18.3 测量小灯泡的电功率 测试卷 2021-2022学年人教版初中物理九年级（含解析）

2021-2022学年度初中物理九年级第十八章第3节
测量小灯泡的电功率测试卷
一、单选题
1．小明发现近来家里的台灯发光变暗了些，造成这一现象的原因不可能是（　　）
A．灯丝升华变细
B．正在使用的家用电器总功率增大
C．灯丝电阻变小
D．灯丝表面部分钨先升华后凝华在灯泡内壁上，导致灯泡透光能力下降
2．某灯泡的额定电压为220V，为了确定它的额定功率，下述方案最佳的是（　　）
A．直接与其他额定电压为220V且标有额定功率的灯泡从外观上比较确定
B．将该灯泡接入220V电路中，测出流过灯泡的电流，用公式P=UI进行计算
C．将它与额定电压为220V且标有额定功率的另一灯泡并联，接入220V电路中，比较两只灯泡的亮度来判断
D．在实验室用伏安法测出灯丝电阻，用公式P=进行计算
3．在如图所示电路中，电源电压保持恒定，若先闭合S1，再闭合S2，则（ ）
A．电流表A2示数增大
B．电压表示数变小
C．电路的总电阻变大
D．小灯泡亮度变暗
4．车用微型吸尘器的直流电动机M的电阻一定，当加在M上的电压为0.3伏时，电流为0.3安，且M不转动；当加在M上的电压为2.0伏时，电流为0.6安，且M能正常转动，则此吸尘器的效率为（不计摩擦）（　　）
A．91.8% B．30% C．70% D．100%
5．把标有“”和“”字样的两个灯泡串联接在的电路中，下列说法中正确的是（ ）
A．灯泡亮
B．“”灯泡两端的电压高
C．灯泡的实际功率大于它的额定功率
D．通过灯泡的实际功率大于它的额定功率
6．某同学做“测定小灯泡的电功率”实验，他正确连接好电路，闭合开关时记录了第1组数据，当小灯泡正常发光时记录了第2组数据，把滑片移到端点时小灯泡闪亮一下后熄灭，并记录了第3组数据，如表所示．则下列判断错误的是( )
电压表示数 电流表示数 小灯亮暗程度
1 1.3 V 0.16 A 暗
2 2.5 V 0.26 A 正常发光
3 4.5 V 0 A 不发光
A．他所用小灯泡的额定电压为2.5V B．他所用小灯泡的额定功率为0.65W
C．他所用电源的电压为4.5V D．滑动变阻器的最大电阻值为30Ω
7．现有电源、开关、电流表、电压表、小灯泡、滑动变阻器各一个，其中小灯泡的U﹣I图象如图所示。将这些元件用导线连成电路后，闭合开关，滑动变阻器的滑片从最左端向右滑动的过程中，电压表的示数从5V开始减小，电流表的示数从0.3A开始增大。下列结论正确的是（　　）
A．电源的电压为5V
B．小灯泡的最大功率为3W
C．滑动变阻器的最大阻值为20Ω
D．整个电路的最小功率是1.5W
8．有一只标有“6V 3W”字样的灯泡A和一只定值电阻B，A和B的电流随两端电压变化关系的图象如图甲所示。则错误的有（　　）
A．定值电阻B的阻值为6Ω
B．将A、B串联接在9V电源两端，灯泡A正常发光
C．将A、B并联接在6V电源两端，10s内电路消耗的电能是30J
D．将A与一个滑动变阻器串联接在6V电源两端，如图乙所示，当灯泡的功率与滑动变阻器的功率相等时，滑动变阻器的功率为0.9W
9．在“测量小灯泡功率”的实验中，小灯泡的铭牌上仅能看清“0.3A”字样，现用电压未知的电池组、电压表或电流表、滑动变阻器、电阻箱、单刀双掷开关、导线等，来测量灯泡额定功率，以下设计的方案中不可行的是（ ）
A．
B．
C．
D．
10．测一额定电压为U0的小灯泡的额定电功率实验时，发现没有电压表，利用一个已知电阻R0、若干开关、电源电压为U的学生电源和导线。她设计出如图所示电路图，所有开关断开，将滑动变阻器阻值调到最大。闭合开关S、S1调节滑动变阻器的滑片,直到电流为，保持开关S闭合和滑动变阻器的滑片位置不动，闭合开关S2后断开开关S1，记下此时的电流I，则小灯泡的额定电功率为（ ）
