人教版九年级十八章同步练习：第3节　测量小灯泡的电功率(word版 带答案)

第3节　测量小灯泡的电功率
题组1　“伏安法”测量小灯泡的电功率
1．(多选)小林想测量小灯泡的额定功率及其正常发光时的电阻，小灯泡的额定电压为2.5
V，实验电路如图18－3－1甲所示。实验中，当电压表示数为2.5
V
时，电流表示数如图乙所示。
根据实验过程及现象，下列四个选项中，判断正确的是(　　)
图18－3－1
A．为使小灯泡正常发光，电压表示数应为2.5
V
B．图乙中的电流表示数为2.5
A
C．小灯泡正常发光时的电阻为5
Ω
D．小灯泡的额定功率为5
W
2．某同学按照如图18－3－2所示的电路测定小灯泡的电功率，闭合开关S后，他观察到小灯泡不发光，但电流表、电压表指针均有偏转。以下判断正确的是(　　)
　图18－3－2
A．灯泡短路了
B．灯泡的灯丝断了
C．灯泡与灯座接触不良
D．灯泡的实际功率比额定功率小得多
3．2020·无锡
在测量额定电压为2.5
V的小灯泡的电功率时，小红所观察和记录的结果如表所示。
小灯泡两端的电压U/V
0.5
1.0
1.5
2
2.5
3
通过小灯泡的电流I/A
0.12
0.16
0.19
0.23
0.25
0.28
小灯泡的亮度
暗→亮
正常发光
过亮
分析实验记录，她得出了以下结论：
①小灯泡的额定功率为0.625
W
②小灯泡的实际功率越大，亮度越亮
③小灯泡的电阻随两端电压的升高而增大
④小灯泡和阻值为2
Ω的定值电阻串联接在电压为3
V的电源两端时，能正常发光
其中正确的是(　　)
A．只有①
B．只有①②
C．只有①②③
D．①②③④都正确
4．小明同学在测定额定电压为3.8
V的小灯泡的额定功率时，发现电压表“0～15
V”量程损坏了，而“0～3
V”量程完好，实验所用其他器材完好，所用的电源电压恒为6
V，在不更换实验器材的情况下，同学们帮助小明同学设计了如图18－3－3所示的四种实验电路图，其中能完成实验的是(　　)
图18－3－3
5．2019·聊城
如图18－3－4所示，在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5
V，电阻大约为10
Ω，有两个规格分别为“10
Ω　1
A”的A滑动变阻器和“50
Ω　2
A”的B滑动变阻器，电源电压为6
V。
图18－3－4
(1)本实验中应选择________(选填“A”或“B”)滑动变阻器。
(2)请你用笔画线代替导线将图甲中的实物电路连接完整，要求滑动变阻器的滑片P向左移动时，滑动变阻器连入电路的阻值变大。
(3)连好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数。接下来应进行的操作是________。
A．断开开关，更换小灯泡
B．检查电路是否断路
C．移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光
(4)问题解决后，继续进行实验，发现电压表的示数如图乙所示，要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向________(选填“右”或“左”)端移动，直到小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为______W。
(5)实验中多次测量的目的是__________。
A．测不同电压下小灯泡的实际功率
B．多次测量求平均值，减小误差
6．在“测量小灯泡的额定功率”的实验中，提供如下实验器材：电源(输出电压恒为6
V)、小灯泡(额定电压为2.5
V，电阻约为10
Ω)、滑动变阻器(50
Ω　1
A)、电压表(量程0～3
V，0～15
V)、电流表(量程0～0.6
A，0～3
A)、开关、导线若干。
图18－3－5
(1)请用笔画线代替导线在图18－3－5甲中完成实物电路的连接。
(2)正确连接后闭合开关，发现小灯泡不发光，电压表和电流表均无示数。小宁利用另一只完好的电压表进行检测，把电压表分别接在A、E之间和A、F之间，电压表均有示数；接在C、F之间，电压表无示数。如果电路连接完好，只有一个元件有故障，该故障是________________(选填“小灯泡断路”“小灯泡短路”或“滑动变阻器断路”)。
