例1 现有两个标记模糊、外形相同、额定电压都是220 V，但额定功率相差较大的白炽灯泡。请你简要写出三种方法，来判断哪一个灯泡的额定功率比较大。
解题分析 由$R=\frac{U^2}{P}$，当额定电压相同时，额定功率大的灯泡电阻小，灯丝较粗；灯泡的亮暗取决于实际电功率。$P=UI=\frac{U^2}{R}=I^2R$，将两个灯泡并联在电源上，亮度较大（电阻较小）的额定功率大；两个灯泡串联在电源上，亮度较小（电阻较小）的额定功率大。
答案 （1）看灯丝，灯丝较粗的额定功率大；（2）将两个灯泡并联在220 V电源上，亮度较大的额定功率大；（3）将两个灯泡串联在220 V的电源上，亮度较小的额定功率大；（4）测量灯泡的电阻，电阻小的额定功率大

解题分析 由$R=\frac{U^2}{P}$，当额定电压相同时，额定功率大的灯泡电阻小，灯丝较粗；灯泡的亮暗取决于实际电功率。$P=UI=\frac{U^2}{R}=I^2R$，将两个灯泡并联在电源上，亮度较大（电阻较小）的额定功率大；两个灯泡串联在电源上，亮度较小（电阻较小）的额定功率大。
答案 （1）看灯丝，灯丝较粗的额定功率大；（2）将两个灯泡并联在220 V电源上，亮度较大的额定功率大；（3）将两个灯泡串联在220 V的电源上，亮度较小的额定功率大；（4）测量灯泡的电阻，电阻小的额定功率大

【分析】
要判断额定电压相同的白炽灯泡的额定功率大小，需结合电学公式和电路特点分析：根据公式$R=\frac{U^2}{P}$，额定电压$U$相同时，额定功率$P$越大，灯泡电阻$R$越小；灯丝电阻与横截面积有关，材料、长度相近时，横截面积越大（灯丝越粗）电阻越小；灯泡亮度由实际功率决定，并联时电压相同，实际功率$P=\frac{U^2}{R}$，电阻小的实际功率大；串联时电流相同，实际功率$P=I^2R$，电阻小的实际功率小。
【解析】
1. 观察灯丝：灯丝材料、长度相近，电阻与横截面积成反比，额定功率大的灯泡电阻小，灯丝更粗，故可通过灯丝粗细判断；
2. 并联电路判断：将两灯并联在220V电源上，电压等于额定电压，实际功率等于额定功率，由$P=\frac{U^2}{R}$，电阻小的实际功率大，灯泡更亮，故亮度大的额定功率大；
3. 串联电路判断：将两灯串联在220V电源上，电流相同，由$P=I^2R$，电阻小的实际功率小，灯泡更暗，故亮度小的额定功率大；
4. 测量电阻：由$R=\frac{U^2}{P}$，额定电压相同，电阻小的额定功率大，故可通过测电阻判断。
【答案】
（1）看灯丝，灯丝较粗的额定功率大；（2）将两个灯泡并联在220 V电源上，亮度较大的额定功率大；（3）将两个灯泡串联在220 V的电源上，亮度较小的额定功率大；（4）测量灯泡的电阻，电阻小的额定功率大。
【知识点】
额定功率与电阻的关系、串并联电路的实际功率、影响电阻的因素
【点评】
本题结合实际问题考查电学核心知识的应用，需灵活运用公式和电路特点分析，属于基础应用类题目，注重知识的实际迁移。
【难度系数】
0.6

例2 在“测量小灯泡的电功率”的实验中，某同学所连接的实物图如图17-9所示。小灯泡的额定电压是2.5 V，滑动变阻器标有“15 Ω 1 A”字样。
（1）用笔画线，将电流表、电压表正确连入电路。
（2）开关闭合前，应将滑片P放在（选填“a”或“b”）端。

（3）如果电路连接正确，闭合开关后，发现小灯泡不亮，此时电压表示数为零，电流表有示数，其故障是。
（4）排除故障后，该同学调节滑动变阻器滑片的位置，当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图17-10所示，此时小灯泡的电阻是Ω，小灯泡的额定功率是W。

解题分析 （1）将电流表和电压表连入电路时，要注意正确选择量程，并注意“+”“−”接线柱的正确连接。本题电源电压是两节干电池，因此，电压表量程选择“3 V”即可，而通过滑动变阻器的铭牌可估测出电流表的量程选择“0.6 A”即可。（2）开关闭合前，应使电路中的电阻最大，起到保护电路的作用，因此，滑片要置于“a”端。（3）灯泡不亮说明没有电流通过灯丝，此时存在开路或短路两种情况，但电路中有电流，且灯泡两端的电压为零，即可推断灯泡发生了短路故障。（4）灯泡正常发光时，灯泡两端电压为2.5 V，电流表的示数为0.3 A，则灯泡电阻为8.3 Ω，额定功率为0.75 W。
答案 （1）略 （2）a （3）灯泡短路 （4）8.3 0.75
关键提示 电路故障的问题是同学们感到困难的问题，解决这类问题一定要结合具体的故障进行综合分析，注意多观察、多分析和多总结。

1. 略
2. a
3. 灯泡短路
4. 8.3 0.75

【分析】
本题是“测量小灯泡的电功率”的实验题，需分步骤解决各小问：
1. （1）连接电表时，电压表并联在小灯泡两端，电流表串联在电路中；电源为两节干电池，总电压3V，故电压表选0~3V量程，电流从正接线柱流入、负接线柱流出；滑动变阻器标有“15Ω 1A”，小灯泡额定电流较小，电流表选0~0.6A量程，同样注意正负接线柱。
2. （2）开关闭合前，滑动变阻器需调至最大阻值处，保护电路，根据滑动变阻器接线，滑片置于a端时接入电阻最大。
3. （3）电流表有示数说明电路是通路，电压表示数为零且灯泡不亮，说明小灯泡短路（短路时电压表测其两端电压为0，电路仍通，电流表有示数）。
4. （4）小灯泡正常发光时电压为额定电压2.5V，读取电流表示数为0.3A，根据欧姆定律计算电阻，根据P=UI计算额定功率。
【解析】
（1）连接电路：电流表串联在电路中，选0~0.6A量程，正接线柱接靠近电源正极一侧，负接线柱接小灯泡一侧；电压表并联在小灯泡两端，选0~3V量程，正接线柱接小灯泡正极，负接线柱接小灯泡负极。
（2）开关闭合前，滑动变阻器滑片应置于最大阻值处，即a端，避免闭合开关时电流过大损坏元件。
（3）故障分析：电流表有示数说明电路为通路；电压表示数为零、灯泡不亮，说明小灯泡发生短路（短路时其两端电压为0，电流可正常通过电路）。
（4）小灯泡正常发光时，两端电压为额定电压U=2.5V，电流I=0.3A；根据欧姆定律，电阻R=U/I=2.5V/0.3A≈8.3Ω；额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。
【答案】
（1）略 （2）a （3）灯泡短路 （4）8.3；0.75
【知识点】
测量小灯泡的电功率；滑动变阻器的使用；电路故障分析
【点评】
本题为电学基础实验题，考查电表连接、滑动变阻器操作、电路故障判断及电功率计算，是中考常考题型，需掌握实验基本操作和故障分析方法。
【难度系数】
0.6