13.3 学生实验探究——小灯泡的电功率同步练习 2020——2021学年北师大版九年级物理全册含答案

第十三章　三、学生实验:探究——小灯泡的电功率
一、选择题
1.在
“测定小灯泡额定功率”的实验中,当移动滑动变阻器滑片时,眼睛应观察
(　　)
A.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
2.某同学利用如图1所示电路测量额定电压为3.8
V的小灯泡的额定功率,下列说法中错误的是
(　　)
图1
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3.8
V时,测出通过小灯泡的电流,可算出小灯泡的额定功率
D.由实验还可得知,小灯泡的实际功率越大,小灯泡越亮
3.在“测量小灯泡电功率”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中正确的是
(　　)
电压U/V
1.5
2
2.5
3
电流I/A
0.25
0.29
0.32
0.35
A.灯丝的电阻随电压的增大而减小
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
4.[2020·广安]
利用如图2所示的装置测量小灯泡的电功率,电源电压恒定不变,小灯泡上标有“3.8
V”字样。如果闭合开关,实验操作过程中出现了以下几种情况,分析错误的是(　　)
图2
A.无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡都不亮,电压表的示数几乎等于电源电压,电流表几乎无示数,原因可能是小灯泡断路
B.无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡都很暗且亮度不变,原因是滑动变阻器同时接入两个下接线柱
C.当小灯泡的实际电压为2.5
V时,要测量小灯泡的额定功率,需将滑片向左移动
D.电压表无示数,小灯泡不亮,可能是小灯泡短路
二、填空题
5.在“测量小灯泡的电功率”的实验中,选用的电源电压应　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)小灯泡的额定电压。滑动变阻器应与灯泡　　　　在电路中,闭合开关前,将滑动变阻器的滑片置于阻值最大位置,这样做的目的是　　　　　　,滑动变阻器的另一个作用是　
。
6.按如图3所示的电路图做测量小灯泡额定功率的实验时出现了下列几种情况(小灯泡的额定电压为2.5
V):
图3
(1)同学甲正确连接好电路,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数,请分析出现这种现象的原因是?
　。?
为测量小灯泡的额定功率,接下来的操作应该是　　　　　　　　　　　　　　　,?
读出并记录电流表的示数。
(2)同学乙连接好电路,在闭合开关后,发现小灯泡比正常工作时亮,这说明他在闭合开关前没有
　　　　　　　　　　　　　　　　。?
三、实验探究题
7.[2020·襄阳]
小强在“测量小灯泡的电功率”的实验中,所用电源为两节新干电池,小灯泡上标有“2.5
V”字样。请完成下列问题:
图4
(1)请你帮助小强用笔画线代替导线,将如图4所示的实物电路连接完整(要求:滑片向右移动时滑动变阻器接入电路中的阻值变大)。
(2)闭合开关后,小强发现灯泡不亮,电压表无示数,电流表有示数。若电路中只有一处故障,这个故障可能是　
。?
(3)排除故障后继续实验,小强进行了4次测量,并将有关数据及现象记录在表格中。请你分析第1次实验中小灯泡不亮的原因是?
　。?
实验次数
电压U/V
电流I/A
实际功率P/W
小灯泡亮度
1
0.5
0.18
不亮
2
2.0
0.30
较亮
3
2.5
0.32
很亮
4
2.8
0.35
特别亮
(4)由表格中的数据可知,小灯泡的额定功率为　　　　W;小灯泡的亮度是由它的　　　　　　
决定的。?
(5)通过分析本次实验的数据和现象还会有一个新的发现,即　
。?
8.[2019·遂宁]
在“测量小灯泡电功率”的实验中,实验器材有:两节新干电池、电流表、电压表、额定电压为2.5
V的小灯泡、滑动变阻器、开关、导线若干,部分实物电路如图5甲所示。
图5
(1)请用笔画线代替导线,将图甲实物电路连接完整(要求:滑片P向B端移动时小灯泡变亮)。
(2)连接好电路,闭合开关,发现小灯泡很亮,电压表示数为3
V。断开开关,经检查,各元件完好,电路连接正确,则实验中操作错误之处是?
