《小灯泡的额定功率与实际功率》考点+训练.docx
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《小灯泡的额定功率与实际功率》考点+训练
《小灯泡的额定功率与实际功率》考点+训练
小灯泡初中电学的一个重要元件,它活跃在各省市中考的试卷中,以填空、选择、实验、作图等各种形式的考查着学生。
其中很多题都是关于小灯泡额定功率和实际功率的,由于小灯泡的电阻会随温度变化而变化,从而使试题出现了一定的难度,给学生学习带来障碍。
1、小灯泡的额定功率:
小灯泡的额定功率是小灯泡在额定电压下工作时的功率,此时小灯泡正常发光,通过小灯泡的电流叫额定电流。
小灯泡上标有“220V100W”字样,其中220V是指小灯泡的额定电压,100W是指小灯泡的额定功率。
(1)小灯泡的额定电压和额定功率只有一个,就是小灯泡上标注的。
(2)通过小灯泡的额定电压和额定功率可以计算:
(以小灯泡标有“220V100W”为例)
①小灯泡的额定电流:
;
②小灯泡正常发光时的电阻:
。
2.小灯泡的实际功率:
小灯泡的实际功率是小灯泡在实际电压下工作时的功率,此时小灯泡可能正常发,也可能不正常发光,需根据实际电压来确定:
(1)当小灯泡两端的实际电压U实等于它的额定电压U额即U实=U额时,小灯泡可能正常发,实际功率P实等于额定功率P额即P实=P额;
(2)当小灯泡两端的实际电压U实小于它的额定电压U额即U实
(3)当小灯泡两端的实际电压U实大于它的额定电压U额即U实>U额时,小灯泡不能正常发,比正常发光时较亮,实际功率P实大于额定功率P额即P实>P额(一般情况下,实际电压不能高于额定电压的1.2倍);
注意:
(1)小灯泡的实际电压可以有多个,所以对应的实际功率也有多个。
(2)小灯泡的亮度是由实际功率决定的。
3.额定功率和实际功率的联系:
当不考虑小灯泡电阻的变化时,小灯泡的电阻可以通过额定电压和额定功率求得:
;可以通过实际电压和实际功率求得:
;故有:
,利用此式在已知额定电压、额定功率和实际电压的情况下,很方便的计算出实际功率:
。
4.串、并联电路中小灯泡的功率:
(1)串联电路中,由于电流相等,根据P=I2R可知:
电阻大的小灯泡电功率大,灯泡亮;
(2)并联电路中,由于电压相等,根据
可知:
电阻大的小灯泡电功率小,灯泡暗;
(3)无论额定电压多大,只要正常发光,额定功率大的灯泡亮。
(4)小灯泡的灯丝电阻随温度的升高而增大,小灯泡的功率也会随之发生变化。
一、中考题型分析
中考中,小灯泡是比考查的元件之一,侧重考查小灯泡电功率测量、计算,以选择、填空和实验题为主。
二、典例精析
★考点一:
小灯泡的功率的比较:
◆典例一:
(2019·龙东)甲、乙两个小灯泡上分别标有“6V 3W”和“4V 2W”字样,现在把它们按不同方式接在不同电路中(不考虑灯丝电阻的变化),下列判断错误的是()
A.若把它们并联在4V电路中,乙灯正常发光
B.若把它们并联在4V电路中,甲灯比乙灯亮
C.若把它们串联在10V电路中,两灯都可以正常发光
D.若把它们串联在10V电路中,甲灯比乙灯亮
★考点二:
小灯泡功率的计算:
◆典例一:
(2019·苏州)额定电压均为6V的甲、乙两灯,I—U图线如图所示,下列说法正确的是()
A.甲、乙两灯的电阻均随电压增大而减小
B.甲、乙两灯的额定功率之比为4:
1
C甲、乙两灯并联接在电压为2V的电源两端时,电阻之比为3:
2
D.甲、乙两灯串联接在电压为8V的电源两端时,实际功率之比为1:
3
◆典例二:
(2019·贵阳)如图所示电路,电源电压恒为8V,小灯泡标有“6V3W”字样。
若不考虑温度对灯泡电阻的影响,闭合开关S,求:
(1)小灯泡的额定电流;
(2)小灯泡正常发光时,滑动变阻器R接入电路的阻值;
