专题52 小灯泡额定功率实验探究问题决战中考物理压轴题高频题高分值题解题技巧解析版文档格式.docx

专题52 小灯泡额定功率实验探究问题决战中考物理压轴题高频题高分值题解题技巧解析版文档格式.docx

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学生实验中电压表两个量程分别是0～3V和0～15V，分度值对应的是0.1V和0.5V；

电流表量程分别0～0.6A和0～3A分度值对应的是0.02A和0.1A。

滑动变阻器的接线通常只考“一上一下”的接线方式，影响接入电阻大小的是所使用的下接线柱和滑片的移动方向，滑片靠近所使用的下接线柱，接入电阻变小，相应的电流就变大。

（2）考查实验探究方法：

研究物理问题的方法很多，如控制变量法、等效替代法、推理法、模型法、类比法、转换法、归纳法等，其中控制变量法、转换法的应用最为普遍，对这些研究方法要理解和掌握。

5.电磁学实验探究题主要内容：

探究电流与电压关系、电流与电阻关系、欧姆定律、测量小灯泡额定功率、测量电阻额定功率、电阻测量、焦耳定律、电与磁等。

考点剖析☆聚焦高频

高频考点：

小灯泡额定功率实验探究

【典例】

（2016·

深圳）测定小灯泡的额定电功率。

实验电路如图所示，电源电压恒为6V，已知实验使用的特制小灯泡的额定电压为3.5V，其电阻大小保持不变。

①该实验的原理是　　（用公式表示）。

②在测定小灯泡的额定电功率时，应选用电压表的量程　　来测量小灯泡两端的电压（选填“0～3V”、“0～15V”）。

③在正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡发光，电压表无示数，电流表有示数，该电路故障是电压表　　（选填“短路”、“断路”）。

④经检查发现，电压表选用的量程已损坏，而另一量程完好，某同学灵机一动：

将电压表并联在变阻器的两端，调节滑动变阻器滑片至某一位置，读出电压表示数为2.8V，电流表示数为0.32A，也完成了实验，则小灯泡的额定功率为　　W。

【答案】①P=UI；

②0～15V；

③断路；

④1.225。

考点过关☆专项突破

类型：

小灯泡额定功率探究实验

1.（2017•襄阳）我市中考实验操作考试时，实验员为“测量小灯泡的额定电功率”实验准备了以下器材：

额定电压为2.5V的小灯泡（正常发光时电阻约为10Ω）、规格为“12Ω、1A”的滑动变阻器、开关、电流表、电压表各1个，新干电池4节，导线若干。

（1）图甲中有一根导线的连接是错误的，请你在错误的导线上打“×

”；

（2）闭合开关前，应将滑片P移到最　　（填“左”或“右”）端；

（3）经检查，电路连接无误，各元件完好，闭合开关后，无论怎样移动滑片P，电压表的示数都调不到2.5V，出现这种现象的原因是　　；

（4）解决上述问题后，移动滑片使电压表的示数为2.5V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是　　W；

（5）测出小灯泡的额定功率后，同学们又把灯泡两端的电压调为额定电压的一半，发现测得的实际功率不等于其额定功率的

，请你帮助分析出这种现象的原因是　　。

【答案】

（1）原电路中，灯短路了是错误的，改正电路如图。

（2）闭合开关前，应将滑片P移到阻值最大处即最右端。

（3）根据串联电路电压的规律，当电压表示数为2.5V时，变阻器分得的电压U滑=6V﹣2.5V=3.5V，变阻器的电压是电阻电压的

倍，根据分压原理，变阻器连入电路中的电阻：

R滑=1.4×

10Ω=14Ω＞12Ω。

故闭合开关后，无论怎样移动滑片P，电压表的示数都调不到2.5V，出现这种现象的原因是变阻器的最大阻值过小。

（4）解决上述问题后，移动滑片使电压表的示数为2.5V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，图中电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.24A，则小灯泡的额定功率是：

