资源描述
15.2电功率
◆要点1 电功率
（1）定义：电功率等于电功与时间的比。
（2）物理意义：电功率描述的是电流做功快慢的物理量，用字母P表示。
（3）公式：P=Wt=UI；推导式：P=U2R， P=I2R。
（4）单位：瓦(W)、千瓦(kW) 1kW=103W：
W——电流所做的功(消耗的电能)——焦(J)——kW·h
t——所用的时间 ——秒(s)——h
P——用电器的功率 ——瓦(W)——kW
◆要点2 用电器的额定功率
（1）额定电压和额定功率：
①额定电压：用电器正常工作时的电压，标注在用电器铭牌上，用U额表示。
②额定功率：用电器在额定电压下正常工作时的电功率，标注在铭牌上，用P额表示。
（2）实际电压和实际功率：
①实际电压：用电器实际工作时的电压，它可能与额定电压相等，也可能不等，用U实表示。
②实际功率：用电器在实际电压下工作时的电功率，用P实表示。
③灯泡亮度：取决于实际功率的大小。两灯泡如果实际功率相等，则发光亮度相同。
（3）实际功率与额定功率的关系：
用电器两端的电压
电功率
用电器工作情况
U实=U额
P实=P额
正常工作
U实＞U额
P实＞P额
容易损坏
U实＜U额
P实＜P额
不能正常工作
◆要点3 电功率的计算
（1）电功率的推导式及其适用范围：
①由P=Wt=UI；根据欧姆定律可以得出推导式：P=U2R， P=I2R。
②因为欧姆定律只适用于纯电阻电路，因此根据欧姆定律推导出的式子也只适用于纯电阻电路。
（2）电功率与用电器电阻的关系：
①电流一定时，由P=I2R可知，电功率与电阻成正比。即P1：P2=R1：R2。
②电压一定时，由P=U2R可知，电功率与电阻成反比。即P1：P2=R2：R1。
（3）无论是用电器串联还是并联，电路消耗总功率等于各个用电器实际功率之和：P总= P1+P2+…+Pn。
◆要点4 测量小灯泡的功率
（1）实验原理：P=UI（伏安法）。
（2）实验器材：电源、开关、导线、小灯泡、滑动。
（3）实验步骤：
①按电路图连接好电路，断开开关，将滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置；
②闭合开关，调节滑动变阻器，使灯泡在额定电压下发光，观察电流表和电压表的示数，记录为Ie、Ue，记录小灯泡的亮度；
③调节滑动变阻器，使灯泡两端的电压为额定电压的1.2倍，观察电流表和电压表的示数，记录为I1，U1，记录小灯泡的亮度；
④调节滑动变阻器，使灯泡两端的电压低于额定电压，观察电流表和电压表的示数，记录为I2，U2，记录小灯泡的亮度；
⑤重复步骤4两次，观察电流表和电压表的示数，记录为I3、U3，I4、U4，记录小灯泡的亮度；
（4）数据处理：根据P=UI，算出小灯泡的额定功率Pe和实际功率的电功率P1……P4；
（5）实验结论：
①小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮；
②当小灯泡的两端的电压等于额定电压时，小灯泡的实际功率等于额定功率，小灯泡正常发光；
③当小灯泡的两端的电压大于额定电压时，小灯泡的实际功率大于额定功率，小灯泡发光比正常情况下亮；
④当小灯泡的两端的电压小于额定电压时，小灯泡的实际功率小于额定功率，小灯泡发光比正常情况下暗。
（6）注意事项：因为小灯泡在不同电源下的实际功率不同，所以不能对不同情况下的电功率计算求平均值，毫无意义。
Δ基础题系列
◆1.有几位同学对电功率这个概念，有以下几种理解，你认为正确的是（）
A．电功率是表示电流通过用电器时做功多少的物理量
B．电功率是表示电流通过用电器时做功快慢的物理量
C．电功率大的用电器工作时消耗的电能一定多
