18.3 测定小灯泡的电功率 同步课时训练作业 初中物理人教版九年级全一册（2022年）（有解析）

18.3 测量小灯泡电功率
基础巩固
1．如图,是测定小灯泡的额定功率的实验电路图,在实际操作时,闭合开关前,滑动变阻器滑片P应位于　　　　端(填“a”或“b”),闭合开关后,应调节滑动变阻器使电压表的示数等于小灯泡的　　　　.
【答案】b；额定电压
【解析】由图可知,滑动变阻器左端接在a处,在闭合开关前应将滑片移至b端,使其阻值最大;闭合开关后,应调节滑动变阻器使电压表的示数等于小灯泡的额定电压,此时小灯泡的电功率等于额定功率.
2．在用电流表、电压表测小灯泡功率的实验时，灯泡上标有“3.4V”字样。小红设计的实验电路图如图甲所示，并连接了部分实验电路，如图乙所示。
（1）请你帮助小红完成实验电路的连接。
（2）连接完实验电路后，小红闭合开关，发现：灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数且接近于电源电压。请你帮助小红分析电路出现故障的原因：　 　。
（3）排除故障后，小红调节滑动变阻器，使灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，读数为
　　 A，则小灯泡的额定功率为　　 W。
（4）假若电压表15V量程损坏，3V量程能正常使用，电源电压为6V且稳定不变，仍利用现有的器材完成实验，你认为正确的操作方法是：　 　。
【答案】（1）如图所示；
（2）灯泡断路；（3）0.5；1.7；（4）将电压表与滑动变阻器并联，使电压表的示数为2.6V
【解析】（1）将电压表与灯泡并联，灯泡的额定电压为3.4V，所以电压表应选择0～15V的量程；
滑动变阻器与灯泡串联，已接了下面一个接线柱，可再接上面任意一个接线柱，如答案图所示；
（2）灯泡不亮、电流表无示数，说明电路某处断路，电压表有示数且接近于电源电压，说明与电压表并联的灯泡断路；
（3）由图丙知，电流表的量程为0～0.6A，示数为0.5A；P＝UI＝3.4V×0.5A＝1.7W；
（4）当灯泡正常发光时，灯泡两端的电压为3.4V，则滑动变阻器两端的电压为6V﹣3.4V＝2.6V，此时可将电压表与滑动变阻器并联，当电压表示数为2.6V时，灯泡正常发光。
3．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？
【答案】（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。
【解析】（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，如答案图所示；
（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。
4．在“测定小灯泡额定功率”的实验中,当手移动变阻器滑片时,眼睛应观察 (　　)
A．小灯泡的发光情况 B．变阻器滑片的位置
C．电压表的示数 D．电流表的示数
【答案】C
【解析】额定功率是指用电器在额定电压下的功率,“测定小灯泡额定功率”正确的操作步骤应该是:移动滑片时,同时观察电压表的示数,直到等于小灯泡的额定电压,记下此时电流表的示数,然后根据P=UI计算出小灯泡的额定功率.
5．在物理实验中，对物理量有时要进行多次测量，有的是为了减小误差，有的是为了寻找普遍规律。下列做法是为了减少实验误差的是（　　）
A．在“测量定值电阻的阻值”时，测量多组对应的电压和电流值
B．在“测量小灯泡的电功率”时，测量多组对应的电压和电流值
C．在“探究并联电路中电流的关系”时，测量多组干路和支路的电流值
D．在“探究电阻上的电流跟两端电压的关系”时，测量多组对应的电流和电压值
【答案】A
【解析】A、在“测量定值电阻的阻值”时，测量多组对应的电压和电流值，是为了计算电阻值时求取平均值，以减小误差，故A符合题意；
B、在“测量小灯泡的电功率”时，小灯泡的电功率是变化的，测量多组对应的电压和电流值，是为了研究不同电压下的小灯泡实际功率，故B不符合题意；
C、在“探究并联电路中电流的关系”时，测量多组干路和支路的电流值，是为了寻找普遍性的规律，故C不符合题意；
D、在“探究电阻上的电流跟两端电压的关系”时，测量多组对应的电流和电压值，是为了寻找普遍性的规律，故D不符合题意。
6．如图所示，为某同学在做电学实验时的电路图的一部分，根据此电路图，你可判断该同学在做的实验（ ）
A．肯定是测定小灯泡的电功率
B．肯定是测定小灯泡的电阻
C．肯定是研究串联或并联小灯泡的电流和电压的关系
D．以上三个均有可能
【答案】D
【解析】电路图可知,图示电路可以测出灯泡两端电压U与通过灯泡的电流I；
P=UI可以求出灯泡功率；
由欧姆定律可以求出灯泡电阻；
可以探究灯泡电压与电流的关系；
因此A、B、C均可能,但到底是做什么实验,我们无法确定，故ABC错误, D正确
7．如图是小红在测量小灯泡电功率时连接实验器材的情况,其中错误的是 (　　)
A.电流表没有串联接入电路中 B.电压表没有与灯泡并联
C.滑动变阻器的接线柱的连接 D.开关没有串联接入电路中
【答案】C
【解析】电流表与小灯泡串联,电流表接线正确;电压表与小灯泡并联,电压表接线正确;滑动变阻器没有按照“一上一下”的原则进行接线,滑动变阻器接线错误;开关与小灯泡串联,开关接线正确.
