13.3 学生实验：探究—小灯泡的电功率 2021-2022学年北师大版物理九年级 全一册同步练习（word解析版）

学生实验：探究—小灯泡的电功率
一、单选题
在测量额定电压为的小灯泡的电功率时。小红所观察和记录的结果如表所示。
分析实验记录，她得出了以下结论
小灯泡两端的电压
通过小灯泡的电流
小灯泡的亮度 暗亮 正常发光 过亮
小灯泡的额定功率为
小灯泡的实际功率越大，亮度越亮
小灯泡的电阻随两端的电压升高而增大
小灯泡和阻值为的定值电阻串联接在电压为的电源两端时，能正常发光。
其中正确的是
A. 只有 B. 只有
C. 只有 D. 都正确
小明同学在测定额定电压为“”的小灯泡的额定功率时，发现电压表“”量程坏了，而“”量程完好，实验所用其他器材完好，所用的电源电压恒为，在不更换实验器材的情况下，同学们帮助小明同学设计如图所示的四种实验电路图，则能完成实验的电路图是
A. B.
C. D.
在“测定小灯泡功率的实验”中，手和眼最合理的分工是．
A. 手移动滑动变阻器的滑片，眼睛观察电压表的示数
B. 手移动滑动变阻器的滑片，眼睛观察电流表的示数
C. 手移动滑动变阻器的滑片，眼睛观察灯泡是否发光
D. 手移动滑动变阻器的滑片，眼睛观察变阻器滑片的位置
某同学利用如图所示电路，测量额定电压为小灯泡的额定功率，下列说法错误的是
A. 闭合开关前，滑片应滑到端
B. 当电压表示数为时，测出通过小灯泡的电流，可算出小灯泡的额定功率
C. 闭合开关后，小灯泡不发光，一定是小灯泡灯丝断了
D. 实验还可得知，小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮
一只汽车上的灯泡标有“、”，为了确定该灯泡的额定功率，下列最佳的方案是
A. 接入电路，使之正常发光，再去与有标记的灯泡比亮度判断
B. 在实验室用干电池、电压表、电流表器材测出灯丝的电阻，再用公式来计算
C. 接入电路，测出通过灯泡的电流，再用计算
D. 直接与其它标有“”字样的灯泡从外观上比较确定
在电源电压恒定、阻值已知的情况下，只用电流表测量额定电流为的小灯泡的电功率。下列四种设计方案不能得到灯泡额定功率的是
A. B.
C. D.
为了测定小灯泡的额定功率，在具体实验操作中，手和眼的分工应该是
A. 手移动变阻器的滑片，眼观察电流表
B. 手移动变阻器的滑片，眼观察电压表
C. 手移动变阻器的滑片，眼看小灯泡是否发光
D. 手按开关，眼观察电流表
在“测量小灯泡的电功率”的实验中，关于滑动变阻器的作用，下列说法中错误的是
A. 保护电路
B. 调节小灯泡两端的电压
C. 多次测量取平均值减小误差
D. 测出小灯泡在不同电压下的电功率
二、实验探究题
小明学习小组在测量“小灯泡电功率”的实验中，电源电压为，小灯泡的额定电压为，电阻约为。
请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。
连接电路时，开关应该处于______ 填“断开”或“闭合”状态，同时应将滑动变阻器的滑片滑到______ 填“”或“”端。
小明同学闭合开关，移动滑片到某一点时，电压表示数如图乙所示。若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片向______ 填“”或“”端移动，使电压表的示数为。
小睿同学移动滑片，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图丙所示的图像。根据图像信息，可计算出小灯泡的额定功率是______ 。
小浩同学在实验中连接好电路，闭合开关，移动滑片，发现小灯泡始终不亮，电压表无示数，电流表有示数，原因可能是______ 。
若将小灯泡换成定值电阻，该电路还可以进行的实验有______ 写出一个即可。
某同学利用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率，小灯泡的额定电压为。
用笔画线代替导线，将图甲中的电路补充完整导线不得交叉；
连接电路后，闭合开关，灯泡不亮，电流表和电压表都有示数，但是数值较小，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡都不发光，两电表示数均无变化，产生这一故障的原因可能是：______；
该同学排除故障后，移动滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示，此时小灯泡两端的电压为______要测量小灯泡的额定电功率，应将图甲中滑动变阻器的滑片向______填“”或“”端移动，使电压表的示数为；
移动滑动变阻器的滑片，记下多组电压和电流值，并绘制成图丙所示的图象，根据图象的信息可以计算出小灯泡的额定电功率为______；
为了用电流表、电阻箱和滑动变阻器，测量额定电流为的小灯泡的额定电功率，该同学设计了如图丁所示的电路。操作步骤为：
闭合开关、，断开，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为，此时小灯泡正常发光；