　。?
(3)改正错误后进行实验,移动滑动变阻器的滑片到某一位置,电压表的示数如图乙所示;若要测量小灯泡的额定功率,滑动变阻器的滑片P应向　　　　(选填“A”或“B”)端移动。?
(4)图丙是由实验数据作出的小灯泡的I-U图像,则小灯泡的额定功率是　　　　W。?
(5)根据小灯泡的I-U图像计算出不同电压下灯丝的阻值不同,原因是灯丝的电阻随　　　　
的变化而变化。?
(6)若用第(3)问中测得的数据算出灯泡的电阻RL,再根据公式P=计算小灯泡的额定功率。按此方案算出的小灯泡的额定功率比真实值　　　　(选填“偏大”或“偏小”)。?
9.小红做“测量小灯泡电功率”的实验,实验室有如下器材:电源(电压恒为6
V)、小灯泡(额定电压为2.5
V,灯丝电阻约为10
Ω)、电流表、电压表、开关各一个,规格分别为R1(“10
Ω　1
A”)和R2(“50
Ω　0.5
A”)的滑动变阻器各一个,导线若干。
(1)小红设计了如图6甲所示的电路,她应选用的滑动变阻器为　　　　(选填“R1”或“R2”),该实验中滑动变阻器的作用是　?
　。?
图6
(2)正确连接电路后,闭合开关,若小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,原因是　
。
(3)排除故障后,移动滑动变阻器滑片到不同位置,小灯泡的U-I图像如图乙所示,小灯泡的额定功率为　　　　W。?
(4)由图乙发现灯泡电阻是变化的,影响其变化的主要因素是　　　　。?
(5)在没有电压表、只有电流表的情况下,小红增加了一只10
Ω的定值电阻R并利用原有器材,也测出了额定电压为2.5
V小灯泡的额定功率。实验步骤如下:
①按照如图丙所示的电路图正确连接实物电路;
②闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为　　　　A时,灯泡正常发光;?
③断开开关,保持　　　　　　　　　　　　　不变,将电流表改接在灯泡所在支路中,再闭合开关,读出电流表示数I;?
④小灯泡额定功率的表达式为P额=　
。?
答案
1.C
2.B　
3.B　[解析]
由表中数据可知,随电压U的增大,电阻逐渐变大,即灯丝电阻随电压的增大而增大,故A项错误;由表中数据知,灯泡在额定电压下工作时的电流为I=0.32
A,灯泡的额定功率为P=UI=2.5
V×0.32
A=0.8
W,故B项正确;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,故C项错误;由A项知灯丝电阻随电压U的增大而增大,不是定值,故通过小灯泡的电流与它两端的电压不成正比,故D项错误。
4.C　[解析]
无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡都不亮,电流表几乎无示数,则电路可能断路,电压表的示数几乎等于电源电压,说明电压表与电源连通,原因是小灯泡断路,故A正确。无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡都很暗且亮度不变,则电路的电流很小,滑动变阻器起不到变阻的作用,原因是滑动变阻器同时接入两个下接线柱,故B正确。小灯泡在额定电压下正常发光,示数为2.5
V,小于灯泡的额定电压3.8
V,应增大灯泡两端的电压,根据串联电路电压的规律,应减小变阻器两端的电压,由分压原理,应减小滑动变阻器连入电路中的电阻大小,滑片应向右移动,故C错误。电压表无示数,小灯泡不亮,若电流表有示数,可能是小灯泡短路;若电流表无示数,则可能整个电路断路,故D正确。
5.大于　串联　保护电路　改变灯泡两端的电压
6.(1)滑动变阻器的滑片处在阻值最大处,小灯泡的实际功率太小,不足以让小灯泡发光　
调节滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端的电压为2.5
V