A． B．
C． D．
二、填空题
11．进行测量时，一般要分别测量小灯泡过暗、_______发光、过亮时三次的电功率，但不能用求平均值的方法计算电功率，只能用小灯泡正常发光时的电功率。
（1）U实_____U额时、P实_____P额，用电器处于正常工作状态；
（2）U实_____U额时、P实_____P额，用电器不能正常工作；
（3）U实_____U额时、P实_____P额，用电器寿命减短，且容易烧坏。
12．一个标有“12V”字样额定功率未知的灯泡，在室内测得其灯丝电阻R随灯泡两端电压U变化的关系图线如图所示。则灯泡正常发光时的电阻为_____Ω．假如灯丝电阻与其热力学温度成正比，室温为300K（K是热力学温度单位），那么在灯泡正常发光的情况下，灯丝的温度为_____K。
13．你家中用电器的额定电压一般是________V，通常情况下它们以________的连接方式接入电路；用电饭煲煮饭是因为电流具有______效应。白炽灯的发光亮度取决于灯的___________。
14．灯泡Ll标有“6V 3W”的字样，灯泡L2标有“6V 6W”的字样，将它们串联在电路中，要使每个灯泡都不损坏，这段电路两端所加最大电压为 ________ V，灯 ________ 更亮．
15．标有“220V 100W”和“220V 40W”的电灯各一盏，它们的电阻之比R1：R2＝_____；把它们串联到电路中，则它们两端电压之比U1：U2＝_____，实际功率之比P1：P2＝_____。
三、作图题
16．在“测量小灯泡的电功率”实验中，老师为同学们准备了如下器材：电源(电压为6V)额定电压为2.5V的小灯泡(电阻约为10Ω)、电流表、电压表、开关、滑动变阻器(50Ω 1A)、导线，用笔画线代替导线，将图甲所示的实物电路连接完整，要求正确选择电流表量程。
（______）
17．测量小灯泡电功率，请用笔画线代替导线将实物电路图连接完整．
四、实验题
18．在伏安法”测定小灯泡的功率”的实验中，小明和小亮同学设计的电路如图甲所示，他选用的小灯泡额定电压为3.8V，电阻约为 15 Ω，电源电压为6 V 且保持不变。
（1）该实验原理是___________；连接电路时开关应___________：
（2）小明连好电路（如图乙）后，闭合开关S，发现灯泡不发光，电流表的示数为零，电压表的示数为 6V，产生故障的原因可能是_______两个接线柱 （选填接线柱编号）间的电路发生了_______（“开路”或“短路”）。
（3）小亮连好电路（如图乙）后，闭合开关S，也发现灯泡不发光，但电流表、电压表均有示数，产生这种现象的原因是___________。
（4）小明排除故障后，调节滑动变阻器使电压表的示数为_________V 时，灯正常发光，此时电流表的示数位置如图丙所示，则灯泡的额定功率为___________W。
（5）小明测量并记录了多组不同电压下灯的电流，发现通过灯丝的电流与灯两端电压并不是正比关系，其原因可能是___________。
五、综合题
19．小王同学进行“测定小灯泡电功率”的实验。实验中使用的小灯均标有“”字样，额定功率在1W~1.5W之间，电源为若干节新的干电池串联而成。小王连接电路，闭合开关，移动变阻器的滑片，电流表示数变化范围为0.06A~0.2A、电压表示数变化范围为0~1.2V，小灯始终无法正常发光。小王仅调整了实验器材，闭合电开关后，移动滑片，发现当变阻器的滑片恰好在中点上，小灯正常发光。
(1)小王第一次实验中存在的问题有_____。（写出一个就可以）
(2)滑动变阻器的最大阻值是_____Ω。
(3)求出小王第二次实验的电源电压和小灯的额定功率。_____（此题要求写出计算过程）
六、计算题
