专题05 测量小灯泡的电功率.docx
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专题05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（如图ZT5-1）：
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：
小灯泡的额定电压是3.8V。
序号
电压表
示数/V
电流表
示数/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 常规测量方法|
1.【2019·鄂州】在测定“额定电压为3.8V的小灯泡电功率”的实验中，电源电压保持不变。
（1）按图ZT5-2甲所示的电路图连接电路。
实验时，若无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表示数几乎为零，则故障的原因可能是 （选填“电流表与导线”或“灯泡与灯座”）接触不良。
图ZT5-2
（2）故障排除后，闭合开关，滑动变阻器滑片P在某处时，电压表示数为3V，电流表示数如图乙所示。
若想测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P向 （选填“左”或“右”）端移动。
（3）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为 W，通电10min小灯泡消耗的电能为 J。
（4）把这样的两个灯泡串联在电压为6V的电路中，电路的总功率为 W。
2.【2019·襄阳】小明同学用如图ZT5-3甲所示的实验电路来测定“小灯泡的额定电功率”，所用电源电压为6V，小灯泡额定电压为2.5V，电阻约为10Ω。
图ZT5-3
（1）图甲是小明同学连接的错误电路，在应改动的一根导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接法。
（2）正确连线后，闭合开关，小灯泡立即发出明亮耀眼的光，并很快熄灭，他接下来的操作是
。
（3）故障排除后，开始进行实验。
逐步移动滑动变阻器滑片，看到如图乙所示的电压表示数，为使灯泡正常发光，应向 （选填“左”或“右”）端移动滑片。
最后小明根据测量数据绘制了灯泡的I-U图像，如图丙所示，则灯泡的额定电功率为 W。
（4）他又找来了3个阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻替换小灯泡，来探究通过导体的电流与电阻的关系。
实验中，控制电阻两端的电压为2V不变，为了完成实验，他选用的滑动变阻器的阻值至少为 Ω。
3.【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ZT5-4甲所示，则应对电流表进行 。
图ZT5-4
（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。
4.【2019·包头】在测量小灯泡的电功率时，电源电压为3V，小灯泡上标有“2.5V”字样。
（1）在如图ZT5-5甲所示的电路中，闭合开关，移动滑片P，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，原因是 ，经分析有一根导线连接错误，请在连接错误的导线上打“×”，并补画出一根导线连接成正确的电路。
图ZT5-5
（2）电路连接正确后，从滑动变阻器接入电路的最大阻值开始记录数据，得到小灯泡的I-U图像如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 W。
由图乙可知，小灯泡的实际功率随实际电压的增大而 ，滑动变阻器的规格应选择 （填字母序号）。
A.10Ω 1AB.15Ω 1A
C.25Ω 1AD.30Ω 1A
（3）有同学认为利用该电路还可以探究出导体中电流和导体两端电压成正比，你认为这种说法 （选填“合理”或“不合理”），理由是
。
5.【2019·武汉】某同学利用图ZT5-6甲所示的电路测量小灯泡的电功率。
实验中电源电压保持不变，小灯泡的额定电压是2.5V。
图ZT5-6
（1）该同学接错了一根导线，请你在这根导线上打“×”，并补画出正确的那根导线。
（2）正确连接电路后，用开关进行试触，发现电流表指针不偏转，而电压表指针明显偏转，故障原因可能是
（选填“电流表”“滑动变阻器”或“小灯泡”）断路。
（3）排除故障后，按正确的步骤进行实验。
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，此时小灯泡的电阻是 Ω（结果保留两位小数）。
（4）继续调节滑动变阻器，让小灯泡两端的电压逐渐降低，小灯泡逐渐变暗，这段时间内，若小灯泡电阻变化量的绝对值是ΔR1，滑动变阻器接入电路的电阻变化量的绝对值是ΔR2，则ΔR1和ΔR2的大小关系正确的是 。
A.ΔR1>ΔR2
B.ΔR1=ΔR2
C.ΔR1<ΔR2
D.无法比较
6.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ZT5-7甲，将图乙所示的实物电路用笔画线连接完整。
图ZT5-7
（2）在连接电路时，开关应 ，滑动变阻器的滑片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）小明用规格为“2.5V 0.8W”的小灯泡进行实验并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。
|类型二 特殊测量方法|
7.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ZT5-8甲是该电路的不完整电路图。
图ZT5-8
（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。
8.【2019·眉山】测量小灯泡额定功率的实验中，器材如下：
待测小灯泡（额定电压为2.5V），电源（电压恒为6V），电流表（0~0.6A、0~3A），电压表（0~3V、0~15V），滑动变阻器、开关各一只，导线若干。
（1）如图ZT5-9甲所示是某同学开始时连接的电路，仔细观察发现该电路连接存在错误，但只需改动一根导线，即可使电路连接正确。
请你在应改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接法。
图ZT5-9
（2）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，接下来应进行的操作是 。
A.检查灯泡是否断路
B.检查灯泡是否短路
C.检查开关接触是否良好
D.移动滑动变阻器的滑片
（3）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，示数为 A，小灯泡的额定功率为 W，小灯泡正常发光的电阻为 Ω。
（4）完成上述实验后，另有同学设计了如图丙所示的电路，测出了额定电流为I额的小灯泡的额定功率。
电源电压不变，滑动变阻器R1的最大阻值为R，实验方案如下：
①按电路图连接电路；
②只闭合开关S1，移动R1的滑片，使电流表的示数为I额，灯泡正常发光；
③只闭合开关S2，保持R1的滑片位置不动，移动R2的滑片，使电流表的示数为I额；
④保持R2的滑片位置不动，将R1的滑片移到最左端，电流表的示数为I1，再将R1的滑片移到最右端，电流表的示数为I2。
