初三物理 测量小灯泡的电功率.docx

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初三物理测量小灯泡的电功率

专题（五）测量小灯泡的电功率

知识储备

类型一　常规测量方法

1.实验原理:

P=UI。

2.实验器材:

电源、电压表、电流表、开关、滑动变阻器、小灯泡和灯座、导线若干。

3.电路图:

图ZT5-1

4.实验步骤:

（1）按电路图连接好电路,将滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置,闭合开关,接通电路。

（2）闭合开关,调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压。

观察电流表的示数和小灯泡的亮度,记入实验记录表格中。

（3）调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压约高出额定电压的

将电流表的示数与小灯泡的亮度记入实验记录表格中。

（4）调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压是额定电压的

将电流表的示数与小灯泡的亮度记入实验记录表中。

（5）根据实验数据,计算出不同情况下小灯泡的电功率。

实验记录表格如下:

序号

电压/V

电流/A

电功率/W

灯泡亮度变化

1

2

3

5.滑动变阻器的作用:

一是保护电路;二是调节灯泡两端的电压与电路中的电流,从而获得多组实验数据。

6.交流与合作:

（1）连接电路时,开关必须先断开,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大端,以确保电路的安全。

（2）某同学在连接电路时,将最后一根导线接好后,就看到灯泡发光,而且比正常发光时要亮,同时电压表指针偏转角度较小。

则他连接电路的过程中,不符合要求的是:

①连接电路时没有断开开关;

②滑动变阻器的滑片没有调到电阻最大的位置;

③电压表所选量程过大。

（3）要根据小灯泡的额定电压和额定功率合理选择电压表和电流表的量程。

同时注意滑动变阻器允许通过的电流和最大阻值,能满足实验的要求;电源电压必须大于小灯泡的额定电压。

（4）小灯泡两端的电压越高,小灯泡越亮,即小灯泡的亮度与它的实际功率有关。

（5）小灯泡的额定功率P额=U额I额。

（不能取平均值）

（6）测量小灯泡工作时的电阻和测量小灯泡的电功率的对比:

实验

名称

测量小灯泡工作时的电阻

测量小灯泡的功率

原理

R=

P=UI

器材

　电压表、电流表、电源、滑动变阻器、开关、导线、被测小灯泡

电路

图

多次

测量

的目

的

　探究灯丝电阻与温度的关系,结果不能取平均值

　探究小灯泡的亮度与实际电功率的关系,结果不能取平均值

类型二　特殊测量方法

类型

缺少电流表

缺少电压表

前提

小灯泡的额定电压U0已知

电路图

实验

步骤

　①断开S1、闭合S2,移动滑片使电压表示数为U0;

　②保持滑片位置不变,闭合S1、断开S2,记下电压表的示数为U

1闭合S1、断开S2,移动滑片,使电流表示数为

　②保持滑片位置不变,断开S1、闭合S2,记下电流表的示数为I

表达式

　P0=U0

　P0=U0（I-

）

专题训练

类型一　测量小灯泡电功率的常规方法

1.[2018·桂林]小绒在“测量小灯泡的电功率”实验活动中,使用的小灯泡额定电压为2.5V。

（1）在检查实验仪器时,发现电流表指针如图图ZT5-2甲所示,则应对电流表进行　　　　。

图ZT5-2

（2）图乙是他未连接好的实验电路,请用笔画线代替导线帮他连接好实验电路。

（要求滑动变阻器滑片P向右滑动时灯泡变亮）

（3）检查电路连接无误后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电压表、电流表都有示数,则小灯泡不亮的原因可能是　　　　　　　　　　。

（4）问题解决后,继续进行实验,闭合开关,发现电压表的示数如图丙所示,要测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器滑片向　　（选填“左”或“右”）端滑动,直至电压表示数为　　V,若此时电流表的示数为0.30A,则小灯泡的额定功率为　　　　W。

（5）若两个额定电压为220V的白炽灯L1和L2的电压U与电流I的关系图像如图丁所示,由图可知,L2的额定电流为　　　　A,额定功率为　　　　W;如果将L1和L2串联后接在220V的电源上,则L2的实际功率为　　　　W。

