2024中考物理复习专训 电功率的测量 专项训练

电功率的测量 专项训练 第十八章　电功率 人教 九年级全一册 1．【2023·武汉】某同学用如图甲所示的电路测量小灯泡的电功率。实验中电源电压保持不变，小灯泡的额定电压是3.8 V。 (1)图甲中有一根导线接错了，请你在这根导线上打“×”，并补画出正确的那根导线。 解：(1)如图所示。 【点拨】(1)由图甲知，小灯泡并联在滑动变阻器和电流表两端，电压表串联接入电路，为使电路连接正确，将小灯泡与滑动变阻器连接的导线改接电压表的“15”接线柱即可。 素养集训 (2)正确连接电路后，小灯泡正常发光时电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电流是____A，小灯泡的额定功率是_____W。 0.3 【点拨】由图乙知，电流表使用小量程，分度值为0.02 A，小灯泡正常发光时的电流为0.3 A，小灯泡的额定功率P＝UI＝3.8 V×0.3 A＝1.14 W。 1.14 (3)测出小灯泡额定功率后，该同学接着移动滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为0.32 A时，电压表的示数不可能是______(填标号)。 A．3.9 V　　B．4.0 V　　C．4.1 V AB 【点拨】由欧姆定律可得，小灯泡正常发光时的电阻R＝ ≈12.7 Ω，假设小灯泡电阻不变，当电流表的示数为0.32 A时，小灯泡两端电压(电压表示数)U′＝I′R＝0.32 A×12.7 Ω＝4.064 V，当小灯泡两端电压大于额定电压，通过它的电流大于0.3 A时，小灯泡的温度升高，电阻变大，故小灯泡两端电压应大于4.064 V，故选AB。 2．【2023·遵义】某同学用如图甲所示的实物图测量额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率，其中电源为两节新干电池。 (1)请用笔画线代替导线完成电路连接。 【点拨】(1)小灯泡额定电压为2.5 V，故电压表应选小量程并联在小灯泡两端，小灯泡与滑动变阻器串联在电路； 解：(1)如图所示。 (2)正确连接电路后，闭合开关，调节滑动变阻器，当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示。此时小灯泡的电功率为______W。 0.8　 【点拨】如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02 A，其示数为0.32 A，小灯泡的电功率P＝U1I1＝2.5 V×0.32 A＝0.8 W； (3)该同学还想利用此电路“探究电流与电阻的关系”，他分别用5 Ω、10 Ω、15 Ω和20 Ω的定值电阻替换小灯泡，并控制定值电阻两端电压始终为1.5 V，则要完成实验，所用滑动变阻器 的最大阻值不小于________Ω。 20 【点拨】探究电流与电阻的关系，要保持定值电阻两端的电压一定；根据串联电路分压原理可知，当定值电阻的阻值变大时，其两端的电压将变大，要控制定值电阻两端电压始终为1.5 V，应增大滑动变阻器接入电路的阻值。当定值电阻的阻值为20 Ω时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，根据串联分压原理可知， 解得 R滑＝20 Ω，故要完成实验，所用滑动变阻器的最大阻值不小于20 Ω。 3．【2023·成都模拟】小莉在测量小灯泡的实际电功率实验中，实验器材有：电压恒为3 V的电源一个、规格相同的小灯泡两个、电压表一个、电流表一个、滑动变阻器一个、开关一个、导线若干。 (1)小莉设计并连接的实物电路如图甲所示，在闭合开关前，为了确保安全，她应将滑动变阻器的滑片滑到最______(填“左”或“右”)端。 右 【点拨】(1)在闭合开关前，为了确保安全，她应将滑动变阻器的滑片滑到最右端，即阻值最大处。 (2)小莉闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，观察到电压表的示数接近3 V，电流表的示数几乎为零，请分析电路发生的故障可能是____________。 小灯泡断路 【点拨】电流表的示数几乎为零，说明电路断路，电压表的示数接近3 V，说明与电压表并联的支路以外的电路是连通的，故电路发生的故障可能是小灯泡断路。 (3)小莉排除故障后继续实验，经过多次测量，得到小灯泡的I­-U图象如图乙所示，请你结合图象计算当U＝2.0 V时，小灯泡的实际功率大小为________W。 0.56 【点拨】结合图象知，当 U＝2.0 V时，电流为0.28 A，小灯泡的实际功率P＝UI＝ 2 V×0.28 A＝0.56 W。 (4)完成上述实验操作后，小莉利用已有的实验器材设计了如图丙所示的电路，闭合开关，待电路稳定后， 其中一个灯泡的电阻为________ Ω。 6 【点拨】电源电压恒为3 V，两个小灯泡规格相同，则每个小灯泡两端电压为1.5 V，由图象可知，电路中电流为0.25 A，灯泡的电阻 4．【2023·伊春模拟】在“测量小灯泡的电功率”实验中，电源电压为4.5 V，小灯泡额定电压为2.5 V，图甲是未连接完整的实验电路： (1)连接实验电路的过程中，开关应________。 (2)用笔画线代替导线，将图甲的实验电路连接完整 (要求滑动变阻器的滑片P向B端移动时电流表的示数变大)。 断开 【点拨】(1)为保护电路，连接实验电路的过程中开关应处于断开状态。(2)滑动变阻器选用“一上一下”两个接线柱串联接入电路，且滑动变阻器的滑片P向右移动时电流表的示数变大，根据欧姆定律可知电路中总电阻变小，则滑动变阻器接入电路的阻值变小，故应将滑动变阻器的右下接线柱与电源的负极接线柱相连。 如图所示。 (3)闭合开关后，小明发现小灯泡不发光，电流表示数几乎为零，电压表示数接近4.5 V，则电路的故障可能是_____________。 小灯泡断路 【点拨】闭合开关后，小明发现小灯泡不发光，电流表示数几乎为零，则电路可能断路，而电压表有示数而且接近电源电压，则电压表与电源接通，电路出现的故障可能是小灯泡断路。 (4)排除故障后，调节滑动变阻器的滑片，如图乙所示，电压表的示数为________V，为了测小灯泡的额定功率，应将滑片向________(填“A”或“B”)端移动。 1.9 【点拨】如图乙所示，电压表选用小量程，分度值为0.1 V，示数为1.9 V；小灯泡的额定电压为2.5 V，若要测小灯泡的额定功率，应让小灯泡两端的电压变大，让滑动变阻器两端的电压变小，根据串联分压特点可知，滑动变阻器接入电路的阻值应变小，滑片P应向B端移动。 B (5)改变滑片P的位置，获得多组对应的电压、电流值，绘制了如图丙所示的I­-U图象，由图象可知，小灯泡的额定功率为________W。 0.625 【点拨】由丙图可知，小灯泡正常发光时，通过小灯泡的电流为0.25 A，小灯泡正常工作时的电功率P＝UI＝2.5 V×0.25 A＝0.625 W。 (6)由图丙可知小灯泡正常发光时的电阻是________ Ω，小灯泡的电阻是变化的，原因是灯丝电阻受________的影响。 10 温度 【点拨】根据欧姆定律可知，小灯泡正常发光时的电阻 分析图丙可知，小灯泡电阻是变化的，其原因是灯丝电阻受温度的影响。 5．【2023·十堰】如图甲是测量小灯泡电功率的电路，小灯泡额定电压为2.5 V，电阻为10 Ω左右。 (1)用笔画线代替导线，将图甲 电路连接完整。 解：(1)如图所示。 【点拨】(1)小灯泡额定电压为2.5 V，电阻为10 Ω左右。故小灯泡的额定电流大约为0.25 A，电流表量程选0～0.6 A，电流表和小灯泡串联接入电路。 (2)正确连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，发现小灯泡始终不亮。电流表指针几乎不动，电压表示数接近3 V且保持不变。为排除故障，小明检查了开关并拧紧两端接线柱，小芳则将小灯泡与灯座拧紧。