(3)移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为3V时,小灯泡的实际功率。
1、(2019·威海)将分别标有“6V6W”和“3V3W”的甲、乙两只灯泡串联接在电压为3V的电源两端, 灯更亮;若并联接在该电源两端,两灯消耗的功率之比P甲:
P乙= 。
(忽略温度对灯丝电阻的影响)
2、(2019·烟台)标有“6V1.5W”的小灯泡,通过它的电流随两端电压变化的关系如图所示,若把这样的三只灯泡串联起来,接在12V的电源两端,灯泡的电阻及实际功率约为()
A.24Ω0.67WB.20Ω0.8WC.24Ω0.96WD.20Ω0.67W
3、(2019·乐山)LED灯具有节能、环保的特点。
一个“220V5W”的LED灯与一个“220V60W”的白炽灯亮度相当。
若一个“220V60W”的白炽灯每天正常工作4小时,30天消耗的电能是kW·h,这些电能可供“220V5W”的LED灯正常工作小时。
4、(2019·哈尔滨)在安全工作条件下,将“2.5V0.3A”小灯泡L1和“3.0V0.3A”小灯泡L2串联在电路中工作,通过两灯的电流之比为_________;若将L1和L2并联在另一电源下工作,则L1和L2能消耗的总功率最大值为_________W。
(设灯丝电阻不变)
5、(2019·临沂)如图所示电路的两灯泡L1和L2分别标有“3.8V0.2A”和“3.8V0.3A”字样,闭合开关后两灯均发光。
假设灯泡的电阻不受温度影啊,下列判断正确的是()
A.两灯串联
B.灯L2更亮
C.灯L1的电阻丝更粗
D.电流表A2的示数为0.5A
6、(2019·临沂)如图甲所示电路的电源电压为3V,小灯泡的额定电压为2.5V,图乙是小灯泡的I--U图像。
闭合开关S后,下列判断正确的是()
A.滑动变阻器的滑片P向左滑动时,灯泡变暗
B.电流表示数为0.4A时,灯泡的电阻是25Ω
C.电压表示数为2.5V时,小灯泡的功率是1.25W
D.小灯泡正常发光时,滑动变阻器的电功率是0.25W
7、(2018·孝感)(多选)为测量小灯泡的电功率,某实验小组选用了如图所示的电路图进行实验,其中小灯泡标有“2.5V0.5W”字样(灯丝的电阻随温度的升高而变大)。
电源电压恒为4.5V,则()
A.当小灯泡正常发光时,电路中的电流为0.2A
B.当小灯泡正常发光时,滑动变阻器与小灯泡两端的电压之比为4:
5
C.当小灯泡正常发光时,10min内电路消耗的总电能为300J
D.当小灯泡两端的实际电压为额定电压的一半时,其实际功率大于0.125W
8、(2018·海南)如图所示,A、B为两盏白炽灯,A灯型号是“110V25W”,B灯型号是“110V100W”,R是一个未知电阻。
若把它们接到电压为220V的电路上,下面四种接法中可能让两盏灯都正常发光的电路是()
A.
B.
C.
D.
9、(2019·自贡)如图是小邦同学设计的调光灯电路,R0为定值电阻,S为选择开关,当S接触a点时,小灯泡正常发光但不能调光,当S接触b点时,电路断开,当S接触c点时,电路可连续调光。
已知滑动变阻器R的规格为“10Ω2A”,灯泡L上标着“10V12W”的字样,电源电压恒为16V。
灯泡电阻随温度变化。
(1)求定值电阻R0的阻值;
(2)当S接触c点时,调节R的滑片至中点位置,电路中的电流为1A,求此时灯泡的实际功率。
10、(2018·包头)如图所示为模拟调光灯电路,电路中电源电压不变,灯泡L标有“6V3W”字样,且灯丝电阻随温度的变化而变化,定值电阻R1的阻值为6Ω。
将滑动变阻器R2的滑片P置于最右端,闭合开关,电压表和电流表示数分别为6V和0.2A;移动滑片P至某一位置,电压表和电流表示数分别为3V和0.5A。
求:
(1)灯泡L正常发光时的电阻多大?
