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8.在图15.3-3所示的电路中，小灯泡L上标有“6 V 6 W”的字样，$R_2 = 18\ \Omega$。当$S_1$、$S_2$都闭合时，电流表的示数为1.2 A，这时小灯泡L正常发光。不考虑温度对灯丝电阻的影响。求：
(1)电源电压$U$；
(2)电阻$R_1$的阻值；
(3)当$S_1$、$S_2$都断开时，小灯泡L的功率。
图15.3-3
(1)电源电压$U$；
(2)电阻$R_1$的阻值；
(3)当$S_1$、$S_2$都断开时，小灯泡L的功率。
图15.3-3
答案
解：
(1) 当$S_1$、$S_2$都闭合时，$R_2$被短路，小灯泡L与$R_1$并联，小灯泡正常发光，因此电源电压等于小灯泡的额定电压：
$U = U_{L额} = 6\ \mathrm{V}$
(2) 小灯泡正常发光时的电流：
$I_L = \dfrac{P_{L额}}{U_{L额}} = \dfrac{6\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}} = 1\ \mathrm{A}$
并联电路干路电流等于各支路电流之和，通过$R_1$的电流：
$I_1 = I - I_L = 1.2\ \mathrm{A} - 1\ \mathrm{A} = 0.2\ \mathrm{A}$
由欧姆定律得$R_1$的阻值：
$R_1 = \dfrac{U}{I_1} = \dfrac{6\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}} = 30\ \Omega$
(3) 小灯泡的灯丝电阻：
$R_L = \dfrac{U_{L额}^2}{P_{L额}} = \dfrac{(6\ \mathrm{V})^2}{6\ \mathrm{W}} = 6\ \Omega$
当$S_1$、$S_2$都断开时，小灯泡L与$R_2$串联，电路总电阻：
$R_{\mathrm{总}} = R_L + R_2 = 6\ \Omega + 18\ \Omega = 24\ \Omega$
电路中的电流：
$I' = \dfrac{U}{R_{\mathrm{总}}} = \dfrac{6\ \mathrm{V}}{24\ \Omega} = 0.25\ \mathrm{A}$
此时小灯泡的功率：
$P_L = I'^2 R_L = (0.25\ \mathrm{A})^2 × 6\ \Omega = 0.375\ \mathrm{W}$
答：(1) 电源电压$U$为$6\ \mathrm{V}$；(2) 电阻$R_1$的阻值为$30\ \Omega$；(3) 小灯泡L的功率为$0.375\ \mathrm{W}$。
(1) 当$S_1$、$S_2$都闭合时，$R_2$被短路，小灯泡L与$R_1$并联，小灯泡正常发光，因此电源电压等于小灯泡的额定电压：
$U = U_{L额} = 6\ \mathrm{V}$
(2) 小灯泡正常发光时的电流：
$I_L = \dfrac{P_{L额}}{U_{L额}} = \dfrac{6\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}} = 1\ \mathrm{A}$
并联电路干路电流等于各支路电流之和，通过$R_1$的电流：
$I_1 = I - I_L = 1.2\ \mathrm{A} - 1\ \mathrm{A} = 0.2\ \mathrm{A}$
由欧姆定律得$R_1$的阻值：
$R_1 = \dfrac{U}{I_1} = \dfrac{6\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}} = 30\ \Omega$
(3) 小灯泡的灯丝电阻：
$R_L = \dfrac{U_{L额}^2}{P_{L额}} = \dfrac{(6\ \mathrm{V})^2}{6\ \mathrm{W}} = 6\ \Omega$
当$S_1$、$S_2$都断开时，小灯泡L与$R_2$串联，电路总电阻：
$R_{\mathrm{总}} = R_L + R_2 = 6\ \Omega + 18\ \Omega = 24\ \Omega$
