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1 [2025河北石家庄期中,中]在测量“小灯泡电功率”的实验中,小明所在的实验小组用的电源电压为4.5 V,小灯泡额定电压为2.5 V。他们所设计的实验电路如图甲所示。
乙
(1)正确操作后,小明同学闭合开关,电压表示数(如图乙所示)为V,若他想测量小灯泡的额定功率,应将图甲中滑片P向(填“左”或“右”)端移动,使电压表的示数为V。
(2)小丽同学移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图丙所示的I-U图像,根据图像信息,可计算出小灯泡的额定功率是W。
(3)为了成功测出小灯泡的额定功率,该实验中滑动变阻器的最大阻值至少为Ω。
(4)实验小组的同学完成上述实验后,小华提议用这些器材探究电流与电压的关系,小明立刻说明无法完成此实验,小明认为不能完成此实验探究的理由是:。
(5)小灯泡正常发光时的功率为$P_{额}$,若电流为0.1 A时小灯泡的功率为$P_{1}$,则$P_{1}\_\_\_\_\_\_\dfrac{P_{额}}{4}$(填“＞”“＜”或“=”)。
乙
(1)正确操作后,小明同学闭合开关,电压表示数(如图乙所示)为V,若他想测量小灯泡的额定功率,应将图甲中滑片P向(填“左”或“右”)端移动,使电压表的示数为V。
(2)小丽同学移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图丙所示的I-U图像,根据图像信息,可计算出小灯泡的额定功率是W。
(3)为了成功测出小灯泡的额定功率,该实验中滑动变阻器的最大阻值至少为Ω。
(4)实验小组的同学完成上述实验后,小华提议用这些器材探究电流与电压的关系,小明立刻说明无法完成此实验,小明认为不能完成此实验探究的理由是:。
(5)小灯泡正常发光时的功率为$P_{额}$,若电流为0.1 A时小灯泡的功率为$P_{1}$,则$P_{1}\_\_\_\_\_\_\dfrac{P_{额}}{4}$(填“＞”“＜”或“=”)。
答案
(1)1.5 左 2.5
(2)0.5
(3)10
(4)灯丝电阻随温度的变化而变化,不是一个定值
(5)＜
【解析】(1)由图乙可知,电压表接小量程,则电压表示数为1.5 V。由题干可知,灯泡额定电压为2.5 V,现在灯泡两端电压为1.5 V,比额定电压小,需将滑动变阻器滑片向连入电路阻值变小的方向移动,即向左移动,从而使小灯泡两端电压为 2.5 V,使灯泡正常发光。
(2)由图丙可知,灯泡正常发光(两端电压为2.5 V)时,通过灯泡的电流为0.2 A,则灯泡的额定功率 $P_\mathrm{L} = U_\mathrm{L}I_\mathrm{L} = 2.5\ \mathrm{V} × 0.2\ \mathrm{A} = 0.5\ \mathrm{W}$。
(3)灯泡正常发光时,其两端电压为 2.5 V,通过的电流为 0.2 A,此时滑动变阻器分得的电压$U_\mathrm{滑}=U-U_\mathrm{L}=4.5\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=2\ \mathrm{V}$,滑动变阻器的最大阻值至少为 $R_P=\dfrac{U_\mathrm{滑}}{I_\mathrm{L}}=\dfrac{2\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$。
(4)探究电流与电压的关系时,要控制电阻大小不变,而灯丝的电阻随温度的变化而变化。
(5)灯泡正常发光时的功率 $P_\mathrm{额}=I_\mathrm{额}^2 R_\mathrm{额}$,额定电流为0.2 A,当电流变为 0.1 A 时,$I_\mathrm{实}=\dfrac{1}{2}I_\mathrm{额}$,实际功率变为 $P_1=I_\mathrm{实}^2 R=(\dfrac{1}{2}I_\mathrm{额})^2 R=\dfrac{1}{4}I_\mathrm{额}^2 R$,但随着电流的减小,灯泡电阻也减小,即$R_\mathrm{额}＞R$,则 $P_1＜\dfrac{P_\mathrm{额}}{4}$。
(2)0.5
(3)10
(4)灯丝电阻随温度的变化而变化,不是一个定值
(5)＜
【解析】(1)由图乙可知,电压表接小量程,则电压表示数为1.5 V。由题干可知,灯泡额定电压为2.5 V,现在灯泡两端电压为1.5 V,比额定电压小,需将滑动变阻器滑片向连入电路阻值变小的方向移动,即向左移动,从而使小灯泡两端电压为 2.5 V,使灯泡正常发光。
(2)由图丙可知,灯泡正常发光(两端电压为2.5 V)时,通过灯泡的电流为0.2 A,则灯泡的额定功率 $P_\mathrm{L} = U_\mathrm{L}I_\mathrm{L} = 2.5\ \mathrm{V} × 0.2\ \mathrm{A} = 0.5\ \mathrm{W}$。
