專題22　電能實(shí)驗(yàn)探究（解析版）

第3章能量的轉(zhuǎn)化與守恒

專題22電能實(shí)驗(yàn)探究

類型一電功率的測(cè)量......................................................................................................................................3

【訓(xùn)練1測(cè)量小燈泡電功率的常規(guī)實(shí)驗(yàn)】............................................................................................3

【訓(xùn)練2測(cè)量小燈泡電功率的變式實(shí)驗(yàn)】..............................................................................................6

類型二探究焦耳定律....................................................................................................................................13

【方法歸納】

1.測(cè)量小燈泡的電功率

用電流表和電壓表測(cè)小燈泡的電功率的方法與測(cè)電阻的方法相同，都叫做伏安法。

原理：P＝UI。電路圖如圖：

選擇和連接實(shí)物時(shí)須注意：

①電源電壓高于燈泡的額定電壓；②滑動(dòng)變阻器接入電路時(shí)要調(diào)到最大值。根據(jù)能否調(diào)到燈泡的額定

電壓選擇滑動(dòng)變阻器。③根據(jù)額定電壓選擇電壓表量程；根據(jù)I額＝P額/U額或I額＝U額/R選擇量程。

2.特殊方法測(cè)量額定功率

思路：“巧用開關(guān)”，要測(cè)量小燈泡的額定功率，必須添加滑動(dòng)變阻器，且當(dāng)改變電表測(cè)量對(duì)象時(shí)，

需要控制電路中電流為其額定電流不變，這就要用到多個(gè)開關(guān)或單刀雙擲開關(guān)，具體設(shè)計(jì)如下。

主要器材設(shè)計(jì)電路主要步驟表達(dá)式

①斷開S1、閉合S2，移動(dòng)滑片，

使電壓表示數(shù)等于燈泡額定電

U額（U－U額）

壓U額；P＝

額R0

②保持滑片位置不變，閉合S、

單表＋定值電阻1

斷開S，記下電壓表示數(shù)U

＋兩開關(guān)＋滑動(dòng)2

①閉合S、斷開S，移動(dòng)滑片，

變阻器12

U額

使電流表示數(shù)等于；U額

R0

P額＝U額I－

(R0)

②保持滑片位置不變，斷開S1、

閉合S2，記下電流表示數(shù)I

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①將S撥到2，移動(dòng)滑片，使電

壓表示數(shù)等于燈泡的額定電壓

U額（U－U額）

U額；P＝

額R0

②保持滑片位置不變，將S撥

單表＋定值電阻

到1，記下電壓表示數(shù)U

＋單刀雙擲開關(guān)

①將S撥到1，移動(dòng)滑片，使電

＋滑動(dòng)變阻器

U額

流表示數(shù)為；②保持滑片位U額

R0

P額＝U額I－

(R0)

置不變，將S撥到2，記下電流

表示數(shù)I

閉合開關(guān)S，移動(dòng)滑片，使電壓

額

表V1的示數(shù)等于燈泡的額定電UU

P額＝0

壓U額，同時(shí)記下電壓表V2的示R

兩表＋定值電阻數(shù)U

＋滑動(dòng)變阻器閉合開關(guān)S，移動(dòng)滑片，使電流

U額

表A的示數(shù)等于，同時(shí)記下P額＝U額I0

1R0

電流表A2的示數(shù)I0

特別提醒：1)在測(cè)量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)中，多次測(cè)量的目的：為了研究小燈泡亮度(或電功率)與小

燈泡兩端電壓的關(guān)系。

2)在測(cè)量小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)中，多次測(cè)量的目的：為了研究小燈泡的電阻是否與溫度有關(guān)。

3)在測(cè)量定值電阻的實(shí)驗(yàn)中，多次測(cè)量的目的是為了求平均值，以減小測(cè)量誤差。

3.電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)

（1）注意點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)方法(轉(zhuǎn)換法、控制變量法)

被加熱的材料選用煤油或空氣(利用其比熱容小，效果明顯且安全)

選擇加熱物質(zhì)的要求(質(zhì)量相同、初溫相同)

轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用(通過溫度計(jì)的示數(shù)或U形管液面高度的變化反映產(chǎn)生電熱的多少)

（2）控制變量法的應(yīng)用

探究電熱與通電電流大小的關(guān)系，控制電阻絲阻值和通電時(shí)間相同，改變通過兩電阻絲的電流大小.

