人教版九年级物理 18.3测量小灯泡的电功率 达标作业（解析版）

18.3测量小灯泡的电功率
1．某同学利用如图所示电路，测量额定电压为2.5 V小灯泡的额定功率，下列说法错误的是
A．闭合开关前，滑片P应滑到B端
B．闭合开关后，小灯泡不发光，一定是小灯泡灯丝断了
C．当电压表示数为2.5 V时，测出通过小灯泡的电流，可算出小灯泡的额定功率
D．实验还可得知，小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮
2．某同学利用如图所示的电路测定小灯泡的额定功率，滑动变阻器上标有“50 Ω　2 A”，小灯泡的额定电流为0.3 A。该同学将滑动变阻器置于最大阻值后，闭合开关，电压表、电流表的示数分别为2 V和0.2 A，接着移动滑动变阻器直至小灯泡正常发光，这时滑动变阻器的滑片恰好在中点，则小灯泡的额定功率为( )
A．0.9W B．0.4W C．1.35W D．无法确定
3．如图所示，闭合开关，将滑片向上滑动时，观察到的现象是
A．灯泡变暗，电压表示数变大
B．灯泡变亮，电压表示数不变
C．电路消耗的总功率变小，电压表示数不变
D．电路消耗的总功率变大，电压表示数变大
4．两组同学想研究“灯泡亮度改变时电功率的变化情况”，提供的器材有：两个实验室用小灯泡，甲组的灯泡上标有“1.5V”，乙组灯泡字迹模糊，两种规格的滑动变阻器（“15Ω 1A”、“25Ω 1A”），电源（电压相等且保持不变）、电流表和电压表、开关、导线若干．两组同学连接好电路后，调节滑片过程中电表示数和灯的亮度都发生变化，当滑动变阻器滑片位置都恰好在中点时，电压表示数均为1.5V，电流表示数也相同（如图a所示），此时甲组的灯泡比乙组的暗．
（1）电流表读数为______A；
（2）请在图b中将乙组同学设计的电路图补充完整_________；
（3）电源电压为_______V；
（4）乙组同学所测灯泡的电功率为_________W．
5．在“探究小灯泡的亮度与电功率的关系”的实验中，实验小组选取了一个标有“2.5V”的小灯泡和必要的实验器材，连接的实物电路如图甲所示。
（1）如图甲所示是小明同学连接的部分电路，请你用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整，要求滑动变阻器的滑片向右移动时，小灯泡变暗。
（______）
（2）电路连接正确后，闭合开关，小明发现电压表有明显示数，电流表指针几乎不动，小灯泡不发光，产生这一现象的原因可能是______。
（3）排出故障后，继续实验，调节滑片并把多次测量的电流和电压绘制成I-U图像，如图乙所示，根据图像可知，小灯泡正常发光时的电流为_______A，额定功率为_____W。
（4）请你为实验需要测量和计算的物理量及记录的现象，在方框内画出一个记录实验数据的表格。
（______）
6．某实验小组的同学用图甲所示器材测量小灯泡电功率，待测小灯泡L的额定电压为3.8V，额定功率小于1W，电源电压恒为6V，滑动变阻器R的规格为“20Ω 1A”，图甲所示是该实验小组没有连接完整的电路．
（1）请你用笔线代替导线，在图甲中把电路连接完整___________
（2）正确连接完电路，闭合开关后，发现无论怎样移动滑片，小灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数明显，仔细检查，连接无误，那么出现该状况的原因应该是_______（选填“A”、“B”、“C”或“D”）
A．电流表内部断路了 B．灯泡的灯丝断了
C．灯座内部出现了短路 D．滑动变阻器的电阻线断了
（3）排出故障后，通过正确操作，当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，其值为_____A，小灯泡的额定功率为________W．
（4）测出小灯泡的额定功率后，再测大于小灯泡额定功率的实际功率，应将滑动变阻器的滑片向_______（选填“左”或“右”）端滑动．
（5）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，原因是______________．
（6）图丙是该实验小组的同学测量小灯泡电功率的电路图，测量后他们对测量结果进行了误差分析，考虑电表本身对电路的影响，该电路主要是由于所测___（选填“电压”或“电流”）值偏大引起小灯跑电功率偏大的．