2.[2017·福建改编]在“测量小灯泡的电功率”的实验中,电源电压为3V,灯泡的额定电压为2.5V。

（1）请根据图ZT5-3甲,将图乙所示的实物电路用笔画线连接完整。

图ZT5-3

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

（3）甲同学碰接电路的最后一根导线时,灯泡立即发光,而且很亮,则连接电路时存在的不规范或不妥当是:

　。

（列举一种情况即可）

（4）乙同学闭合开关后,发现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数,接下来他首先应进行的操作是　　　　（选填字母序号）。

A.检查电路是否断路

B.更换小灯泡

C.移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光

（5）丙同学闭合开关时,发现电压表的指针快速转动到左边无刻度处,这是由于电压表的　　　　　　　　　了。

（6）丁同学按电路图连接实物后,闭合开关,发现小灯泡不亮、电流表指针不动、电压表指针有明显的偏转,则电路故障原因可能是小灯泡　　　　。

（7）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　　　　（选填“A”或“B”）端移动,直到电压表的示数为2.5V。

（8）实验中,小灯泡突然熄灭,电流表示数变大,电压表示数为零,电路故障可能是　　　　　　。

（9）实验时,电压表的示数为U,电流表的示数为I,利用P=UI计算出小灯泡的电功率。

若考虑电表的电阻对测量的影响,则电功率的测量结果与真实值相比偏　　　　（选填“大”或“小”）。

（10）本实验电路,不能完成的任务是　　　　（填选项前序号）。

A.测量小灯泡电阻

B.探究小灯泡亮度与实际功率的关系

C.探究小灯泡功率与电压的关系

D.探究电流与电压的关系

3.[2018·遵义]在“测小灯泡电功率”的实验中,实验室有以下器材:

电源（电压恒为4.5V）、标有“2.5V”字样的小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器“20Ω　1A”、开关各一个,定值电阻三个（10Ω、20Ω、30Ω）,导线若干。

（1）请用笔画线代替导线,将图ZT5-4甲中电路连接完整。

（要求:

滑动变阻器滑片向左移动时小灯泡亮度变亮）

图ZT5-4

（2）电路连接好后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片进行多次实验,并将其中三次数据记录在表格中,根据数据求出小灯泡的额定功率为　　　W。

实验次数

1

2

3

电压表示数U/V

2.0

2.5

2.8

电波表示数I/A

0.20

0.24

0.26

（3）上述实验结束后,小华同学想进一步探究“电流与电阻的关系”,他将小灯泡取下后,按图乙电路在R的位置依次换成已有的定值电阻（10Ω、20Ω、30Ω）先后接入电路,为保证每次都能将接入的定值电阻两端电压调为2.5V,应在电路中再串联一个阻值范围为　　　　Ω至　　　　Ω的电阻R'。

4.实验室购买了一批规格为“2.5V　0.8W”的小灯泡,小明同学利用其中一只小灯泡做测量电功率的实验,他设计了如图ZT5-5甲所示的电路图。

实验中各元件完好,电源电压保持不变。

图ZT5-5

（1）请你用笔画线代替导线,将图乙所示的实物电路连接完整。

（要求:

滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡变暗,连接导线不能交叉）

（2）小明调节滑动变阻器的滑片得到了三组电压和电流的数据,填入他自己设计的表格中。

次数

电压

U/V

电流I/A

电功率P/W

平均电功率P'/W

1

2

0.34

2

2.5

0.4

3

3

0.44

①请指出这个表格设计不合理的地方　　　　　　　　　　　　　。

②小明操作规范读数正确,根据表中数据,当小灯泡两端电压为2.5V时,求得小灯泡的电功率为　　W,故小明认为该小灯泡不合格,他判断的理由是　 　。

③假如生产这种小灯泡钨丝的粗细是一定的,则这个小灯泡不合格的原因是钨丝的长度　　　（选填“大于”或“小于”）合格产品小灯泡钨丝的长度。

（3）小明还想探究电流与电阻的关系,于是将图甲中的小灯泡换成电阻,当电阻阻值是2Ω时,电流表示数为1A;要使电流表示数是0.5A,应将2Ω的电阻更换为　　　　Ω的电阻;多次测量后作出的I-R图像是图ZT5-6中的　　　　。

