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4.（2025·遂宁）某同学用图甲所示的电路来测量小灯泡的电功率。他闭合开关，将滑动变阻器滑片从最右端向左滑动，直到小灯泡电压达到额定值，记录了不同时刻三个电表的示数，并在同一坐标图中分别绘制了L和$R_P$的U-I图像如图乙所示。电源电压恒定不变，请分析：图乙中曲线
a
是滑动变阻器的U-I图像，该电路的电源电压为6
V，小灯泡的额定功率为1.2
W。答案
4.a 6 1.2 【解析】由图甲可知,L与$R_p$串联,电压表$\mathrm{V}_1$测L两端的电压,电压表$\mathrm{V}_2$测$R_p$两端的电压,电流表测电路中的电流。滑片往左移,$R_p$接入电路的电阻变小,根据串联分压的原理可知,$R_p$两端的电压变小,即电压表$\mathrm{V}_2$示数变小,由图乙可知,曲线a随着电流增大,电压减小,故曲线a为滑动变阻器$R_p$的U-I图像。由图乙可知,当滑动变阻器两端电压$U_R=5\ \mathrm{V}$,小灯泡两端电压$U_\mathrm{L}=1\ \mathrm{V}$时,两者对应的电流相等,故电源电压$U=U_R+U_\mathrm{L}=5\ \mathrm{V}+1\ \mathrm{V}=6\ \mathrm{V}$。由图乙可知,小灯泡电压达到额定值,滑动变阻器两端电压$U_R'=2\ \mathrm{V}$,小灯泡的额定电压$U_\mathrm{额}=U-U_R'=6\ \mathrm{V}-2\ \mathrm{V}=4\ \mathrm{V}$,此时电路中的电流$I=0.3\ \mathrm{A}$,小灯泡的额定功率$P_\mathrm{L}=U_\mathrm{额}I=4\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}=1.2\ \mathrm{W}$。
解析
【分析】
首先明确电路连接：图甲中灯泡L与滑动变阻器$R_P$串联，电压表$\mathrm{V_1}$测L两端电压，$\mathrm{V_2}$测$R_P$两端电压，电流表测电路电流。当滑片左移时，$R_P$接入电阻变小，电路电流增大，根据串联分压，$R_P$两端电压会减小，因此U-I图像中随电流增大电压减小的曲线是滑动变阻器的图像；电源电压为串联电路总电压，等于同一电流下L和$R_P$的电压之和；小灯泡额定功率需找到其额定电压和对应电流，结合电源电压算出额定电压后，利用$P=UI$计算。
【解析】
1. 判断滑动变阻器的U-I图像：
由串联电路特点，滑片左移时$R_P$电阻减小，电路电流I增大，$R_P$两端电压$U_R=IR_P$减小，因此图乙中随电流增大电压减小的曲线$\boldsymbol{a}$是滑动变阻器的U-I图像。
2. 计算电源电压：
取图乙中电流较小的点，此时$R_P$两端电压$U_R=5\ \mathrm{V}$，灯泡两端电压$U_L=1\ \mathrm{V}$，串联电路总电压等于各部分电压之和，故电源电压$U=U_R+U_L=5\ \mathrm{V}+1\ \mathrm{V}=6\ \mathrm{V}$。
3. 计算小灯泡额定功率：
当小灯泡电压达到额定值时，由图乙可知，此时滑动变阻器两端电压$U_R'=2\ \mathrm{V}$，电路电流$I=0.3\ \mathrm{A}$；则小灯泡额定电压$U_{\mathrm{额}}=U-U_R'=6\ \mathrm{V}-2\ \mathrm{V}=4\ \mathrm{V}$，额定功率$P_{\mathrm{额}}=U_{\mathrm{额}}I=4\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}=1.2\ \mathrm{W}$。
