第十三章第三节_学生实验——探究小灯泡的电功率_同步练习2021－2022学年北师大版九年级物理（含答案）

第十三章第三节
学生实验——探究小灯泡的电功率
同步练习
1.
某实验小组的同学用图甲所示器材测量小灯泡电功率，待测小灯泡的额定电压为，额定功率小于，电源电压恒为，滑动变阻器的规格为“”，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“”“”“”或“”）
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________，小灯泡的额定功率为________．
（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．
2.
小红做“测量小灯泡电功率”实验，实验室有如下器材：电源（电压恒为）、小灯泡（额定电压为，灯丝电阻约为）、电流表、电压表、开关各一个、规格分别为“，”和“，”的滑动变阻器各一个、导线若干．
（1）小红设计了图甲所示的电路，她应选用规格为________的滑动变阻器（选填“”或“”），该实验中滑动变阻器的作用是________和________．
（2）正确连接电路后，闭合开关，若小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，原因是小灯泡________．
（3）排除故障后，移动滑动变阻器滑片在不同位置，小灯泡图象如图乙所示，小灯泡的额定功率为________．
（4）由图乙发现灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要原因是________．
（5）在没有电压表、只有电流表的情况下，小红增加了一只的定值电阻并利用原有器材，也测出了额定电压为小灯泡的额定功率．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，调节滑动变阻器滑片，使电流表示数为________时，灯泡正常发光；
③断开开关，保持滑动变阻器滑片位置不变，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；
④小灯泡额定功率的表达式为＝________．
3.
小强在“测量小灯泡的电功率”的实验中，所用电源为两节干电池，小灯泡上标有“”字样．请完成下列问题：
次数
电压
电流
实际电功率
灯泡亮度
不亮
较亮
很亮
特别亮
（1）请你帮助小强用笔画线代替导线，将图中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）小强合理地连接好电路，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表示数都不为零，接下来他应进行的操作是________（选填序号）；
A.检查灯泡是否断路
B.检查灯泡是否短路
C.检查开关是否接触良好
D.移动滑动变阻器的滑片
（3）由表格中的数据可知，小灯泡的额定功率为________；
（4）通过分析本次实验的数据和现象还会有一些新的发现：________（写出一条即可）．
4.
在“测量小灯泡的电功率”的实验中，实验室提供的器材有：小灯泡（额定电压为，正常发光时灯丝电阻约为）、电源（电压恒为）、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个，导线若干．
（1）小杨同学检查器材完好后，按图所示的电路图连接电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于________（选填“”或“”）端．
（2）当闭合开关时，发现电流表指针偏转情况如图所示，造成这种现象的原因是________．
（3）小杨同学纠正了错误，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________．
（4）为测量小灯泡的额定功率，接下来的操作应该是调节滑动变阻器，________，读出并记录电流表的示数．
（5）当电压表的示数如图所示，电路中的电流为时，则小灯泡的实际功率为________．
5.
小明同学为了探究小灯泡亮度与实际功率的关系，设计了如图甲所示的实验电路，小灯泡标有“”的字样．
（1）图甲是小明连接的实验电路，同组的小红同学发现图中有一根导线连接错误，请你在这根导线上打“”，并在图中改正．
（2）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，而电流表有示数，电压表没有示数，则可能的故障是________．
（3）排除故障后继续实验，小明进行了次测量，并将有关数据及现象记录在如下表格中，当电压表示数为时，电流表示数如图乙所示，请把表格补充完整．
实验序号
电压
电流
电功率
灯泡的亮度
不亮
________
________
较暗
正常
很亮
（4）分析实验数据及现象，可得出的结论：________．
（5）计算并分析小灯泡电阻不同的原因是：________．
6.