(2)当R2的滑片P在最右端时,闭合开关,灯泡L的实际功率是多少?
(3)为使灯泡安全工作,R2的滑片能自由滑动,且滑片P滑到某一端时灯泡能正常发光,应采取怎样的保护措施?
请计算说明。
二、典例精析
★考点一:
小灯泡的功率的比较:
◆典例一:
(2019·龙东)甲、乙两个小灯泡上分别标有“6V 3W”和“4V 2W”字样,现在把它们按不同方式接在不同电路中(不考虑灯丝电阻的变化),下列判断错误的是()
A.若把它们并联在4V电路中,乙灯正常发光
B.若把它们并联在4V电路中,甲灯比乙灯亮
C.若把它们串联在10V电路中,两灯都可以正常发光
D.若把它们串联在10V电路中,甲灯比乙灯亮
【答案】B。
【解析】由P=UI可得,两灯泡的额定电流分别为
,
,由
可得,两灯泡的电阻分别为
,
。
两灯泡并联在4V电路中时,因并联电路中各支路两端的电压相等,且额定电压下灯泡正常发光,所以只有乙灯泡能正常发光,其实际功率P乙实=P乙额=2W;甲灯泡不能正常发光,其实际功率
<P乙实,所以乙灯比甲灯亮,A正确,B错误;两灯泡串联在10V电路时,两灯的总电阻为R=R甲+R乙=12Ω+8Ω=20Ω,此时电路中的电流
,因串联电路中各处的电流相等,且此时的电流与两灯泡的额定电流相等,所以两灯泡可以同时正常发光,此时两灯实际功率都等于各自的额定功率,因为
P甲>P乙,所以甲灯较亮,C、D正确。
故选B。
【考点】小灯泡的功率的比较。
★考点二:
小灯泡功率的计算:
◆典例一:
(2019·苏州)额定电压均为6V的甲、乙两灯,I—U图线如图所示,下列说法正确的是()
A.甲、乙两灯的电阻均随电压增大而减小
B.甲、乙两灯的额定功率之比为4:
1
C甲、乙两灯并联接在电压为2V的电源两端时,电阻之比为3:
2
D.甲、乙两灯串联接在电压为8V的电源两端时,实际功率之比为1:
3
【答案】D。
【解析】由图可知,随着电压的增大,通过甲、乙两灯的电流均增大且增大得越来越慢,由
可知,两灯的电阻均随电压的增大而增大,A错误;由图可知,当电压是6V时,甲灯的额定电流I甲=0.6A,乙灯的额定电流I乙=0.3A,根据P=UI,甲灯的额定功率P甲=UI甲=6V×0.6A=3.6W,乙灯的额定功率P乙=UI乙=6V×0.3A=1.8W,甲、乙两灯的额定功率之比为P甲:
P乙=3.6W:
1.8W=2:
1,B错误;甲、乙两灯并联接在电压为2V的电源两端时,由图可知,通过甲灯泡电流为0.3A,通过乙灯泡电流为0.2A,由
可得,两灯的电阻之比为2:
3,C错误;甲、乙两灯串联接在电压为8V的电源两端时,根据图中信息可知,此时电流为0.3A,甲灯两灯的电压为2V,乙灯两灯的电压为6V,由P=UI可知,实际功率之比为1:
3,D正确。
故选D。
【考点】小灯泡功率的计算。
◆典例二:
(2019·贵阳)如图所示电路,电源电压恒为8V,小灯泡标有“6V3W”字样。
若不考虑温度对灯泡电阻的影响,闭合开关S,求:
(1)小灯泡的额定电流;
(2)小灯泡正常发光时,滑动变阻器R接入电路的阻值;
(3)移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为3V时,小灯泡的实际功率。
【答案】
(1)12Ω
(2)4Ω(3)0.75W。
【解析】小灯泡标有“6V3W”,小灯泡额定电压为6V,额定功率是3W,由P=UI得,小灯泡的额定电流
,由欧姆定律得,灯泡的电阻
