测量小灯泡的额定功率—2024-2025学年人教版物理九年级上学期

测量小灯泡的额定功率 一、考点梳理 1.原理：P=UI 2.电路图结构：灯泡与滑动变阻器串联，电流表串联在电路中，电压表并联在灯泡两端。 甲 电路图 乙 实物图 3.滑动变阻器的作用：①保护电路；②改变小灯泡两端电压。 4.测量小灯泡的额定功率，则需要让小灯泡正常发光。 ①若已知灯泡的额定电压U额，则灯泡两端电压为U额时，灯泡就正常发光； ②若已知灯泡的额定电流I额,，则通过灯泡的电流为I额时，灯泡就正常发光。 5.滑动变阻器规格选取：根据题干中的信息——小灯泡的额定电压U额及大致电阻RL，利用串联分压原理： ⇒ ，求出R滑，则选择≥R滑的滑动变阻器。 6.若已知小灯泡的额定电压为2.5V，当前电压表的示数为2.2V，如何调节滑动变阻器才能让小灯泡正常发光? ①对于甲图，要增加灯泡两端电压,则需减小滑动变阻器两端电压，根据“串联电路中，电压越大，电阻越大”这一结论，则需将滑动变阻器的阻值减小，故向 左 移动滑片，边调节滑动变阻器边观察 电压 表示数，直至小灯泡正常发光。 ②同理对于乙图，需将滑动变阻器的阻值减小，向 左 移动滑片。 ③同理对于丙图，需将滑动变阻器的阻值减小，向 左 移动滑片。 7.常见电路故障（若故障只发生在灯泡或滑动变阻器上） ①现象：灯泡不发光，电流表无示数，电压表示数接近电源电压，故障： 灯泡断路 。 ②现象：灯泡始终不亮，电压表有示数，电流指针几乎不偏转，故障： 灯泡断路 。 ③现象：灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，故障： 灯泡短路 。 ④现象：灯泡不亮，电流表和电压表均无示数，故障： 滑动变阻器断路 。 8.注意事项： ①连接电路时，开关断开，观察电表指针是否在零刻度线处。 ②闭合开关前，滑动变阻器的滑片位于最大阻值处。 ③闭合开关，若发现小灯泡不亮，但电流表和电压表均有示数，小灯泡不发光的原因是小灯泡实际功率在小，接下来的首要操作是移动滑动变器观察灯泡的发光情况。 ④小灯泡阻值随温度的升高而增大，每次测量同一只小灯泡的额定功率，灯丝的电阻有差异，则每次推算的结果均有差异，故测量小灯泡的额定功率不能取平均值。 ⑤某同学认为多次实验求出平均功率以达到减小误差的目的，对此观点的评价：小灯泡在不同电压下实际功率是不同的，求平均值没有意义。 ⑥本实验电路；不能探究“电流与电压的关系”，因为实验探究“电流与电压的关系”需保证电阻一定，而灯丝的电阻随温度的变化而变化。 ⑦若电压表工作时 ，其内部有微弱电流通过，此因素会导致测得的额定功率偏大。 I=I1+I2，I测量值偏大，则P=UI偏大 ⑧小灯泡特点：电压变大，电流变大，电阻也变大，即UL↑，IL↑，RL↑。 （此特点可用来判断给出的一组数据中哪个数据是错误的，也可用来比较滑动变阻器电阻变化量与灯泡电阻变化量的大小，先记住结论，后续遇到题目再详细说明如何应用） 二、典例引领 例1.下面电路中有一根导线连接错误，用“×”去掉错误并用笔画线代替导线，使电路连接正确。 例2.在“测量小灯泡的电功率”实验中，已知小灯泡的额定电压为2.5V，正常工作时的电阻约为12Ω，现有器材：电源（电压为6V，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（50Ω 2A），R2（10Ω 1A）。请思考：本次实验中应选择的滑动变阻器是________。 解析：选取公式，代入数据解得：R滑=16.8Ω，故应选择R1。 三、真题演练 1.小华做“测量小灯泡电功率”实验，实验室有如下器材：电源（电压恒为6V）、小灯泡（额定电压U额=2.5V，灯丝电阻约为10Ω）、电流表、电压表、开关各一个，规格分别为R1“10Ω 1A”和R2“50Ω 0.5A”的滑动变阻器各一个，导线若干。 （1）小华设计了图甲的电路，她应选用规格为________的滑动变阻器（选填“R1”或“R2”）。 （2）电路接好后，闭合开关，发现小灯泡特别亮，电压表与电流表的示数较大，接下来应进行的操作是______，_______（两空按操作步骤先后顺序填写字母代号）。 A.更换电池或小灯泡 B.检查电路是否短路 C.