D．电功率大的用电器工作时所用的时间一定少
【答案】B
【解析】电功率是指电流在单位时间内做的功的多少，是表示电流做功快慢的物理量，故A错误，B正确；由于电功率是由功和时间共同决定的，故C、D错误，故选B。
◆2.甲用电器上标有“220 V 60 W”,乙用电器上标有“36 V 60 W”,它们都在额定电压下工作,则下列判断正确的是( )
A.电流通过甲用电器做功一定多
B.电流通过乙用电器做功一定慢
C.完成相同的功,甲用电器用的时间一定长
D.相同时间内,甲、乙用电器消耗的电能一样多
【答案】D
【解析】：
A.甲、乙用电器在额定电压下工作时的功率均为60 W,由W=Pt可知,电流做功的多少与通电时间有关,故选项A错误;
B.电功率是表示电流做功快慢的物理量,甲、乙用电器的功率相同,做功一样快,故选项B错误;
C.根据W=Pt可知,完成相同的功,两用电器用的时间一样多,故选项C错误;
D.根据W=Pt可知,相同时间内,甲、乙用电器消耗的电能一样多,故选项D正确。
◆3.右图是小松同学做电学实验时所画电路图的一部分,根据此图中所提供器材,可以直接研究的问题是( )
A.测小灯泡正常发光的电阻 B.测小灯泡的实际电功率
C.测小灯泡消耗的电能 D.测小灯泡正常工作时的温度
【答案】B
【解析】
A.根据电路图可知,电压表测灯泡两端的实际电压,电流表测通过灯泡的实际电流。根据R=UI可求出灯泡的电阻,但灯泡的电阻受温度的影响,不同电压下灯泡的电阻不同,不能直接测小灯泡正常发光的电阻,故选项A不符合题意;
B.知道灯泡的实际电压和实际电流,据公式P=UI可计算出灯泡的实际功率,故选项B符合题意;
C.根据W=UIt可知,测小灯泡消耗的电能时需要知道通电时间,故选项C不符合题意;
D.要测小灯泡正常工作时的温度,需要用到温度计,故选项D不符合题意。故选B。
◆4.（2019·广安）如图所示，电源电压不变，L1、L2两个灯泡的规格相同。闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P都从中点向右滑动的过程中，关于两灯的亮度情况，说法正确的是（）
A．L1始终比L2暗 B．L1始终比L2亮 C．L1和L2都变暗 D．L1和L2都变亮
【答案】A
【解析】
图示电路中灯泡与滑动变阻器的连接方式分别为串联和并联；灯泡的实际功率决定灯泡的明暗程度。
左图：灯泡L1与滑动变阻器串联，右图：灯泡L2与滑动变阻器并联。
已知两只灯泡规格相同，也就是电阻相同，滑动变阻器滑片没有移动时，L1两端电压小于L2两端电压，
由P＝U2R知，L1实际功率较小，发光较暗；
当滑片从中点向右滑动的过程中，左图中滑动变阻器接入电路中的电阻增大，电路中的电流减小，根据功率的计算公式P＝I2R可得，R不变，I减小，因此灯泡L1的实际功率减小，即灯泡的亮度变暗；
右图中并联电路中各支路用电器互不影响，或根据P＝U2R进行分析，R和U都不变，因此灯泡L2的实际功率不变，故灯泡的亮度不变。因此L1始终比L2暗。
◆5.把标有“12V 12W”的灯L1和“12V 6W”的灯L2串联起来接在电源电压为12V的电路中，下列说法正确的是（）
A．两灯均不能正常发光，但L1灯较亮
B．两灯均不能正常发光，但L2灯较亮
C．两灯均能正常发光
D．把电源电压提高到24V，两灯都能正常发光
【答案】B
【解析】
（1）∵串联电路电阻越串越大、大于任何一个分电阻，∴根据I=U/R可知，两灯泡串联接到12V的电源上时，灯的电压小于额定电压，所以两灯泡均不能正常发光，故C不正确；
∵R=U2/P，且两灯泡的额定电压相等，L1灯泡的额定功率大于L2的额定功率，
