1 已知小灯泡的额定电流为$I_{额}$，定值电阻的阻值为$R_{0}$。实验步骤如下，请补充完整：

(1)闭合开关S、$S_{2}$，断开开关$S_{1}$，移动滑片P，使电流表示数等于$I_{额}$。
(2)闭合开关S、$S_{1}$，断开开关$S_{2}$，保持滑片P位置不变，记下此时电流表的示数为I。
(3)小灯泡的额定功率的表达式为$P_{额}=$（用$I_{额}$、I、$R_{0}$表示）。

1. $(I-I_{额})R_{0}I_{额}$

【解析】 在步骤(1)中,小灯泡与电流表串联后再与定值电阻并联,通过移动滑动变阻器滑片,使电流表示数为$I_{额}$,此时灯泡正常发光;在步骤(2)中,小灯泡与定值电阻并联,电流表测干路电路,因电路的连接关系没有改变,各电阻的大小和通过的电流不变,小灯泡仍正常发光,由并联电路电流的规律可知,通过定值电阻$R_{0}$的电流$I_{0}=I-I_{额}$,定值电阻$R_{0}$的电压即小灯泡的额定电压$U_{额}=U_{0}=I_{0}R_{0}=(I-I_{额})R_{0}$,则小灯泡的额定功率的表达式为$P_{额}=U_{额}I_{额}=(I-I_{额})R_{0}I_{额}$。

【分析】
本题是利用并联电路特点测量小灯泡额定功率的实验题，解题思路为：先通过开关切换使小灯泡正常发光，再保持电路其他条件不变，利用并联电路的电流规律求出定值电阻的电流，结合欧姆定律得到小灯泡的额定电压，最后根据电功率公式计算额定功率。
【解析】
步骤(1)：闭合开关S、$S_{2}$，断开$S_{1}$，此时小灯泡L与电流表串联，调节滑片P使电流表示数为$I_{额}$，此时小灯泡正常发光，通过小灯泡的电流为额定电流$I_{额}$。
步骤(2)：闭合开关S、$S_{1}$，断开$S_{2}$，此时小灯泡L与定值电阻$R_{0}$并联，电流表测干路电流，因滑片位置不变，小灯泡仍正常发光，通过小灯泡的电流仍为$I_{额}$。根据并联电路的电流规律，干路电流等于各支路电流之和，因此通过$R_{0}$的电流$I_{0}=I - I_{额}$。
由欧姆定律，$R_{0}$两端的电压$U_{0}=I_{0}R_{0}=(I - I_{额})R_{0}$，而并联电路各支路电压相等，所以小灯泡的额定电压$U_{额}=U_{0}=(I - I_{额})R_{0}$。
根据电功率公式$P=UI$，小灯泡的额定功率$P_{额}=U_{额}I_{额}=(I - I_{额})R_{0}I_{额}$。
【答案】
$(I-I_{额})R_{0}I_{额}$
【知识点】
电功率计算、并联电路规律、欧姆定律
【点评】
本题通过开关状态切换改变电路连接方式，结合并联电路的电流、电压特点，间接测量小灯泡的额定功率，考查了电路分析和公式应用能力，是电学实验的典型题型。
【难度系数】
0.5

2 在“测量小灯泡的电功率”实验中，电压表发生故障，小明添加了阻值为$R_0$的定值电阻和若干开关，设计出如图所示的电路来测量小灯泡的额定功率，已知电源电压为$U$，小灯泡的额定电压为$U_{额}$。请帮他将实验步骤补充完整。

(1)闭合开关$S_1$，将$S_2$拨到触点1，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为（用已知量表示），小灯泡正常发光。
(2)，读出电流表的示数为$I$。
(3)小灯泡的额定功率$P_{额} =$（用$U_{额}$、$R_0$、$I$表示）。

(1) $\frac{U_{额}}{R_{0}}$
(2) 再将开关$S_2$拨到触点2
(3) $U_{额}(I-\frac{U_{额}}{R_{0}})$

【解析】 (1)闭合开关$S_1$,将$S_2$拨到触点1,小灯泡和定值电阻并联,此时电流表测定值电阻所在支路的电流,要使小灯泡正常发光,小灯泡两端的电压应为额定电压$U_{额}$,则定值电阻两端的电压也是$U_{额}$,故要移动滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为$\frac{U_{额}}{R_{0}}$。
(2)再将开关$S_2$拨到触点2,小灯泡和定值电阻仍并联,保持滑片的位置不动,读出电流表的示数$I$,此时电流表测量的是干路中的电流,则通过小灯泡的电流$I_{额}=I-\frac{U_{额}}{R_{0}}$。
(3)小灯泡的额定功率$P_{额}=U_{额}I_{额}=U_{额}(I-\frac{U_{额}}{R_{0}})$。

