初中物理人教版九上18.3测量小灯泡电功率 配套练习（含解析）

18.3测量小灯泡电功率
一、实验题
1. 在“测量小灯泡额定功率”实验中，小灯泡的额定电流I=0.3A。
（1）图甲是小红测量小灯泡额定功率的实物电路图。请将电路连接完整；
（2）闭合开关前，滑片P应位于___________（填“A”或“B”）端。
（3）实验中记录多组电压表和电流表数据，并绘制图丙所示的 I-U 图像。
（4）当滑片P移到某点时，电压表示数如图乙所示，为___________V；此时要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P 向___________（填“A”或“B”）端移动。由图丙可计算出小灯泡的额定功率是___________W。
（5）图丙的图线是曲线的原因：_________________________。
（6）小红设计了如图丁所示的电路也能测出该灯泡的额定功率（电源电压不变，R1和 R 2为滑动变阻器，R 2的最大电阻为 R 0）；
①只闭合开关 S、S1，调节 R 2，使电流表的示数为I额；
②只闭合开关 S、S2，保持R 2不变，调节R 1，使电流表的示数为___________A；
③接着将 R 2的滑片调至最左端，记下电流表的示数为I1；再将 R 2的滑片P调至最右端，记下电流表的示数为I2，则小灯泡额定功率的表达式 P额=___________（用 I额、R0、I1、I2表示）。
2. 小明在做“测定小灯泡电功率”的实验时连接了如图甲所示的电路，小灯泡的额定电压为2.5V、额定功率不超过1W，电源电压恒为3V。
（1）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片P，发现小灯泡不亮，经检查有一根导线连接错误，请你在电路中将连接错误的导线上打“×”，并用笔补画出正确的连线，要求改正后电压表测量小灯泡两端的电压；
（2）正确连接电路后，滑片P移动到某一位置时，电压表和电流表示数如图乙所示，此时小灯泡两端的电压是______V，通过小灯泡的电流是______A，小灯泡的实际电功率是______W，此时滑动变阻器接入电路的电阻是______Ω；
（3）若要继续实验测出小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向______（选填“A”或“B”）端适当移动，测量小灯泡的电功率______（选填“需要”或“不需要”）多次测量求平均值。
3. 如图所示，在“测量小灯泡额定功率”的实验中，备选器材有：电源（恒为6V）、小灯泡（额定电压2.5V、阻值约8Ω）、三个滑动变阻器（A． “10Ω 1A”、 B．“20Ω 0.5A”、C．“50Ω 0.2A”）、电流表、电压表、开关、导线若干。
（1）本实验应选择的滑动变阻器是 ___________（填代号）；
（2）请用笔画线代替导线将图甲的实验电路补充完整（要求：滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡变亮）；
（3）连接电路时，开关应该处于 ___________状态；
（4）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，发现小灯泡始终不亮，电压表无示数，电流表有示数，若电路只有一处故障，则故障原因可能是 ___________________________；
（5）排除故障后再次闭合开关，移动滑片直到电压表的示数为2.5V，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 ___________。
（6）某同学想测阻值约50Ω的电阻R，在其它连线均不变的情况下，仅将电阻R替换小灯泡，能否测出其阻值？请说出你的理由 ___________________________________。
4. 实验：测量小灯泡的电功率
实验器材：额定电压为2.5V的小灯泡（正常发光时电阻约为6Ω）、滑动变阻器（“10Ω 2A”）、新干电池两节、开关、导线若干等。
（1）连接电路时，开关要断开；如图甲所示的实物图连接中，连接不妥之处为___________ ；
（2）闭合开关后，若出现下表所述的现象，请在表中空格处填写可能的原因：
现象 电灯的亮暗 电流表 电压表 可能的原因
1 亮 有示数 无示数 ________
2 不亮 无示数 有示数 _________
（3）排除故障后，当移动滑片P到某位置时，电压表示数如图乙所示；若要测量小灯泡的额定功率，此时应在此位置基础上将滑片P向___________（选填“左”或“右”）移动，使电压表的示数为___________ V。此时电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率是___________ W。
5. 小敏同学根据如图甲所示电路完成“伏安法测量定值电阻”的实验。
（1）根据图甲，将图乙中的实物电路连接完整。
（2）连接电路后，闭合开关，发现电流表和电压表的示数都偏大，这说明小敏在实验操作上存在的问题是 ___________________________________。
（3）排除以上故障后，调节滑动变阻器，把测量的几组数据绘成如图丙所示的图像，则该电阻的阻值R=___________Ω。
（4）若将图乙中的电阻R换成一个额定电压为3.8V，阻值约为10Ω的小灯泡，若要测出该小灯泡的额定功率，则原实验电路中必须改变的是__________。
A．电源电压
B．电压表量程
C．电源电压和电压表量程
参考答案与解析
实验题
1.【答案】 A 2 B 0.75 灯丝电阻随温度的变化而变化 0.3
【解析】（1）变阻器按一上一下接入电路中，如下图所示：
（2）闭合开关前，滑动变阻器接入电路的电阻值要最大，起到保护电路的作用，故应该接在A端。