20．如图甲所示为小丽“测小灯泡的电功率”的实验装置，小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)请用笔划线代替导线将电路连接完整____，要求滑片P向右移动时灯泡变亮；
(2)小丽连接好电路后，闭合开关，发现电压表没有示数，电流表有示数，出现这种故障的原因可能是____；
(3)电路故障排除后，电压表的示数如图乙所示，要测小灯泡的额定功率，则滑动变阻器的滑片应向____端（填“A”或“B”）移动；
(4)调节滑动变阻器使灯泡正常发光，电流表的示数如图丙，则小灯泡的额定功率为______W；
(5)小灯泡正常发光时的电阻为__________Ω（保留一位小数），测量过程中发现小灯泡两端电压和通过的电流越大时，小灯泡的电阻越大，原因是：___________。
21．把标有“6V 3W”的小灯泡L与最大阻值为100的滑动变阻器RW连接在总电压恒为18V的电路中，如图所示。电流表和电压表选择的量程分别为“0～0.6A”和“0～15V”。要求闭合开关S后，两电表的示数均不超过所选量程的最大测量值，且灯泡L两端电压不超过额定值（设灯丝电阻不变）。求：
（1）电路允许通过的最大电流？
（2）电路消耗总电功率的最大值？
（3）小灯泡L消耗电功率的最小值？
（4）滑动变阻器RW允许调节的范围是？
试卷第11页，共33页
参考答案
1．C
【详解】
A．灯丝材料、长度不变，灯丝升华变细，灯丝变大，电源电压不变，由可知，灯泡功率变小，灯变暗，故A不符合题意；
B．正在使用的家用电器总功率增大，电路总电流变大，导线电阻损失的电压越大，灯泡两端的实际电压U变小，由可知，灯泡功率变小，灯变暗，故B不符合题意；
C．电源电压U不变，灯丝电阻R变小，由可知，灯泡功率变大，灯变亮，故C符合题意；
D．灯丝表面部分钨先升华后凝华在灯泡内壁上，导致灯泡透光能力下降，灯看起来变暗，故D不符合题意。
故选C。
2．B
【详解】
AC．用肉眼从外观上观察比较，误差较大，不是最佳方案，故AC不符合题意；
B．灯泡的额定电压是220V，将灯泡接入220V的电路中，测出灯泡的电流，再用电功率公式求出其功率，即为灯泡的额定功率，故B符合题意；
D．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，故D不符合题意。
故选B。
3．A
【详解】
A．若先闭合S1，灯泡L和A1、A2串联接入电路，根据串联电路电流规律，A2的大小就是A1，再闭合S2，R1也接入电路，此时L与R1并联接入，根据并联电路电流规律，A2示数应该变大，选项A符合题意；
B．整个过程，电压表测的都是电源电压，示数大小不变，B项不合题意；
C．并联电路的总电阻小于任何一条支路的分电阻，所以若先闭合S1，再闭合S2，总电阻变小，C项不合题意；
D．整个过程，小灯泡两端的电压和流过它的电流大小不变，那么它的电功率大小也不变，小灯泡的亮度也不变，D项不合题意。
4．C
【详解】
ABCD．吸尘器中电动机不转时，相当于纯电阻电路，电阻为
电动机转动时，吸尘器消耗的电能为
W=U2I2t
此时电动机产生的热量为
Q=I22Rt
输出机械能为
W有用=W-Q= U2I2t- I22Rt
吸尘器的效率为
故ABD错误，C正确。
故选C。
5．B
【详解】
A．已知，，由公式可知：
；
又因为两灯串联，，由公式可知：
；
所以灯泡比灯泡暗，故A项错误；
B．因为，且，由得可知：
；
故B项正确；
CD．由公式可知，两灯泡的电阻保持不变，但其实际电压小于额定电压，因此实际功率小于额定功率，故CD项错误．
6．D
A、灯泡在额定电压下正常发光，由表中实验数据可知，灯泡正常发光时电压为2.5V，则灯泡额定电压为2.5V，故A正确；
B、灯泡正常发光时的功率为额定功率，由表中实验数据可知，灯泡额定功率：，故B正确；