(3)排除故障后，小宁看到电压表示数为2
V，此时小灯泡的功率________(选填“大于”“小于”或“等于”)额定功率，要使灯泡L正常发光，滑动变阻器的滑片P应向________(选填“A”或“B”)端移动。当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是________
W。
(4)测出小灯泡的额定功率后，该同学又把灯泡两端的电压调为额定电压的0.6，发现测得的实际功率并不等于其额定功率的0.36，请你帮他分析出现这种现象的主要原因是________________________________________________________________________。
(5)把该电路中的小灯泡换成定值电阻，用这一电路还可以完成的实验有____________________________________________________(写出一个即可)。
题组2　与电功率测量有关的计算
图18－3－6
7．小明按如图18－3－6所示电路测量小灯泡的电功率，现有器材规格如下：电压恒为6
V的电源、额定电压为2.5
V的小灯泡(灯泡正常发光时灯丝电阻约为10
Ω)、规格为“10
Ω　1
A”的滑动变阻器甲、规格为“50
Ω　0.5
A”的滑动变阻器乙、电流表(量程有“0～0.6
A”“0～3
A”)、电压表(量程有“0～3
V”“0～15
V”)。下列说法错误的是(　　)
A．当电压表示数为2.5
V时，灯泡消耗的功率等于额定功率
B．为减小误差，电压表量程选“0～3
V”，电流表量程选“0～0.6
A”
C．滑动变阻器应选择甲
D．滑动变阻器应选择乙
8．某同学在做“测量小灯泡电功率”的实验，他正确连接好电路，闭合开关时记录了第1组数据，当小灯泡正常发光时记录了第2组数据，把滑片移到端点时小灯泡闪亮一下后熄灭，并记录了第3组数据，如下表所示。下列判断错误的是(　　)
组别
电压表示数
电流表示数
灯泡亮暗程度
1
1.3
V
0.16
A
发光较暗
2
2.5
V
0.26
A
正常发光
3
4.5
V
0
A
不发光
A.他所用小灯泡的额定电压为2.5
V
B．他所用小灯泡的额定功率为0.65
W
C．滑动变阻器的最大阻值为30
Ω
D．他所用电源的电压为4.5
V
9．在“测定额定电压为6
V的小灯泡的额定功率”实验中，电源电压恒为12
V，把滑动变阻器的滑片调到阻值最大端时，测得灯泡两端的电压、通过灯泡的电流分别为3
V、0.3
A，则此时小灯泡的实际功率为________W。接着仔细调节滑片，让小灯泡刚好正常发光，发现此时滑片刚好准确滑到变阻器中点位置，则所测小灯泡的额定功率是________W。
10．如图18－3－7甲所示，某同学在“测量小灯泡电功率”的实验中，误将电压表并联在滑动变阻器两端。他从滑片置于最右端时开始记录第一组数据，调节滑片测得多组数据，描绘出的U－I图象如图乙所示。已知小灯泡的额定电压为2.5
V，电源电压为4.5
V。小灯泡正常发光时的电阻为________Ω，额定功率为________W，滑动变阻器的最大阻值为________Ω。为使实验中小灯泡两端电压不超过3
V，则滑动变阻器接入电路的最小阻值为________(保留两位小数)。
图18－3－7
关于“伏安法”测小灯泡电功率的器材选择问题：
①电源：电源电压应高于小灯泡的额定电压。
②电压表：量程的选择要参照小灯泡的额定电压。
③电流表：量程的选择要参照小灯泡的额定电流(I额＝)，若小灯泡的电阻未知，可采用试触法。
④滑动变阻器：允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流，且最大电阻应不小于小灯泡的电阻，以便于调节。
题组3　用电能表测量电功率
11．2019·天水
小英家6月底电能表的示数如图18－3－8甲所示，7月底示数如图乙所示，由图可知她家7月份用电器消耗的电能为________kW·h；若她家现在已经接入用电器的总功率为3600