【分析】
本题是电压表故障时测量小灯泡额定功率的典型实验题，核心思路是利用并联电路电压相等的特点，结合定值电阻和电流表间接获取小灯泡的额定电流，进而计算额定功率。具体逻辑：先让小灯泡正常发光，此时其两端电压等于额定电压，通过并联关系使定值电阻两端电压也为额定电压，测出定值电阻的电流；再保持滑动变阻器滑片不动，改变开关位置测出干路电流，干路电流减去定值电阻的电流即为小灯泡的额定电流；最后用额定电压乘以额定电流得到额定功率。
【解析】
(1) 闭合开关$S_1$，将$S_2$拨到触点1时，小灯泡与定值电阻$R_0$并联，电流表测定值电阻支路的电流。要使小灯泡正常发光，其两端电压需等于额定电压$U_{额}$，根据并联电路电压相等，$R_0$两端电压也为$U_{额}$，由欧姆定律得此时电流为$I_0=\frac{U_{额}}{R_0}$，故需使电流表示数为此值。
(2) 保持滑动变阻器滑片位置不变，再将开关$S_2$拨到触点2，此时电流表测量干路电流，读出干路电流$I$。
(3) 小灯泡的额定电流为干路电流减去定值电阻的电流，即$I_{额}=I-\frac{U_{额}}{R_0}$，根据电功率公式$P=UI$，额定功率$P_{额}=U_{额}I_{额}=U_{额}(I-\frac{U_{额}}{R_0})$。
【答案】
(1) $\frac{U_{额}}{R_{0}}$；(2) 再将开关$S_2$拨到触点2；(3) $U_{额}(I-\frac{U_{额}}{R_{0}})$

【知识点】
测量小灯泡电功率、并联电路规律、电功率计算
【点评】
本题巧妙解决了电压表故障时测量小灯泡额定功率的问题，利用并联电路特点和定值电阻间接测量电流，考查了实验设计能力与电学公式的应用，是对学生电学综合能力的有效考查。
【难度系数】
0.5

3 在“测量小灯泡的额定功率”实验中，小灯泡上标有“2.5 V”字样，电源电压恒定。小聪向老师要了一个已知阻值为$ R_0 $的定值电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图所示的电路，测出了小灯泡的额定功率。请完成下列实验步骤。

(1)闭合开关$ S_1 $，将$ S_2 $拨到触点2，移动滑片，使电压表的示数为2.5 V。
(2)，保持滑片的位置不动，读出电压表的示数$ U $。
(3)小灯泡额定功率的表达式为$ P_{额}= $（用已知量和测量量表示）。

(2) 再将开关$S_2$拨到触点1
(3) $\frac{2.5\ \mathrm{V} × (U-2.5\ \mathrm{V})}{R_{0}}$

【解析】 在(2)操作中,电路的连接方式没有改变,各用电器的电阻没有变,各用电器两端的电压没有改变,所以此时小灯泡仍正常发光。则定值电阻$R_0$两端的电压$U_0=U-2.5\ \mathrm{V}$,由欧姆定律可得,此时通过定值电阻的电流$I_0=\frac{U_0}{R_0}=\frac{U-2.5\ \mathrm{V}}{R_0}$,根据串联电路电流处处相等,可知小灯泡的电流$I=I_0$,小灯泡额定功率的表达式为$P_{额}=U_{额}I=2.5\ \mathrm{V} × \frac{U-2.5\ \mathrm{V}}{R_0}=\frac{2.5\ \mathrm{V} × (U-2.5\ \mathrm{V})}{R_{0}}$。