C、灯泡烧坏，灯泡断路，电压表测电源电压，由表中实验数据可知，电源电压为U=4.5V，故C正确；
D、闭合开关时，滑动变阻器阻值全部接入电路，由第一组实验数据可知，此时滑动变阻器两端电压：，滑动变阻器最大阻值：，故D错误．
故选D．
7．B
【详解】
由题意可知，滑动变阻器的滑片从最左端向右滑动的过程中，电压表的示数从5V开始减小，电流表的示数从0.3A开始增大，说明电路的总电阻减小，变阻器接入电路中的电阻减小，则滑片位于最左端时变阻器接入电路中的电阻最大。
由串联电路的分压特点可知，滑片位于最左端时电压表的示数最大，则电压表应并联在滑动变阻器两端，电路图如下图所示
当变阻器接入电路中的电阻最大时其两端的电压U滑＝5V，电路中的电流I＝0.3A，则滑动变阻器的最大阻值
故C错误；
由图象可知，此时灯泡两端的电压UL＝1V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电源的电压
U＝U滑+UL＝5V+1V＝6V
故A错误；
整个电路的最小功率
P小＝UI＝6V×0.3A＝1.8W
故D错误；
当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，灯泡两端的电压和电源的电压相等，由图象可知通过灯泡的电流I′＝0.5A，则小灯泡的最大功率
PL大＝UI′＝6V×0.5A＝3W
故B正确。
故选B。
8．C
【详解】
A．由图甲可知，B的阻值为 ，故A正确，A不符合题意；
B．由图甲可知，电流为0.5A时，A、B的电压之和等于电源电压9V，此时灯泡A的电压为6V，所以灯泡正常发光，故B正确，B不符合题意；
C．将A、B并联接在6V电源两端，由图甲可知，A的电流为0.5A，B的电流为1A，所以10s内电路消耗的电能为
故C错误，C符合题意；
D．当灯泡的功率与滑动变阻器的功率相等时，由于串联电路电流相等，所以灯泡和滑动变阻器的电压也相等，分别为3V，由图甲可知，此时电流为0.3A，所以滑动变阻器的功率为
故D正确，D不符合题意。
故选C。
9．A
【详解】
A．无论接a还是接b都不能控制通过L的电流达到0.3A，故A不可行，故A符合题意；
B．让S2接a，R0调到固定阻值不变，调节滑动变阻器，使电压表的示数达到R0的0.3倍，此时L正常发光，并记录电压表的示数为U0，R0与灯L的串联，电流为0.3A；S2接b，R0与L的电压为U1，U1-U0就是灯L的额定电压，再根据P=UI，可以计算出灯泡的额定功率，故B可行，故B不符合题意；
C．S2接b，调节滑动变阻器，使电流表的示数达到0.3A，此时L与R0两端的电压相等，保持R0的电阻不变，将S2接a，此时的电流表示数为I1，通过R0的电流为I1-0.3A，根据欧姆定律即可计算出R0两端的电压，也是L两端的电压；再根据P=UI即可得到L的额定功率，故C可行，故C不符合题意；
D．S2接a，R0阻值保持不变，调节滑动变阻器，使电流表的示数达到0.3A，再将S2接b，此时L正常发光；根据R0的阻值和电流计算出R0的电功率，L与R0的电功率相等，故D可行，故D不符合题意。
故选A。
10．A
【详解】
闭合开关S、S2时，R0与L并联，电流表测总电流，闭合开关S、S1时，电流表测通过R0的电流，所以灯泡电功率为
故BCD错误，A正确。
故选A。
11．正常 等于 等于 小于 小于 大于 大于
【详解】
[1]测量小灯泡的电功率时，一般要分别测量小灯泡过暗、正常发光、过亮时三次的电功率。
（1）[2][3]当U实=U额时，P实=P额，用电器正常工作。
（2）[4][5]当U实＜U额时，P实＜P额，用电器不能正常工作。
（3）[6][7]当U实＞U额时，P实＞P额，用电器不能正常工作，容易烧坏。
12．6 1800
