1. (2025·齐齐哈尔中考节选)实验小组进行“测量小灯泡的电功率”实验.现有器材:小灯泡 L($U_{额}=2.5V$,额定功率约为 0.8 W)、电压为 3 V 且保持不变的电源、标有“20 Ω 1 A”字样的滑动变阻器、开关、电压表、导线若干.小明设计了如图所示的电路,想要用原有的实验器材和定值电阻$R_{0}$,在不使用电流表的情况下,测量该小灯泡 L 的额定功率.请你帮助他完成实验方案:

(1)检查电路无误后,闭合开关 S,将开关$S_{1}$接 a,调节滑动变阻器的滑片直至电压表示数为V.
(2)保持滑片不动,再将开关$S_{1}$接 b,读出电压表示数为$U_{0}$.
(3)小灯泡 L 的额定功率$P_{额}=$(用$U_{额}$、$U_{0}$、$R_{0}$表示).
(4)小明找来了阻值为 20 Ω 的定值电阻$R_{0}$,按照该方案进行测量.你认为小明能否测出该小灯泡 L 的额定功率? 请说明你的判断依据:.

1.(1)0.5 (3)$U_{额}\frac{U_{0}}{R_{0}}$ (4)见解析
解析:(1)检查电路无误后，闭合开关S，将开关$S_{1}$接$a$，灯泡、$R_{0}$和变阻器串联，电压表测$R_{0}$和变阻器两端的总电压，调节滑动变阻器的滑片直至灯泡正常发光(2.5V)，根据串联电路电压规律，电压表示数为$U_{v}=U - U_{额}=3V - 2.5V = 0.5V$。
(3)保持滑片不动，再将开关$S_{1}$接$b$，连接方式不变，电压表改测$R_{0}$电压，读出电压表示数为$U_{0}$，则电路中电流为$\frac{U_{0}}{R_{0}}$；小灯泡L的额定功率$P_{额}=U_{额}I_{额}=U_{额}\frac{U_{0}}{R_{0}}$。
(4)小灯泡L正常发光时，额定电流约为0.3A。若定值电阻$R_{0}$阻值为20Ω，则灯泡正常发光时，$R_{0}$两端的电压$U_{0}=I_{额}R_{0}=0.3A×20Ω = 6V＞3V$，$R_{0}$两端的电压大于电源电压。电源实际电压为3V，不能满足实验要求，所以不可行。

2. 在“测定小灯泡的电功率”的实验中,小灯泡额定电压为 2.5 V.
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中电路连接完整(导线不能交叉),要求滑片 P 向左滑动时,小灯泡变亮.

(2)电路连接完成后,闭合开关,发现电压表示数接近电源电压,电流表无示数,小灯泡不亮.那么出现该故障的原因是.
(3)小灯泡正常发光时,通过小灯泡的电流为 0.3 A,则小灯泡的额定功率为W.
(4)实验结束后,某同学设计了如图乙所示的电路来测量额定电压为 6 V 的小灯泡的额定功率.已知电源电压为 18 V,定值电阻 R 的阻值为 20 Ω.实验步骤如下:
①开关 S、$S_{1}$闭合,$S_{2}$断开,调节滑动变阻器$R'$的滑片,使小灯泡正常发光;
②保持滑片位置不动,开关 S、$S_{2}$闭合,$S_{1}$断开,此时电压表的示数为 8 V;
③再将滑动变阻器的滑片移至最右端,此时电压表的示数为 14 V;
④小灯泡的额定功率$P_{额}=$W.

2.(1)如图所示

(2)小灯泡断路 (3)0.75 (4)④1.8
解析:(1)根据实验电路为串联电路，电压表测灯泡两端电压，要求滑片P向左滑动时，小灯泡变亮，电路中电流变大，即滑动变阻器的阻值变小，因此连接的是滑动变阻器的左下接线柱。
(2)闭合开关后，电路中无电流，电路发生断路，电压表示数接近于电源电压，即电压表并联部分断路，电路故障为小灯泡断路。
(3)小灯泡正常发光时的电流为0.3A，则小灯泡的额定功率为$P = UI=2.5V×0.3A = 0.75W$。
(4)④开关S、$S_{2}$闭合，$S_{1}$断开，滑动变阻器的全部电阻与定值电阻串联，滑片移至最右端时，定值电阻R的电压为$U_{R}=U - U_{R'}=18V - 14V = 4V$，电路中的电流为$I=\frac{U_{R}}{R}=\frac{4V}{20Ω}=0.2A$；当电压表的示数为8V时，电压表所测部分滑动变阻器的阻值为$R''=\frac{8V}{0.2A}=40Ω$，则开关S、$S_{1}$闭合，$S_{2}$断开，调节滑动变阻器$R'$的滑片，使小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路中的阻值为40Ω，滑动变阻器的电压为$U_{R'}=U - U_{L}=18V - 6V = 12V$，此时电路中的电流为$I'=\frac{U_{R}'}{R''}=\frac{12V}{40Ω}=0.3A$，小灯泡的额定功率为$P = U_{L}I'=6V×0.3A = 1.8W$。

