18.3 测量小灯泡的电功率 练习（解析版含2021中考真题）-2021-2022学年人教版物理九年级全一册

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一．选择题（共2小题）
1．（2021?荆门）在探究“电功率与电阻关系”时，实验准备了阻值分别为5Ω、15Ω的A、B两个同一类型的灯泡。同学们按图甲、图乙设计了两个实验电路进行探究。不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是（　　）
A．图甲中A灯泡比B灯泡亮
B．图甲中滑动变阻器滑片向左滑动过程中，两个灯泡的亮度都变亮
C．图乙中A灯泡比B灯泡亮
D．图乙中滑动变阻器滑片向左滑动过程中，两个灯泡的亮度都变亮
2．（2020?常德）如图所示是小刚同学测量小灯泡电功率的电路图，当闭合开关时，发现灯L不亮，电压表有明显示数，电流表示数为零，若故障只出现在变阻器R和灯L中的一处，则下列判断正确的是（　　）
A．变阻器R短路 B．变阻器R断路
C．灯L短路 D．灯L断路
二．实验探究题（共8小题）
3．（2021?丽水）小科开展了课外探究活动：串联电路中，滑动变阻器的电功率与其接入电路电阻的关系。
【建立猜想】猜想1：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大而增大；
猜想2：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大而减小；
猜想3：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大先增大后减小。
【进行实验】将5欧的定值电阻R0、“10Ω 3A”的滑动变阻器R、电压恒为15伏的电源、数字电流表和电压表、开关、若干导线按如图甲所示电路图连接。
（1）图甲中电压表测 　 　两端的电压；
（2）实验中，将滑动变阻器滑片向 　 　移动（填“左”或“右”），电流表示数变小；
（3）实验中，R分别取0欧、1欧……10欧接入电路，观察记录并处理数据，得到下表，请将表中缺失的数据补充完整；
R阻值/欧 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
电流/安 3.00 2.50 2.14 1.88 1.67 1.50 1.36 1.24 1.14 1.06 1.00
电压/伏 0.00 2.50 4.28 5.64 6.68 7.50 8.16 8.68 9.12 9.54 10.00
电功率/瓦 0.00 6.25 9.16 10.60 11.16 11.25 11.10 10.76 10.40 10.11 10.00
【得出结论】根据实验数据，作出滑动变阻器的电功率随其接入电路电阻变化的曲线（如图乙），小科得出结论：猜想3成立，且当R＝R0时，滑动变阻器的电功率最大。
【交流评价】
（4）小科只通过上述探究得出实验结论可靠吗？并说明理由 　 　。
4．（2021?朝阳）利用图中所示的电路，测量额定电压为2.5V小灯泡的电功率。
（1）用笔画线代替导线，将图甲中的电路补充完整。要求导线不得交叉，滑动变阻器的滑片向左移动时，电路中的电流变大。
（2）连接电路后，闭合开关，小灯泡不亮，电压表有示数，电流表无示数，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡都不会发光，两电表示数均无变化。产生这一故障的原因可能是 　 　。
（3）排除故障后，移动滑动变阻器的滑片到某一位置，小灯泡正常发光，电流表的示数如图乙所示，此时通过小灯泡的电流为 　 　A，小灯泡的额定功率为 　 　W。
（4）继续移动滑动变阻器的滑片，记下了多组电压值和电流值，如图丙所示的图像。根据图像可知，小灯泡的电阻是变化的，原因是 　 　。
