第十六章 第三节测量电功率练习2021-2022学年九年级物理沪科版（含解析）

初中物理·沪科版·九年级全一册——第十六章　电流做功与电功率
第三节　测量电功率
测试时间:35分钟
一、选择题
1.下列各组仪器中,可以用来测量电功率的是 (　　)
①电能表和停表;②电能表和电压表;③电能表和电流表;④电流表和电压表。
A.①②　　　　B.③④　　　　C.①④　　　　D.②③④
2.在测小灯泡的电功率的实验中,某同学电路连接正确,闭合开关,灯泡发光,但无论怎样调节滑动变阻器,电压表示数都达不到灯泡的额定电压,其原因可能是 (　　)
A.变阻器总电阻太大　　　　　　　　　　 B.电压表量程选大了
C.电源电压太低　　　　　　　　　　 D.灯泡灯丝断了
3.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
4.在“测量小灯泡的电功率”的实验中,某同学连接好电路,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,当滑动变阻器连入电路中的电阻变大时,电压表的读数也随着变大,反之,随着变小,则发生这一现象的原因是 (　　)
A.电压表的正、负接线柱接反了
B.电压表选择的量程不合适
C.电压表坏了
D.电压表与滑动变阻器并联
5.某同学利用如图所示电路,测量额定电压为2.5 V的小灯泡的额定功率,下列说法错误的是 (　　)
A.闭合开关前,滑片P应滑到B端
B.闭合开关后,小灯泡不发光,一定是小灯泡灯丝断了
C.当电压表示数为2.5 V时,测出通过小灯泡的电流,可算出小灯泡的额定功率
D.从实验中还可得知,小灯泡的实际功率越大,小灯泡越亮
二、填空题
6.在“测定小灯泡的电功率”的实验中,小灯泡在　　　　　　　　　　　的条件下才能正常发光;小灯泡过亮,是因为　　　　　　　　　　;小灯泡过暗,是因为　　　　　　　　　　。
7.如图所示是小华家的电子式电能表的表盘(局部)。小华将家里的电脑开启使用,其他电器全部关闭,他发现电脑工作12 min,电能表的指示灯闪了80次,则电脑工作12 min消耗的电能是　　　　kW·h,这台电脑工作时的功率是　　　　W。
8.在“测定额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率”的实验中,至少要　　　　节干电池。电压表应和　　　　并联,选用　　　　V的量程。闭合开关后,调节　　　　,使电压表的示数为　　　　;若此时电流表的示数为0.2 A,则该灯泡的额定功率为　　　　W。
9.电能表的表盘上标有“3 000 r/(kW·h)”。如果该电能表的转盘在半小时内转了1 200 r。表明用电器消耗的电能是　　　　kW·h;用电器的电功率是　　　　W。
10.小明家的电能表如图所示,他家能同时工作的用电器的总功率不宜超过　　　　W。若单独将某一用电器接入电路工作时,测得电能表的转盘在6 min内转过了30转,则该用电器的功率是　　　　W。
11.如图甲所示,将额定电压为2.5 V的小灯泡接入电源电压为4.5 V的电路中,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P,记录相应电压表和电流表的示数,并绘制出如图乙所示的I-U图像,则小灯泡的额定功率为　　　　W,小灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的电阻是　　　　Ω。
三、实验探究题
12.小刚学了电功率之后,决定测定自己家的电视机的实际电功率,所用的测量仪器是:电能表一块[3 000 r/(kW·h)]、停表一只,请你简要叙述实验过程。
13.如图甲所示是测量额定电压为6 V的某电阻元件电功率的实物电路。
(1)请用笔画线代替导线将实物电路连接完整。
(2)闭合开关,调节滑动变阻器,直到电阻元件正常工作,记录实验数据并绘制I-U图像如图乙所示。由图像可知,电阻元件的额定功率为　　　　W。
(3)分析图像发现,通过电阻元件的电流与其两端的电压不成正比,原因是　　　　　　　　　　　　　　。