P=UI=2.5×

0.24A=0.6W。

（5）当灯泡两端的电压调为额定电压的一半时，通过灯的电流也减小了，根据P=UI灯的功率减小，灯丝的温度降低，因灯的电阻随温度的降低而减小，根据

，故发现测得的实际功率不等于其额定功率的

。

故答案为：

（1）如图；

（2）右；

（3）变阻器的最大阻值过小；

（4）0.6；

（5）灯的电阻随温度的降低而减小。

学科&

网

2.（2017•无锡）小明和小华测量定额电压为2.5V的小灯泡的额定功率。

（1）①图甲是他们连接的部分电路请用笔画线代替导线将电路连接完整。

②闭合开关前，应将滑动变阻器处在最　　（填写“左”或“右”）端。

③闭合开关后，发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片，灯泡都不亮，电压表和电流表均无示数，小明找来一根完好的导线，一端连在电源负极，另一端触碰接线柱A、B、C，当发现只有触碰接线柱C时，灯泡才发光，若电路中只有一处故障，且各器材，导线均完好，则电路故障可能是　　。

④排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器，当电压表为2.5V时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为　　W。

（2）小明和小华观察电流表和电压表均标有电阻值，请教老师后得知这是电表的电阻，为了在接好的图甲中较准确的测量出小灯泡的电功率，他们对电压表的负接线柱应该接在C处还是D处进行了探究，他们将开关闭合，移动滑动变阻器的滑片使灯泡发光，不添加器材，请你说出接下来的操作及判断方法。

①操作　　；

②如何判断：

　。

（3）小明和小华重新设计了一种测量小灯泡额定功率的电路，如图丙所示，电源电压保持3.5V不变，R0为阻值为10Ω的定值电阻，连接好电路后进行如下操作：

1）断开开关S2，闭合开关S和、S1，移动滑动变阻器滑片P，使电压表示数为2.5V；

2）保持滑动变阻器滑片P位置不变，断开开关S1，闭合开关S、S2，读出电压表示数为2.6V；

小灯泡的额电功率为　　W（计算结果保留两位小数）。

【解析】

（1）①根据灯的额定电压确定电压表量程与灯并联；

②闭合闭合开关前，应将滑动变阻器处在阻值最大处；

③发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片，灯泡都不亮，电压表和电流表均无示数，说明电路断路；

找来一根完好的导线一端连在电源负极，另一端触碰接线柱A、B、C，当发现只有触碰接线柱C时，灯泡才发光，说明ABC处有断路；

④根据图乙电流表小量程读数，根据P=UI求灯的额定功率。

（3）根据变阻器连入电路中电阻大小不变，由第2次操作，由串联电路的规律和欧姆定律可求变阻器连入电路中的电阻大小，在第1次操作中，根据串联电路的规律和欧姆定律，求出通过变阻器的电流即灯的额定电流，根据P=UI求灯的额定功率。

（1）①因灯的电压为2.5V，电压表选用小量程与灯并联，如下所示：

②闭合开关前，应将滑动变阻器处在阻值最大处即最左端；

③闭合开关后，发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片，灯泡都不亮，电压表和电流表均无示数，说明电路断路；

小明找来一根完好的导线，一端连在电源负极，当发现只有触碰接线柱C时，灯泡才发光，说明电源负极与C间发生断路，若电路中只有一处故障，则电路故障可能是变阻器断路；

④移动滑动变阻器，当电压表为2.5V时，电流表示数如图乙所示，图中电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.3A，则小灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×

0.3A=0.75W。

（2）在

（1）①图中，分别将电压表的负接线柱接在C处和D处，分别记下电压表的示数和电流表的示数UC、IC，UD、ID滑片，接到C时，电流表测量的电流大小等于通过灯的电流，而电压表测灯与电流表串联的电压；