电路中的电流：
$I' = \dfrac{U}{R_{\mathrm{总}}} = \dfrac{6\ \mathrm{V}}{24\ \Omega} = 0.25\ \mathrm{A}$
此时小灯泡的功率：
$P_L = I'^2 R_L = (0.25\ \mathrm{A})^2 × 6\ \Omega = 0.375\ \mathrm{W}$
答：(1) 电源电压$U$为$6\ \mathrm{V}$；(2) 电阻$R_1$的阻值为$30\ \Omega$；(3) 小灯泡L的功率为$0.375\ \mathrm{W}$。
解析
【分析】首先分析开关闭合时的电路：当$S_1$、$S_2$都闭合时，$R_2$被短路，小灯泡L与$R_1$并联，小灯泡正常发光，说明其两端电压为额定电压，由此可确定电源电压；接着利用并联电路电流规律算出通过$R_1$的电流，结合欧姆定律求出$R_1$的阻值；最后分析开关断开时的电路：当$S_1$、$S_2$都断开时，小灯泡L与$R_2$串联，先计算灯丝电阻，再求出串联电路的电流，进而算出小灯泡的实际功率。
【解析】
解：
(1) 当$S_1$、$S_2$都闭合时，$R_2$被短路，小灯泡L与$R_1$并联，因小灯泡正常发光，所以电源电压等于小灯泡的额定电压：
$U = U_{L额} = 6\ \mathrm{V}$
(2) 小灯泡正常发光时的电流：
$I_L = \dfrac{P_{L额}}{U_{L额}} = \dfrac{6\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}} = 1\ \mathrm{A}$
并联电路干路电流等于各支路电流之和，通过$R_1$的电流：
$I_1 = I - I_L = 1.2\ \mathrm{A} - 1\ \mathrm{A} = 0.2\ \mathrm{A}$
由欧姆定律得$R_1$的阻值：
$R_1 = \dfrac{U}{I_1} = \dfrac{6\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}} = 30\ \Omega$
(3) 小灯泡的灯丝电阻：
$R_L = \dfrac{U_{L额}^2}{P_{L额}} = \dfrac{(6\ \mathrm{V})^2}{6\ \mathrm{W}} = 6\ \Omega$
当$S_1$、$S_2$都断开时，小灯泡L与$R_2$串联，电路总电阻：
$R_{\mathrm{总}} = R_L + R_2 = 6\ \Omega + 18\ \Omega = 24\ \Omega$
电路中的电流：
$I' = \dfrac{U}{R_{\mathrm{总}}} = \dfrac{6\ \mathrm{V}}{24\ \Omega} = 0.25\ \mathrm{A}$
此时小灯泡的功率：
$P_L = I'^2 R_L = (0.25\ \mathrm{A})^2 × 6\ \Omega = 0.375\ \mathrm{W}$
【答案】(1) 电源电压$U$为$6\ \mathrm{V}$；(2) 电阻$R_1$的阻值为$30\ \Omega$；(3) 小灯泡L的功率为$0.375\ \mathrm{W}$。
【知识点】欧姆定律、电功率计算、串并联电路特点
【点评】本题考查了串并联电路的识别、欧姆定律和电功率公式的应用，关键是正确分析不同开关状态下的电路连接方式，是初中电学的基础综合题，注重对基本公式和电路分析能力的考查。
【难度系数】0.6
【解析】
解：
(1) 当$S_1$、$S_2$都闭合时，$R_2$被短路，小灯泡L与$R_1$并联，因小灯泡正常发光，所以电源电压等于小灯泡的额定电压：
$U = U_{L额} = 6\ \mathrm{V}$
(2) 小灯泡正常发光时的电流：
$I_L = \dfrac{P_{L额}}{U_{L额}} = \dfrac{6\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}} = 1\ \mathrm{A}$
并联电路干路电流等于各支路电流之和，通过$R_1$的电流：