图ZT5-6

类型二　测量小灯泡电功率的一些特殊方法

5.[2017·安顺]小芳到实验室做“测量小灯泡额定功率”的实验时,老师只给她提供了如下器材:

标有“2.5V”字样的小灯泡、电源、滑动变阻器、开关、两个电压表（没有电流表）、阻值为10Ω的定值电阻R0、导线若干。

她根据所给定的器材经过认真思考后设计了正确的实验电路,如图ZT5-7甲是该电路的不完整电路图。

图ZT5-7

（1）请你将图甲中电路图补充完整。

（2）闭合开关前,应将滑动变阻器调至阻值　　　　的位置。

（3）闭合开关后,为了测量小灯泡的额定功率,应调节滑动变阻器,使电压表V1的示数为　　　　V,此时电压表V2的示数如图乙所示,是　　　　V。

（4）小灯泡的额定功率为　　　　W。

（5）小芳还进一步设计出了只有电流表没有电压表解决这个问题的方法,其电路如图丙所示,R0=10Ω,小芳认为关键的一步是必须调节滑动变阻器,使电流表A2的示数为　　　　A时,再读出电流表A1的示数,才能计算出小灯泡的额定功率。

6.在“测量小灯泡的额定功率”的实验中,灯泡上标有“3.8V”的字样,电源电压恒定不变。

（1）请你用笔画线代替导线,将图ZT5-8甲中的实物电路完整,要求滑片向左移动时灯泡变亮。

图ZT5-8

（2）闭合开关,移动滑动变阻器滑片,发现灯泡始终不亮,电流表有示数,电压表无示数,其故障原因可能是　　　　　　　。

（3）排除故障后,开始实验,闭合开关,电压表的示数为2.5V,此时应将滑动变阻器的滑片向　　（选填“左”或“右”）端调节,在移动滑动变阻器滑片的过程中,眼睛应注视　　　　的示数,直至灯泡正常发光,此时电流表的示数为0.4A,则灯泡的额定功率为　　　W。

（4）完成上述实验后,又找来了一个阻值为R0的电阻和两个开关,并借助部分现有的实验器材,设计了如图乙所示的电路,也测出了小灯泡的额定功率。

请完成下列的实验步骤:

①闭合开关　　　　,移动滑片,当电压表的示数为　　　　V时,停止移动滑片,然后再断开闭合的开关; 

②保持滑片的位置不动,再闭合开关　　　　　,读出此时电压表的示数为U; 

③灯泡额定功率的表达式为P额=　　　　　。

（用已知量和测量量表示） 

7.在“测量小灯泡的功率”实验中,小灯泡的额定电压为2.5V。

（1）图ZT5-9甲是小明测量小灯泡额定功率的实物电路图（不完整）,请用笔画线代替导线将实物电路图连接完整。

图ZT5-9

（2）闭合开关前,图甲中滑动变阻器的滑片P应位于　　　　（选填“A”或“B”）端。

（3）连接好电路后,闭合开关,小明发现移动滑动变阻器滑片P,小灯泡不发光,电压表的示数为零,进一步观察并检查电路,发现电压表、电流表、导线及其连接均完好。

针对电路中出现的小灯泡不发光的故障现象,他提出了如下猜想:

①小灯泡短路;②小灯泡的灯丝断了;③滑动变阻器断路。

根据故障现象,猜想　　　　是错误的。

如果观察到电流表有示数,则猜想　　　　是正确的。

（均选填猜想的序号） 

（4）排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片P到某一位置,电压表示数如图乙所示,此时应将滑片P向　　　（选填“A”或“B”）端移动到合适位置,读出电流表示数,即可算出小灯泡的额定功率。