8．在“测定小灯泡的功率”的实验中,某同学电路连接正确,闭合开关,小灯泡发光,但无论怎样调节滑动变阻器,电压表的示数虽然有变化,却始终达不到灯泡的额定电压.其原因可能是下述的哪一种(　　)
A．电压表的量程太大 B．电流表的量程太大
C．电源电压太低 D．变阻器的电阻太大
【答案】C
【解析】电压表量程的大小,不会影响小灯泡两端的电压,A错误;电流表量程的大小,也不会影响小灯泡两端的电压,B错误;如果电源电压太低,即使变阻器阻值最小,也有可能达不到小灯泡的额定电压,C正确;变阻器是可以调节的,而且最小可调节至阻值为零,因此它不是电压过低的原因,D错误.
能力提升
9．实验室有两只额定电压相同的小灯泡L1、L2，小华想知道哪只灯泡额定功率大，于是将它们串联接入电路，如图所示。闭合开关，两只灯泡均发光，电压表V1示数比V2小，此时实际功率大的小灯泡是 　 　。据此小华可以判断，额定功率大的小灯泡是 　 　。
【答案】L2；L1
【解析】灯泡串联时，电流I1＝I2，电压表V1示数比V2小，即U1＜U2，由P＝UI得：P1＜P2，故L2的实际功率大。
根据欧姆定律变形可得：R，I1＝I2，U1＜U2，所以两灯泡的电阻关系为：R1＜R2；
因为两灯泡的额定电压U相等，R1＜R2，根据P可得：额定功率P额1＞P额2。
10．小明应用如图甲所示的电路“探究定值电阻R0的发热功率P0、滑动变阻器R消耗的电功率PR和电源总功率PU随电流I变化的关系”,将得到的数据绘成a,b,c三条图线画在了同一坐标系中,如图乙所示,b图线表示定值电阻R0的发热功率P0随电流I变化的关系,则表示“电源总功率PU随电流I变化的关系”的图线是　　　　.如电源电压U保持不变,则由图像可知:电源电压U为　　　　V,定值电阻R0的阻值为　　　　Ω.
【答案】a；3；1
【解析】电源总功率PU与电流I成正比,图像是一条倾斜的直线,由图像可知,电源总功率PU随电流I变化的关系图线是a.由图像可知,当电源功率PU=9 W时,电流I=3 A,则电源电压:U==3 V;由图像可知,定值电阻R0的功率P0=9 W时,电路电流I=3 A,电阻阻值:R0==1 Ω.
11．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？
【答案】（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。
【解析】（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，电路连接如答案图所示；
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答案图所示；
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。
12．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）。
【答案】（1）如所示图；
（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 。
【解析】（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，如答案图所示
（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，电路变大，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 。
13．在测定小灯泡功率的实验中,已知小灯泡的额定电压为2.5 V,秀秀同学通过正确实验得到的数据如下表.分析数据得到的下列结论,正确的是 (　　)
电压U/V 1.5 2 2.5 3
电流I/A 0.25 0.29 0.32 0.35
A．灯丝的电阻随电压增大而减小
B．小灯泡的额定功率为0.8 W
C．小灯泡的额定功率为四次功率的平均值
D．通过小灯泡的电流与它两端的电压成正比
【答案】B
【解析】由表中数据可知,灯丝电阻随电压增大而增大,A错误;由表中数据可知,小灯泡额定电压U=2.5 V对应的电流I=0.32 A,小灯泡的额定功率:P=UI=2.5 V×0.32 A=0.8 W,B正确;小灯泡在额定电压下的功率为额定功率,不能把四次功率的平均值作为灯泡的额定功率,C错误;由A可知灯丝电阻R随电压U的增大而增大,不是定值,则通过小灯泡的电流与它两端的电压不成正比,故D错误.
