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9. (2025 河南省实验阶段练改编)小明进行“测量小灯泡的电功率”实验,已知小灯泡上标有“2.5 V”字样,实验器材还有:电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个,导线若干,所用电源电压恒为3 V,实验电路如图甲所示.
(1)连接完图甲电路后,小明匆匆闭合开关进行试触,结果会出现电流表
(2)经检查,小明发现有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上画“×”,并补画出正确的连线.
(3)改正错误后,小明闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表、电流表示数均较小,接下来的操作应该是
(4)小明测得多组实验数据后绘制出小灯泡的U-I图像如图乙所示,小灯泡的额定功率为
(5)小明利用电阻箱等器材,设计了如图丙所示电路测量小灯泡的额定功率,已知小灯泡的额定电流为$I_{额}$,请完成以下实验步骤.
①闭合开关S、$S_2$,断开开关$S_1$,移动滑动变阻器的滑片,使电流表示数为$I_{额}$;
②保持滑动变阻器滑片位置不变,断开开关$S_2$,闭合开关S、$S_1$,调节电阻箱的电阻使电流表示数为$I_{额}$,读出此时电阻箱的示数为$R_0$;
③小灯泡的额定功率$P_{额} = $
第9题图丙
(1)连接完图甲电路后,小明匆匆闭合开关进行试触,结果会出现电流表
无示数
;电压表有示数
.(均选填“有示数”或“无示数”)(2)经检查,小明发现有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上画“×”,并补画出正确的连线.
(3)改正错误后,小明闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表、电流表示数均较小,接下来的操作应该是
将滑动变阻器的滑片P向左移动,观察小灯泡的发光情况
.(4)小明测得多组实验数据后绘制出小灯泡的U-I图像如图乙所示,小灯泡的额定功率为
0.75
W;根据小灯泡的U-I图像和亮度变化,还可以发现小灯泡的亮度由实际电功率决定(或小灯泡的电阻随温度的变化而变化,合理即可)
.(5)小明利用电阻箱等器材,设计了如图丙所示电路测量小灯泡的额定功率,已知小灯泡的额定电流为$I_{额}$,请完成以下实验步骤.
①闭合开关S、$S_2$,断开开关$S_1$,移动滑动变阻器的滑片,使电流表示数为$I_{额}$;
②保持滑动变阻器滑片位置不变,断开开关$S_2$,闭合开关S、$S_1$,调节电阻箱的电阻使电流表示数为$I_{额}$,读出此时电阻箱的示数为$R_0$;
③小灯泡的额定功率$P_{额} = $
$I_{\mathrm{额}}^2R_0$
(用已知量和测量量表示).第9题图丙
答案
9. (1)无示数 有示数 (2)如答图所示
(3)将滑动变阻器的滑片P向左移动,观察小灯泡的发光情况 (4)0.75 小灯泡的亮度由实际电功率决定(或小灯泡的电阻随温度的变化而变化,合理即可) (5)$I_{\mathrm{额}}^2R_0$【解析】(1)~(2)略;(3)电压表测量小灯泡两端的电压,电流表测量电路中的电流,此时电压表、电流表示数很小且小灯泡不亮,说明小灯泡两端的电压比较小,由串联电路电压规律可知,滑动变阻器两端电压太大,即滑动变阻器接入电路的电阻太大,接下来的操作应该是将滑动变阻器的滑片P向左移动,观察小灯泡的发光情况;(4)根据图像可知,当小灯泡电压为2.5 V时,通过小灯泡的电流为0.3 A,则小灯泡的额定功率$P=UI=2.5\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}=0.75\ \mathrm{W}$;随着小灯泡两端电压的增大,通过小灯泡的电流也增大,因此其实际电功率变大,小灯泡的亮度也在变化,即小灯泡的亮度由实际电功率决定,由图乙可知,$U-I$图像是一条曲线,则小灯泡的电阻随温度的变化而变化;(5)①闭合开关S、$\mathrm{S}_2$,断开开关$\mathrm{S}_1$,移动滑动变阻器的滑片,使电流表示数为$I_{\mathrm{额}}$,此时小灯泡正常发光;②保持滑动变阻器滑片位置不变,断开开关$\mathrm{S}_2$,闭合开关S、$\mathrm{S}_1$,调节电阻箱的电阻使电流表示数为$I_{\mathrm{额}}$,读出此时电阻箱的示数为$R_0$,则此时电阻箱的电阻等于小灯泡正常发光时的电阻;③小灯泡的额定功率$P_{\mathrm{额}}=U_{\mathrm{额}}I_{\mathrm{额}}=I_{\mathrm{额}}^2R_0$.