灯泡正常发光时的电压值为12V，由图象可知，当电压为12V时，灯丝电阻为6Ω；由图可知室温下灯丝的电阻为1Ω；则灯泡正常发光时的电阻为室温下灯丝电阻的6倍；因灯丝电阻与热力学温度成正比，故此时灯丝的温度应为6×300K=1800K。
13．220V 并联 热 实际功率
【详解】
家庭电路的电压是220V，家用电器的额定电压也是220V，家用电器只有并联在家庭电路中，用电器两端的电压等于额定电压，用电器才能正常工作。电流流过电炉丝时，电炉丝要产生热量，这是电流的热效应，电饭煲是根据电流的热效应来工作的。白炽灯的发光亮度取决于灯的实际功率
14．9 L1
根据灯泡的铭牌可知额定电压和额定功率，由 别求出额定电流，再根据欧姆定律分别求出灯泡的电阻；将不同的两个灯泡串联起来接在电源两端时，根据串联电路各处的电流相等和允许的最大电流确定电路中的最大电流，再根据串联电路的电阻特点和欧姆定律求出两端的最大电压；根据串联电路的电流特点及P=I2R可知两灯泡实际功率的大小关系，由灯泡的亮暗取决于实际功率的大小可知两灯泡中最亮的灯泡。
【详解】
两灯泡的额定电流：，，两灯泡的电阻：，，
两灯泡串联，允许通过两灯泡的最大电流I=0.5A，
电路两端允许加的最大电压为U=I（R1+R2）=0.5A×（12Ω+6Ω）=9V；
串联电路各处的电流相等，且P=I2R，R1＞R2，灯L1实际功率较大，灯泡明亮程度是由实际功率决定的，灯L1灯泡较亮。
15．2：5 2：5 2：5
已知两电灯的额定电压和额定功率，根据得出两电灯的电阻之比；
根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出两电灯串联时两端的电压之比，根据P=I2R求出实际功率之比。
【详解】
根据得，两电灯的电阻之比：
；
两电灯串联时，因为串联电路中各处的电流相等，根据欧姆定律可得，两电灯两端的电压之比：
；
实际功率之比：
。
16．
【详解】
灯的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω，由欧姆定律可得，灯的额定电流约为
故电流表选用小量程串联在电路中，变阻器按“一上一下”连入电路中，如下图所示：
。
17．
【详解】
解：
在测量小灯泡电功率的实验中，滑动变阻器的作用是调节灯泡两端电压，则变阻器应“一上一下”串联入电路中，由此补充实物电路图如图所示：
18．P=UI 断开 ③⑤或③④ 开路 滑动变阻器接入电阻太大 3.8 0.988 灯丝电阻受温度影响发生了变化
【详解】
（1）[1]测定小灯泡的功率用到电功率的公式P=UI。
[2]连接实物电路时，为了保护电路，开关必须断开。
（2）[3][4]电流表没有示数说明电路故障为开路，而电压表有示数，则故障为：小灯泡开路，所以可能是小电灯的灯丝断了，也可能是小电灯的灯座接触不良，一定时③⑤或③④两接线柱间发生开路。
（3）[5]闭合开关，接通电路后，电流表、电压表工作正常，示数均不为零，说明电路是通路，可能是滑动变阻器接入电路的电阻过大，电路中电流最小，灯泡不能发光。
（4）[6][7]实验中移动滑片P，当电压表示数为3.8V时，灯泡正常发光，由图电流表使用0~0.6A量程，分度值为0.02A，示数为0.26A，所以灯泡的额定功率
P=UI=3.8V×0.26A=0.988W
（5）[8]由于灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以灯泡的电阻变化较大，故通过灯丝的电流与灯两端电压并不是正比关系。
19．电源电压太小 20 7.5V；13.5W
【详解】
(1)[1]小灯泡能发光，电压表、电流表均有示数，说明电路无故障； 无论怎么移动滑动变阻器，小灯泡均不能正常发光，说明小灯泡两端的电压无法达到额定电压，电源电压太小。
