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13. 实验考法 开放性设问「2025黑龙江齐齐哈尔中考，★★☆」实验小组进行“测量小灯泡的电功率”实验。现有器材：小灯泡L($U_{额}=2.5\ \mathrm{V}$，额定功率约为0.8 W)、电压为3 V且保持不变的电源、标有“20 Ω 1 A”字样的滑动变阻器、开关、电流表、电压表、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线，将图甲中的实物连接完整。(导线不允许交叉)
(2)①小明检查电表量程的选择和电路的连接都无误后。闭合开关，将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处，开始实验。小丽指出小明的实验操作存在错误，正确的操作应是
②正确操作后，继续实验的过程中，电压表指针出现如图乙所示的情况。经检查只有滑动变阻器发生故障，则故障可能是滑动变阻器
(3)排除故障后，继续实验，获取实验数据。当电压表示数为2.5 V时，电流表表盘如图丙所示，通过计算可知，小灯泡L的额定功率为
(4)完成实验后，小明设计了如图丁所示的电路，想要用原有的实验器材和定值电阻$R_0$，在不使用电流表的情况下，测量该小灯泡L的额定功率。请你帮助他完成实验方案：
①检查电路无误后，闭合开关S，将开关$S_1$接a，调节滑动变阻器的滑片直至电压表示数为
②保持滑片不动，再将开关$S_1$接b，读出电压表示数为$U_0$；
③小灯泡L的额定功率$P_{额}=$
(5)小明找来了阻值为20 Ω的定值电阻$R_0$，按照该方案进行测量。你认为小明能否测出该小灯泡L的额定功率？请说明你的判断依据：
(1)请用笔画线代替导线，将图甲中的实物连接完整。(导线不允许交叉)
(2)①小明检查电表量程的选择和电路的连接都无误后。闭合开关，将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处，开始实验。小丽指出小明的实验操作存在错误，正确的操作应是
先将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处,再闭合开关
。②正确操作后，继续实验的过程中，电压表指针出现如图乙所示的情况。经检查只有滑动变阻器发生故障，则故障可能是滑动变阻器
断路
（选填“断路”或“被短接”）。(3)排除故障后，继续实验，获取实验数据。当电压表示数为2.5 V时，电流表表盘如图丙所示，通过计算可知，小灯泡L的额定功率为
0.75
W。(4)完成实验后，小明设计了如图丁所示的电路，想要用原有的实验器材和定值电阻$R_0$，在不使用电流表的情况下，测量该小灯泡L的额定功率。请你帮助他完成实验方案：
①检查电路无误后，闭合开关S，将开关$S_1$接a，调节滑动变阻器的滑片直至电压表示数为
0.5
V；②保持滑片不动，再将开关$S_1$接b，读出电压表示数为$U_0$；
③小灯泡L的额定功率$P_{额}=$
$U_\mathrm{额}·\frac{U_0}{R_0}$
（用$U_{额}$、$U_0$、$R_0$表示）。(5)小明找来了阻值为20 Ω的定值电阻$R_0$，按照该方案进行测量。你认为小明能否测出该小灯泡L的额定功率？请说明你的判断依据：
小灯泡 L 正常发光时,$I_\mathrm{L}=0.3\ \mathrm{A}$,$R_0$与小灯泡串联,$R_0$ 两端的电压 $U_0=I_\mathrm{L}R_0=0.3\ \mathrm{A}×20\ \Omega=6\ \mathrm{V}＞3\ \mathrm{V}$,即 $R_0$ 两端的电压大于电源电压,不能满足实验要求,故不能测出该小灯泡 L 的额定功率。
。答案
13.答案 （1）
