11.3学生实验_测量小灯泡的电功率课件 2024--2025学年北京课改版初中物理九年级

第十一章　电功和电功率 三、学生实验:测量小灯泡的电功率 初中物理 知识点1　伏安法测小灯泡电功率 基础过关全练 1.(新独家原创)小京用如图所示的电路测量额定电压为2.5 V的小灯泡的额定功率,下列说法中不正确的是 (　    ) A.伏安法测小灯泡电功率的原理是P=UI B.在闭合开关前,要把滑动变阻器滑片调到最大阻值位置 C.通过调节滑动变阻器滑片位置,使电压表的示数为2.5 V, 读出此时电流表示数,则可计算出小灯泡的额定功率 D.如果把小灯泡更换成一个定值电阻,可探究电流与电阻的 关系 D 初中物理 解析　伏安法测小灯泡电功率的原理是P=UI,故A正确;在闭 合开关前,为了保护电路,要把滑动变阻器滑片调到最大阻值 位置,故B正确;通过调节滑动变阻器的滑片位置,使电压表示 数为2.5 V,读出此时电流表示数,即小灯泡的额定电流,则可 利用P=UI计算出小灯泡的额定功率,故C正确;如果把小灯泡 更换成一个定值电阻,电阻不变,仅能探究电流跟电压的关 系,故D不正确,故选D。 初中物理 2.(新考法·分析论证)(2023江苏南京雨花台期末)“伏安法测 电阻”和“伏安法测小灯泡的电功率”是电学中两个重要 的实验,小聪同学对两个实验进行了梳理和对比,下列说法正 确的是(　    ) A.两个实验的原理相同 B.滑动变阻器在两个实验中的作用仅是保护电路 C.两个实验进行多次测量的目的不同 D.两个实验都采用了控制变量法 C 初中物理 解析　“伏安法测电阻”的原理为R= ,“伏安法测小灯泡的电功率”的原理为P=UI,故A错误;滑动变阻器在两个实验中的作用除了保护电路外,还可以改变定值电阻和小灯泡两端的电压和通过的电流,故B错误;“伏安法测电阻”的实验中,多次测量的目的是减小误差,“伏安法测小灯泡的电功率”的实验中,多次测量的目的是得出实际电压低于(或等于、高于)额定电压时,实际功率和额定功率的关系,故C正确;“伏安法测电阻”和“伏安法测小灯泡的电功率”两个实验都没有采用控制变量法,故D错误。 初中物理 3.(新独家原创)如图甲所示,是小丽设计的测量小灯泡电功 率的电路图,已知电源电压为6 V,小灯泡的额定电压为3.8 V, 现要测量小灯泡的额定功率,则需要调节滑动变阻器的滑片, 使电压表示数为　　    V,当电压表的示数达到该电压值时, 电流表的示数如图乙所示,小灯泡的额定功率为　　        W。 2.2        1.14 初中物理 解析　由图甲可知,小丽设计的电路图中的电压表并联在滑 动变阻器两端,因此要使小灯泡两端的电压达到3.8 V,需调 节滑动变阻器滑片,使其两端电压应为U滑=U-U额=6 V-3.8 V= 2.2 V,当电压表的示数为2.2 V时,由图乙可知,此时电流表示 数为0.3 A,则小灯泡的额定功率为P额=U额I=3.8 V×0.3 A=1.14W。 初中物理 4.(2024北京门头沟期末)小海用“伏安法”测量额定电压为 2.5 V的小灯泡的额定功率,在实验室桌上连接了部分实验电 路,如图甲所示。   初中物理 (1)闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P至某位置,发现电压表 的示数如图乙所示,为使小灯泡正常发光,滑动变阻器滑片应 向　　　    (选填“左”或“右”)滑动。 (2)当小灯泡正常发光后,电流表示数如图丙所示,通过计算 可知小灯泡的额定功率为　　　　    W。 左    1.25 初中物理 解析    (1)图乙电压表选用小量程,分度值为 0.1 V,其示数为 2 V,小灯泡额定电压为2.5 V,为使小灯泡正常发光,应增大灯 泡两端电压,根据串联电路分压规律,应减小滑动变阻器接入 电路的阻值,故滑动变阻器滑片应向左滑动;(2)图丙电流表 选用小量程,分度值为0.02 A,其示数为0.5 A,则小灯泡额定 功率为P=UI=2.5 V×0.5 A=1.25 W。 