(3)灯泡正常发光时,其两端电压为 2.5 V,通过的电流为 0.2 A,此时滑动变阻器分得的电压$U_\mathrm{滑}=U-U_\mathrm{L}=4.5\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=2\ \mathrm{V}$,滑动变阻器的最大阻值至少为 $R_P=\dfrac{U_\mathrm{滑}}{I_\mathrm{L}}=\dfrac{2\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$。
(4)探究电流与电压的关系时,要控制电阻大小不变,而灯丝的电阻随温度的变化而变化。
(5)灯泡正常发光时的功率 $P_\mathrm{额}=I_\mathrm{额}^2 R_\mathrm{额}$,额定电流为0.2 A,当电流变为 0.1 A 时,$I_\mathrm{实}=\dfrac{1}{2}I_\mathrm{额}$,实际功率变为 $P_1=I_\mathrm{实}^2 R=(\dfrac{1}{2}I_\mathrm{额})^2 R=\dfrac{1}{4}I_\mathrm{额}^2 R$,但随着电流的减小,灯泡电阻也减小,即$R_\mathrm{额}＞R$,则 $P_1＜\dfrac{P_\mathrm{额}}{4}$。
解析
【分析】
本题是测量小灯泡电功率的综合实验题，需结合电压表读数、滑动变阻器调节、电功率计算、实验探究的控制变量法等知识逐步分析：
1. 第(1)问：先读取电压表示数，对比额定电压，根据串联分压规律判断滑动变阻器滑片移动方向，使灯泡两端电压达到额定值；
2. 第(2)问：从I-U图像中找到额定电压对应的电流，利用$P=UI$计算额定功率；
3. 第(3)问：灯泡正常发光时，根据串联电压规律算出滑动变阻器两端电压，结合额定电流，用欧姆定律求出滑动变阻器最小阻值；
4. 第(4)问：探究电流与电压关系需控制电阻不变，而灯丝电阻随温度变化，据此说明无法完成实验；
5. 第(5)问：根据电功率公式，结合灯丝电阻随电流减小而减小的特点，比较$P_1$与$\frac{P_{额}}{4}$的大小。
【解析】
(1) 由图乙可知，电压表选用0~3V小量程，分度值0.1V，示数为1.5V；灯泡额定电压为2.5V，当前电压小于额定电压，需增大灯泡两端电压。根据串联分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故滑片向左移动，使电压表示数为2.5V。
(2) 由图丙的I-U图像可知，当灯泡两端电压为额定电压2.5V时，对应的电流为0.2A，因此小灯泡的额定功率：$P_{额}=U_{额}I_{额}=2.5\ \mathrm{V}×0.2\ \mathrm{A}=0.5\ \mathrm{W}$。
(3) 灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压：$U_{滑}=U - U_{额}=4.5\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=2\ \mathrm{V}$，此时电路电流等于额定电流0.2A，根据欧姆定律，滑动变阻器的最小阻值：$R_{滑最小}=\frac{U_{滑}}{I_{额}}=\frac{2\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$。
(4) 探究电流与电压的关系时，需控制电阻大小不变；而灯丝的电阻随温度的变化而变化，不是定值，因此无法完成该实验。
(5) 灯泡正常发光时的功率$P_{额}=I_{额}^2R_{额}$，当电流为0.1A时，实际电流为额定电流的$\frac{1}{2}$，此时灯丝温度降低，电阻$R＜R_{额}$，则实际功率$P_{1}=I_{实}^2R=(\frac{1}{2}I_{额})^2R=\frac{1}{4}I_{额}^2R$，因为$R＜R_{额}$，所以$P_{1}＜\frac{1}{4}I_{额}^2R_{额}=\frac{P_{额}}{4}$。
【答案】
(1)1.5；左；2.5
(2)0.5
(3)10
(4)灯丝电阻随温度的变化而变化，不是一个定值
(5)＜
【知识点】
测量小灯泡电功率、电功率计算、欧姆定律的应用
【点评】
本题是电学实验的综合题，涵盖实验操作、电功率计算、滑动变阻器选择、实验探究的控制变量原则等核心知识点，重点考查学生对实验原理和规律的理解应用，尤其是灯丝电阻随温度变化的特点是解题关键，属于中等难度的电学实验题。
【难度系数】
0.6
本题是测量小灯泡电功率的综合实验题，需结合电压表读数、滑动变阻器调节、电功率计算、实验探究的控制变量法等知识逐步分析：
1. 第(1)问：先读取电压表示数，对比额定电压，根据串联分压规律判断滑动变阻器滑片移动方向，使灯泡两端电压达到额定值；