⑤小灯泡额定功率的表达式为P额= 。
（用I额、I1、I2、R表示）
9.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ZT5-10甲中的实物电路完整，要求滑片向左移动时灯泡变亮。
图ZT5-10
（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）
（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ZT5-11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ZT5-11
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
10.按如图ZT5-12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”字样的待测小灯泡、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ZT5-12
（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.小灯泡烧坏D.小灯泡不亮
（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，滑动变阻器连入电路的阻值为 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，你会如何测出小灯泡的额定功率？
①在图ZT5-13的虚线框中画出测量电路图。
图ZT5-13
②若小灯泡两端最大可加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。
（保留一位小数）
实验拓展
（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ZT5-14的虚线框内画出他设计的电路图，并把实验步骤补充完整，然后写出测定的额定功率的表达式。
图ZT5-14
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= 。
（6）利用如图ZT5-15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）
图ZT5-15
①只闭合开关S和S1，调节 ，使电压表的示数为3.8V。
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3.8V。
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）
（7）另一小组实验时，发现电流表已经损坏，为了测出该小灯泡的额定功率，同学们在实验室选了一个定值电阻R0'和一个单刀双掷开关，设计了如图ZT5-16所示的电路并完成了该实验（电源电压不变）。
闭合开关S，S1接b，调节滑动变阻器RP使小灯泡正常发光，记录电压表示数U3；闭合开关S，滑动变阻器滑片保持不动，S1接a，读出此时电压表示数为U4，则小灯泡额定功率P额= 。
（用R0'、U3、U4表示）
图ZT5-16
（8）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ZT5-17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）。
图ZT5-17
11.【2018·辽阳】小玉在探究“电流与电阻的关系”的实验中，利用电压恒为6V的电源设计了如图ZT5-18甲所示的电路。
（1）小玉将滑动变阻器的滑片移到最右端后，闭合开关S，电压表的指针 （选填“几乎不动”或“偏转很大”），电流表的示数如图乙所示为 A，则滑动变阻器最大电阻为 Ω。
请你在连接错误的一条导线上面打“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确。
图ZT5-18
（2）小玉分别把5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的四个定值电阻接入电路进行实验，为了完成这四次实验，应控制定值电阻两端电压至少为 V。
（3）小玉用额定电压为2.5V的小灯泡替换定值电阻R，利用原有电路，测量小灯泡的电阻。
实验时，她调节滑动变阻器的滑片到某一位置时，电压表的示数为2V，为使小灯泡正常发光，她应该向 （选填“左”或“右”）调节滑动变阻器的滑片。
依据测量的数据，小玉绘制出如图丙所示的图像，她发现电流与电压不成正比，说明小灯泡灯丝的电阻随 的变化而改变。
根据图丙，还可以求出小灯泡的额定功率 W。
（4）完成上面实验后，小玉又想测量额定电压为U额的小灯泡的额定功率，利用一个电压未知的电源和阻值为R0的定值电阻，设计了如图ZT5-19所示的电路。
请完成下列实验步骤。
图ZT5-19
①闭合开关S1，开关S2接a接线柱，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为 。
②闭合开关S1，开关S2接b接线柱，滑动变阻器的滑片 （选填“向左移动”“向右移动”或“保持不动”），读出电压表示数为U1；再将开关S2接c接线柱，读出电压表的示数为U2。
③小灯泡额定功率的表达式P额= 。
【参考答案】
专题训练
1.
（1）灯泡与灯座
（2）左
（3）1.292 775.2 （4）1.8
2.
（1）如图所示
（2）断开开关,更换同规格的小灯泡,将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处
（3）右 0.5 （4）40
3.
（1）校零
（2）如图所示
（3）滑动变阻器接入电路的阻值过大（或灯泡实际功率太小）
（4）右 2.5 0.75
（5）0.5 110 24
4.
（1）电压表串联在电路中 如图所示
（2）0.625 增大 C
（3）不合理 灯丝电阻是变化的,无法得到电流与电压成正比
【解析】
（1）由图甲可知,电压表串联在了电路中,会造成电路中的电阻非常大,电流非常小,几乎为零,应将电压表并联在小灯泡两端。
5.
（1）如图所示
（2）小灯泡 （3）0.65 9.62 （4）C
6.
（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）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
7.
（1）如图所示
（2）最大 （3）2.5 2.4 （4）0.6 （5）0.25
8.
（1）如图所示
（2）D
（3）0.3 0.75
（或8.33）
（4）
9.
（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
（5）B
10.
（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
①0.1 ②S1 S2 保持滑片的位置 0.1
③（0.1A）2·R
（6）①R2 ②S和S2 ③
（7）
（8）
U额
I-
11.
（1）几乎不动 0.2 30 如图所示
（2）2.4
（3）左 温度 1.25
（4）①U额 ②保持不动 ③
U额
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