（電路設(shè)計(jì)：將阻值相同的電阻絲并聯(lián)在電路中）

探究電熱與電阻的關(guān)系，控制通過電阻絲的電流和通電時(shí)間相同，選擇兩個(gè)電阻不同的電阻絲.（電路

設(shè)計(jì)：將阻值不同的電阻絲串聯(lián)在電路中）

探究電熱與通電時(shí)間的關(guān)系，控制電阻絲的阻值和通電電阻絲的阻值相同，改變通電時(shí)間的長(zhǎng)短.

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：導(dǎo)體產(chǎn)生的電熱與電流、電阻和通電時(shí)間有關(guān)；①在電阻和通電時(shí)間相同的情況下，

通過電阻的電流越大，產(chǎn)生的熱量越多；②在電流和通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多；

③在電阻和通過電阻的電流相同的情況下，通電時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生的熱量越多。

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【常考題型】

類型一電功率的測(cè)量

【訓(xùn)練1測(cè)量小燈泡電功率的常規(guī)實(shí)驗(yàn)】

【方法歸納】判斷

1.在“測(cè)量小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)中，要測(cè)定電壓為2.5V的小燈泡的額定功率，在實(shí)驗(yàn)操作過程中，

手和眼的分工應(yīng)該是(B)

A．手移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，眼看電流表示數(shù)

B．手移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，眼看電壓表示數(shù)

C．手移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，眼看小燈泡亮度

D．手按開關(guān)，眼看電流表示數(shù)和小燈泡發(fā)光情況

【解析】手移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，眼看電壓表的示數(shù)，當(dāng)電壓表指示小燈泡的額定電壓時(shí)，停止移

動(dòng)滑片，記錄電流表的示數(shù)，再利用公式P＝UI計(jì)算小燈泡的額定功率。

2.如果用如圖所示的電路來(lái)測(cè)量電阻R1的電功率，則圖中甲是______表，乙是______表。

【答案】電壓電流

【解析】甲與電阻R1串聯(lián)，所以此表應(yīng)是電流表；乙并聯(lián)在電阻R1的兩端，所以此表應(yīng)是電壓表.

3.用如圖所示的器材測(cè)定小燈泡電功率。

(1)小強(qiáng)依照電路圖(如圖甲)、選擇了合適的電表量程連接元件，但尚未連接完整。用筆畫線代替導(dǎo)線將

圖乙中的元件連接完整。

(2)閉合開關(guān)前，必須將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到_____(填“a”或“b”)端。實(shí)驗(yàn)時(shí)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑

片P，改變小燈泡兩端的______，從而控制小燈泡的實(shí)際功率。

(3)小強(qiáng)觀察到小燈泡的額定電壓為2.5V，閉合開關(guān)S，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，當(dāng)電壓表的示數(shù)為

2.5V時(shí)，電流表的示數(shù)如圖丙所示，則小燈泡的額定功率為________W。

(4)繼續(xù)向a端移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，這時(shí)小燈泡的實(shí)際功率會(huì)________(填“變大”或“變小”)。

【答案】（1）如圖所示。（2）b電壓（3）0.75（4）變大

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【解析】（2）為了保護(hù)電路，閉合開關(guān)前滑片要置于阻值最大處，即b端；實(shí)驗(yàn)時(shí)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器

的滑片P，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值發(fā)生變化，由串聯(lián)電路分壓原理可知，小燈泡兩端的電壓發(fā)生變化，

從而控制小燈泡的實(shí)際功率。

（3）當(dāng)電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)，由圖丙可知電流表的示數(shù)為0.3A，即通過燈泡的額定電流為0.3A，則

燈泡的額定功率為：PL=ULIL=2.5V×0.3A=0.75W。

（4）繼續(xù)向a端移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值變小，根據(jù)歐姆定律，電路中

的電流會(huì)變大，又由串聯(lián)電路分壓原理可知，燈泡兩端的電壓也會(huì)變大，根據(jù)P=UI可知，燈泡的實(shí)際功率

會(huì)變大。

4.在“測(cè)量小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)中，電路圖如圖甲所示，電源電壓為3V，小燈泡的額定電壓為2.5

V。

(1)根據(jù)圖甲，用筆畫線代替導(dǎo)線，把圖乙的實(shí)物圖連接完整。

(2)閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片移到________(填“A”或“B”)端。

(3)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表的示數(shù)如圖丙所示，電流表的讀數(shù)為________A，小燈泡的額定功率為