初中物理 知识点2　使用电能表和停表测电功率 5.(2023江苏南京鼓楼期末)下列各组仪器中,可以用来测量 电功率的是 (　    ) ①电能表和停表　　②电能表和电压表 ③电能表和电流表　　④电流表和电压表 A.①②　　B.③④　　C.①④　　D.②③④ C 初中物理 解析　用电压表测出用电器两端的电压,用电流表测出通过 用电器的电流,由电功率公式P=UI可以求出用电器的电功 率,因此用④可以测出电功率;用电能表测出用电器消耗的电 能,用停表测出用电器的工作时间,由公式P= 求出用电器 的电功率,因此用①可以测出电功率,故选C。 初中物理 6.(跨学科·物理学与日常生活)(2023四川宜宾中考)小明家中 安装的电能表如图所示,其中“3 000 r/(kW·h)”表示接在这 个表上的用电器,每消耗1 kW·h的电能,转盘转过　　    转; 小明关闭家里其他所有用电器,只打开空调,观察电能表转盘 在1 min内刚好转动了50转,则空调的功率是　　    W。   3 000       1 000 初中物理 解析　由电能表表盘信息“3 000 r/(kW·h)”可知,电路中每 消耗1 kW·h的电能,转盘转过3 000转;电能表转盘在 1 min 内 刚好转动了50转,消耗的电能为W= =  kW·h= 6×104 J,则空调的功率是P= = =1 000 W。 初中物理 知识点3　特殊方法测小灯泡的额定功率 7.(2023北京清华附中期末)某实验小组用如图所示的电路来 测量额定电压为U额的小灯泡L的额定功率,其中R0是阻值已 知的定值电阻,R是滑动变阻器。请根据实验电路图补充完 成下面的主要测量步骤: (1)只闭合开关S和S1, 初中物理 (2)  ,记录电压表的示数为U; (3)小灯泡L的额定功率P=　　　　　    。(用已知量和所测 物理量的字母表示) 调节滑动变阻器的滑片的位置,使电压表示数为小 灯泡的额定电压U额  断开开关S1,保持滑动变阻器接入电路的阻值不变,只闭合开关S和开关S2  初中物理 解析    (1)只闭合开关S和S1,调节滑动变阻器的滑片位置,使 电压表示数为小灯泡的额定电压U额,此时小灯泡、滑动变阻 器、定值电阻串联,电压表测小灯泡两端的电压,灯泡正常发 光;(2)断开开关S1,保持滑动变阻器接入电路的阻值不变,只 闭合开关S和S2,此时电路结构、电阻不发生变化,电压表测 定值电阻与灯泡两端的电压;(3)通过定值电阻的电流I= =  ,串联电路电流处处相等,小灯泡L的额定功率P=U额I=  U额。 初中物理 8.小明在“测定小灯泡电功率”的实验中,选用额定电压为 2.5 V的小灯泡、电阻箱(阻值范围0~9 999 Ω)、电压恒定为 4 V的电源以及其他相关器材按图甲连接电路,进行实验。   初中物理 (1)甲图中有一根线连接错误,请在这根线上打“✕”,并在 图中改正。 (2)在实验过程中,小明调节电阻箱,直到灯泡正常发光,在此 过程中测得小灯泡电流和电压的几组数据并正确画出曲 线a,如图乙,可知该小灯泡额定功率为 　　　    W,此电路的 数据 　　    (选填“能”或“不能”)研究导体中的电流与 电压的关系。 (3)小明在图乙中还画出了本实验中电阻箱的电流随电阻两 端电压变化的曲线b,老师据图指出该曲线中明显可以看出 0.75 不能  初中物理 有一处是错误的,你认为这一处的错误是 　　　　　　　     　　　　    。 (4)实验完成后,小明还想测量另一个额定电压为U额的小灯 泡的电功率,但电压表出现故障不能使用,于是他设计了如图 丙所示的电路,已知定值电阻的阻值为R0,请你将下列实验步 骤补充完整。 ①闭合S、S1,断开S2,调节滑动变阻器的滑片, 。 