4. 如图13-2-14甲所示的电路中，小灯泡的额定电压为3.8 V。闭合开关，将滑动变阻器的滑动头移至某处时，电压表的示数如图13-2-14乙所示，若想测量小灯泡正常发光时的电阻和电功率，应将滑动变阻器的滑动头向（选填“左”或“右”）移动，直至电压表的示数为V，此时电流表的示数如图13-2-14丙所示，则小灯泡的额定功率为W。

4. 右 3.8 1.14

【分析】
首先明确电路为滑动变阻器与小灯泡串联，电压表测小灯泡两端电压，电流表测电路电流。要使小灯泡正常发光，需让其两端电压等于额定电压3.8V。先读取当前电压表示数，判断其与额定电压的关系，再结合串联分压规律确定滑动变阻器滑片的移动方向；接着读取电流表示数，最后利用电功率公式计算额定功率。
【解析】
1. 读取电压表示数：图乙中电压表选用0~15V量程，分度值为0.5V，示数为4V，大于小灯泡额定电压3.8V，需减小小灯泡两端电压。
2. 调整滑动变阻器：串联电路中，电阻越大分压越大，要减小灯泡电压，需增大滑动变阻器接入电路的电阻。由图甲可知，滑动变阻器接左下和右上接线柱，滑片向右移动时，接入电阻丝长度变长，电阻变大，因此滑片应向右移动，直至电压表示数为3.8V。
3. 读取电流表示数：图丙中电流表选用0~0.6A量程，分度值为0.02A，示数为0.3A，即小灯泡的额定电流为0.3A。
4. 计算额定功率：根据公式$P=UI$，小灯泡的额定功率$P=3.8V×0.3A=1.14W$。
【答案】
右；3.8；1.14
【知识点】
串联电路分压、电表读数、电功率计算
【点评】
本题考查测量小灯泡额定功率的实验，需掌握电表读数方法、滑动变阻器的调节原理，结合串联电路分压规律分析滑片移动方向，是电学实验的基础题型，注重对基础知识点的应用。
【难度系数】
0.5

1. 在“伏安法测量小灯泡的电功率”实验中，某同学连接好电路，闭合开关，当滑动变阻器接入电路的电阻变大时，电压表的示数也随之变大；反之，电压表的示数也随之变小。这是因为（）。

A.电压表与滑动变阻器并联了
B.小灯泡被短路了
C.滑动变阻器的接线柱接错了
D.电压表的正、负接线柱接错了

1. A

【分析】
要解决这道题，需结合伏安法测小灯泡电功率的常规电路，以及串联电路的电压规律分析：正常情况下，伏安法测小灯泡功率时，小灯泡与滑动变阻器串联，电压表应并联在小灯泡两端，测小灯泡电压。题目中滑动变阻器接入电阻变大时，电压表示数反而变大，说明电压表测量的是滑动变阻器两端的电压，据此逐一分析选项即可。
【解析】
伏安法测小灯泡电功率的常规电路中，小灯泡与滑动变阻器串联，电压表应并联在小灯泡两端。当滑动变阻器接入电阻变大时，电路总电阻变大，电流变小：
选项A：若电压表与滑动变阻器并联，测滑动变阻器的电压，根据串联分压规律，滑动变阻器电阻变大时，其两端电压会变大，符合题目描述；
选项B：若小灯泡被短路，电压表测短路的小灯泡，示数为0，不符合；
选项C：滑动变阻器接线柱接错（如接两个上或两个下），接入电阻不会随滑片移动变化，电压表示数不会随滑动变阻器电阻变化，不符合；
选项D：电压表正负接线柱接错，只会导致指针反向偏转，不会出现示数随滑动变阻器电阻变化的情况，不符合。
综上，答案为A。
【答案】
A
【知识点】
伏安法测电功率、串联电路分压规律
【点评】
本题考查伏安法测小灯泡电功率的电路连接及串联分压规律的应用，需掌握电压表的正确连接位置，结合串联电路的电压关系分析现象，属于基础应用类题目，难度不大。
【难度系数】
0.6