________W。

(4)考慮到電壓表的實(shí)際電阻對(duì)電路的影響，這樣測(cè)出的小燈泡的額定功率相比真實(shí)的額定功率

__________(填“偏大”“不變”或“偏小”)。

【答案】（1）如圖所示。（2）A（3）0.30.75(4)偏大

【解析】（1）由小燈泡的額定電壓可知，電壓表選用小量程與小燈泡并聯(lián)；（2）為保護(hù)電路，閉合開

關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)滑到最大阻值處，即圖中滑片應(yīng)移至最左端的A處；（3）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電

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壓等于額定電壓2.5V，由圖丙可知，電流表的量程為0-0.6A，分度值為0.02A，此時(shí)通過燈泡的電流為

0.3A，所以燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；

(4)由題圖甲知，小燈泡與電壓表并聯(lián)，電壓表測(cè)量的電壓是準(zhǔn)確的；由于電壓表有電阻，有一定的電

流通過電壓表，導(dǎo)致電流表示數(shù)大于通過小燈泡的電流，由公式P＝UI知，測(cè)得小燈泡額定功率比小燈泡

真實(shí)的額定功率偏大。

5．用圖甲電路測(cè)量小燈泡電功率，電源電壓恒為3V，小燈泡的額定電流為0.2A，額定電壓小于3V。

(1)連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)處于________狀態(tài)。

(2)請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中的實(shí)物電路連接完整。

(3)電路連接正確后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)，接下來(lái)應(yīng)進(jìn)行的操作是______(填

序號(hào))。

A．更換小燈泡

B．檢查電路是否斷路

C．移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，觀察小燈泡是否發(fā)光

(4)問題解決后，某時(shí)刻電流表示數(shù)如圖乙所示，示數(shù)為______A。要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片

P向______(填“左”或“右”)端移動(dòng)，使電流表示數(shù)為0.2A。

(5)移動(dòng)滑片P，記錄多組數(shù)據(jù)，繪制成I-U圖象。根據(jù)圖丙所給信息，計(jì)算出小燈泡的額定功率是______W；

進(jìn)一步分析圖丙可知，實(shí)驗(yàn)過程中小燈泡的電阻發(fā)生變化，電阻變化的主要原因是

______________________。

(6)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)一步分析可知：小燈泡的實(shí)際功率越大，小燈泡亮度越大。但某同學(xué)發(fā)現(xiàn)：標(biāo)有“220

V8.5W”的LED燈與標(biāo)有“220V60W”的普通白熾燈都正常發(fā)光時(shí)，亮度幾乎相當(dāng)。請(qǐng)分析造成這一現(xiàn)

象的原因可能是______(填序號(hào))。

A．兩燈的實(shí)際功率相同

B．相同時(shí)間內(nèi)，電流通過兩燈做功不同

C．兩燈將電能轉(zhuǎn)化為光能的效率不同

【答案】(1)斷開(2)如圖所示(3)C(4)0.08左(5)0.5燈泡電阻受溫度影響(6)C

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【解析】1）為保護(hù)電路，連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)；（2）因?yàn)轭~定電壓小于3V，所以電壓

表應(yīng)選擇小量程與燈泡并聯(lián)，如圖所示.（3）閉合開關(guān)后，電流表有示數(shù)，說明電路是通路，燈泡沒壞，也

不是斷路，可能是連入電路的電阻過大，電路中電流過小造成的，所以下一步操作：移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，

觀察小燈泡是否發(fā)光，故選C；

（4）由圖甲知，電流表使用小量程，分度值0.02A，由圖乙電流表示數(shù)0.08A，小于燈泡的額定電流，

要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片向左移動(dòng)，減小電路中電阻，使電流表示數(shù)增大到0.2A；（5）由圖丙

所示I-U圖像可知，通過燈泡的電流等于額定電流0.2A時(shí)，燈泡兩端電壓等于2.5V，則燈泡的額定功率

P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；由圖象知，當(dāng)小燈泡兩端電壓增大時(shí)，通過的電流也增大，實(shí)際電功率增大，亮

度增大，溫度升高，所以電阻隨之增大；

（6）標(biāo)有“220V8.5W”的LED燈與標(biāo)有“220V60W”的普通白熾燈都正常發(fā)光時(shí)，亮度幾乎相當(dāng)，即轉(zhuǎn)

化為的光能相同，普通白熾燈轉(zhuǎn)化為的內(nèi)能更多，消耗的電能多、LED燈消耗的電能少，即LED燈電能轉(zhuǎn)