小明同学用如图甲所示的实验电路来测定“小灯泡的额定电功率”，所用电源电压为，小灯泡额定电压为，电阻约为左右．
（1）甲图是小明同学连接的错误电路，在应改动的一根导线上打“”，并用笔画线代替导线画出正确的接法．
（2）正确连线后，闭合开关，小灯泡立即发出明亮耀眼的光，并很快熄灭，他接下来的操作是________．
（3）故障排除后，开始进行实验．逐步移动滑动变阻器滑片，看到如图乙所示的电压表示数，为使灯泡正常发光，应向________（选填“左”或“右”）端移动滑片，最后小明根据测量数据绘制了灯泡的图象，如图丙所示．则小灯泡的额定功率为________，小灯泡正常发光的电阻为________．
（4）有同学认为利用该电路还可以探究出导体中电流和导体两端电压成正比，你认为这种说法________（选填“合理”或“不合理”），理由是________．
（5）他又找来了个阻值分别为、、的定值电阻替换小灯泡，来探究通过导体的电流与电阻的关系．实验中，控制电阻两端的电压为不变，为了完成实验，他选用的滑动变阻器的阻值至少为________．
（6）滑动变阻器在电学实验中起到重要的作用，除保护电路外，它还能改变电路中的电流和电压，下列实验中关于滑动变阻器的作用，下列说法正确的是（?
?
?
?
）
A.在“测未知定值电阻的阻值”实验中，主要作用是为了多次测量得出普遍规律
B.在“测量小灯泡功率”的实验中，主要作用是为了多次测量求平均值，减小误差
C.在探究“电流与电压关系”的实验中，主要作用是改变两端的电压，便于多次测量，得出普遍规律
D.在探究“电流与电阻关系”的实验中，主要作用是保持电源的电压不变，便于多次测量，得出普遍规律
7.
下图是某兴趣小组测量小灯泡电功率的部分实验电路，电源电压恒为，小灯泡额定电压是，其灯丝电阻为左右，滑动变阻器标有“”字样，电流表，电压表各有两个量程．
（1）在图中用笔画线代替导线，使其成为完整的实验电路，要求：滑动变阻器的滑片向左移动时，小灯泡变亮；
（2）连接电路的过程中，开关应________，滑动变阻器的滑片应滑到________端（选填“”或“”）；检查电路连接无误后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，但电压表有示数，分析故障的原因是________．
（3）排除故障后继续实验，测量数据如表所示．
实验次数
发光情况
不亮
不亮
微光
较亮
明亮
更明亮
电压
电流
分析表中实验数据可知：小灯泡的额定功率为________．
（4）兴趣小组的同学想接着探究电流与电压的关系，于是将图中的小灯泡换成定值电阻，移动滑动变阻器的滑片，多次改变定值电阻两端的电压，并记录通过定值电阻对应的电流，多次测量的目的是为了________．
8.
在“测量小灯泡的电功率”实验中，电源电压为．小灯泡的额定电压为．
（1）如图甲，实物电路已连接完整，闭合开关前，滑动变阻器的滑片要移到最________端（选填“左”或“右”）．
（2）闭合开关后，发现小灯泡不亮，但电流表和电压表均有示数，紧接着的操作是________（填序号）．
．检查电路是否断路或短路
．马上记录此时电流表、电压表的读数
．移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否能发光
（3）要使小灯泡变亮，可将滑片向________（选填“左”或“右”）移动，则小灯泡的电功率________（选填“变大”或“变小”）．
（4）测出多组数据，作出小灯泡的
图象如图乙所示，由图可知小灯泡的额定功率为________，小灯泡两端的电压越小，小泡的电阻________（选填“越大”“越小”或“不变”）．
参考答案
一、
实验探究题
1.（1）如解答图所示．(2)B
（3）,
（4）右
（5）不需要,灯在不同电压下的功率不同
（6）电流
解：（1）因为灯的额定电压是，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，
因为小灯泡的额定电压为，额定功率小于，由知道，灯泡的额定功率约是，
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，故不符合题意；
．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，故不符合题意．
故选．
（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，电流值是，所以小灯泡的额定功率是：．