7．在测定“小灯泡电功率”的实验中，电源电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω．
(1)连接电路时开关应_________，电流表的量程应选0~_____A．
(2)请你用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整．
（______）
(3)闭合开关前，图中滑动变阻器的滑片P应位于______（选填“A”或“B”）端．
(4) 小叶同学闭合开关，移动滑片P到某一点时，电压表示数（如图所示）为_____V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图中滑片P向______（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V．
(5)小向同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图所示的I－U图像，根据图像信息，可计算出小灯泡的额定功率是________W．
(6)小勇同学在实验中连接好电路，闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，原因可能是__________（写出一种即可）
8．在“测小灯泡电功率”的实验中，实验室有以下器材：电源（电压恒为4.5V）、标有2.5V的小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器“20Ω1A”、开关各一个，定值电阻三个（10Ω、20Ω、30Ω）、导线若干。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲中电路连接完整。要求：滑动变阻器滑片向左移动时小灯泡亮度变亮。 __
（2）电路连接好后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片进行多次实验，并将其中三次数据记录在表格中，根据数据求出小灯泡的额定功率为_______W。
（3）上述实验结束后，小华同学想进一步“探究电流与电阻的关系”，他将小灯泡取下后，按图乙电路在R的位置依次换成已有的定值电阻（10Ω、20Ω、30Ω）先后接入电路，为保证每次都能将接入的定值电阻两端电压调为2.5V，应在电路中再串联一个阻值范围为_______Ω至_______Ω的电阻Rˊ。
9．在“测量小灯泡电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，滑动变阻器上标有“10Ω1A”的字样．
（1）图甲是晓岑同学没有连接完的电路，请你用笔画线代替导线，将电路连接完整．
（____）
（2）连接电路后，晓岑闭合开关，发现电流表有示数但小灯泡不亮，电压表读数为零，故障的原因可能是_____，_____．（写出两种）
（3）故障排除后，晓岑再次闭合开关测量小灯泡的额定功率，但是发现电压表的示数为1V，此时应将滑动变阻器的滑片向_____（选填“左”或“右”）滑动，直到_____时为止，此时电流表读数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为_____W．
（4）晓岑根据测得的几组数据做出了图丙所示的U﹣I图象，发现电流与电压_____（选填“成”或“不成”）正比，原因是_____．从图象中还可以发现，灯泡的实际功率随实际电压的增大而_____．
10．在测量小灯泡电功率的实验中，电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡正常发光时的电阻约为10Ω。
(1)请你用笔画线代替导线，将如图甲中的实物电路连接完整。要求：当滑动变阻器的滑片向A端移动时，连入电路的电阻变大，连线不得交叉。_______
(2)小刚同学闭合开关，移动滑片P到某一位置时，电压表示数(如图乙所示)为___________V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将如图甲中滑动变阻器的滑片P向___________(选填“A”或“B”)端移动，如图内的Ⅰ—U图象是小刚根据多组实验数据绘制的，根据图象可得小灯泡的额定功率为___________W。
(3)由实验中Ⅰ一U图象发现小灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要因素是___________。