2. 第(2)问：从I-U图像中找到额定电压对应的电流，利用$P=UI$计算额定功率；
3. 第(3)问：灯泡正常发光时，根据串联电压规律算出滑动变阻器两端电压，结合额定电流，用欧姆定律求出滑动变阻器最小阻值；
4. 第(4)问：探究电流与电压关系需控制电阻不变，而灯丝电阻随温度变化，据此说明无法完成实验；
5. 第(5)问：根据电功率公式，结合灯丝电阻随电流减小而减小的特点，比较$P_1$与$\frac{P_{额}}{4}$的大小。
【解析】
(1) 由图乙可知，电压表选用0~3V小量程，分度值0.1V，示数为1.5V；灯泡额定电压为2.5V，当前电压小于额定电压，需增大灯泡两端电压。根据串联分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故滑片向左移动，使电压表示数为2.5V。
(2) 由图丙的I-U图像可知，当灯泡两端电压为额定电压2.5V时，对应的电流为0.2A，因此小灯泡的额定功率：$P_{额}=U_{额}I_{额}=2.5\ \mathrm{V}×0.2\ \mathrm{A}=0.5\ \mathrm{W}$。
(3) 灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压：$U_{滑}=U - U_{额}=4.5\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=2\ \mathrm{V}$，此时电路电流等于额定电流0.2A，根据欧姆定律，滑动变阻器的最小阻值：$R_{滑最小}=\frac{U_{滑}}{I_{额}}=\frac{2\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$。
(4) 探究电流与电压的关系时，需控制电阻大小不变；而灯丝的电阻随温度的变化而变化，不是定值，因此无法完成该实验。
(5) 灯泡正常发光时的功率$P_{额}=I_{额}^2R_{额}$，当电流为0.1A时，实际电流为额定电流的$\frac{1}{2}$，此时灯丝温度降低，电阻$R＜R_{额}$，则实际功率$P_{1}=I_{实}^2R=(\frac{1}{2}I_{额})^2R=\frac{1}{4}I_{额}^2R$，因为$R＜R_{额}$，所以$P_{1}＜\frac{1}{4}I_{额}^2R_{额}=\frac{P_{额}}{4}$。
【答案】
(1)1.5；左；2.5
(2)0.5
(3)10
(4)灯丝电阻随温度的变化而变化，不是一个定值
(5)＜
【知识点】
测量小灯泡电功率、电功率计算、欧姆定律的应用
【点评】
本题是电学实验的综合题，涵盖实验操作、电功率计算、滑动变阻器选择、实验探究的控制变量原则等核心知识点，重点考查学生对实验原理和规律的理解应用，尤其是灯丝电阻随温度变化的特点是解题关键，属于中等难度的电学实验题。
【难度系数】
0.6
2[2025黑龙江大兴安岭中考节选,偏难]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($U_{额}=2.5\ \mathrm{V}$,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、电流表、电压表、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。(导线不允许交叉)
(2)小明检查电表量程的选择和电路的连接都无误后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处,开始实验。小丽指出小明的实验操作存在错误,正确的操作应是:
(3)纠正错误操作后继续实验,获取实验数据。当电压表示数为2.5 V时,电流表表盘如图乙所示,通过计算可知,小灯泡L的额定功率为
(4)完成实验后,小明设计了如图丙所示的电路,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
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$P_{额}=$
(5)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)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。(导线不允许交叉)
(2)小明检查电表量程的选择和电路的连接都无误后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处,开始实验。小丽指出小明的实验操作存在错误,正确的操作应是:
先将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处,再闭合开关
。(3)纠正错误操作后继续实验,获取实验数据。当电压表示数为2.5 V时,电流表表盘如图乙所示,通过计算可知,小灯泡L的额定功率为
