专题22　电能实验探究（解析版）

第3章能量的转化与守恒专题22电能实验探究类型一电功率的测量 3【训练1测量小灯泡电功率的常规实验】 3【训练2测量小灯泡电功率的变式实验】 6类型二探究焦耳定律 13【方法归纳】1.测量小灯泡的电功率用电流表和电压表测小灯泡的电功率的方法与测电阻的方法相同，都叫做伏安法。原理：P＝UI。电路图如图：选择和连接实物时须注意：①电源电压高于灯泡的额定电压；②滑动变阻器接入电路时要调到最大值。根据能否调到灯泡的额定电压选择滑动变阻器。③根据额定电压选择电压表量程；根据I额＝P额/U额或I额＝U额/R选择量程。2.特殊方法测量额定功率思路：“巧用开关”，要测量小灯泡的额定功率，必须添加滑动变阻器，且当改变电表测量对象时，需要控制电路中电流为其额定电流不变，这就要用到多个开关或单刀双掷开关，具体设计如下。主要器材设计电路主要步骤表达式单表＋定值电阻＋两开关＋滑动变阻器①断开S1、闭合S2，移动滑片，使电压表示数等于灯泡额定电压U额；②保持滑片位置不变，闭合S1、断开S2，记下电压表示数UP额＝eq\f(U额（U－U额）,R0)①闭合S1、断开S2，移动滑片，使电流表示数等于eq\f(U额,R0)；②保持滑片位置不变，断开S1、闭合S2，记下电流表示数IP额＝U额eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I－\f(U额,R0)))单表＋定值电阻＋单刀双掷开关＋滑动变阻器①将S拨到2，移动滑片，使电压表示数等于灯泡的额定电压U额；②保持滑片位置不变，将S拨到1，记下电压表示数UP额＝eq\f(U额（U－U额）,R0)①将S拨到1，移动滑片，使电流表示数为eq\f(U额,R0)；②保持滑片位置不变，将S拨到2，记下电流表示数IP额＝U额eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I－\f(U额,R0)))两表＋定值电阻＋滑动变阻器闭合开关S，移动滑片，使电压表V1的示数等于灯泡的额定电压U额，同时记下电压表V2的示数UP额＝eq\f(U额U,R0)闭合开关S，移动滑片，使电流表A1的示数等于eq\f(U额,R0)，同时记下电流表A2的示数I0P额＝U额I0特别提醒：1)在测量小灯泡电功率的实验中，多次测量的目的：为了研究小灯泡亮度(或电功率)与小灯泡两端电压的关系。2)在测量小灯泡电阻的实验中，多次测量的目的：为了研究小灯泡的电阻是否与温度有关。3)在测量定值电阻的实验中，多次测量的目的是为了求平均值，以减小测量误差。3.电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关（1）注意点：实验方法(转换法、控制变量法)被加热的材料选用煤油或空气(利用其比热容小，效果明显且安全)选择加热物质的要求(质量相同、初温相同)转换法的应用(通过温度计的示数或U形管液面高度的变化反映产生电热的多少)（2）控制变量法的应用探究电热与通电电流大小的关系，控制电阻丝阻值和通电时间相同，改变通过两电阻丝的电流大小.（电路设计：将阻值相同的电阻丝并联在电路中）探究电热与电阻的关系，控制通过电阻丝的电流和通电时间相同，选择两个电阻不同的电阻丝.（电路设计：将阻值不同的电阻丝串联在电路中）探究电热与通电时间的关系，控制电阻丝的阻值和通电电阻丝的阻值相同，改变通电时间的长短.（3）实验结论：导体产生的电热与电流、电阻和通电时间有关；①在电阻和通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，产生的热量越多；②在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多；③在电阻和通过电阻的电流相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。【常考题型】类型一电功率的测量【训练1测量小灯泡电功率的常规实验】【方法归纳】判断1.在“测量小灯泡的电功率”的实验中，要测定电压为2.5V的小灯泡的额定功率，在实验操作过程中，手和眼的分工应该是(B)A．手移动滑动变阻器的滑片，眼看电流表示数B．手移动滑动变阻器的滑片，眼看电压表示数C．手移动滑动变阻器的滑片，眼看小灯泡亮度D．