18.3 测量小灯泡的电功率 新知梳理+典型例题+配套+练习题-2024-2025学年人教版物理九年级

实验目的 用电流表和电压表测量小灯泡的额定功率和实际功率 实验原理和方法 (1)原理:P=UI。 (2)根据电功率的计算公式P=UI,用电压表测量小灯泡两端电压,用电流表测通过小灯泡的电流,就可以求出小灯泡的电功率。 实验器材 两节电池、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡一个(额定电压2.5V)、灯座、开关、导线 实验电路图和实物图 甲 乙 实验步骤 (1)根据实验要求,设计电路,画出电路图(如图甲所示)。 (2)按照图甲所示电路图连接实物电路,如图乙所示。在开关闭合之前,将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处(保护电路)。 (3)检查连接无误后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数等于小灯泡的额定电压,观察此时小灯泡的发光情况,记下此时电压表和电流表的示数,填在实验数据记录表中。 (4)调节滑动变阻器的滑片(改变小灯泡两端电压,实现多次测量),使小灯泡两端电压低于额定电压,观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同,记下此时电压表和电流表的示数,数据记录表中。 (5)调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数约为额定电压的1.2倍,观察此时小灯泡的发光情况与在额定电压下的发光情况有什么不同,记下此时电压表和电流表的示数,数据记录表中。 (6)实验结束后,断开开关,将连接电路的导线拆开,并整理好实验器材。 (7)根据测出的三组数据(不是为了求平均值,而是为了得到不同电压下的实际功率),计算出小灯泡在不同发光情况下的电功率,并填在实验数据表中。 实验数据记录表 实验次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 小灯泡的亮度 1 2.5 0.24 0.6 正常 2 2.0 0.20 0.4 较暗 3 3.0 0.28 0.84 较亮 分析论证 (1)分析表格中的实验数据后,发现小灯泡两端的实际电压越高,小灯泡电功率越大,小灯泡越亮。 (2)小灯泡的亮度时由它的实际功率决定的。 (3)小灯泡的实际电功率有多个,额定功率只有一个。 实验结论 当U实=U额时,P实=P额,小灯泡正常发光,测得P额=0.6W。 当U实<U额时,P实<P额,小灯泡发光较暗。 当U实>U额时,P实>P额,小灯泡发光较亮。 1.实验注意事项 选择器材 电源电压应高于小灯泡的额定电压。例如,额定电压为2.5V的小灯泡,至少选两节干电池作为电源。 (1)电压表量程的选择应参照小灯泡的额定电压。 ①若小灯泡的额定电压时2.5V,则选择0—3V量程; ②若小灯泡的额定电压时3.8V,则选择0—15V量程。 (2)电流表量程的选择要参照小灯泡的额定电流的大小。 ①若知道小灯泡的额定电压和额定功率,则可以计算出小灯泡的额定电流的大小,电流表的路程略大于额定电流即可; ②若不能求出额定电流大小,可用试触法确定电流表的量程。 ③因为常见的小灯泡(额定电压1.5V—3.8V)额定电流均小于0.6A,故无特殊说明,电流表的量程可以直接选择0—0.6A量程。 滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流,滑动变阻器的最大电阻应与小灯泡的电阻差不多,以使滑动变阻器的调压效果明显。 连接电路 (1)连接电路前,要把开关断开,防止由于电路连接错误而发生短路,损坏电路元件。 (2)连接电流表和电压表时,注意电流从“+”接线柱流入,从“—”接线柱流出。 (3)连接滑动变阻器时,要“一上一下”选用接线柱。闭合开关前需把滑动变阻器的滑片置于阻值最大处,防止电路中电流过大,损坏电路元件。 操作细节 (1)移动滑动变阻器的滑片时,要紧盯电压表的示数。 (2)调节小灯泡两端的电压高于额定电压时,要注意缓慢调节滑动变阻器的滑片,实际电压不能超过额定电压的1.2倍,同时通电时间不易过长,否则容易烧坏小灯泡。 (3)实验完毕,一定要先断开开关,然后再拆卸电路,整理器材。 (4)分析数据时,不能把三次的电功率取平均值,因为这三次的电功率是三个不同电压下的电功率,求平均值无任何意义。 2.实验中常见故障分析 常见故障现象 原因分析 灯泡不亮 闭合开关,灯泡不亮,电流表、电压表无示数 电源、电流表、导线、开关或滑动变阻器损坏,或接线柱接触不良 闭合开关,灯泡不亮,电流表、电压表有示数 (1)滑动变阻器接成定值电阻;(2)滑动变阻器滑片在阻值最大处还为调节;(3)电源电压过低 闭合开关,灯泡不亮,电流表指针几乎不偏转,而电压表示数却很大,接近电源电压 (1)电流表、电压表位置互换了; (2)灯泡处断路,即灯泡的灯丝断了或灯座接触不良; 闭合开关,灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数 灯泡短路 电表问题 闭合开关,电流表或电压表的指针偏转角度很小 (1)电流表或电压表的量程过大;(2)电源电压太低;(3)滑动变阻器接入电路的阻值过大 闭合开关,电流表或电压表指针反向偏转 电流表或电压表的“+”“-”接线柱接反了 闭合开关,电流表或电压表指针的偏转角度超过电表的量程 (1)电流表或电压表量程选择过小;(2)电路中出现短路;(3)滑动变阻器接入电路中的阻值太小 开关问题 连接电路时,接完最后一根导线灯泡立即发光 连接电路时,开关一直处于闭合 滑动变阻器问题 闭合开关,移动滑动变阻器的滑片时,电表示数及灯泡的亮度均无变化 滑动变阻器同时接入了上面(或下面)两个接线柱 闭合开关,无论怎么调节滑动变阻器,电压表示数总小于灯泡额定电压 电源电压过低 无论怎么调节滑动变阻器,电压表示数总大于灯泡的额定电压 (1)电源电压过高;(2)选用滑动变阻器最大阻值过小 闭合开关瞬间,灯泡发出强光后熄灭,电流表指针偏转后又回到零刻度线处,电压表仍有示数 滑动变阻器同时接入了上面两个接线柱或滑动变阻器的滑片没有置于阻值最大位置,导致灯泡两端电压过高,灯泡灯丝熔断 【题型1】伏安法测量小灯泡的电功率 (2024•自贡)在“测量小灯泡额定功率”的实验中,小刚同学用一个电压表、一个电流表、一个开关、一个滑动变阻器、电压为4.5V的电源和额定电压为2.5V的小灯泡,设计了如图甲所示的电路。例1 (1)实验中需要依据如图甲所示的电路图,将如图乙所示器材进行连线,请用笔画线代替导线,将如图乙所示电路连接完整。 (2)正确连接好电路后,闭合开关,当滑动变阻器的滑片向左移动时,电流表示数 (选填“变大”“变小”或“不变”)。当电压表的示数为 V时小灯泡正常发光,此时电流表指针如图丙所示,其示数为 A,小灯泡的额定功率为 W。