【答案】
a；6；1.2
【知识点】
串联电路电压规律；电功率计算；U-I图像分析
【点评】
本题结合串联电路电压规律，通过分析U-I图像区分滑动变阻器和灯泡的电压变化，进而求解电源电压和额定功率，需掌握串联电路特点及电功率公式的应用，是电学综合分析的典型题。
【难度系数】
0.5
首先明确电路连接：图甲中灯泡L与滑动变阻器$R_P$串联，电压表$\mathrm{V_1}$测L两端电压，$\mathrm{V_2}$测$R_P$两端电压，电流表测电路电流。当滑片左移时，$R_P$接入电阻变小，电路电流增大，根据串联分压，$R_P$两端电压会减小，因此U-I图像中随电流增大电压减小的曲线是滑动变阻器的图像；电源电压为串联电路总电压，等于同一电流下L和$R_P$的电压之和；小灯泡额定功率需找到其额定电压和对应电流，结合电源电压算出额定电压后，利用$P=UI$计算。
【解析】
1. 判断滑动变阻器的U-I图像：
由串联电路特点，滑片左移时$R_P$电阻减小，电路电流I增大，$R_P$两端电压$U_R=IR_P$减小，因此图乙中随电流增大电压减小的曲线$\boldsymbol{a}$是滑动变阻器的U-I图像。
2. 计算电源电压：
取图乙中电流较小的点，此时$R_P$两端电压$U_R=5\ \mathrm{V}$，灯泡两端电压$U_L=1\ \mathrm{V}$，串联电路总电压等于各部分电压之和，故电源电压$U=U_R+U_L=5\ \mathrm{V}+1\ \mathrm{V}=6\ \mathrm{V}$。
3. 计算小灯泡额定功率：
当小灯泡电压达到额定值时，由图乙可知，此时滑动变阻器两端电压$U_R'=2\ \mathrm{V}$，电路电流$I=0.3\ \mathrm{A}$；则小灯泡额定电压$U_{\mathrm{额}}=U-U_R'=6\ \mathrm{V}-2\ \mathrm{V}=4\ \mathrm{V}$，额定功率$P_{\mathrm{额}}=U_{\mathrm{额}}I=4\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}=1.2\ \mathrm{W}$。
【答案】
a；6；1.2
【知识点】
串联电路电压规律；电功率计算；U-I图像分析
【点评】
本题结合串联电路电压规律，通过分析U-I图像区分滑动变阻器和灯泡的电压变化，进而求解电源电压和额定功率，需掌握串联电路特点及电功率公式的应用，是电学综合分析的典型题。
【难度系数】
0.5
5.（2025·巴中）实验室里有一小灯泡的铭牌模糊不清，只能看清小灯泡的额定电流$I_{额}=0.3\ \mathrm{A}$，为了测出该小灯泡的额定功率，小明和小王分别设计了两种不同的测量方案，请你帮助完善。
方案一：
（1）请用笔画线代替导线帮小明补全甲图的实物电路。（要求：只连一根导线且不交叉）
（2）甲图中，闭合开关前，滑片P应位于
（3）当滑动变阻器的滑片位于某位置时，电流表的示数为0.2 A，为了测出小灯泡的额定功率，应向
（4）当电流表的示数为0.3 A时，电压表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为
方案二：
（5）小王同学设计了如图丙所示的电路图，电源电压不变，$R_1$和$R_2$为滑动变阻器，$R_2$的最大电阻为$R_0$，实验步骤如下：
①闭合开关S和$S_1$，断开$S_2$，调节$R_2$，使电流表的示数为0.3 A；
②保持$R_2$不变，闭合开关S和$S_2$，断开$S_1$，调节$R_1$，使电流表的示数仍为0.3 A；