手按开关，眼看电流表示数和小灯泡发光情况【解析】手移动滑动变阻器的滑片，眼看电压表的示数，当电压表指示小灯泡的额定电压时，停止移动滑片，记录电流表的示数，再利用公式P＝UI计算小灯泡的额定功率。2.如果用如图所示的电路来测量电阻R1的电功率，则图中甲是______表，乙是______表。【答案】电压电流【解析】甲与电阻R1串联，所以此表应是电流表；乙并联在电阻R1的两端，所以此表应是电压表.3.用如图所示的器材测定小灯泡电功率。(1)小强依照电路图(如图甲)、选择了合适的电表量程连接元件，但尚未连接完整。用笔画线代替导线将图乙中的元件连接完整。(2)闭合开关前，必须将滑动变阻器的滑片P移到_____(填“a”或“b”)端。实验时，移动滑动变阻器的滑片P，改变小灯泡两端的______，从而控制小灯泡的实际功率。(3)小强观察到小灯泡的额定电压为2.5V，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，当电压表的示数为2.5V时，电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为________W。(4)继续向a端移动滑动变阻器的滑片P，这时小灯泡的实际功率会________(填“变大”或“变小”)。【答案】（1）如图所示。（2）b电压（3）0.75（4）变大【解析】（2）为了保护电路，闭合开关前滑片要置于阻值最大处，即b端；实验时，移动滑动变阻器的滑片P，滑动变阻器连入电路的阻值发生变化，由串联电路分压原理可知，小灯泡两端的电压发生变化，从而控制小灯泡的实际功率。（3）当电压表示数为2.5V时，由图丙可知电流表的示数为0.3A，即通过灯泡的额定电流为0.3A，则灯泡的额定功率为：PL=ULIL=2.5V×0.3A=0.75W。（4）继续向a端移动滑动变阻器的滑片P，滑动变阻器连入电路的阻值变小，根据欧姆定律，电路中的电流会变大，又由串联电路分压原理可知，灯泡两端的电压也会变大，根据P=UI可知，灯泡的实际功率会变大。4.在“测量小灯泡的电功率”的实验中，电路图如图甲所示，电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V。(1)根据图甲，用笔画线代替导线，把图乙的实物图连接完整。(2)闭合开关前，滑动变阻器的滑片移到________(填“A”或“B”)端。(3)小灯泡正常发光时，电流表的示数如图丙所示，电流表的读数为________A，小灯泡的额定功率为________W。(4)考虑到电压表的实际电阻对电路的影响，这样测出的小灯泡的额定功率相比真实的额定功率__________(填“偏大”“不变”或“偏小”)。【答案】（1）如图所示。（2）A（3）0.30.75(4)偏大【解析】（1）由小灯泡的额定电压可知，电压表选用小量程与小灯泡并联；（2）为保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑到最大阻值处，即图中滑片应移至最左端的A处；（3）灯泡正常发光时的电压等于额定电压2.5V，由图丙可知，电流表的量程为0-0.6A，分度值为0.02A，此时通过灯泡的电流为0.3A，所以灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；(4)由题图甲知，小灯泡与电压表并联，电压表测量的电压是准确的；由于电压表有电阻，有一定的电流通过电压表，导致电流表示数大于通过小灯泡的电流，由公式P＝UI知，测得小灯泡额定功率比小灯泡真实的额定功率偏大。5．用图甲电路测量小灯泡电功率，电源电压恒为3V，小灯泡的额定电流为0.2A，额定电压小于3V。(1)连接电路时，开关应处于________状态。(2)请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。(3)电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数，接下来应进行的操作是______(填序号)。A．更换小灯泡B．检查电路是否断路C．移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光(4)问题解决后，某时刻电流表示数如图乙所示，示数为______A。