（5）小华打算增加一个阻值为10Ω的电阻R0,只利用一只电表,通过简单操作（开关S接“a”“b”各一次）来测量小灯泡的额定功率。

图ZT5-10是她设计的两种不同方案的电路图,则以下判断正确的是　　　。

（选填字母） 

图ZT5-10

A.两种方案都能

B.两种方案都不能

C.（a）方案能,（b）方案不能

D.（a）方案不能,（b）方案能

8.按如图ZT5-11所示的电路图做“测量小灯泡的电功率”的实验。

所用器材有:

标有“3.8V”字样的待测小电灯、电压恒为6V的电源、标有“20Ω　1A”的滑动变阻器、电流表（量程为0~0.6A和0~3A）、电压表（量程为0~3V和0~15V）、开关及导线若干。

图ZT5-11　　　　　　　　　　　　　　　　　

（1）某学生在实验时,把电流表与电压表的位置交换连接了,闭合开关后会造成　　　　。

（选填选项前的字母） 

A.电流表烧坏B.电压表烧坏

C.小电灯烧坏D.小电灯不亮

（2）另一学生按图连接电路后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片移到最左端时,灯不亮,电压表有较大的示数。

经检查,导线连接完好,则电路故障是:

　　　　　　。

排除该故障后,闭合开关时,观察到灯闪亮一下后立即熄灭,该学生在操作过程中的不当之处是:

　 　。

（3）小明同学按电路图正确连接电路后,闭合开关,从大到小调节滑动变阻器的阻值,并将正确操作下的电压表和电流表的示数填入下表。

电压表的

示数U/V

电流表的

示数I/A

灯泡的功

率P/W

2.0

0.20

2.5

0.22

3.0

0.25

3.8

0.30

4.5

0.32

①通过上表数据,可算得小灯泡的额定功率为　　　W,还可得出关于灯丝电阻的结论是　 　。

②当小灯泡正常工作时,连入电路的滑动变阻器的阻值为　　　　Ω。

（结果保留一位小数） 

③将两个这样的相同规格的小灯泡串联后直接接在6V的电源两端,两灯消耗的总功率为　　W。

（4）若电压表0~15V的量程已损坏,只能使用0~3V的量程,其他器材不变,你会如何测出小电灯的额定功率?

①在图ZT5-12的虚线框中画出测量电路图。

图ZT5-12

②若小电灯两端最大可加4.5V的电压,为保证实验时你所设计的测量电路中各元件的安全,参照小明的实验数据,估算滑动变阻器接入电路的阻值变化范围应为　　　~　　　Ω。

[拓展]（5）完成探究后,小明用电源、电流表、滑动变阻器、电阻箱（

）各1个,2个开关及若干条导线,对额定电流为0.1A的小灯泡的额定功率进行了测定。

请在图ZT5-13的虚线框内画出他设计的电路图,并把实验步骤补充完整并写出测定的额定功率的表达式。

图ZT5-13

实验步骤:

①只闭合S1,移动滑动变阻器的滑片,使电流表示数为　　　A; 

②断开　　　,闭合　　,　　　　　　　　　不动,调节电阻箱,当电流表示数为　　　A时,读出电阻箱连入电路中的电阻为R。

③小灯泡额定功率的表达式:

P额=　　　　。

9.[2018·包头]小聪利用如图ZT5-14甲所示的电路测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率。

图ZT5-14

（1）请用笔画线代替导线,将图甲的实物图连接完整,要求滑动变阻器的滑片P向右移动时小灯泡变亮。

（2）连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表示数不为零,电压表示数为零,则故障可能是由于小灯泡　　　　引起的。