化為光能的效率更高。故選C。

【訓(xùn)練2測(cè)量小燈泡電功率的變式實(shí)驗(yàn)】

【方法歸納】小。

1.在“測(cè)量小燈泡額定功率”的實(shí)驗(yàn)中，小燈泡的額定電壓為2.5V。

(1)請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線將圖甲中的實(shí)物電路連接完整，要求：滑動(dòng)變阻器的滑片P向A端移動(dòng)時(shí)，

電流表示數(shù)變大，連線不得交叉。

(2)正確連接電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無(wú)示數(shù)，出現(xiàn)該狀況的原因

是()

A．電流表內(nèi)部斷路了B．燈座內(nèi)部出現(xiàn)了短路C．燈泡的燈絲斷了

(3)排除故障后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P，使電壓表的示數(shù)為2.5V，此時(shí)電流表的示數(shù)如

圖乙所示，其讀數(shù)為________A，小燈泡的額定功率為________W。

(4)該實(shí)驗(yàn)裝置不能完成的實(shí)驗(yàn)是()

A．探究串聯(lián)電路中的電流規(guī)律B．探究串聯(lián)電路中的電壓規(guī)律C．探究電流與電壓的關(guān)系

(5)另一組的小芳在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)電流表已損壞無(wú)法使用，老師給她一個(gè)已知阻值為R0的定值電阻，

同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路，并正確測(cè)出小燈泡的額定功率，已知電源電壓不變，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①閉合開關(guān)S、S1，斷開S2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P使電壓表讀數(shù)為小燈泡額定電壓U額；

②閉合開關(guān)S，斷開S1，再閉合S2，保持滑動(dòng)變阻器滑片P位置不動(dòng)，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為U；

③小燈泡額定功率的表達(dá)式P額＝______________。(用U額、U、R0表示)

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U－U額

【答案】(1)如圖所示。（2）B(3)0.30.75(4)C(5)U額×

R0

【解析】（1）小燈泡的額定電壓為2.5V，則電壓表選用小量程，滑動(dòng)變阻器的滑片P向A端移動(dòng)時(shí)，

電流表示數(shù)變大，電阻變小，故左下接線柱應(yīng)接入電路.

（2）A．若電流表內(nèi)部斷路了，則整個(gè)電路斷路，兩表都沒有示數(shù)，不符合題意；B．若燈座內(nèi)部出現(xiàn)

了短路，電壓表沒有示數(shù)，電路為通路，電流表有示數(shù)，符合題意；C．若燈泡的燈絲斷了，電流表沒有示

數(shù)，電壓表串聯(lián)在電路中測(cè)電源電壓，有示數(shù)，不符合題意；故選：B；

（3）由圖乙可知，當(dāng)電壓表的示數(shù)為2.5V，電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，小燈

泡的額定功率為：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；

（4）探究電流與電壓的關(guān)系，要控制電阻不變，而燈絲的電阻隨溫度的變化而變化，故不能完成此探

究。（5）實(shí)驗(yàn)步驟：①閉合開關(guān)S、S1，斷開S2，調(diào)節(jié)滑片P使電壓表讀數(shù)為U額，此時(shí)小燈泡正常發(fā)光；

②不改變滑動(dòng)變阻器滑片P的位置，閉合開關(guān)S、S2，斷開S1，記錄電壓表此時(shí)讀數(shù)為U；③此時(shí)定值電阻

U－U額U－U額

兩端的電壓U0＝U－U額，小燈泡的額定電流IL＝I0＝，小燈泡額定功率P額＝U額IL＝U額×。

R0R0

2.在測(cè)量額定電壓為2.5V小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)中，電源電壓恒定不變。

(1)請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中電路連接完整，要求實(shí)驗(yàn)時(shí)向右移動(dòng)滑片P小燈泡亮度變暗。

(2)實(shí)驗(yàn)過程中，某小組的同學(xué)將所測(cè)得相關(guān)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象記錄如表：

①小燈泡的額定功率為________W。

②表格中有一處設(shè)計(jì)不合理，請(qǐng)指出不合理的設(shè)計(jì)是____________________；

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③分析表中數(shù)據(jù)還發(fā)現(xiàn)燈絲電阻跟________有關(guān)。

(3)測(cè)量額定電壓為U0的小燈泡額定功率，物理科代表設(shè)計(jì)了圖乙所示的電路(R0為已知的定值電阻，R

為滑動(dòng)變阻器)。

①斷開開關(guān)S1，閉合開關(guān)S2，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P，當(dāng)電流表示數(shù)為________時(shí)，小燈泡恰好正常