(4)若把小灯泡换成一个定值电阻，还可探究___________的关系。
A．电流与电阻 B．电流与电压
11．在测额定电压为2.2V小灯泡的额定功率实验中，电源电压为4.5V
（1）如图所示，闭合开关前，应将滑片移到滑动变阻器的 端；
（2）闭合开关后，移到滑片，使小灯泡正常发光，此时电流表的示数为0.3A，则小灯泡的额定功率为 W；
（3）继续移动滑片，小灯泡变亮后熄灭，发现电压表有示数，电流表的示数几乎为零，故障原因是 ．
12．白炽灯泡是常用的普通灯泡，它是利用电流的热效应制成的，下列有关白炽灯的几个问题，请你作出简要回答：
（1）灯泡什么时候最容易烧坏？
（2）灯泡的灯丝要绕成螺旋状，这样做的目的是什么？
参考答案
1．B
【解析】
（1）闭合开关前，滑动变阻器应滑到电阻最大位置；
（2）闭合开关后，小灯泡不发光的原因有：小灯泡灯丝断路、小灯泡被短路、小灯泡接触不良、电源电压太小、滑动变阻器连入电路的电阻太大等原因；
（3）小灯泡的亮度就是看小灯泡的实际功率，实际功率越大，小灯泡越亮；
（4）当电压表的示数为额定电压时，根据电流表的示数和公式P=UI即可求出小灯泡的额定功率．
【详解】
A. 闭合开关前，滑动变阻器应滑到B端，即其电阻最大位置。故A正确；
B. 闭合开关后，小灯泡不发光的原因有很多，并不一定是小灯泡灯丝断了，故B错误；
C. 小灯泡的亮度就是看小灯泡的实际功率，实际功率越大，小灯泡越亮，故C正确。
D. 当电压表示数为2.5V时，测出通过小灯泡的电流，可算出小灯泡的额定功率，故D正确.
2．C
【解析】
滑动变阻器的阻值在最大位置，当闭合开关时，电压表和电流表的示数应分别为2V和0.2A，由计算出滑动变阻器上的电压，加上灯上的电压即为电源电压；再计算出灯泡正常发光时，滑动变阻器上的电压，根据电源电压和滑动变阻器两端的电压，并结合串联电路的特点即可求出灯泡的额定电压，再由计算灯泡的额定功率。
【详解】
滑动变阻器上的电压，电源电压；灯泡正常发光时，滑动变阻器上的电压；灯泡的额定电压；灯泡的额定功率。
故选：C。
【点睛】
本题考查了串联电路的特点及电功率的计算。准确把握串联电路的特点以及功率公式的灵活应用是本题难点所在。
3．C
【解析】
这个电路为串联电路，电压表测电源电压，所以不管滑片如何移动，电压表的示数不变．滑动变阻器的滑片向上滑动，其阻值增大，电路总阻值R总=R滑+R灯，所以R总阻值也增大，根据欧姆定律可知总电压不变，总电阻增大，总电流I减小，由P=UI可知电路消耗的总功率变小；通过灯泡的电流减小，灯泡两端的电压也减小，由电功率的计算公式P=UI可知灯泡实际功率P灯减小，灯泡变暗，故选C．
4．0.2 4 0.5
【解析】
（1）图中电流表使用的是0-0.6量程，分度值为0.02A，指针对应刻度为0.2A，故电流表读数为0.2A；
（2）由题意知两组同学连接好电路后，调节滑片过程中电表示数和灯的亮度都发生变化，当滑动变阻器滑片位置都恰好在中点时，电压表示数均为1.5V，电流表示数也相同，由电流表示数相同甲组的灯泡比乙组的暗，即甲组灯泡两端电压小于乙组灯泡两端电压，故可得乙组同学滑动变阻器分担的电压较小，而两滑动变阻器的滑片均在中间，故乙组同学使用的滑动变阻器规格为“15Ω ，1A”，甲组同学使用的滑动变阻器规格为“25Ω， 1A”， 而甲组的灯泡上标有“1.5V”，故乙组电路中电压表接在滑动变阻器两端，乙组同学电路图补充如图：
根据题意，甲组电压表接在灯泡两端，灯泡两端电压为1.5V，此时电路中的电流为0.2A，此时滑动变阻器两端电压为：
U甲滑=IR=0.2A×12.5Ω=2.5V，
可得电源电压：
U=U灯+U甲滑=1.5V+2.5V=4V；
乙组滑动变阻器两端电压为1.5V，则灯泡两端电压为2.5V，故此时乙组同学所测灯泡的电功率：
P=U乙灯I=2.5V×0.2A=0.5W．
【点睛】
本题属于较难的电学知识考查，有补全电路图，求电源电压、求功率等，只有认真分析，理解题干意义，利用串联电路电压规律确定电路，才能套用公式解题，本题非直接公式计算．
5． 小灯泡断路 0.5 1.25 见解析所示
【解析】
【详解】
(1)根据要求滑动变阻器的滑片向右移动时，小灯泡变暗，即电流变小，电阻变大，故滑片以左电阻丝连入电路中，灯的额定电压为2.5V，故电压表选用小量程与灯并联，如下所示：
(2)电路连接正确后，闭合开关，小明发现电压表有明显示数，电流表指针几乎不动，小灯泡不发光，产生这一现象的原因可能是小灯泡断路。(3)根据图乙电流和电压绘制成的I?U图象，小灯泡正常发光时的电流为0.5A，灯的额定功率为：P＝UI＝2.5V×0.5A＝1.25W；(4)表格内容包含灯泡的电压、通过的电流、电功率及灯的亮度(要分别记录灯在高于、等于、低于额定电压下发光情况)，实验数据的表格如下所示：