（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．
2.（1）,保护电路,改变灯泡两端的电压
（2）短路
（3）
（4）灯丝温度
（5）,（或）
解：（1）灯的额定电压为，据欧姆定律知，灯正常发光的时的电流约为，由串联电路电压的规律，变阻器要分去＝＝的电压，滑动变阻器的阻值至少为，根故应选用“”的滑动变阻器；
变阻器的基本作用是保护电路，因测量小灯泡在不同电压的电功率，所以，本实验中滑动变阻器还有改变灯两端的电压的作用．
（2）经分析，若小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，原因是小灯泡短路．
（3）由图乙知，当灯电压为时对应的电流为，小灯泡的额定功率＝＝＝．
（4）因灯丝的电阻随温度的变化而变化，所以，由图乙发现灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要原因是灯丝温度．
（5）②小红增加了一只的定值电阻，因当电流表示数为时，两端的电压一定为，
根据并联电路电压的特点，灯的电压为，灯一定正常发光，所以，闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电流表示数为时，灯泡正常发光；
③断开开关，保持变阻器滑片的位置或变阻器接入电路的阻值不变，将电流表改接在所在灯支路中，此时电路的连接关系没有改变，只是电流表由原来测通过的电流变为测通过灯的电流，与灯两端的电压与变阻器的电压均保持不变，灯仍正常发光，通过灯的电流即为灯正常发光时的电流大小，所以，断开开关，保持滑动变阻器滑片的位置（或滑动变阻器接入电路的阻值）不变，将电流表改接在灯泡所在支路中，再闭合开关，读出电流表示数；
④小灯泡额定功率的表达式为＝（或）．
3.（1）如解答图所示．
(2)D
（3）
（4）灯的电阻随温度的升高而变大
解：（1）如图所示：
（2）电流表、电压表示数都不为零，所以电路没有发生断路，灯泡不亮可能是因为两端电压太低，电功率太小造成的，所以下一步的操作应该移动滑动变阻器的滑片，故错误，正确；
故选．
（3）灯在额定电压下正常发光，由表格中的数据可知，灯在时的电流为，小灯泡的额定功率为：．
（4）由欧姆定律，第次实验灯的电阻为：
，同理第、、次灯的电阻分别为、、，
灯的功率越大，灯丝的温度越高，故通过分析本次实验的数据和现象还会有一个新的发现，即灯的电阻随温度的升高而变大．
4.（1）
（2）电流表正负接线柱接反了造成的
（3）小灯泡实际功率太小，不足以让小灯泡发光
（４）使小灯泡两端电压为
（5）
解：（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片在阻值最大处，即端；
（2）由图所示电流表可知，测量电流过程中，电流表指针反向偏转，这是由于电流表正负接线柱接反了造成的；
（3）闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表和电压表示数均较小，则说明滑动变阻器的电阻较大，使得灯泡的实际功率太小造成；
（４）要想测量小灯泡的额定功率，此时应减小滑动变阻器的阻值，使小灯泡两端电压为；
（5）电压表选择量程，每一个大格代表，每一个小格代表，电压表的示数为，
小灯泡的实际功率为：．
5.（1）答案如解答图所示．
（2）小灯泡短路
（3）,（或）
（4）灯的实际功率越大，灯越亮
（5）灯的电阻随温度的变化而变化
【解答】
解：（1）原电路中，电压表测电源电压是错误的，电压表应测灯的电压，如下所示：
（2）电路连接正确后，闭合开关，而电流表有示数，则电路为通路，发现小灯泡不亮，电压表没有示数，则可能的故障是灯泡短路．
（3）当电压表示数为时，电流表示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为，电流为，
灯的功率：
＝＝．
（4）根据实验目的分析实验数据及现象，可得出的结论是灯的实际功率越大，灯越亮．
（5）实验中小灯泡的电阻变化的原因是灯的电阻随温度的变化而变化．
6.（1）如解答图所示．
（2）断开开关，换用同规格的灯泡，将滑片移到最左端
（3）右,,
（4）不合理,灯丝的电阻是变化的，无法控制电阻不变
（5）
C
解：（1）原电路中，灯与电流表并联，电压表串联在电路中是错误的，灯应与电流表串联，电压表与灯并联，如图所示：