解析
【分析】
本题是“测量小灯泡的电功率”的电学实验综合题，需按电路连接、故障判断、实验操作、计算分析的思路逐步解决：
1. 第(1)问：先分析原电路连接错误，判断电表的示数情况；
2. 第(2)问：修正错误电路，使电流表串联、电压表并联在小灯泡两端，滑动变阻器正确接线；
3. 第(3)问：根据电表和灯泡的状态，判断滑动变阻器的调节方向；
4. 第(4)问：从U-I图像提取额定电压对应的电流计算额定功率，分析图像特点得出结论；
5. 第(5)问：利用等效替代法，结合电阻箱的示数计算小灯泡的额定功率。
【解析】
(1) 原电路中电压表串联接入电路，由于电压表内阻极大，电路中电流几乎为0，因此电流表无示数；电压表相当于接在电源两端，测量电源电压，故电压表有示数。
(2) 错误导线为连接滑动变阻器D端与灯泡右端的导线（图中打×），正确连线：将灯泡右端的导线改接至滑动变阻器的B端，使电流表串联、电压表并联在小灯泡两端，滑动变阻器“一上一下”接线，如答图所示。
(3) 改正后闭合开关，小灯泡不亮且两表示数均较小，说明滑动变阻器接入电路的电阻过大，导致电路电流小、灯泡两端电压小，因此应将滑动变阻器的滑片P向左移动，减小接入电阻，观察小灯泡发光情况。
(4) 由U-I图像可知，当小灯泡电压为额定电压2.5V时，对应的电流为0.3A，故额定功率$P=UI=2.5\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}=0.75\ \mathrm{W}$；小灯泡的U-I图像是曲线，说明其电阻随温度变化，且亮度由实际电功率决定。
(5) 实验采用等效替代法：步骤①中滑动变阻器使电流为$I_{额}$，小灯泡正常发光；步骤②中电阻箱替代小灯泡，调节后电流仍为$I_{额}$，说明电阻箱的阻值等于小灯泡正常发光的电阻$R_0$，因此小灯泡额定功率$P_{额}=I_{额}^2R_0$。
【答案】
(1) 无示数；有示数
(2) 如答图所示
(3) 将滑动变阻器的滑片P向左移动，观察小灯泡的发光情况
(4) 0.75；小灯泡的亮度由实际电功率决定(或小灯泡的电阻随温度的变化而变化，合理即可)
(5) $I_{\mathrm{额}}^2R_0$
【知识点】
测量小灯泡的电功率；滑动变阻器的使用；等效替代法
【点评】
本题为中考电学实验典型题，涵盖电路故障分析、实验操作、额定功率计算及实验方法，考查学生的实验探究能力与知识应用能力，综合性较强。
【难度系数】
0.6
本题是“测量小灯泡的电功率”的电学实验综合题，需按电路连接、故障判断、实验操作、计算分析的思路逐步解决：
1. 第(1)问：先分析原电路连接错误，判断电表的示数情况；
2. 第(2)问：修正错误电路，使电流表串联、电压表并联在小灯泡两端，滑动变阻器正确接线；
3. 第(3)问：根据电表和灯泡的状态，判断滑动变阻器的调节方向；
4. 第(4)问：从U-I图像提取额定电压对应的电流计算额定功率，分析图像特点得出结论；
5. 第(5)问：利用等效替代法，结合电阻箱的示数计算小灯泡的额定功率。
【解析】
(1) 原电路中电压表串联接入电路，由于电压表内阻极大，电路中电流几乎为0，因此电流表无示数；电压表相当于接在电源两端，测量电源电压，故电压表有示数。
(2) 错误导线为连接滑动变阻器D端与灯泡右端的导线（图中打×），正确连线：将灯泡右端的导线改接至滑动变阻器的B端，使电流表串联、电压表并联在小灯泡两端，滑动变阻器“一上一下”接线，如答图所示。
(3) 改正后闭合开关，小灯泡不亮且两表示数均较小，说明滑动变阻器接入电路的电阻过大，导致电路电流小、灯泡两端电压小，因此应将滑动变阻器的滑片P向左移动，减小接入电阻，观察小灯泡发光情况。