;
(2)小灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压UR=U-UL=8V-6V=2V,此时通过滑动变阻器的电流IR=IL=0.5A,滑动变阻器接入电路的阻值
;
(3)当电压表示数为3V时,灯泡两端的实际电压U实=3V,所以灯泡的实际功率
。
【考点】小灯泡功率的计算。
1、(2019·威海)将分别标有“6V6W”和“3V3W”的甲、乙两只灯泡串联接在电压为3V的电源两端, 灯更亮;若并联接在该电源两端,两灯消耗的功率之比P甲:
P乙= 。
(忽略温度对灯丝电阻的影响)
【答案】甲1:
2。
【解析】
(1)甲灯的电阻
,乙灯的电阻
。
当两灯串联,由于串联电路中电流处处相等,R甲>R乙,由P=I2R可得,P甲实>P乙实,所以甲灯比乙灯更亮(串联电阻大的灯泡亮);当两灯并联接在该电源两端,并联电路中各支路两端电压相等,即U甲′=U乙′,由
可得,两灯消耗的功率之比
。
【考点】小灯泡功率的比较与计算。
2、(2019·烟台)标有“6V1.5W”的小灯泡,通过它的电流随两端电压变化的关系如图所示,若把这样的三只灯泡串联起来,接在12V的电源两端,灯泡的电阻及实际功率约为()
A.24Ω0.67WB.20Ω0.8WC.24Ω0.96WD.20Ω0.67W
【答案】B。
【解析】由图可知,灯的电阻随电压的变化而变化。
三只同样的灯泡串联,接在12V的电源两端,每个灯分得的电压U实=4V,由图可知,此时通过灯的电流I实=0.2A,所以灯的电阻
,每盏灯的功率P实=U实I实=4V×0.2A=0.8W。
故选B。
本题不是求额定电压时的阻值,而是实际电压为4V时的电阻。
【考点】小灯泡额定功率与实际功率。
3、(2019·乐山)LED灯具有节能、环保的特点。
一个“220V5W”的LED灯与一个“220V60W”的白炽灯亮度相当。
若一个“220V60W”的白炽灯每天正常工作4小时,30天消耗的电能是kW·h,这些电能可供“220V5W”的LED灯正常工作小时。
【答案】7.21.44×103。
【解析】若一个“220V60W”的白炽灯每天正常工作4小时,则30天消耗的电能W=Pt=0.06kW×4h×30=7.2kW•h;这些电能可供“220V5W”的LED灯正常工作的时间
。
【考点】小灯泡额定功率与实际功率。
4、(2019·哈尔滨)在安全工作条件下,将“2.5V0.3A”小灯泡L1和“3.0V0.3A”小灯泡L2串联在电路中工作,通过两灯的电流之比为_________;若将L1和L2并联在另一电源下工作,则L1和L2能消耗的总功率最大值为_________W。
(设灯丝电阻不变)
【答案】1:
11
375。
【解析】串联电路中电流处处相等,所以小灯泡L1和小灯泡L2串联在电路中工作通过两灯的电流之比为1:
1;灯泡L2电阻值为
,并联电路各用电器电压等于总电压,为了不烧坏灯泡,电源电压最大为2.5V,此时小灯泡L1功率为
,此时小灯泡L2功率为
,电路总功率为各用电器功率之和
。
【考点】小灯泡实际功率计算。
5、(2019·临沂)如图所示电路的两灯泡L1和L2分别标有“3.8V0.2A”和“3.8V0.3A”字样,闭合开关后两灯均发光。
假设灯泡的电阻不受温度影啊,下列判断正确的是()
A.两灯串联
B.灯L2更亮
C.灯L1的电阻丝更粗
D.电流表A2的示数为0.5A
【答案】B