（5）利用图丁所示电路，测出额定电压为U额的小灯泡的额定功率（定值电阻R0阻值已知，电源电压未知）。
①闭合开关S、S1，断开开关S2，调节滑动变阻器R的滑片，使电压表的示数为U额
②保持滑动变阻器的滑片不动，断开开关S1，闭合开关S、S2，读出电压表的示数为U1
③则小灯泡的额定功率P额＝　 　（用U额、U1、R0表示）。
5．（2021?永州）在“测量小灯泡的电功率”的实验中，电路图如图甲所示，电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V。
（1）根据图甲，用笔画线代替导线，把图乙的实物图连接完整；
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片移到 　 　端（选填“A”或“B”）；
（3）小灯泡正常发光时，电流表的示数如图丙所示，电流表的读数为 　 　A，小灯泡的额定功率为 　 　W；
（4）考虑到电压表的实际电阻对电路的影响，这样测出的小灯泡的额定功率相比真实的额定功率 　 　（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）。
6．（2021?哈尔滨）某实验小组想测量额定电流为0.3A小灯泡的额定功率，同学们设计了如下方案。
（1）实验电路如图甲所示，其中电源电压为6V。
①连接电路过程中，开关应处于 　 　状态。
②如图甲是未连接好的电路，请用笔画线代替导线，正确连接实物电路。（要求：滑动变阻器的滑片向右移动时，小灯泡变亮）
③测小灯泡额定功率的原理是 　 　。调节滑片，当电流表示数为0.26A时，看到电压表的示数（如图乙所示）为 　 　V。
（2）为了测出小灯泡的额定功率，关于下一步的操作：
①小丽认为电压表换为0～15V的量程即可测出小灯泡额定功率。爱思考的小溪说电压表仍选0～3V量程也能测出小灯泡额定功率，请你在图丙虚线框内画出小溪方案的电路图。
②小丽和小溪谁的方案测量结果更精确？为什么？
7．（2021?丹东）在“测量小灯泡的电功率”实验中，小明设计了如图甲所示的电路图。已知小灯泡的额定电压为2.5V，滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”，电源电压恒为3V。
（1）小明同学连接电路后闭合开关，在移动滑动变阻器滑片的过程中发现，小灯泡变亮时电压表示数反而减小，小灯泡变暗时电压表示数反而增大，经检查所用器材均完好，你认为原因可能是 　 　。
（2）重新正确连接好电路后闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为2.5V，电流表示数如图乙所示，则小灯泡额定功率为 　 　W。
（3）接下来，小明想测量小灯泡两端的电压略低于额定电压时的电功率，滑动变阻器的滑片应向 　 　（选填“A”或“B”）端调节。
（4）小明又设计了如图丙所示的电路，测量小灯泡的额定功率。已知滑动变阻器R1最大阻值为R0，小灯泡额定电压为U额（U额小于电源电压）。请将实验步骤补充完整。
①闭合开关S1、S3，调节滑动变阻器R2滑片，使电压表示数为U额，小灯泡正常发光。
②闭合开关S1、S2，使滑动变阻器R2滑片 　 　（选填“保持不动”、“滑到最左端”或“滑到最右端”），滑动变阻器R1滑片 　 　（选填“保持不动”、“滑到最左端”或“滑到最右端”），记下此时电压表示数为U1。
③闭合开关 　 　，滑动变阻器R2滑片 　 　（选填“保持不动”、“滑到最左端”或“滑到最右端”），记下此时电压表示数为U2。
④小灯泡额定功率P额＝　 　（选用字母U1、U2、U额、R0表示）。
8．（2021?玉林）如图甲所示，在“测量一个小灯泡电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为3V。
（1）根据图甲所示的电路图，请用笔画线代替导线，将图乙中的器材连接成完整的电路（要求滑动变阻器滑片P向右移动时阻值变大）；
