完整版测量小灯泡的电功率原理及习题练习含答案.docx
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完整版测量小灯泡的电功率原理及习题练习含答案
测量小灯泡的电功率
学习目标
1．加深对电功率的理解；
2．巩固电流表和电压表的操作技能；
3．通过测量，体验额定功率和实际功率的区别；
4．锻炼根据测量公式P=IU设计实验方法的能力；
5．通过讨论和交流，培养合作学习的意识和态度。
学习重点：
通过测量，体验额定功率和实际功率的区别。
学习难点：
锻炼根据测量公式（P=IU）设计实验方法的能力。
知识要点精析
知识点一 测量小灯泡的电功率
实验目的
①学会用电压表、电流表测定小灯泡的功率；
②会测量小灯泡额定功率和实际功率。
实验原理：
P=UI 测出小灯泡的电压U和电流I，利用公式P=UI计算求得电功率。
实验器材：
电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、小灯泡、灯座、导线等。
实验电路图及表格
次数
电压U/V
电流I/A
功率P/W
发光情况
1
2
3
实验步骤：
1．实验前准备：
检查仪器是否齐全，规格是否合乎要求，查看小灯泡的额定电压
；
2．按电路图连电路，查无误，闭合开关，进行实验；
3．调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为
，记录电流表示数
；
4．调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压等于1.2
，记下电压表、电流表的示数，并观察小灯泡发光情况；
5．调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压小于
，记下电压表，电流表的示数，并观察小灯泡发光情况；
6．断开开关，计算电功率值填入表格。
数据分析，总结结论
（1）分析数据知，实际功率随实际电压改变而改变；
（2）灯泡的亮度了取决于灯泡的实际功率，实际功率越大灯泡越亮。
注意事项
1．仪器选择：
①电源：
电源电压应高于小灯泡的额定电压。
例如：
，至少要选择2节干电池串联作电源，学生电源选择3V的电源。
②电压表的量程应大于
，电流表的量程应大于灯泡正常的工作电流；在被测电压、电流不超电压表、电流表量程的情况下，应尽可能选用小量程；例如
的小灯泡电压表量程选0—3V，电流表选0—0.6A的量程。
③滑动变阻器的允许通过最大电流要大于灯泡的正常工作电流，而其最大阻值应与灯泡的电阻差不多，以便调节效果明显。
2．连电路时注意事项：
同伏安法测电阻。
知识点二利用电能表和钟表测量家用电器的功率
1．原理：
2．仪器：
电能表、钟表、家用电器。
3．测量的物理量：
电能表表盘的转数，时间。
4．实验步骤：
要测某家用电器的功率，可只让其工作，其他用电器关闭，观察记录电能表表盘转数，同时记下钟表的时间值，再计算出功率。
5．计算方法：
例如：
电能表的参数3000R/kW·h，记录的转数为n转，时间为t（s），则
t秒消耗的电能：
电功率：
注意事项：
①明确电能表参数的物理意义;
②被测的电器一定要单独工作;
③单位的对应关系。
例如：
家用电能表的盘面上，标有3000R/KW·h字样，当接入一个用电器正常工作时，1min内电能表的转盘转了15转，则该电器消耗的实际功率是（ ）
A．5W B．500W C．300W D．3KW
解析：
用电器消耗的电能
。
答案：
C
规律方法指导
1．测量电功率的方法：
①测量电功率可以使用专用的功率表
②用电能表测量出电流通过小灯泡做的功（消耗的电能）用钟表测出所用的时间，根据公式
计算出要用电器的电功率。
③用电压表测得小灯泡两端的电压，用电流表测得通过小灯炮的电流（用伏安法），然后通过公式P=UI，计算出小灯泡的功率。
2．本实验关于使用滑动变阻器的规律方法。
①本实验测量小灯泡在不同电压下电功率，使用调节电源电压的方法不方便，例如小灯泡的额定电压是3.8V，直接调电源电压调不出来，所以通过串联滑动变阻器，调节灯炮两端电压来完成实验目的。
②本实验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。