（2）①先将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处,再闭合开关 ②断路 （3）0.75 （4）①0.5 ③$U_\mathrm{额}·\frac{U_0}{R_0}$ （5）见解析解析 （1）小灯泡 L 的额定电压 $U_\mathrm{额}=2.5\ \mathrm{V}$,额定功率约为0.8 W;由 $P=UI$ 可知,小灯泡的额定电流约为 $I=\frac{P}{U_\mathrm{额}}=\frac{0.8\ \mathrm{W}}{2.5\ \mathrm{V}}=0.32\ \mathrm{A}$,所以电流表选用小量程与开关串联在电路中,如图所示;(2)①为了保护电路,闭合开关前,应先将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处;②由图乙可知,此时电压表示数为 0,说明故障可能是电压表并联部分以外的电路出现断路,则可能是滑动变阻器断路;(3)当电压表示数为 2.5 V 时,电流表表盘如图丙所示,由(1)可知,电流表选用小量程,分度值为 0.02 A,其示数为 0.3 A,则小灯泡的额定功率 $P_\mathrm{L}=U_\mathrm{额}I_\mathrm{L}=2.5\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}=0.75\ \mathrm{W}$;(4)由图丁可知,闭合开关 S,将开关 $S_1$ 拨至 $a$ 时,电压表测定值电阻和滑动变阻器两端的电压;为了测小灯泡的额定功率,需要让小灯泡在额定电压下工作,则此时电压表的示数 $U'=U-U_\mathrm{额}=3\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=0.5\ \mathrm{V}$;保持滑片位置不动,将开关 $S_1$ 拨至 $b$,电压表测定值电阻两端的电压,此时电压表的示数为 $U_0$,则电路中的电流 $I_\mathrm{额}=I_0=\frac{U_0}{R_0}$,小灯泡的额定功率 $P_\mathrm{额}=U_\mathrm{额}I_\mathrm{额}=U_\mathrm{额}·\frac{U_0}{R_0}$;(5)小灯泡 L 正常发光时,$I_\mathrm{L}=0.3\ \mathrm{A}$,$R_0$与小灯泡串联,$R_0$ 两端的电压 $U_0=I_\mathrm{L}R_0=0.3\ \mathrm{A}×20\ \Omega=6\ \mathrm{V}＞3\ \mathrm{V}$,即 $R_0$ 两端的电压大于电源电压,不能满足实验要求,故不能测出该小灯泡 L 的额定功率。
解析
【分析】
本题围绕“测量小灯泡的电功率”实验展开，需逐步拆解各问题：
1. 实物连接：根据小灯泡额定电流约0.32A，电流表选0~0.6A量程串联，滑动变阻器按“一上一下”接线，保证导线不交叉。
2. 实验操作：闭合开关前滑动变阻器需调至最大阻值保护电路，小明操作顺序错误；电压表指针归零，说明电压表无电压，故障为滑动变阻器断路。
3. 额定功率计算：电流表选0~0.6A量程，读数结合额定电压计算功率。
4. 特殊方法测功率：利用串联电路电流相等，先让灯泡正常发光，通过电压表测定值电阻电压得到电流，进而计算额定功率。
5. 可行性判断：根据电源电压和定值电阻阻值，判断定值电阻两端电压是否超过电源电压，确定实验能否完成。
【解析】
（1）小灯泡额定电流$I=\frac{P}{U_{额}}=\frac{0.8\ \mathrm{W}}{2.5\ \mathrm{V}}=0.32\ \mathrm{A}$，故电流表选0~0.6A量程，串联接入电路，滑动变阻器按“一上一下”接线，连接如图（对应参考答案的实物图）。
（2）①为保护电路，闭合开关前应将滑动变阻器滑片调至阻值最大处，小明闭合开关后才调滑片，操作错误，正确操作是：闭合开关前，将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处。
②图乙中电压表指针指在0刻度，说明电压表两端无电压，故障为滑动变阻器断路（滑动变阻器断路时，电压表无法连接到电源两端，示数为0）。
（3）电流表选0~0.6A量程，分度值0.02A，图丙示数为0.3A，小灯泡额定功率$P_{额}=U_{额}I=2.5\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}=0.75\ \mathrm{W}$。
（4）①闭合S，S₁接a时，电压表测R₀和滑动变阻器的总电压，电源电压3V，要使灯泡正常发光，需灯泡电压为2.5V，故电压表示数为$3\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=0.5\ \mathrm{V}$；③S₁接b时，电压表测R₀电压U₀，电路电流$I=\frac{U_0}{R_0}$，即灯泡额定电流，故额定功率$P_{额}=U_{额}·\frac{U_0}{R_0}$。
