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6. (2024·河北中考)下表为某储水式电热水器的铭牌，它表明该热水器的额定电压为
220
V。若该热水器正常工作3 000 s，可将一箱装有额定容量的水从25 ℃加热到50 ℃，则这个过程中水吸收的热量为$5.25×10^6$
J，热水器的效率为58.3
%。已知水的密度为$1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$，水的比热容为$4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$。答案
$1. 220 2. 5.25×10^6 3. 58.3$
【典型例题7】实验小组在测量小灯泡额定功率的实验中，用到的实验器材有：电压恒为6 V的电源、电流表、电压表、额定电压为2.5 V的小灯泡（正常发光时灯丝的电阻约为12 Ω）、滑动变阻器、开关和若干导线。
(1)请根据实验要求将图甲所示的电路连接完整，导线不能交叉。
(2)电路连接完整，闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片P移到最
(3)小组同学将电路连接无误后闭合开关，观察到小灯泡不亮且电流表有示数、电压表无示数，电路中只有一处故障，则故障可能是
(4)排除故障后，闭合开关，电压表的示数为1.8 V，此时应将滑动变阻器的滑片向
【拓展】实验中电压表意外损坏，小组同学讨论后，选用阻值为$R_0$的定值电阻进行实验，设计如图丙所示的电路也测出了额定电压为$U_{\mathrm{额}}$的小灯泡的额定功率。请将实验步骤补充完整：
①闭合开关S、$S_1$，断开开关$S_2$，移动滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数为
②保持滑动变阻器的滑片P不动，只闭合开关S、$S_2$，读出电流表的示数为$I$；
③小灯泡的额定功率表达式$P_{\mathrm{额}}=$
思路导引 (1)小灯泡的额定电压为2.5 V，小灯泡的灯丝电阻约为12 Ω，由欧姆定律可知，小灯泡的额定电流约为$I_{\mathrm{额}}=\dfrac{U_L}{R}=\dfrac{2.5\ \mathrm{V}}{12\ \Omega}=0.21\ \mathrm{A}$，故电流表选用0～0.6 A的测量范围，与开关串联在电路中，电压表选用0～3 V的测量范围，并联在灯泡两端。(2)为了保护电路，闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处，即最左端。(3)小组同学将电路连接无误后闭合开关，观察到电流表有示数，说明电路是通路，小灯泡不亮，电压表无示数，说明电压表并联的电路短路或电压表短路，若电路中只有一处故障，则故障可能是小灯泡短路或电压表短路。(4)排除故障后，闭合开关，电压表的示数为1.8 V，小于小灯泡的额定电压2.5 V，要测小灯泡的额定功率，应增大小灯泡两端的电压，根据串联电路的电压规律，应减小滑动变阻器两端的电压，减小滑动变阻器接入电路的电阻，故此时应将滑动变阻器的滑片向右移动。由(1)可知，电流表选用0～0.6 A的测量范围，分度值为0.02 A，小灯泡正常发光时，电流表的示数如题图乙所示，其示数为0.2 A，则小灯泡的额定功率$P_L=U_L I_L=2.5\ \mathrm{V} × 0.2\ \mathrm{A}=0.5\ \mathrm{W}$。
【拓展】在步骤①中，小灯泡和定值电阻并联，电流表测通过定值电阻的电流$I_0$，由欧姆定律可知，定值电阻两端的电压$U_0=I_0 R_0$，根据并联电路的电压规律，要使小灯泡两端的电压等于额定电压$U_{\mathrm{额}}$，应使$U_0=U_{\mathrm{额}}$，解得$I_0=\dfrac{U_{\mathrm{额}}}{R_0}$；在步骤②中，电流表测小灯泡与定值电阻并联的总电流，因电路的连接关系没有改变，小灯泡仍正常发光，根据并联电路的电流规律，小灯泡的额定电流$I_L=I - I_0=I - \dfrac{U_{\mathrm{额}}}{R_0}$，则小灯泡的额定功率表达式为$P_{\mathrm{额}}=U_{\mathrm{额}} I_L=U_{\mathrm{额}}(I - \dfrac{U_{\mathrm{额}}}{R_0})$。
答案 (1)如图所示
(2)左 (3)小灯泡短路(或电压表短路) (4)右 0.5
【拓展】①$\dfrac{U_{\mathrm{额}}}{R_{0}}$ ③$U_{\mathrm{额}}(I-\dfrac{U_{\mathrm{额}}}{R_{0}})$