③注意事项：
连电路时，滑片要滑到阻值最大端。
通过的最大电流不能超过滑动变阻器允许通过的最大电流。
3．伏安法测小灯泡电阻和测小灯泡电功率的异同点。
①原理不同：
，
②仪器相同；电路图相同
③分析的方法与结论不同
测小灯泡电阻：
分析方法是电阻的不同，不是由于电流、电压引起的而是温度引起的，结论是温度越高，电阻越大。
测小灯泡功率：
分析方法是电压不同功率不同，功率的变化是由于电压的变化引起的。
经典例题透析
基础类型
1．为了测量小灯泡的电功率，在具体实验操作中，手和眼的分工应该是（ ）
A．手移动滑动变阻器的滑片，眼睛观察电流表的示数变化
B．手移动滑动变阻器的滑片，眼睛观察电压表的示数变化
C．手移动滑动变阻器的滑片，眼睛观察灯泡是否发光
D．手按开关，眼睛观察小灯泡
解析：
在测量小灯泡的电功率时，闭合开关进行实验前，滑动变阻器滑片在阻值最大端，闭合开关后，灯泡两端电压比较小，要提高电压使灯泡的两端电压等于额定电压，必须移动滑片使之电阻变小，因此操作过程中，手移动滑动变阻器的滑片，眼睛观察电压表的示数，让电压表示数等于额定电压。
答案：
B
总结升华：
这道题考查同学们对实验操作技能的掌握程度。
学习时一定要自己亲自动手体验一下实验过程。
举一反三
在测量小灯泡的功率的探究实验中，如果所用小灯泡上标有“6.3V”字样，那么实验时电源电压应怎样选择？
说出你的理由，相应的电流表和电压表的量程如何选择？
解析：
电源电压应略高于小灯泡的额定电压，小灯泡的额定电压是6.3V，电源电压应选8V；电压表的量程选0—15V的大量程，电流表的量程通过试触来选择。
2．小灯泡标有“3.8V”字样，李镇同学用如图所示的电路来测定小灯泡的额定功率：
（1）至少要用_________节干电池串联起来做电源，
（2）闭合开关后，测小灯泡的额定功率发现电压表的读数为2.5V，则应使滑动变阻器的滑片P向_______滑动，
（3）闭合开关后，调节滑动变阻器，测得三组数据如下表，请将所缺数据填入表中：
实验次数
电压表读数V
电流表读数A
1
3.0
0.20
2
0.21
3
3.8
0.25
（4）小灯泡的额定功率P=_________。
解析：
①小灯泡上标的值是额定电压值，每一节干电池的电压为1.5V，所以需要3节干电池串联使用才能提供给灯泡3.8V的额定电压。
②测小灯泡的额定功率，应使灯泡两端电压等于3.8V，而此时的电压为2.5V<3.8V，应使灯泡电压变大，滑动变阻器的电压应减小，所以滑动变阻器阻值变小，即滑片向左滑。
③
，
，
。
④灯泡的额定功率为它在额定电压下的功率，应选第三组数据的计算
。
答案：
（1）3
（2）左 （3）3.2 （4）0.95
总结升华：
测小灯泡的功率时，器材的选择均应根据小灯泡的额定值来选择。
如电源电压应略高于小灯泡的额定电压，电压表量程应大于灯泡的额定电压，电流表的量程可根据题中的已知条件估算。
3．在测定“小灯泡的电功率”的实验中，已知电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡的电阻约为10Ω，滑动变阻器上标有“20Ω 1A”字样，下图是小向同学没有连接完的实物电路。
①请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整；
②实验中，小向同学连接好电路后，闭合开关，移动滑片，发现小灯泡始终不亮，且电压表有示数，电流表无示数，则故障的原因可能是________。
③故障排除后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P到某一点，电压表的示数如下图甲所示，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向________端移动。
（填“左”或“右”）
④当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是_____W。
解析：
①连线时可依据电流的路径进行，从电源的正极开始连入电流表的0.6接线柱，依据是
。
根据题意滑动变阻器只要上、下各接一个接线柱就可以，因此可从下面的接线柱连入开关。
②故障是灯泡两端有断路处（可能是灯座与灯泡接触不良或灯丝断了）；