要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向______(填“左”或“右”)端移动，使电流表示数为0.2A。(5)移动滑片P，记录多组数据，绘制成I-U图象。根据图丙所给信息，计算出小灯泡的额定功率是______W；进一步分析图丙可知，实验过程中小灯泡的电阻发生变化，电阻变化的主要原因是______________________。(6)对实验现象进一步分析可知：小灯泡的实际功率越大，小灯泡亮度越大。但某同学发现：标有“220V8.5W”的LED灯与标有“220V60W”的普通白炽灯都正常发光时，亮度几乎相当。请分析造成这一现象的原因可能是______(填序号)。A．两灯的实际功率相同B．相同时间内，电流通过两灯做功不同C．两灯将电能转化为光能的效率不同【答案】(1)断开(2)如图所示(3)C(4)0.08左(5)0.5灯泡电阻受温度影响(6)C【解析】1）为保护电路，连接电路时，开关应处于断开状态；（2）因为额定电压小于3V，所以电压表应选择小量程与灯泡并联，如图所示.（3）闭合开关后，电流表有示数，说明电路是通路，灯泡没坏，也不是断路，可能是连入电路的电阻过大，电路中电流过小造成的，所以下一步操作：移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光，故选C；（4）由图甲知，电流表使用小量程，分度值0.02A，由图乙电流表示数0.08A，小于灯泡的额定电流，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片向左移动，减小电路中电阻，使电流表示数增大到0.2A；（5）由图丙所示I-U图像可知，通过灯泡的电流等于额定电流0.2A时，灯泡两端电压等于2.5V，则灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；由图象知，当小灯泡两端电压增大时，通过的电流也增大，实际电功率增大，亮度增大，温度升高，所以电阻随之增大；（6）标有“220V8.5W”的LED灯与标有“220V60W”的普通白炽灯都正常发光时，亮度几乎相当，即转化为的光能相同，普通白炽灯转化为的内能更多，消耗的电能多、LED灯消耗的电能少，即LED灯电能转化为光能的效率更高。故选C。【训练2测量小灯泡电功率的变式实验】【方法归纳】小。1.在“测量小灯泡额定功率”的实验中，小灯泡的额定电压为2.5V。(1)请你用笔画线代替导线将图甲中的实物电路连接完整，要求：滑动变阻器的滑片P向A端移动时，电流表示数变大，连线不得交叉。(2)正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，出现该状况的原因是()A．电流表内部断路了B．灯座内部出现了短路C．灯泡的灯丝断了(3)排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数为2.5V，此时电流表的示数如图乙所示，其读数为________A，小灯泡的额定功率为________W。(4)该实验装置不能完成的实验是()A．探究串联电路中的电流规律B．探究串联电路中的电压规律C．探究电流与电压的关系(5)另一组的小芳在进行实验时发现电流表已损坏无法使用，老师给她一个已知阻值为R0的定值电阻，同学们设计了如图丙所示的电路，并正确测出小灯泡的额定功率，已知电源电压不变，实验步骤如下：①闭合开关S、S1，断开S2，调节滑动变阻器的滑片P使电压表读数为小灯泡额定电压U额；②闭合开关S，断开S1，再闭合S2，保持滑动变阻器滑片P位置不动，读出此时电压表的示数为U；③小灯泡额定功率的表达式P额＝______________。(用U额、U、R0表示)【答案】(1)如图所示。（2）B(3)0.30.75(4)C(5)U额×eq\f(U－U额,R0)【解析】（1）小灯泡的额定电压为2.5V，则电压表选用小量程，滑动变阻器的滑片P向A端移动时，电流表示数变大，电阻变小，故左下接线柱应接入电路.（2）A．若电流表内部断路了，则整个电路断路，两表都没有示数，不符合题意；B．若灯座内部出现了短路，电压表没有示数，电路为通路，电流表有示数，符合题意；C．