（5）灯泡正常发光时电流约0.3A，R₀=20Ω，R₀两端电压$U_0=IR_0=0.3\ \mathrm{A}×20\ \Omega=6\ \mathrm{V}＞3\ \mathrm{V}$，电源电压仅3V，无法满足实验要求，故不能测出额定功率。
【答案】
（1）
（2）①闭合开关前，将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处；②断路
（3）0.75
（4）①0.5；③$U_{额}·\frac{U_0}{R_0}$
（5）不能，因为小灯泡正常发光时，定值电阻$R_0$两端的电压为6V，大于电源电压3V，无法完成实验
【知识点】
测量小灯泡的电功率；滑动变阻器的使用；欧姆定律的应用
【点评】
本题为中考实验综合题，考查实物连接、实验操作、电路故障分析、电功率计算及特殊方法测功率，需掌握实验原理和串联电路特点，对学生实验能力要求较高，难度中等。
【难度系数】
0.5
本题围绕“测量小灯泡的电功率”实验展开，需逐步拆解各问题：
1. 实物连接：根据小灯泡额定电流约0.32A，电流表选0~0.6A量程串联，滑动变阻器按“一上一下”接线，保证导线不交叉。
2. 实验操作：闭合开关前滑动变阻器需调至最大阻值保护电路，小明操作顺序错误；电压表指针归零，说明电压表无电压，故障为滑动变阻器断路。
3. 额定功率计算：电流表选0~0.6A量程，读数结合额定电压计算功率。
4. 特殊方法测功率：利用串联电路电流相等，先让灯泡正常发光，通过电压表测定值电阻电压得到电流，进而计算额定功率。
5. 可行性判断：根据电源电压和定值电阻阻值，判断定值电阻两端电压是否超过电源电压，确定实验能否完成。
【解析】
（1）小灯泡额定电流$I=\frac{P}{U_{额}}=\frac{0.8\ \mathrm{W}}{2.5\ \mathrm{V}}=0.32\ \mathrm{A}$，故电流表选0~0.6A量程，串联接入电路，滑动变阻器按“一上一下”接线，连接如图（对应参考答案的实物图）。
（2）①为保护电路，闭合开关前应将滑动变阻器滑片调至阻值最大处，小明闭合开关后才调滑片，操作错误，正确操作是：闭合开关前，将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处。
②图乙中电压表指针指在0刻度，说明电压表两端无电压，故障为滑动变阻器断路（滑动变阻器断路时，电压表无法连接到电源两端，示数为0）。
（3）电流表选0~0.6A量程，分度值0.02A，图丙示数为0.3A，小灯泡额定功率$P_{额}=U_{额}I=2.5\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}=0.75\ \mathrm{W}$。
（4）①闭合S，S₁接a时，电压表测R₀和滑动变阻器的总电压，电源电压3V，要使灯泡正常发光，需灯泡电压为2.5V，故电压表示数为$3\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=0.5\ \mathrm{V}$；③S₁接b时，电压表测R₀电压U₀，电路电流$I=\frac{U_0}{R_0}$，即灯泡额定电流，故额定功率$P_{额}=U_{额}·\frac{U_0}{R_0}$。
（5）灯泡正常发光时电流约0.3A，R₀=20Ω，R₀两端电压$U_0=IR_0=0.3\ \mathrm{A}×20\ \Omega=6\ \mathrm{V}＞3\ \mathrm{V}$，电源电压仅3V，无法满足实验要求，故不能测出额定功率。
【答案】
（1）
（2）①闭合开关前，将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处；②断路
（3）0.75
（4）①0.5；③$U_{额}·\frac{U_0}{R_0}$
（5）不能，因为小灯泡正常发光时，定值电阻$R_0$两端的电压为6V，大于电源电压3V，无法完成实验
【知识点】
测量小灯泡的电功率；滑动变阻器的使用；欧姆定律的应用
【点评】
本题为中考实验综合题，考查实物连接、实验操作、电路故障分析、电功率计算及特殊方法测功率，需掌握实验原理和串联电路特点，对学生实验能力要求较高，难度中等。
【难度系数】
0.5