实验次数
灯泡两端的电压U/V
通过灯泡的电流I/A
灯泡的电功率P/W
灯泡的亮度
1
2
3
【点睛】
（1）根据要求滑动变阻器的滑片向右移动时，小灯泡变暗确定变阻器的连接，根据灯的额定电压确定电压表选用的量程与灯并联；（2）若电流表示数几乎为0，灯不发光，说明电路可能断路；电压表有示数，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了；（3）根据图乙找出灯的额定电压下的电流，根据P＝UI求灯的功率；（4）根据实验目的和记录的物理量设计表格。
6． B 0.2 0.76 右 不需要 灯在不同电压下的功率不同 电流
【解析】
（1）因为灯的额定电压是3.8V，所以电压表选用大量程且与灯并联，将变阻器的最大电阻连入电路中与灯和电流表串联，因为小灯泡L的额定电压为3.8V，额定功率小于1W，由P=UI知道，灯泡的额定功率约是P=1W/3.8V=0.26A，所以电流表选用小量程，电路连接如下图：
（2）因为是电流表与灯和变阻器是串联，若电流表内部断路了，则整个电路断路，两表都没有示数，故A不符合题意；B．若灯泡的灯丝断了，则灯不会亮，电流表也没有示数，此时电压表串联在电路中，电压表测电源电压，所以会有示数，故B符合题意；若灯座内部出现了短路，则电压表没有示数，电流表有示数，故C不符合题意；若滑动变阻器的电阻线断了，则整个电路断路，两表都没有示数，故D不符合题意，综上所述应选B；
（3）由图乙知道，当灯泡正常发光时，由于电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流值是0.2A，所以小灯泡的额定功率是：P=UI=3.8V×0.2A=0.76W．
（4）测出小灯泡的额定功率后，再测大于小灯泡额定功率的实际功率，就要增大灯电压，而减小变阻器的电压，由分压原理知道，应将滑动变阻器的滑片向右端滑动；
（5）因为灯在不同电压下的功率不同，所以不需要多次测量求平均值；
（6）由并联电路电流的规律知道，电流表示数等于通过灯的电流与通过电压表电流之和，所以该电路所测电流值偏大而引起小灯跑电功率偏大的．
点睛：本题考查的是测量灯的功率的实验，考查了电路连接、故障分析、电流表读数、功率计算及数据处理与误差分析．
7．（1）断开（2）如图所示 （3）B （4）2.2 A （5）0.5W （6）灯丝断了（灯泡断路）
【解析】
（1）连接电路时，应断开开关，根据灯泡正常发光时的电流确定电流表量程．（2）根据电路最大电流确定电流表量程，把电流表、灯泡串联接入电路．（3）闭合开关前，滑动变阻器接入电路的阻值应为滑动变阻器的最大阻值，根据电路图确定滑片的位置．（4）由图示电压表确定电压表量程与分度值，读出电压表示数；根据电压表示数与灯泡额定电压间的关系确定滑片的移动方向．（5）由图象找出灯泡额定电压对应的电流，由P＝UI求出灯泡额定功率．（6）根据电路故障分析电路故障原因．
【详解】
(1)连接电路时，开关应断开；电路最大电流约为I＝＝0.25A，电流表选0～0.6A量程．(2)电流表选0～0.6A量程，把电流表、灯泡串联接入电路，电路图如图所示．
(3)闭合开关前，图1中滑动变阻器的滑片P应位于A端，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大．(4)由图示电压表可知，电压表量程为0～3V，分度值是0.1V，电压表示数是2.2V，小于灯泡额定电压，要测小灯泡的额定功率，应将图1中滑片P向B端移动，使电压表的示数为2.5V.(5)由图示可知，灯泡额定电压2.5V所对应的电流是0.2A，灯泡额定功率P＝UI＝2.5V×0.2A＝0.5W，(6)如果小灯泡断路，则小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，则故障原因可能是：灯泡断路．
8． 0.6 4 8
【解析】
（1）连接电路时，要求滑动变阻器滑片向左移动时小灯泡亮度变亮，即电流变大电阻变小，则滑动变阻器左下接线柱与灯泡连接，连图如下：
（2）当小灯泡两端电压为额定电压2.5V时，小灯泡的电功率为额定功率，由表可知，此时通过灯泡的电流I=0.24A，则小灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.24A=0.6W；