（2）连接好电路，闭合开关后，发现小灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数，那么出现该状况的可能原因是小灯泡发生 　 　（选填“断路”或“短路”）；
（3）排除故障后，闭合开关，继续进行探究，根据测量数据绘制出通过小灯泡的电流I随它两端电压U变化的图像，如图丙所示，分析可知：小灯泡的额定功率为 　 　W；若电流表的示数如图丁所示，其示数为 　 　A，此时小灯泡的电阻为 　 　Ω；
（4）若实验室电压表损坏，某同学用一个已知阻值为R0的定值电阻代替电压表，并设计了如图戊所示电路，在电源电压保持不变情况下，也正确地测出了一个额定电流为I额的小灯泡的额定功率，其实验步骤如下：
①闭合S1，断开S2，移动滑动变阻器R的滑片至最左端，记下电流表的示数为I1；
②闭合S2，断开S1，调节滑动变阻器R的滑片使小灯泡正常发光，电流表示数为I额；
③保持滑动变阻器R的滑片不动，闭合S1，断开S2，记下电流表的示数为I2；
④则小灯泡额定功率的表达式为P额＝　 　（用I额、I1、I2和R0等符号表示）
9．（2021?营口）小刚在实验室利用图甲所示的实验装置测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率（电源电压恒定）。实验步骤如下：
（1）开关闭合前，应将滑片移到变阻器的 　 　（选填“最左”或“最右”）端；
（2）闭合开关，移动变阻器的滑片，电流表有示数，而电压表没有示数，故障的原因可能是小灯泡 　 　（选填“短路”或“断路”）；
（3）排除故障后，移动变阻器的滑片到某一位置时，电压表的示数为1V，此时应将变阻器的滑片向 　 　（选填“左”或“右”）滑动，直到电压表的示数为2.5V时为止，此时电流表的示数如图乙所示，则电流值为 　 　A，小灯泡的额定功率为 　 　W。
（4）根据实验数据绘制的通过小灯泡的电流随其两端电压变化的图像，如图丙所示，该图像不是直线的原因是 　 　。实验中小灯泡随着它两端电压的增大而逐渐变亮，是因为小灯泡的亮度是由它的 　 　决定的。
（5）小刚又设计了如图丁所示的电路，测出了只标有额定电流为0.3A的小灯泡的额定功率。电源电压恒定，变阻器R1的最大阻值为10Ω，实验操作如下：
①闭合S1，断开S2，移动变阻器R1的滑片，使电流表的示数为0.3A；
②闭合S2，断开S1，保持变阻器R1的滑片位置不动，移动变阻器R2的滑片，使电流表的示数仍为0.3A；
③　 　，将变阻器R1的滑片移到最左端，电流表的示数为0.6A，再将变阻器R1的滑片移到最右端，电流表的示数为0.2A；
④小灯泡的额定功率为 　 　W。
10．（2021?烟台）为了测量小灯泡的电功率及观察小灯泡的亮度变化情况，某小组选用了一只额定电压为3.8V的小灯泡，他们准备进行三次测量，加在小灯泡两端的电压分别为3.8V、4.5V和3V，连接的实物电路图如图所示。
电压表 示数（V） 电流表
示数（A） 小灯泡的
实际功率（W） 小灯泡的
发光情况
3.8 0.40
正常发光
4.5 0.42 1.89 校亮
3.0 0.38 1.14 较暗
（1）开始实验后，闭合开关，向左移动滑动变阻器的滑片时，发现小灯泡的亮度 　 　（选填“变亮”、“变暗”或“不变”），电流表的示数 　 　，电压表的示数 　 　（后两个空均选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（2）小组成员根据观察到的现象检查发现有一根导线连接错误，请在错误的导线上画“×”，用笔画线代替导线画出正确的连线；
（3）正确连接电路后开始实验，实验所测数据如上表所示，则小灯泡的额定功率为 　 　W；
（4）根据上表的实验数据以及小灯泡的发光情况，你有什么发现？
参考答案与试题解析
一．选择题（共2小题）