若灯泡的灯丝断了，电流表没有示数，电压表串联在电路中测电源电压，有示数，不符合题意；故选：B；（3）由图乙可知，当电压表的示数为2.5V，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.3A，小灯泡的额定功率为：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；（4）探究电流与电压的关系，要控制电阻不变，而灯丝的电阻随温度的变化而变化，故不能完成此探究。（5）实验步骤：①闭合开关S、S1，断开S2，调节滑片P使电压表读数为U额，此时小灯泡正常发光；②不改变滑动变阻器滑片P的位置，闭合开关S、S2，断开S1，记录电压表此时读数为U；③此时定值电阻两端的电压U0＝U－U额，小灯泡的额定电流IL＝I0＝eq\f(U－U额,R0)，小灯泡额定功率P额＝U额IL＝U额×eq\f(U－U额,R0)。2.在测量额定电压为2.5V小灯泡额定功率的实验中，电源电压恒定不变。(1)请用笔画线代替导线，将图甲中电路连接完整，要求实验时向右移动滑片P小灯泡亮度变暗。(2)实验过程中，某小组的同学将所测得相关数据和现象记录如表：①小灯泡的额定功率为________W。②表格中有一处设计不合理，请指出不合理的设计是____________________；③分析表中数据还发现灯丝电阻跟________有关。(3)测量额定电压为U0的小灯泡额定功率，物理科代表设计了图乙所示的电路(R0为已知的定值电阻，R为滑动变阻器)。①断开开关S1，闭合开关S2，移动滑动变阻器滑片P，当电流表示数为________时，小灯泡恰好正常发光；②保持滑动变阻器滑片P位置不变，闭合开关S1，断开开关S2，记下电流表示数为I；③推导出小灯泡L的额定功率表达式P额＝___________(用物理量U0、R0和I表示)。【答案】(1)如图所示。（2）0.8灯泡电功率的平均值温度(3)eq\f(U0,R0)U0×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I－\f(U0,R0)))【解析】(1)要求滑动变阻器滑片向右移动时小灯泡亮度变暗，即此时滑动变阻器连入电路中的电阻变大，故滑动变阻器应接入左下接线柱。（2）①小灯泡额定电压U额＝2.5V，由表格知，此时通过的电流为I＝0.32A，则小灯泡的额定功率P额＝U额I＝2.5V×0.32A＝0.8W；②小灯泡在不同电压下的功率不同，因此计算功率的平均值是没有意义的；③当小灯泡两端电压增大时，电流增大，小灯泡的功率增大，小灯泡变亮，温度升高，灯丝的电阻变大；②保持滑动变阻器滑片P位置不变，闭合开关S1，断开开关S2，记下电流表示数为I，此时通过小灯泡的电流I额＝I－eq\f(U0,R0)；③小灯泡L的额定功率表达式P额＝U额I额＝U0×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I－\f(U0,R0)))。3.小明用如图甲所示电路来测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率(部分实验器材的规格已在图中标明)：(1)连接电路时，开关应________。(2)实验中，小明发现无论怎样调节滑动变阻器，两电表指针始终处于图乙所示位置，可能是小灯泡出现了________(填“短路”或“断路”)故障。(3)故障排除后，小明移动滑动变阻器的滑片，记录电表的数据，得到小灯泡U-I图象如图丙所示，则小灯泡的额定功率是________W。(4)实验中电压表意外损坏，小明决定用阻值较大的定值电阻(阻值为R0)和两个电流表，按如图丁所示电路完成实验。现测得电流表A1和电流表A2的示数分别为I1和I2，可求得小灯泡的实际功率为________。【答案】(1)断开(2)断路(3)0.75(4)I1I2R0【解析】(1)为保护电路，连接电路时，开关应断开。(2)由图乙知，电流表的示数为零，电压表的示数等于电源电压，说明与电压表并联的灯泡断路。(3)由图丙知，当U＝2.5V时，I＝0.3A，则小灯泡的实际功率P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W。