（3）为保证每次都能将接入的定值电阻两端电压调为2.5V，根据串联电路电压的规律，滑动变阻器分得的电压为：UR=4.5V﹣2.5V=2V，则变阻器分得的电压为定值电阻电压的倍：
当接入30Ω的电阻时，根据串联分压原理，滑动变阻器连入电路中的电阻R滑1=0.8×30Ω=24Ω，而变阻器的最大电阻为20Ω，将滑动变阻器与R′视为一个整体，故R′的最小值
R′小=R滑1﹣R滑=24Ω﹣20Ω=4Ω；
当接入10Ω的定值电阻时，同理，滑动变阻器连入电路中的电阻R滑2=0.8×10Ω=8Ω，将变阻器与R′视为一个整体，当变阻器连入电路中的电阻为0时，R′=8Ω即可；
故为保证每次都能将接入的定值电阻两端电压调为2.5V，应在电路中再串联一个阻值范围为4Ω至8Ω的电阻R’。
【点睛】
本题考查了电路的连接，灯泡额定功率的测量，最后小题探究“电流与电阻的关系”是难点，综合运用了串联电路电压规律和分压原理，将滑动变阻器与R′视为一个整体，相当于增加了滑动变阻器的最大值。
9．（1）电路连接如图所示．（2分）
（2）灯泡短路（1分）
（3）左（1分） 电压表示数为2.5V（1分） 0.75W（1分）
（4）不成（1分） 灯泡的电阻随温度的升高而增大（1分） 增大（1分）
【解析】
（1）根据题意知道，电压表需要与灯泡并联测量其电压，由于灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表的量程应选0～3V；滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，电路连接如下图：
（2）闭合开关，发现小灯泡不亮但电流表有示数，说明电路是通路；电压表读数为零，说明电压表测量的是导线的电压，即灯泡短路或电压表短路，所以故障可能是灯泡短路或电压表短路；
（3）要测灯泡的额定功率，应使灯泡两端的电压为2.5V，所以，应使电压表的示数由1V增大到2.5V时，由串联分压的特点知道，应使滑动变阻器接入电路的电阻减小，所以滑片应向左端移动直至电压表的示数为2.5V；因为电流表选择的是0～0.6A量程，即分度值为0.2A，所以由图乙知道，电流表的示数是0.3A，此时灯泡的额定功率是：P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；
（4）由于U—I不是直线，所以，说明通过灯泡的电流与两端的电压不成正比，即灯丝电阻变化了，因为灯丝电阻随温度而变化；由图象知道，灯泡两端的电压增大时，通过的电流也增大，由P=UI知道，灯泡的实际功率随实际电压的增大而增大．
点睛：本题考查的是“测量小灯泡电功率”的实验，涉及了实物图的连接、电压表量程的选择和连接、滑动变阻器的使用和连接、电路故障的判断、电流表的读数、功率的计算等，考查的知识点较多，但难度不大，解题的关键是知道灯泡的电阻会随温度的变化而变化，属于常见题．
10． 2.2 B 0.5 温度 B
【解析】解：（1）将电流表与灯泡串联，灯泡正常发光时电流大约为：，所以电流表选用0~0.6A的量程。将滑动变阻器串联在电路中，当滑动变阻器的滑片向A端移动时，连入电路的电阻变大，则滑动变阻器的下面应接B接线柱，如图所示：
（2）由图乙可知，电压表的量程为0~3V，分度值为0.1V，示数为2.2V，低于灯泡的额定电压，所以应减小滑动变阻器的阻值，将滑动变阻器的滑片P向B端滑动，直到电压表的示数为2.5V。
由图丙可得小灯泡的额定功率为P额=U额I=2.5V×0.2A=0.5W；
（3）灯丝的电阻是变化的，影响其变化的主要因素是温度，灯丝的电阻随温度升高而增大。
（4）若把小灯泡换成一个定值电阻，定值电阻的阻值不变，可通过移动滑片的位置改变电阻两端的电压，因此可探究电流与电压的关系，故选B。
11．（1）A；（2）0.66； （3）小灯泡断路
【解析】
试题分析：（1）根据安全用电的要求，在做电学实验时，闭合开关前，滑动变阻器的阻值应处于最大值状态，所以应将滑片移到滑动变阻器的A端；（2）小灯泡正常发光，电压等于额定电压2.2V，此时的电流为0.3A，所以小灯泡的额定功率为P=UI=2.2V×0.3A=0.66W；（3）灯泡不变，电压表有示数等于电源电压，电流示数为零，这样的故障只能是与电压表并联的部分断开了，由图示可知，电压表与灯泡并联，所以应是小灯泡断路了．
【考点定位】滑动变阻器；电路故障的判断
12．（1）开灯瞬间，灯丝温度低，电阻小，电压一定，因此实际功率大。
（2）可以延长灯泡的寿命，提高灯丝的温度
【解析】
试题分析：（1）开灯瞬间，灯丝温度低，电阻小电压一定，因此实际功率大，容易损坏；（2）灯泡的灯丝要绕成螺旋状，是为了减小散热面积，提高灯丝的温度。
考点：电功率