曲线a和曲线b交叉处 使电流表示数和定值电阻的乘积为小灯泡的额定电压U额 初中物理 ②闭合S、S2,断开S1,保持滑动变阻器的滑片位置不动,记录 电流表的示数为I。 ③小灯泡额定功率的表达式为P额=　　　　　　　　　     (用U额、I和R0表示)。 U额(I- ) 初中物理 解析    (1)按照电流从电压表和电流表的正接线柱流入,负接 线柱流出,电流表和小灯泡串联,电压表和小灯泡并联,所以 电流电源正极出发,依次经过开关、电流表、电阻箱、灯 泡、电源负极,开关和灯泡之间的导线是错误的,电路连接如 答案图所示。 (2)由图乙可知,小灯泡额定电压下的电流是 0.3 A,则小灯泡 的额定功率P=U'I'=2.5 V×0.3 A=0.75 W。小灯泡灯丝的电阻 随温度的升高而增大,不能控制电阻的阻值不变,不能探究导 体电流跟电压的关系。 初中物理 (3)如图甲所示,小灯泡和电阻箱串联在电路中,曲线a和曲线b 交叉处,小灯泡两端的电压大于2.0 V,电阻箱两端的电压大 于2.0 V,则小灯泡和电阻箱两端的总电压大于4.0 V,电源电 压是4 V,故和题干矛盾,故曲线a和曲线b交叉处是错误的。 (4)①闭合S、S1,断开S2,定值电阻R0和小灯泡是并联的,然后 和滑动变阻器串联,电流表测量定值电阻R0的电流,调节滑动 变阻器的滑片,使电流表示数I0和定值电阻R0的乘积为小灯 泡的额定电压U额,此时小灯泡正常工作,I0= 。 初中物理 ②闭合S、S2,断开S1,保持滑动变阻器的滑片位置不动,定值 电阻R0和小灯泡是并联的,然后和滑动变阻器串联,电流表测 量小灯泡和定值电阻R0的总电流,记录电流表的示数为I。 则小灯泡的额定电流为I额=I-I0=I- 。 ③小灯泡额定功率的表达式为P额=U额I额=U额(I- )。 初中物理 9.(新考向·创新实验)(2023江苏无锡中考,12,★★★)用如图 所示的电路测量额定电压为2.5 V的小灯泡L的额定功率。 调节电阻箱R,使它接入电路的阻值为4 Ω。闭合开关S、S1, 移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为2.5 V,保持滑片P 的位置不变,闭合开关S2,断开开关S1,此时电压表示数为1.6V, 断开开关S,调节电阻箱R,使它接入电路的阻值为14 Ω,闭 合开关S,此时电压表示数为2.8 V。则小灯泡的额定功率为  (　    ) 能力提升全练 C 初中物理   A.1.0 W　　B.0.75 W C.0.625 W　　D.0.5 W 初中物理 解析　由图可知,当闭合开关S、S1,移动滑动变阻器的滑 片P,使电压表示数为2.5 V时,是灯泡L与滑动变阻器串联,电 压表测量灯泡L两端的电压,灯泡正常发光,由欧姆定律可知, 此时 = ①;保持滑片P的位置不变,闭合开关S2,断 开开关S1,此时电阻箱与滑动变阻器串联,电压表测量电阻箱 两端的电压,由欧姆定律可知,此时 = ②;断开 开关S,调节电阻箱R,使它接入电路的阻值为14 Ω,闭合开 关S,此时电压表示数为2.8 V,由欧姆定律可知,此时 初中物理  = ③;由①②③解得R滑=6 Ω,RL=10 Ω,由P=  可知,小灯泡的额定功率PL= = =0.625 W,故C符 合题意,A、B、D不符合题意。故选C。 初中物理 10.(新考向·创新实验)(2023山东滨州中考,15,★★☆)(多选) 某小组在测量标有“0.28 A”字样小灯泡电功率的实验中, 发现电压表只有0~3 V量程完好。正确连接电路,闭合开关, 移动滑动变阻器滑片,测得三组数据记录在表一中。同学们 分析数据,发现小灯泡不能正常发光。讨论后重新连接电路, 再次测得三组数据记录在表二中。下列分析正确的是(     ) AD 初中物理 表一 实验序号 电压表示数U/V 电流表示数I/A 1 1.5 0.16 2 2.5 0.22 3 3 0.24 4 3 0.24 5 2.2 0.28 6 1.5 0.30 初中物理 A.