（4）观察电压表的量程是0～3V，分度值是0.1V，电压表的示数是U=2V；由图丙可知，灯泡两端的电压是2V时，通过它的电流是0.25A，灯泡的额定电流是0.3A，此时要测量小灯泡的额定功率，必须增加小灯泡两端的电压至2.5V，又滑动变阻器与灯泡串联，所以应将滑片P向B端移动；由图丙可知，灯泡的电流I=0.3A，灯泡两端电压为2.5V，小灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。
（5）随着实验的进行，小灯泡温度会增加，灯丝电阻随温度的变化而变化，所以图丙的图线是曲线的。
（6）②再断开S1，闭合S2，此时两滑动变阻器R1、R2串联，保持R2滑片位置不变，调节R1，使电流表示数为I额，根据等效替代的方法，此时R1=RL。③接着将R2的滑片P调至最左端，记下电流表的示数为I1，此时R2连入电路中的电阻为0，设电源电压为U，则：U=I1R1①再将R2的滑片P调至最右端，记下电流表的示数为I2，此时R2连入电路中的电阻为R0，则U=I2R0+I2R1②，由①②两式可得U=I1R1=I2R0+I2R1，故小灯泡额定功率为RL=R1=，故小灯泡额定功率为P=I额2RL=。
2.【答案】 2 0.2 0.4 5 B 不需要【解析】（1）原电路中，灯与变阻器串联，电压表串联在电路是错误的，灯应与变阻器串联，电压表与灯并联。
（2）正确连接后，滑片P移动到某一位置时，电压表和电流表示数如图乙所示，电压表选用小量程，分度值为0.1V，此时小灯泡两端的电压是2V；电流表选用小量程，分度值为0.02A，通过小灯泡的电流是0.2A；小灯泡的实际电功率是；根据串联电路规律及欧姆定律，此时滑动变阻器接入电路的电阻是。
（3）灯在额定电压下正常发光，示数2V小于灯的额定电压2.5V，应增大灯泡两端的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向B移动，直到电压表示数为额定电压；测量小灯泡的电功率不需要多次测量求平均值，原因是：不同电压下灯的功率不同，灯泡只有在在额定电压下才正常发光。
3.【答案】B 断开 灯泡短路 0.75W 不能 理由如下
【解析】（1） “测量小灯泡额定功率”实验中，为了调整灯泡的电压和电流，灯泡与滑动变阻器串联，灯泡的额定电流约为，电路的总电阻约为，滑动变阻器应接入的最小电阻，所以滑动变阻器应该选择“20Ω 0.5A”，故B符合题，AC不符合题意。故选B。
（2） “测量小灯泡额定功率”实验中，为了调整灯泡的电压和电流，灯泡与滑动变阻器串联，要使滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡变亮，则滑动变阻器应接右边下端接线柱。
（3）连接电路时，为了保护电路，开关应该处于断开状态。
（4）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，发现小灯泡始终不亮，说明灯泡可能被短路，可能被开路，也可能是通过的电流太小。而电压表无示数，电流表有示数，若电路只有一处故障，说明灯泡短路。
（5）从图乙中可以看出，电流表选用的量程为0-0.6A，分度值为0.02A，读数为0.3A，小灯泡的额定功率为。
（6）某同学想测阻值约50Ω的电阻R，在其它连线均不变的情况下，仅将电阻R替换小灯泡，此时待测电阻与滑动变阻器串联，电压表测量待测电阻电压，电流表测量待测电阻电流，当电压表为3V时，电路最大电流为，此时滑动变阻器两端的电压为，滑动变阻器接入的最小电阻为，超过滑动变阻器的最大阻值，所以不能测出被测电阻的阻值。
4.【答案】电流表选择了大量程，会造成读数误差较大 电压表开路 小灯泡开路 左 2.5 1
【解析】
（1）由题意知，电源电压为3V，灯泡的电阻大约为6Ω，所以电路中的最大电流约为，电流表可选择0～0.6A量程，由图知，电流表量程选择过大，会造成读数误差较大。
（2）现象1中，灯泡亮，电流表有示数，则说明灯泡所串联的电路没有出现断路和短路，而电压表无示数，则可能是电压表发生了断路; 现象2中，电灯不亮，电流表无示数，则电路发生断路，而电压表有示数，则与电压表并联的灯泡断路。
（3）由图乙表针位置可知，电压表选择0～3V量程，示数为2.6V，超过了灯泡的额定电压，要使灯泡正常发光，应增大变阻器的阻值，将滑片向左适当滑动，使电压表的示数等于灯泡的额定电压2.5V，根据图丙电流表的指针位置，电流表选择0～0.6A的量程，示数为0.4A；所以该灯泡的额定电功率为P=UI=2.5V×0.4A=1W。
5.【答案】 闭合开关前，没有将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处 3 A
【解析】（1）根据图甲电压表与电阻R并联，电阻R与滑动变阻器串联，由乙图可知电源是两节干电池，则电源电压是3V；所以在乙图中用平滑的曲线把电阻R右接线柱与电压表接线柱“3”连接起来，再把电阻R的右接线柱与滑动变阻器的“A”接线柱连接起来。
（2）闭合开关，发现电流表和电压表的示数都偏大，即通过电路中电流较大，说明小敏在闭合开关前没有将滑片移到阻值最大处。
（3）由丙图可知，电压与电流成正比，则电阻不变，根据欧姆定律公式可得定值电阻R阻值为。
（4）将图乙中的电阻R换成一个额定电压为3.8V，阻值约为10Ω的小灯泡，要测出小灯泡的额定功率，则灯泡两端电压要达到3.8V，所以需要增加电源电压，若电压表继续并联在灯泡两端则需要将电压表改为大量程；若电压表继续选择小量程，则可将电压表并联在滑动变阻器两端，通过调节滑动变阻器，使电压表示数为电源电压和灯泡额定电压之差，这样也能测出小灯泡的额定功率。综上，原实验电路必须改变的是电源电压，电压表量程可以不用改变。所以A选项符合题意。
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