（3）当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是　　　　W。

在实际测量中,电压表有示数时内部有微弱的电流通过,如果考虑这个微弱电流的影响,则所测小灯泡的额定功率偏　　　　。

（4）利用如图丙所示的电路也可以完成该实验,请完成下列填空。

（电源电压未知且不变,R1和R2为滑动变阻器,R2的最大电阻为R0）

①只闭合开关S和S1,调节　　　　,使电压表的示数为2.5V。

②只闭合开关　　　　　,保持P2位置不动,调节R1,使电压表的示数仍为2.5V。

③接着保持P1位置不动,将R2的滑片P2调至最左端,记下电压表的示数为U1;再将R2的滑片P2调至最右端,记下电压表的示数为U2,则小灯泡额定功率的表达式P额=　　　　　　。

（用U额、R0、U1、U2表示） 

10.[2017·绥化]小明同学手里有一个标有“3.8V”字样的小灯泡,他想知道小灯泡正常工作时的电功率,于是在学校实验室借来一些实验器材,连接了如图ZT5-15甲所示的实验电路,电源电压恒定不变。

图ZT5-15

（1）在图中找出连接错误的一根导线并在该导线上画“×”,用笔画线代替导线将电路连接正确。

（所画的导线要用实线,不可用虚线）

（2）该实验的原理是　　　　　　。

（3）连接电路时,开关应该　　　　。

（4）闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,他发现小灯泡始终不亮,电流表有示数,电压表无示数,则故障原因可能是　　　　　　　　　　　　。

（5）在实验时,电压表出现了故障不能使用,小明向老师借了一只定值电阻R0（R0阻值已知）,设计了如图乙所示的电路,继续测量额定电压为U额的小灯泡的额定功率,测量时,应先闭合开关S和S1,调节滑动变阻器,当电流表的示数为　　　　时,小灯泡正常发光;接着将S1断开、S2闭合,读出电流表的示数为I,则小灯泡的额定功率P额=　　　　　（用I、U额和R0表示）。

11.小明用如图ZT5-16所示电路来测量小灯泡的电功率。

（部分实验器材的规格已标明）

图ZT5-16

（1）请用笔画线代替导线将图甲中滑动变阻器连入电路,使之接入电路的阻值最大。

（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,则接线柱　　　　（填接线柱的数字编号）间出现了　　　　（选填“短路”或“断路”）。

（3）故障排除后,小明从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据,得到小灯泡U-I图像如图丙所示,则小灯泡的额定功率是　　　　W,所用滑动变阻器的规格是下列四个选项中的　　　　（选填选项前字母）。

A.“5Ω　2A”B.“15Ω　2A”

C.“25Ω　2A”D.“30Ω　2A”

（4）在某次调节中,滑动变阻器接入电路的阻值减小了ΔR1,小灯泡的阻值变化了ΔR2,则ΔR1　　　　（选填“>”“<”或“=”）ΔR2,你的理由是:

　 　。

参考答案

专题训练

类型一

1.

（1）校零

（2）如图所示

（3）实际功率太小

（4）右　2.5　0.75

（5）0.5　110　24

2.

（1）如图所示

（2）断开　B

（3）连接电路时没有将开关断开（或滑动变阻器滑片没有调到电阻最大的位置）

（4）C

（5）正负接线柱接反

（6）断路

（7）0.24　0.36　A

（8）灯泡短路　（9）大

（10）D

3.

（1）如图所示

（2）0.6　（3）4　8

4.

（1）如图所示

（2）①表中设计了平均电功率

②1　额定电压下小灯泡消耗的功率大于额定功率0.8W

③小于

（3）4　D

类型二

5.

（1）如图所示

（2）最大　（3）2.5　2.4　（4）0.6　（5）0.25

[解析]（3）测量小灯泡的额定功率,必须使灯泡两端电压为额定电压2.5V,即应调节滑动变阻器,使电压表V1的示数为2.5V。

电压表V2的量程为0~3V,分度值0.1V,示数为2.4V。

（4）小灯泡的额定功率为PL=IUL=

UL=

×2.5V=0.6W。

（5）题图丙中,R0和L并联,调节滑动变阻器,使电流表A2的示数为I2=

=

=0.25A时,灯泡正常发光,再读出电流表A1的示数,才能计算出小灯泡的额定功率。

6.

