某小组在做“测量小灯泡的功率”实验时，电源电压恒为3 V，待测小灯泡的额定电压为2.5 V，正常发光时灯丝电阻约为10 Ω。小红连接的部分电路如图甲所示，所用滑动变阻器的最大阻值为40 Ω。

【基础设问】
（1）请用笔画线代替导线，在图甲中完成实物电路的连接。
（2）连好电路后，小红进行试触时，发现小灯泡不发光，电流表无示数，电压表有示数，则故障可能是（填“小灯泡断路”“小灯泡短路”或“滑动变阻器断路”）。
（3）实验操作 排除故障后继续实验，某次实验中，小红看到电压表示数为1 V，此时小灯泡发光较暗，原因是；要使小灯泡正常发光，应向（填“A”或“B”）端移动滑片，同时眼睛应注意观察（填“电流表”或“电压表”）的示数，直至。当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是W。
（4）数据处理 小明根据实验数据算出来小灯泡在不同电压下的功率，再求平均值得到小灯泡的额定功率，他在处理数据时存在的问题是。
【能力设问】
（5）图像分析 小红根据实验数据绘制了小灯泡的I-U图像，如图丙中的图线a所示。观察图像，发现AB部分为线段，BC部分为曲线。为便于分析，将线段AB延长作出图像，如图丙中的图线b所示。比较a、b两图线，发现两图线间的距离随着电压的增大而增大，说明。
（6）实验分析 继续实验，又测出了小灯泡在不同电压下的功率。设小灯泡的额定功率为$P_0$，两端电压为$U_1$时的功率为$P_1$，若小灯泡的额定电压为$U_0 = \dfrac{4}{5}U_1$，以下关于$P_0$与$P_1$的数值关系，你认为最有可能的是。
A. $P_0 = \dfrac{5}{8}P_1$
B. $P_0 = \dfrac{4}{5}P_1$
C. $P_0 = \dfrac{16}{25}P_1$
D. $P_0 = \dfrac{5}{7}P_1$
（7）图像分析 在实验后，小红又绘制了$P-I$图像（如图丁），以下说法正确的是（填序号）。
①曲线A表示总功率
②曲线B表示小灯泡的电功率
③曲线B表示滑动变阻器的电功率
根据图像，请判断随着电流增大，滑动变阻器的功率大小变化情况是。
（8）在“测量小灯泡的电功率”实验中电压表发生故障，小华添加了阻值为$R_0$的定值电阻和若干开关，设计出如图戊所示的电路来测量小灯泡的额定功率。已知电源电压不变，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，保持滑片的位置不动，读出电流表的示数$I$。
③小灯泡的额定功率$P_{额} =$（用$U_{额}$、$R_0$、$I$表示）。

(1)如图所示。
(2)小灯泡断路 (3)小灯泡的实际功率较小 A 电压表 电压表的示数为2.5 V 0.6 (4)小灯泡的额定功率是小灯泡在额定电压下的功率,求平均值无意义 (5)小灯泡的电阻随温度升高而增大 (6)D (7)①② 先增大后减小至零 (8)①$\frac{U_{额}}{R_0}$ ②再将开关$S_2$拨到触点2 ③$U_{额}I-\frac{U_{额}^2}{R_0}$
【解析】 (6)若小灯泡的电阻不变且若小灯泡的额定电压为$U_0=\frac{4}{5}U_1$,根据$P=\frac{U^2}{R}$可知,灯泡额定功率$P_0$为实际功率$P_1$的$\frac{16}{25}$倍,即$P_0=\frac{16}{25}P_1$,但实际小灯泡的电阻随温度的升高而变大,所以当额定电压为$U_0=\frac{4}{5}U_1$时,温度低,电阻小,根据$P=\frac{U^2}{R}$可知,灯泡额定功率应该大于实际功率的$\frac{16}{25}$,即$P_0＞\frac{16}{25}P_1$,故A、C不符合题意;若$P_0=\frac{4}{5}P_1$,则$R_0=\frac{U_0^2}{P_0}=\frac{(\frac{4}{5}U_1)^2}{\frac{4}{5}P_1}=\frac{4U_1^2}{5P_1}=\frac{4}{5}R_1$,根据欧姆定律可知$I_0=I_1$,因为灯丝电阻改变,电压与电流不成正比了,所以电压减小,电流不可能不变,故B不符合题意。故选D。
(7)由$P=UI$可知,电源电压不变时,电路的总功率与电流成正比,所以$P-I$图像是一条直线,故①正确;小灯泡的电功率$P_L=I^2R_L$,即小灯泡的电功率与电流的平方成正比,所以$P-I$图像是一条曲线,随着电流的增大而增大,故②正确,③错误。故选①②。由图像可知,随着电流逐渐变大,灯泡的电功率与电路总功率间的差值先变大后变小,最终两曲线相交,相交时滑动变阻器的电功率为0,所以随着电流增大,滑动变阻器的功率大小变化情况是先增大后减小至零。
(8)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,小灯泡两端电压应为额定电压$U_{额}$,则定值电阻两端电压也是$U_{额}$,故要移动滑片,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$P_{额}=U_{额}I_{额}=U_{额}(I-\frac{U_{额}}{R_0})=U_{额}I-\frac{U_{额}^2}{R_0}$。