若电路中只有一处故障，________(填“小明”或“小芳”)排除故障的操作是正确的。 小芳 【点拨】电流表指针几乎不动，说明电路可能断路，电压表示数接近3 V，说明可能是小灯泡断路，所以小芳排除故障的操作是正确的。 (3)排除故障后重新闭合开关，改变滑片位置，他们根据测量数据画出了通过小灯泡电流与其两端电压关系的图象如图乙。根据图象可得小灯泡的额定功率为________W。研究发现，通过小灯泡的电流与其两端电压不成正比，原因： ______________________。 0.625 小灯泡的阻值和温度有关 【点拨】由乙图可知，小灯泡两端电压为2.5 V时，通过小灯泡的电流为0.25 A，小灯泡的额定功率P＝ULIL＝2.5 V×0.25 A＝0.625 W；小灯泡的电阻随着温度的变化而变化，所以通过小灯泡的电流与其两端电压不成正比。 (4)在测量小灯泡电功率拓展实验过程中，电流表坏了，他们找来一只阻值合适的定值电阻R0，设计了如图丙电路图，操作步骤如下： ①断开S1，闭合S2，移动滑动变阻器滑片，使电压表示数等于小灯泡的额定电压U额； ②____________________________，断开S2，闭合S1，记下此时电压表示数为U；则小灯泡额定功率表达式P额＝_______________ (用U额、U和R0表示)。 保持滑动变阻器滑片位置不变 【点拨】利用电压表和一定值电阻测量小灯泡电功率，先用电压表测量小灯泡两端的电压为U额，然后测量小灯泡和定值电阻两端的总电压U，此过程中要保持滑动变阻器滑片位置不变，则定值电阻两端的电压U0＝U－U额，通过定值电阻的电流I0＝ ；小灯泡额定功率表达式 6．【2023·遂宁】小志同学在“测量小灯泡电功率”实验中，用到的器材有：新干电池两节、小灯泡(标有0.3 A)1个、电流表1个、电压表1个、滑动变阻器1个、开关1个，导线若干。 (1)请用笔画线代替导线，在图甲中将实验电路连接完整。(要求滑动变阻器的滑片向右移动时电流表的示数变小) 解：(1)如图所示。 【点拨】(1)因为电源用两节新干电池，所以电压表应选择0～3 V的量程并联在小灯泡两端，滑动变阻器的接线柱要“一上一下”接入电路，因为要求滑动变阻器的滑片向右移动时电流表的示数变小，由I＝ 可知，电路中的电阻变大，故将滑动变阻器左下接线柱应接入电路。 (2)连接好电路，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数接近3 V，造成这一现象的原因可能是________(填序号)。 ①小灯泡短路；②小灯泡开路； ③滑动变阻器短路；④滑动变阻器开路。 ② 【点拨】电流表无示数，说明电路可能断路；电压表示数接近3 V，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连通的，与电压表并联的支路开路，故选②。 (3)排除故障，进行实验，当电流表的示数如图乙时，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P向________(填“A”或“B”)端移动，当电流表示数达到0.3 A时，电压表的示数如图丙， 则小灯泡的额定功率为 ________W。 A 0.75 【点拨】电流表选用的是小量程，分度值为0.02 A，示数为0.14 A；小灯泡的额定电流为0.3 A，因此需要增大电路中的电流，根据欧姆定律可知，需要减小电路中的总电阻，所以应使滑动变阻器连入电路中的电阻变小，故将滑片向A端移动，直到电流表示数为0.3 A；此时电压表指针位置如图丙所示，电压表选用小量程，分度值为0.1 V，示数为2.5 V，则小灯泡的额定功率P＝ULIL＝2.5 V×0.3 A＝0.75 W。 (4)小刚用相同的器材进行该实验时发现电压表损坏，他找来一只阻值为R0的定值电阻，设计了如图丁所示的电路，也可测出小灯泡的额定功率。