若小灯泡两端的实际电压为2.3V,则小灯泡的实际功率 (选填“大于”“等于”或“小于”)额定功率。 (3)小王同学也按如图甲所示电路图连接电路,当连接最后一根导线时,灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭。请你指出导致此现象可能的原因: 。 【答案】(1);(2)变大;2.5;0.28;0.7;小于;(3)连接电路时开关没有断开;闭合开关前,滑动变阻器滑片没有移到阻值最大处。 【分析】(1)根据灯泡额定电压确定电压表量程,将电压表并联在灯泡两端;根据图甲滑动变阻器阻值变化确定图乙滑动变阻器选用的下端接线柱串联在电路中; (2)根据滑动变阻器阻值变化结合欧姆定律确定电流表示数的变化;当灯泡两端电压为额定电压时灯泡正常发光;根据电流表选用量程确定分度值读数,利用P=UI求出灯泡额定功率;当灯泡两端电压小于额定电压,其功率小于额定功率; (3)为了保护电路,连接电路时,开关应断开;闭合开关前,应将滑动变阻器滑片移到阻值最大处。 【解答】解:(1)小灯泡额定电压为2.5V,故电压表选用小量程并联在电路中;由图甲可知,滑动变阻器滑片向右移动阻值变大,故图乙中滑动变阻器选用左下接线柱与灯泡串联在电路中。 (2)闭合开关,当滑动变阻器的滑片向左移动时,滑动变阻器阻值变小,电路总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中电流变大,即电流表示数变大; 当灯泡两端电压为额定电压,即电压表示数为2.5V时,小灯泡正常发光,此时电流表指针如图丙所示,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.28A,则小灯泡额定功率为:P=UI=2.5V 0.28A=0.7W; 若小灯泡两端的实际电压为2.3V,小于灯泡额定电压2.5V,则小灯泡的实际功率小于额定功率; (3)小王同学也按如图甲所示电路图连接电路,当连接最后一根导线时,灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭,说明连接电路时开关没有断开;闭合开关前,滑动变阻器滑片没有移到阻值最大处。 点拨 本题测小灯泡额定功率实验,考查了电路连接、动态电路分析、电流表读数、功率的计算及电路连接时的注意事项等知识。 【变式1】(2024•济宁)某物理兴趣小组将电源(电压为8V)、小灯泡(额定电压为6V)、电流表、滑动变阻器、开关串联后,将电压表并联接入电路。实验时,将电压表的示数Uv,电流表的示数IA,以及两者的乘积UvIA记录下来,表中所示为部分数据。 序号 UV/V IA/A UVIA/W 1 2.0 1.2 2 4.0 3 6.0 1.8 结合以上信息,按要求回答下列问题: (1)请画出上述实验的电路图。 (2)小灯泡两端电压为2V时的电阻RL= 。(保留两位小数) (3)小灯泡的额定功率P= W。 【答案】(1)(2)0.67;(3)3.6 【分析】(1)根据电压增大,线路中的电流变小可推断电压表接在滑动变阻器两端; (2)小灯泡2V即滑动变阻器6V时的电流,根据滑动变阻器此时的功率可求出电流,即可计算小灯泡2V时的电阻; (3)要球小灯泡额定功率即在额定电压下的功率,小灯泡的额定电压为6V,那么此时滑动变阻器的电压为2V,此时的滑动变阻器的功率已知,可求出的电流,也即小灯泡的额定电流,根据p额=IU额,求出额定功率。 【解答】解:(1)根据I可知:当电压表的示数为2V时,电流为0.6A,当电压表的示数为6V时,电流为0.3A,如果电压表接在了灯泡两端,当电压表的示数为6V时,滑动变阻器的分得电压为2V,在串联电路中,分得电压与电阻成正比,此时应该滑动变阻器接入的电阻较小,电流较大,可电流由0.6A变成了0.3A,由此断定电压表接在了滑动变阻器两端。 (2)UV1=U﹣UR1=8V﹣2V=6V,IA10.3A,RL6.67 ; (3)UV2=U﹣U额=8V﹣6V=2V,IA20.6A P额=IA2U额=0.6A 6V=3.6W. 【变式2】(2024•牡丹江)小江发现家里不同房间的灯亮度不同,猜想可能是与灯泡的电功率有关。他找来若干节新干电池、开关、滑动变阻器、电流表、电压表、同一规格的导线若干,测量额定电压为2.5V小灯泡的功率。 (1)小江选择两节新干电池进行实验,连接的实物电路如图甲所示,请在方框内画出对应的电路图。 (2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2V,读出电流表示数,将数据记入表格。继续移动滑片,即使将滑片移动到阻值最小的位置,小灯泡两端电压也无法达到2.5V,解决的办法是 。 (3)问题解决后,移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端电压达到2.5V。如图乙所示,此时电流表的示数为 A,小灯泡的额定功率为 W。 (4)继续移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端电压为2.9V,读出电流表示数,将数据记入表格。如表所示,小江设计的表格不足之处是 。 实验次数 灯泡两端电压U 通过灯泡的电流I 灯泡的电功率P 发光情况 1 2 0.26 0.52 较暗 2 2.5 正常发光 3 2.9 0.32 0.93 较亮 (5)实验表明小灯泡的亮度由 决定。 【答案】(1)(2)加一节新的干电池;(3)0.3,0.75; (4)测量的物理量没有单位;(5)实际功率。 【分析】(1)根据实物图可知灯泡、滑动变阻器和电流表串联,电压表测在定值电阻两端的电压,据此画出电路图; (2)根据灯泡额定电压确定电压表量程;在实验过程中,小江发现即便将滑动变阻器的滑片移到阻值最小的一端,灯泡两端电压无法达到额定电压,说明电源电压过低;根据串联分压原理分析回答; (3)根据电压表选用小量程确定分度值读出示数,由P=UI可求得小灯泡的额定功率; (4)设计表格时各物理量要有单位; (5)分析实验现象可得出结论。 【解答】解:(1)由实物图可知,将灯泡、滑动变阻器和电流表串联,电压表测并联在灯泡两端。 (2)即使将滑片移动到阻值最小的位置,小灯泡两端电压也无法达到2.5V,此时电源电压均加在灯泡两端,故可能原因是:干电池电压小于2.5V,解决的办法是加一节新的干电池; (3)由图可知,电压表所选量程为0~0.6A,由指针位置可知,此时电流I=0.3A,则小灯泡的额定功率:P=UI=2.5V 0.3A=0.75W; (4)设计表格时各物理量要有单位,因此小江设计的表格不足之处是测量的物理量没有单位。 (5)由实验表明,小灯泡的亮度由实际功率决定。 【变式3】(2024•广西)小明用标有“2.5V”字样的小灯泡做“测量小灯泡的电功率”实验,设计了如图甲所示的电路图。 (1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于 (选填“a”或“b”)端,闭合开关后,发现小灯泡不亮,则电路故障可能是滑动变阻器 (选填“短路”或“断路”); (2)排除故障后,某次实验电压表的示数如图乙所示,为 V;小明测得多组数据,并画出如图丙所示的图像,由图像可知小灯泡正常发光时的电阻为 ,小灯泡的额定功率为 W; (3)图丙的图像是一条曲线的原因是小灯泡的电阻随温度升高而 (选填“增大”或“减小”)。 (4)受到上述实验的启发,为测量高温物体的温度,小明将图甲电路改装成一个简易的温度传感器。思路如下:将图甲中的小灯泡换成与灯丝同种材料的电阻丝,选择图中一个电表改装为温度显示仪。你建议他选哪个电表?请说明理由(从电表的示数随待测物体的温度变化关系进行阐述)。 答: 。 【答案】(1)b;断路;(2)1.2;6.25;1;(3)增大;(4)温度越高,电阻丝的电阻越大,根据串联电路分压原理可知,电阻丝两端的电压越大,因此选择电压表改装为温度显示仪。 【分析】(1)为了保护电路,按实验规范操作,应将滑动变阻器R1的滑片置于阻值最大处;闭合开关后,发现小灯泡不亮; (2)根据电压表选用量程确定分度值读数;由丙得到2.5V时的电流,根据欧姆定律得到灯泡的电阻,根据P=UI得到灯泡的额定功率; (3)小灯泡的电阻随温度升高而增大; (4)温度高,电阻大,分压大,将电压表改成温度显示仪。 【解答】解:(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处的b端;闭合开关后,发现小灯泡不亮,可能是电路中出现断路,则可能变阻器断路; (2)电压表选择小量程,分度值为0.1V,所以电压表示数为1.2V。 由图丙可知,小灯泡正常发光时的电流为0.4A,则小灯泡正常发光时的电阻为6.25 ,小灯泡的额定功率为PL=ULIL=2.5V 0.4A=1W; (3)图丙中,当灯泡电压变大时,通过灯泡的电流也增大,灯泡的功率变大,灯丝温度变高,灯泡的电阻随温度的升高而增大; (4)温度越高,电阻丝的电阻越大,根据串联电路分压原理可知,电阻丝两端的电压越大,因此选择电压表改装为温度显示仪。 答:(1)b;断路;(2)1.2;6.25;1;(3)增大;(4)温度越高,电阻丝的电阻越大,根据串联电路分压原理可知,电阻丝两端的电压越大,因此选择电压表改装为温度显示仪。 【题型2】实验中常见故障及原因分析 (2024•长清区校级模拟)在“测量小灯泡电功率”的实验中,四位同学遇到的一些问题,下列说法正确的是( )例2 A.小刚连接完电路的最后一根导线小灯泡就亮了,是因为他连接电路时开关是闭合的 B.小强连接完电路闭合开关后小灯泡不亮,可能是因为滑动变阻器的阻值调到了最大 C.小梅要判断小灯泡是否正常发光,应在调节滑动变阻器的同时仔细观察小灯泡亮度 D.小丽发现小灯泡在不同电压下测得的电功率均不相同,有可能是由测量误差导致的 【答案】AB 【分析】(1)为了保护电路,连接电路时开关应断开; (2)闭合开关,灯泡不亮,可能是灯泡短路、或灯泡断路、或滑动变阻器的阻值调到了最大值等,据此分析; (3)小灯泡正常发光时的亮度不好观察,但小灯泡正常发光时灯泡两端的电压可通过电压表准确测量; (4)当灯的电压不同时,功率不同。 【解答】解:A、接好最后一根导线,小灯泡就亮了,说明电路闭合,连接电路时没有断开开关,故A正确; B、小强连接完电路闭合开关,灯泡不亮,可能是灯泡短路、或灯泡断路、或滑动变阻器的阻值调到了最大值,故B正确; C、小灯泡正常发光时的亮度不好观察,但小灯泡正常发光时灯泡两端的电压可通过电压表准确测量,故可根据电压表的示数判断小灯泡是否正常发光,故C错误; D、当电压增大时,通过灯泡的电流也增大,根据P=UI可知,灯的实际功率是变大,因此小灯泡在不同电压下测得的电功率均不相同,故D错误。 故选:AB。 点拨 本题测量小灯泡电功率的实验,考查了电路连接、电路故障、实验操作和影响功率大小因素等问题,难度不大。 【变式1】(2023秋•巧家县校级月考)“测量小灯泡的电功率”的实验电路如图甲所示,实验中选择“2.5V”规格的小灯泡,实验中得到的U﹣I图象如图乙。下列说法正确的是( ) A.调节滑动变阻器滑片的过程中发现灯泡亮度发生变化,这是由灯泡的实际功率变化引起的 B.小灯泡的额定功率为0.75W,正常发光时的阻值为8.8 C.实验中发现小灯泡两端电压无法调到额定值,可能是因为电源电压过低 D.实验中发现小灯泡两端电压无法调到额定值,可能是因为滑动变阻器的最大阻值过小 【答案】ACD 【分析】(1)灯的亮度由灯的实际功率决定,由此结合电路分析; (2)根据图乙确定灯泡额定电压对应的额定电流,利用P=UI和R分别求出小灯泡的额定功率和小灯泡正常发光时的电阻; (3)灯泡正常工作时电压等于额定电压,小灯泡无法调到额定电压,可能是低于也可能是高于额定电压,据此分析。 【解答】解:A、调节滑片,滑动变阻器连入电路的阻值发生变化,这样灯泡两端电压和通过的电流都会发生变化,由P=UI知,其实际功率发生变化,所以灯泡亮度会发生改变,故A正确; B、由图乙可知,当灯泡两端电压为2.5V,通过灯泡的额定电流为0.3A,则小灯泡额定功率为:P=UI=2.5V 0.3A=0.75W; 小灯泡正常发光时的电阻为:R8.3 ,故B错误; CD、实验中,移动滑片调节灯泡两端电压,但都无法使灯泡两端电压调到额定电压2.5V,可能是电源电压低于灯泡的额定电压的原因;也可能是电源电压过大,而滑动变阻器的最大电阻过小,当滑动变阻器的最大电阻连入电路中时,灯的电压也高于2.5V,故CD正确。 故选:ACD。 【变式2】(2023秋•芝罘区期末)“测量小灯泡电功率”的实验中,关于遇到的问题和做出的分析,下列说法正确的是( ) A.连接完电路的最后一根导线小灯泡就亮了,是因为连接电路时开关是闭合的 B.连接完电路闭合开关后小灯泡不亮,可能是因为它的实际功率太小了 C.小灯泡两端的实际电压最大可以等于额定电压的1.5倍 D.小灯泡在不同电压下亮度不同是因为实际功率不同造成的 【答案】ABD 【分析】(1)为了保护电路,连接电路时,开关应该断开; (2)闭合开关,灯泡不亮,可能是灯泡短路、或灯泡断路、或灯泡实际功率太小等,据此分析; (3)在“测定小灯泡的功率”的实验中,小灯泡两端实际电压最大为额定电压的1.2倍; (4)灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定。 【解答】解:A、连接完电路的最后一根导线小灯泡就亮了,说明连接电路时,开关没有断开,故A正确; B、连接完电路闭合开关,灯泡不亮,可能是灯泡短路、或灯泡断路、或滑动变阻器的阻值调到了最大值,电路中电流较小,造成灯泡实际功率太小,故B正确; C、在“测定小灯泡的功率”的实验中,小灯泡两端的实际电压最大可以等于额定电压的1.2倍,故C错误; D、灯泡在不同电压下,实际功率不同,亮度不同,因此灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定,故D正确。 故选:ABD。 