3. (2025·南通如皋市质检)实验室购买了一批小灯泡,同学们发现其中有一只小灯泡上标有“2.5 V”字样,小明想知道其额定功率.老师告诉他灯泡的电阻约 8~15 Ω,并给他准备了如下器材:电流表、电压表(0~3 V)、滑动变阻器$R_{1}$(10 Ω 1 A)、滑动变阻器$R_{2}$(50 Ω 2 A)、电源(电压恒为 6 V)、开关、导线若干.
(1)按如图甲的电路图连接实物,为了防止小灯泡被烧坏,应选用滑动变阻器(填“$R_{1}$”或“$R_{2}$”)连入电路.

(2)将滑动变阻器的滑片 P 移到阻值最大处,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片 P,使灯泡两端电压逐渐增大到 3 V,并读出对应的电流值,绘制出了如图乙所示的 I-U 曲线.由图乙可知小灯泡的额定功率为W,通过小灯泡的电流与它两端的电压并不成正比,其原因是.

(3)老师给了小强一个额定电流为 0.3 A 的小灯泡和一个阻值为 20 Ω 的定值电阻$R_{0}$,电源电压未知,请他测量该灯泡正常发光时的电阻.小强设计的电路图如图丙所示,请将以下实验步骤补充完整.
①闭合开关 S、$S_{2}$,调节滑动变阻器的滑片 P,使电流表的示数为A;
②保持滑片 P 的位置不变,断开开关$S_{2}$,闭合开关$S_{1}$,电流表示数为 0.2 A;将滑片 P 移到最左端,电流表的示数为 0.3 A,则电源电压为V;
③小灯泡正常发光时的电阻:$R_{L}=$Ω.

3.(1)$R_{2}$ (2)0.625 灯丝的电阻随温度的升高而增大
(3)①0.3 ②6 ③10
解析:(1)图甲中灯泡和滑动变阻器串联接入电路，电源电压恒为6V，小灯泡的额定电压为2.5V，灯丝电阻的最大值约为15Ω，串联电路总电压等于各部分电压之和，根据串联分压原理可知$\frac{R_{L}}{R_{P}}=\frac{U_{L}}{U - U_{L}}$，代入数据可得$\frac{15Ω}{R_{P}}=\frac{2.5V}{6V - 2.5V}$，解得$R_{P}=21Ω$，21Ω＞10Ω，所以为了防止小灯泡被烧坏，应选用滑动变阻器$R_{2}$连入电路。
(2)由图乙可知，灯泡正常发光时的电流为0.25A，则小灯泡的额定功率$P_{额}=U_{额}I_{额}=2.5V×0.25A = 0.625W$，由图乙可知通过小灯泡的电流与它两端的电压并不成正比，其原因是灯泡的电阻随温度的升高而增大，即灯泡的电阻是变化的。
(3)①用图丙所示电路测量额定电流为0.3A的小灯泡的额定功率，闭合开关S、$S_{2}$，灯泡和滑动变阻器串联接入电路，电流表测电路中的电流，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数为0.3A，此时灯泡正常发光(如图1)；②保持滑片P的位置不变，断开开关$S_{2}$，闭合开关$S_{1}$，此时定值电阻和滑动变阻器串联接入电路，电流表示数为0.2A(如图2)；将滑动变阻器的滑片P移到最左端，此时电路为定值电阻$R_{0}$的简单电路(如图3)，电流表的示数为0.3A，则电源电压$U'=I''R_{0}=0.3A×20Ω = 6V$；


③图2中定值电阻两端的电压$U_{0}=I'R_{0}=0.2A×20Ω = 4V$，此时滑动变阻器接入电路的阻值$R'=\frac{U - U_{0}}{I'}=\frac{6V - 4V}{0.2A}=10Ω$；
图1和图2中变阻器接入电路的阻值相同，则灯泡正常发光时变阻器两端的电压$U_{滑}=IR'=0.3A×10Ω = 3V$，则灯泡正常发光时灯泡两端的电压$U_{L}=U' - U_{滑}=6V - 3V = 3V$，
小灯泡正常发光时的电阻$R_{L}=\frac{U_{L}}{I}=\frac{3V}{0.3A}=10Ω$。