(4)由图丁可知，定值电阻与小灯泡并联，电流表A1测通过小灯泡L的电流，电流表A2测通过定值电阻R0的电流，定值电阻两端的电压U0＝I2R0，小灯泡两端的电压UL＝U0，则小灯泡的实际功率PL＝ULI1＝U0I1＝I1I2R0。4.某小灯泡的额定电流为0.3A，图甲是小明测量该灯泡功率的实验电路。(1)请用笔画线代替导线，将滑动变阻器连入电路，使之接入电路的阻值最大。(2)闭合开关进行实验时，若图中导线M发生了断路，则在调节滑片的过程中，会发现电压表的示数为________V、电流表的示数为________A。(3)小明将滑片移至某处时，两电表的示数如图乙所示，小灯泡的功率为________W。(4)为测量该小灯泡的额定功率，小强设计了图丙所示实验电路，所用电源电压恒定，R1、R2均为电阻箱(0～999.9Ω)。实验步骤如下：第1步：仅闭合S1，R2调至5Ω时，电流表的示数为0.3A。第2步：仅闭合S2，R1、R2分别调至6Ω和9Ω时，电流表的示数为0.3A。则小灯泡正常发光时的电阻为________Ω，额定功率为________W。【答案】(1)如图所示（2）30(3)0.36（4）100.9【解析】(1)实验中，要通过滑动变阻器来改变小灯泡两端的电压，故滑动变阻器应与小灯泡串联；又滑片位于滑动变阻器的右端，要使其接入电路的阻值最大，应选择左下接线柱接入电路。（2）闭合开关，导线M断路时，小灯泡断路，则电路中的电流几乎为零，即电流表的示数为0A；电压表相当于测量电源两端电压，示数为3V。（3）由图甲可知，电压表测量小灯泡两端电压，由图乙可知，电压表示数为1.5V；电流表示数为0.24A，小灯泡此时的功率P＝UI＝1.5V×0.24A＝0.36W。（4）在第1步实验中，仅闭合S1，R2调至5Ω时，R2与L串联，电路中的电流为0.3A，即通过小灯泡的电流I1＝I额＝0.3A，小灯泡正常发光，电路中的总电阻R总＝R2＋RL；在第2步实验中，仅闭合S2，R1与R2串联，当电路中的电流仍为0.3A时，电路中的总电阻R总′＝R2′＋R1；由欧姆定律可知，两次总电阻相等，即R总＝R总′，由此可得：5Ω＋RL＝9Ω＋6Ω，则小灯泡正常发光时的电阻RL＝10Ω，小灯泡的额定功率P额＝U额I额＝I额2RL＝(0.3A)2×10Ω＝0.9W。5．测量小灯泡电功率。(1)小明在测量额定电压为2.5V小灯泡L1电功率时，选择了电压恒定的电源、滑动变阻器、电压表和电流表等器材，设计了如图甲所示的电路。①图甲中有一根导线尚未连接，请你用笔画线代替导线将电路补充完整。正确连接电路后，闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑至最______(填“左”或“右”)端。闭合开关后，发现电流表和电压表的指针均不发生偏转，则电路出现的故障可能是滑动变阻器_______。②排除故障闭合开关，适当调节滑动变阻器的滑片，电压表的示数如图乙所示，为了测量小灯泡的额定功率，应使滑动变阻器连入电路的阻值________(填“变大”或“变小”)。小灯泡正常发光时，电流表的示数如图丙所示为______A，小灯泡的额定功率为______W。③继续调节滑动变阻器的滑片，多次实验，小明发现灯的电阻是随功率变化的，当小灯泡的电阻为8Ω时，小灯泡的实际功率________(填“大于”“小于”或“等于”)额定功率。(2)小明设计了如图丁所示的电路，用一个电压表或电流表，测量额定电压为U额的小灯泡L2额定功率，已知定值电阻的阻值为R0、电源电压未知。请你完成下面的步骤。①将____________________(填“电压表并联在ab间”“电流表串联在a点”或“电流表串联在b点”)，只闭合开关S和S1，调节滑动变阻器的滑片使电表的示数为______，灯泡正常发光；②只闭合开关S和S2，变阻器滑片位置_______________(填“保持不动”“向右移动”或“向左移动”)，读出电表的示数U或者I；③小灯泡L2的额定功率表达式为P额＝__________。