第十五章 电功与电热 专题复习一 特殊法测小灯泡的电功率-2024-2025学年苏科版物理九年级下册

第十五章 电功和电热 专题复习一 特殊方法测小灯泡的功率 类型一　伏阻法测电功率 1.小林设计了如图所示的四种电路用于测量小灯泡额定功率（已知小灯泡的额定电压、定值电阻R0的阻值），其中能完成测量目的电路是（　　） A．B． C．D． 2.某同学想要测量一个已知额定电压为UL的小灯泡L正常发光时灯丝的电阻RL，由于只有电压表，没有电流表，他找到了一个已知阻值的定值电阻R0，设计了如图所示的实验电路，并测出了小灯泡L的额定功率P额。下面是他的实验步骤，请补充完整并写出 P额的表达式： （1）检查实验器材完好后，连接电路，将滑动变阻器阻值调到最大； （2）闭合开关S，调节滑动变阻器，使电压表示数为 ； （3）断开开关S，保持滑动变阻器滑片位置不变，　 　，闭合开关S，读出电压表示数为U0； （4）断开开关S，整理器材。小灯泡的额定功率的表达式：P额＝　 　。 3. 小丽同学手里有一个标有“0.3A”字样的小灯泡，她想测量小灯泡的额定功率，于是在学校实验室找来一些器材连接了如图甲所示的实验电路，电源电压恒定不变。 （1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物连接完整（要求滑片向左移灯泡变亮）。 （2）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，她发现灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表无示数，其故障原因可能是　 　。 （3）故障排除后，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，此时电压表的示数如图乙所示，小灯泡的额定功率是 　 　W。 （4）完成上述实验后，小丽向老师要了一个已知阻值为R0的定值电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的实验电路，也测出了小灯泡的额定功率，请你帮她完成下列实验步骤： ①连接好实验电路，闭合开关S1，将开关S2拨到触点　 　（填“1”或“2”），移动滑片，使电压表的示数为　 　 V； ②保持滑片的位置不动，再将开关S2拨到触点　 　（填“1”或“2”），读出电压表的示数为U； ③小灯泡额定功率的表达式为P额＝ 　 　（用已知量和测量量表示）。 类型二　安阻法测电功率 4.如图所示电路中R阻值已知，无电压表也能测出额定电压为“3.8V”小灯泡额定功率的是（　　） A． B． C． D． 5. 在测量小灯泡的电功率的实验中，所用小灯泡的额定电流为0.3A，正常工作时灯丝的阻值在10Ω﹣15Ω之间，所提供的器材有：电流表、电源（电压恒为6V）各一个，滑动变阻器（50Ω 1A）一个，导线若干。小华没用电压表，但多用了一个开关，她也测出了小灯泡的额定功率。她设计了如图所示电路图，请你帮她完成实验步骤并写出测定额定功率的表达式。 （1）测定额定功率的实验步骤： ①按图连接电路。然后闭合开关S1，移动滑片P，使电流表的示数为　 　A； ②再闭合开关S2滑片P位置　 　（填“动”或“不动”），记下电流表示数为I（A）； ③她根据实验数据正确求出小灯泡的额定功率的表达式为　 　W（表达式中的未知量只可含有小华实验步骤②测出的电流表示数“I”），小华在实验步骤②记下的电流表示数I具体数值应该为　 　A。 （2）小明同学又利用该电路来做探究电流跟电阻的关系，他将小灯泡换成多个定值电阻R，保持电压表示数始终为2V，多次更换组织不同的定值电阻R，并记录各次电流表的示数，若不更换其他器材，为了能够完成实验，更换的电阻阻值不能够大于 　 　Ω。 6. 在测量小灯泡额定电功率时，电压表出现了故障不能使用，小明向老师借了一只定值电阻R0，设计了如图所示的电路，按下面的顺序测量额定电压为U额的小灯泡的额定功率（R0、U额为已知、电流表的内阻小，可忽略不计）： ①测量时，先闭合开关S和S1，调节滑动变阻器，当电流表的示数为　 　时，小灯泡正常工作； ②断开所有开关后，保持滑片P的位置不动，再将开关S和　 　闭合，读出电流表的示数为I；则通过小灯泡的电流为　 　； ③算出小灯泡的额定功率P额＝　 　（用I、U额和R0表示）。 7.为了测小灯泡的额定功率，被测小灯泡的额定电压为3.8V，电阻约为10Ω．实验室有如下器材：电源（电压约为6V左右）、电流表（0～0.6A 0～3A）、电压表（0～3V 0～15V）、开关各一只，导线若干，滑动变阻器两只：R1（5Ω 0.5A）、R2（10Ω 0.5A）。 （1）请你说出在这个实验中，滑动变阻器所起作用是：①　　 ；②　 　 。本实验中滑动变阻器应选用　　 （选填“R1”或“R2”）。 （2）实验电路接好后，合上开关时，部分同学发现电路出现故障，主要有下列情况，请根据现象指出故障的可能原因： ①连接好电路，闭合开关后，看到电压表指针如图甲偏转：　 　。 ②灯泡不亮、电压表示数较大、电流表无示数。取下灯泡，两表的示数不变：　 　。 （3）排除故障后，调节滑动变阻器，发现电压表的0～15V量程已坏，为了测小灯泡的额定功率，姚胜小组设计了另一种实验方案。（电阻R的阻值已知，电源电压未知） ①电路如图乙所示，连接好电路； ②开关S拔到位置1，移动滑片P至任﹣位置，读出电流表示数I1； ③开关S拔到位置2，滑片位置不动，读出电流表示数I2。先算出灯泡的电阻和R两端电压，再根据P0＝，计算灯泡的额定功率。他们按此方案测量，发现实验结果与真实值相差较大，分析后，他们认为要准确测出灯泡额定功率只需将上述步骤　　 （填序号）改为　 　 ；灯泡额定功率的表达式为　　 。 类型三　等效替代法和转换法测电功率 8. 在“测量小灯泡功率”的实验中，提供的器材有：小灯泡铭牌上仅能看清额定电流I额的大小，额定电压看不清楚，电池组、电流表、滑动变阻器、电阻箱、开关、单刀双掷开关、导线若干。 （1）同学们设计了如图甲乙两种电路，老师看了之后说只有乙图的设计能测出小灯泡的额定功率，用甲图设计不能测量额定功率的原因是 。 （2）采用乙图设计能测出小灯泡额定功率，具体步骤如下： ①闭合开关S1， 将S2置于 ，移动滑片，使电流表示数为 ； ②将S2置于a，保持 不动，调节 ，记下电阻箱连入电路中的电阻大小R箱，使电流表的示数为 ，则灯正常发光时的电阻等于 ； ③则灯的额定功率：P＝ ． 9. 小明要测定一只标有“3.8V”字样小灯泡的额定功率，他选择了两节干电池、滑动变阻器、电压表、电流表、开关和若干导线，连接了如图甲所示电路。 （1）小红认为小明所选器材不能完成此实验，其原因是　 　。仔细审查电路连线后她还发现有接线错误，请你在接错的那根导线上打“X”，并另画一根导线，使电路连接正确。 （2）小明重新选择合理器材，将电路改接正确后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡额定功率为　 　W。 （3）上述实验结束后，小明又设计了如图丙所示的电路，只用电压表来测量额定电压为3.8V小灯泡的额定功率，已知滑动变阻器总阻值为R，电源电压保持不变。请在下列横线上 补充好进行实验时的关键步骤，并用相应的字母表示测出的物理量。 步骤一：闭合开关S、S2，断开S1，　 　 。 步骤二：　 　 。 步骤三：　 　 。 写出小灯泡的额定功率的表达式：P额＝　 　。（用已知量和测出的物理量表示） 10.在“测量小灯泡额定功率”实验中，小灯泡的额定电压U额=2.5V。小华设计了如图所示的电路也完成了该实验，请完成下列填空（电源电压不变，R1和R2为滑动变阻器，R2的最大电阻为R0）． （1）只闭合开关　 　，调节R2，使电压表的示数为2.5V； （2）只闭合开关　 　，调节　 　，使电压表的示数仍为2.5V； （3）接着将R2的滑片P调至最左端，记下电压表的示数为U1；再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数为U2，则小灯泡额定功率的表达式P额=　 　（用U额、R0、U1、U2表示）． 参考答案 1.A 2.UL；将电压表接在R0两端；UL× 解析：实验步骤：（1）检查实验器材完好后，连接电路，将滑动变阻器阻值调到最大；（2）闭合开关S，调节滑动变阻器，使电压表示数为UL；（3）断开开关S，保持滑动变阻器滑片位置不变，将电压表接在R0两端，闭合开关S，读出电压表示数为U0；（4）断开开关S，整理器材。小灯泡的额定电流为：I＝＝，解得：小灯泡的额定功率P额＝UL×。 3.（1）如下图；（2）灯泡短路；（3）0.75W；（4）①2；0.3A×R0；②1；③0.3A（U-0.3A×R0） 解析：（1）由滑片向左移动灯泡变亮可知电路中的电流应变大，应将变阻器滑片左边的电阻连入电路，实物图如图所示： （2）灯泡不亮，电流表有示数，说明电路是通路，电压表无示数，说明与电压表并联的灯泡电路出现短路；（3）由甲图可知，电压表量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.5V，灯泡额定功率P额＝U额I＝2.5V×0.3A＝0.75W；（4）①根据电路图连接电路，闭合开关S1、S2接2，调节滑动变阻器，使电压表示数为0.3A×R0；②保持滑动变阻器滑片位置不变，S2接1，读出电压表示数U；③灯泡的额定电压：U额＝U-0.3A×R0；灯泡额定功率：P额＝U额I额＝0.3A（U-0.3A×R0）。 