0.75
W。(4)完成实验后,小明设计了如图丙所示的电路,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
0.5
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$P_{额}=$
$U_{额}· \dfrac{U_0}{R_0}$
(用$U_{额}$、$U_0$、$R_0$表示)。(5)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:
不能,判断依据见解析(合理即可)
。答案
(1)
(2)先将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处,再闭合开关
(3)0.75
(4)①0.5 ③$U_{额}· \dfrac{U_0}{R_0}$
(5)不能,判断依据见解析(合理即可)
【解析】(1)小灯泡 L 的额定电压 $U_\mathrm{额}=2.5\ \mathrm{V}$,额定功率约为 0.8 W,根据 $P=UI$ 可知,小灯泡的额定电流约为 $I=\dfrac{P}{U_\mathrm{额}}=\dfrac{0.8\ \mathrm{W}}{2.5\ \mathrm{V}}=0.32\ \mathrm{A}$,故电流表选用小量程串联在电路中。
(2)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处。
(3)由(1)可知,电流表选用小量程;当电压表示数为 2.5 V 时,电流表表盘如题图乙所示,此时电流表的分度值是0.02 A,其示数为 0.3 A,则小灯泡的额定功率为: $P_\mathrm{L} = U_\mathrm{额} I_\mathrm{L} = 2.5\ \mathrm{V} × 0.3\ \mathrm{A} = 0.75\ \mathrm{W}$。
(4)①由题图丙知,闭合开关 S,$S_1$ 接 a 时,小灯泡 L、$R_0$ 和滑动变阻器串联,电压表测定值电阻和滑动变阻器两端的总电压;为了测小灯泡的额定功率,需要让小灯泡在额定电压下工作,结合串联电路电压的规律可知此时电压表的示数 $U'=U-U_\mathrm{额}=3\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=0.5\ \mathrm{V}$;②保持滑片位置不动,将开关 $S_1$ 接 b,电压表测定值电阻两端的电压,此时电压表的示数为 $U_0$,则电路中的电流为: $I'=I_0=\dfrac{U_0}{R_0}$,小灯泡的额定功率为: $P_\mathrm{额}=U_\mathrm{额} I'=U_\mathrm{额}· \dfrac{U_0}{R_0}$。
(5)由前面实验可知,若小灯泡 L 正常发光,通过小灯泡的电流 $I_\mathrm{L}=0.3\ \mathrm{A}$,$R_0$ 与小灯泡串联,则此时 $R_0$两端的电压 $U_0=I_\mathrm{L}R_0=0.3\ \mathrm{A} × 20\ \Omega=6\ \mathrm{V}＞3\ \mathrm{V}$,即 $R_0$ 两端的电压大于电源电压,因此不能满足实验要求,所以不能测出小灯泡 L 的额定功率。
解析
【分析】
本题围绕“测量小灯泡的电功率”实验展开，需结合实验原理、滑动变阻器的使用规则、串联电路特点及欧姆定律、电功率公式解决各问题：
(1) 连接电路时，需根据小灯泡额定电流选择电流表量程，串联接入电路；
(2) 闭合开关前，滑动变阻器调至最大阻值是保护电路的基本操作，需明确正确操作顺序；
(3) 额定功率是小灯泡在额定电压下的功率，需读取额定电压对应的电流，利用P=UI计算；
(4) 缺电流表时，利用串联电路电流相等的特点，先让小灯泡正常发光，再通过定值电阻的电压和阻值算出电路电流，进而得到额定功率；
(5) 判断实验可行性，需计算小灯泡正常发光时定值电阻两端的电压，与电源电压比较，若超过电源电压则无法实现。
【解析】
(1) 小灯泡额定电压$U_{额}=2.5\ \mathrm{V}$，额定功率约0.8W，由$P=UI$得额定电流约$I=\dfrac{P}{U_{额}}=\dfrac{0.8\ \mathrm{W}}{2.5\ \mathrm{V}}=0.32\ \mathrm{A}$，故电流表选0~0.6A小量程，串联在电路中，导线不交叉；
(2) 为保护电路，闭合开关前，应先将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处，再闭合开关，小明的错误是闭合开关后才调整滑片；
(3) 电流表用0~0.6A量程，分度值0.02A，示数为0.3A，小灯泡额定功率$P_{额}=U_{额}I=2.5\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}=0.75\ \mathrm{W}$；
