測量小燈泡電功率實驗的學考練

王兆菊

電功率實驗是物理課程標準中要求的必做實驗，能讓同學們理解實驗的目的、實驗的原理，掌握實驗中所用器材的使用方法、實物圖的連接方法、實驗電路圖的畫法、實驗表格的設計、實驗步驟和注意事項等，是一個非常重要且綜合性強的電學實驗，屬于中考必考知識點。掌握這個實驗的基本方法，對加深理解用伏安法測導體電阻的實驗具有重要意義。

一、測量小燈泡的電功率實驗怎么學

在中考復習階段，同學們會遇到大量的測量小燈泡的電功率實驗的復習題。復習階段時間緊、任務多，最好的辦法就是知道要學什么。要把基礎知識抓牢，萬變不離其宗，因此，學習測量小燈泡電功率的實驗報告是行之有效的好辦法。

實驗目的：測量小燈泡在不同狀態(tài)下的電功率。

實驗要求：分別測量小燈泡在實際電壓等于額定電壓、略大于額定電壓、小于額定電壓時的電功率。

實驗原理：根據(jù)公式P=UI，測出燈泡兩端電壓U和流經的電流I，就可以計算出小燈泡的電功率。

實驗電路圖：根據(jù)實驗的目的和原理設計實驗電路圖，并按電路圖連接實物。

實驗器材：小燈泡、電壓表、電流表、滑動變阻器、電源、開關、導線。

實驗數(shù)據(jù)（記錄）表格：見下表，小燈泡的額定電壓是3.8 V。

實驗步驟：1.按電路圖連接實物。2.合上開關，調節(jié)滑動變阻器，使小燈泡兩端電壓為額定電壓，觀察小燈泡發(fā)光情況，記錄電流表、電壓表示數(shù)。3.調節(jié)滑動變阻器，使小燈泡兩端電壓為額定電壓值的1.2倍，觀察燈泡發(fā)光情況，記錄電流表、電壓表示數(shù)。4.調節(jié)滑動變阻器，使小燈泡兩端電壓低于額定電壓，觀察并做記錄。5. 斷開開關，整理實驗器材。

注意事項：1.按電路圖連接實物電路時注意，（1）連接過程中開關應始終處于斷開狀態(tài)；（2）根據(jù)小燈泡的額定電壓值，估計電路中電流、電壓的最大值，選擇合適的量程，并注意正負接線柱的連接及滑動變阻器的正確接法；（3）連接好以后，檢查一遍，保證電路連接正確。2.合上開關前，應檢查滑動變阻器滑片是否在最大值的位置上，若不是，要弄清楚什么位置是最大位置并調整。3.在調節(jié)滑動變阻器的過程中，要首先明白向什么方向可以使變阻器阻值變大或變小，怎么調能使小燈泡兩端電壓變大或變小。

實驗結論：由公式P=IU計算小燈泡的功率。（將計算結果填入表中，通過分析和比較得出結論。）（1）不同電壓下，小燈泡的功率不同。實際電壓越大，小燈泡功率越大。（2）小燈泡的亮度由小燈泡的實際功率決定，實際功率越大，小燈泡越亮。

二、測量小燈泡的電功率實驗怎么考與怎么解

經過認真觀察、分析中考中出現(xiàn)的考查測量小燈泡的電功率實驗的試題，我們總結出，命題人員從以下角度來命制考題的概率較高。

1. 以考查滑動變阻器使用及其注意事項為角度命題；

2. 以實物圖連接或者畫電路圖為角度命題；

3. 以實驗操作過程中的電路故障為角度命題；

4. 以考查電流表、電壓表讀數(shù)和電功率計算為角度命題；

5. 以考查對I-U圖像的理解為角度命題；

6. 以考查實驗設計步驟為角度命題；等等。

命題角度多，考查知識點多，往往在一道試題里考查多個方面的知識點。因此，抓住每個知識點去突破，是同學們解決本問題的法寶。

例1：在“測量小燈泡的電功率”實驗中，小燈泡的額定電壓為2.5 V，電阻約為10 Ω，有兩個規(guī)格分別為“10 Ω 1A”“50 Ω 2 A”的滑動變阻器，電源電壓為9 V。

（1）本實驗中應該選擇規(guī)格為 的滑動變阻器。

（2）圖1中已有部分電路連好，請用筆畫線代替導線將電路連接完整。

（3）實驗前在檢查儀器時，發(fā)現(xiàn)電流表指針如圖2所示，則接下來的操作是 。正確連接好電路，閉合開關后，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑動變阻器滑片，燈泡都不亮，電壓表示數(shù)接近9 V，電流表示數(shù)幾乎為0，電路的故障可能是 。

（4）排除電路故障后，閉合開關，改變滑動變阻器的阻值，多次測量，并繪制通過小燈泡的電流隨其兩端電壓變化關系的圖像（如圖3所示），則小燈泡的額定功率為 W。在多次測量中還發(fā)現(xiàn)：當電壓表的示數(shù)增大時，電壓表與電流表的示數(shù)之比 （填“變大”“變小”或“不變”），導致這一結果的原因是 。