(4) 由U-I图像可知，当小灯泡电压为额定电压2.5V时，对应的电流为0.3A，故额定功率$P=UI=2.5\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}=0.75\ \mathrm{W}$；小灯泡的U-I图像是曲线，说明其电阻随温度变化，且亮度由实际电功率决定。
(5) 实验采用等效替代法：步骤①中滑动变阻器使电流为$I_{额}$，小灯泡正常发光；步骤②中电阻箱替代小灯泡，调节后电流仍为$I_{额}$，说明电阻箱的阻值等于小灯泡正常发光的电阻$R_0$，因此小灯泡额定功率$P_{额}=I_{额}^2R_0$。
【答案】
(1) 无示数；有示数
(2) 如答图所示
(3) 将滑动变阻器的滑片P向左移动，观察小灯泡的发光情况
(4) 0.75；小灯泡的亮度由实际电功率决定(或小灯泡的电阻随温度的变化而变化，合理即可)
(5) $I_{\mathrm{额}}^2R_0$
【知识点】
测量小灯泡的电功率；滑动变阻器的使用；等效替代法
【点评】
本题为中考电学实验典型题，涵盖电路故障分析、实验操作、额定功率计算及实验方法，考查学生的实验探究能力与知识应用能力，综合性较强。
【难度系数】
0.6
10. 万唯原创 某电热水器铭牌如表格所示.求：
(1)该电热水器正常工作时电热丝的电阻是多少？
(2) 中考新考法·科学论证，小明家洗澡间所使用电线的安全载流量为25 A，洗澡间安装有一个额定功率为1 200 W 的浴霸和一个额定功率为30 W 的LED照明灯.请通过计算说明该电热水器安装后是否可以与浴霸和照明灯同时使用？
(1)该电热水器正常工作时电热丝的电阻是多少？
(2) 中考新考法·科学论证，小明家洗澡间所使用电线的安全载流量为25 A，洗澡间安装有一个额定功率为1 200 W 的浴霸和一个额定功率为30 W 的LED照明灯.请通过计算说明该电热水器安装后是否可以与浴霸和照明灯同时使用？
答案
10. 解:(1)由$P=UI=\frac{U^2}{R}$可知,该电热水器正常工作时电热丝的电阻
$R=\frac{U^2}{P}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{2\ 000\ \mathrm{W}}=24.2\ \Omega$
(2)家庭电路中各用电器并联,根据$P=UI$可知,浴霸、照明灯和电热水器同时正常工作时通过电线的电流
$I_{\mathrm{总}}=\frac{P_{\mathrm{浴霸}}+P_{\mathrm{灯}}+P}{U}=\frac{1\ 200\ \mathrm{W}+30\ \mathrm{W}+2\ 000\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}\approx14.68\ \mathrm{A}＜25\ \mathrm{A}$
所以该电热水器安装后可以和浴霸、照明灯同时使用.
$R=\frac{U^2}{P}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{2\ 000\ \mathrm{W}}=24.2\ \Omega$
(2)家庭电路中各用电器并联,根据$P=UI$可知,浴霸、照明灯和电热水器同时正常工作时通过电线的电流
$I_{\mathrm{总}}=\frac{P_{\mathrm{浴霸}}+P_{\mathrm{灯}}+P}{U}=\frac{1\ 200\ \mathrm{W}+30\ \mathrm{W}+2\ 000\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}\approx14.68\ \mathrm{A}＜25\ \mathrm{A}$
所以该电热水器安装后可以和浴霸、照明灯同时使用.