【分析】
本题是“测量小灯泡的电功率”的电学综合实验题，需分步骤拆解各设问的解题思路：
1. 实物连接：电流表串联在电路中，选0~0.6A量程；电压表并联在小灯泡两端，选0~3V量程；滑动变阻器按“一上一下”接线，完成电路连接。
2. 电路故障：电流表无示数说明电路断路，电压表有示数说明电压表两端与电源连通，故故障为小灯泡断路。
3. 实验操作：电压表示数1V低于额定电压2.5V，小灯泡实际功率小，发光暗；需减小滑动变阻器接入电阻，向A端移动滑片，同时观察电压表示数，直到示数为2.5V，读取电流计算额定功率。
4. 数据处理：额定功率是额定电压下的功率，不同电压下功率不同，求平均值无意义。
5. 图像分析：I-U图线BC段为曲线，说明小灯泡电阻随温度变化，AB段延长线与实际图线的距离随电压增大而增大，进一步验证电阻随温度升高而增大。
6. 额定功率与实际功率关系：考虑小灯泡电阻随温度升高而增大，结合$P=\frac{U^2}{R}$分析选项，选出正确答案。
7. P-I图像分析：电源电压不变时总功率与电流成正比（直线），小灯泡功率与电流平方成正比（曲线）；滑动变阻器功率随电流增大先增后减至零。
8. 缺电压表测额定功率：利用定值电阻与灯泡并联，通过开关切换，先让定值电阻电流为$\frac{U_{额}}{R_0}$使灯泡正常发光，再测干路电流，计算灯泡额定功率。
【解析】
（1）实物连接：电流表选0~0.6A量程串联，电压表选0~3V量程并联在小灯泡两端，滑动变阻器接A和上方任一接线柱，完成电路连接（如图）。
（2）故障分析：电流表无示数→电路断路；电压表有示数→电压表与电源连通，故故障为小灯泡断路。
（3）电压表示数1V＜2.5V，小灯泡实际功率小，发光暗；要使灯泡正常发光，需减小滑动变阻器电阻，向A端移动滑片，观察电压表示数至2.5V；电流表示数为0.24A，额定功率$P=UI=2.5V×0.24A=0.6W$。
（4）额定功率是额定电压下的功率，不同电压下功率不同，求平均值无意义。
（5）I-U图线中，AB段为直线（电阻近似不变），BC段为曲线（电阻变化），说明小灯泡电阻随温度升高而增大，两图线距离随电压增大而增大，进一步验证该结论。
（6）若电阻不变，$P_0=\frac{16}{25}P_1$，但实际电阻随温度升高而增大，额定电压下温度低、电阻小，故$P_0＞\frac{16}{25}P_1$，排除A、C；若$P_0=\frac{4}{5}P_1$，则电流不变，与电阻变化矛盾，排除B，选D。
（7）总功率$P=UI$，电源电压不变，总功率与电流成正比，为直线（①正确）；小灯泡功率$P=I^2R$，与电流平方成正比，为曲线（②正确，③错误）；滑动变阻器功率随电流增大先增大后减小至零。
（8）①闭合$S_1$，$S_2$接1时，定值电阻与灯泡并联，电压相等，要使灯泡正常发光，定值电阻电流为$\frac{U_{额}}{R_0}$；②保持滑片不动，$S_2$接2，测干路电流$I$，则灯泡电流为$I-\frac{U_{额}}{R_0}$；③额定功率$P_{额}=U_{额}(I-\frac{U_{额}}{R_0})=U_{额}I-\frac{U_{额}^2}{R_0}$。
【答案】

(1)如图所示。
(2)小灯泡断路
(3)小灯泡的实际功率较小 A 电压表 电压表的示数为2.5 V 0.6
(4)小灯泡的额定功率是小灯泡在额定电压下的功率,求平均值无意义
(5)小灯泡的电阻随温度升高而增大
(6)D
(7)①② 先增大后减小至零
(8)①$\frac{U_{额}}{R_0}$ ②再将开关$S_2$拨到触点2 ③$U_{额}I-\frac{U_{额}^2}{R_0}$

【知识点】
测量小灯泡的电功率、电路故障分析、电功率计算
【点评】
本题为电学综合实验题，涵盖实验连接、故障判断、操作、数据处理、图像分析及特殊方法测额定功率，全面考察学生对电功率实验的核心知识点，是中考高频考点，需重点掌握小灯泡电阻随温度变化的特性。
【难度系数】
0.3