(4)若在调节滑动变阻器的过程中,突然电流表示数变为零,电压表示数接近电源电压,分析可知　　　　发生了断路。
14.某实验小组用伏安法测量小灯泡的电功率,待测小灯泡的额定电压为2.5 V。
(1)请用笔画线代替导线,完成图甲实物电路的连接。
甲
乙
(2)检查电路连接无误后,闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应处于　　　　的位置。闭合开关S后,灯泡不亮,电压表有示数,电流表指针几乎不动。产生这一现象的原因可能是　　　　　　　　　　　　。
(3)故障排除后进行实验,通过移动滑片记录了多组数据,并作出了如图乙所示的I-U图像。据图可知小灯泡的额定功率为　　　　W。
(4)现将该小灯泡与一个10 Ω的定值电阻串联后接入电压为3 V的电源两端,此时小灯泡实际功率是　　　　W。
15.在探究电路的实验中,几个小伙伴将电阻R、标有“2.5 V”字样的小灯泡L和滑动变阻器串联接入电路。并把变阻器的滑片移到了连入阻值最大端,电源为6 V稳压直流输出,如图所示。请完成下列问题:
(1)如果用电压表分别测量R与L的电压,请用笔画线将电路连接完整。
实验次数 电阻两端电压U1/V 灯两端电压U2/V 电流I/A 小灯泡亮度
1 1.0 0.5 0.10 不亮
2 2.2 1.5 0.22 偏暗
3 2.8 2.5 0.28 正常
4 3.0 2.8 0.30 极亮
(2)闭合开关,移动变阻器的滑片,记录4组测量数据在表格中。分析U2与I的值,可发现的实验结论是:①小灯泡的电阻是变化的,当通过电流增大使灯丝的温度升高时,其电阻会变　　　　;②小灯泡的亮度决定于　　　　(选填代号:A.通过灯的电流、B.灯两端的电压、C.灯的实际功率)。
(3)通过大量的实验研究,我们必须养成一定的科学态度。比如,通过移动变阻器的滑片,获得多次实验数据很重要;小敏认为对于灯泡的意义是便于求出平均功率达到减小测量误差的目的。你对小敏此观点的评价是　　　　　　　　　　　　　　　　。(需说明理由)
一、选择题
1.答案　C　根据电功率的定义公式P=,可以利用电能表和停表测量电功率;根据电功率的计算公式P=UI,可以利用电压表和电流表测量电功率。
2.答案　C　滑动变阻器接入电路的阻值是可以调节的,而且最小可调节至阻值为零,此时灯泡两端电压等于电源电压,因此A不合题意。电压表量程的大小,不会影响灯泡两端的电压,B不合题意;如果电源电压太低,即使滑动变阻器接入电路的阻值最小,灯泡两端电压也达不到灯泡的额定电压,C符合题意;如果灯泡灯丝断了,则灯泡不会发光,故D不符合题意。
3.答案　D　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。
4.答案　D　滑动变阻器连入电路中的电阻变大时,电压表的读数也随着变大,反之,随着变小,说明电压表不是接在小灯泡的两端,而是与滑动变阻器并联,故D正确。
5.答案　B　闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑到B端,故A正确;闭合开关后,小灯泡不发光的原因有很多,并不一定是小灯泡灯丝断了,故B错误;当电压表示数为2.5 V时,测出通过小灯泡的电流,可算出小灯泡的额定功率,故C正确;小灯泡的亮度与小灯泡的实际功率有关,实际功率越大,小灯泡越亮,故D正确。
二、填空题
6.答案　两端电压等于额定电压　灯泡两端电压高于额定电压　灯泡两端电压低于额定电压
解析　在“测定小灯泡的电功率”的实验中,小灯泡在两端电压等于额定电压的条件下才能正常发光;当灯泡两端电压高于额定电压时,小灯泡的实际功率大于额定功率,小灯泡过亮;当灯泡两端电压低于额定电压时,小灯泡的实际功率小于额定功率,小灯泡过暗。
7.答案　0.05　250
解析　1 600 imp/(kW·h)表示每消耗1 kW·h的电能,指示灯闪烁1 600次,指示灯闪烁80次,则电脑消耗的电能W= kW·h=0.05 kW·h;电脑的功率P===0.25 kW=250 W。
8.答案　2　小灯泡　0~3　滑动变阻器　2.5 V　0.5