W，则最多还可以连接________W的用电器同时工作。将铭牌已模糊的饮水机单独接在该电能表上正常工作3
min，电能表指示灯闪烁了160次，则饮水机的额定功率是________W。
　图18－3－8
12．2020·无锡
如图18－3－9所示为学校实验室中某电能表的表盘。
图18－3－9
(1)该电能表的示数为________
kW·h。
(2)小明利用该电能表和停表检测一只标识为“220
V　10
W”的节能灯的额定功率。他关闭其他用电器，将该节能灯接入220
V的测量电路，设计了以下三种测量方案：
方案一：测量出电能表显示消耗1
kW·h电能所用的时间t；
方案二：测量出1
min时间内电能表转盘转过的圈数n；
方案三：测量出电能表转盘转过一圈所用时间t。
①若使用方案二，小明计算额定功率的关系式应该为：P＝________(单位：W)。(用数字和n表示)
②比较三种方案，最可行的是方案________。
在实验室测量小灯泡的电功率时，利用公式P＝UI，测量工具为电压表和电流表；在家庭电路中测量某用电器的电功率时，利用公式P＝，测量工具为电能表和停表(或钟表)。
13.在某次课外活动中，某校两同学通过实验研究小灯泡的电功率跟两端电压的关系，已知小灯泡的额定电压为2.5
V、额定功率为0.75
W。小明同学设计了如图18－3－10甲所示的电路进行研究，他先测出若干组电压和电流值，再由公式P＝UI求得对应的功率，并作出功率随电压变化的图线a。小红同学设计了如图乙所示的电路进行研究，她先由R＝计算出小灯泡的电阻R，再测出若干个电压值，最后根据P＝求得对应的功率，作出功率随电压变化的图线b。则图18－3－11中能反映他们实验结果的是(　　)
图18－3－10
图18－3－11
详解详析
1．AC　[解析]
在额定电压下小灯泡正常发光，电路中电压表测小灯泡两端电压，为使小灯泡正常发光，电压表示数应为2.5
V，故A正确；图乙中，电流表的量程为0～0.6
A，分度值为0.02
A，示数为0.5
A，故B错误；小灯泡正常发光时的电阻：R＝＝＝5
Ω，故C正确；小灯泡的额定功率：P＝UI＝2.5
V×0.5
A＝1.25
W，故D错误。
2．D　[解析]
灯泡短路后，电流表指针偏转，电压表相当于并联在导线的两端，因此电压表指针不偏转，故A不符合题意；灯泡的灯丝断了或灯泡与灯座接触不良时，电路为断路，电流表指针不偏转，电压表的正、负接线柱与电源两极相连，因此电压表指针偏转，故B、C不符合题意；当灯泡的实际功率比额定功率小得多时，灯泡不发光，此时电路中有电流，但比较小，即电流表、电压表指针都会偏转，故D符合题意。
3．D　[解析]
小灯泡两端电压等于额定电压2.5
V时正常发光，由表中数据知，此时通过小灯泡的电流为0.25
A，所以小灯泡的额定功率为P＝UI＝2.5
V×0.25
A＝0.625
W，故①正确；由表中数据知，小灯泡两端电压越大，通过的电流也越大，由P＝UI可知，小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮，故②正确；由R＝计算可得，在电压逐渐升高的各次实验中灯泡的电阻分别为：4.17
Ω、6.25
Ω、7.89
Ω、8.70
Ω、10
Ω、10.71
Ω，所以小灯泡的电阻随两端电压的升高而增大，故③正确；小灯泡和阻值为2
Ω的定值电阻串联接在电压为3
V的电源两端，由表中数据知，当灯泡两端电压为2.5
V时，对应电流为0.25
A，此时定值电阻两端电压UR＝IR＝0.25
A×2
Ω＝0.5
V，恰好满足电源电压U＝UL＋UR＝2.5
V＋0.5
V＝3
V，所以灯泡能正常发光，故④正确。
4．B　[解析]
图A中，电压表测的是电源电压，电源电压超过电压表的可用量程，无法测量，不符合题意；图B中，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，当滑动变阻器两端的电压为6
V－3.8
V＝2.2
V时，灯泡两端电压达到额定电压3.8
V，读出此时电流表的示数，根据公式P＝UI即可求出灯泡的额定功率，符合题意；图C中，电流表相当于一根导线，将电压表与灯泡短接，不符合题意；图D中，电压表测的是灯泡两端的电压，灯泡的额定电压超过电压表的可用量程，无法测量，不符合题意。
