人教版物理九年级全一册同步提优训练：第十八章 电功率 专题训练　灯泡的亮度问题（含答案）

专题训练　灯泡的亮度问题
类型1　额定功率和实际功率
1.甲、乙两个白炽灯泡,分别标有“220 V　40 W”和“24 V　40 W”字样,当它们在各自的电路中正常发光时 (　　)
A.甲灯较亮 B.乙灯较亮
C.两灯一样亮 D.无法比较两灯的亮暗程度
2.让标有“36 V　40 W”字样的甲灯和标有“100 V　60 W”字样的乙灯,在各自的额定电压下工作,则发光情况是 (　　)
A.甲灯亮 B.乙灯亮
C.一样亮 D.无法确定
3.下列四种规格的灯分别接在电压为6 V的电路中时,亮度最大的是(不计温度对电阻的影响) (　　)
A.“18 V　18 W” B.“12 V　24 W”
C.“9 V　36 W” D.“6 V　12 W”
4.如图所示的四个电路中,标明了每个小灯泡的额定电压和额定功率,则其中两个灯泡都能正常发光的是 (　　)
5.白炽灯用久了会发暗,其原因之一是钨丝先升华后又凝华在灯泡内壁上,影响了玻璃的透光性;原因之二是灯丝变细,电阻变　　　　,在电压不变时,实际功率变　　　　。
6.“220 V　40 W”的灯泡的电阻为　　　　Ω。当灯泡两端的电压变为121 V时,灯泡的实际功率为　　　　W,此时灯泡　　　(选填“能”或“不能”)正常发光;当通过灯泡的电流为0.1 A时,灯泡的实际功率为　　　　W,此时灯泡的发光情况为　　　　(选填“暗”“正常发光”或“很亮”)。(忽略温度对灯丝电阻的影响)
(1)额定电压和额定功率都只有唯一确定值,不随实际电压、实际功率的改变而改变。实际电压决定实际功率,实际电压不同,对应的实际功率也不同。(2)灯泡亮暗的比较:灯泡的亮暗是由它的实际功率决定的,实际功率越大,灯泡就越亮。
类型2　串联电路中灯泡的亮度问题
7.[2021·黑龙江] 将“220 V　60 W”的灯泡L1和“220 V　40 W”的灯泡L2,串联在220 V的电源上,组成闭合电路(设灯丝电阻不变),则下列说法正确的是 (　　)
A.灯泡L1比灯泡L2亮
B.灯泡L2比灯泡L1亮
C.两灯泡的总功率大于40 W
D.两灯泡的实际功率都变为其额定功率的一半
8.[2021·营口] 将“12 V　12 W”的小灯泡L1和“12 V　6 W”的小灯泡L2串联起来,直接接到电压恒定的电源两端。开关闭合后,恰好有一个小灯泡正常发光,而另一个小灯泡比正常发光时暗些,则正常发光的小灯泡是　　　　,电源电压是　　　　V,发光较暗的小灯泡的实际功率是　　　　W。(灯丝电阻不变)
9.[2020·郴州改编] 如图所示,将标有“6 V　3 W”的小灯泡L1和标有“6 V　6 W”的小灯泡L2串联接入电路中,为使两灯的电压均不高于其额定电压,不考虑温度对灯丝电阻的影响。求:
(1)小灯泡L1、L2的电阻。
(2)哪个灯泡能正常发光,电源电压的最大值。
(3)当电源电压为最大值时,电路消耗的总功率。
(1)定性分析:由P=I2R可知,串联电路中的不同灯泡,通过的电流相等,灯泡的电阻越大,其实际功率越大,灯泡越亮。额定电压相同的灯泡,额定功率越大,其电阻越小,串联时,消耗的实际功率越小,灯泡越暗(不计温度对灯丝电阻的影响)。
(2)定量计算:先由P=求出灯泡的电阻,根据串联电路的电压特点,由欧姆定律计算出串联电路中的电流,再由P实=R求出实际功率,进而可比较两灯的亮度。
类型3　并联电路中灯泡的亮度问题
10.将标有“12 V　6 W”的灯泡L1和“6 V　6 W”的灯泡L2并联接在6 V的电源上。假设灯丝电阻不变,则 (　　)
A.灯泡L1比灯泡L2亮 B.灯泡L1比灯泡L2暗
C.两灯的实际功率之和大于12 W D.两灯的实际功率之和等于12 W
11.甲、乙两灯的额定电压均为9 V,测得两灯的I-U关系图象如图所示,甲灯的额定功率为　　　W。当把两灯并联在6 V电源上时,　　　(选填“甲”或“乙”)灯发光更亮一些。当把两灯串联在某一电源上时,通过甲灯的电流为0.4 A,那么这个电源的电压为　　　　V。
12.如图所示电路,L1和L2上分别标有“4 V　2 W”和“8 V　4 W”的字样(灯丝电阻不变)。如图果使电路中的一盏灯正常发光,另一盏灯能安全使用。求:
(1)电源电压。
(2)另一盏灯的实际功率。