∴L1灯泡的电阻小于L2的电阻，
∵串联电路各处的电流相等，
∴根据P=I2R可知，L2灯泡的实际功率大、灯较亮，故A不正确、B正确；
（2）∵I=P/U，
∴两灯泡正常发光时的电流不相等，
∵串联电路各处的电流相等，
∴把电源电压提高到24V时，两灯泡不可能都正常发光，故D不正确。故选B。
◆6.（2019·温州）小明按图甲连接电路，闭合开关，灯泡L1的功率为P1．他将一个阻值大于L1的灯泡L2串联接入电路（如图乙），闭合开关后，L1、L2的功率分别为P1'、P2'（不计温度对灯泡电阻的影响，电源电压恒定），下列关系式正确的是（）
A．P2'＞P1'＞P1 B．P2'＞P1＞P1' C．P1＞P2'＞P1' D．P1＞P1'＞P2'
【答案】C
【解析】
（1）甲电路灯泡两端电压为电源电压U1，电阻为R1，灯泡的功率为P1＝U2/R1；
（2）乙中L1、L2的电压U1′、U2′的和为电源电压U1，P1′＝(U1′)2/R1，因为U1′＜U1，故P1′＜P1；
因为是串联电路，所以电流相等，R2的电阻大于R1的电阻，根据P＝I2R知，P2'＞P1'
（3）因为P1＝(U1)2/R1、P2′＝(U2)2/R2、U2′＜U1、R2＞R1，
所以P1＞P2'。综合分析：P1＞P2'＞P1'。
◆7.用电高峰期，会看到家里的白炽灯泡比正常发光要暗一些。这是因为，用电高峰期并联用电器增多，造成（）
A．电路中的总电阻增大 B．电路中的总电流减小
C．白炽灯泡的实际功率减小 D．白炽灯泡的额定功率减小
【答案】C
【解析】
A.家庭电路是并联的，并联的用电器增多，因此总电阻变小，A不符合题意，
B.在并联电路中I=I1+I2，因此并联的用电器增多，电路中的总电流变大，B不符合题意；
C.在家庭电路中，输电线和家用电器之间是串联，用电高峰期，接入电路的用电器变多，干路中的电流变大，而输电导线有一定的电阻，输电导线损失的电压U损=IR，输电导线的电阻R一定，当I增大时U损增大，用电器两端的电压减小，由公式P=U2R可知用电器的实际功率减小，灯泡比正常发光要暗一些，C符合题意；D.额定功率是用电器在额定电压工作时的功率，用电器正常工作时两端的电压为额定电压，额定电压只有一个，对应的额定功率只有一个，它不随电压的改变而改变。
◆8.如图所示的电路中,闭合开关S后,电流表A1的示数为0.2 A,电流表A2的示数为0.8 A,此时,电阻R1和R2消耗的功率之比是( )
A.1∶3 B.3∶1 C.1∶4 D.4∶1
【答案】B
【解析】：
分析电路图可知,电阻R1、R2并联,电流表A1测通过电阻R2的电流,电流表A2测干路电流,由题意可知,通过电阻R1的电流为I1=0.6 A,通过电阻R2的电流为I2=0.2 A,因为两电阻并联,所以两电阻两端的电压相等,则电阻R1和R2消耗的功率P1P2=UI1UI2=I1I2=0.6A0.2A=31,故选B。
◆9.（2019·荆州）如图所示电路，电源电压不变，闭合开关 S，当滑片 P 置于滑动变阻器 R2的最右端 B 处时，电压表的示数为 4V，定值电阻 R1的功率为 0.8W；当滑片 P 置于滑动变阻器 R2的中点时，电压表的示数变化了 1V．下列结果正确的是（）
A.电源电压为 8V B.R1 的阻值为 20Ω
C.电路前后电流之比为 1：3 D.电路总功率变化了 1.2W
【答案】D
【解析】
(1)由电路图可知,R1与R2串联,电压表测滑动变阻器R2两端的电压，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，当滑片在B处时，电路中的电流：I1=U/(R1+R2)，