發(fā)光；

②保持滑動(dòng)變阻器滑片P位置不變，閉合開關(guān)S1，斷開開關(guān)S2，記下電流表示數(shù)為I；

③推導(dǎo)出小燈泡L的額定功率表達(dá)式P額＝___________(用物理量U0、R0和I表示)。

U0U0

【答案】(1)如圖所示。（2）0.8燈泡電功率的平均值溫度(3)U0×I－

R0(R0)

【解析】(1)要求滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)時(shí)小燈泡亮度變暗，即此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻變

大，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)接入左下接線柱。

（2）①小燈泡額定電壓U額＝2.5V，由表格知，此時(shí)通過的電流為I＝0.32A，則小燈泡的額定功率P

額＝U額I＝2.5V×0.32A＝0.8W；②小燈泡在不同電壓下的功率不同，因此計(jì)算功率的平均值是沒有意義的；

③當(dāng)小燈泡兩端電壓增大時(shí)，電流增大，小燈泡的功率增大，小燈泡變亮，溫度升高，燈絲的電阻變大；②

保持滑動(dòng)變阻器滑片P位置不變，閉合開關(guān)S1，斷開開關(guān)S2，記下電流表示數(shù)為I，此時(shí)通過小燈泡的電

U0U0

流I額＝I－；③小燈泡L的額定功率表達(dá)式P額＝U額I額＝U0×I－。

R0(R0)

3.小明用如圖甲所示電路來(lái)測(cè)量額定電壓為2.5V的小燈泡的額定功率(部分實(shí)驗(yàn)器材的規(guī)格已在圖中標(biāo)

明)：

(1)連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)________。

(2)實(shí)驗(yàn)中，小明發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，兩電表指針始終處于圖乙所示位置，可能是小燈泡出

現(xiàn)了________(填“短路”或“斷路”)故障。

(3)故障排除后，小明移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，記錄電表的數(shù)據(jù)，得到小燈泡U-I圖象如圖丙所示，則

小燈泡的額定功率是________W。

(4)實(shí)驗(yàn)中電壓表意外損壞，小明決定用阻值較大的定值電阻(阻值為R0)和兩個(gè)電流表，按如圖丁所示

電路完成實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)測(cè)得電流表A1和電流表A2的示數(shù)分別為I1和I2，可求得小燈泡的實(shí)際功率為________。

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【答案】(1)斷開(2)斷路(3)0.75(4)I1I2R0

【解析】(1)為保護(hù)電路，連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開。

(2)由圖乙知，電流表的示數(shù)為零，電壓表的示數(shù)等于電源電壓，說明與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路。

(3)由圖丙知，當(dāng)U＝2.5V時(shí)，I＝0.3A，則小燈泡的實(shí)際功率P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W。

(4)由圖丁可知，定值電阻與小燈泡并聯(lián)，電流表A1測(cè)通過小燈泡L的電流，電流表A2測(cè)通過定值電

阻R0的電流，定值電阻兩端的電壓U0＝I2R0，小燈泡兩端的電壓UL＝U0，則小燈泡的實(shí)際功率PL＝ULI1＝

U0I1＝I1I2R0。

4.某小燈泡的額定電流為0.3A，圖甲是小明測(cè)量該燈泡功率的實(shí)驗(yàn)電路。

(1)請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將滑動(dòng)變阻器連入電路，使之接入電路的阻值最大。

(2)閉合開關(guān)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，若圖中導(dǎo)線M發(fā)生了斷路，則在調(diào)節(jié)滑片的過程中，會(huì)發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)為

________V、電流表的示數(shù)為________A。

(3)小明將滑片移至某處時(shí)，兩電表的示數(shù)如圖乙所示，小燈泡的功率為________W。

(4)為測(cè)量該小燈泡的額定功率，小強(qiáng)設(shè)計(jì)了圖丙所示實(shí)驗(yàn)電路，所用電源電壓恒定，R1、R2均為電阻

箱(0～999.9Ω)。實(shí)驗(yàn)步驟如下：

第1步：僅閉合S1，R2調(diào)至5Ω時(shí)，電流表的示數(shù)為0.3A。

第2步：僅閉合S2，R1、R2分別調(diào)至6Ω和9Ω時(shí)，電流表的示數(shù)為0.3A。

則小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻為________Ω，額定功率為________W。

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【答案】(1)如圖所示（2）30(3)0.36（4）100.9