保持滑动变阻器滑片的位置不动，闭合开关、，断开，调节电阻箱，使电流表的示数为，读出此时电阻箱的电阻值为，则小灯泡的额定电功率的表达式为______。
在测定“小灯泡额定电功率”的实验中，电源电压为且保持不变，小灯泡额定电压为，电阻约为。
请你用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整。
当小明同学按要求将图电路正确连接后，闭合开关，移动变阻器滑片到某一点时，电流表示数如图甲所示为______，电压表示数如图乙所示为______若他想测量小灯泡的额定功率，应将图中变阻器滑片向______端填“”或“”移动，使电压表的示数为。
另一组的小红同学在连线时，不小心将线接错了，使开关闭合后，移动变阻器滑片，发现电流表示数变大时，电压表示数却变小，你分析一下产生这个现象的原因是______。
此实验还可以只用电流表而不用电压表也能测灯泡额定功率，其电路如图丙所示，，其中关键的一步是必须调节滑动变阻器，使电流表的示数为______时，再读出电流表的示数，才能计算出小灯泡的额定功率。
小明做“测量小灯泡电功率”实验，设计的电路图如图所示，已知电源电压为，小灯泡的额定电压为，小灯泡正常发光时的电阻约为。
请根据图甲，将图乙中的实物电路图连接完整，要求滑片向右移时灯泡变暗导线不允许交叉；
滑动变阻器有两种规格：“”，“”，本实验应选用______ 滑动变阻器选填“”或“”。
小明同学正确操作实验，根据实验测量数据作出小灯泡图象如图丙所示，分析图象可知：小灯泡的额定功率是______ ；某次实验中，小明发现电压表和电流表都正常偏转，却发现灯泡不亮，原因是：______ 。
另一小组的小芳同学，设计的电路如图丁所示，测量小灯泡电功率。已知丁图中小灯泡额定电压为，定值电阻的阻值为
请完成如下实验步骤的填空：
按丁图连接电路，先闭合开关______ ，调节滑动变阻器滑片使电压表示数为；
断开原开关，重新闭合开关______ ，滑动变阻器滑片位置保持不变，记录电压表示数为；
小灯泡额定功率的表达式是： ______ 。用已知物理量表示
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：
灯泡两端电压等于额定电压时正常发光，由表中数据知，此时通过灯泡的电流为，
所以灯泡的额定功率，故正确；
由表中数据知，灯泡两端电压越大，通过的电流也越大，由可知，灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮，故正确；
由可得，各次实验灯泡电阻分别为：，
，
，
，
，
，
所以小灯泡的电阻随两端的电压升高而增大，故正确；
小灯泡和阻值为的定值电阻串联接在电压为的电源两端，
由表中数据知，当灯泡电压，对应电流为，
此时定值电阻两端电压：，
恰好满足电源电压：，
所以灯泡能正常发光，故正确。
2.【答案】
【解析】解：灯泡与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器电压。当滑动变阻器两端的电压为时，灯泡两端电压达到额定电压，读出此时电流表的读数，根据公式可求灯泡的额定功率。
A、电压表测的是电源电压，不合题意；
B、电压表测的是滑动变阻器电压，符合题意；
C、电压表与灯泡串联，电路断路，不合题意；
D、电压表测的是灯泡电压，灯泡的额定电压超过电压表的量程，无法测量，不合题意。
3.【答案】
4.【答案】
【解析】解：
A、闭合开关前，滑动变阻器应滑到端，即其电阻最大的位置，故A正确；
B、灯泡的额定电压为，当电压表示数为时，测出通过小灯泡的电流，可算出小灯泡的额定功率，故B正确；
C、闭合开关后，小灯泡不发光的原因有很多可能是小灯泡短路或其它部分断路等，并不一定是小灯泡灯丝断了，故C错误；
D、小灯泡的亮度就是看小灯泡的实际功率，实际功率越大，小灯泡越亮，故D正确。
5.【答案】
【解析】解：
、用肉眼判断亮度的强弱，从外观上比较灯泡的规格，误差较大，都不是最佳方案。
B、因为灯丝的电阻与温度有关，所以，在实验室用伏安法测出灯丝的电阻与灯泡正常发光时的电阻不同，算出的功率也不是灯泡正常发光时的额定功率，本方案不是最佳方案。
C、将灯泡接入的电路中，测出通过灯泡的电流，再用电功率公式求出其功率，即为灯泡的额定功率，是最佳方案。
6.【答案】
【解析】解：
A、图中，灯与并联，电流表、分别测量通过灯、的电流，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数等于，读出此时的示数，灯的额定电压，灯的额定功率设计方案能测量灯泡额定功率，故A不符合题意；
B、图中，灯与并联，电流表测量通过灯的电流，电流表测量干路电流，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数等于，读出此时的示数，通过的电流，灯的额定电压，灯的额定功率设计方案能测量灯泡额定功率，故B不符合题意；
C、图中，单刀双掷开关，连接时，调节滑动变阻器的滑片，能使电流表的示数等于，但无法测量灯的额定电压，无法计算灯的额定功率。设计方案不能测量灯泡额定功率，故C符合题意；