主要的操作步骤如下： ①把电流表接在a处，闭合开关，调节滑片P，使电流表的示数为I额； ②保持滑片P的位置不变，断开开关，把电流表接在b处，闭合开关，读出电流表的示数为I； ③计算得出小灯泡的额定功率 P额＝_____________(用R0、I额、I表示)。 (I－I额)R0I额 【点拨】根据题意可知，干路中的电流为I，通过小灯泡的电流即小灯泡的额定电流为I额；根据并联电路的电流规律可知，通过定值电阻的电流I′＝I－I额；定值电阻两端的电压U0＝I′R0＝(I－I额)R0；根据并联电路的电压规律可知，小灯泡的额定电压U额＝U0＝(I－I额)R0；小灯泡的额定功率P额＝U额I额＝(I－I额)R0I额。 7．【2023·通辽】如图所示，甲同学在做“测量小灯泡的电功率”实验。实验器材：电源(电压恒为6 V)、小灯泡(额定电压为2.5 V，正常发光时灯丝电阻约为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(30 Ω　0.5 A)的滑动变阻器各一个，导线若干。 (1)连接电路时，滑动变阻器应选________(填“R1”或“R2”)。 R2 【点拨】(1)小灯泡正常发光时电路中电流约为 此时滑动变阻器两端的电压U滑＝U－UL＝6 V－2.5 V＝3.5 V，此时滑动变阻器接入电路的阻值 ＝14 Ω＞10 Ω，因此应选规格为“30 Ω　0.5 A”的R2滑动变阻器。 (2)连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，电路故障原因是______________。 小灯泡短路 【点拨】连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，说明电路是通路；电压表无示数，说明电压表并联的支路短路，即电路故障原因是小灯泡短路。 (3)排除故障后，闭合开关，移动滑片P至某位置时，电压表的示数为2.2 V，若想测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向________(填“A”或“B”)端移动。通过实验绘制出小灯泡的U­-I图象，如图乙所示， 小灯泡的额定功率为________W。 B 0.625 【点拨】排除故障后，闭合开关，移动滑片P至某位置时，电压表的示数为2.2 V，小于小灯泡的额定电压2.5 V，若想测量小灯泡的额定功率，应增大小灯泡两端的电压，根据串联电路电压规律，应减小滑动变阻器两端的电压，根据分压原理可知，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故将滑动变阻器滑片向B端移动；由U­-I图象可知，当小灯泡两端电压为2.5 V时，通过小灯泡的电流为0.25 A，小灯泡额定功率P＝ULIL＝2.5 V×0.25 A＝0.625 W。 (4)乙同学设计了如图丙所示电路，来测量另一只小灯泡的额定功率(已知小灯泡的额定电压为U额)，R0阻值已知。 ①断开开关S3，闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器滑片P，使得电流表示数为________(用字母表示)，此时小灯泡正常发光； ②保持滑动变阻器滑片P位置不变，断开开关S2，闭合开关S1、S3，记下电流表的读数为I； ③小灯泡额定功率的表达式P额＝__________ (用字母U额、I、R0表示)。 【点拨】在步骤①中，小灯泡L与电阻R0并联，电流表测通过R0的电流，调节滑动变阻器滑片P，使得电流表示数为 ，根据并联电路电压特点和欧姆定律可知，小灯泡两端的电压为U额，小灯泡正常发光；在步骤②中，小灯泡L与电阻R0仍并联，电流表测通过小灯泡和电阻R0的总电流；因电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，小灯泡仍正常发光，根据并联电路电流的规律可知，小灯泡的额定电流I额＝I－ ，小灯泡的额定功率的表达式P额＝U额I额＝ 。 ＝ ＝，即＝， R＝＝＝10 Ω； U额 P额＝U额I0＝U额。 U额 U额 $$