(1)请根据实验要求将图甲所示的电路连接完整，导线不能交叉。
(2)电路连接完整，闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片P移到最
左
（选填“左”或“右”）端。(3)小组同学将电路连接无误后闭合开关，观察到小灯泡不亮且电流表有示数、电压表无示数，电路中只有一处故障，则故障可能是
小灯泡短路(或电压表短路)
。(4)排除故障后，闭合开关，电压表的示数为1.8 V，此时应将滑动变阻器的滑片向
右
（选填“左”或“右”）移动。小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为0.5
W。【拓展】实验中电压表意外损坏，小组同学讨论后，选用阻值为$R_0$的定值电阻进行实验，设计如图丙所示的电路也测出了额定电压为$U_{\mathrm{额}}$的小灯泡的额定功率。请将实验步骤补充完整：
①闭合开关S、$S_1$，断开开关$S_2$，移动滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数为
$\dfrac{U_{\mathrm{额}}}{R_{0}}$
；②保持滑动变阻器的滑片P不动，只闭合开关S、$S_2$，读出电流表的示数为$I$；
③小灯泡的额定功率表达式$P_{\mathrm{额}}=$
$U_{\mathrm{额}}(I-\dfrac{U_{\mathrm{额}}}{R_{0}})$
（用$U_{\mathrm{额}}$、$I$、$R_0$表示）。思路导引 (1)小灯泡的额定电压为2.5 V，小灯泡的灯丝电阻约为12 Ω，由欧姆定律可知，小灯泡的额定电流约为$I_{\mathrm{额}}=\dfrac{U_L}{R}=\dfrac{2.5\ \mathrm{V}}{12\ \Omega}=0.21\ \mathrm{A}$，故电流表选用0～0.6 A的测量范围，与开关串联在电路中，电压表选用0～3 V的测量范围，并联在灯泡两端。(2)为了保护电路，闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处，即最左端。(3)小组同学将电路连接无误后闭合开关，观察到电流表有示数，说明电路是通路，小灯泡不亮，电压表无示数，说明电压表并联的电路短路或电压表短路，若电路中只有一处故障，则故障可能是小灯泡短路或电压表短路。(4)排除故障后，闭合开关，电压表的示数为1.8 V，小于小灯泡的额定电压2.5 V，要测小灯泡的额定功率，应增大小灯泡两端的电压，根据串联电路的电压规律，应减小滑动变阻器两端的电压，减小滑动变阻器接入电路的电阻，故此时应将滑动变阻器的滑片向右移动。由(1)可知，电流表选用0～0.6 A的测量范围，分度值为0.02 A，小灯泡正常发光时，电流表的示数如题图乙所示，其示数为0.2 A，则小灯泡的额定功率$P_L=U_L I_L=2.5\ \mathrm{V} × 0.2\ \mathrm{A}=0.5\ \mathrm{W}$。
【拓展】在步骤①中，小灯泡和定值电阻并联，电流表测通过定值电阻的电流$I_0$，由欧姆定律可知，定值电阻两端的电压$U_0=I_0 R_0$，根据并联电路的电压规律，要使小灯泡两端的电压等于额定电压$U_{\mathrm{额}}$，应使$U_0=U_{\mathrm{额}}$，解得$I_0=\dfrac{U_{\mathrm{额}}}{R_0}$；在步骤②中，电流表测小灯泡与定值电阻并联的总电流，因电路的连接关系没有改变，小灯泡仍正常发光，根据并联电路的电流规律，小灯泡的额定电流$I_L=I - I_0=I - \dfrac{U_{\mathrm{额}}}{R_0}$，则小灯泡的额定功率表达式为$P_{\mathrm{额}}=U_{\mathrm{额}} I_L=U_{\mathrm{额}}(I - \dfrac{U_{\mathrm{额}}}{R_0})$。
答案 (1)如图所示
(2)左 (3)小灯泡短路(或电压表短路) (4)右 0.5
【拓展】①$\dfrac{U_{\mathrm{额}}}{R_{0}}$ ③$U_{\mathrm{额}}(I-\dfrac{U_{\mathrm{额}}}{R_{0}})$
答案
(1) 如图所示 [图1] (2) 左 (3) 小灯泡短路(或电压表短路) (4) 右 0.5 【拓展】① $\dfrac{U_{\mathrm{额}}}{R_{0}}$ ③ $U_{\mathrm{额}}(I-\dfrac{U_{\mathrm{额}}}{R_{0}})$