【分析】
本题是缺少电流表时测量小灯泡额定功率的实验，核心思路是利用串联电路电流处处相等的特点，结合已知定值电阻$R_0$，通过电压表间接获取小灯泡的额定电流。第一步需让小灯泡正常发光，使其两端电压等于额定电压2.5V；第二步需保持电路电流不变，改变开关触点测出灯泡与$R_0$的总电压，进而算出$R_0$的电压，得到电路电流（即小灯泡额定电流），最终计算额定功率。
【解析】
(1) 闭合开关$S_1$，将$S_2$拨到触点2，此时电压表测小灯泡两端电压，移动滑片使电压表示数为2.5V，小灯泡正常发光；
(2) 保持滑片位置不动，将$S_2$拨到触点1，此时电压表测小灯泡和定值电阻$R_0$两端的总电压$U$；
(3) 由于电路为串联，电流处处相等，定值电阻$R_0$两端的电压$U_0=U-2.5\ \mathrm{V}$，电路中的电流（即小灯泡的额定电流）$I_{额}=I_0=\frac{U_0}{R_0}=\frac{U-2.5\ \mathrm{V}}{R_0}$，因此小灯泡的额定功率$P_{额}=U_{额}I_{额}=2.5\ \mathrm{V}×\frac{U-2.5\ \mathrm{V}}{R_0}$。
【答案】
(2) 再将开关$S_2$拨到触点1；(3) $\frac{2.5\ \mathrm{V} × (U-2.5\ \mathrm{V})}{R_{0}}$
【知识点】
测量小灯泡额定功率、串联电路特点、欧姆定律
【点评】
本题是特殊方法测电功率的典型题，在缺少电流表的条件下，利用串联电路电流相等的规律，结合已知定值电阻和电压表间接获取电流，考查学生对串联电路规律和欧姆定律的应用能力，是中考常见的实验题型。
【难度系数】
0.5

4 用如图所示的电路来测量一只额定电压为4 V的小灯泡的额定功率。

(1)仅闭合开关$\mathrm{S}_{1}$,调节滑动变阻器$R_{2}$的滑片至某一位置,使电压表示数为4 V。
(2)在保持的情况下,仅闭合开关$\mathrm{S}_{2}$,调节电阻箱$R_{1}$使电压表示数为V,此时$R_{1}$接入电路的阻值为$20\ \Omega$。
(3)该小灯泡的额定功率为W。

(2) 滑动变阻器$R_2$滑片不动 4
(3) 0.8
【解析】 仅闭合开关$\mathrm{S}_1$,小灯泡和滑动变阻器$R_2$串联接入电路,调节滑动变阻器$R_2$的滑片至某一位置,使电压表示数为4 V,达到小灯泡的额定电压,此时小灯泡正常发光。在保持滑动变阻器$R_2$的滑片位置不动的情况下,仅闭合开关$\mathrm{S}_2$,滑动变阻器和电阻箱串联接入电路,调节电阻箱$R_1$使电压表示数为4 V,此时电阻箱相当于正常发光的灯泡,$R_1$接入电路的阻值为$20\ \Omega$,即小灯泡正常发光时的阻值也为$20\ \Omega$。该小灯泡的额定功率$P=\frac{U^2}{R_1}=\frac{(4\ \mathrm{V})^2}{20\ \Omega}=0.8\ \mathrm{W}$。

【分析】
本题采用等效替代法测量小灯泡的额定功率，解题思路为：先让小灯泡在额定电压下正常发光，再保持滑动变阻器滑片位置不变，用电阻箱替代小灯泡，调节电阻箱使电压表示数仍为额定电压，此时电阻箱的阻值等于小灯泡正常发光时的电阻，最后根据额定电压和电阻计算额定功率。
【解析】
仅闭合开关$\mathrm{S}_{1}$时，小灯泡$\mathrm{L}$与滑动变阻器$R_{2}$串联，调节滑动变阻器$R_{2}$的滑片，使电压表示数为4V，此时小灯泡两端电压为额定电压，正常发光。
保持滑动变阻器$R_{2}$的滑片位置不动，仅闭合开关$\mathrm{S}_{2}$，电阻箱$R_{1}$与滑动变阻器$R_{2}$串联，调节电阻箱$R_{1}$使电压表示数为4V，此时电阻箱两端电压与小灯泡正常发光时的电压相同，电路电流也相同，因此电阻箱接入电路的阻值等于小灯泡正常发光时的电阻，即$R_{\mathrm{灯}}=R_{1}=20\ \Omega$。
根据额定功率公式$P=\frac{U^{2}}{R}$，代入额定电压$U=4\ \mathrm{V}$、小灯泡正常发光的电阻$R=20\ \Omega$，可得小灯泡的额定功率：$P=\frac{(4\ \mathrm{V})^{2}}{20\ \Omega}=0.8\ \mathrm{W}$。
【答案】
(2) 滑动变阻器$R_{2}$滑片不动；4 (3) 0.8
【知识点】
额定功率、等效替代法、串联电路特点
【点评】
本题利用等效替代法巧妙测量小灯泡的额定功率，避免了直接测量电流的复杂操作，核心是理解“保持滑动变阻器滑片不动，使电阻箱两端电压等于额定电压时，电阻箱阻值等于小灯泡正常发光电阻”的原理，方法灵活且贴合实验设计思路。
【难度系数】
0.5