解析
【分析】
本题分为两小问，第(1)问求电热水器电热丝的电阻，需利用电功率与电压、电阻的关系公式变形求解；第(2)问判断电热水器能否与浴霸、照明灯同时使用，需结合家庭电路并联的特点，先计算三者同时工作的总电流，再与电线的安全载流量比较，从而得出结论。
【解析】
(1) 电热水器正常工作时，电压为额定电压$ U=220\ \mathrm{V} $，功率为额定功率$ P=2000\ \mathrm{W} $。根据电功率公式 $ P=\frac{U^2}{R} $，变形可得电热丝的电阻：
$ R=\frac{U^2}{P}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{2000\ \mathrm{W}}=24.2\ \Omega $
(2) 家庭电路中各用电器并联，总功率等于各用电器功率之和。浴霸功率$ P_{\mathrm{浴霸}}=1200\ \mathrm{W} $，照明灯功率$ P_{\mathrm{灯}}=30\ \mathrm{W} $，电热水器功率$ P=2000\ \mathrm{W} $，三者同时工作的总功率：
$ P_{\mathrm{总}}=P_{\mathrm{浴霸}}+P_{\mathrm{灯}}+P=1200\ \mathrm{W}+30\ \mathrm{W}+2000\ \mathrm{W}=3230\ \mathrm{W} $
根据 $ P=UI $，可得总电流：
$ I_{\mathrm{总}}=\frac{P_{\mathrm{总}}}{U}=\frac{3230\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}\approx14.68\ \mathrm{A} $
因为 $ 14.68\ \mathrm{A}＜25\ \mathrm{A} $，所以该电热水器安装后可以和浴霸、照明灯同时使用。
【答案】
(1) 该电热水器正常工作时电热丝的电阻是$ 24.2\ \Omega $；(2) 该电热水器安装后可以与浴霸和照明灯同时使用。
【知识点】
电功率计算、并联电路特点、家庭电路应用
【点评】
本题结合电热水器铭牌与家庭电路实际，考查电功率公式的应用，需掌握公式变形及并联电路总功率、总电流的计算，是基础电学应用题，注重知识的实际运用。
【难度系数】
0.6
本题分为两小问，第(1)问求电热水器电热丝的电阻，需利用电功率与电压、电阻的关系公式变形求解；第(2)问判断电热水器能否与浴霸、照明灯同时使用，需结合家庭电路并联的特点，先计算三者同时工作的总电流，再与电线的安全载流量比较，从而得出结论。
【解析】
(1) 电热水器正常工作时，电压为额定电压$ U=220\ \mathrm{V} $，功率为额定功率$ P=2000\ \mathrm{W} $。根据电功率公式 $ P=\frac{U^2}{R} $，变形可得电热丝的电阻：
$ R=\frac{U^2}{P}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{2000\ \mathrm{W}}=24.2\ \Omega $
(2) 家庭电路中各用电器并联，总功率等于各用电器功率之和。浴霸功率$ P_{\mathrm{浴霸}}=1200\ \mathrm{W} $，照明灯功率$ P_{\mathrm{灯}}=30\ \mathrm{W} $，电热水器功率$ P=2000\ \mathrm{W} $，三者同时工作的总功率：
$ P_{\mathrm{总}}=P_{\mathrm{浴霸}}+P_{\mathrm{灯}}+P=1200\ \mathrm{W}+30\ \mathrm{W}+2000\ \mathrm{W}=3230\ \mathrm{W} $
根据 $ P=UI $，可得总电流：
$ I_{\mathrm{总}}=\frac{P_{\mathrm{总}}}{U}=\frac{3230\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}\approx14.68\ \mathrm{A} $
因为 $ 14.68\ \mathrm{A}＜25\ \mathrm{A} $，所以该电热水器安装后可以和浴霸、照明灯同时使用。
【答案】
(1) 该电热水器正常工作时电热丝的电阻是$ 24.2\ \Omega $；(2) 该电热水器安装后可以与浴霸和照明灯同时使用。
【知识点】
电功率计算、并联电路特点、家庭电路应用
【点评】
本题结合电热水器铭牌与家庭电路实际，考查电功率公式的应用，需掌握公式变形及并联电路总功率、总电流的计算，是基础电学应用题，注重知识的实际运用。
【难度系数】
0.6