【答案】(1)①如图所示右断路②变小0.41③大于（2）①电流表串联在b点eq\f(U额,R0)②保持不动③U额eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I－\f(U额,R0)))【解析】（1）①灯泡和电流表串联接入电路，电压表应与灯泡并联；闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处，即最右端；闭合开关后，发现电流表和电压表的指针均不发生偏转，说明电路断路，则电路出现的故障可能是滑动变阻器断路；②小灯泡L1的额定电压为2.5V，电压表接入电路的量程为0～3V，每一小格表示0.1V，读图可知此时灯泡两端电压为2V，灯泡两端电压小于额定电压，串联电路总电压等于各部分电压之和，则滑动变阻器两端的电压太大，由串联电路分压原理可知此时滑动变阻器接入电路的电阻太大，所以应使滑动变阻器连入电路的阻值变小；电流表接入电路的量程为0～0.6A，每一小格表示0.02A，读图可知小灯泡正常发光时，通过灯泡的电流为0.4A；小灯泡的额定功率为：P=UI1=2.5V×0.4A=1W；③小灯泡正常发光时的电阻：R1=U1/I1=2.5V/0.4A=6.25Ω，灯泡的电阻随温度的升高而增大，灯泡的功率越大，灯泡的温度越高，当小灯泡的电阻为8Ω时，此时灯泡的电阻大于灯泡正常发光时的电阻，所以灯泡的实际功率大于额定功率；（2）①将电流表串联在b点，只闭合开关S和S1，灯泡和定值电阻并联接入电路，电流表测通过定值电阻的电流，并联电路各支路两端电压相等，当灯泡两端的电压为U额时灯泡正常发光，此时定值电阻两端的电压等于灯泡的额定电压，通过定值电阻的电流I0＝eq\f(U额,R0)，所以应调节滑动变阻器的滑片使电表的示数为eq\f(U额,R0)；②只闭合开关S和S2，变阻器滑片位置保持不动，此时电流表测干路电流，读出电流表的示数I；③并联电路干路电流等于各支路电流之和，所以通过灯泡的电流I2＝I－I0＝I－eq\f(U额,R0)，小灯泡L2的额定功率表达式为P额＝U额I2＝U额eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I－\f(U额,R0)))。6．兴趣小组在“测量小灯泡电功率”的实验中，有电流表、电压表各一个，开关、导线若干，电源的电压恒为6V，小灯泡L1的额定电压为3.8V，正常发光时电阻约为10Ω，滑动变阻器有规格为“10Ω1.5A”的R1和规格为“20Ω1A”的R2。(1)为了完成实验，选择滑动变阻器R1等器材，进行如图甲所示的电路连接，请用笔画线代替导线，将电路连接完整，并指出连接电路时的错误之处：________________。(2)实验时，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表无示数。用导线连接电流表两端，灯泡发光，则故障原因是电流表________。(3)更换新的电流表，完成测量后，小华将小灯泡L1更换为额定电压2.5V，正常发光时阻值约为8Ω的L2。为了测量它的额定电功率，需用滑动变阻器R2替换电路中的R1，其目的是____________________。(4)小明认为不用电流表，同样能测量出灯泡L2的额定功率，设计了图乙所示的电路，请你帮他补全实验步骤：①将滑动变阻器______调到最大阻值且保持不变，闭合开关S，将S1拨向触点______，调节另一滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为U额。②再将开关S1拨向另一触点，读出电压表示数为U，滑动变阻器的最大阻值分别为R1、R2。则灯泡L2的额定功率表达式为P额＝__________。【答案】(1)如图所示，开关处于闭合状态；（2）断路；（3）使灯泡L2正常发光；（4）①R12；②eq\f(U－U额,R1)U额【解析】(1)电压表与被测用电器并联，电压表的量程应该用0～15V，为保护电路，连接电路时，开关要断开，闭合开关前滑片P应处于滑动变阻器连入阻值最大处。故连接电路时的错误之处是开关处于闭合状态。(2)用导线连接电流表两端时，灯泡发光，说明电源、开关、滑动变阻器、灯泡是通路，实验时发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表无示数，原因是电流表断路。(3)灯泡L2正常工作时电流为I＝eq\f(U,R)＝eq\f(2.5V,8Ω)＝0.3125A，此时滑动变阻器接入电路的阻值为RP＝eq\f(U总－U,I)＝eq\f(6V－2.5V,0.3125A)＝11.2Ω＞10Ω，所以，需用滑动变阻器R2替换电路中的R1，其目的是使灯泡L2正常发光。