【初中物理】浅析测“小灯泡电功率实验”

　　上海历年中考中，电学题都占有大的比重，而电学中的实验题中的"测小灯泡电功率实验"几乎集中了初中电学的所有重要知识，如串联电路的电流、电压特点（I=I1=I2，U=U1=U2），电流表、电压表的使用及读数，电学实验的操作步骤，实验故障的分析和排除，滑动变阻器的使用，欧姆定律（I=U/R），电阻的计算，表格的设计等。它们全方位地考查了实验的操作步骤、实验现象的观察、电源的合理选择，还考查了学生的分析推理能力和综合判断能力，因此这类题成了历年中考的热点和压轴题。笔者就目前的情况关于该实验的考试种类以及解决方法进行一个初步的探讨，希望能给老师和同学们提供一些参考。

　　从2008年至2014年近七年的中考考卷来看，该实验分别考察过5次，分别是2008年第26题，2009年第25题，2010年第25题，2011年第26题，2013年的第26题。其中2012年和2014年考察的是"用电流表、电压表测电阻"的实验。从上可见该实验在中考中的重要性。纵观历年考卷以及各区模拟试卷对该类题的考察，大致可以分为如下几种类型。

　　一、电源电压已知，小灯泡额定电压或电流已知。

　　例、甲,乙同学做"测定小灯泡的电功率"实验,器材完好,电源电压为4.5伏,且保持不变,几个不同的小灯泡都标有"2.5V"的字样,有若干个两种规格的滑动变阻器,其中A规格标有"20Ω2A"字样,B规格标有"5Ω3A"字样

　　(1)甲同学选用A规格的滑动变阻器,并按图A正确连接电路,且步骤正确.当闭合电键后,他移动变阻器的滑片,当电压表示数为伏时，小灯泡正常发光，此时滑片的位置恰好在变阻器的中点上（即变阻器连入电路的电阻为10欧）,则该小灯泡的额定功率为瓦.

　　(2)乙同学按图(a)正确连接电路,且步骤正确.当闭合电键S后,发现小灯泡发光较亮,电流表与电压表的示数分别如图(b)所示,此时实验选用了规格的滑动变阻器(选填"A"或"B"),若移动该滑动变阻器的滑片,则该小灯泡正常发光(选填"能"或"不能").

　　二、电源电压不变，或为1.5v或2v的整数倍，小灯泡额定电流或额定电压已知。

　　2014年各区的二模卷基本属于这种类型。这其中又分为两类

　　1、额定电压或电流只有一个

　　例、（2011上海中考26）、小华同学做"测定小灯泡的电功率"实验，现有学生电源（电压为2伏的整数倍），待测小灯（标有"2.5V"字样、额定功率在0.5瓦~0.8瓦之间）、电压表、电流表、滑动变阻器、电键以及导线若干；他正确串联实验器材，然后，将电压表并联在电路中。闭合电键后，继续移动变阻器的滑片，观察到随着小灯泡亮度逐渐而增加，电压表的示数逐渐变小。他经过思考后，继续移动变阻器的滑片使小灯泡继续发光，并记下了此时电压表和电流表的示数。

　　①请画出小华同学连接的实验电路图（用2B铅笔在答题纸的相应位置作图)

　　②如果将小华所记录的电压表和电流表的示数相乘，得到的电功率为1.65瓦。请根据相关信息计算出小灯泡的额定功率。（需写出计算过程）

　　2、额定电压或电流有多个供选择

　　例如：2014虹口二模第26题

　　小华同学做"测定小灯泡的电功率"实验，现有学生电源（电压为2伏的整数倍）、额定电压为"2.5V"、"3.5V"、"4.5V"、"6.3V"的待测小灯（额定功率在0.6瓦~1.8瓦之间）、电压表、电流表、滑动变阻器（标有"20Ω2A"字样）、电键以及导线若干。他正确连接电路后闭合电键，移动变阻器的滑片直至小灯正常发光，发现此时变阻器的滑片P在中点附近，电流表示数如图19所示。

　　①小华同学所用的电源电压为________伏。

　　②请根据相关信息计算出小灯的额定功率。________（需写出计算过程）

　　三、电源电压有三个供选择，小灯泡的额定电压或电流分两种情况

　　例如：2008上海中考第26题。

　　小华同学在"测定小灯泡的功率"实验中，所用电源电压为4.5V、7.5V和9V中的一个，滑动变阻器上标有"20Ω2A"字样，小灯泡标有"4.5V"字样，估计小灯泡的额定功率小于1.5W。他按图15连接好电路，先将变阻器的滑片移至________端(选填"A"或"B")，然后闭合电键S，再移动变阻器的滑片P，观察到小灯泡发光逐渐变___________(选填"亮"或"暗")。当小灯泡正常发光时，变阻器的滑片P恰好在中点上(即连入电路的电阻为10Ω)。小华所用的电源电压为_______V，小灯泡的额定功率为__________W。

　　对于这类题目，我们从如下三点搞清楚，基本就能解决这一类型的问题。

　　第一、原理我们一定要清楚，要牢记该实验中，对电源电压是有要求的，必须高于小灯泡的额定电压。

　　第二、我们一定要仔细读题，找出题目中的显性条件。

　　第三、结合实验的基本规范和实验过程，挖掘隐含条件，比如题目中出现某同学实验电路连接正确，当闭合电键时，则暗含了滑动变阻器接入电路的电阻一定等于它的最大阻值，此时回路中电流最小，电压表示数也最小，且电压表的示数与电流表示数和滑动变阻器的最大阻值的乘积之和等于电源电压（U=U2+IR）；移动滑动变阻器的滑片P，滑动变阻器接入电路的电阻将减小，回路的电流变大，电压表示数变大。

　　结合上面三点我们来分析上面几道题目。第一种情况简单，运用第二、第三点即可得出正确答案，不多述。第二种情况中的第1类，电源电压未知，一般会要求电源电压。根据题中所述"正确串联实验器材，然后，将电压表并联在电路中。闭合电键后，继续移动变阻器的滑片，观察到随着小灯泡亮度逐渐而增加，电压表的示数逐渐变小"结合第三点，可知电压表在滑动变阻器上。根据，故U=8V或10V，则功率为：0.75W或0.55W。第二种情况第2类，由题意知待测小灯泡的功率0.6W≤P额≤1.8W，正常工作，由图知通过的电流I额＝0.34A，则U额=P额/I额，得1.76V≤U额≤5.29V，可判断灯泡的额定电压U额为2.5V、3.5V、4.5V，而滑动变阻器两端电压约为0.34A×10Ω=3.4V，故电源电压5.16V≤U≤8.69V，又因为电压为2V的整数倍，可判断电源电压U为6V、8V。综合分析可知：当电源电压U=6V时，灯泡的额定电压为2.5V，则P额＝U额I额＝2.5V×0.34A＝0.85W；当电源电压U=8V时，灯泡的额定电压为4.5V，则P额＝U额I额＝4.5V×0.34A＝1.53W。第三种情况（1）因为滑动变阻器在电路中起保护作用，闭合开关前连入电阻要最大，所以滑片要在A端；（2）闭合开关后，向B端移动滑片，连入电阻变小，电流变大，所以灯变亮；（3）因为根据题目条件估测：当灯正常发光时，I额=所以所以电源电压应为：U=7.5V；（4）由U=7.5V，灯正常发光，U1=4.5V则U2=U-U1=7.5V-4.5V=3V则功率为：4.5V*3V/10=1.35W

　　以上是对"测小灯泡电功率实验"进行了一个大致的分类及详述了具体类型的解题方法。

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