移动滑动变阻器滑片至最大值位置 D.断开电路开关 （3）排除故障后，移动滑动变阻器滑片使灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为_______W。 （4）实验时发现灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要原因是_____________________________。 （5）同组的小敏在测该小灯泡的额定功率时，选用了如图丙所示的器材，其中电源电压恒为U，R的电阻值已知。 ①仅闭合开关S和_______，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为。 ②仅闭合开关S和______________________，______________________（选填“调节滑动变器的片位置”或“保持滑动变阻器滑片的位置不变”），记录电流表的示数为I。 ③小灯泡额定功率表达式为：P额=_______________（用已知量的符号表示）。 答案：（1）R2（ ⇒ ⇒ R滑=14Ω）；（2）D；C；（3）0.75；（4）灯泡阻值随温度升高而变大；（5）①S2；②S1；保持滑动变阻器滑片的位置不变；③。 2.“测定小灯泡额定功率”实验中，已知电源电压3V，小灯泡的额定电压为2.5V。 （1）如图甲是小明连接的实物电路图，经仔细检查后发现电路中有一根导线连接错误，请在图中错误的那根导线上画“×”，并画出正确的连线。 （2）电路改正后，闭合开关，发现灯泡不亮，电流表、电压表都有示数，接下来的操作是____________（选填“检查开关是否接触良好”、“移动变阻器滑片”或“检查灯泡是否断路”）。 （3）小灯泡正常发光时，电流表的示数如图所示，小灯泡额定功率为________W。 （4）小华为了得到比较准确的小灯泡额定功率，用同一套器材做了三次实验（都将电压表调到2.5V），获得三组电流数据，计算功率后取平均值即为小灯泡的额定功率，这样处理数据的方法________（选填“正确”或“不正确”。 （5）课后小华要测出另一小灯泡的额定功率（已知灯泡的额定电流）在没有电流表的情况下，用一个阻值为R0定值电阻和一只电压表并设计了图丙电路，请在虚线框内补上小灯泡和定值电阻，使电路完整。 ①闭合S并将S1先接_______（选填“a”或“b”）。 ②将S1再接入另一位置时不小心将变阻器的滑片向左移动了少许，则小灯泡额定功率的测量值_______（选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。 答案：（1）略；（2）移动变阻器滑片【灯泡不亮，电流表、电压表都有示数，原因：小灯泡实际如率太小】；（3）0.65【P=UI=2.5V×0.26A=0.65W】；（4）正确；（5）①a；②大于【P额=（U－I额R0）I额，滑片左移导致U偏大，做P额偏大】。 3.小华同学准备做“测量小灯泡电功率”实验，实验室有如下器材：电源（电压恒为6V）、小灯泡（额定电压为2.5V，灯丝电阻约为10Ω），电流表、电压表、开关各一个，规格分别为R1“10Ω 1A”和R2“50Ω 0.8A”的滑动变阻器各一个，导线若干。 （1）小华设计了图甲所示的电路，她应选择滑动变阻器_______（选填“R1”或“R2”）完成实验。 （2）小华移动滑片改变灯泡的电压和电流，根据记录的实验数据描绘出小灯泡U-I图像（如图乙所示），则小灯泡的额定功率为________W。 （3）本实验电路除了能测出小灯泡的功率，小明认为还能测出小灯泡灯丝的阻值，小华认为还能探究电流与电压的关系。你认为_______同学的观点是错误的，理由是：________________________。 （4）小明利用电流表和定值电阻R测该小灯泡的额定功率，设计的电路如图丙所示，已知定值电阻R的阻值为10Ω，请补充完成他的操作过程： ①仅闭合开关S和_______，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为_______A，此时小灯泡正常发光。 ②仅闭合开关S和_______，且_______________（选填“保持滑动变阻器滑片位置不变”或“移动滑动变阻器滑片位置到适当位置”），记录电流表的示数为I； ③小明测得小灯泡额定功率表达式为R=________________（用已知量和测得量表示）。 答案：（1）R2；（2）P额=UI=2.5V×0.25A= 0.625W；（3）小华；灯丝的阻值随温度的变化而变化；（4）①S2；0.25；②S1；保持滑动变阻器滑片位置不变；③2.5V×（I－0.25A）。 4.小豪做“测定小灯泡电功率”的实验，所选小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω。 （1）如甲图所示是他连接的实验电路，其中有一根导线连接错误。为了使电压表能测小灯泡两端的电压，请你在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线画出正确的导线。 （2）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表有示数，电流表指针几乎不动，产生这种现象的原因可能是____________（写出一种原因即可）。 （3）排除故障后，继续实验，并根据实验数据画出如乙图所示的I-U图像，计算出小灯泡的额定功率是________W。 （4）小豪在完成几组实验后，电流表发生故障无法使用，于是他利用一个定值电阻R0，接在原电路中电流表的位置，设计了如图丙所示电路，来测量小灯泡的额定功率。首先调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为U额，然后接着保持滑片的位置不变，将电压表B点的接线改到C点，观察并记录电压表的示数为U，则小灯泡的额定功率可表示为P额=__________（用R0、U额、U等物理量表示）。 答案：（1） （2）灯泡断路；（3）P=UI=2.5V×0.25A=0.625W；（4） 5.小聪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3.8V。 （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。 （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。 （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0.32A时，电压表的示数可能是_______（填标号）。 （4）由于电流表损坏，小聪又设计了如图丙所示的电路，也能测出小灯泡的额定功率（增加一个阻值已知的定值电阻R0和单刀双掷开关，其他都是原有器材），完成实验步骤。 ①闭合开关S1，把开关S2与触点_______相接，调节滑片P，使电压表的示数为3.8V。 ②再把开关S2与另一触点相接，________（ 填“移动”或“不移动“）滑片，读出电压表示数为U。 ③小灯泡额定功率的表达式为P额=____________（用3.8V、R0、U表示）。 实验反思：在进行第①步操作时，电压表的示数可能总达不到3.8V，原因是____________________。 答案：（1）如图： ( × ) （2）0.3；P= UI=3.8V×0.3A=1.14W； （3），若RL不变，则UL=IRL=0.32A×Ω=4.05V （4）①a；②不移动；③； 实验反思：电源电压太小 / R0阻值太大 6.小李和小王测量小灯泡额定功率的实验中，器材如下：待测小灯泡（额定电压为2.5V）、电源电压恒定不变、电流表（0~0.6A、0~3A）、电压表（0~3V、0~15V）、滑动变阻器、开关各一只，导线若干。 （1）如图甲所示是小李开始时连接的电路，仔细观察发现该电路存在连接错误，只需改动一根导线，即可使电路连接正确，请你在应改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接法。 （2）当闭合开关前，发现电流表指针出现了图乙所示情况，存在的问题是 （3）电路连接正确后，闭合开关，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡都不亮、电流表无示数、电压表示数接近3V，若电路中只有一处有故障，则故障可能是________。 （4）排除故障后，继续进行实验，闭合开关发现电压表示数为2V。为测量小灯泡的额定功率，小李向______（选填“左”或“右”）移动滑动变阻器的滑片，直至电压表的示数为______V时，读出电流表示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率_______W。 （5）小主同学设计了如图丁所示的电路，测出了额定电流为I额的另一个小灯泡的额定功率，电源电压不变，滑动变阻器R1的最大阻值为R′。实验方案如下： ①按电路图连接电路； ②只闭合开关S1，移动R1的滑片，使电流表的示数为I额，灯泡正常发光； ③只闭合开关S2，保持R1的滑片位置不动，移动R2的滑片，使电流表的示数为I额； ④保持R2的滑片位置不变，将R1的滑片移到最左端，电流表的示数为I1，再将R1的滑片移到最右端，电流表的示数为I2； ⑤小灯泡额定功率的表达式为：P额=____________（用I额、I1、I2、R′）。 答案：（1）如图； ( × ) （2）电流表未调零；（3）L断路；（4）左；2.5；P=UI= 2.5V×0.3A= 0.75W （5）②③等效替代法，结论：R2=RL，由于电源电压不变，有：U源=I1R2=I2（R2+R′）， 即：（I1－I2）R2=I2 R′，， 7.小华准备做“测量小灯泡电功率”实验，实验室有如下器材：电源（电压恒为6V）、小灯泡（额定电压为2.5V，灯丝电阻约为10Ω），电流表、电压表、开关各一个，规格分别为R1“10Ω 1A”和R2“50Ω 0.8A”的滑动变阻器各一个，导线若干。 （1）小华设计了图甲所示的电路，她应选择滑动变阻器_______（选填“R1”或“R2”）完成实验。 （2）实验过程中出现灯泡不亮、电流表有示数、电压表无示数，则故障可能是____________（故障只发生在灯泡或滑动变阻器）。 （3）排除故障后，移动滑片，小灯泡正常发光时，读出电流表的示数为0.25A，则小灯泡的额定功率为_______W。 （4）实验中，小华向左移动滑片时，小灯泡变亮，若滑动变阻器接入电路电阻和小灯泡电阻分别变化ΔR1和ΔR2，则ΔR1_______ΔR2（选填“>”、“=”或“<”）。 （5）实验结束后，小明想在尝试算出滑动变阻器上滑片一侧的阻值，利用原有器材设计了如图乙所示电路，若电压表示数为3.6V，则滑动变阻器滑片右侧电阻r=______Ω。 （6）在此基础上，小华设计了如图丙所示的电路来测定额定电压为3V的小灯泡L的额定功率。电源电压为4.5V，定值电阻R0的阻值为10Ω，R1规格为“20Ω 1A”。请帮助他完成以下实验步骤： ①开关S、S1闭合，S2断开，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为______V时，小灯泡正常发光。 ②保持滑片位置不动，开关S、S2闭合，S1断开，此时电压表的示数为0.5V。 ③小灯泡的额定功率：P额=_______W。 答案：（1）R2；（2）灯泡短路；（3）P=UI= 2.5V×0.25A= 0.625W；（4）>；（5）6；（6）①1.5；③1.35 8.小明在做探究“电流与电阻的关系”实验时，准备了以下器材：三节新干电池，定值电阻四个（5Ω、10Ω、20Ω、25Ω），电流表、电压表、滑动变阻器“20Ω 1A”和开关各一个，导线若干。 （1）图甲中有一根导线连接错误，请在该导线上画“×”，并在图上改正。 （2）改正电路后，先将5Ω的定值电阻接入电路，调节滑片，使电流表的示数如图乙所示；将5Ω的电阻换成10Ω的，他应调节滑片，使电压表的示数保持______V不变，再读电流表的示数；把20Ω的电阻接入电路时，小明发现无论怎样调节滑动变阻器都不能完成实验，为使四个电阻单独接入电路都能完成实验，他应控制电压表的示数不低于______V。 （3）小华想测量灯泡L的额定功率，已知灯泡的额定电流为I额，她设计了如图丙所示的电路，其中R为定值电阻，R′为电阻箱，请将她的实验步骤补充完整： ①闭合开关前，将滑动变阻器滑片滑到b端，电阻箱调为某一阻值R1； ②闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表示数为______，电压表的示数为一个合适的值。 ③断开开关，再将电压表与待测电阻C端间的导线改接到D端（图中虚线所示），闭合开关，调节____________________，使两表的示数与②中相同，记录此时电阻箱的阻值R2。 ④灯泡L的额定功率P额=__________。 答案：（1）如图： （2）U=IR=0.4A×5Ω=2V；，，U定=2.5V； （3）②I额；③滑动变阻器和电阻箱；④ 9.如图，小明用图甲电路测量额定电压为2.5V小灯泡L的额定功率，电源电压调节为4.5V不变（提示：电源电压可调），规格为“30Ω 1A”的滑动变阻器。 （1）小明连接了如图甲所示的电路，若电路中各元件完好，闭合开关会出现______。 A.小灯泡发光 B.可能损坏电压表 C.可能损坏电流表 D.可能损坏电源 （2）小明改正电路连接后，用开关试触时，看到小灯泡发出明亮的光，则他在操作中存在的不当之处是____________________。 （3）改正所有问题并正确完成了实验，他根据实验数据绘制了小灯泡的I-U图像（如图乙）： ①根据图像，在图丙中画出：当电压表示数为1.5V时，电流表指针的位置； ②观察图像，小明发现图像是曲线，原因是小灯泡灯丝的电阻随_______的变化而变化，小灯泡的额定功率是_______W； （4）完成上述实验后，小明设计了如图丁所示电路，测出了额定电流为I额的小灯泡的额定功率。方案如下（电源电压不变，滑动变阻器R1的最大阻值为R0，滑动变阻器R2最大阻值未知）。步骤： ①按电路图连接实物电路； ②只闭合开关S、S2，调节变阻器R1的滑片，使电流表的示数为_______，灯泡正常发光； ③只闭合开关S、S1，保持R1滑片的位置不变，调节变阻器R2的滑片，使电流表的示数为I额； ④保持______（选填“R1”或“R2”）滑片的位置不变，只闭合开关S、S1，将另一个滑动变阻器滑片移到最右端，电流表的示数为I1，再将此滑动变阻器的滑片移到最左端，电流表的示数为I2。 ⑤小灯泡额定功率的表达式为：P额=__________（用I额、I1、I2、R0表示）。 答案：（1）B；（2）滑动变阻器未移至最大阻值处；（3）②温度；0.625；（4）②I额；④R2；⑤ 10.某物理实验小组在“测量小灯泡的功率”的实验中，选用器材连接了如图甲所示的电路，其中电源电压恒为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~3V。 （1）所有元件均完好，正确连接电路，将滑动变阻器的阻值调到最大，闭合开关，发现电流表和电压表均有示数，小灯泪不发光，原因是___________________。 （2）三次实验记录如表，在完成第①次实验后，要测量小灯泡的额定功率，则需将滑动变阻器的滑片向______（选填“A”或“B”）端移动，直到电压表示数为2.5V，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为_______W。 实验序 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 灯泡亮暗情况 ① 1.4 0.20 0.28 较暗 ② 2.5 正常发光 ③ 2.8 0.30 0.84 很亮 （3）另一组的同学设计了如图丙所示的电路，测出了小灯泡的额定功率。电源电压未知但恒定不变，小灯泡的额定电压为U额，R1和R2为滑动变阻器，R1的最大阻值为R0， 实验步骤如下： ①只闭合开关S、S1，调节R1的阻值，使电压表的示数为U额； ②只闭合开关S、S2，调节______，使___________________； ③保持R2的阻值不变，将R1的滑片P调至最左端，记下电压表的示数U1，再将R1的滑片P调至最右端，记下电压表的示数U2，则小灯泡的额定功率：P额=____________（用U额、U1、U2、R0表示）。 答案：（1）小灯泡实际功率太小；（2）B；0.7；（3）②R2；电压表示数仍为U额；③ 第 8 页 共 12 页 学科网（北京）股份有限公司 $$