(1)定性分析:由P=可知,并联电路中的不同灯泡,其两端电压相等,灯泡的电阻越大,其实际功率越小,灯泡越暗。额定电压相同的灯泡,额定功率越大,其电阻越小,并联时,消耗的实际功率越大,灯泡越亮(不计温度对灯丝电阻的影响)。
(2)定量计算:先由P=求出灯泡的电阻,根据并联电路的电压特点,再由P实=求出实际功率,进而可比较两灯的亮度。
类型4　串、并联电路转换中灯泡的亮度问题
13.[2020·广安] 灯泡L1标有“12 V　12 W”,L2标有“12 V　6 W”,当它们串联时,电路两端允许加的最大电压是　　　。如图果把两灯泡分别串联和并联接入同一电源下(电源电压不变),L1和L2串联时两灯泡的总功率记为P串,并联时两灯泡的总功率记为P并,那么P串∶P并
=　　　　。(忽略灯丝电阻的变化,灯泡的实际电压不能超过额定电压)
14.[2021·云南] 如图所示,灯泡L1标有“6 V　3 W”、L2标有“6 V　2 W”字样,电源电压6 V恒定不变。闭合开关S,忽略温度对灯丝电阻的影响,则甲、乙两电路中流过L1的电流I1∶I1'=　　　,L2消耗的实际功率P2　　　(选填“>”“=”或“<”)P2'。
15.[2021·广东] 如图所示,灯泡L1、L2分别标有“6 V　3 W”“6 V　6 W”字样,电源电压不变,开关S闭合。①只闭合S1,灯泡L1、L发光;②只闭合S2,灯泡L2、L发光。灯泡L在②中比在①中(设灯丝电阻不变) (　　)
A.电功率较大,亮度较亮 B.电功率较小,亮度较暗
C.电功率相同,亮度相同 D.电功率较大,亮度较暗
先分析电路结构,根据开关的断开或闭合来判断电路的转换,弄清是由串联电路转换为并联电路,还是由并联电路转换为串联电路,然后根据类型2、3中的规律方法进行综合判断。
答案
专题训练　灯泡的亮度问题
1.C　解： 由铭牌可知,两灯的额定功率相同;当它们在各自的电路中正常发光时,其实际功率等于额定功率,由于额定功率相同,则两灯一样亮。
2.B　解： 两灯泡都在额定电压下工作,其消耗的实际功率都等于对应的额定功率,乙灯的额定功率大,亮度较大。
3.C　解： 根据公式R=可分别求出四个灯泡的电阻分别为18 Ω、6 Ω、2.25 Ω、3 Ω,再根据P=可知,在实际电压相同的情况下,“9 V　36 W”的灯泡实际功率最大,亮度最大。
4.C　解： 图A中,两个相同的灯泡串联接在12 V电源上,每个灯泡两端的电压都为6 V,都小于其额定电压,所以两灯泡都不能正常发光,故 A错误;图B中,“8 V　4 W”“4 V　2 W”的两灯泡并联接在12 V电源上,每个灯泡两端的电压都为12 V,都大于其额定电压,所以两灯泡都不能正常发光,故B错误;图C中,两灯泡的额定电压都是12 V,且并联在12 V的电源上,两灯泡的实际电压都等于额定电压,所以两灯泡都能正常发光,故C正确;图D中,“8 V　2 W”灯泡的电阻R1===32 Ω,“4 V　2 W”灯泡的电阻R2===8 Ω,两灯泡串联在12 V电源上,其两端电压之比等于电阻之比为4∶1,则“8 V　2 W”灯泡两端的电压为9.6 V,
“4 V　2 W”灯泡两端的电压为2.4 V,两灯泡的实际电压都不等于额定电压,所以两灯泡都不能正常发光,故D错误。
5.大　小
解： 灯泡使用久了,灯丝变细(即横截面积变小),则灯丝的电阻变大。根据P=可知,在电压不变的情况下,实际功率变小。
6.1210　12.1　不能　12.1　暗
解： 根据公式R=可求出灯泡的电阻为1210 Ω。当灯泡两端电压为121 V时,可由公式P=求出它的实际功率为12.1 W,灯泡不能正常发光;当通过灯泡的电流为0.1 A时,可根据公式P= I2R求出它的实际功率为12.1 W,比正常发光时暗。
7.B　解： 由P=可知,L1、L2的电阻分别为R1==≈806.7 Ω,R2===1210 Ω;两灯串联时,电流相等,由P=I2R可得,P1'P=P1'+P2'=9.76 W+14.64 W=24.4 W<40 W,故C、D错误。
8.L2　18　3
解： 两灯正常发光时的电流分别为I1===1 A,I2===0.5 A,两灯的电阻分别为R1===12 Ω,R2===24 Ω,因串联电路中电流处处相等,L2的额定电流小于L1的额定电流,所以两灯泡串联时,L2正常发光,且电路中电流为I=0.5 A,电源电压:U=I(R1+R2)=