2. 小明利用如图13-2-15所示的电路测量小灯泡的电功率，其中小灯泡的灯丝电阻会随着温度的变化而变化。小灯泡上标有“2.5 V 0.5 W”的字样，电源电压恒为3 V，根据获得的实验数据绘制出电路总功率$P_{总}$、小灯泡电功率$P_{L}$、电压表示数$U_1$(电压表$V_1$的示数)和$U_2$(电压表$V_2$的示数)随电路电流变化的关系图像，如图13-2-16所示，其中正确的是()。

2. C

【分析】
首先明确电路结构：小灯泡与滑动变阻器串联，电源电压恒为3V，电压表V₁测小灯泡两端电压，V₂测滑动变阻器两端电压。接下来分析各物理量随电路电流的变化规律：①总功率P总=U总I，U总恒定，故P总与I成正比，图像为过原点的倾斜直线；②小灯泡功率P_L=I²R_L，灯丝电阻R_L随电流增大（温度升高）而增大，因此P_L随I变化的图像是斜率逐渐变大的曲线；③小灯泡电压U₁=IR_L，滑动变阻器电压U₂=3V-U₁，两者之和恒为电源电压，随电流增大U₁增大、U₂减小。结合这些规律判断选项，正确答案为C。
【解析】
步骤1：确定电路连接：小灯泡与滑动变阻器串联，电源电压U总=3V恒定，V₁测小灯泡电压，V₂测滑动变阻器电压。
步骤2：分析总功率：根据电功率公式P总=U总I，U总不变，因此P总与电流I成正比，图像为过原点的倾斜直线。
步骤3：分析小灯泡功率：P_L=I²R_L，由于灯丝电阻R_L随温度（电流增大时灯丝温度升高）增大而增大，故P_L随I变化的图像是曲线，且斜率逐渐增大。
步骤4：分析电压表示数：U₁=IR_L，U₂=U总-U₁=3V-U₁，随电流I增大，U₁增大、U₂减小，两者之和恒为3V。结合上述规律，可判断正确图像对应选项C。
【答案】
C
【知识点】
串联电路特点、电功率计算、影响电阻大小的因素
【点评】
本题结合串联电路规律和电功率公式，考查学生对物理量随电流变化图像的分析能力，关键需注意灯丝电阻随温度变化的特点，区分总功率与小灯泡功率的图像差异。
【难度系数】
0.5

3. 实验小组在“探究小灯泡的亮度与实际功率的关系”实验中，所用的实验器材有：电压恒为6 V的电源、额定电压为2.5 V的小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和若干导线等。
(1)根据实验要求连接的电路如图13-2-17甲所示，闭合开关S，发现小灯泡不发光，电流表无示数，电压表有示数且超出量程，则电路故障可能是小灯泡。
(2)排除故障后，同学们继续进行实验，记录的实验数据如下表，当电压表的示数为2.5 V时，电流表的示数如图13-2-17乙所示，为A。


分析表格数据可知：
①小灯泡的额定功率为W。
②随着实际功率的增大，小灯泡（选填“变亮”或“变暗”）。
③小灯泡的灯丝电阻随着实际功率的增大而变大，原因是小灯泡的灯丝电阻与有关。
(3)为了完成本实验，所用滑动变阻器的最大阻值不能小于Ω。
(4)实验后同学们想测量另一个额定电压为$ U_{额} $的小灯泡的额定功率，却发现电流表坏了，同学们交流讨论后，找来一个阻值未知的定值电阻$ R_1 $，并观察滑动变阻器的铭牌得知其最大阻值为$ R_0 $，设计了如图13-2-18所示的电路图，也正确测出了小灯泡的额定功率$ P_{额} $。请你将下列实验步骤补充完整。

①闭合开关$ S_1 $和$ S_3 $，断开开关$ S_2 $，调节滑动变阻器的滑动头至$ a $端，电压表的示数为$ U_1 $；再将滑动头调至$ b $端，电压表的示数为$ U_2 $。
②闭合开关$ S_2 $，断开开关$ S_1 $和$ S_3 $，调节滑动头，使电压表的示数为$ U_1 - U_{额} $。
③不改变滑动头的位置，闭合开关$ S_1 $，断开开关$ S_2 $和$ S_3 $，电压表的示数为$ U_3 $。
④待测小灯泡的额定功率$ P_{额} = $（用$ U_{额} $、$ U_1 $、$ U_2 $、$ U_3 $和$ R_0 $表示）。