5．(1)B　(2)如图所示　(3)C
(4)右　0.45　(5)A
[解析]
(1)测量小灯泡的电功率时，小灯泡与滑动变阻器串联，根据小灯泡的额定电压和电阻，求出电路中的电流约为I＝＝＝0.25
A，此时滑动变阻器接入电路的电阻为R滑＝＝＝14
Ω，故滑动变阻器选用B。(2)要求滑片向左移动时滑动变阻器连入电路的阻值变大，则滑片右端电阻丝需连入电路，应接右下接线柱。(3)电流表有示数，表明电路是通路，小灯泡不亮的原因可能是通过小灯泡的电流太小，小灯泡的实际功率太小，即滑动变阻器连入电路的电阻太大，此时应先调节滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光。(4)电压表使用0～3
V量程，示数为1.7
V，小于小灯泡的额定电压2.5
V，因此为了使灯泡两端电压增大至2.5
V，需调节滑动变阻器的滑片使其连入电路的电阻减小，即滑片应向右移动。电流表使用0～0.6
A量程，读数为0.18
A，则小灯泡的额定功率为P额＝U额I额＝2.5
V×0.18
A＝0.45
W。(5)由于小灯泡的功率随其两端电压的变化而变化，因此不能用多次测量取平均值的方法测量小灯泡的电功率，实验中多次测量的目的是测量不同电压下小灯泡的电功率。
6．(1)如图所示
(2)滑动变阻器断路
(3)小于　A　0.65
(4)灯泡的电阻随温度的变化而变化
(5)研究电流与电压的关系
[解析]
(1)灯泡的额定电压为2.5
V，电阻约为10
Ω，由欧姆定律可得，灯泡的额定电流约为I＝＝＝0.25
A，故电流表选用小量程与灯泡串联，变阻器按“一上一下”接入电路中。(2)把电压表接在A、E之间时电压表有示数，则A－电源－开关－电压表组成的电路是连通的，同理，电压表接在A、F之间时有示数，A－电源－开关－灯泡－电压表组成的电路为通路；而连接在C、F之间时，电压表无示数，则可确定滑动变阻器断路。(3)排除故障后，小宁看到电压表示数为2
V，小于灯泡的额定电压，此时小灯泡的功率小于其额定功率，灯泡在额定电压下正常发光，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的分压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻，故滑片P应向A端移动，直到电压表示数为2.5
V；当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02
A，示数为0.26
A，则小灯泡的额定功率：P＝ULIL＝2.5
V×0.26
A＝0.65
W。(4)根据P＝可知，在电阻不变时，电功率与电压的平方成正比，测出小灯泡的额定功率后，该同学又把灯泡两端的电压调为额定电压的0.6，通过灯泡的电流也变小了，根据P＝UI可知，灯泡的功率变小，灯泡的温度降低，灯丝的电阻变小，故发现测得的实际功率并不等于其额定功率的0.36。(5)把该电路中的小灯泡换成定值电阻，通过移动变阻器的滑片可多次测量，用这一电路还可以完成的实验有研究电流与电压的关系。
7．C　[解析]
当电压表示数为2.5
V时，灯泡两端的电压为额定电压，此时灯泡消耗的功率等于额定功率，A正确；灯泡的额定电压为2.5
V，故电压表应选0～3
V的量程，灯泡的额定电流约为IL＝＝＝0.25
A，故电流表应选0～0.6
A的量程，B正确；灯泡正常发光时，变阻器两端的电压为UR＝U－UL＝6
V－2.5
V＝3.5
V，变阻器接入电路中的电阻约为R＝＝＝14
Ω＞10
Ω，故应选规格为“50
Ω　0.5
A”的滑动变阻器乙，C错误，D正确。
8．C　[解析]
由表中数据可知，小灯泡正常发光时的电压为2.5
V，即小灯泡的额定电压为2.5
V，A正确；小灯泡的额定功率为P＝U2I2＝2.5
V×0.26
A＝0.65
W，B正确；小灯泡闪亮一下后熄灭，灯泡断路，电压表测电源电压，由表中数据可知，电源电压U＝4.5
V，D正确；闭合开关时，滑动变阻器阻值全部接入电路，由第1组实验数据可知，此时滑动变阻器两端电压U滑＝U－U1＝4.5