【解析】(1)實(shí)驗(yàn)中，要通過滑動(dòng)變阻器來(lái)改變小燈泡兩端的電壓，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)與小燈泡串聯(lián)；又

滑片位于滑動(dòng)變阻器的右端，要使其接入電路的阻值最大，應(yīng)選擇左下接線柱接入電路。

（2）閉合開關(guān)，導(dǎo)線M斷路時(shí)，小燈泡斷路，則電路中的電流幾乎為零，即電流表的示數(shù)為0A；電

壓表相當(dāng)于測(cè)量電源兩端電壓，示數(shù)為3V。

（3）由圖甲可知，電壓表測(cè)量小燈泡兩端電壓，由圖乙可知，電壓表示數(shù)為1.5V；電流表示數(shù)為0.24

A，小燈泡此時(shí)的功率P＝UI＝1.5V×0.24A＝0.36W。

（4）在第1步實(shí)驗(yàn)中，僅閉合S1，R2調(diào)至5Ω時(shí)，R2與L串聯(lián)，電路中的電流為0.3A，即通過小燈

泡的電流I1＝I額＝0.3A，小燈泡正常發(fā)光，電路中的總電阻R總＝R2＋RL；在第2步實(shí)驗(yàn)中，僅閉合S2，R1

與R2串聯(lián)，當(dāng)電路中的電流仍為0.3A時(shí)，電路中的總電阻R總′＝R2′＋R1；由歐姆定律可知，兩次總電阻

相等，即R總＝R總′，由此可得：5Ω＋RL＝9Ω＋6Ω，則小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻RL＝10Ω，小燈泡的額

22

定功率P額＝U額I額＝I額RL＝(0.3A)×10Ω＝0.9W。

5．測(cè)量小燈泡電功率。

(1)小明在測(cè)量額定電壓為2.5V小燈泡L1電功率時(shí)，選擇了電壓恒定的電源、滑動(dòng)變阻器、電壓表和

電流表等器材，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路。

①圖甲中有一根導(dǎo)線尚未連接，請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線將電路補(bǔ)充完整。

正確連接電路后，閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片滑至最______(填“左”或“右”)端。閉合開關(guān)后，發(fā)

現(xiàn)電流表和電壓表的指針均不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則電路出現(xiàn)的故障可能是滑動(dòng)變阻器_______。

②排除故障閉合開關(guān)，適當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，為了測(cè)量小燈泡的額

定功率，應(yīng)使滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值________(填“變大”或“變小”)。小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表的示數(shù)

如圖丙所示為______A，小燈泡的額定功率為______W。

③繼續(xù)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，多次實(shí)驗(yàn)，小明發(fā)現(xiàn)燈的電阻是隨功率變化的，當(dāng)小燈泡的電阻為8Ω

時(shí)，小燈泡的實(shí)際功率________(填“大于”“小于”或“等于”)額定功率。

(2)小明設(shè)計(jì)了如圖丁所示的電路，用一個(gè)電壓表或電流表，測(cè)量額定電壓為U額的小燈泡L2額定功率，

已知定值電阻的阻值為R0、電源電壓未知。請(qǐng)你完成下面的步驟。

①將____________________(填“電壓表并聯(lián)在ab間”“電流表串聯(lián)在a點(diǎn)”或“電流表串聯(lián)在b點(diǎn)”)，只閉

合開關(guān)S和S1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片使電表的示數(shù)為______，燈泡正常發(fā)光；

②只閉合開關(guān)S和S2，變阻器滑片位置_______________(填“保持不動(dòng)”“向右移動(dòng)”或“向左移動(dòng)”)，讀

出電表的示數(shù)U或者I；

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③小燈泡L2的額定功率表達(dá)式為P額＝__________。

【答案】(1)①如圖所示右斷路②變小0.41③大于

U額U額

（2）①電流表串聯(lián)在b點(diǎn)②保持不動(dòng)③U額I－

R0(R0)

【解析】（1）①燈泡和電流表串聯(lián)接入電路，電壓表應(yīng)與燈泡并聯(lián)；閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑

片滑至阻值最大處，即最右端；閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表的指針均不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明電路斷路，

則電路出現(xiàn)的故障可能是滑動(dòng)變阻器斷路；

②小燈泡L1的額定電壓為2.5V，電壓表接入電路的量程為0～3V，每一小格表示0.1V，讀圖可知此時(shí)