电源电压为6 V B.小灯泡的额定电压为3 V C.小灯泡正常发光时的电阻为20 Ω D.小灯泡正常发光消耗的电功率为1.064 W 初中物理 解析　用伏安法测量灯泡电功率的实验中,将灯泡与滑动变 阻器串联接入电路,表一在通过小灯泡的电流逐渐增大时,电 压表示数也在逐渐增大,表二在通过小灯泡的电流逐渐增大 时,电压表示数却在逐渐减小,分析可知表一是实验过程中将 电压表并联在小灯泡两端记录的数据,表二是实验过程中将 电压表并联在滑动变阻器两端记录的数据。结合表一、表 二在电流表示数为0.24 A时,电压表示数分别为3 V、3 V,由 串联电路的电压规律可知电源电压U=3 V+3 V=6 V,故A正 确;由题可知,小灯泡的额定电流为0.28 A,对应表二电压表示 初中物理 数为2.2 V,可知小灯泡的额定电压为U额=6 V-2.2 V=3.8 V,故 B错误;由欧姆定律I= 可知,正常发光时,小灯泡的电阻R=  = ≈13.6 Ω,故C错误;小灯泡正常发光消耗的电功率 P=U额I额=3.8 V×0.28 A=1.064 W,故D正确。故选A、D。 初中物理 11.(2022北京中考,19,★★☆)小京用图甲所示的电路测量额 定电压为2.5 V小灯泡的额定功率。     (1)如图甲所示,闭合开关S前,应将滑动变阻器的滑片P移动 至　　　    端。 B 初中物理 (2)闭合开关S后,移动滑动变阻器的滑片P,当电压表示数为2. 5 V时,电流表的示数如图乙所示,此时通过小灯泡的电流为 　　    A。该小灯泡的额定功率为　　　    W。     0.3 0.75 初中物理 解析    (1)闭合开关前,为了防止因电路中电流过大而损坏电 路元件,应将滑动变阻器的滑片P置于阻值最大处,如图甲所 示,滑动变阻器接下方左端的接线柱,故闭合开关前滑片P应 移动至B端。(2)由图乙可知,电流表所选的量程是0~0.6 A,根 据此时指针的位置可知电流表的读数为0.3 A。即灯泡正常 发光时通过灯泡的电流I=0.3 A,则灯泡的额定功率P额=U额I= 2.5 V×0.3 A=0.75 W。 初中物理 12.(新考法·分析论证)(2023山东聊城中考,23, ★★☆)如图所 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,电源电压为6 V。  　      (1)图甲电路中还有一根导线没有连接,请用笔画线代替导 线,将电路连接完整(要求:导线不交叉)。 初中物理 (2)连接好电路,检查无误后,将滑动变阻器接入电路的电阻 调节到最大,接着闭合开关试触,观察到电压表的示数超过2. 5 V,其原因可能是该滑动变阻器的最大阻值　　    (选填 “太小”或“太大”)。 (3)解决问题后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表 示数为2.5 V,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示, 则小灯泡的额定功率为　　    W。若要使小灯泡变得更亮 一些,滑动变阻器的滑片应向　　    (选填“左”或“右”) 移动。 太小 0.75 右 初中物理 实验 次数 小灯泡两 端的电压 U/V 通过小灯 泡的电流 I/A 小灯泡的 亮度 小灯泡的 电功率 P/W 1 2.2 0.28 比正常 发光暗 0.62 2 2.5 正常发光 3 2.8 0.32 比正常 发光亮 0.90 初中物理 (4)将上表数据填完整后进行分析,发现小灯泡亮度是变化 的,小灯泡的亮度是由其　　　　    (选填“实际功率”或 “额定功率”)决定的。 (5)观察表中的数据发现,虽然是同一小灯泡,但通过小灯泡 的电流与其两端的电压并不成正比,其原因是　　　　　     　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　    。 实际功率    灯泡电阻随温度的变化而变化 初中物理 解析    (1)在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡应串联 在电路中,电压表与小灯泡并联,如答案图所示;(2)试触观察 到电压表的示数超过2.5 V,即此时变阻器两端电压过小;根 据串联电路分压规律可知,滑动变阻器最大阻值太小;(3)由 图乙可知,电流表选用0~0.6 A量程,示数为0.3 A,则小灯泡的 额定功率P=UI=2.5 V×0.3 A=0.75 W;若要使小灯泡变得更亮 一些,电路中电流应变大,电阻变小,变阻器的滑片P应向右移 动;(4)根据表格中的数据和P=UI可知,灯泡两端的电压和电 流都增大时,实际功率也会增大,灯泡变亮;所以小灯泡的亮 初中物理 度是由实际功率决定的;(5)因为灯泡电阻随温度的变化而变 化,所以灯泡中的电流与其两端的电压并不成正比。 初中物理 13.(新考向·创新实验)(2023山东泰安中考,24,★★★)物理实 验小组连接了如图甲所示的电路,做“测量小灯泡的电功 率”实验。可供选择的器材有:电源(可选电压为4.5 V、6 V),规格为“20 Ω    2 A”的滑动变阻器一个,小灯泡(额定电 压为2.5 V,额定功率小于0.75 W)一个,电压表、电流表各一 个,开关、导线若干。 (1)甲图连接的电路有一处错误,请把接错的那一根导线找出 来打“✕”,用笔画线代替导线画出正确的连接(只改接一根 导线)。 初中物理   (2)正确连接电路后,当变阻器的滑片P在中点时小灯泡正常 发光。该实验所用的电源电压为　　    V,小灯泡的额定功率为　　    W。 4.5       0.5    初中物理 (3)变阻器的滑片P移至某处时,电流表示数为0.18 A,电压表 示数如图乙所示为　　    V,此时小灯泡的电阻为　　     Ω。 (4)该实验小组的同学又设计了如图丙所示的电路,利用阻值 为R0的定值电阻和电压表V1、V2等器材,测量额定电压为U额 的小灯泡L的额定功率,经检查无误后进行实验。请你帮助 他们将实验过程补充完整: ①闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表　　　　     1.8      10    V1 初中物理     (选填“V1”或“V2”)的示数为U额,同时读出另一个电压 表的示数,记为U; ②用已知物理量和测量量的符号表示出小灯泡额定功率P额= 　　　　　　    。   初中物理 答案    (1)如图所示       初中物理 解析    (1)由图可知,电压表被串联在电路中,正确做法是将 灯泡左接线柱导线与电压表负接线柱相连;(2)由题意知,小 灯泡与滑动变阻器串联,小灯泡额定电压为2.5 V,额定功率 小于0.75 W,I= = =0.3 A;小灯泡额定电流不能大于0. 3 A,变阻器的滑片P在中点时小灯泡正常发光,根据欧姆定律 得U=IR=0.3 A×10 Ω=3 V;变阻器此时分得电压应低于3 V, 根据串联电路电压特点,电源电压等于各部分电压之和,若选 用6 V电源,当小灯泡正常发光时滑动变阻器两端电压应为 初中物理 6V-2.5 V=3.5 V>3 V,所以电源应选择4.5 V,则此时滑动变阻 器分得电压为U滑中=U'-UL=4.5 V-2.5 V=2 V;由I= 得,此时经 过变阻器的电流为I'= = =0.2 A;根据串联电路电流处 处相等可得,灯泡的额定电流为0.2 A,由P=UI可得,灯泡的额 定功率为PL=ULI'=2.5 V×0.2 A=0.5 W;(3)由图乙可知,电压表 读数为1.8 V,根据R= 得,小灯泡电阻为R= = =10 Ω; (4)由图丙可知,电压表V1测灯泡两端电压,所以要测量灯泡 的额定电压,应让电压表V1示数为U额;由图丙可知另一个电 初中物理 压表V2测灯泡与定值电阻R0两端电压,定值电阻R0与灯泡串 联,根据串联电路电压特点可得,定值电阻R0两端电压为U0= U-U额,由于串联电路电流处处相等,根据I= 得,经过定值电 阻R0的电流就是电路电流,即I额=I0= = ;由P=UI得,灯 泡额定功率为P额=U额I额= 。 