③电压表示数为2.2V（V的量程是0—3V），要使灯泡的电压变为额定电压U=2.5V，就要调节滑片使电阻变小，电流变大，向左滑；④电流
，
，电路连接如下：
总结升华：
1．此题主要考查实物连接：
①电流表的量程选择；②是滑动变阻器接法。
2．会读数：
电流表、电压表读数。
3．故障分析。
4．计算额定功率的方法。
举一反三
用电压表和电流表测定小灯泡的功率：
（1）该实验所需器材除电源、导线、电压表、电流表、小灯泡外还有_____和_____。
（2）画出该实物的电路图。
（3）根据这个电路，还可以完成的实验是_____。
答案：
（1）开关，滑动变阻器
（2）如图
（3）伏安法测定电阻。
提高型
4．要测量一个额定电压3.8V的小灯泡的额定功率估计小灯泡工作时的电阻约为10Ω，现有电流表、电压表，开关各一个，三个规格分别为“10Ω、1A”“50Ω、0.5A”和“1kΩ、0.1A”的滑动变阻器，导线若干，电源（8V）一个
（1）小明设计了如图所示的电路图，通过分析你认为小明应选用规格为_____的滑动变阻器；
（2）请你根据电路图，用笔画线代替导线，将下图中的实物连成实验电路；（要求减小误差，导线不要交叉，并且滑动变阻器的滑片向左滑动时灯泡变亮）
（3）连接电路前，开关应_____，当确认电路连接正确准备合上开关时，应将变阻器的滑片P移到_____端。
（填A或B）
解析：
（1）小灯泡的额定电压
，电阻约为10Ω，在灯泡正常发光时滑动变阻器两端电压为
，通过滑动变阻器的电流等于灯泡的正常发光的电流：
，可以选“50Ω、0.5A”的滑动变阻器。
（2）根据灯泡的额定电压
，选择电压表的量程为0—15V，依据
，电流表的量程选0—0.6A。
（3）连电路前，开关应该是断开的，闭合开关前滑动变阻器的滑片应调至阻值最大。
答案：
（1）“50Ω、0.5A
（2）如图所示 （3）断开 B
总结升华：
本题考查实物连接及注意事项和按要求选择合适的仪器。
举一反三
在测2.5V小灯泡（电阻约为10Ω）额定功率的实验时，小明连接了如图甲所示的电路，其中电源电压为6V，
（1）请用笔画线将甲图中的电路连接完整，然后在图乙中画出相应的电路图；
（2）在连接电路时，有“10Ω、1A”和“20Ω、1A”两个滑动变阻器可供选择，则应该选择_______的变阻器连入电路，才能保证实验顺利进行；
（3）在连接电路时，必须注意两点，即：
___________；_____________。
解析：
（1）如图：
（2）小灯泡正常发光时的电压为2.5V，滑动变阻器的电压为
，
小灯泡的额定电流为
，通过变阻器的电流为0.25A，则
，所以变阻器选“20
、1A”。
（3）开关断开，滑动变阻器滑片阻值最大端。
5．如甲图所示是“测量小灯泡的电功率”实验的电路图，图乙是即将连接完成的实验电路，其中电源为3节新的干电池，灯泡的额定电压为3.8V，灯丝的电阻约为10Ω，滑动变阻器标有“10Ω、1A”的字样。
（1）对照电路图，用笔画线代替导线，将实物图未完成部分连接好；
（2）当闭合电路的开关时，若出现以下不正常现象：
（见下表）
电路中出现的不正常现象
可能的原因
顺序
电灯的亮暗
电流表的示数A
电压表的示数V
甲
不亮
0.54
0
乙
很亮
0.42
4.2
丙
不亮
0
4.5
请你从下列选项中选择可能原因填入表中（只要填写代号）
A．电路中a、b间断路 B．电路中a、b间短路 C．滑动变阻器连入电路中的电阻太小
解析：
若电路a、b间断路，电压表、电流表、滑动变阻器串联在电路中，电压表的示数等于电源电压，电流表示数为0，灯泡不亮；若电路中a、b间短路，灯泡不亮，电压表示数为0，电流表与滑动变阻器串联，电流表示数较大；若滑动变阻器连入电路中的电阻太小，灯泡两端的电压很高，通过灯泡的电流会较大，灯泡很亮。
答案：
（1）如图
（2）B、C、A
总结升华：
测量电功率实验中的故障大多是由于部分电路的开路或者短路引起的。
（1）当出现开路（电压表除外），一般电流表无示数，灯泡不发光。
可能断路无电流，也可能灯泡断路，电压表串联在电路中，有电流，但是太小，电压表有示数。
（2）当出现短路时：
（电流表除外）若灯短路时，灯不亮，电压表无示数，电流表示数很大，若滑动变阻器短路时，灯泡较亮。
举一反三