燈泡兩端電壓為2V，燈泡兩端電壓小于額定電壓，串聯(lián)電路總電壓等于各部分電壓之和，則滑動(dòng)變阻器兩

端的電壓太大，由串聯(lián)電路分壓原理可知此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻太大，所以應(yīng)使滑動(dòng)變阻器連入

電路的阻值變??；電流表接入電路的量程為0～0.6A，每一小格表示0.02A，讀圖可知小燈泡正常發(fā)光時(shí)，

通過燈泡的電流為0.4A；小燈泡的額定功率為：P=UI1=2.5V×0.4A=1W；

③小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻：R1=U1/I1=2.5V/0.4A=6.25Ω，燈泡的電阻隨溫度的升高而增大，燈泡的功

率越大，燈泡的溫度越高，當(dāng)小燈泡的電阻為8Ω時(shí)，此時(shí)燈泡的電阻大于燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，所以燈

泡的實(shí)際功率大于額定功率；

（2）①將電流表串聯(lián)在b點(diǎn)，只閉合開關(guān)S和S1，燈泡和定值電阻并聯(lián)接入電路，電流表測(cè)通過定值

電阻的電流，并聯(lián)電路各支路兩端電壓相等，當(dāng)燈泡兩端的電壓為U額時(shí)燈泡正常發(fā)光，此時(shí)定值電阻兩端

U額

的電壓等于燈泡的額定電壓，通過定值電阻的電流I0＝，所以應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片使電表的示數(shù)為

R0

U額

；②只閉合開關(guān)S和S2，變阻器滑片位置保持不動(dòng)，此時(shí)電流表測(cè)干路電流，讀出電流表的示數(shù)I；③

R0

U額

并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和，所以通過燈泡的電流I2＝I－I0＝I－，小燈泡L2的額定功率表

R0

U額

達(dá)式為P額＝U額I2＝U額I－。

(R0)

6．興趣小組在“測(cè)量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中，有電流表、電壓表各一個(gè)，開關(guān)、導(dǎo)線若干，電源的電

壓恒為6V，小燈泡L1的額定電壓為3.8V，正常發(fā)光時(shí)電阻約為10Ω，滑動(dòng)變阻器有規(guī)格為“10Ω1.5

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A”的R1和規(guī)格為“20Ω1A”的R2。

(1)為了完成實(shí)驗(yàn)，選擇滑動(dòng)變阻器R1等器材，進(jìn)行如圖甲所示的電路連接，請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將

電路連接完整，并指出連接電路時(shí)的錯(cuò)誤之處：________________。

(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電流表無(wú)示數(shù)，電壓表無(wú)示數(shù)。用導(dǎo)線連接電流表兩端，燈泡發(fā)光，則

故障原因是電流表________。

(3)更換新的電流表，完成測(cè)量后，小華將小燈泡L1更換為額定電壓2.5V，正常發(fā)光時(shí)阻值約為8Ω

的L2。為了測(cè)量它的額定電功率，需用滑動(dòng)變阻器R2替換電路中的R1，其目的是____________________。

(4)小明認(rèn)為不用電流表，同樣能測(cè)量出燈泡L2的額定功率，設(shè)計(jì)了圖乙所示的電路，請(qǐng)你幫他補(bǔ)全實(shí)

驗(yàn)步驟：

①將滑動(dòng)變阻器______調(diào)到最大阻值且保持不變，閉合開關(guān)S，將S1撥向觸點(diǎn)______，調(diào)節(jié)另一滑動(dòng)

變阻器的阻值，使電壓表的示數(shù)為U額。

②再將開關(guān)S1撥向另一觸點(diǎn)，讀出電壓表示數(shù)為U，滑動(dòng)變阻器的最大阻值分別為R1、R2。則燈泡L2

的額定功率表達(dá)式為P額＝__________。

【答案】(1)如圖所示，開關(guān)處于閉合狀態(tài)；（2）斷路；（3）使燈泡L2正常發(fā)光；（4）①R12；②

U－U額

U額

R1

【解析】(1)電壓表與被測(cè)用電器并聯(lián)，電壓表的量程應(yīng)該用0～15V，為保護(hù)電路，連接電路時(shí)，開關(guān)

要斷開，閉合開關(guān)前滑片P應(yīng)處于滑動(dòng)變阻器連入阻值最大處。故連接電路時(shí)的錯(cuò)誤之處是開關(guān)處于閉合

狀態(tài)。

(2)用導(dǎo)線連接電流表兩端時(shí)，燈泡發(fā)光，說明電源、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、燈泡是通路，實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)小