接到D时，电压表测灯的电压是准确的，而电流表测通过电压表与灯的总电流；

②若

，说明电流表的分压较电压表的分流作用大，为避免电流表分得的电压对电压表测量的影响，要将电压表的负接线柱应该接D处；

若

，说明电压表的分流较电流表的分压作用大，为避免电压表的分流对电流表测量的影响，要将电压表的负接线柱应该接C；

故在第1次操作中，由串联电路的规律和欧姆定律，通过变阻器的电流即灯的额定电流：

；

故灯的额定功率：

PL=ULIL=2.5V×

A≈0.72W。

（1）①如上所示；

②左；

③变阻器断路；

④0.75。

（2）①分别将电压表的负接线柱接在C处和D处，分别记下电压表的示数和电流表的示数UC、IC，UD、ID滑片，比较

和

的大小；

，说明电压表的分流较电流表的分压作用大，为避免电压表的分流对电流表测量的影响，要将电压表的负接线柱应该接C。

（3）0.72。

3.（2017•福建）在“测量小灯泡的电功率“的实验中，电源电压为3V，灯泡额定电压为2.5V。

（1）请根据图甲，将图乙所示的实物电路用笔画线连接完整；

（2）在连接电路时，开关应　　，滑动变阻器的滑片P应置于　　端（选填“A”或“B”）；

（3）移动滑片P，当电压表的示数为1.5V时，电流表的示数如图丙所示，其示数为　　A，小灯泡此时的电功率为　　W。

要测量小灯泡的额定功率，需将滑片P向　　端移动（选填“A”或“B”）直到电压表的示数为2.5V；

（4）实验中，小灯泡突然熄火，电流表示数为零，电压表示数变大，电路中的故障可能是　　。

（1）“测量小灯泡的电功率“的实验中，电源电压为3V，灯泡额定电压为2.5V。

故电压表的量程选“0～3V”，并联在小灯泡两端，如图。

（2）电路连接过程中，开关应断开，滑片滑到阻值最大处，阻值最大处在B端。

（3）电流表使用0～0.6A量程，分度值为0.02A，电流为0.24A；

此时小灯泡的实际功率：

P实际=U实际I实际=1.5V×

0.24A=0.36W；

要使灯泡正常工作，灯泡两端电压从1.5V增大到2.5V，电路电流要增大，总电阻要减小，滑动变阻器的电阻要减小，滑片向A端移动，使电压表的示数为2.5V为止；

（4）灯泡与滑动变阻器串联，电流表测电路电流，电压表与灯泡并联；

闭合开关，灯泡不亮，说明电路存在断路或灯泡发生短路；

电流表示数为零，说明电路发生断路；

电压表示数变大，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连，因此电路故障为灯泡断路。

（2）断开、B；

（3）0.24、0.36、A；

（4）灯泡断路。

4.（2017•泰安）有一个小灯泡标有5.0V字样，要测定它的额定功率，已知小灯泡正常发光时的电阻值约10Ω，电源电压为6V。

（1）请你用笔画线代替导线，连接完成实验电路。

（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片应该在　　端（选填“a”或“b”）。

（3）某次连接线路后，闭合开关灯不亮，电流表有示数，电压表没有示数，猜想以下3种故障，其中可能的是　　。

A．可能是灯丝断了；

B．可能是开关接线处断路；

C．可能是小灯泡的灯座短路

为避免出现上述故障时损坏电流表，选择的滑动变阻器的最大阻值应不小于　　Ω。

（4）排除故障后，移动变阻器滑片，观察当　　表示数为　　时，再记录另一个电表的示数，可以计算小灯泡的额定功率。

（1）小灯泡的额定电压为5V，则电压表应该选用0～15V这一量程，电压表并联在小灯泡两端；

灯泡的额定电流为：

，电流表量程为0-0.6A；

滑动变阻器采用一上一下的接法，如图。

（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片调至阻值最大位置，即a端；

（3）电流表有示数，说明电路出现了短路，电压表无示数，灯泡不发光，说明与电压表的灯泡短路了；

故选C；

电源电压为6V，电流表的最大值为0.6A，则滑动变阻器的最小阻值为：

（4）因为灯泡的额定电压为5V，所以在实验过程中，眼睛应注意观察电压表当电压表示数是5V时，表明灯正常发光，记下此时电流表的示数。

（2）a；

（3）C、10；

（4）电压、5V。

5.（2017·

北京）小林想测量小灯泡的额定功率及正常发光时的电阻，小灯泡的额定电压为2.5V，实验电路如图甲所示。

实验中，当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图乙所示。

根据实验过程及现象，下列四个选项中，判断正确的是（）。

A．为使小灯泡正常发光，电压表示数应为2.5V；

B．图乙中的电流表示数为2.5A；

C．小灯泡正常发光时的电阻为5Ω；

D．小灯泡的额定功率为5W

【答案】A：

在额定电压下灯泡正常发光，为使小灯泡正常发光，电压表示数应为2.5V，故A正确。

B：

图乙中，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.5A，故B错误。

C：

由

可得，灯泡正常发光时的电阻

，故C正确。

D：

小灯泡的额定功率P=UI=2.5V×

0.5A=1.25W，故D错误。

故选AC。

6.（2017·

南京）在“测量小灯泡额定功率”实验中，小灯泡的额定电压U额=2.5V。

（1）图甲是小明测量小灯泡额定功率的实物电路图，图中有一根线连接错误，请在这根线上打“×

”，并在图中改正。

（2）闭合开关前，滑片P应位于（选填“A”或“B”）端。

（3）闭合开关，移动滑片P直到电压表示数为2.5V，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为W。