1．【解答】解：A、甲图中两灯串联，串联电路中电流相等，灯泡消耗的实际电功率P＝UI＝I2R，因为RA＜RB，所以PA＜PB，因此甲灯泡比乙灯泡暗，故A错误；
B、甲图中滑动变阻器滑片向左滑动过程中，滑动变阻器的接入电阻变大，电路中的总电阻变大，电路中的电流变小，根据P＝I2R可知，每个小灯泡消耗的电功率变小，两个灯泡的亮度都变暗，故B错误；
C、乙图中两灯并联，所以两灯泡两端的电压相等，灯泡消耗的实际电功率P＝UI＝，因为RA＜RB，所以PA＞PB，因此甲灯泡比乙灯泡亮，故C正确；
D、乙图中滑动变阻器接在干路上，当滑片向左滑动时，变阻器接入电阻变大，根据分压原理，变阻器两端分得的电压变大，两灯泡两端的电压变小，根据P＝可知，灯泡的实际电功率变小，两个灯泡都灯泡变暗，故D错误。
故选：C。
2．【解答】解：由图可知，灯泡和滑动变阻器串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量灯泡两端的电压；
当闭合开关时，小灯泡不发光，电流表无示数，说明电路是断路；而电压表有示数，说明电压表与电源之间是接通的，且故障只出现在变阻器R和灯L中的一处，所以故障是与电压表并联的灯泡断路。
故选：D。
二．实验探究题（共8小题）
3．【解答】解：（1）由图知电压表并联在滑动变阻器的两端，所以电压表测量滑动变阻器两端的电压；
（2）由图知电压表并联在滑动变阻器的两端，当电流表的示数减小时，由I＝知在电压一定时电路的电阻增大，所以将滑动变阻器滑片向右移动；
（3）表格中第5次的功率值为：
P＝UI＝7.50V×1.50A＝11.25W；
（4）只通过一次实验不能探究得出可靠的实验结论，需要多次测量找普遍规律。
故答案为：（1）滑动变阻器；（2）右；（3）11.25；（4）不可靠、只通过一次实验不能探究得出可靠的实验结论，需要多次测量找普遍规律。
4．【解答】解：（1）滑动变阻器的滑片P向左移动时，电路中电流变大，即电阻变小，故变阻器左下接线柱串联入电路中，如下图所示：
（2）电流表无示数，灯泡不亮，说明电路出现了断路，电压表有示数，且任意移动滑动变阻器的滑片，电压表示数不变，说明与电压表并联的灯泡断路，即灯泡断路；
（3）由图乙知电流表的量程为0﹣0.6A，分度值为0.02A，示数为0.26A，
小灯泡的额定功率为：
P＝UI＝2.5V×0.26＝0.65W；
（4）由图丙所示I﹣U图象可知，随灯泡电压U变大，通过电阻电流变大，且△U＞△I，根据R＝可知，灯丝电阻变大，
由于电压变大，电流变大，灯泡变亮，灯泡的温度升高，所以灯丝电阻随温度升高而变大；
（5）①闭合开关S、S1，断开开关S2，调节滑动变阻器R的滑片，使电压表的示数为U额，此时L、R0、变阻器串联，电压表测灯泡两端电压，小灯泡正常发光；
②保持滑动变阻器的滑片不动，断开开关S1，闭合开关S、S2，读出电压表的示数为U1，此时电路的连接方式不变，电压表测L、R0的总电压，各元件电阻大小不变，所以灯泡仍正常发光；
③由串联电路特点和欧姆定律可知，灯泡正常发光电流：I＝I0＝＝，
小灯泡额定功率为：
P额＝U额I＝U额?。
故答案为：（1）见上图；（2）小灯泡断路；（3）0.26；0.65；（4）灯丝电阻随温度升高而变大；（5）U额?。
5．【解答】解：（1）由题意可知，小灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表选用小量程与小灯泡并联，如下图所示：
；（2）为保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑到最大阻值处，即图中滑片应移至最左端的A处；
（3）灯泡正常发光时的电压等于额定电压2.5V，由图丙可知，电流表的量程为0﹣0.6A，分度值为0.02A，此时通过灯泡的电流为0.3A，
所以灯泡的额定功率：P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W；