【解析】由实物图可知,电流从电源正极出发,经开关后,分为两支,一支经A1表、L2后与另一支通过L1的电流汇合,再经过A2表流回到电源负极,因此两灯泡为并联,A错误;由
得,L1的电阻
,L2的电阻
,因为并联电流两端的电压相等且R1>R2,由
可知灯泡L2实际功率大,灯泡亮,B正确;当电阻材料、长度相同时,横截面积越大,电阻越小,而R1>R2,所以L2灯丝更粗,C错误;由于A2表测干路电流,所以只有电源电压为3.8V时,两灯正常发光时,电流表A2的示数才是0.5A,D错误。
故选B。
【考点】小灯泡实际功率计算。
6、(2019·临沂)如图甲所示电路的电源电压为3V,小灯泡的额定电压为2.5V,图乙是小灯泡的I--U图像。
闭合开关S后,下列判断正确的是()
A.滑动变阻器的滑片P向左滑动时,灯泡变暗
B.电流表示数为0.4A时,灯泡的电阻是25Ω
C.电压表示数为2.5V时,小灯泡的功率是1.25W
D.小灯泡正常发光时,滑动变阻器的电功率是0.25W
【答案】D。
【解析】由电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,且电压表测量滑动变阻器电压。
当滑片向左滑时,接入电阻变小,电流变大,灯泡变亮,A错误;由坐标图可知,当电流为0.4A时,灯泡两端的电压为1V,由
可得,灯泡此时的电阻
,B错误;电源电压为3V,当电压表示数为2.5V时,灯泡电压为0.5V,由坐标图可知此时电流为0.3A,则功率
,C错误;小灯泡正常发光时电压为2.5V,由坐标图得电流为0.5A,电源电压为3V,则滑动变阻器电压为0.5V,其功率为
,D正确。
故选D。
【考点】小灯泡实际功率计算。
7、(2018·孝感)(多选)为测量小灯泡的电功率,某实验小组选用了如图所示的电路图进行实验,其中小灯泡标有“2.5V0.5W”字样(灯丝的电阻随温度的升高而变大)。
电源电压恒为4.5V,则()
A.当小灯泡正常发光时,电路中的电流为0.2A
B.当小灯泡正常发光时,滑动变阻器与小灯泡两端的电压之比为4:
5
C.当小灯泡正常发光时,10min内电路消耗的总电能为300J
D.当小灯泡两端的实际电压为额定电压的一半时,其实际功率大于0.125W
【答案】ABD。
【解析】由电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测灯泡的电压。
当灯泡正常发光时,灯泡两端的电压为2.5V,则电路中的电流与等于灯泡的额定电流,即
,A正确;灯泡正常发光时灯泡两端U额=2.5V,滑动变阻器两端的电压UP=U-UL=4.5V-2.5V=2V,所以滑动变阻器与小灯泡两端的电压之比为2V:
2.5V=4:
5,B正确;电路消耗的总电能W=UIt=4.5V×0.2A×10×60s=540J,C错误;当实际电压为额定电压的一半时,假设灯泡的电阻不变,则实际功率
,因灯丝的电阻随温度的升高而变大,所以,灯泡两端的实际电压为额定电压的一半时,温度低于正常发光时的温度,其阻值变小,则此时灯泡的实际功率应大于0.125W,故D正确。
故选ABD。
【考点】小灯泡功率的计算。
8、(2018·海南)如图所示,A、B为两盏白炽灯,A灯型号是“110V25W”,B灯型号是“110V100W”,R是一个未知电阻。
若把它们接到电压为220V的电路上,下面四种接法中可能让两盏灯都正常发光的电路是()
A.
B.
C.
D.