（4）小华设计了如图丙所示的电路也完成了该实验，请完成下列填空（电源电压不变，R1和R2为滑动变阻器，R2的最大电阻为R0）。

①只闭合开关，调节R2，使电压表的示数为2.5V；

②只闭合开关，调节，使电压表的示数仍为2.5V；

③接着将R2的滑片P调至最左端，记下电压表

的示数为U1，再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数为U1。

则小灯泡额定功率的表达式P额=（用U额、R0、Ul、U2表示）。

【解答】

（1）分析实物图可知，此时灯泡与电流表并联后又与电压表串联，故此时没有电流通过，小灯泡不发光，电压表测的是电源电压约为3V；

为让灯泡与电流表串联，电压表测灯泡两端电压，将小灯泡右侧连线改接到电压表左侧，如下图：

（2）为了保护电路，开关闭合前，滑动变阻器的滑片应为于阻值最大处，即B端。

（3）图（乙）中，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.26A，则灯泡的额定功率P=UI=2.5V×

0.26A=0.65W。

（1）如上图；

（2）B；

（3）0.65；

（4）①S、S1；

②S、S2；

R1；

③

7.（2017·

河北）小明利用如图所给的实验器材“测量小灯泡的额定功率”，已知电源电压恒为6V，小灯泡正常工作时的电压为3.8V，电阻约为12Ω，滑动变阻器的规格为“20Ω、2A”。

（1）请用笔画线代替导线，完成图1实物电路的连接。

（2）正确连接电路后，用开关试触，灯泡不亮，电压表瞬间满偏，电流表指针几乎不动，电路的故障是　　。

（电路只有一处故障）

（3）排除故障后，继续实验，闭合开关，移动滑片，当电压表的指针在某电压值时，（请在图2中标出相应的电压值），小灯泡正常发光，电流表的示数如图3所示，小灯泡的额定功率是　　W。

（4）测量完灯泡的额定功率后，小明有测量了几组数据，计算后发现灯丝电阻随其两端电压的增大而增大，原因是　　。

【评估】小红也利用上述器材对该小灯泡的额定功率进行了测量，实验电路图如图4所示，实验结束后，两人对实验进行了交流与评估。

①小红的实验结果误差较大，理由是　　。

②小明的实验更不容易操作，理由是　　。

【分析】

（1）本实验中电流表应与灯泡串联，根据灯泡正常工作电流选择电流表量程；

（2）电路短路时，电路中仍有电流，用电器能工作．电路断路时，电路中无电流，用电器不工作．根据电流表、电压表在电路中的不同特征来判断；

（3）读出灯泡正常发光时电流表示数，由P=UI计算小灯泡的额定功率；

（4）影响导体电阻的因素有材料、长度、横截面积，另外还与温度有关，大部分金属导体，电阻值随温度的升高而增大。

（2）正确连接电路后，用开关试触，灯泡不亮，电流表指针几乎不动，说明电路可能有断路，电压表瞬间满偏，说明电压表到电源间是通路，所以电路的故障是与电压表并联的滑动变阻器断路了。

（3）小灯泡正常发光，电压表测得是滑动变阻器两端的电压，示数为6V﹣3.8V=2.2V，电压表使用0﹣3V量程，分度值0.1V，由此在图2中标出电压表指针的位置如图所示。

根据图3，电流表的量程为0～0.6A，其分度值为0.02A，所以灯泡正常发光时的电流为0.3A，则灯泡的额定功率：

P=UI=3.8V×

0.3A=1.14W。

（4）随着电压的变大，通过灯丝的电流变大，灯丝产生的热量变大，灯丝的温度升高，灯丝的电阻值变大，即灯丝电阻随温度升高而增大；

【评估】由题知，电源电压恒为6V，而小灯泡额定电压为3.8V，

1图4小红的实验电路知，电压表应选择0﹣15V量程，量程过大，所以电压的测量不够精确；

【评估】①电压表应选择0﹣15V量程，量程过大，所以电压的测量不够精确；

②电源电压6V，操作中电压表先使用0﹣15V量程，调节变阻器后再使用0﹣3V量程，操作比较麻烦。

8.（2017·

苏州）在测定额定电压为“2.5V”小灯泡电功率的分组实验中：

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。

（2）小明闭合开关后，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，则故障可能是。

排除故障后，移动滑片使小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡额定功率为W。

（3）小华在进行实验数据处理时，算出了小灯泡的平均功率（如下表），你认为这样处理数据是（合理/不合理）的，理由:

。

实验序号

电压U/V

电流I/A

功率P/W

平均功率

/W

1

2.0

0.26

0.52

0.69

2

2.5

0.28

0.70

3

2.8

0.30

0.84

（4）下列描述小灯泡功率P随滑动变阻器阻值R变化情况的图像中，正确的是。

（1）由小灯泡额定电压为“2.5V”，可选电压表的量程为“0～3V”，滑动变阻器要一上一下连接，小灯泡的右接线柱与滑动变阻器的上接线柱连接。

（4）小灯泡与滑动变阻器串联，由公式可得，小灯泡功率

，小灯泡的功率P随滑动变阻器阻值R增大时，电流减小，功率减小，利用数学知识对比图可选B。

（2）小灯泡断路；

0.75；

（3）不合理；

小灯泡在不同实际电压下的实际功率不同反映了小灯泡的明暗程度不同，求平均值没意义；

（4）B。

9.（2017·

上海）小华做“测定小灯泡的电功率”的实验，现有电源（电压保持不变），待测小灯泡（标有“0.28A”字样）、电流表、电压表（只有0～3伏档完好）、滑动变阻器、电键及导线若干。

小华正确连接电路后进行实验，在移动变阻器滑片至某一位置时，发现电压表、电流表的示数如图（a）、（b）所示，他经过思考重新连接电路进行实验，将新测得的三组数据记录在如表中。

电压U/（伏）

电流I（安）

1

3.0

0.24

2

2.2

3

1.7

（1）图（b）中电流表的示数为　　安。

（2）请根据相关信息，求出电源电压及小灯泡的额定功率　　（本小题需写出计算过程）。

【答案】解：

（1）由图（b）可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.24A。

（2）小华正确连接电路时，电压表与灯泡并联，电流表与灯泡串联，如下图所示：

由图（a）可得，电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，灯泡两端的电压为3V，即灯泡两端的电压为3V时，电路中的电流为0.24A；

由表格数据可知，电压表的示数减小时，电路中的电流变大，则重新连接电路时，电压表并联在滑动变阻器两端，如下图所示：

由表中数据可知，当电路中的电流为0.24A时，滑动变阻器两端的电压为3V，综上可知，当电路中的电流为0.24A时，灯泡两端的电压为3V，滑动变阻器两端的电压为3V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电源的电压U=UL+U滑=3V+3V=6V；

由表格数据可知，电路中的电流为0.28A时，滑动变阻器两端的电压U滑′=2.2V，

则灯泡的额定电压U额=U﹣U滑′=6V-2.2V=3.8V，

灯泡的额定功率P额=U额I额=3.8V×

0.28A=1.064W。

（1）0.24；

（2）电源电压为6V，灯泡的额定功率为1.064W；

计算过程：

小华正确连接电路时，电压表与灯泡并联，电流表与灯泡串联，由图（a）（b）可得，电路中的电流为0.24A时，灯泡两端的电压为3V，由表格数据可知，电压表的示数减小时，电路中的电流变大，则重新连接电路时，电压表并联在滑动变阻器两端，

当电路中的电流为0.24A时，滑动变阻器两端的电压为3V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电源的电压U=UL+U滑=3V+3V=6V，

　10.（2017•长春）某校物理社团的学生做“测量小灯泡的电功率”和“探究电流与电压关系”的实验，电源两端电压恒定，小灯泡的额定电压为2.5V，设计的电路如图甲所示，操作如下：

（1）按图甲连接电路，将滑片移到滑动变阻器的阻值最大端，闭合开关，记录两电表示数；

移动滑片，观察并记录多组数据，绘制如图乙所示的U-I图象，则小灯泡的额定功率为　　W。

实验中，当电流表示数为I0（I0＜0.30A）时，小灯泡的电功率为P1。

（2）断开开关，用定值电阻替换小灯泡，将滑片移到滑动变阻器的阻值最大端，闭合开关，读出两电表示数，并记录在表格中；

移动滑片，测出多组数据，记录在表格中。

分析表格中的数据可知：

当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端电压成　　。

实验中，当电流表示数仍为I0时，定值电阻的电功率为P2，则P1、P2的大小关系为P1　　P2。

探究电流与电压关系的实验数据表

实验次数

4