(4) ①开关$S_1$接a时，电压表测滑动变阻器和$R_0$的总电压，电源电压3V，要让小灯泡正常发光，需使灯两端电压为2.5V，故电压表示数为$3\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=0.5\ \mathrm{V}$；②保持滑片不动，$S_1$接b时，电压表测$R_0$两端电压$U_0$，电路电流$I=\dfrac{U_0}{R_0}$，即小灯泡的额定电流，故$P_{额}=U_{额}·\dfrac{U_0}{R_0}$；
(5) 若$R_0=20\ \Omega$，小灯泡正常发光时电流约0.3A，$R_0$两端电压$U_0=IR_0=0.3\ \mathrm{A}×20\ \Omega=6\ \mathrm{V}＞3\ \mathrm{V}$，超过电源电压，无法满足实验要求，故不能测出额定功率。
【答案】
(1)
(2)先将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处，再闭合开关
(3)0.75
(4)①0.5 ③$U_{额}· \dfrac{U_0}{R_0}$
(5)不能，判断依据：小灯泡正常发光时，定值电阻$R_0$两端的电压为6V，大于电源电压3V，无法满足实验要求。
【知识点】
测量小灯泡电功率、串联电路规律、欧姆定律
【点评】
本题为中考偏难题，综合考查测量小灯泡电功率的实验操作、特殊方法测额定功率及电路可行性判断，要求学生熟练掌握实验原理、串联电路特点及公式应用，对知识的综合运用能力要求较高。
【难度系数】
0.3
本题围绕“测量小灯泡的电功率”实验展开，需结合实验原理、滑动变阻器的使用规则、串联电路特点及欧姆定律、电功率公式解决各问题：
(1) 连接电路时，需根据小灯泡额定电流选择电流表量程，串联接入电路；
(2) 闭合开关前，滑动变阻器调至最大阻值是保护电路的基本操作，需明确正确操作顺序；
(3) 额定功率是小灯泡在额定电压下的功率，需读取额定电压对应的电流，利用P=UI计算；
(4) 缺电流表时，利用串联电路电流相等的特点，先让小灯泡正常发光，再通过定值电阻的电压和阻值算出电路电流，进而得到额定功率；
(5) 判断实验可行性，需计算小灯泡正常发光时定值电阻两端的电压，与电源电压比较，若超过电源电压则无法实现。
【解析】
(1) 小灯泡额定电压$U_{额}=2.5\ \mathrm{V}$，额定功率约0.8W，由$P=UI$得额定电流约$I=\dfrac{P}{U_{额}}=\dfrac{0.8\ \mathrm{W}}{2.5\ \mathrm{V}}=0.32\ \mathrm{A}$，故电流表选0~0.6A小量程，串联在电路中，导线不交叉；
(2) 为保护电路，闭合开关前，应先将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处，再闭合开关，小明的错误是闭合开关后才调整滑片；
(3) 电流表用0~0.6A量程，分度值0.02A，示数为0.3A，小灯泡额定功率$P_{额}=U_{额}I=2.5\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}=0.75\ \mathrm{W}$；
(4) ①开关$S_1$接a时，电压表测滑动变阻器和$R_0$的总电压，电源电压3V，要让小灯泡正常发光，需使灯两端电压为2.5V，故电压表示数为$3\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=0.5\ \mathrm{V}$；②保持滑片不动，$S_1$接b时，电压表测$R_0$两端电压$U_0$，电路电流$I=\dfrac{U_0}{R_0}$，即小灯泡的额定电流，故$P_{额}=U_{额}·\dfrac{U_0}{R_0}$；
(5) 若$R_0=20\ \Omega$，小灯泡正常发光时电流约0.3A，$R_0$两端电压$U_0=IR_0=0.3\ \mathrm{A}×20\ \Omega=6\ \mathrm{V}＞3\ \mathrm{V}$，超过电源电压，无法满足实验要求，故不能测出额定功率。
【答案】
(1)
(2)先将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处，再闭合开关
(3)0.75
(4)①0.5 ③$U_{额}· \dfrac{U_0}{R_0}$
(5)不能，判断依据：小灯泡正常发光时，定值电阻$R_0$两端的电压为6V，大于电源电压3V，无法满足实验要求。
【知识点】
测量小灯泡电功率、串联电路规律、欧姆定律
【点评】
本题为中考偏难题，综合考查测量小灯泡电功率的实验操作、特殊方法测额定功率及电路可行性判断，要求学生熟练掌握实验原理、串联电路特点及公式应用，对知识的综合运用能力要求较高。
【难度系数】
0.3