【答案】C。
【解析】A选项中灯泡A和B的并联,电源电压为220V,根据并联电路电压规律,A、B两端电压均为220V,大于额定电压110V,两盏灯都不正常发光,A错误;B选项中灯泡A和B的串联在电压为220V的电路中,由于两灯泡规格不同,所以两灯泡两端的电压都不是其额定电压110V,两盏灯都不正常发光,B错误;C选项中灯泡A和可变电阻并联后又和灯泡B串联,灯泡要想正常工作,必须满足灯泡A与可变电阻R并联后和灯泡B的电阻相等;但并联电路中,电阻越并越小,小于任何一个分电阻,所以此电路中灯泡A和灯泡B能正常工作,C符合题意;D选项中灯泡B和可变电阻并联后又和灯泡A串联,灯泡要想正常工作,必须满足灯泡B与可变电阻并联后和灯泡A的电阻相等;但并联电路,电阻越并越小,电阻更小,所以灯泡A和灯泡B不能正常工作时,D错误。
故选C。
【考点】小灯泡的功率的比较。
9、(2019·自贡)如图是小邦同学设计的调光灯电路,R0为定值电阻,S为选择开关,当S接触a点时,小灯泡正常发光但不能调光,当S接触b点时,电路断开,当S接触c点时,电路可连续调光。
已知滑动变阻器R的规格为“10Ω2A”,灯泡L上标着“10V12W”的字样,电源电压恒为16V。
灯泡电阻随温度变化。
(1)求定值电阻R0的阻值;
(2)当S接触c点时,调节R的滑片至中点位置,电路中的电流为1A,求此时灯泡的实际功率。
【答案】
(1)5Ω
(2)当6W。
【解析】
(1)当S接触a点时,灯泡L与电阻R0串联,串联电路中总电压等于各分电压之和,且灯泡正常发光,所以R0两端的电压U0=U﹣UL=16V﹣10V=6V,因串联电路中各处的电流相等,由P=UI可得,电路中的电流
,由
可得,定值电阻R0的阻值
;
(2)当S接触c点时,灯泡L、R0、
R串联,此时电路中的电流I′=1A,则R0和
R两端的电压之和U1=I′(R0+
R)=1A×(5Ω+
×10Ω)=10V,此时灯泡两端的电压UL′=U﹣U1=16V﹣10V=6V,则此时灯泡的实际功率PL′=UL′I′=6V×1A=6W。
【考点】小灯泡的功率的计算。
10、(2018·包头)如图所示为模拟调光灯电路,电路中电源电压不变,灯泡L标有“6V3W”字样,且灯丝电阻随温度的变化而变化,定值电阻R1的阻值为6Ω。
将滑动变阻器R2的滑片P置于最右端,闭合开关,电压表和电流表示数分别为6V和0.2A;移动滑片P至某一位置,电压表和电流表示数分别为3V和0.5A。
求:
(1)灯泡L正常发光时的电阻多大?
(2)当R2的滑片P在最右端时,闭合开关,灯泡L的实际功率是多少?
(3)为使灯泡安全工作,R2的滑片能自由滑动,且滑片P滑到某一端时灯泡能正常发光,应采取怎样的保护措施?
请计算说明。
【答案】
(1)12Ω
(2)0.96W(3)将R1替换为12Ω的电阻或再串联一个6Ω的电阻。
【解析】
(1)由题意可知,灯泡的电阻为
;
(2)由题意可知,灯正常发光时通过它的电流
,由题意可知,当U1’=3V时,I2’=0.5A,此时灯泡正常发光,则R1两端的电压U1’=I2’R1=0.5A×6Ω=3V,所以电源电压:
U=U1’+U2’+U额=3V+3V+6V=12V;当P在右端时,U2=6V,I2=0.2A,则R1两端的电压U1=I2R1=0.2A×6Ω=1.2V,灯两端的电压UL=U-U1-U2=12V-1.2V-6V=4.8V,灯消耗的电功率为:
PL实=ULI2=4.8V×0.2A=0.96W。
(3)为使灯泡安全工作,R2的滑片能自由滑动,且滑片P滑到某一端时灯泡正常发光,则P在左端时,灯泡正常发光,此时电路中的电流I=I额L=0.5A,电路中的总电阻
,此时定值电阻的阻值R’=R总-RL=24Ω-12Ω=24Ω-12Ω=12Ω,所以可将R1替换为R’或再串联一个6Ω的电阻。
【考点】小灯泡功率的计算。