“測量小燈泡電功率”中考新題賞析

“測量小燈泡電功率”的實驗涉及到各種電學儀器，如電流表、電壓表、滑動變阻器等的使用，同時還考查了畫電路圖和根據電路圖連接實物圖的能力。在近年來中考中，以“測量小燈泡的電功率”的實驗為素材命題的實驗探究題，始終將實驗探究能力作為重要能力進行考查。實驗探究能力既包括實驗操作能力，也包括實驗方案設計、實驗數據分析處理等方面的能力。探究能力包括對嚴謹的科學態(tài)度、對未知事物的探究意識等方面。下面就2008年部分省市“測量小燈泡的電功率”中考實驗探究題進行分類說明：

一、考查對實驗猜想假設的判斷能力

例1（2008年江蘇宿遷考題）如圖1所示，是測量小燈泡電功率的實物圖，其中電源電壓為6V，小燈泡額定電壓是3.8V，其燈絲電阻約為10Ω，滑動變阻器標有“10Ω、1A”字樣，電流表（0～0.6A、0～3A），電壓表（0～3V、0～15V）。

（1）請用筆畫線代替導線，把圖1中的電路元件連接起來。（要求：滑片P向左移動時燈變亮，且連線不得交叉）

（2）小剛合理地連接好電路，并按正確的順序操作，閉合開關后燈不亮，聰明的小剛猜想：

A.可能燈絲斷了 B.可能是變阻器開路

C.可能是小燈泡短路

請根據電表示數判斷故障原因，并將與故障對應的電表示數填入下表。

（3）排除故障后，在測量小燈泡的額定功率時，應先調節(jié)，使小燈泡兩端電壓為 V，再測出電路中的 。

解析：（1）滑片P向左移動時燈變亮，也就是說滑片P向左移動時電阻變小電流變大，即將變阻器左下端與燈泡的右端相連接。

（2）如果A成立，燈絲斷了，電路斷路，就不會有電流通過，即電流表示數為0A，此時電壓表測量的是電源電壓，示數為6V。如果變阻器開路，此時電路中沒有電流，即電流表示數為0A，小燈泡兩端也沒有電壓，電壓表示數為0V。而如果小燈泡短路，有電流通過，按正確的順序操作，閉合開關后，滑動變阻器的連接入電路中的電阻最大為10Ω，則電流表的示數為I== =0.6A，但是電壓表相當于測量導線上的電壓，電壓表示數為0V。所以表格中各空分別填“0”、“6”和“C”。

（3）排除故障后，在測量小燈泡的額定功率時，應先調節(jié)滑動變阻器的滑片P，使小燈泡兩端電壓為3.8V，再測出電路中的電流。

點評：本題側重于考查實驗探究中的一個要素：猜想與假設。通過讓同學們根據具體的物理情境進行合理地推測，進行猜想，有利于拓展同學們的思維想象空間，激發(fā)學習物理的興趣。

二、考查對實驗數據的分析處理能力

例2（2008年湖北武漢考題）小明按照如圖2所示的電路圖連接好電路，測量一只額定電壓為2.5V的燈泡的電功率，部分實驗數據和現象如下表。

（1）分析表中實驗數據可知，所用電源電壓約為

V。

（2）若小明手邊有“1.5A 50Ω”和“2.0A 20Ω”兩種規(guī)格的滑動變阻器，“0~3V”和“0~15V”兩個量程的電壓表，上面實驗中他選用的滑動變阻器規(guī)格為

，選用的電壓表量程為 。

（3）由于小明粗心大意，沒有記錄燈泡正常發(fā)光時電流表的示數，于是他根據第一次實驗數據計算出燈泡電阻R== =5Ω，再計算出燈泡兩端電壓為2.5V時的功率P===1.25W。則燈泡的額定功率（選填“＞”、“=”、“＜”）1.25W。

解析：（1）第3次的實驗電壓表示數為6V，電流表示數為0，燈泡不發(fā)光，則可判斷出燈泡處于斷路狀態(tài)，那么電壓表測量的是電源電壓，即所用電源電壓約為6V。

（2）根據第3次的實驗數據電壓表示數UL=1V，電流表示數I L=0.2A，則由于滑動變阻器與燈泡串聯，所以滑動變阻器的電壓和電流分別為U變=U-UL=6V-1V=5V，I 變=0.2A，那么滑動變阻器連入電路中的電阻為R變= = =25Ω，即驗中他選用的滑動變阻器規(guī)格為“1.5A 50Ω”。而第3次的實驗現象，電壓表示數為6V，則選用的電壓表量程為“0~15V”。