在测量小灯泡电功率的实验中，小明应用的是如图所示的电路，当开关S闭合时，
可能出现的现象如下表所示，下列判断正确的是（ ）
电流表示数
电压表示数
小灯泡情况
a
无
有
发光
b
无
有
不发光
c
有
无
发光
d
有
无
不发光
A．a表明电流表断路 B．b表明小灯泡断路
C．c表明电压表短路 D．d表明小灯泡断路
解析：
如果电流表断路，小灯泡不发光，电路中无电流，A错；如果小灯泡断路，电流表、电压表、滑动变阻器串联，电路中有电流很小，不能使电流表指针偏转，也不能使灯泡发光。
B对；D错。
如果电压表短路，灯泡也被短路，灯不亮，C错。
答案：
B
6．随着人们生活水平的提高，电冰箱已进入千家万户，已知某电冰箱的额定功率为120W
（1）电冰箱工作的时间不是连续的，若该电冰箱正常工作一天的总时间为6h，消耗的电能是多少kW·h？
（2）电冰箱在使用时，实际功率不一定等于额定功率，请利用电能表和手表来测出电冰箱工作时的实际功率？
简述测量方法。
（3）根据调查，电冰箱中的霜过多会增加耗电量，请问电冰箱里的霜是怎样形成的？
要使电冰箱内少结霜，在使用电冰箱时应注意什么？
（提出一条措施即可）
解析：
（1）电冰箱工作6h，消耗的电能为
（2）在家庭电路中，我们可以利用电能表和计时器来测量用电器的电功率，其原理为
，测量方法：
让家庭中其他用电器都关闭，只让电冰箱工作，记录时间t和表盘转的圈数n，再根据电冰箱的参数求出电冰箱在时间t内消耗的电能W，最后利用公式
，求出电冰箱的实际功率.
（3）冰箱内的霜是冰箱内的水蒸气遇冷凝华而形成的，减少开冰箱门的次数，放食物、蔬菜时用塑料袋包裹起来
答案：
（1）0.72kW·h
（2）见分析
（3）霜里冰箱的水蒸气遇冷后凝华而形成的，将放入冰箱内的食物蔬菜用塑料袋包裹起来，减小开门次数等均可。
总结升华：
本题考查电功和电功率知识在生活中的实际应用，试题是以家用电器的使用原理，节能为背景；考查了同学们利用电学知识指导生活实践的能力。
举一反三
小明看到他家5月份电费缴费通知单，这个月的用电量是116kW·h，过去他家每个月的用电量在90～100kW·h之间，家里没有增添新的电器且用电器的工作时间与过去基本相同，5月份为什么会用这么多电呢？
于是小明将一个标准的灯泡（220V，100W）单独连入家庭电路中，用调节好的电压表测出了其两端电压为198V，观察到电能表（3000R/kW·h）的表盘在10min内转过了50转（灯丝电阻不变），求
（1）灯泡的灯丝电阻多大？
（2）灯泡消耗的实际功率多大？
（3）10min内灯泡消耗多少电能？
（4）请通过计算分析小明家的电能表是否存在问题。
解析：
（1）小灯泡电阻
（2）灯泡的实际功率
（3）10min消耗的电能
（4）从电能表中的信息知
∵60000J>48600J
∴电能表存在问题。
成果测评
基础达标
一、填空题
1．在“测定小灯泡的电功率”的实验中，需要用电源、开关、导线、小灯泡、_____、_____及滑动变阻器，连接电路时，开关应_____，滑动变阻器的滑片P应调到_____位置上。
2．在做“测定小灯泡功率”的实验中，所用灯泡标有“2.5V、3W”的字样，请回答：
①你至少应进行_____次实验，目的是__________；
②每次实验时，你准备使电压表的示数分别为________ __________ __________；
③通过比较几次实验中灯泡的亮度，你能得出结论：
_______________。
3．在“测定小灯泡的功率”的实验中，若要测定小灯泡的额定功率，必须让小灯泡在__________电压下工作，通过实验测出_____和_____才能根据公式计算出小灯泡的功率。
4．小明在测量小灯泡的电功率时，如果小灯泡标有“2.5V”而额定功率不到1W，电流表的量程有“0—0.6A”和“0—3A”实验中电流表的量程应选用_________。
5．如图为小明同学连接测量小灯泡额定功率的电路图，图中使用了三节干电池作电源，已知小灯炮的额定电压为3.8V，额定功率大约为1.2W，闭合开关前电路中还存在哪些问题，请你至少指出两处。
①____________________ ②____________________。