则滑动变阻器两端的电压：U2=I1×R2=U/(R1+R2)×R2=4V−−−−−−−①
由图知,当滑片P置于滑动变阻器R2的中点时,滑动变阻器的电阻减小,由串联分压的规律可知,电压表的示数减小,即此时滑动变阻器两端电压为U2=4V−1V=3V，
同理可得,此时滑动变阻器两端的电压：U2′=U/(R1+R2/2)×R2/2=3V−−−−−−−−−②
用①式比②式可得：(R1+R2/2)/(R1+R2)=2/3，解得：R2=2R1−−−−−−−−−−−−−−③
将③代入①式可得：U/(R1+2R1)×2R1=4V，解得：U=6V，故A错误；
(2)当滑片P置于滑动变阻器R2的最右端B处时,电压表的示数为4V,定值电阻两端的电压为U1=6V−4V=2V，
此时定值电阻R1的功率为0.8W,即;P1=U12/R1=(2V)2/R1=0.8W，解得：R1=5Ω，
则R2=2R1=2×5Ω=10Ω，故B错误；
(3)电路前后电流之比为I1:I2=U/(R1+R2):U/(R1+R2/2)=1/(5Ω+10Ω):1/(5Ω+5Ω)=2:3
故C错误；
(4)电路总功率变化了：△P2总−P1总=U2/(R1+R2/2)−U2/(R1+R2)=(6V)2/(5Ω+5Ω)−(6V)2/(5Ω+10Ω)=1.2W，
故D正确。。
◆10.（2019·黑龙江）如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡上标有“4V”字样，电流表的量程为0～0.6A图乙是小灯泡的电流随其电压变化的图象。滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω，定值电阻R2的阻值为10Ω．当闭合S和S2，断开S1，滑片移到中点时，小灯泡L恰好正常发光则下列说法正确的是（）
A．电源电压为5V
B．闭合s和S2，断开S1，滑片移到中点时，用一个“4V 0.5W“的灯泡L′替换L，则将正常发光
C．闭合S和S2，断开S1，当小灯泡的功率为0.8w时，滑动变阻器的阻值是17.5Ω
D．闭合S和S1，断开S2，为保证电路安全，电阻R2的最大功率为8.1W
【答案】C
【解析】
A、闭合S和S2，断开S1，此时小灯泡和滑动变阻器是串联的，此时灯泡正常发光，可以从图象上得到灯泡的额定电流是0.5A，
灯泡电阻是：RL＝ULIL＝4V0.5A＝8Ω，
所以，串联电路的电阻：R＝R1+RL＝10Ω+8Ω＝18Ω
所以电源电压为：U＝IR＝0.5A×18Ω＝9V，选项A错误。
B、“4V 0.5W”灯泡的电阻为：R'＝(U′)2/ P′＝（4V）2/0.5W＝32Ω，
在滑动变阻器的滑片在中点时，原来灯的电阻是8Ω，现在灯的电阻是32Ω，灯的电阻变大，分担的电压就变大，电压会超过4V，所以灯不能正常工作。选项B错误。
C、闭合S和S2，断开S1，当小灯泡的功率为0.8w时，由图乙知，电灯两端的电压是2V，电灯的电流是0.4A，
所以电路电阻为：R总＝U”/I”＝9V/0.4A＝22.5Ω，
此时灯的电阻为：R'L＝UL′/IL′＝2V/0.4A＝5Ω，
滑动变阻器的阻值是：R滑＝22.5Ω﹣5Ω＝17.5Ω，
D、闭合S和S1，断开S2，此时定值电阻和滑动变阻器是串联的，电路最大电流是0.6A，电阻R2的最大功率
为：P＝I2R＝（0.6A）2×10Ω＝3.6W．故选项D错误。
Δ强化题系列
◆11.（2019·威海）将分别标有“6V，6W“和“3V，3W”的甲、乙两只灯泡串联接在电压为3V的电源两端， 灯更亮；若并联接在该电源两端，两灯消耗的功率之比P甲：P乙＝ 。（忽略温度对灯丝电阻的影响）
【答案】甲；1:2.
