以卡在线路上测量电流。但这种不适合高压线路。
电流表及其使用方法、读数方法如下表
考点名称：电压的测量，电压表的使用
电压(交流电压)的测量方法:
1、选档：交流电压档用V表示("V"表示电压，"-"表示交流)，也有的万用表用AC表示。在V框内有10、50、250、500、1000五档。选档方法同直流电压档。
2、表笔接法：测量交流电压时，表笔并联在被测电压两端，表笔不分正、负。
3、读数方法：交流的五档和测直流电压时一样都看从上向下数的第二行刻度线，标有V的那行，读数方法也和测直流电压相同。
电压表的特点:
电压表内阻很大，接入电路后相当于开路。由于这个特点，电压表可以直接接到电源两端测量电源电压。如果电压表在使用过程中与用电器串联，电路就相当于开路了。
电压表的使用方法，读数方法
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