0.5 A×(12 Ω+24 Ω)=18 V;由公式P=I2R可知,电阻小的灯泡L1发光暗,小灯泡L1的实际功率是P=I2R1=(0.5 A)2×12 Ω=3 W。
9.(1)由P=UI=可得,灯泡L1的电阻:
R1===12 Ω,
灯泡L2的电阻:
R2===6 Ω。
(2)由P=UI可得,灯泡L1正常工作时的电流:
I1===0.5 A,
灯泡L2正常工作时的电流:
I2===1 A;
为使两灯的电压均不高于其额定电压,所以,当电路中的电流I=I1=0.5 A,此时L1两端的电压为6 V,L1正常发光,
由I=可得,此时灯泡L2两端的电压:
U2'=IR2=0.5 A×6 Ω=3 V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,电源电压的最大值为U=U1+U2'=6 V+3 V=9 V。
(3)当电源电压为最大值时,电路消耗的总功率:
P=UI=9 V×0.5 A=4.5 W。
10.B　解： 灯泡L1的电阻:R1===24 Ω,灯泡L2的电阻:R2===6 Ω,L1与L2并联接在6 V的电源上,灯泡L1的实际功率:P实1===1.5 W,灯泡L2的实际功率:P实2=6 W。因为灯泡的亮度取决于实际功率,故灯泡L1比灯泡L2暗,故 A错误,B正确;两灯的实际功率之和P总=P实1+P实2=1.5 W+6 W=7.5 W,故C、D错误。
11.7.2　甲　9
解： (1)由图象可知,甲灯泡两端的电压为9 V时,通过的电流为0.8 A,则甲灯的额定功率:
P甲=U甲I甲=9 V×0.8 A=7.2 W。(2)当把两灯并联在6 V电源上时,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,两灯泡两端的电压均为6 V,由图象可知,通过甲灯泡的电流大于通过乙灯泡的电流,因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,所以,由P=UI可知,甲灯泡的实际功率较大,甲灯泡较亮。(3)当把甲、乙串联在某一电源上时,通过甲灯的电流为0.4 A,则通过乙灯的电流
也为0.4 A,由图知,甲两端电压为3 V,乙两端电压为6 V,则电源电压为9 V。
12.(1)已知灯泡L1的额定电压为4 V,L2的额定电压为8 V,因为并联电路各支路两端电压相等,要使一只灯泡正常发光,另一只安全使用,所以电源电压为U=U额1=4 V,能够正常发光的是L1。
(2)由P=可得,
灯泡L2的阻值为R2===16 Ω,
L2的实际功率为P2实===1 W。
13.18 V　2∶9
解： 由P=可得,两灯泡的电阻分别为R1===12 Ω,R2===24 Ω;由P=UI可得,L1的额定电流:I1===1 A,I2===0.5 A,因为I1>I2,所以串联时电路中最大电流为I2=0.5 A,由I=可得,串联时,电路两端允许加的最大电压:U=I2(R1+R2)=0.5 A×(12 Ω+24 Ω)=18 V。两灯泡串联接在电源电压为U的两端,电路消耗的总功率:P串===,两灯泡并联接在该电源上时,电路消耗的总功率:P并=+=+,则串、并联时电路消耗的总功率之比:P串∶P并=∶=2∶9。
14.2∶5　<
解： 根据P=可知,灯泡L1的电阻为R1===12 Ω;灯泡L2的电阻为R2===
18 Ω。图甲中两个灯泡串联,则此时的总电阻为R=R1+R2=12 Ω+18 Ω=30 Ω;甲电路中通过灯泡L1的电流为I1===0.2 A;图乙中电源电压为6 V,两个灯泡并联,则灯泡L1正常发光,通过灯泡L1的电流为I1'===0.5 A;则甲、乙两电路中流过L1的电流I1∶I1'=0.2 A∶0.5 A=
2∶5。根据串联电路的电压关系可知,甲电路中L2两端电压小于电源电压,乙电路中L2两端电压等于电源电压,由于L2两端电压变大,电阻不变,根据P=可知,L2消耗的实际功率变大,即P215.A　解： 灯L1、L2的电阻分别为R1===12 Ω,R2===6 Ω,比较可知R1>R2;在开关S闭合的前提下,①中只闭合S1,灯泡L1、L串联接入电路,②中只闭合S2,灯泡L2、L串联接入电路,由于R1>R2,所以R总1>R总2,由欧姆定律可知I1