【解析】
（1）由P＝U2/R可得，两灯的电阻分别为：
R甲＝U甲2/P额甲＝（6V）2/6W＝6Ω，R乙＝U乙2/P额乙＝（3V）2/3W＝3Ω，
若两灯串联，因串联电路中电流处处相等，R甲＞R乙，由P＝I2R可得P甲实＞P乙实，所以甲灯比乙灯更亮；
（2）若并联接在该电源两端，并联电路中各支路两端电压相等，即U并甲＝U并乙，
由P＝UI＝U2/R可得，两灯消耗的功率之比：
P并甲:P并乙＝U并甲2/R甲:U并乙2/R乙＝R乙/R甲＝3Ω:6Ω＝1:2。
故答案为：甲；1：2。
◆12.（2019·福建）如图电路，闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P从a端向b端移动过程中，示数减小的电表是___（选填“A”“V1”或“V2”电路的总功率_________（选填“增大”“减小”或“不变”）
【答案】V1；增大。
【解析】滑动变阻器从 a 向 b 移动，接入电路中的电阻变小，总电阻变小，总电压不变，电路中电流变大。V2测量 R2 两端电压，电阻不变，通过的电流变大，两端电压增大，V2 示数变大，则滑变两端电压变小，即 V1示数变小；根据 P=UI，可得总电压不变，电流变大，总功率增大。
◆13.（2019·德阳）如图所示，电源电压为9V且保持不变，闭合S时，电压表的示数为5.4V，电流表的水示数为0.6A，则R1=________Ω，R1、R2消耗的电功率之比为________。
【答案】6；2:3。
【解析】由电路图可知，R1与R2两电阻串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，R1两端的电压：U1＝U﹣U2＝9V﹣5.4V＝3.6V，
由I＝U/R可得，R1的阻值：R1＝U1/I＝3.6V/0.6A＝6Ω，
串联电路中各处的电流相等，则R1、R2消耗的电功率之比：P1:P2=(U1I):(U2I)=U1:U2=3.6V:5.4V=2:3。
◆14.如图1所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为12V。闭合开关S后，当滑片P从最右端滑到最左端的过程中，小灯泡的I-U关系图象如图2所示。则小灯泡的额定功率为W，电源电压为V，滑动变阻器的最大阻值为Ω。
【答案】24；12；9
【解析】由图象知，在灯泡两端电压为U额=12V时，通过的电流为I额=2A所以灯泡的额定功率为P额=U额I额=12V×2A=24W；当滑片位于最左端时，滑动变阻器阻值为0，此时灯泡两端电压等于电源电压，
所以电源电压为U=U额=12V；当滑片在最右端时，滑动变阻器全部接入电路，由图象知，此时灯泡两端电压为UL=3V，电路电流为I=1A，所以滑动变阻器两端电压为：UR=U-UL=12V-3V=9V，滑动变阻器的最大阻值为：R=URI=9V1A=9Ω。
◆15.（2019·南充）如图是电热饮水机电路原理图，已知R1＝100Ω，R2＝20Ω，当开关S1、S2闭合时，饮水机处于_________状态（填“保温”或“加热”），饮水机的保温功率与加热功率之比为_________。
【答案】加热；1:6；
【解析】
（1）当S闭合、S1断开时电路为R1的简单电路，当开关S1、S2都闭合时R1与R2并联，
因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，
所以，当开关S，S1都闭合时，电路中的总电阻最小，
由P可知，电路中的总功率最大，饮水机处于加热状态；
（2）饮水机处于保温状态时，电路为R1的简单电路，则电路的总功率：P保温；
饮水机处于加热状态时，R1与R2并联，加热功率为：P加热，
所以饮水机的保温功率与加热功率之比：1：6。