③保持$R_1$不变，接着将$R_2$的滑片P调至最左端，记下电流表的示数为$I_1$，再将$R_2$的滑片P调至最右端，记下电流表的示数为$I_2$，则小灯泡额定功率的表达式$P_{额}=$
方案一：
（1）请用笔画线代替导线帮小明补全甲图的实物电路。（要求：只连一根导线且不交叉）
（2）甲图中，闭合开关前，滑片P应位于
B
（选填“A”或“B”）端。（3）当滑动变阻器的滑片位于某位置时，电流表的示数为0.2 A，为了测出小灯泡的额定功率，应向
A
（选填“A”或“B”）端移动滑动变阻器的滑片。（4）当电流表的示数为0.3 A时，电压表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为
0.75
W。方案二：
（5）小王同学设计了如图丙所示的电路图，电源电压不变，$R_1$和$R_2$为滑动变阻器，$R_2$的最大电阻为$R_0$，实验步骤如下：
①闭合开关S和$S_1$，断开$S_2$，调节$R_2$，使电流表的示数为0.3 A；
②保持$R_2$不变，闭合开关S和$S_2$，断开$S_1$，调节$R_1$，使电流表的示数仍为0.3 A；
③保持$R_1$不变，接着将$R_2$的滑片P调至最左端，记下电流表的示数为$I_1$，再将$R_2$的滑片P调至最右端，记下电流表的示数为$I_2$，则小灯泡额定功率的表达式$P_{额}=$
$\frac{I_{额}^2I_2R_0}{I_1-I_2}$
（用$I_{额}$、$R_0$、$I_1$、$I_2$表示）。答案
5.(1)如图所示
（2）B （3）A （4）0.75 （5）$\frac{I_{额}^2I_2R_0}{I_1-I_2}$【解析】（1）根据实验原理和滑动变阻器的使用规则可知,将C或D接线柱与灯泡的右接线柱连接起来即可。（2）闭合开关前,滑片P置于最大阻值B处。（3）此时通过电流表的电流小于小灯泡的额定电流,应向A端移动滑动变阻器的滑片,使滑动变阻器连入电路的阻值变小,电路中的电流变大。（4）当电流表的示数为0.3 A时,电压表的示数为2.5 V,小灯泡的额定功率$P=UI=2.5\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}=0.75\ \mathrm{W}$。（5）实验通过两步操作实现“$R_1$等效替代$R_{灯}$”:S、$S_1$闭合,$S_2$断开,小灯泡与$R_2$串联,调节$R_2$使电流为0.3 A（小灯泡正常发光）,此时电路总电阻为$R_{灯}+R_2$;S、$S_2$闭合,$S_1$断开,保持$R_2$不变,$R_1$与$R_2$串联,调节$R_1$使电流仍为0.3 A,此时电路总电阻为$R_1+R_2$。由于电源电压U不变、电流I不变,$R_{灯}+R_2=R_1+R_2$,即$R_1=R_{灯}$。将$R_2$的滑片P调至最左端,电路中只有$R_1$工作,电流表示数为$I_1$,则电源电压$U=I_1R_1$①;保持$R_1$不变,$R_2$滑片调至最右端,$R_1$与$R_0$串联,电流为$I_2$。电源电压$U=I_2(R_1+R_0)$②;电源电压U不变,由①②解得$R_1=\frac{I_2R_0}{I_1-I_2}$,小灯泡的额定功率$P_{额}=I_{额}^2R_1=\frac{I_{额}^2I_2R_0}{I_1-I_2}$。
解析
【分析】
本题分为两个方案测量小灯泡的额定功率，需结合实验原理和电路知识逐步分析。方案一：①补全电路时，滑动变阻器需“一上一下”串联接入电路，将滑动变阻器的上接线柱（C或D）与灯泡右接线柱连接；②闭合开关前，滑动变阻器应调至最大阻值处以保护电路；③当电流小于额定电流时，需减小滑动变阻器接入阻值，增大电路电流使灯泡达到额定电流；④额定功率为额定电压与额定电流的乘积，需先读取额定电压。方案二：采用等效替代法，通过两次电流相同用滑动变阻器R₁替代小灯泡，再利用电源电压不变和滑动变阻器最大阻值R₀，求出替代电阻进而计算额定功率。