（4）由图知，灯与电压表并联，电压表测量的电压是准确的，假如考虑了电流通过电压表的影响，根据并联电路电流的规律，电流表示数大于通过灯的电流，根据P＝UI，测量的小灯泡额定功率比小灯泡真实的额定功率偏大。
故答案为：（1）如上图所示：（2）A；（3）0.3；0.75；（4）偏大。
6．【解答】解：（1）①为了保护电路，连接电路前，开关应断开；
②滑动变阻器与小灯泡串联，要使小灯泡变亮，则向右移动滑动变阻器的滑片时，滑动变阻器接入电路的阻值要变小，由此确定滑动变阻器接入电路的下接线柱为右下接线柱，电路连接如图所示；
③伏安法测量小灯泡电功率的原理是：P＝UI；电压表所选量程为0～3V，其分度值为0.1V，电压表的示数为3V；
（2）①由（1）③中电流表、电压表示数可知，此时，通过小灯泡的电流为0.26A＜I额＝0.3A，小灯泡两端的实际电压为3V，要使小灯泡正常发光，它两端的电压将大于3V，由甲图可知，电源电压为6V，根据串联电路分压特点，当小灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压将小于3V，所以可将电压表并联在滑动变阻器两端，仍选0～3V量程，调节滑动变阻器，使电流表的示数为0.3A，小灯泡正常发光，故小溪实验方案电路图如图所示；
②小溪的方案测量结果更精确；因为电压表的大量程为0～15V，其分度值为0.5V，读数时误差较大，使测量结果偏差较大，而电压表的小量程为0～3V，分度值为0.1V，读数时误差较小，使测量结果偏差较小，故小溪的方案测量结果更精确。
故答案为：（1）①断开；②实物电路连接如图所示；
③P＝UI；3；（2）①小溪方案实验电路图如图所示；
②小溪的方案测量结果更精确；因为电压表的大量程为0～15V，其分度值为0.5V，读数时误差较大，使测量结果偏差较大，而电压表的小量程为0～3V，分度值为0.1V，读数时误差较小，使测量结果偏差较小，故小溪的方案测量结果更精确。
7．【解答】解：
（1）灯泡变亮时，灯泡两端的电压应变大，电压表示数反而减小，说明电压表与滑动变阻器并联了。
（2）根据图乙可知，电流表量程为0～0.6A，分度值为0.02A，电流表读数为0.2A，根据电功率公式：P＝UI＝2.5V×0.2A＝0.5W。
（3）想测量小灯泡两端的电压略低于额定电压，则滑动变阻器分得电压增大，阻值增大。故滑动变阻器的滑片应向A端调节。
（4）①闭合开关S1、S3，滑动变阻器R2与小灯泡串联，电压表测量小灯泡的电压；调节滑动变阻器R2滑片，使电压表示数为U额，小灯泡正常发光。
②闭合开关S1、S2时，R1与R2串联，使滑动变阻器R2滑片保持不动，滑动变阻器R1滑片滑到最右端，为R1最大阻值R0，此时电压表示数为U1，可得此时电流为：。
③闭合开关S1、S2，使滑动变阻器R1滑片不动（其接入电路的阻值仍然为R0），滑动变阻器R2滑片滑到最左端，记下此时电压表示数为U2。此时电路为R1最大阻值的简单电路，电压表示数为电源电压。
根据②③可得②中R2的阻值为：
＝＝，
①中的电流为（即灯泡的额定电流）：
＝＝，
则小灯泡的额定功率为：
P＝U额I＝U额。
故答案为：（1）电压表与滑动变阻器并联了；（2）0.5；（3）A；（4）②保持不动；滑到最右端；③S1、S2；滑到最左端；④U额。
8．【解答】解：（1）根据电路图连接实物图，要求滑动变阻器滑片P向右移动时阻值变大，所以滑动变阻器应选择左下接线柱接入电路，如图：；
（2）连接好电路，闭合开关后，发现小灯泡不亮，电流表有示数，说明电路通路，电压表无示数，说明与电压表并联的灯泡短路；
（3）由图丙可知，灯泡两端的电压为3V时，通过灯泡的电流为0.5A，小灯泡的额定功率为：P＝UI＝3V×0.5A＝1.5W；
由图丁可知，电流表接入电路的量程为0～0.6A，每一小格表示0.02A，电流表的示数为0.4A，由图丙可知通过灯泡的电流为0.4A时，灯泡两端的电压为2V，由欧姆定律可得此时灯泡的电阻：RL′＝＝＝5Ω；