◆16.（2019·天津）如图甲所示的电路，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器滑片P从a端移动到b端的整个过程中，电流表示数I与电压表示数U的关系图象如图乙所示。则电阻R1的阻值为______Ω；当变阻器滑片P处于a端时，电阻R1消耗的电功率为______W。
【答案】10；0.1。
【解析】
由电路图可知，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）当滑片位于b端时，电路为R1的简单电路，电压表测电源电压，此时电路中的电流最大，
由图象可知，电源电压U=3V，此时R1两端的电压U1=U=3V，电路中的电流I=0.3A，
由欧姆定律可得：R1=U1/I=3V/0.3A=10Ω；
（2）当滑片位于a端时，R1、R2串联，电压表测R1两端的电压，由图象可知，此时电路中的电流I′=0.1A时，R1两端的电压U1′=1V，电阻R1消耗的电功率P1′=U1′I′=1V×0.1A=0.1W。
◆17.如图所示,电源电压恒为6V,滑动变阻器R′的最大阻值为30Ω,当S闭合,滑片P在最右端时,电压表的示数为1.5V,则小灯泡L的电阻是___Ω,当滑动变阻器的滑片P移到a点时,电压表的实数为Ua,滑动变阻器的功率为Pa;再移动滑片P到b点时,电压表的示数为Ub,滑动变阻器的功率Pb,Ua:Ub=2:3,Pa:Pb=8:9,则滑动变阻器的滑片p在a,b两点时连入电路的电阻变化了___Ω(不计灯丝电阻随温度的变化)
【答案】10；10；
【解析】
(1)当滑动变阻器R′的滑片P在最右端时，其接入的阻值最大，为30Ω，
由串联分压可知,滑动变阻器两端的电压为：U滑=U−UL=6V−1.5V=4.5V，
串联电路中各处电流相等,则此时电路中的电流：I=U滑/R′=4.5V/30Ω=0.15A，
小灯泡的电阻：RL=UL/I=1.5V/0.15A=10Ω；
(2)因为Ua:Ub=2:3，所以Ia/Ib=(Ua/RL)/(Ub/RL)=Ua/Ub=2:3，
因为P=I2R,且Pa:Pb=8:9
所以Pa/Pb=Ia2Ra/Ib2Rb=(Ia/Ib)2×Ra/Rb=(2/3)2×Ra/Rb=8:9解得：Ra=2Rb，
因为电源的电压不变，所以Ia:Ib=(RL+Rb)/(RL+Ra)=(10Ω+Rb)/(10Ω+2Rb)=2:3
解得：Rb=10Ω,Ra=2Rb=2×10Ω=20Ω，
所以滑动变阻器的滑片P在a、b两点时连入电路的电阻变化了Ra−Rb=20Ω−10Ω=10Ω。
◆18.（2019·云南）如图所示,R1=6Ω，当S1闭合，S2、S3断开时，电流表示数为1A；S3闭合，S1、S2断开时，电流表示数为0.2A.求
(1)电源电压
(2)电阻R2的阻值
(3)当S1、S2团合,S3断开时，电路的总功率
【答案】
（1）6V；（2）24Ω；（3）7.5W。
【解析】
（1）当开关S1闭合、S2、S3断开时，只有R1接入电路，电流表测R1中的电流，
且I1=0.2A，R1=6Ω则电源电压为：U=I1R1=1A×6Ω=6V。
（2）当开关S3闭合S1、S2断开时，R1、R2串联，电流表示数变为I2，
由欧姆定律的R总=U/I2=6V/0.2A=30Ω，则R2=R-R1=30Ω-6Ω=24Ω。
（3）当开关S1、S2均闭合时，R1、R2并联，电路消耗的总功率：
P=U2/R1+U2/R2=(6V)2/6Ω+(6V)2/24Ω=7.5W。
◆19.（2019·泰州）如图为某型号电动机的铭牌，求：
★★牌电动机
型号
JT-44
额定电压
220V
额定电功率
44W
线圈电阻
100Ω
制造商★★★★★★
(1)此电动机的额定电流.
(2)此电动机正常工作10min所消耗的电能和由此转化为的机械能.