$I_1 = I - I_L = 1.2\ \mathrm{A} - 1\ \mathrm{A} = 0.2\ \mathrm{A}$
由欧姆定律得$R_1$的阻值：
$R_1 = \dfrac{U}{I_1} = \dfrac{6\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}} = 30\ \Omega$
(3) 小灯泡的灯丝电阻：
$R_L = \dfrac{U_{L额}^2}{P_{L额}} = \dfrac{(6\ \mathrm{V})^2}{6\ \mathrm{W}} = 6\ \Omega$
当$S_1$、$S_2$都断开时，小灯泡L与$R_2$串联，电路总电阻：
$R_{\mathrm{总}} = R_L + R_2 = 6\ \Omega + 18\ \Omega = 24\ \Omega$
电路中的电流：
$I' = \dfrac{U}{R_{\mathrm{总}}} = \dfrac{6\ \mathrm{V}}{24\ \Omega} = 0.25\ \mathrm{A}$
此时小灯泡的功率：
$P_L = I'^2 R_L = (0.25\ \mathrm{A})^2 × 6\ \Omega = 0.375\ \mathrm{W}$
【答案】(1) 电源电压$U$为$6\ \mathrm{V}$；(2) 电阻$R_1$的阻值为$30\ \Omega$；(3) 小灯泡L的功率为$0.375\ \mathrm{W}$。
【知识点】欧姆定律、电功率计算、串并联电路特点
【点评】本题考查了串并联电路的识别、欧姆定律和电功率公式的应用，关键是正确分析不同开关状态下的电路连接方式，是初中电学的基础综合题，注重对基本公式和电路分析能力的考查。
【难度系数】0.6
9.图15.3-4甲所示的是某同学测量小灯泡的额定功率时连接的电路，所用小灯泡的额定电压为2.5 V。
【实验步骤】
(1)连接电路时，开关应处于状态，滑动变阻器的滑片P应移到（选填“A”或“B”）端。
(2)实验中发现电流表和电压表的示数均很小，小灯泡不发光，接下来应该。
(3)某次实验中，电压表示数如图15.3-4乙所示，要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P向（选填“A”或“B”）端移动，同时观察表的示数。
(4)实验中记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图15.3-4丙所示的I-U图像。根据图像信息，可计算出小灯泡的额定功率为W。
【拓展】该同学回忆测量定值电阻阻值的实验，发现两实验中的I-U图像有所不同，造成这种现象的原因是。
【实验步骤】
(1)连接电路时，开关应处于状态，滑动变阻器的滑片P应移到（选填“A”或“B”）端。
(2)实验中发现电流表和电压表的示数均很小，小灯泡不发光，接下来应该。
(3)某次实验中，电压表示数如图15.3-4乙所示，要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P向（选填“A”或“B”）端移动，同时观察表的示数。
(4)实验中记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图15.3-4丙所示的I-U图像。根据图像信息，可计算出小灯泡的额定功率为W。
【拓展】该同学回忆测量定值电阻阻值的实验，发现两实验中的I-U图像有所不同，造成这种现象的原因是。
答案
解：
(1) 断开；A
(2) 移动滑动变阻器的滑片，减小其接入电路的阻值，观察小灯泡的发光情况
(3) B；电压
(4) 0.625
【拓展】小灯泡的灯丝电阻随温度的升高而增大，电阻随温度发生变化，因此I-U图像为曲线，而定值电阻阻值恒定，I-U图像为过原点的直线。
(1) 断开；A
(2) 移动滑动变阻器的滑片，减小其接入电路的阻值，观察小灯泡的发光情况
(3) B；电压
(4) 0.625
【拓展】小灯泡的灯丝电阻随温度的升高而增大，电阻随温度发生变化，因此I-U图像为曲线，而定值电阻阻值恒定，I-U图像为过原点的直线。
解析
【分析】
本题围绕测量小灯泡额定功率的实验展开，需结合电学实验操作规则、滑动变阻器作用、额定功率计算及小灯泡电阻特性解题：
1. 连接电路时，为保护电路，开关需断开，滑动变阻器滑片移到最大阻值处，据此确定第(1)问答案；