(2)[2]由题可知，电压表示数最小值为0，说明此时电压表并联部分电阻为0，小灯泡电阻不为0，滑动变阻器移动滑片可以使滑动变阻器接入电路的电阻为0，说明电压表并联在滑动变阻器两端，则当电压表示数最大，即为12V时，电流表示数最小，即为0.06A，此时滑动变阻器阻值最大，则最大阻值为
(3)小灯泡额定电压下的电流为0.3A，额定功率在1W~1.5W之间，由可知，小灯泡额定电压的范围为
即
当变阻器的滑片恰好在中点上，小灯正常发光，则此时电路中电流为0.3A，滑动变阻器接入电路的阻值为
滑动变阻器两端的电压为
由串联电路电压规律可知，电源电压取值范围为
解得，因为电源由若干节新干电池组成，每节干电池电压1.5V，所以应该由5节干电池组成，电源电压7.5V，则小灯泡两端的电压为
小灯泡的额定功率为
答：小王第二次实验的电源电压为7.5V，小灯的额定功率13.5W。
20． 小灯泡短路 A 0.75 8.3 电阻随温度的升高而增大
【详解】
(1)[1]测定小灯泡的电功率的实验中，滑动变阻器一上一下串联接入电路中，要求滑片P向右移动时灯泡变亮，即P右移变阻器连入阻值变小，将灯泡和变阻器的B接线柱连接，由此实物连接如图所示：
(2)[2]电流表有示数，说明整个电路是通路，电压表无示数，说明电压表并联的灯泡发生了短路。
(3)[3]由图乙知电压表的量程为0-3V，示数为2.7V，灯的额定电压2.5V，大于灯泡的额定电压，应减小灯两端的电压，根据串联电路电压的规律，应增大变阻器的电压，由分压原理，应增大变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向A移动，直到电压表示数为额定电压。
(4)[4]灯泡正常发光时电压U=2.5V；电流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，示数为0.30A，所以灯泡的额定功率
(5)[5]灯泡正常发光时的电阻
[6]灯泡在不同亮度下，灯丝的温度不同，所以其阻值也不同即电阻随温度的升高而增大。
21．（1）0.5A （2）9W （3）0.75W （4）24Ω 60Ω
(1)根据P＝UI可得，灯泡的额定电流：IL＝＝0.5A，∵串联电路中各处的电流相等，且电流表的量程为0 0.6A，∴电路中的最大电流Imax＝0.5A；
(2)电路中的电流最大时，电路消耗的电功率最大，则Pmax＝UImax＝18V×0.5A＝9W；
(3)当电压表的示数U＝15V时，电路中的电流最小，灯泡消耗的电功率最小，根据欧姆定律可得，灯泡的电阻：RL＝＝12Ω，∵串联电路中总电压等于各分电压之和，∴灯泡两端的电压：U′L＝U UV＝18V 15V＝3V，电路中的电流：Imin＝＝0.25A，小灯泡L消耗电功率的最小值：PLmin＝U′LImin＝3V×0.25A＝0.75W；
(4)当电路中的电流最大时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，此时电路中的总电阻：
R＝＝36Ω，∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和，∴滑动变阻器接入电路中的最小电阻：RWmin＝R RL＝36Ω 12Ω＝24Ω，当电压表的示数最大时滑动变阻器接入电路中的电阻最大，则RWmax＝＝60Ω，∴滑动变阻器RW允许调节的范围为24Ω 60Ω.
答：(1)电路允许通过的最大电流为0.5A；(2)电路消耗总电功率的最大值为9W；(3)小灯泡L消耗电功率的最小值为0.75W；(4)滑动变阻器RW允许调节的范围是24Ω 60Ω.
答案第11页，共22页
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