【答案】（1）0.2A ； (2) 26400J；24000J；
【解析】
（1）由P=UI可得，电动机的额定电流为：I=P/U=44W/220V=0.2A
（2）此电动机正常工作10min所消耗的电能：W=Q=Pt=44W×10×60s=26400J;
这台电动机10min所产生的热量：Q=I2Rt=（0.2A）2×100Ω×600s=2400J;
转化为机械能的为：W机=W电-Q=26400J-2400J=24000J。
◆20.(2019·荆州)如图所示，电源电压恒为 4.5V，灯泡 L 上标有“3V 1.5W”字样，滑动变阻器 R2 上标有“15Ω 1A”字样，定值电阻 R1 阻值为 10Ω，电流表量程为 0—3A，电压表量程为 0—3V，不计温度对灯丝电阻的影响．求：
（1）灯泡正常工作时电阻为多大；
（2）当开关 S、S1、S2闭合，S3断开时，电路最小总功率为多大；
（3）当开关 S、S3闭合，S1、S2断开时，在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻器 R2的取值范围
【答案】
(1)灯泡正常工作时电阻为6Ω；
(2)当开关S、S1、S2闭合,S3断开时，电路最小总功率为3.375W；
(3)当开关S、S3闭合,S1、S2断开时,在确保电路元件安全的情况下,滑动变阻器R2的取值范围为3Ω∼12Ω。
【解析】
（1）灯泡正常工作时电阻RL=U额2/P额=（3V）2/1.5W=6Ω。
（2）当开关 S、S1、S2闭合，S3断开时，灯泡 L 被短路，定值电阻 R1与滑动变阻器
R2并联当滑动变阻器 R2阻值最大为 15Ω时，电路总电流最小，电路总功率最小
通过 R1的电流 I1=U/R1=4.5V/10Ω=0.45A
通过滑动变阻器R2的电流 I2=U/R2=4.5V/15Ω=0.3A；
电路最小总功率 P最小=U×（I1+I2）=4.5V×（0.45A+0.3A）=3.375W；
（3）当开关S、S3闭合，S1、S2断开时，R1断路，灯泡L与滑动变阻器 R2串联，电
压表测滑动变阻器 R2两端电压
灯泡额定电流I额=P额/U额=1.5W/3V=0.5A
因为灯泡额定电流 I额=0.5A，电流表量程为 0~3A，滑动变阻器标有“15Ω 1A”
字样．所以在确保电路元件安全的情况下，电路中最大电流为 I最大=0.5A，此时滑动
变阻器 R2阻值最小
电路最小总电阻R最小=U/I最大=4.5V/0.5A=9Ω
滑动变阻器R2最小阻值 R2最小=R最小-RL=9Ω-6Ω=3Ω；
因为电压表量程为 0~3V，所以在确保电路元件安全的情况下，滑动变阻器两端
电压最大为 U2=3V 时，滑动变阻器阻值最大
此时电路中电流 I最小=（U-U2）/RL=（4.5V-3V）/6Ω=0.25A
滑动变阻器R2最大阻值 R2最大=U2/I 最小=3V/0.25A=12Ω
综上所述滑动变阻器的阻值范围为 3Ω~12Ω。
◆21.（2019·黄冈）在用伏安法测量标有“2.5V"灯泡额定功率的实验中，小明发现电流表损坏，其他元件完好。
（1）小明用已有的器材、5Ω电阻R0和另一块电压表，设计了如图所示电路图。其中虚线框内的元件组合体相当于_________。
（2）小明进行了如下实验，请补充完整。
①连接好电路，将滑动变阻器连入电路的阻值调到_________。
②合上开关，移动滑片，使灯泡两端电压为_________V。
③再读出R0两端的电压为1.5V。
（3）若实验操作正确，则灯泡的定功率为_________。
【答案】（1）电流表；（2）最大； 2.5 ； 0.75；
【解析】
（1）图中虚线框内的元件组合体相当于电流表，理由是读出电压表V2的示数U2，U2/RO=I0=IL。
（2）小明进行了如下实验，完整的实验步骤为：
①连接好电路，将滑动变阻器连入电路的阻值调到最大。
②合上开关，移动滑片，使灯泡两端电压为2.5V。
③再读出RO两端的电压为1.5V。
（3）若实验操作正确，则灯泡的额定功率为：P额=U额I额=U·U0/RO=2.5V×1.5V/5Ω=0.75W。
◆22.(2019·鄂州)为测定“额定电压为3.8V的小灯泡电功率”的实验中，电源电压保持不变。
（1）按图甲所示的电路图连接电路。实验时，若无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表示数几乎为零，则故障的原因可能是__________（选填“电流表与导线”或“灯泡与灯座”）接触不良。
（2）故障排除后，闭合开关，变阻器滑片P在某处时，电压表示数为3V，电流表示数如图乙所示。若想测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P向________端（选填“左”或“右”）移动。
（3）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为_________W，