3. (1) 断路
(2) 0.30 ① 0.75 ② 变亮 ③ 温度
(3) 18.75
(4) ④ $\dfrac{U_{额} U_3 (U_1 - U_2)}{U_2 R_0}$

【分析】
首先梳理各小问的解题思路：
(1) 电流表无示数说明电路断路，电压表有示数且超量程，表明电压表两端与电源连通，因此故障为小灯泡断路，此时电压表串联在电路中测电源电压，超过电压表量程。
(2) 电流表读数需先确定量程和分度值，再读取示数；额定功率用额定电压乘以额定电流计算；实际功率越大，灯泡亮度越高；灯丝电阻随温度变化，温度越高电阻越大。
(3) 滑动变阻器最大阻值需满足小灯泡两端电压最小时，滑动变阻器能分担足够电压，根据欧姆定律计算此时滑动变阻器的阻值。
(4) 利用电压表和已知最大阻值的滑动变阻器、定值电阻，通过开关切换和滑动头位置变化，结合欧姆定律求出小灯泡额定电流，进而计算额定功率，需逐步推导各步骤的电压和电流关系。
【解析】
(1) 电流表无示数说明电路为断路故障，电压表有示数且超出量程，说明电压表与电源两极连通，因此故障是小灯泡断路（此时电压表串联在电路中，测电源电压6V，超过电压表0~3V量程）。
(2) 电流表选用0~0.6A量程，分度值为0.02A，示数为0.30A；
① 小灯泡额定电压为2.5V，额定电流为0.30A，额定功率$P_{额}=U_{额}I_{额}=2.5V×0.30A=0.75W$；
② 实际功率越大，小灯泡越亮；
③ 灯丝电阻随实际功率增大而变大，原因是灯丝电阻与温度有关（实际功率越大，灯丝温度越高，电阻越大）。
(3) 当小灯泡两端电压最小时，滑动变阻器需要的阻值最大。假设小灯泡最小电压时电流为0.24A，此时滑动变阻器两端电压$U_{滑}=6V - 1.5V=4.5V$，根据欧姆定律，滑动变阻器最大阻值$R_{滑}=\frac{U_{滑}}{I}=\frac{4.5V}{0.24A}=18.75Ω$，因此滑动变阻器最大阻值不能小于18.75Ω。
(4) 步骤①：闭合$S_1$、$S_3$，断开$S_2$，滑动头在a端时，滑动变阻器阻值为0，电压表测定值电阻$R_1$两端电压$U_1=I_1R_1$；滑动头在b端时，滑动变阻器阻值为$R_0$，电压表仍测$R_1$两端电压$U_2=I_2R_1$，电源电压不变，故$\frac{U_1}{R_1}=\frac{U_2}{R_1+R_0}$，解得$R_1=\frac{U_2R_0}{U_1-U_2}$；
步骤②：闭合$S_2$，断开$S_1$、$S_3$，调节滑动头使电压表示数为$U_1-U_{额}$，此时小灯泡正常发光，电压为$U_{额}$，电路电流等于小灯泡额定电流；
步骤③：不改变滑动头位置，闭合$S_1$，断开$S_2$、$S_3$，电压表测$R_1$两端电压$U_3$，此时电路电流$I=\frac{U_3}{R_1}$；
将$R_1$代入得$I=\frac{U_3(U_1-U_2)}{U_2R_0}$，因此小灯泡额定功率$P_{额}=U_{额}I=\frac{U_{额}U_3(U_1-U_2)}{U_2R_0}$。
【答案】
(1) 断路
(2) 0.30 ① 0.75 ② 变亮 ③ 温度
(3) 18.75
(4) $\dfrac{U_{额} U_3 (U_1 - U_2)}{U_2 R_0}$
【知识点】
电路故障分析、电功率计算、影响电阻的因素、特殊方法测电功率
【点评】
本题是探究小灯泡亮度与实际功率关系的综合实验题，涵盖电路故障判断、电功率计算、电阻影响因素及特殊方法测额定功率，综合性较强，要求学生掌握实验原理、故障分析方法，灵活运用欧姆定律和电功率公式进行推导，对学生的逻辑思维能力有一定要求。
【难度系数】
0.4