D、图中，闭合、，断开，灯与并联，电流表测量通过灯的电流；调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数等于；
闭合、，断开，灯与还是并联，电流表测量干路电流，此时通过灯、的电流不变，灯、两端的电压不变；
通过的电流，灯的额定电压，灯的额定功率设计方案能测量灯泡额定功率，故D不符合题意。
7.【答案】
8.【答案】
【解析】解：、在“测定小灯泡的电功率”的实验中，滑动变阻器有保护电路的作用，故A正确；
B、在“测定小灯泡的电功率”的实验中，滑动变阻器可以调节滑片，可以达到改变小灯泡两端电压的目的，故B正确；
C、由于灯泡在不同电压下的功率是不同的，所以此实验中不能求取功率的平均值，故C错误；
D、此实验中，通过调节滑动变阻器，所以可以测出小灯泡在不同电压下的电功率，故D正确；
9.【答案】断开 灯泡短路或电压表短路 探究电流与电压的关系
【解析】解：已知小灯泡的额定电压为，电阻约为，灯泡正常发光时的电流约为，所以电流表应选择小量程串联入电路中，如图所示：
。
为了保护电路，连接电路时，开关应该处于断开状态，同时应将滑动变阻器的滑片滑到最大值端。
由图乙知，电压表使用小量程，分度值，此时灯泡两端电压为，小于灯泡的额定电压，想测量小灯泡的额定功率应减小变阻器分得电压，根据串联电路的分压原理知，应减小变阻器连入电路的阻值，即滑片向端移动，使电压表示数为。
灯泡正常发光时两端电压等于额定电压，由图像知，此时通过灯泡的电流为，
所以灯泡的额定功率。
连接好电路，闭合开关，移动滑片，电流表有示数，说明电路是通路，而小灯泡始终不亮，电压表无示数，故障原因可能是灯泡短路或电压表短路。
探究电流与电压关系时，应保持电阻不变，所以若将小灯泡换成定值电阻，该电路还可以进行的实验有探究电流与电压的关系，还可以进行伏安法测电阻的实验。
10.【答案】滑动变阻器同时接下面两个接线柱
【解析】解：实验中，电压表应该并联在小灯泡两端，如下图所示：
闭合开关，电流表和电压表都有示数，则电路为通路，无论怎样移动滑片，灯泡不亮，但说明灯泡实际功率很小，电路电流很小，滑动变阻器不能改变电路电阻，可能的电路故障是：滑动变阻器同时接下面两个接线柱；
图甲可知，电压表的量程是，电压表的分度值是，由图乙可知故此时电压表的示数是；
灯在额定电压下正常发光，而此时小灯泡两端的电压为，小于灯的额定电压，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向端移动，使电压表的示数为。
根据绘制的小灯泡的图象，当灯的电压为时，电流为，小灯泡的额定功率是
；
保持滑动变阻器滑片的位置不动，闭合开关、，断开，调节电阻箱，使电流表的示数为，根据等效替代法，此时电阻箱的电阻值等于小灯泡正常发光时的电阻等于，则小灯泡的额定电功率的表达式为
。
故答案为：如上所示；滑动变阻器同时接下面两个接线柱；；；；。
11.【答案】 电压表测滑动变阻器两端的电压了电压表与滑动变阻器并联了
【解析】解：小灯泡额定电压为，电压表选用小量程与灯并联，电阻约为，灯正常发时的电流：
，电流表选用小量程与灯串联，如下所示：
图甲中，电流表选用小量程，分度值为，电流表示数为，
如图乙所示电压表选用小量程，分度值为，电压表示数，小于灯的额定电，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向移动，直到电压表示数为额定电压；
移动变阻器滑片，发现电流表示数变大时，由欧姆定律，电路中电阻减小，变阻器连入电路中的电阻减小，根据分压原理，变阻器的电压减小，灯的电压增大，根据电压表示数却变小，故电压表测滑动变阻器两端的电压了电压表与滑动变阻器并联了；
要测量小灯泡的额定功率，小灯泡两端的电压为额定电压，根据并联电路两端电压相等，则定值电阻两端电压也等于，又知，故电流表的示数为。
12.【答案】 灯的实际功率太小 、 、
【解析】解：滑片向右移时灯泡变暗，即电流变小电阻变大，故变阻器左下接线柱连入电路中与灯串联，如下图所示：
已知电源电压为，小灯泡的额定电压为，灯正常发光时的电阻大小约为，由欧姆定律，灯正常发光时电流约为：
，由串联电路的规律及欧姆定律，灯正常发光时的电阻：
，故选用滑动变阻器；
根据图象可知，灯在额定电压下的电流为，小灯炮的额定功率是：
；
某次实验中，小明发现电压表和电流表都正常偏转，电路为通路，灯两端电压不为，却发现灯泡不亮，原因是：通过灯的电流过小，导致灯的实际功率过小；
实验步骤：
按丁图连接电路，先闭合开关、，调节滑动变阻器滑片使电压表示数为；
断开原开关，重新闭合开关、，滑动变阻器滑片位置保持不变，记录电压表示数为；
在中，电压表测灯的电压，灯正常发光；
在中，电压表测灯与的电压，因此时各电阻的大小和电压不变，灯仍正常工作，根据串联电路电压的规律，此时定值电阻的电压：，由欧姆定律通过定值电阻的电流：
，即灯的额定电流，小灯泡额定功率的表达式是：
。
故答案为：如上所示；；；灯泡的实际功率太小；、；、；。
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