燈泡不亮，電流表無(wú)示數(shù)，電壓表無(wú)示數(shù)，原因是電流表斷路。

U2.5VU總－U

(3)燈泡L2正常工作時(shí)電流為I＝＝＝0.3125A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為RP＝

R8ΩI

6V－2.5V

＝＝11.2Ω＞10Ω，所以，需用滑動(dòng)變阻器R2替換電路中的R1，其目的是使燈泡L2正常發(fā)光。

0.3125A

(4)閉合開關(guān)S，將S1撥向觸點(diǎn)2，將滑動(dòng)變阻器R1調(diào)到最大阻值，此時(shí)L2、R1、R2串聯(lián)，電壓表測(cè)量

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L2兩端的電壓，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R2的滑片，使電壓表示數(shù)為U額，將S1撥向觸點(diǎn)1，L2、R1、R2依舊串聯(lián)，

UR1U－U額

此時(shí)電壓表測(cè)量L2、R1兩端的電壓，示數(shù)記為U，則此時(shí)電路電流為I＝＝，小燈泡L2的額定功

R1R1

U－U額

率為P額＝U額I＝U額。

R1

類型二探究焦耳定律

【方法歸納】判斷電熱

1．如圖是探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與________關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)中用U形管內(nèi)液面的________

反映導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少，通電一段時(shí)間后，容器________(填“甲”或“乙”)內(nèi)電阻絲產(chǎn)生的熱量較多。

【答案】電流；高度差；甲

【解析】（1）裝置中右側(cè)乙容器中一個(gè)5Ω的電阻和容器外面一個(gè)5Ω的電阻并聯(lián)后再與甲容器中一個(gè)

5Ω的電阻串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知，右端兩個(gè)電阻的總電流和左端的一個(gè)電阻的電流相等，右

側(cè)兩個(gè)5Ω的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)知，兩電阻阻值相等，則支路中電流相等，則通過右側(cè)容

器中電阻的電流是通過左側(cè)容器中電阻的電流的一半，故此裝置是研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系；

（2）據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置可知，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量使容器中的空氣受熱膨脹，從而導(dǎo)致U形管中的液面會(huì)

發(fā)生變化，這種通過U形管液面高度差的變化來(lái)反映電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量多少的研究方法叫轉(zhuǎn)換法；

（3）根據(jù)公式Q=I2Rt可知，在電阻和通電時(shí)間相同的情況下，電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多，故通

過容器甲內(nèi)電阻絲產(chǎn)生的熱量較多。

2．如圖所示，串聯(lián)的兩電阻絲(R1＜R2)，封閉在兩個(gè)完全相同的燒瓶中，并通過短玻璃管與相同的氣

球相連。閉合開關(guān)，通過兩電阻絲的電流________(填“相等”或“不相等”)，一段時(shí)間后，密閉燒瓶?jī)?nèi)的空氣

被加熱，觀察到______(填“A”或“B”)氣球先鼓起來(lái)。

【答案】相等B

【解析】實(shí)驗(yàn)中阻值不相等的兩電阻絲串聯(lián)，則兩電阻絲中的電流相等，在通電時(shí)間相同時(shí)，電阻大

的電阻絲產(chǎn)生的熱量多，即與B相通的電阻絲R2產(chǎn)生的熱量要多，B氣球先鼓起來(lái)。

3.探究“通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量Q與電阻R的關(guān)系”，他們選用了以下實(shí)驗(yàn)器材：兩個(gè)完全相同的燒瓶，

燒瓶?jī)?nèi)分別裝有質(zhì)量和初溫相同的水和煤油，相同的溫度計(jì)A和B、阻值分別為R1、R2的電阻絲(R1＜R2)，

還有滿足實(shí)驗(yàn)要求的電源、滑動(dòng)變阻器、電流表、開關(guān)和導(dǎo)線，他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路，進(jìn)行如

第13頁(yè)共15頁(yè).

下實(shí)驗(yàn)：閉合開關(guān)，通電一段時(shí)間后，記下溫度計(jì)A的示數(shù)為t1，溫度計(jì)B的示數(shù)為t2，發(fā)現(xiàn)t1＜t2，請(qǐng)根

據(jù)以上敘述回答下列問題：

(1)實(shí)驗(yàn)中是通過觀察___________________來(lái)反映電流產(chǎn)生熱量的多少。

(2)請(qǐng)指出實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題：_____________________________。

(3)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后得出的結(jié)