V－1.3
V＝3.2
V，滑动变阻器最大阻值为R＝＝＝20
Ω，C错误。
9．0.9　2.4
[解析]
滑动变阻器的滑片位于阻值最大端时，小灯泡的实际功率为P实＝U实I实＝3
V×0.3
A＝0.9
W；此时滑动变阻器的全部阻值连入电路，则有R滑＝＝＝30
Ω。当滑片准确滑到中点位置时，小灯泡正常发光，电路中的电流为I′＝＝＝0.4
A，故小灯泡的额定功率为P额＝U额I′＝6
V×0.4
A＝2.4
W。
10．12.5　0.5　40　6.82
[解析]
由题可知，小灯泡与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，小灯泡的额定电压为2.5
V，电源电压为4.5
V，则电压表示数为2
V时，小灯泡正常发光，由图象可知，U滑＝2
V时，I＝0.2
A，则小灯泡正常发光时的电阻为RL＝＝＝12.5
Ω，额定功率为P额＝U额I＝2.5
V×0.2
A＝0.5
W。滑动变阻器接入电路的阻值最大时其两端电压最大，电路中的电流最小，由图象知，U最大＝4
V，I最小＝0.1
A，故滑动变阻器的最大阻值为R最大＝＝＝40
Ω。为使小灯泡两端的电压不超过3
V，滑动变阻器分得的最小电压为U最小＝4.5
V－3
V＝1.5
V，由图象可知，U最小＝1.5
V时，I′＝0.22
A，即滑动变阻器接入电路的最小阻值为R最小＝＝＝6.82
Ω。
11．140　3000　1000
[解析]
(1)由图知，小英家7月份用电器消耗的电能为W＝6768.2
kW·h－6628.2
kW·h＝140
kW·h。
(2)由电能表的参数可知，工作电压为U＝220
V，允许通过的最大电流为I＝30
A，
电能表允许用电器工作的最大总功率：P大＝UI＝220
V×30
A＝6600
W，
已知她家现在已经接入用电器的总功率为3600
W，则最多还可以同时连接用电器的功率为6600
W－3600
W＝3000
W。
(3)“3200
imp/(kW·h)”表示用电器每消耗1
kW·h的电能，电能表的指示灯闪烁3200次，
则电能表指示灯闪烁160次时，饮水机消耗的电能：W＝
kW·h＝0.05
kW·h，
饮水机的实际功率：P＝＝＝1
kW＝1000
W。
因为饮水机正常工作，所以饮水机的实际功率等于额定功率，则饮水机的额定功率是1000
W。
12．(1)1469.5　(2)①30n　②三
[解析]
(1)电能表示数的单位是kW·h，最后一位是小数位，由图知电能表的示数是1469.5
kW·h。
(2)①使用方案二：2000
r/(kW·h)表示每消耗1
kW·h的电能，电能表的转盘转2000转，则节能灯1
min消耗的电能：W＝
kW·h，节能灯的实际功率：P＝＝＝0.03n
kW＝30n
W。
②节能灯的功率：P＝10
W＝0.01
kW，电能表转盘转一圈电路消耗的电能为W1＝
kW·h，节能灯需要工作的时间：t′＝＝＝0.05
h＝180
s。
由以上分析可知：
方案一：因节能灯功率较小，测量出电能表显示消耗1
kW·h电能所用的时间t较长，不易操作；
方案二：因节能灯功率较小，其工作1
min电能表转盘转动不到一圈，无法测量；
方案三：电能表转盘转动一圈消耗的电能可供节能灯工作180
s，比较容易测量。
比较可知，方案三容易操作，实验误差较小，最可行。
13．B　[解析]
(1)灯泡正常发光时的电阻：R＝＝≈8.3
Ω。
由题意知：P甲＝、P乙＝。由此可见，电功率P关于电压U的二次函数跟y＝ax2＋bx＋c，且a＞0，b＝0，c＝0时相符合，故图象是经过原点开口向上的抛物线，故C、D错误。
(2)P甲＝，P乙＝，且灯泡的电阻R随温度的升高而变大，所以：
①当小灯泡两端电压U＜2.5
V时，小灯泡在低于额定电压下工作，它的电阻R＜8.3
Ω，则P甲＞P乙，此时抛物线a在抛物线b的上方。
②当小灯泡两端电压U＝2.5
V时，小灯泡在额定电压下工作，则P甲＝P乙＝0.75
W，此时两抛物线相交。
③当小灯泡两端电压U＞2.5
V时，小灯泡在高于额定电压下工作，它的电阻R＞8.3
Ω，则P甲＜P乙，此时抛物线a在抛物线b的下方。
综上所述，图B中的图线反映了他们的实验结果。