（5）整理器材時發(fā)現(xiàn)滑動變阻器的BP部分比AP部分熱，原因是 。

解析：（1）根據(jù)串分壓的知識，若滑動變阻器的電阻最大為10 Ω，與燈泡的電阻相等，則小燈泡兩端的電壓最小為4.5 V，而其額定電壓為2.5 V，所以不能選擇“10 Ω 1 A”的滑動變阻器，應選擇“50 Ω 2 A”的滑動變阻器。（2）根據(jù)電流表與燈泡串聯(lián)、電壓表與小燈泡并聯(lián)來連接電路實物圖。（3）電流表沒有調零。燈絲斷了，電路斷路，電路沒有電流。電壓表示數(shù)等于電源電壓。（4）在圖像中找到額定電壓為2.5 V時，對應的電流為0.2 A，結合電功率計算公式可以得到小燈泡的額定功率為0.5 W。結合圖像可以計算當電壓表的示數(shù)增大時，電壓表與電流表的示數(shù)之比，發(fā)現(xiàn)這個比值變大。原因就是燈絲的電阻隨溫度的升高而變大。（5）BP部分有電流通過，電流熱效應。

答案：（1）“50 Ω 2 A”。（2）如圖4所示。（3）調零；燈絲斷了。（4）0.5；變大；燈絲的電阻隨溫度的升高而變大。（5）BP部分有電流通過，電流熱效應。

點評：本題考查的知識點多，包括滑動變阻器使用方法，電路實物圖連接方法，電功率計算公式的運用，對圖像物理意義的理解，對電流熱效應的理解。

例2：（2015年 黑龍江省綏化市）在“測小燈泡電功率”的實驗中，實驗室為每個小組提供的器材有：電壓恒為5 V的電源一個，電流表（0～0.6 A、0～3 A）、電壓表（0～3 V、0～15 V）各一個，開關一個，標有“20 Ω 1 A”的滑動變阻器一個，導線若干，額定電壓為3.8 V的小燈泡一個。實驗前電壓表與電流表均已調零。

第一小組的同學實驗時按圖5所示方式連接電路。

（1）連接電路時，開關應 （選填“閉合”或“斷開”）。

（2）開關閉合前，應把滑動變阻器的滑片調到

（選填“A”或“B”）端。

（3）閉合開關，發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，則故障原因可能是 。

（4）排除故障后，調節(jié)滑片到某一位置時，燈恰好正常發(fā)光。此時電流表的示數(shù)如圖6，則通過小燈泡的電流為 A，小燈泡的額定功率為 W。

（5）該小組的同學們經過多次實驗，記錄了多組電壓與電流值，并繪出如圖7所示圖像。通過分析圖像，發(fā)現(xiàn)小燈泡燈絲電阻是變化的，這是由于 。

（6）第二小組的同學在實驗中發(fā)現(xiàn)，本組的電壓表0～15 V的量程已損壞，而0～3 V的量程可以使用。經過研究設計了如圖8所示電路，完成了小燈泡功率的測量。實驗時，調節(jié)滑動變阻器的滑片，當電壓表的示數(shù)為 V時，小燈泡正常發(fā)光。

（7）第二小組的同學在實驗過程中，為保證電表不超量程，小燈泡不超額定值。滑動變阻器接入電路的阻值范圍為 。

解析：（1）做電學實驗時，在連接電路時，開關一定要斷開，防止觸電。（2）開關閉合前，應把滑動變阻器的滑片調到使滑動變阻器電阻全部接入電路中的位置。（3）閉合開關，發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，說明燈泡短路。（4）通過電流表讀出通過燈泡電流，其額定電壓已知，根據(jù)P=IU很容易計算額定功率。（5）這一問題要求同學們會分析I-U圖像，橫軸數(shù)據(jù)是燈泡電壓，對應的縱軸數(shù)據(jù)為其電流。根據(jù)圖像每一點的電壓、電流計算出的電阻值不同，說明燈絲電阻隨溫度而改變。（6）根據(jù)串聯(lián)電路分壓可以知道電壓表讀數(shù)。（7）這一問對同學們來說屬于難點，具體思路：當電流表示數(shù)為0.4 A，燈泡電壓為3.8 V，電阻為9.5Ω，燈泡正常工作，電路總電阻為=12.5Ω，這時滑動變阻器接入電路電阻為3 Ω。當燈泡的實際電壓小于額定電壓時，電壓表示數(shù)為3 V，燈泡電壓即為2 V，查看圖像可知燈泡電流為0.25 A，流經滑動變阻器電流也是0.25 A，這時滑動變阻器接入的電阻為=12Ω。

答案：（1）斷開。（2）A。（3）小燈泡短路。（4）0.4；1.52。（5）燈絲電阻隨溫度而改變。（6）1.2。（7）3Ω～12Ω。

點評：本題考查的知識點多。難點是第七小問，分析圖像是解題關鍵。

三、測量小燈泡的電功率實驗怎么練

在中考復習過程中，要怎樣練習測量小燈泡的電功率實驗題呢？比較可取的做法是：

1.盡量查找我省各地市2013年以來涉及測量小燈泡的電功率實驗的真題。因為這一時間段的題都是中考命題人員按照新的課程標準和新教材編制的，科學性強、理念新。

2.盡量在全國各地近三年的中考真題里挑選符合測量小燈泡的電功率實驗的試題，要根據(jù)考查的知識點挑題，不要重復去做知識點相同的題。

3.在老師引領下，把不同版本的教學參考書上的測量小燈泡的電功率實驗題集中復習好。

4.不做市場上陳舊資料上的題。因為很多資料的題科學性差，沒有按照課標要求的多，有的題偏難、偏怪。