4.C 5. （1）①0.3；②不动；③（1.8﹣）；（2）25 解析：（1）①按图连接电路。然后只闭合开关S1，移动滑片P，使灯泡正常发光，此时电流表的示数为0.3A；②再闭合开关S2滑片P位置不动，记下电流表示数为I（A）；此时灯泡短路，所以变阻器电压等于电源电压6V，滑动变阻器接入电路的阻值：R滑＝＝，由此可知当只闭合开关S1时，滑动变阻器两端的电压：U滑＝0.3A×R滑＝0.3A×＝V，灯泡两端电压：U灯＝U﹣U滑＝6V﹣V；③小灯泡的额定功率的表达式： P额＝U灯I灯＝（6﹣）V×0.3A＝（1.8﹣）W。由（3）可知，小灯泡的额定功率为1.2W，即：P额＝（1.8﹣）W＝1.2W；解得：I＝0.9A。 （2）电源电压U＝6V，电阻两端电压U定＝2V， 滑动变阻器分压U滑＝U﹣U定＝6V﹣2V＝4V， I定＝I滑，即：＝，＝，解得R定＝R滑；因为滑动变阻器接入电路的阻值R滑≤50Ω，所以更换的电阻阻值：R定＝R滑动≤×50Ω＝25Ω。 6. ①；②S2；I﹣；③U额（I﹣） 解析：①要使小灯泡正常发光，则灯泡两端的电压等于额定电压，此时电流表的示数应为I0＝；②要测通过灯泡的电流，在不拆电流表的情况下，则应闭合S2、S，断开S1，此时电流表测干路电流，则灯泡的电流I额＝I﹣I0＝I﹣；③根据功率公式P额＝U额I额＝U额（I﹣） 7.（1）保护电路；调节灯泡两端电压使之达到额定电压；R2；（2）①电压表量程应选0～15V；②灯泡处发生断路；（3）②；开关S拨到位置1，移动滑片P使电流表示数I1＝；P额＝3.8V×（I2﹣） 解析：（1）滑动变阻器所起作用：①闭合开关前，为防止电路中电流过大，损坏电路元件，应将变阻器的滑片滑到最大值处；②为测定小灯泡的额定功率，应调节滑片使灯泡两端电压达到额定电压3.8V； 灯泡正常发光时电压3.8V，电流约为I＝＝＝0.38A，此时滑动变阻器连入阻值：R滑＝＝≈5.8Ω，所以应选择10Ω 0.5A的滑动变阻器；（2）①由图甲可知，电压表指针偏转到了最大值了，所以原因是电压表使用了0﹣3V量程，应使用0﹣15V量程；②灯泡不亮，电流表无示数，电路断路，电压表示数较大，把灯泡取下，两表的示数不变，所以灯泡断路；（3）因为灯泡电阻随温度的变化而变化，题中移动滑片P至任一位置所求电阻值RL与灯泡正常发光时的阻值不相等， 所以根据P0＝，求出的功率与额定功率的真实值相差较大；要准确测出灯泡的额定功率，只需将上述步骤2改为：开关S拔到位置1，移动滑片P直到电流表示数为I1＝＝为止，读出电流表示数I1；所以灯泡的额定功率为P＝UI＝3.8V×（I2﹣）。 8. （1）无论S2置于a或b，灯泡两端的电压始终等于电源电压，不能达到额定电压；（2）①b；I额；②滑片的位置；电阻箱的旋钮；I额；R箱；③I额2 R箱 解析：（1）甲图的设计不能测额定功率的原因无论S2置于a或b，都不能调节灯泡中的电流使电流等于额定电流，灯泡两端的电压始终等于电源电压，不能达到额定电压。（2）乙图设计中将S2置于b，移动滑片，使电流表示数为I额，则灯泡正常发光；保持滑片的位置不动，将S2置于a，调节电阻箱的旋钮，记下电阻箱连入电路中的电阻大小R箱，使电流表的示数仍为I额，则灯正常发光时的电阻等于R箱，则灯的额定功率： P额＝I额2 R箱。 9. （1）电源电压低于灯泡的额定电压；如图所示； （2）1.444；（3）步骤一：将滑动变阻器的滑片移到最上端，记下电压表的示数U；步骤二：闭合S、S1，断开S2，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为U2＝U﹣3.8V；步骤三：闭合开关S、S2，断开S1，保持滑动变阻器滑片的位置不变，记下电压表示数U3；3.8V××U 10.（1）S、S1；（2）S、S2；R1；（3） 解析：（1）只闭合小灯泡所在支路，即闭合S、S1，通过调节滑动变阻器R2使灯泡两端电压为额定电压，即2.5V；（2）利用等效替代的方法，只闭合R1所在支路，即闭合S、S2，通过调节滑动变阻器R1使R1两端电压为小灯泡的额定电压，即2.5V，此时R1=RL； （3）将R2的滑片P调至最左端，记下电压表的示数为U1；再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数为U2，根据串联分压的原理： =，解得，R1=；小灯泡额定功率的表达式P额====。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$