【变式3】(2024•黑龙江)(1)在“探究电流与电压的关系”实验中,电源为两节干电池,滑动变阻器的规格是“25 ,2A”。 1 开关闭合前,发现电流表的指针在零刻度线左端,如图乙,其原因是 。 ②确认无误后,闭合开关进行实验,第4次实验时电流表示数为0.5A,电压表示数如图丙所示,计算出R的阻值 。 实验次数 1 2 3 4 电压U/V 0.6 1.2 1.8 电流I/A 0.12 0.24 0.36 0.5 ③记录的数据如表所示,分析数据可以得到结论:导体的电阻一定时, 。 (2)用图丁所示电路“测量小灯泡额定电功率”,待测小灯泡的额定电压为2.5V,额定功率小于1W,电源为两节干电池,滑动变阻器R的规格为“20 ,1A”。 ①请你用笔画线代替导线,在图丁中把电路连接完整(滑片向右移动,灯泡变亮)。 ②正确连接完电路,闭合开关,向右逐渐移动滑片,小灯泡逐渐变亮,突然小灯泡熄灭,电流表示数几乎为零,电压表示数接近3V,原因是小灯泡 (选填“短路”或“断路”)。 ③排除故障后,闭合开关,缓慢移动滑动变阻器的滑片,同时观察 表示数的变化,当小灯泡正常发光时,电流表示数如图戊所示,小灯泡的额定功率为 W。 ④小灯泡用久了,钨丝会变细,在2.5V电压下,小灯泡实际功率 (选填“大于”“小于”或“等于”)额定功率。 【答案】(1)①电流表没调零;②5;③(2)①见上图;②断路;③电压;0.7;④小于。 【分析】(1)①电流使用前要调零;②根据电压表选用小量程确定分度值读数;根据表中数据,由R得出R的阻值;③根据表中数据分析得出结论; (2)①根据滑片向右移动时,灯泡变亮,表明电路中电流变大,即接入电阻变小,所以滑动变阻器下端应接入右端的接线柱;②小灯泡不亮、电流表示数几乎为零,说明电路可能断路,电压表示数接近3V,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完好的,则与电压表并联的支路断路了;③滑动变阻器连入电路的阻值变小,电流变大,小灯泡的实际功率变大,当电压表的示数达到小灯泡的额定电压时,小灯泡正常发光,读出电流表的示数,根据功率公式计算出小灯泡的额定功率;④电阻大小与导体的横截面积有关,小灯泡用久了,钨丝会变细,电阻将变大,根据P,在2.5V电压下,小灯泡实际功率小于额定功率。 【解答】解:(1)①开关闭合前,发现电流表的指针在零刻度线左端,其原因是电流表没调零;②实验时电流表示数为0.5A,电压表示数如图丙所示,电压表选用小量程,分度值为0.1V,记为2.5V;根据数据,由R可R的电阻:R5.0 ; ③分析数据可以得到结论:导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比; (2)①滑片向右移动时,灯泡变亮,表明电路中电流变大,即接入电阻变小,所以滑动变阻器下端应接入右端的接线柱。如图所示: ; ②小灯泡不亮,电流表示数几乎为零,说明电路可能断路,电压表示数接近3V,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完好的,则与电压表并联的支路断路了,原因是小灯泡断路; ③闭合开关,缓慢移动滑动变阻器的滑片,同时观察电压表示数的变化,当电压表示数为2.5V时,小灯泡正常发光,电流表分度值是0.02A,读出电流表示数为0.28A,则小灯泡额定功率为:P=UI=2.5V 0.28A=0.7W; ④电阻大小与导体的横截面积有关,小灯泡用久了,钨丝会变细,电阻将变大,根据P可知,在2.5V电压下,小灯泡实际功率小于额定功率。 故答案为:(1)①电流表没调零;②5;③(2)①见上图;②断路;③电压;0.7;④小于。 【题型3】其他方案测量小灯泡的电功率 (2024秋•香坊区校级期中)在“测量小灯泡的电功率”实验中,同学们选用的小灯泡额定电压为2.5V,实验情景如下:例3 (1)正确连接电路如图甲,闭合开关,移动滑片,进行多次测量,将数据及现象记录在表格中。 实验次数 电压表示数/V 电流表示数/A 小灯泡亮度 1 1.3 0.22 较暗 2 2.5 0.30 明亮 3 3.0 0.32 强光 ①测量电功率的原理是: ,小灯泡的额定功率为 W。 ②收集完第2组数据后,接下来要完成第3次实验,滑片应 移动。 ③分析三组数据还可以发现:灯泡的实际功率越大,灯泡发光亮度越 。 (2)某小组也打算测量小灯泡的额定功率,但发现缺少电流表。他们取一个阻值为R0的定值电阻,设计如图乙所示电路。请你结合电路图,把实验步骤补充完整。 ① 。 ②闭合开关S和S1,断开开关S2,移动滑片P,直至电压表示数为2.5V。 ③滑片P不动,闭合开关S和S2,断开开关S1,记录电压表示数为U0,他们根据收集到的数据,计算出了小灯泡的额定功率。 【答案】(1)①P=UI;0.75;②向右;③亮;(2)闭合开关S,断开开关S1和S2,记录电压表的示数U。 【分析】(1)①测量电功率的原理是P=UI;根据表中数据结合P=UI求出小灯泡的额定功率; ②根据串联电路电压规律和分压原理确定滑动变阻器滑片移动方向; ③小灯泡的实际功率越大,小灯泡的亮度越亮; (2)根据P=UI可知,要想测量出灯泡的额定功率,得出灯的额定电流是关键;若能得出灯泡正常发光时滑动变阻器连入电路的电阻,由串联电路的规律及欧姆定律可得出通过变阻器的电流即灯的额定电流;为得出灯泡正常发光时变阻器连入电路的电阻,应先测电源电压,据此分析。 【解答】解:(1)①测量小灯泡的电功率实验中,通过测量小灯泡两端电压和通过小灯泡的电流,根据P=UI算出小灯泡电功率,所以测量小灯泡电功率实验的原理是P=UI; 小灯泡额定电压为2.5V,由表格数据可知当电压为2.5V时,通过小灯泡的电流为0.30A,则小灯泡的额定功率为:P=UI=2.5V 0.3A=0.75W; ②由表格数据可知,从第2组数据到第3组数据,小灯泡两端电压增大,根据串联电路电压规律可知滑动变阻器两端电压减小,根据串联电路分压规律可知滑动变阻器接入电路阻值减小,由图甲可知滑动变阻器的滑片应往右移动; ③分析表格数据可知,小灯泡的实际功率越大,小灯泡的亮度越亮; (2)根据P=UI可知,要想测量出灯泡的额定功率,得出灯的额定电流是关键;若能得出灯泡正常发光时滑动变阻器连入电路的电阻,由串联电路的规律及欧姆定律可得出通过变阻器的电流即灯的额定电流;为得出灯泡正常发光时变阻器连入电路的电阻,应先测电源电压,所以第一个实验步骤为:闭合开关S,断开开关S1和S2,记录电压表的示数U,此时电压表示数为电源电压。 故答案为:(1)①P=UI;0.75;②向右;③亮;(2)闭合开关S,断开开关S1和S2,记录电压表的示数U。 点拨 本题测量小灯泡的电功率实验,考查了实验原理、功率的计算、实验操作以及设计实验方案测功率的能力。 【变式1】(2024•兴化市三模)下列四种测量方案,你认为最可行的是( ) A.利用“3000imp/(kW•h)”的电能表和秒表测量“220V 20W”LED灯的实际功率 B.利用量程0﹣50mL、分度值1mL的量筒和水测量一个密度为19.3g/cm3、质量约为15g的金戒指的体积 C.