初中物理 14.(2021山东泰安中考)在“测量小灯泡的电功率”实验中, 已知小灯泡的额定电压为2.5 V,正常工作时的电阻约为12 Ω。现有器材:电源(电压为6 V,保持不变),电流表,电压表,开 关、导线若干。另有两种规格的滑动变阻器可供选择:R1(50 Ω,2 A)、R2(10 Ω,1 A)。请完成下列问题: (1)本次实验中应选择的滑动变阻器是　　　    (选填“R1” 或“R2”); 素养探究全练 R1     初中物理 (2)某同学连接成了如图甲所示的电路,该电路中存在一处连 接错误,只要改接一根导线就可以使电路连接正确,请你把接 错的那一根导线找出来打上“✕”,再用笔画线代替导线画 出正确的连接;   初中物理        (3)电路正确连接后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片Р到 某一位置,电压表示数如图乙所示为　　　    V;要测量小灯 泡的额定功率,此时应将滑片P向　　　    (选填“A”或 “B”)端移动; (4)实验小组多次改变滑动变阻器滑片的位置,并根据实验数 1.2　 A     初中物理 据画出了小灯泡的I-U关系图像如图丙所示。由图像可知: 小灯泡的额定功率P额=　    W;小灯泡的实际功率随实际电 压的降低而　　　    (选填“增大”“减小”或“不 变”)。 (5)完成以上实验后,同学们又设计了一个如图丁所示的电路 来测量该小灯泡的额定功率,R0为已知阻值的定值电阻。请 把他们的实验步骤补充完整: 0.5　 减小 初中物理 ①断开开关S2,闭合开关S1、S3,移动滑动变阻器的滑片P,     　　　　 　　　    ; ②保持滑动变阻器的滑片位置不变,开关S3仍闭合,　　　     使电压表示数为2.5 V 初中物理 　　　　 　    ,记录下电压表示数为U; ③小灯泡的额定功率PL=　　　     (请用已知量和测量量表示)。   断开开关S1,闭合开关S2 初中物理 解析    (1)当灯泡正常发光时,通过灯泡的电流I= = ≈ 0.2 A,此时滑动变阻器的阻值R滑= = =17.5 Ω>10 Ω,所以应选择滑动变阻器R1;(2)为了测量灯泡的额定功率,应 让电流表与灯泡串联,电压表与灯泡并联;(3)灯泡的额定电 压为2.5 V,由图乙可知此时电压表示数为1.2 V,所以应增加 灯泡两端的电压,减小滑动变阻器两端的电压,根据串联电路 分压规律,需减小滑动变阻器连入电路中的电阻,故应将滑片 P向A端移动;(4)由图丙I-U图像可知,当U额=2.5 V时,I额=0.2 A, 初中物理 所以灯泡的额定功率P额=U额I额=2.5 V×0.2 A=0.5 W;灯泡两端的电压越小,通过灯泡的电流越小,由P=UI可知灯泡的实际功率随实际电压的降低而减小。(5)①闭合开关S1和S3,断开S2,并调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为U额=2.5 V;此时L、R0和滑动变阻器串联,电压表测灯泡两端电压,且灯泡正常发光;②闭合开关S2和S3,断开S1保持滑动变阻器的滑片P不动,读出此时电压表示数为U,电压表测L与R0两端的总电压,所以IL=  ;③小灯泡额定功率的表达式PL=U额IL= 。 初中物理 谢谢观看 初中数学 $$