（3）由于燈泡燈絲的溫度升高，電阻變大，所以燈泡正常發(fā)光時的電阻比較暗的電阻大，則燈泡正常發(fā)光時的電阻比5Ω，那么根據功率公式P= 得出燈泡的額定功率將小于1.25W。

點評：本題側重對實驗數據的收集、分析和處理的能力考查，鍛煉同學們的邏輯思維能力。

三、考查對實驗探究過程的評估能力

例3（2008年云南考題）如圖3所示裝置是小明測量額定電壓為2.5V的小燈泡功率的實物圖。

（1）請把實物圖連線補充完整。

（2）實驗中，小明發(fā)現無論怎樣移動變阻器滑片，電壓表指針偏轉角度始終較小，原因可能是（）。

A.電池較舊，電壓不足B.電流表短路

C.滑動變阻器短路

（3）小明正確測得如下幾組數據：

由表中數據可知，小燈泡的額定功率為 W。小林認為應利用三組數據計算取功率的平均值會更準確。請你評價小林的說法： 。

解析：（1）由于小燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表的量程選擇0～3V接入電路中，所連接的實物圖如圖4所示。

（2）如果電流表被短路，不會導致電壓表指針偏轉角度始終較小。而滑動變阻器被短路，則電源電壓全部加在小燈泡兩端，電壓表示數應為3V。所以導致無論怎樣移動變阻器滑片，電壓表指針偏轉角度始終較小的現象，其原因可能是“電池較舊，電壓不足”引起的。

（3）由表中數據可知，小燈泡的額定功率為P額=U額I額=2.5V×0.48A=1.2W。利用三組數據計算取功率的平均值來求小燈泡的額定功率的方法不可取，其理由是小燈泡的額定電壓、額定電流和額定功率只有一個固定值，因而不可以通過多組數據計算取功率的平均值來得到小燈泡的額定功率。

點評：本題側重于對實驗探究過程中的不足之處進行分析和評價，以及提出合理見解的考查。這樣通過對實驗探究過程的評價，有效地避免了通過死記實驗結論來獲取考分現象的發(fā)生，重在考查同學們的實驗操作能力和解決實驗問題的能力。

四、考查實驗探究綜合能力

例4（2008年江蘇鎮(zhèn)江考題）小明在測量額定電壓為3.8V的小燈泡的額定功率時。

（1）他已經連接的實物電路如圖5甲所示，已知電源電壓為6V且保持不變，請你用筆畫線代替導線，將實物電路連接完整。

（2）連好電路后，小明閉合開關，觀察到電壓表的示數為4V，電流表的示數為0.35A，于是他立即調節(jié)滑動變阻器的滑片P，使電壓表的示數為3.8V，電流表的指針位置如圖5乙所示，此時電流表的示數為A，小燈泡的額定功率為 W。（結果保留兩位小數）

（3）開關閉合前，應將金屬滑片放在滑動變阻器阻值最大的位置，但小明未按此要求操作，除了從實物圖中能直觀地看到滑片所在的位置外，你還能用在實驗探究過程中發(fā)生的哪個實驗現象來證實這一點?

（4）若電壓表的大量程已損壞，在不添加任何器材的情況下，請你在方框內畫出能測量小燈泡額定功率的實驗電路圖。

解析：（1）在測量額定電壓為3.8V的小燈泡的額定功率時，電壓表應該選擇大量程與燈泡并聯，所連接的實物電路如圖6所示。

（2）如圖5乙所示的電流表的示數為0.34A，小燈泡的額定功率為P=UI=3.8V×0.34A=1.29W。

（3）根據實驗現象：滑片移動，電流表示數減小，變阻器電阻變大，說明開關閉合前變阻器接入電路中的阻值不是最大。

（4）因為測量額定電壓為3.8V的小燈泡的額定功率時，電壓表應該選擇大量程與燈泡并聯，而電壓表的大量程已損壞，在此實驗中電源是3節(jié)蓄電池串聯而成，電源電壓為6V，則當小燈泡正常發(fā)光電壓為3.8V，因為變阻器與小燈泡串聯，那么變阻器兩端的電壓為2.2V，則可將電壓表選用小量程與變阻器并聯進行測量小燈泡的額定功率，電路圖如圖7所示。

點評：本題是一道比較典型的綜合考查題型，考查內容包括電路的連接、電表的讀數、小燈泡功率的計算、對實驗過程中出現的問題的解釋以及實驗方案的設計等內容。目的在于考查同學們在實驗探究過程中的分析、處理和應對能力，培養(yǎng)同學們解決實際問題的能力。