利用量程为0﹣5N、分度值为0.1N的弹簧测力计测量约5cm3的石块在水中所受的浮力 D.利用3V电源、0﹣3V的电压表、10 的定值电阻、开关、导线若干,测量一个约500 的定值电阻的阻值 【答案】A 【分析】逐项分析,判断能否达到目的。 【解答】解:A.3000imp/(kW•h)表示电路中每消耗1kW•h的电能,电能表的脉冲指示灯闪烁3000次,则闪烁一次时电路消耗的电能为,单独使用LED灯时电能表闪烁一次所用时间 LED灯消耗的电能和所用时间都容易测量,则利用可测出灯的实际功率,则A正确; B.质量为15g金戒指的体积 因戒指的体积小于量筒的分度值,所以,用量筒无法测出戒指的体积,故B不正确; C.石块浸没在水中所受的浮力 ,因弹簧测力计的分度值为0.1N,所以,用此弹簧测力计不能测出此石块所受浮力的大小,故C不正确; D.实验器材中没有电流表,需借助串联电路中电流相等来间接测量电流。当待测电阻与定值电阻串联时,利用欧姆定律可知电路中的电流 定值电阻两端电压U0=IR0=0.006A 10 =0.06V 小于电压表0~3V量程的分度值0.1V,电压表无法测量,故D不正确。 故选:A。 【变式2】(2024•临川区一模)在测量小灯泡电功率的实验中,小帆所用小灯泡的额定电压为2.5V。 (1)为了节省试验时间,小帆希望连完最后一根导线后就能直接闭合开关进行试验。请用笔画线代替导线,将图甲中未连接完整的电路补画完整。 (2)实验中测出小灯泡在2V时的功率后,要测量其额定电功率,应向 (选填“左”或“右”)移动滑动变阻器的滑片。当电压表示数为额定电压时,电流表示数如图乙所示,其值为 A,则小灯泡的额定电功率为 W。 (3)实验时小帆发现电流表损坏了,他想设计一个不用电流表测定该小灯泡额定功率的实验。于是他向老师要了一个阻值为R0的定值电阻(阻值适当)和一个单刀双掷开关,借助原有的实验器材,设计了如图丙所示的实验电路并顺利进行了实验: ①按图连接好电路,闭合S1,使S2接1,调节滑动变阻器,使电压表示数为 ; ②保持 ,使S2接2,读出电压表示数为U;灯泡的额定功率的表达式P额= (用已知量和测量量表示)。 【答案】(1);(2)右;0.3;0.75;(3)①2.5V;②变阻器的滑片不动;③P额=2.5V。 【分析】(1)闭合开关前,变阻器连入电路中的电阻最大; (2)灯在额定电压下正常发光,比较电压表示数与额定电压的大小,根据串联电路电压的规律及分压原理确定滑片移动的方向;根据电流表量程确定分度值读数,根据P=UI求额定功率; (3)要测灯的额定功率,首先使灯正常发光,先将电压表与灯并联,通过移动滑片的位置,使灯的电压为额定电压;保持滑片位置不动,通过开关的转换,使电压表测灯与定值电阻的电压,因此时各电阻的大小和电压不变,灯仍正常工作,根据串联电路电压的规律,可求出此时定值电阻的电压,由欧姆定律可求出灯的额定电流,根据P=UI可求出灯的额定功率。 【解答】解:(1)小帆希望连完最后一根导线后就能直接闭合开关进行试验,变阻器连入电路中的电阻应最大,故滑片以右电阻丝连入电路中。 (2)灯在额定电压下正常发光,示数为2V小于灯的额定电压2.5V,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; 当电压表示数为额定电压时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,其值为0.3A,则小灯泡的额定电功率为: P=UI=2.5V 0.3A=0.75W; (3)①按图连接好电路,闭合S1,使S2接 1,调节滑动变阻器,使电压表示数为2.5V; ②保持变阻器的滑片不动,使S2接2,读出电压表示数为U; 在②中,电压表测定值电阻和灯的电压,因此时各电阻的大小和电压不变,灯仍正常工作,根据串联电路电压的规律和欧姆定律,通过R0的电流即额定电流为:I,灯泡的额定功率的表达式:P额=2.5V。 【变式3】(2024•济宁一模)利用图1所示的电路测量小灯泡的电功率,小灯泡的额定电压为2.5V。 (1)用笔画线代替导线,将图1中所示的器材连接成完整电路。 (2)连接电路时应将滑片P由最大电阻处缓慢向 端移动(选填“A”或“B”),使灯逐渐变亮。 (3)某次实验时,电流表的示数如图2所示。移动滑片P,记下多组电压和电流值,绘制成图3所示的图象,根据图象的信息,小灯泡的额定电功率为 W。 (4)实验时,由于操作失误,在未断开开关的情况下,直接将亮着的小灯泡从灯座上取出,电压表的示数 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。 (5)在没有电流表的情况下,用如图4所示的实验电路,也可以测出小灯泡的额定,功率。已知小灯泡的额定电压为U额,定值电阻的阻值为R,实验步骤如下: ①只闭合开关S、S1,调节滑片,使电压表示数为U额; ②保持滑片位置不变,只闭合开关S、S2,此时电压表的示数为U; 可知小灯泡的额定功率P额= (用U额、U和R表示);若已知电源电压为U0,此时滑动变阻器接入电路的阻值Rx= (用U0、U额、U和R表示)。 【答案】(1)如图所示;(2)A;(3)0.625;(4)变大;(5);。 【分析】(1)连接电路时,电压表与灯泡并联,且电流从电压表的正接线柱流入,由于小灯泡的额定电压为2.5V,电压表应选择0﹣3V量程,据此连接电路。 (2)为使灯泡变亮,应移动滑片,减小滑动变阻器连入电路的电阻。 (3)由图3得到灯泡正常发光时的电流值,利用P=UI计算小灯泡的额定电功率。 (4)电路为灯泡和滑动变阻器组成的串联电路,正常工作时,电压表测量灯泡两端的电压,其数值小于电源电压,当小灯泡发生断路时,电压表测量电源电压。 (5)①只闭合开关S、S1,灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联,电压表测量灯泡两端电压,调节滑片,使电压表示数为U额,此时灯泡正常发光; ②保持滑片位置不变,只闭合开关S、S2,电路仍为灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联,电路电流不变,电压表测量灯泡和定值电阻两端的总电压,利用串联电压的规律得到定值电阻两端电压,利用欧姆定律得到电路电流;利用P=UI得到小灯泡的额定功率;若已知电源电压为U0,利用串联电压规律得到滑动变阻器两端的电压,利用欧姆定律得到此时滑动变阻器接入电路的阻值。 【解答】解:(1)连接电路时,电压表与灯泡并联,且电流从电压表的正接线柱流入,根据额定电压2.5V,确定选择小量程,完整电路如答案图所示。 (2)滑动变阻器开始处于最大阻值处,即在图中的B端,正确连接后,要使灯变亮,应减小滑动变阻器连入电路的电阻,应将滑片向A端移动; (3)由图3知,当小灯泡两端电压为其额定电压2.5V时,通过灯泡的电流为0.25A,故小灯泡的额定电功率P=UI=2.5V 0.25A=0.625W; (4)电路为灯泡与滑动变阻器串联,正常工作时电压表测量灯泡两端电压,灯泡两端电压小于电源电压;在未断开开关的情况下,直接将亮着的小灯泡从灯座上取出,小灯泡处发生断路,电压表测量电源电压,故电压表示数变大; (5)①只闭合开关S、S1,灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联,电压表测量灯泡两端电压,调节滑片,使电压表示数为U额,此时灯泡正常发光; ②保持滑片位置不变,只闭合开关S、S2,电路仍为灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联,电路电流不变,电压表测量灯泡和定值电阻两端的总电压,此时电压表的示数为U,则定值电阻两端电压为U﹣U额,电路电流为I额; 故可知小灯泡的额定功率P额=U额I额(用U额、U和R表示);若已知电源电压为U0,则滑动变阻器两端的电压为U0﹣U,此时滑动变阻器接入电路的阻值Rx(用U0、U额、U和R表示)。 第26页(共26页) 学科网(北京)股份有限公司 $$ 18.3 测量小灯泡的电功率 ▒▓ ▒▓ ▒▓ ▒▓ ▒▓ ▒▓ ▒▓ ▒▓ 一、选择题（共4小题） 1．（2024•双峰县模拟）如图是“测量小灯泡的额定功率”的实验电路图，在这个实验的具体操作中，手和眼睛最合理的分工应该是手移动变阻器的滑片，眼睛观察（　　） A．变阻器滑片的位置 B．小灯泡是否发光 C．电压表的示数 D．电流表的示数 2．（2023秋•涪城区期末）下列各组仪器中，可以用来测量功率的是（　　） 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 3．（2023秋•牟平区期末）研究电功率与电压、电流的关系时，连接了如图所示电路进行实验。下列关于该实验的说法，不合理的是（　　） A．该电路所示实验研究电功率与电压的关系 B．该实验能得出电流相同时，电功率与电压成正比 C．小灯泡电功率的大小通过灯泡的亮度来比较 D．该实验选择的两个小灯泡灯丝的电阻不同 4．（2019•仪征市校级模拟）已知小灯泡的额定电压，小明打算增加一个定值电阻R0，只利用一只电表，通过操作开关来测量小灯泡的额定功率。如图是小明设计的四种不同方案的电路图。其中能够测出小灯泡额定功率的是（　　）　 A．甲和丙 B．乙和丙 C．乙和丁 D．丙和丁 二、填空题（共2小题） 5．（2024•西宁一模）小明家中的电能表如图所示，从表盘信息可知，小明家接入的用电器总功率不能超过 　W。当家里只有微波炉工作时，电能表在1min内转60转，则微波炉消耗的电能为 　J，功率是 　W。 6．（2024•梁溪区校级一模）小明利用该电能表和秒表检测一只标识为“220V，10W”节能灯的额定功率，他关闭其他用电器，将该节能灯接入220V的测量电路，设计了以下三种测量方案： 方案一：测量出电能表显示消耗1kW•h电能所用的时间t； 方案二：测量出1min时间内电能表转盘转过的圈数n； 方案三：测量出电能表转盘转过1圈所用时间t。 ①若使用方案二，小明计算额定功率的关系式应该为：P＝　 　（单位：W，用数字和n表示）； ②比较三种方案，最可行的是方案 　 　。 三、实验探究题（共6小题） 7．（2024•前郭县校级模拟）图甲是文文和明明“测量小灯泡额定功率”的电路，小灯泡上标有“3.8V”字样。 （1）电压表有“0～3V”、“0～15V”两个量程，明明正确选用了“　 ”量程。 （2）文文发现，与我们教材中测小灯泡电功率的电路相比，明明的实验电路多了一根导线，这根导线是　 　（填字母）。 （3）正确连接好电路后，闭合开关，下一步的操作是 　。 （4）小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 　W。 8．（2024•开福区校级三模）小郭同学用如图所示电路测量小灯泡的额定功率。 （1）正确操作后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，小华发现小灯泡始终不亮，电压表、电流表示数均为零，经检查电表完好，则故障可能是滑动变阻器 　； （2）故障排除后，小郭移动滑片P，使电压表的示数为小灯泡额定电压2.5V，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 　W； （3）在实际测量中，调节滑动变阻器的滑片P使其接入电路中电阻增大ΔR1，相应小灯泡的阻值变化了ΔR2，则它们的大小关系是ΔR1　 　ΔR2。 9．（2024•从江县校级二模）在“测量小灯泡的电功率”的实验中，小明同学选用了如图甲所示的器材，其中电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V（灯丝电阻约为10Ω），滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”。 （1）小明同学连接好如图甲电路后闭合开关，发现小灯泡没有发光，电压表无示数，电流表的指针有明显偏转，则故障可能是 　。 （2）排除故障后，小明同学将滑片移到某位置时，电压表的示数如图乙所示，其示数是 　V，为了测量小灯泡的额定功率，小明应将滑动变阻器的滑片向 　（选填“A”或“B”）端移动。 （3）小明同学根据实验测得的数据，绘制出了通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图象如图丙所示，分析图象可知：小灯泡的额定功率为 　W，小灯泡正常发光时的电阻是 　Ω。 10．（2024•雁塔区校级模拟）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。 （1）图甲是小明测量小灯泡额定功率的实物电路图。图中有一根线连接错误，请在这根线上打“×”，并在图中改正； （2）闭合开关前，滑片P应位于 　（选填“A”或“B”）端； （3）闭合开关后，小灯泡不亮，电流表没有示数，电压表有较大的示数。经检查，导线连接完好，则电路故障可能是 　； （4）排除故障后，闭合开关S，电压表示数为1.5V，将滑片P向 　端移动，直到小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 　W。 11．（2024•玛纳斯县校级模拟）在“用伏安法测小灯泡电功率”的实验中，待测小灯泡额定电压为2.5V，电源电压恒为3V不变。 （1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物图连接完整，要求滑动变阻器的滑片向右移动时，灯泡亮度变亮。 （2）正确连接好电路，闭合开关发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，则故障可能是小灯泡发生了 　（选填“短路”或“断路”）。 （3）排除故障后，小丽同学闭合开关，移动滑片到某一位置时，电压表示数如图乙所示，若她想测量小灯泡的额定功率，应将滑片向 　（填“左”或“右”）移动，使电压表的示数为2.5V。 （4）小丽同学移动滑片，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I﹣U图象，由图象可计算出小灯泡的额定功率为 　W。 12．（2024•商水县校级一模）风铃同学在“探究小灯泡发光时亮度与电功率的关系”实验中，所用的电源电压是4V，小灯泡的额定电压是2.5V，小灯泡两端允许施加的最大电压为额定电压的1.2倍。 （1）请将图甲的实验电路连接完整； （2）风铃同学连接的电路中，电流表接的是0～3A量程，滑动变阻器的滑片滑到了阻值最大端。在检查电路连接正确后，风铃同学试触开关时会观察到电流表指针的偏转角度 　（选填“较大”或“较小”）； （3）风铃同学改正电路后，闭合开关并移动滑片，记下多组对应的电压表和电流表的示数，可计算出小灯泡的额定功率是 　W。他发现该图线不是直线，你认为出现这种情况的主要原因是 　； （4）风铃同学在实验时发现，在移动变阻器的滑片，使灯泡两端电压增大时，小灯泡亮度也变亮，结合图乙的数据可知，灯泡的亮度是由 　决定的； （5）风铃同学想测定电动自行车上用作照明的LED（发光二极管）的额定功率。查阅资料知道该LED的额定电压为3V，正常发光时电流为24mA，则LED的额定功率为 　W。风铃同学通过对比发现，额定功率一样的LED和白炽灯都正常工作时，LED比白炽灯亮，请对此现象作出解释 　。 一、选择题（共4小题） 1．【答案】C 【分析】小灯泡在额定电压下的功率叫额定功率，调节滑动变阻器的滑片，可以改变小灯泡两端的电压。 【解答】解：按电路图连接电路，闭合开关之前，为保护电路，要求滑动变阻器的滑片在阻值最大处，闭合开关后，电压表的示数会小于小灯泡的额定电压，此时要通过调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端的电压等于其额定电压，故应用手调节滑片，眼睛观察电压表的示数。故C正确。 故选：C。 2．【答案】C 【分析】（1）用电压表测出用电器两端的电压，用电流表测出流过用电器的电流，由电功率公式P＝UI可以求出用电器的电功率； （2）用电能表测出用电器消耗的电能，用秒表测出用电器工作时间，由公式P求出用电器的功率。 【解答】解：（1）用电压表测出用电器两端的电压，用电流表测出流过用电器的电流，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； （2）用电能表测出用电器消耗的电能，用秒表测出用电器工作时间，由公式P求出用电器的功率，因此用①可以测出电功率； （3）用②电能表和电压表不能测出电功率，用③电能表和电流表不能测出电功率。 故选：C。 3．【答案】B 【分析】（1）要探究电功率和电压、电流之间的关系，必须要求电压或电流中的其中一个量不变来研究另一个，所以采用控制变量法得到三者的关系。从图可知，两个灯泡串联，则通过两个灯泡的电流相同，从而可以判断出探究的问题。在该实验中功率的大小无法直接计算出来，可以借助转换法进行判断。 （2）灯泡实际功率越大，灯泡越亮，通过灯泡的亮度可以比较灯泡电功率的大小。 （3）灯泡的亮暗无法准确反映实际功率的大小，无法准确得出实际功率和灯泡两端的电压关系。 【解答】解：A、从图可知两灯泡串联，通过两灯泡的电流相同，所以该电路所示实验可以研究电功率与电压的关系；故A正确； B、两个灯泡亮度不同，间接反映电功率大小，但是由于灯泡的亮暗无法准确反映实际功率的大小，所以不能得出“电流相同时，电功率跟电压成正比”这个结论，故B错误； C、为了判断灯泡的功率大小，我们可以通过观察灯泡的亮度来判断灯泡功率的大小，灯泡越亮灯泡的功率越大。故C正确； D、两灯泡串联，流过它们的电流相同，LI、L2规格不同，则灯泡两端的电压不同，因此设计此实验可以探究电功率与电压的关系；故D正确。 故选：B。 4．【答案】B 【分析】根据P＝UI，灯在额定电压下正常发光，若能使灯的电压达到额定电压，且测量出此时灯的电流的电路连接才符合要求。 【解答】解：甲、定值电阻与灯串联，电路中只有电压表，只闭合S2，电表测定值电阻的电压；当只闭合S1时，电压表测灯与定值电阻的电压，无法确定灯是否正常发光，故甲不可行； 乙、只闭合S2，移动变阻器的滑片，使电压表示数为额定电压，则灯正常发光； 保持滑片位置不动，闭合S1，断开合S2，记下电压表的示数U1， 此时电压表测R0与灯的电压，因电路的连接没有改变，各电阻的大小和电压没有改变，灯仍正常发光，由串联电路电压的规律，R0的电压U0＝U1﹣U额定，通过R0的电流，即灯的额定电流：I，根据P＝UI可求灯的额定功率；故乙可以； 丙、将S2往右上方打，灯与R0并联，电流表测通过R0的电流，移动滑片使电流表示数为I，根据并联电路电压的规律，则灯的电压一定为U额定，灯正常发光； 保持滑片位置不动，将S2往左下方打，记下电流表示数I′，即为灯与定值的总电流，因电路的连接没有改变，各电阻的大小和电压没有改变，通过灯与定值电阻的电流不变，灯仍正常发光，根据并联电路电流的规律，灯的额定电流IL＝I′，根据P＝UI可求灯的额定功率；故丙可以； 丁、图中只有电流表，通过开关的转换，定值电阻与灯分别与变阻器串联，无法确定灯是否正常发光，故丁不可行； 故选：B。 二、填空题（共2小题） 5．【答案】2200；6×104；1000。 【分析】由电能表铭牌可知，电能表正常工作时的电压是220V，允许通过的最大电流是10A，由P＝UI可以求出电能表允许的最大功率； 由电能表铭牌可知，每消耗1kW•h的电能，电能表转盘转过3600转，根据电能表转盘转过的圈数可以求出微波炉消耗的电能，然后由电功率公式求出微波炉的功率。 【解答】解：①该电能表允许通过的最大功率P最大＝UI＝220V×10A＝2200W， 则小明家接入的用电器总功率不能超过2200W； ②微波炉消耗的电能W60转kW•h＝6×104J； 微波炉的功率P微波炉1000W； 故答案为：2200；6×104；1000。 6．【答案】①20n；②三。 【分析】3000r/（kW•h）表示电路中用电器每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转3000转，据此求电能表1min转n转消耗的电能，再利用P求该节能灯的实际电功率；比较三种方案的优缺点，得出结论。 【解答】解：①方案二：3000r/（kW•h）表示电路中用电器每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转3000转，则节能灯1min消耗的电能：W，节能灯的实际电功率：P0.02nkW＝20nW； ②节能灯的功率：P＝10W＝0.01kW，电能表转盘转一圈消耗的电能为：WkW•h，节能灯需要工作的时间：t120s； 由以上分析可知： 方案一：因节能灯功率较小，根据t＝可知，测量出电能表显示消耗1kW•h电能所用的时间t较长，不易操作； 方案二：因节能灯功率较小，节能灯工作1min电能表转动不到一圈，无法测量； 方案三：电能表转盘转动1圈消耗的电能可供节能灯工作120s，比较容易测量。 