2. 电流表和电压表示数均很小，说明电路总电阻过大，滑动变阻器接入阻值太大，据此确定第(2)问操作；
3. 要使小灯泡达到额定电压，需调节滑动变阻器减小其接入电阻，增大灯泡两端电压，同时观察电压表示数，确定第(3)问的滑片移动方向和观察对象；
4. 额定功率利用额定电压和对应电流计算，结合I-U图像找到额定电压下的电流即可；拓展部分需明确小灯泡电阻随温度变化，而定值电阻阻值恒定，导致I-U图像不同。
【解析】
(1) 连接电路时，为防止短路损坏元件，开关应处于断开状态；滑动变阻器闭合开关前需调至最大阻值处，由电路结构可知，滑片移到A端时接入电阻最大，故填：断开；A。
(2) 电流表和电压表示数均很小，说明电路总电阻过大，滑动变阻器接入阻值太大，此时应移动滑动变阻器的滑片，减小其接入电路的阻值，观察小灯泡的发光情况。
(3) 电压表示数小于小灯泡额定电压2.5V，要使灯泡两端电压达到额定电压，需减小滑动变阻器接入电阻，滑片应向B端移动，同时观察电压表的示数，直到电压表示数为2.5V。
(4) 小灯泡额定电压为2.5V，从I-U图像中找到电压为2.5V时对应的电流为0.25A，根据额定功率公式P=UI，可得额定功率P=2.5V×0.25A=0.625W。
【拓展】小灯泡的灯丝电阻随温度的升高而增大，因此其I-U图像为曲线；而定值电阻的阻值恒定，I-U图像为过原点的直线，故两实验的I-U图像不同。
【答案】
(1) 断开；A
(2) 移动滑动变阻器的滑片，减小其接入电路的阻值，观察小灯泡的发光情况
(3) B；电压
(4) 0.625
【拓展】小灯泡的灯丝电阻随温度的升高而增大，电阻随温度发生变化，因此I-U图像为曲线，而定值电阻阻值恒定，I-U图像为过原点的直线。
【知识点】
测量小灯泡额定功率、滑动变阻器的使用、I-U图像的应用
【点评】
本题是电学实验基础题型，全面考查测量小灯泡额定功率实验的操作要点、数据处理及原理分析，注重对实验过程的理解，是中考常见考点，难度适中。
【难度系数】
0.7
本题围绕测量小灯泡额定功率的实验展开，需结合电学实验操作规则、滑动变阻器作用、额定功率计算及小灯泡电阻特性解题：
1. 连接电路时，为保护电路，开关需断开，滑动变阻器滑片移到最大阻值处，据此确定第(1)问答案；
2. 电流表和电压表示数均很小，说明电路总电阻过大，滑动变阻器接入阻值太大，据此确定第(2)问操作；
3. 要使小灯泡达到额定电压，需调节滑动变阻器减小其接入电阻，增大灯泡两端电压，同时观察电压表示数，确定第(3)问的滑片移动方向和观察对象；
4. 额定功率利用额定电压和对应电流计算，结合I-U图像找到额定电压下的电流即可；拓展部分需明确小灯泡电阻随温度变化，而定值电阻阻值恒定，导致I-U图像不同。
【解析】
(1) 连接电路时，为防止短路损坏元件，开关应处于断开状态；滑动变阻器闭合开关前需调至最大阻值处，由电路结构可知，滑片移到A端时接入电阻最大，故填：断开；A。
(2) 电流表和电压表示数均很小，说明电路总电阻过大，滑动变阻器接入阻值太大，此时应移动滑动变阻器的滑片，减小其接入电路的阻值，观察小灯泡的发光情况。
(3) 电压表示数小于小灯泡额定电压2.5V，要使灯泡两端电压达到额定电压，需减小滑动变阻器接入电阻，滑片应向B端移动，同时观察电压表的示数，直到电压表示数为2.5V。
(4) 小灯泡额定电压为2.5V，从I-U图像中找到电压为2.5V时对应的电流为0.25A，根据额定功率公式P=UI，可得额定功率P=2.5V×0.25A=0.625W。
【拓展】小灯泡的灯丝电阻随温度的升高而增大，因此其I-U图像为曲线；而定值电阻的阻值恒定，I-U图像为过原点的直线，故两实验的I-U图像不同。
【答案】
(1) 断开；A
(2) 移动滑动变阻器的滑片，减小其接入电路的阻值，观察小灯泡的发光情况
(3) B；电压
(4) 0.625
【拓展】小灯泡的灯丝电阻随温度的升高而增大，电阻随温度发生变化，因此I-U图像为曲线，而定值电阻阻值恒定，I-U图像为过原点的直线。
【知识点】
测量小灯泡额定功率、滑动变阻器的使用、I-U图像的应用
【点评】
本题是电学实验基础题型，全面考查测量小灯泡额定功率实验的操作要点、数据处理及原理分析，注重对实验过程的理解，是中考常见考点，难度适中。
【难度系数】
0.7
