【卷04】 第十八章 第3节 测量小灯泡的电功率——2021～2022学年九年级物理下册同步作业练习（含解析）

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第十八章 电功率
第3节 测量小灯光的电功率
基础达标练
知识点1 实验器材的选取、连接
1.在“测量小灯泡的额定功率”实验中,小明利用现有器材：电源(电压恒为6V)、电压表、电流表、开关各一个,导线若干,额定电压为3.8V的小灯泡和标有“20Ω 1.5A”的滑动变阻器,设计了如图甲所示的电路。
(1)如果小灯泡的额定功率小于2W,电流表的量程选________A为宜。
(2)请用笔画线代替导线,按照图甲所示的电路,将图乙中的实物电路连接完整。(连线不得交叉)
知识点2 基本实验操作
2.做“测量小灯泡的电功率”实验时,小明设计的实验电路如图甲所示。
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到最________(选填“左”或“右”)端。
(2)已知小灯泡上标有“2.5V”字样,实验过程中发现电压表的示数为1.5V,为使小灯泡正常发光,应将滑片向________(选填“左”或“右”)端移动。
(3)当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,则此时通过小灯泡的电流是________A,小灯泡的额定功率是________W。
(4)实验过程中,老师要求小明改变小灯泡两端的电压后进行多次测量,你认为这样做的目的是为了___________
________________________。
知识点3 故障分析与排除
3.小丽和同学们做“测量小灯泡的电功率”实验,实验电路如图所示。
(1)连好实验电路后,闭合开关,发现灯泡不发光,电流表的示数为零,电压表的示数约等于电源电压,产生此故障的原因可能是____________________________________________________________。
(2)同组的小强同学在连接电路的过程中发现,连好最后一根导线时,灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭。检查后发现连线正确,请你找出实验中两个操作不当之处：
①________________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________________。
(3)同组的小浩同学在做实验时,电路连接无误,闭合开关后,灯泡发光,电流表有示数,而电压表的示数为零,该故障的原因可能是____________________________________________________________。
(4)同组的小刚同学在做实验时,电路连接无误,闭合开关后,灯泡不发光,电流表的指针明显偏转,而电压表的示数为零,该故障的原因可能是_____________________________________________________________。
重点提升练
4.如图甲所示是“测量小灯泡的电功率”的电路,图乙是实物电路。其中电源是两节新干电池,小灯泡的额定电压为2.5V,滑动变阻器上标有“10Ω 1A”。
(1)图乙已连接了部分电路,请用笔画线代替导线按照电路图将未连接的电路连接完整。
(2)小明同学连接好电路后闭合开关,发现灯光特别亮,这表明他在闭合开关前没有________________________。
(3)调节滑片P使电压表的示数为2.5V,读出此时电流表的示数。若要增大小灯泡的电功率,则滑片P应________向移动。
(4)小明同学测得的实验数据如下表,并绘制成如图丙所示的-U关系图像,通过图像发现灯丝的电阻是变化的,这一现象表明________________________。根据图像可知,小灯泡的额定功率是________W。你认为这个表格的不妥之处是________________________,理由是________________________________________________________
____________________________________________________________。
(5)有一位同学在连接好电路后闭合开关,在移动滑动变阻器滑片P的过程中发现：灯泡变亮时,电压表示数变小；灯泡变暗时,电压表的示数变大。经检查发现所用器材完好,出现这种现象的原因可能是____________________
________________________________________________________________________________。
5.在“测量U额为2.5V的小灯泡的额定功率”实验中,小红连接了如图甲所示的电路。观察发现该电路中有一根导线连接错误；正确改接后,闭合开关,发现小灯泡不亮；经过相应的操作后,小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示。小月同学利用如图丙所示的电路,也测出了该灯的额定功率,其中R＝25Ω。请你解答问题。
(1)在图甲中应改动的导线上打“×”,并用笔画线代替导线画出正确的接法。
(2)发现小灯泡不亮时,首先应该进行的操作是________________________________________。
(3)图乙电流表的示数为________A,小灯泡的额定功率为________W。
(4)将小月同学的实验步骤补充完整：
①只闭合开关S和S2,调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数I1为________A；
②保持滑动变阻器滑片的位置不动,只闭合开关和S1,读出电流表的示数I2；
③小灯泡额定功率的表达式为P额＝________________。(用已知量和测量量的符号表示)
核心素养练