【解析】
（1）测小灯泡额定功率的实验中，滑动变阻器应“一上一下”串联接入电路，因此将滑动变阻器的C或D接线柱与灯泡的右接线柱连接，补全电路。
（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于最大阻值处，由图可知滑片P在B端时接入电阻最大，故填B。
（3）此时电流为0.2A，小于小灯泡额定电流0.3A，需增大电路电流，根据欧姆定律应减小滑动变阻器接入阻值，因此向A端移动滑片。
（4）电流表为额定电流0.3A时，电压表选用0~3V量程，分度值0.1V，示数为2.5V，小灯泡额定功率$P=UI=2.5\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}=0.75\ \mathrm{W}$。
（5）实验采用等效替代法：①闭合S、S₁，断开S₂，小灯泡与R₂串联，调节R₂使电流为0.3A（小灯泡正常发光）；②保持R₂不变，闭合S、S₂，断开S₁，R₁与R₂串联，调节R₁使电流仍为0.3A，此时$R_1=R_{灯}$；③将R₂滑片调至最左端，电路只有R₁，电源电压$U=I_1R_1$；将R₂滑片调至最右端，R₁与R₀串联，电源电压$U=I_2(R_1+R_0)$；联立两式得$R_1=\frac{I_2R_0}{I_1-I_2}$，因此小灯泡额定功率$P_{额}=I_{额}^2R_1=\frac{I_{额}^2I_2R_0}{I_1-I_2}$。
【答案】
5.(1)如图所示 （2）B （3）A （4）0.75 （5）$\frac{I_{额}^2I_2R_0}{I_1-I_2}$
【知识点】
测小灯泡额定功率、滑动变阻器的使用、等效替代法
【点评】
本题是测小灯泡额定功率的综合题，涵盖常规实验和等效替代法两种方案，考查电路连接、滑动变阻器操作、电功率计算及等效替代法的应用，注重实验原理的理解和方法迁移，对学生实验探究能力要求较高。
【难度系数】
0.6
本题分为两个方案测量小灯泡的额定功率，需结合实验原理和电路知识逐步分析。方案一：①补全电路时，滑动变阻器需“一上一下”串联接入电路，将滑动变阻器的上接线柱（C或D）与灯泡右接线柱连接；②闭合开关前，滑动变阻器应调至最大阻值处以保护电路；③当电流小于额定电流时，需减小滑动变阻器接入阻值，增大电路电流使灯泡达到额定电流；④额定功率为额定电压与额定电流的乘积，需先读取额定电压。方案二：采用等效替代法，通过两次电流相同用滑动变阻器R₁替代小灯泡，再利用电源电压不变和滑动变阻器最大阻值R₀，求出替代电阻进而计算额定功率。
【解析】
（1）测小灯泡额定功率的实验中，滑动变阻器应“一上一下”串联接入电路，因此将滑动变阻器的C或D接线柱与灯泡的右接线柱连接，补全电路。
（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于最大阻值处，由图可知滑片P在B端时接入电阻最大，故填B。
（3）此时电流为0.2A，小于小灯泡额定电流0.3A，需增大电路电流，根据欧姆定律应减小滑动变阻器接入阻值，因此向A端移动滑片。
（4）电流表为额定电流0.3A时，电压表选用0~3V量程，分度值0.1V，示数为2.5V，小灯泡额定功率$P=UI=2.5\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}=0.75\ \mathrm{W}$。