6．为了测量额定电压是2.5V的小灯泡的功率，某同学的实验数据如下表所示，在整理数据和计算电功率时发现其中一次实验数据与其他两次相差很大，经检查原来有一次电流表的示数读错了，且该同学选用的电流表的量程是0.6A，试分析：
序号
电压U/V
电流I/A
1
2.0
1.00
2
2.5
0.25
3
3.0
0.30
（1）第_____次读数错了，正确的读数应是_____A；
（2）第_____次测得的是小灯泡的额定功率；
（3）小灯泡的额定功率
=____________。
二、选择题
7．测额定电压为2.5V小灯泡的电功率的实验中，灯泡正常发光时，电流表的读数如图所示，则小灯泡的额定功率是（ ）
A．0.8W
B．1W
C．5W
D．0.1W
8．在“测定小灯泡额定功率”的实验中，某同学电路连接正确，闭合开关，灯泡发光，但测试中无论怎样调节滑动变阻器，电压表的示数都达不到灯泡的额定电压值，其原因可能是下述的哪一种（ ）
A．变阻器总电阻太大
B．电压表量程太大
C．电源电压太低
D．灯泡的灯丝断开
9．两只灯泡串联在电路中，其中一只亮而另一只不亮其原因可能是（ ）
A．不亮的灯泡灯丝断了或接触不良
B．两灯相比，不亮的灯泡电阻太小
C．两灯相比，不亮的灯泡电阻太大
D．两灯相比，通过不亮的灯泡的电流太小
10．在测定小灯泡功率的实验中，移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端电压高于其额定电压的1/5时，小灯泡的实验功率与其额定功率之比为（ ）
A．5:
6 B．6:
5 C．25:
36 D．36:
25
三、实验探究
11．在“伏安法测电阻”和“测小灯泡功率”（小灯泡的额定电压为2.5V）两个实验中：
（1）都需要测出三组电压值和电流值，前者的目的是__________，后者的目的是__________。
（2）下明是小明“测小灯泡功率”实验时记录的数据，由此可知小灯泡的额定功率
。
次数
电压U/V
电流I/A
1
3
0.25
2
2.5
0.22
3
2
0.20
能力提高与综合测试
1．下表是某同学研究“电阻消耗的电功率与该电阻值之间的关系”时记录的实验数据，请你对表格中的数据进行分析归纳出电功率与电阻的关系：
_________________________。
10
15
20
30
50
60
6
6
6
6
6
6
0.6
0.4
0.3
0.2
0.12
0.1
3.6
2.4
1.8
1.2
0.72
0.6
2.小明同学想要研究电功率大小与电压、电流的关系，他选用了额定电压相同，额定功率相差很大的两个小灯泡，他设计的电路图如图所示，图中两个小灯泡的_____相等，目的是研究电功率与_____的关系。
3．额定电压为2.5V的小灯泡接在下图中的四个电路中，能测出小灯泡额定功率的是（ ）
4．如图所示，将两只额定电压相同的灯泡
和
串联在电路中，闭合开关S后，发现
亮，
不亮，对此有下列几种猜想，其中可能的是（ ）
①
灯丝断了 灯座未短路 ②灯泡
的电阻太小
③灯泡
两端电压较大 ④通过灯泡
电流不等
⑤灯泡
的灯座被短路 ⑥灯泡
的额定功率不同
A．① B．①③⑥ C．③④ D．②⑤⑥
5．在“测量小灯泡电功率”的实验中，已知电源为两节铅蓄电池，小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10
，滑动变阻器上标有“20
、1A”字样，某同学已连接的部分电路如图甲。
①该同学连接的电路中有错误，请用笔在错误处划“×”标明；
②错误改正，请你用笔画线代替导线在图甲中把电路连接完整；
③闭合开关，将变阻器的滑片移到某位置时，电压表示数为2.5V，电流表示数如图乙所示，则此时小灯泡中的电流是_____A，小灯泡的额定功率是________W。
④另一同学连接好电路闭合开关后，发现小灯泡先很亮后熄灭，你认为他在连接电路时可能出现的问题是_____。
6．电子式电能表已开始走进千家万户，如右图所示为某电子式电能表的表盘（局部）：
①请解释表盘上“220V”“10A”和“50Hz”字样含义
②使用该电能表的电路最多可让几只“PZ220—100”的灯泡同时正常发光？
③表盘上“imp/（KW·h）是电子式电能表的一个重要参数
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