(4)闭合开关S，将S1拨向触点2，将滑动变阻器R1调到最大阻值，此时L2、R1、R2串联，电压表测量L2两端的电压，调节滑动变阻器R2的滑片，使电压表示数为U额，将S1拨向触点1，L2、R1、R2依旧串联，此时电压表测量L2、R1两端的电压，示数记为U，则此时电路电流为I＝eq\f(UR1,R1)＝eq\f(U－U额,R1)，小灯泡L2的额定功率为P额＝U额I＝eq\f(U－U额,R1)U额。类型二探究焦耳定律【方法归纳】判断电热1．如图是探究电流通过导体产生的热量与________关系的实验装置。实验中用U形管内液面的________反映导体产生热量的多少，通电一段时间后，容器________(填“甲”或“乙”)内电阻丝产生的热量较多。【答案】电流；高度差；甲【解析】（1）装置中右侧乙容器中一个5Ω的电阻和容器外面一个5Ω的电阻并联后再与甲容器中一个5Ω的电阻串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的一个电阻的电流相等，右侧两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知，两电阻阻值相等，则支路中电流相等，则通过右侧容器中电阻的电流是通过左侧容器中电阻的电流的一半，故此装置是研究电流产生的热量与电流的关系；（2）据实验装置可知，电流通过导体产生热量使容器中的空气受热膨胀，从而导致U形管中的液面会发生变化，这种通过U形管液面高度差的变化来反映电流通过导体产生热量多少的研究方法叫转换法；（3）根据公式Q=I2Rt可知，在电阻和通电时间相同的情况下，电流越大，电流产生的热量越多，故通过容器甲内电阻丝产生的热量较多。2．如图所示，串联的两电阻丝(R1＜R2)，封闭在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连。闭合开关，通过两电阻丝的电流________(填“相等”或“不相等”)，一段时间后，密闭烧瓶内的空气被加热，观察到______(填“A”或“B”)气球先鼓起来。【答案】相等B【解析】实验中阻值不相等的两电阻丝串联，则两电阻丝中的电流相等，在通电时间相同时，电阻大的电阻丝产生的热量多，即与B相通的电阻丝R2产生的热量要多，B气球先鼓起来。3.探究“通电导体产生的热量Q与电阻R的关系”，他们选用了以下实验器材：两个完全相同的烧瓶，烧瓶内分别装有质量和初温相同的水和煤油，相同的温度计A和B、阻值分别为R1、R2的电阻丝(R1＜R2)，还有满足实验要求的电源、滑动变阻器、电流表、开关和导线，他们设计了如图所示的实验电路，进行如下实验：闭合开关，通电一段时间后，记下温度计A的示数为t1，温度计B的示数为t2，发现t1＜t2，请根据以上叙述回答下列问题：(1)实验中是通过观察___________________来反映电流产生热量的多少。(2)请指出实验过程中存在的问题：_____________________________。(3)实验改进后得出的结论是：__________________________________________________。【答案】（1）温度计示数的变化；（2）没有控制烧瓶中的液体的种类是相同的；（3）电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关；电阻越大，产生热量越多【解析】（1）实验中通过观察温度计示数的变化来比较电流产生的热量的多少；（2）实验中采用的是控制变量法，应控制烧瓶中的液体的种类是相同的；（3）实验改进后得出的结论是：电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关；电阻越大，产生热量越多。4．如图所示，在研究电热与哪些因素有关的实验中，同学们猜想电热可能与电流大小、电阻大小以及通电时间长短有关。(1)左侧密闭容器内电阻丝阻值为5Ω，右侧密闭容器外部，将一个阻值为5Ω的电阻与这个容器内的电阻丝并联，目的是使通过左右两密闭容器内电阻丝的________不同，右侧容器内电阻丝的阻值应为______Ω，才能符合实验研究的要求；(2)在第(1)问实