解析　因为小灯泡的额定电压为2.5 V,则至少需要2节干电池。电压表应和小灯泡并联,因为小灯泡的额定电压为2.5 V,故电压表选用0~3 V的量程。闭合开关后,调节滑动变阻器,使电压表的示数为小灯泡的额定电压2.5 V,若此时电流表的示数为0.2 A,则该灯泡的额定功率P额=U额I额=2.5 V×0.2 A=0.5 W。
9.答案　0.4　800
解析　用电器消耗的电能W==0.4 kW·h,用电器的功率P===0.8 kW=800 W。
10.答案　4 400　100
解析　由图知电能表允许通过的最大电流为20 A,所以同时工作的用电器的最大总功率P=UI=220 V×20 A=4 400 W;电能表的转盘转30转,用电器消耗的电能W==0.01 kW·h,所以用电器的功率P===0.1 kW=100 W。
11.答案　0.625　8
解析　由图乙可知,当小灯泡两端的电压U=2.5 V时,通过小灯泡的电流I=0.25 A,则小灯泡的额定功率P=UI=2.5 V×0.25 A=0.625 W;由电路图知,小灯泡与滑动变阻器串联,电压表测小灯泡两端的电压,当小灯泡正常发光时,U=2.5 V,电路中的电流I=0.25 A,滑动变阻器两端的电压U滑=U'-U=4.5 V-2.5 V=2 V,滑动变阻器接入电路的电阻R滑===8 Ω。
三、实验探究题
12.答案　见解析
解析　关闭家中其他所有用电器,只让电视机工作,测出此时电能表转过n圈所需时间t,则时间t内电视机消耗的电能W= kW·h=n×1 200 J,根据P==,便可求出电视机的实际电功率。
13.答案　(1)如图所示
(2)1.8　(3)电阻元件的电阻随温度的变化而变化　(4)电阻元件
解析　(1)滑动变阻器按一上一下连入电路中与电流表串联;
(2)某电阻元件的额定电压为6 V,根据绘制的I-U图像知,电阻元件在额定电压下的电流为0.3 A,电阻元件的额定功率P=UI=6 V×0.3 A=1.8 W;
(3)分析图像发现,通过电阻元件的电流与其两端的电压不成正比,原因是电阻元件的电阻随温度的变化而变化;
(4)若在调节滑动变阻器的过程中,突然电流表示数变为零,电路可能断路,电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,分析可知电阻元件发生了断路。
14.答案　(1)如图所示
(2)最右侧　灯泡断路　(3)0.75　(4)0.2
解析　(1)小灯泡的额定电压为2.5 V,所以电压表应选择0~3 V量程与灯泡并联;(2)为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应处于阻值最大处的位置,即最右侧;灯泡不亮,电流表指针几乎不动,说明电路有断路,电压表有示数,说明电压表两接线柱到电源间是通路,所以故障的原因可能是灯泡断路了;(3)灯泡两端电压等于额定电压2.5 V时正常发光,由图像知,此时通过灯泡的电流为0.3 A,所以灯泡的额定功率P=UI=2.5 V×0.3 A=0.75 W;(4)将灯泡与一个10 Ω的定值电阻串联后接入电压为3 V的电源两端,由图像知,当通过灯泡的电流为0.2 A时,灯泡两端电压为1 V,由串联电路电流特点和欧姆定律知,此时定值电阻两端电压UR=I'R=0.2 A×10 Ω=2 V,灯泡两端电压与定值电阻两端的电压和恰好等于电源电压3 V,符合题意,所以此时小灯泡实际功率P实=U实I'=1 V×0.2 A=0.2 W。
15.答案　(1)如图所示
(2)①大　②C
(3)灯泡在不同电压下的电流不同,实际功率不同,求灯泡的平均功率没有意义,这样做是为了得出灯泡的亮度和实际功率的关系和规律。
解析　(1)由实物图知,电流表、R、L、滑动变阻器串联,电压表V2测L两端电压,所以应将电压表V1并联在R两端;
(2)由表中各次实验灯泡两端电压和电流表示数知,灯泡两端电压越大,通过的电流也越大,但电压变化大于电流变化,根据R=知,灯丝电阻变大;由P=UI知灯泡的实际功率越大,温度越高,且灯泡越亮。所以,①小灯泡的电阻是变化的,当通过电流增大使灯丝的温度升高时,其电阻会变大;②小灯泡的亮度决定于灯的实际功率;
(3)灯泡在不同电压下的电流不同,实际功率不同,求灯泡的平均功率没有意义,这样做是为了得出灯泡的亮度和实际功率的关系和规律。