（1）如图所示

（2）小灯泡短路

（3）左　电压表　1.52

（4）①S1和S3　3.8　②S1和S2

③

[解析]

（2）闭合开关,电流表有示数,说明电路中存在短路,电压表无示数,说明可能是与电压表并联的小灯泡短路。

（3）灯泡两端实际电压为2.5V,小于额定电压3.8V,为了测量额定功率,电压表示数应变大到3.8V,根据串联分压可知,滑动变阻器接入电路中的电阻应变小,滑片应向左滑动。

为了确定灯泡两端电压等于额定电压,眼睛应注视电压表;灯泡额定功率P=UI=3.8V×0.4A=1.52W。

（4）①让灯泡两端电压等于额定电压3.8V,使灯泡正常工作,应闭合开关S1和S3,移动滑片使电压表示数为3.8V。

②使灯泡能够正常工作,能够通过已知电阻R0计算出通过灯泡电流,应闭合开关S1和S2,读出电压表示数U。

③当闭合S1和S3时,R0和灯泡串联,电压表测灯泡两端电压,当闭合S1和S2时,电压表测R0和灯泡两端总电压,故R0两端电压为U0=U-U灯=U-3.8V,通过R0的电流I0=

=

灯泡的额定功率P=U灯I=3.8V×

=

。

7.

（1）如图所示

（2）B　（3）②　①　（4）A　（5）B

8.

（1）D　

（2）小灯泡断路　开关闭合前没有将滑动变阻器的滑片移至阻值最大端

（3）①1.14　灯丝电阻随温度的升高而增大　②7.3

③1.5

（4）①如图所示

②4.7　12

（5）如图所示

实验步骤:

①0.1　②S1　S2　保持滑片的位置　0.1

③（0.1A）2·R

9.

（1）如图所示

（2）短路　（3）0.6　大

（4）①R2　②S和S2　③

[解析]（4）由于电路中没有电流表,所以我们可以通过实验测出小灯泡的电阻,再根据它的额定电压计算出额定功率,设计的实验步骤如下:

①只闭合开关S和S1,此时小灯泡与滑动变阻器R2串联,电压表测量小灯泡两端的电压,调节滑动变阻器R2,使电压表的示数为2.5V,此时小灯泡正常发光。

②只闭合开关S和S2,此时滑动变阻器R1与滑动变阻器R2串联,电压表测量滑动变阻器R1两端的电压,保持P2位置不动,调节R1,使电压表的示数仍为2.5V,则此时滑动变阻器R1连入电路的电阻与小灯泡正常发光时的电阻相同。

③接着保持P1位置不动,将R2的滑片P2调至最左端,此时电路中只有滑动变阻器R1,电压表测电源电压;再将R2的滑片P2调至最右端,此时两滑动变阻器串联,滑动变阻器R2连入电路的阻值为R0,此时R2两端的电压为UR0=U1-U2,电路中的电流为I=

滑动变阻器R1连入电路的阻值为R1=

=

小灯泡正常发光时的电阻RL=R1=

;则小灯泡的额定功率为P额=

=

=

。

10.

（1）如图所示

（2）P=UI　（3）断开

（4）小灯泡（或电压表）发生短路

（5）

　U额

I-

[解析]（4）电路故障有两种,一种是断路,一种是短路;电流表有示数说明电路不是断路,而电压表没有示数,且小灯泡不亮,说明小灯泡或者与小灯泡并联的电压表短路。

（5）闭合开关S和S1,小灯泡和定值电阻R0并联,电流表测量R0的电流,调节滑动变阻器,小灯泡正常发光,则小灯泡两端电压等于额定电压,此时通过R0的电流为I1=

;接着将S1断开、S2闭合,此时电流表测量R0和L的总电流,则通过小灯泡的电流为I2=I-

小灯泡的额定功率P=U额I2=U额

I-

。

11.

（1）如图所示

（2）③⑦　断路

（3）0.75　C

（4）>　滑动变阻器接入电路的阻值减小,电路中电流增大,总电阻变小,灯泡的电阻增大,滑动变阻器减小的阻值大于灯泡增大的阻值