6.某实验小组的同学在进行“测量小灯泡的额定功率”的实验中,准备器材：电源(电压恒为6V)、开关、电压表、电流表各一个,导线若干,额定电压为3.8V的待测小灯泡(电阻约为12Ω),滑动变阻器两个(A:“5Ω 2A”；B:“20Ω 0.5A”)。如图甲所示是实验电路。
(1)该实验的实验原理是________________；实验中,应选用的滑动变阻器是________(选填“A”或“B”)。
(2)某同学按图甲所示连接电路后,闭合开关,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡始终不发光,且电压表的示数接近电源电压,则电路的故障是________________
(3)排除故障后,移动滑动变阻器的滑片,并绘制出了小灯泡的U-I图像,如图乙所示。则该小灯泡的额定功率为________W。
(4)该组的另一同学做实验时,发现电压表0～15V量程已经损坏,0～3V量程还可以正常使用,在不添加器材的情况下,为了测出该小灯泡的额定功率,请你在图丙中的虚线框内画出正确的电路图。
(5)由图乙推知：若小灯泡的实际电压是额定电压一半时的电功率为P1,小灯泡的实际电流是额定电流一半时的电功率为P2,则P1________P2(选填“>”“<”或“＝”)。
(6)另一小组做实验时,发现电流表已经损坏,为了测出该小灯泡的额定功率,小组在实验室选了一个10Ω的电阻R0和一个单刀双掷开关,设计了如图丁所示的电路,并完成了该实验。
①闭合开关S,将S1接b,调节滑动变阻器R使小灯泡正常发光,记录电压表的示数为U1；
②闭合开关S,滑动变阻器的滑片保持不动,将S1接a,读出此时电压表的示数为U2；
③小灯泡的额定功率P额＝________。(用R0、U1、U2表示)
★防错小贴士★
用“伏安法”测量小灯泡的电功率时,多次测量是为了使小灯泡分别在小于、等于、大于额定电压时工作,不是为了求平均值减小误差。(详见第4题)
《参考答案及解析》
第3节 测量小灯泡的电功率
1.(1)0～0.6 (2)如图所示
2.(1)右 (2)左 (3)0.3 0.75 (4)测量不同电压下小灯泡的实际功率
解析：(2)电压表的示数为1.5V,低于额定电压,要使灯泡正常发光,应增大灯泡两端的电压。根据串联电路的分压规律可知,应减小变阻器两端的电压,即减小变阻器的阻值,应将滑片向左端滑动,直到电压表的示数为2.5V。
(3)电流表的示数为0.3A,小灯泡的额定功率P额＝U额I额＝2.5V×0.3A＝0.75W。
3.(1)小灯泡断路
(2)连接电路时开关没有断开没有将变阻器的滑片调到阻值最大处
(3)电压表接线柱松动(或电压表接触不良)
(4)小灯泡短路
4.(1)如图所示
(2)将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处
(3)左
(4)灯泡灯丝的电阻随温度的变化而变化 0.75 计算小灯泡的平均功率 小灯泡在不同实际电压下的实际功率不同,反应了小灯泡的明暗程度不同,求平均值没有意义
(5)电压表与滑动变阻器并联了
【解析】(1)电压表要并联在电路中,电压表选用0～3V的量程。
(3)若要增大小灯泡的电功率,应增大电路中的电流,由I＝可知,应减小电路的总电阻,故滑片P应向左移动。
(4)灯泡的额定功率P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W。
5.(1)如图所示
(2)将滑片适当向右滑动,观察小灯泡的发光情况
(3)0.32 0.8 (4)①0.1 ③U额(I2-I1)
【解析】(1)电压表应测量小灯泡两端的电压,电流表测量通过小灯泡的电流,所以应将小灯泡右接线柱与电流表正接线柱相连的导线断开,改接到电压表负接线柱上即可。
(2)连接电路时,滑动变阻器的滑片应移到阻值最大的位置；闭合开光后发现小灯泡不亮,可能是因为小灯泡的实际功率太小,应减小滑动变阻器连入电路的阻值。
(3)电流表的示数是0.32A,则灯泡的额定功率P额＝U额I额＝2.5V×0.32A＝0.8W。
(4)只闭合开关S和S2,电阻R与小灯泡并联后再与滑动变阻器串联,电流表测量通过R的电流,移动滑片,使电阻R两端的电压为2.5V,此时小灯泡正常发光,电流表的示数I1＝＝0.1A；只闭合开关S和S1,电流表测量干路中的电流,所以通过小灯泡的电流IL＝I2-I1。因为滑动变阻器的滑片位置不动,所以小灯泡仍能正常发光,则小灯泡的额定功率P额＝U额(I2-I1)。
6.(1)P＝UI B (2)小灯泡断路 (3)1.14 (4)如图所示
(5)> (6)③
【解析】(1)待测小灯泡的额定电压为3.8V,电阻约为12Ω,灯泡的额定电流I＝＝≈0.32A,当灯正常发光时,变阻器连入电路中的电阻R滑＝＝＝≈6.88Ω>5Ω,故应选用的滑动变阻器是B。
(2)无论怎样移动变阻器的滑片,小灯泡始终不发光,说明电路可能断路；电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,与电压表并联的支路以外的电路是完好的,故障可能是与电压表并联的灯泡断路了。
(3)由图乙可知,灯泡额定电压下的电流为0.3A,则该小灯泡的额定功率P＝UI＝3.8V×0.3A＝1.14W。
(5)由图乙知,小灯泡的实际电压是额定电压一半时的电流约为0.21A,灯的电功率P1＝U1I1＝1.9V×0.21A＝0.399W；小灯泡的实际电流是额定电流一半时对应的电压约为1V,灯的实际电功率P2＝U2I2＝1V×0.15A＝0.15W,则P1>P2。
(6)闭合开关S,S1接b,小灯泡和电阻R0串联,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,电压表测得灯泡两端的电压为U1；闭合开关S,滑动变阻器滑片保持不动,S1接a,电压表测得灯泡和定值电阻的总电压为U2,此时定值电阻的电压U0＝U2-U1,灯泡的额定电流IL＝IR＝,灯泡的额定功率P＝ULIL＝
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