（2）正确连线后，闭合开关，小灯泡立即发出明亮耀眼的光，并很快熄灭，说明电路中电流过大，将灯烧坏了，他接下来的操作是：断开开关，换用同规格的灯泡，将滑动变阻器的滑片移到最左端；
（3）灯在额定电压下正常发光，图中电压选用小量程，分度值为，示数为，小于灯的额定电压，应增大灯的电压，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，故滑片向右移动，直到电压表示数为额定电压；
根据测量数据绘制了灯泡的图象知，灯在额定电压下的电流为，灯泡的额定电功率为：
＝＝＝；
灯泡的电阻为；
（4）探究导体中电流和导体两端电压的关系时，要控制电阻阻值不变，因灯丝电阻是变化的，无法得到电流与电压成正比的关系，所以说法不合理；
（5）电阻两端的电压始终保持＝，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：＝＝＝，变阻器分得的电压为电压表示数的倍，根据分压原理，当接入电阻时，变阻器连入电路中的电阻为：
＝＝，故为了完成整个实验，应该选取最大阻值至少的滑动变阻器；
（6）在“测量未知定值电阻的阻值”的实验中，其主要作用是为了多次测量，求平均值，减小实验误差，故错误；
在“测量小灯泡功率”的实验中，移动滑片，测量小灯泡在不同发光情况下的电功率，但不可以求平均值，故错误；
在探究“电流与电压关系”的实验中，其主要作用是改变电压，从而改变电流，便于多次测量，得出普遍规律，故正确；
在探究“电流与电阻关系”的实验中，其主要作用是保持两端的电压不变，便于多次测量，得出普遍规律，故错误．
故选．
7.（1）如解答图所示．
（2）断开,,小灯泡断路
（3）
（4）寻找普遍规律
【解答】
解：（1）据上分析，向左移动滑动变阻器的阻值变小，据滑动变阻器必须遵守“一上一下”接法，将端与灯泡右接线柱相连，如图所示：
（2）连接电路的过程中，为保护电路，开关应断开，滑动变阻器的滑片应滑到阻值最大处，即端，
灯泡不亮，电流表无示数，说明电路有断路，
电压表有示数，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连，因此与电压表并联的电路断路，即灯泡断路．
（3）小灯泡的额定功率；
（4）实验中多次改变定值电阻两端的电压，并记录通过定值电阻对应的电流，多次测量的目的是从不同情况中找到普遍规律．
8.（1）右
（2）
（3）左,变大
（4）,越小
【解答】
解：（1）连接电路时，为保护电路安全，需将滑动变阻器的最大阻值接入电路，所以滑片滑到最右端．
（2）电压表、电流表均有示数，说明灯泡两端有电压，且由电流通过，则不发光的原因可能是因为灯泡的实际功率太低造成的，所以接下来的操作是移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否能发光．
故选：．
（3）若此时滑片再向左端移动一点，变阻器连入电路中电阻变小，由分压原理，变阻器分得电压减小，由串联电路电压的规律，则灯的电压增大，根据，小灯泡的实际功率会变大，灯的亮度取决于灯实际功率，灯会比刚才亮一点．
（4）根据所示的图象可知，灯的额定电流为，小灯泡的额定功率为：
＝＝＝；
当电压变小时，通过灯的电流也变小，根据＝，灯的功率变小，灯丝的温度降低，因灯的电阻随温度的降低而变小，故小灯泡灯丝的电阻随其两端电压的减小而减小．
9.（1）如解答图所示．
（2）断开,左
（3）左,,
（4）大于
解：（1）测小灯泡电功率实验中，电压表应与灯泡并联，灯泡额定电压，所以电压表选择量程，如图所示：
（2）为了保护电路，在连接实验电路时，小亮应将开关处于断开状态，闭合开关前，应将滑动变阻器滑片滑到阻值最大处，即最左端；
（3）移动滑动变阻器滑片到某处时，电压表的示数为，大于灯泡的额定电压，由串联电路的分压原理可知，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片向左端移动，直到灯泡电压等于；
根据图乙可知，电流表的量程为，分度值为，示数为，即灯泡的额定电流为，
由可得，灯泡正常发光时的电阻：，
小灯泡额定功率＝＝＝；
（4）由实物图知，电压表并联在灯泡两端，所以测灯泡电压是准确的，电压表中也会有一定的电流通过，那么电流表测的通过灯泡和电压表的电流之和，所以以电流表示数作为通过灯泡的电流比实际通过灯泡电流偏大，由＝可知，额定功率的测量值大于其真实值．
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