题目
在用电流表、电压表测小灯泡功率的实验时，灯泡上标有“3.4V”字样．小红设计了实验电路图，如图甲所示，并连接了部分实验电路，如图乙所示．
（1）请帮助小红完成实验电路的连接．
（2）连接完实验电路后，小红闭合开关，发现灯泡不亮、电流表无示数、电压表有示数且接近于电源电压，请帮助小红分析电路出现故障的原因：______．
（3）排除故障后，小红调节滑动变阻器，使灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，读数为______A，则小灯泡的额定功率为______W．
（4）假若电压表15V量程损坏，3V量程能正常使用，电源电压为6V且稳定不变，仍利用现有的器材完成实验，你认为如何操作______． |
所属题型：问答题
试题难度系数：中档
答案
（1）灯泡的额定电压为3.4V，所以电压表选0～15V的量程，且与灯泡并联，电流从正接线柱流入负接线柱流出；滑动变阻器一上一下的串联在电路中．如图所示：
（2）灯泡不亮，电流表无示数，应该是灯丝断了、灯泡或灯泡接线柱接触不良，电压表串联在电路中，电压表测量电源电压．
（3）电流表使用的0～0.6A量程，分度值为0.02A，所以串联电路的电流为0.3A；灯泡的额定功率为P=UI=3.4V×0.3A=1.02W．
（4）灯泡的额定电压为3.4V，电压表并联在灯泡的两端，电压表选择0～15V，但是0～15V量程坏了，当灯泡正常发光时，灯泡和滑动变阻器串联在电路中，电源电压为6V，要使灯泡电压为3.4V，滑动变阻器两端电压为6V-3.4V=2.6V，把电压表并联在滑动变阻器的两端，移动滑动变阻器的滑片，示数为2.6V时，灯泡正常工作．
故答案为：（1）如图所示；（2）灯丝断了、灯泡或灯泡接线柱接触不良；（3）0.3；1.02；（4）将电压表改测滑动变阻器两端的电压． |
考点梳理
初中三年级物理试题“在用电流表、电压表测小灯泡功率的实验时，灯泡上标有“3.4V”字样”旨在考查同学们对
电路的连接、
滑动变阻器、
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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- 电路的连接
- 滑动变阻器
- 测量电功率的实验
- 电功率，额定功率
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：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：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