（5）实验采用等效替代法：①闭合S、S₁，断开S₂，小灯泡与R₂串联，调节R₂使电流为0.3A（小灯泡正常发光）；②保持R₂不变，闭合S、S₂，断开S₁，R₁与R₂串联，调节R₁使电流仍为0.3A，此时$R_1=R_{灯}$；③将R₂滑片调至最左端，电路只有R₁，电源电压$U=I_1R_1$；将R₂滑片调至最右端，R₁与R₀串联，电源电压$U=I_2(R_1+R_0)$；联立两式得$R_1=\frac{I_2R_0}{I_1-I_2}$，因此小灯泡额定功率$P_{额}=I_{额}^2R_1=\frac{I_{额}^2I_2R_0}{I_1-I_2}$。
【答案】
5.(1)如图所示
（2）B （3）A （4）0.75 （5）$\frac{I_{额}^2I_2R_0}{I_1-I_2}$【知识点】
测小灯泡额定功率、滑动变阻器的使用、等效替代法
【点评】
本题是测小灯泡额定功率的综合题，涵盖常规实验和等效替代法两种方案，考查电路连接、滑动变阻器操作、电功率计算及等效替代法的应用，注重实验原理的理解和方法迁移，对学生实验探究能力要求较高。
【难度系数】
0.6
6.（2025·宁夏）如图所示是某款汽车后挡风玻璃的除雾除霜装置示意图。图中较宽的线条是导电条（电阻不计），较窄的线条是电阻丝。导电条A、B两端与汽车供电电路相连，供电电压为12 V，电阻丝的总电阻是1 Ω。正常工作时，通过导电条A处的电流为
12
A，电阻丝工作5 min产生的热量为$4.32×10^4$
J。图中P处电阻丝断裂，其他电阻丝还能工作，则这些电阻丝是并联
（选填“串联”或“并联”）的。答案
6.12 $4.32×10^4$ 并联
解析
【分析】
首先判断电阻丝的连接方式：串联电路用电器相互影响，一处断路则整个电路停止工作；并联电路用电器独立工作，互不影响。题目中P处电阻丝断裂后其他仍能工作，由此确定电阻丝为并联。接着，导电条A处是干路，并联电路中各支路电压等于电源电压，结合总电阻，利用欧姆定律可计算A处电流。最后，根据焦耳定律计算电阻丝产生的热量，需将时间单位换算为秒后代入公式。
【解析】
1. 连接方式判断：因P处电阻丝断裂后其他电阻丝仍能工作，说明各电阻丝互不影响，故为并联。
2. 计算A处电流：电源电压U=12V，电阻丝总电阻R=1Ω，根据欧姆定律I=U/R，得干路电流I=12V/1Ω=12A，即A处电流为12A。
3. 计算热量：工作时间t=5min=5×60s=300s，根据焦耳定律Q=U²t/R，代入数据得$Q=(12V)²×300s/1Ω=43200J=4.32×10^4 J$。
【答案】
$12 4.32×10^4 $并联
【知识点】
欧姆定律、焦耳定律、串并联电路特点
【点评】
本题结合生活实例考查电学基础知识点，重点是串并联电路的判断和公式的应用，需注意时间单位换算，属于中等难度的基础题。
【难度系数】
0.5
首先判断电阻丝的连接方式：串联电路用电器相互影响，一处断路则整个电路停止工作；并联电路用电器独立工作，互不影响。题目中P处电阻丝断裂后其他仍能工作，由此确定电阻丝为并联。接着，导电条A处是干路，并联电路中各支路电压等于电源电压，结合总电阻，利用欧姆定律可计算A处电流。最后，根据焦耳定律计算电阻丝产生的热量，需将时间单位换算为秒后代入公式。
【解析】
1. 连接方式判断：因P处电阻丝断裂后其他电阻丝仍能工作，说明各电阻丝互不影响，故为并联。
2. 计算A处电流：电源电压U=12V，电阻丝总电阻R=1Ω，根据欧姆定律I=U/R，得干路电流I=12V/1Ω=12A，即A处电流为12A。
3. 计算热量：工作时间t=5min=5×60s=300s，根据焦耳定律Q=U²t/R，代入数据得$Q=(12V)²×300s/1Ω=43200J=4.32×10^4 J$。
【答案】
$12 4.32×10^4 $并联
【知识点】
欧姆定律、焦耳定律、串并联电路特点
【点评】
本题结合生活实例考查电学基础知识点，重点是串并联电路的判断和公式的应用，需注意时间单位换算，属于中等难度的基础题。
【难度系数】
0.5