（4）①闭合S1，断开S2，移动滑动变阻器R的滑片至最左端，电路为定值电阻R0的简单电路，电流表的示数为I1，由欧姆定律可得电源电压：U总＝I1R0，
②闭合S2，断开S1，滑动变阻器和灯泡串联接入电路，调节滑动变阻器R的滑片使小灯泡正常发光，电流表示数为I额，该电路的总电阻为RL+RH＝＝；
③保持滑动变阻器R的滑片不动，闭合S1，断开S2，定值电阻R0和滑动变阻器串联接入电路，记下电流表的示数为I2，此时该电路的总电阻：R总＝＝，
串联电路总电阻等于各分电阻之和，则滑动变阻器接入电路的电阻：RH＝R总﹣R0＝﹣R0，
在②中电路的总电阻为RL+RH＝＝，则灯泡电阻：RL＝﹣RH＝﹣（﹣R0）＝﹣+R0，
④则小灯泡额定功率的表达式为P额＝RL＝（﹣+R0）。
故答案为：（1）如上图；（2）短路；（3）1.5；0.4；5；（4）（﹣+R0）。
9．【解答】解：（1）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处，即滑动变阻器的最左端；
（2）闭合开关，移动变阻器的滑片，电流表有示数，说明电路为通路，电压表没有示数，则与电压表并联部分电路短路，即灯泡短路；
（3）排除故障后，移动变阻器的滑片到某一位置时，电压表的示数为1V，由串联电路分压原理可知滑动变阻器接入电路的电阻太大，所以应将变阻器的滑片向右移动，直到电压表的示数为2.5V时为止，
电流表接入电路的量程为0～0.6A，每一小格表示0.02A，由乙图可知通过灯泡的电流为0.24A，
灯泡的额定功率：P＝UI＝2.5V×0.24A＝0.6W；
（4）小灯泡的电流随其两端电压变化的图像，如图丙所示，该图像不是直线的原因是灯泡的电阻随温度的升高而增大，实验中小灯泡随着它两端电压的增大而逐渐变亮，是因为小灯泡的亮度是由它的实际功率决定的；
（5）①闭合S1，断开S2，灯泡和变阻器R1串联接入电路，移动变阻器R1的滑片，使电流表的示数为0.3A，此时灯泡正常发光，
②闭合S2，断开S1，两个滑动变阻器串联接入电路，保持变阻器R1的滑片位置不动，移动变阻器R2的滑片，使电流表的示数仍为0.3A，变阻器R2等效代替了灯泡，变阻器R2的电阻等于灯泡正常发光时的电阻，
③保持变阻器R2的滑片位置不动，将变阻器R1的滑片移到最左端，变阻器R1接入电路的电阻为0，电路为变阻器R2的简单电路，电流表的示数为0.6A，
由欧姆定律可得电源电压：U＝I1R2＝0.6A×R2，
再将变阻器R1的滑片移到最右端，此时变阻器R2和变阻器R1的最大阻值串联接入电路，电流表的示数为0.2A，
该电路的总电阻：＝＝3R2，
串联电路总电阻等于各分电阻之和，所以变阻器R2的电阻：R2＝R﹣R1＝3R2﹣10Ω，解得：R2＝5Ω；
④小灯泡的额定功率为：P′＝I′2R2＝（0.3A）2×5Ω＝0.45W。
故答案为：（1）最左；（2）右；（3）短路；0.24；0.6；（4）灯泡的电阻受温度影响很大；实际功率；（5）保持变阻器R2的滑片位置不动；0.45。
10．【解答】解：（1）由电路可知，灯与变阻器串联，电压表测电源的电压，电流表测电路中的电流；由于电源电压不变，则电压表示数不变；
向左移动滑动变阻器滑片P的过程中，变阻器连入电路中的电阻变小，电路的总电阻变小，由欧姆定律可知，电路中的电流变大，即电流表示数变大，通过灯泡的电流变大，灯泡变亮；
（2）测量灯泡的电功率时，电压表应并联到灯泡的两端，如图所示：
；
（3）灯泡两端的电压为3.8V时，灯泡正常发光，灯泡的额定功率：P＝UI＝3.8V×0.4A＝1.52W；
（4）根据表格中的数据可知，小灯泡的实际功率越大，灯泡越亮。
故答案为：（1）变亮；变大；不变；（2）如图；（3）1.52；（4）小灯泡的实际功率越大，灯泡越亮
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