3. (2025·四川泸州一模)某实验小组的同学在用“伏安法”测量小灯泡的额定功率实验中,现有器材:电源(电压恒为 6 V)、开关、电压表、电流表各一个,导线若干,额定电压为 3.8 V 的待测小灯泡(电阻约为 12 Ω),滑动变阻器。

(1) 该实验的实验原理是
(2) 如图甲所示是小明同学连接的实物电路图,图中只有一根导线连接错误,请你在图中用“×”标出这根错接的导线,并只改接一根导线使电路成为正确的电路(不能与其他导线交叉)。
(3) 小明连接完电路后闭合开关,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡始终不发光,电压表无示数,电流表有示数,则电路的故障可能是
(4) 排除故障后,移动滑动变阻器的滑片,并绘制出了小灯泡的电流随电压变化的图像如图乙所示,则该小灯泡的额定功率为
(5) 该组的另一同学接着实验时,发现电压表 0~15 V 量程已经损坏,0~3 V 量程还可以正常使用,在不添加器材的情况下,为了测出该小灯泡的额定功率,请你在如图丙的虚线框内画出正确的电路图。
(6) 由图乙推知:若小灯泡的实际电压是额定电压一半时的电功率为 $P_{1}$,小灯泡的实际电流是额定电流一半时的电功率为 $P_{2}$,则 $P_{1}$
(7) 小明做完实验后,想测量额定电流为 $I_{额}$ 的小灯泡 L 的额定功率,发现电压表已损坏。于是他利用电流表和定值电阻设计了如图丁所示的电路,定值电阻的阻值为 $R_{0}$,根据电路图,主要测量步骤如下:
① 闭合开关 S 和 $S_{2}$,断开开关 $S_{1}$,调节滑动变阻器,使电流表的示数为 $I_{额}$;
② 保持滑动变阻器滑片不动,断开开关 $S_{2}$、闭合开关 $S_{1}$,记下此时电流表的示数为 I;
③ 小灯泡额定功率的表达式为 $P_{额}$ =
(1) 该实验的实验原理是
$P = UI$
。(2) 如图甲所示是小明同学连接的实物电路图,图中只有一根导线连接错误,请你在图中用“×”标出这根错接的导线,并只改接一根导线使电路成为正确的电路(不能与其他导线交叉)。
(3) 小明连接完电路后闭合开关,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡始终不发光,电压表无示数,电流表有示数,则电路的故障可能是
小灯泡短路(或电压表短路)
。(4) 排除故障后,移动滑动变阻器的滑片,并绘制出了小灯泡的电流随电压变化的图像如图乙所示,则该小灯泡的额定功率为
1.14
W。(5) 该组的另一同学接着实验时,发现电压表 0~15 V 量程已经损坏,0~3 V 量程还可以正常使用,在不添加器材的情况下,为了测出该小灯泡的额定功率,请你在如图丙的虚线框内画出正确的电路图。
(6) 由图乙推知:若小灯泡的实际电压是额定电压一半时的电功率为 $P_{1}$,小灯泡的实际电流是额定电流一半时的电功率为 $P_{2}$,则 $P_{1}$
大于
(选填“大于”“小于”或“等于”) $P_{2}$。(7) 小明做完实验后,想测量额定电流为 $I_{额}$ 的小灯泡 L 的额定功率,发现电压表已损坏。于是他利用电流表和定值电阻设计了如图丁所示的电路,定值电阻的阻值为 $R_{0}$,根据电路图,主要测量步骤如下:
① 闭合开关 S 和 $S_{2}$,断开开关 $S_{1}$,调节滑动变阻器,使电流表的示数为 $I_{额}$;
② 保持滑动变阻器滑片不动,断开开关 $S_{2}$、闭合开关 $S_{1}$,记下此时电流表的示数为 I;
③ 小灯泡额定功率的表达式为 $P_{额}$ =
$(I - I_{额})R_{0}I_{额}$
(用题中字母表示)。答案:
3.(1)$P = UI$ (2)如图1所示 (3)小灯泡短路(或电压表短路) (4)1.14 (5)如图2所示 (6)大于
(7)$(I - I_{额})R_{0}I_{额}$

解析:(5)由串联电路的电压规律可知,当滑动变阻器两端的电压为$6V - 3.8V = 2.2V$时,小灯泡正常发光,故可将电压表选择小量程与滑动变阻器并联,移动变阻器的滑片,当电压表示数为2.2V时,记下电流表的示数,即为小灯泡的额定电流,据此作电路图。(6)由图乙知,小灯泡的实际电压是额定电压一半时(1.9V)的电流约为0.22A,电功率$P_{1}=1.9V×0.22A = 0.418W$;小灯泡的实际电流是额定电流一半时(0.15A)对应的电压约为1.1V,小灯泡的实际电功率$P_{2}=1.1V×0.15A = 0.165W$,则$P_{1}$大于$P_{2}$。(7)在步骤①中,小灯泡与$R_{0}$并联,电流表测通过小灯泡的电流,当电流表示数为$I_{额}$时,小灯泡正常发光;在步骤②中,小灯泡与$R_{0}$仍并联,电流表测干路电流,因电路的连接关系没有改变,L、$R_{0}$的阻值和通过的电流均不变,小灯泡仍正常发光,由并联电路的电流规律可知,通过$R_{0}$的电流$I_{0}=I - I_{额}$,则$R_{0}$两端的电压$U_{0}=I_{0}R_{0}=(I - I_{额})R_{0}$,小灯泡的额定电压等于$R_{0}$两端的电压,所以小灯泡的额定功率$P_{额}=U_{0}I_{额}=(I - I_{额})R_{0}I_{额}$。
3.(1)$P = UI$ (2)如图1所示 (3)小灯泡短路(或电压表短路) (4)1.14 (5)如图2所示 (6)大于
(7)$(I - I_{额})R_{0}I_{额}$
解析:(5)由串联电路的电压规律可知,当滑动变阻器两端的电压为$6V - 3.8V = 2.2V$时,小灯泡正常发光,故可将电压表选择小量程与滑动变阻器并联,移动变阻器的滑片,当电压表示数为2.2V时,记下电流表的示数,即为小灯泡的额定电流,据此作电路图。(6)由图乙知,小灯泡的实际电压是额定电压一半时(1.9V)的电流约为0.22A,电功率$P_{1}=1.9V×0.22A = 0.418W$;小灯泡的实际电流是额定电流一半时(0.15A)对应的电压约为1.1V,小灯泡的实际电功率$P_{2}=1.1V×0.15A = 0.165W$,则$P_{1}$大于$P_{2}$。(7)在步骤①中,小灯泡与$R_{0}$并联,电流表测通过小灯泡的电流,当电流表示数为$I_{额}$时,小灯泡正常发光;在步骤②中,小灯泡与$R_{0}$仍并联,电流表测干路电流,因电路的连接关系没有改变,L、$R_{0}$的阻值和通过的电流均不变,小灯泡仍正常发光,由并联电路的电流规律可知,通过$R_{0}$的电流$I_{0}=I - I_{额}$,则$R_{0}$两端的电压$U_{0}=I_{0}R_{0}=(I - I_{额})R_{0}$,小灯泡的额定电压等于$R_{0}$两端的电压,所以小灯泡的额定功率$P_{额}=U_{0}I_{额}=(I - I_{额})R_{0}I_{额}$。