14．李明同学为了探究“电功率与电阻的关系”,他找来额定电压均为6 V的L1,L2两只灯泡.将两灯串联起来,按照如图所示的电路开始实验探究,闭合开关后,看见灯L2微微发光,灯L1几乎不发光,则关于两灯的电阻R1和R2、两灯的额定功率P1和P2的大小关系成立的是(不考虑灯丝电阻值随温度的变化)(　　)
A．R1>R2,P1>P2　 　B．R1>R2,P1>P2 C．R1>R2,P1>P2 D．R1>R2,P1>P2
【答案】D
【解析】灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定,因为灯L2微微发光,灯L1几乎不发光,所以L2的实际功率比L1的实际功率大.由于两灯是串联,根据P=I2R可知,在电流相同的情况下,用电器的电功率与阻值成正比,所以R2>R1.因为两灯的额定电压U相同,根据P=可知,电功率与电阻成反比,由于R1>R2,所以P1>P2.
15．如图所示，测量小灯泡电功率的电路图，电源电压恒为6V，电流表量程0～0.6A，电压表量程0～3V，滑动变阻器规格“50Ω 1A”，小灯泡规格“2.5V 0.625W”，若不考虑小灯泡阻值随温度的变化，小灯泡两端电压不允许超过额定值，闭合开关，下列说法正确的是（　　）
A．小灯泡两端电压为2V时，小灯泡的额定功率小于0.625W
B．电流表的示数允许变化范围是0.1～0.25A
C．滑动变阻器的阻值允许调节的范围是24～50Ω
D．电路的最大电功率是2.5W
【答案】B
【解析】A、已知小灯泡规格“2.5V 0.625W”，则小灯泡的额定功率为0.625W，小灯泡的额定功率是固定不变的，当小灯泡两端电压为2V时，小灯泡的额定功率等于0.625W，故A错误；
CD、根据P＝UI可得，灯的额定电流：IL额0.25A，
因串联电路中各处的电流相等，且电流表的量程为0～0.6A，所以，电路中的最大电流为Imax＝0.25A，
由I可得，灯泡的电阻：RL10Ω，
电路中的总电阻：Rmin24Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，滑动变阻器接入电路中的最小阻值：
R滑min＝Rmin﹣RL＝24Ω﹣10Ω＝14Ω，因此滑动变阻器接入电路的阻值为14～50Ω，故C错误；
该电路的最大功率：Pmax＝UImax＝6V×0.25A＝1.5W，故D错误；
B、当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，灯泡的功率最小，此时电路中的电流：
Imin0.1A，则电流表示数的变化范围是0.1A～0.25A，故B正确。
16．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
【答案】C
【解析】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。
17．小明为了弄清楚“用久了的白炽灯发光变暗”的原因,他将家里一盏标有“220 V　40 W”的旧白炽灯打开后,跑到楼道里观察电能表,并用手表配合测出用电功率为1200 W.
(1)“咦!灯泡的功率怎么会有这么大呢 ”小明检查读数和计算均无误,且电能表和手表均准确.在爸爸的帮助下,小明又测得了白炽灯两端的电压为220 V.请你分析小明在测量过程中,导致测量结果有这么大差异的原因.
(2)弄清原因后,小明重新测出了这盏白炽灯的电功率是36 W,导致白炽灯实际功率低于所标额定功率的原因是什么 请你对此进行解释.
【答案】(1)没有关闭白炽灯之外的其他用电器.　(2)白炽灯钨丝受热会升华而变细,在材料、长度不变时,钨丝变细造成电阻变大,根据公式P=UI=可知:在电压不变时,电功率随电阻增大而减小,功率变小,灯泡变暗.
【解析】(1)在读数和计算无误,电能表和手表准确并且电压不变时,只有一种可能:没有关闭白炽灯之外的其他用电器;(2)白炽灯长时间使用,灯丝因升华逐渐变细,在材料、长度不变时,导体越细,电阻越大,所以长时间使用后灯丝电阻要增大,由P=可知,电压不变的情况下,电功率随着电阻增大而减小,故长时间使用后灯泡的实际功率低于所标的额定功率.
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