(2)将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处
7.(1)如图所示
图S13-3-4
(2)小灯泡短路
(3)小灯泡的实际功率太小
(4)0.8　实际功率
(5)小灯泡的电阻随着温度的升高而增大
[解析]
(1)要求滑片向右移动时滑动变阻器接入电路中的阻值变大,应该将滑动变阻器的左下方的接线柱接入电路,小灯泡上标有“2.5
V”字样,则电压表应选择0~3
V的量程,电压表和小灯泡并联。
(2)闭合开关,小灯泡不亮,电流表有示数,说明电路是通路,电压表无示数,可能是小灯泡短路。
(3)小灯泡的亮度取决于小灯泡的实际功率。由上表中数据可知,在第1次实验中小灯泡的实际功率:P1=U1I1=0.5
V×0.18
A=0.09
W,
所以小灯泡不亮的原因是小灯泡实际功率太小。
(4)由表格中的数据可知,小灯泡的额定功率:
P=UI=2.5
V×0.32
A=0.8
W;
根据实际功率与亮度对应关系可知,小灯泡的实际功率越大,灯泡越亮,小灯泡的亮度是由它的实际功率决定的。
(5)由实验数据可知四次电阻:
R1==≈2.8
Ω,
R2==≈6.7
Ω,
R3==≈7.8
Ω,
R4===8
Ω;
由数据可知,小灯泡的实际功率越大,灯泡的电阻越大,原因是小灯泡的电阻随着温度的升高而增大。
8.(1)如图所示
图S13-3-5
(2)闭合开关前没有将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处(3)B　(4)0.625　(5)温度　(6)偏大
[解析]
(1)滑动变阻器的右下方接线柱与开关相连时,滑片P向B端移动时小灯泡变亮。(2)连接好电路,闭合开关,发现小灯泡很亮,电压表示数为3
V,且各元件完好,电路连接正确,则实验中操作错误之处是:没有将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处。(3)由图乙可知,电压表的量程为0~3
V,分度值为0.1
V,示数为2
V,若要测量小灯泡的额定功率,应使电压表的示数达到2.5
V,由串联电路的分压特点可知,应减小滑动变阻器接入电路中的电阻,即滑片P应向B端移动。(4)由图丙可知,小灯泡两端的电压为2.5
V时,通过它的电流为0.25
A,则小灯泡的额定功率:P=UI=2.5
V×0.25
A=0.625
W。(5)根据小灯泡的I-U图像计算出不同电压下灯丝的阻值不同,原因是灯丝的电阻随温度的变化而变化。(6)由图丙可知,灯泡两端的电压为2
V时,通过的电流为0.225
A,由欧姆定律可得,灯泡两端的电压为2
V、2.5
V时的电阻分别为8.9
Ω、10
Ω,故若用第(3)问中测得的数据算出小灯泡的电阻RL,再根据P=计算灯泡的额定功率,按此方案算出的小灯泡的额定功率比真实值偏大。
9.(1)R2　保护电路和改变灯泡两端的电压
(2)小灯泡断路　(3)0.625　(4)温度
(5)②0.25
③滑动变阻器滑片P的位置(或滑动变阻器连入电路的阻值)
④2.5
V×I
[解析]
(1)小灯泡的额定电压为2.5
V,所以,滑动变阻器两端的电压为6
V-2.5
V=3.5
V,根据分压原理,=,滑动变阻器的阻值至少为R滑=×RL=×10
Ω=14
Ω。(5)②小红增加了一只10
Ω的定值电阻R,当电流表示数为I===0.25
A时,R两端的电压一定为2.5
V,根据并联电路电压的特点,此时小灯泡两端的电压为2.5
V,小灯泡一定正常发光,所以,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为0.25
A时,小灯泡正常发光;③断开开关,保持滑动变阻器滑片P的位置(或滑动变阻器接入电路的阻值)不变,将电流表改接在小灯泡所在支路中,此时电路的连接关系没有改变,只是电流表由原来测通过R的电流变为测通过小灯泡的电流I,小灯泡仍正常发光,通过小灯泡的电流I即为小灯泡正常发光时的电流大小。