通电10min小灯泡消耗的电能为__________J。
（4）把这样的两个灯泡串联在电压为6V的电路中，电路的总功率为_________W。
【答案】（1）灯泡与灯座；（2）左；（3）1.292；775.2；（4）1.8。
【解析】
（1）闭合开关，小灯泡不亮，电流表无示数，说明电路中有断路的地方，电压表示数接近电源电压，说明电压表的两个接线柱和电源连接的部分没有断路，故障是灯泡与灯座接触不良了；
（2）变阻器滑片P在某处时，电压表示数为3V，小于灯泡额定电压，应使电路中的电流增大，滑动变阻器的阻值应变小，滑片应向左端移动，直到电压表示数等于额定电压3.8V；
（3）如图丙所示，电流表量程为0﹣0.6A，分度值为0.02A，电流表示数0.34A，
小灯泡的额定功率为：
P＝UI＝3.8V×0.34A＝1.292W；
通电10min小灯泡消耗的电能为：
W＝UIt＝3.8V×0.34A×10×60s＝775.2J；
（4）把这样规格的两个小灯泡串联连接在电源电压为6V的电路中时，每个灯泡两端的电压为3V，由图象乙可知，电路的电流为0.3A，
灯泡的电阻为R＝U/I＝3V/0.3A＝10Ω，
串联电路中的总电阻：
R总＝2R＝2×10Ω＝20Ω，
电路的总功率：
P总＝U2/R＝(6V)2/20Ω＝1.8W。
◆23.(2019·齐齐哈尔)在“测量小灯泡的电功率”实验中，小丹设计了如图甲所示的电路图，已知小灯泡的额定电压为2.5V，滑动变阻器规格为“20Ω1A”，电源是由2节新干电池串联组成。
（1）用笔画线代替导线，帮助小丹按电路图甲将图乙电路连接完整。（要求导线不交叉）
（2）闭合开关前，应将滑动变阻器滑片置于_________端（填字母）。
（3）连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡不发光，电流表有示数，电压表无示数，则电路故障可能是__________。
（4）排除故障后，缓慢移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V，电流表示数如图丙所示为_______A，则小灯泡的额定功率为________W，此时灯丝的电阻为__________Ω。
（5）小丹继续测量小灯泡两端电压略高于额定电压时的电功率，滑动变阻器的滑片应向_____端调节（填字母），观察到小灯泡变亮。
（6）表是小丹根据实验测得的多组数据，她通过分析数据发现小灯泡灯丝的电阻是变化的，则影响小灯泡灯丝电阻变化的主要因素是__________。
（7）小丹经过思考，发现用两只电流表和一个阻值为R2的定值电阻也可以测出小灯泡的额定功率，她设计的电路如图丁所示，具体操作是：闭合开关S，调节滑动变阻器使电流表A1的示数为I1时，小灯泡正常发光，此时电流表A2的示数为I2则小灯泡额定功率的表达式为Pm_______________（用I1、I2、R0表示）
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
2.8
电流I/A
0.12
0.16
0.18
0.22
【答案】
（1）如下图所示；（2）A；（3）灯泡短路；（4）0.2；0.5；12.5；（5）B；（6）温度；（7）R0I1×（I2﹣I1）。
【解析】
（1）根据甲图，变阻器右下接线柱连入电路中，如下所示：
（2）闭合开关前，应将滑动变阻器滑片置于阻值最大处的A端；
（3）连接好电路后，闭合开关，电流表有示数，电压表无示数，说明电路为通路，发现小灯泡不发光，则电路故障可能是灯泡短路；
（4）排除故障后，缓慢移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V，电流表示数如图丙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.2A，则小灯泡的额定功率为：P＝UI＝2.5V×0.2A＝0.5W；
由欧姆定律，此时灯丝的电阻为：R＝U/I＝2.5V/0.2A＝12.5Ω；
（5）小丹继续测量小灯泡两端电压略高于额定电压时的电功率，即增大灯的电压，减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器的电阻，故滑动变阻器的滑片应向B端调节；
（6）表是小丹根据实验测得的多组数据，她通过分析数据发现小灯泡灯丝的电阻是变化的，则影响小灯泡灯丝电阻变化的主要因素是温度。
（7）具体操作是：闭合开关S，调节滑动变阻器使电流表A1的示数为I1时，小灯泡正常发光，此时电流表A2的示数为I2，
由欧姆定律，R0的电压为U0＝R0I1，根据并联电路电流的规律，即灯的额定电压，由并联电路电流的规律，灯的额定电流为：Im＝I2﹣I1，则小灯泡额定功率的表达式为：Pm＝R0I1×（I2﹣I1）。
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