比较可知，方案三容易操作，实验误差较小，最可行。 故答案为：①20n；②三。 三、实验探究题（共6小题） 7．【答案】（1）0～15V；（2）b；（3）移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为3.8V；（4）1.14W。 【分析】（1）根据灯泡的额定电压确定电压表量程； （2）图中是灯泡与滑动变阻器的部分电阻并联，根据课本的连接方法对比分析解答； （3）要测小灯泡的额定功率，应让灯泡正常发光； （4）根据电流表选用量程确定分度值读数，利用P＝UI求出小灯泡的额定功率。 【解答】解：（1）小灯泡上标有“3.8V”字样，故电压表选用0﹣15V量程； （2）图中是灯泡与滑动变阻器的部分电阻并联，而课本上滑动变阻器与灯泡串联，因而把导线b去掉，就与课本电路相同，故多了的一根导线是b； （3）要测小灯泡的额定功率，应让灯泡正常发光，故闭合开关，下一步操作是：移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为3.8V； （4）电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.3A，则小灯泡额定功率为：P＝UI＝3.8V×0.3A＝1.14W。 故答案为：（1）0～15V；（2）b；（3）移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数为3.8V；（4）1.14W。 8．【答案】（1）断路；（2）0.75；（3）＞。 【分析】（1）从小灯泡不亮，电流表无示数，可以判断出电路中出现了断路，然后根据电压表无示数确定出断路的位置。 （2）根据电流表选用小量程确定分度值读出示数，根据P＝UI可求出灯泡的额定功率。 （3）根据欧姆定律可知滑动变阻器接入电路中电阻增大ΔR1时，电路中电流的变化，进而可知灯泡实际功率的变化，根据灯丝电阻的影响因素分析灯泡电阻的变化，再根据欧姆定律分析电路中总电阻的变化，进而分析出两电阻变化量之间的关系。 【解答】解：（1）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，小灯泡始终不亮，电流表示数为零，说明电路可能存在断路，电压表示数也为零，说明是电压表所测量的小灯泡以外的部分出现的断路，则故障可能是滑动变阻器断路。 （2）如图乙，电流表接入小量程，分度值为0.02A，读数为0.3A，小灯泡的额定功率为P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W。 （3）调节滑动变阻器的滑片 P 使其接入电路中电阻增大ΔR1，由欧姆定律可知，电路中的电流减小，灯泡的实际功率减小，灯丝温度降低，电阻减小，小灯泡的阻值减小了ΔR2，但由于电路中电流减小，根据欧姆定律可知，此时电路的总电阻变大，即ΔR1﹣ΔR2＞0，则ΔR1、ΔR2的大小关系是ΔR1＞ΔR2。 故答案为：（1）断路；（2）0.75；（3）＞。 9．【答案】（1）小灯泡短路；（2）2.2；A；（3）0.625；10 【分析】（1）发现小灯泡没有发光，电流表的指针有明显偏转，则电流表有示数，说明整个电路是通路，电压表无示数，说明电压表被短路或断路、或者是小灯泡短路； （2）电压表的读数：确定使用的量程，确定每一个大格和每一个小格各代表多少； 串联电路中电阻起分担电压的作用，电阻分担的电压之比等于电阻之比，根据这个特点判断滑动变阻器滑片的移动方向； （3）知道小灯泡的额定电压，在图像上找到小灯泡的额定电流，根据P＝UI求出小灯泡的额定功率，根据欧姆定律算出小灯泡正常发光的电阻。 【解答】解：（1）电流表的指针有明显偏转，则电流表有示数，说明整个电路是通路，而电压表无示数，小灯泡不发光，说明小灯泡可能被短路； （2）由图乙可知，电压表使用的是0～3V量程，分度值为0.1V，故其示数为2.2V； 此时小灯泡两端的电压是2.2V，小于小灯泡的额定电压，要增大小灯泡两端的电压，由串联电路电阻等比例分压可知，应减小滑动变阻器接入电路中的阻值，故滑片应向A端滑动； （3）小灯泡的额定电压是2.5V，由图丙可知，小灯泡的额定电流为0.25A，故小灯泡的额定功率为P＝UI＝2.5V×0.25A＝0.625W； 由欧姆定律可得，小灯泡正常发光的电阻为：。 故答案为：（1）小灯泡短路；（2）2.2；A；（3）0.625；10。 10．【答案】（1）；（2）B；（3）小灯泡断路；（4）A；0.65。 【分析】（1）根据电路连接和电表的使用分析回答； （2）为了保护电路，闭合开关前，应使滑动变阻器滑片位于阻值最大处； （3）闭合开关后，小灯泡不亮，电流表没有示数，说明电路可能断路，电压表有较大的示数，说明电压表与电源连通，电压表被串联在电路中，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了； （4）根据串联电路电压规律和分压原理确定滑动变阻器滑片移动方向；根据电流表选用量程确定分度值读数，利用P＝UI求出小灯泡的额定功率。 【解答】解：（1）原电路图中，电流表和滑动变阻器串联后与灯泡并联，电压表串联在电路中是错误的；在“测量小灯泡额定功率”实验中，灯泡、滑动变阻器和电流表串联，电压表并联在灯泡两端； （2）为了保护电路，闭合开关前，应使滑动变阻器滑片位于阻值最大处，即B端； （3）（3）闭合开关后，小灯泡不亮，电流表没有示数，说明电路可能断路，电压表有较大的示数，说明电压表与电源连通，电压表被串联在电路中，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了，即电路故障可能是小灯泡断路； （4）排除故障后，闭合开关S，电压表示数为1.5V，小于灯泡的额定电压2.5V，要使小灯泡正常发光，应增大灯泡两端电压，根据串联电路电压规律，应减小滑动变阻器两端电压，根据分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故应将滑片P向A端移动，直到小灯泡正常发光； 由图乙可知，电流表使用小量程，分度值为0.02A，示数为0.26A，因此小灯泡的额定功率为：PL＝U额IL＝2.5V×0.26A＝0.65W。 11．【答案】（1）；（2）短路；（3）右；（4）0.5。 【分析】（1）根据要求滑动变阻器的滑片向右移动时，灯泡亮度变亮，连接电路。 （2）正确连接好电路，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，可以判断故障位置； （3）根据电压表示数如图乙所示，可知此时小灯泡电压小于额定电压，若她想测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器电阻减小； （4）由图丙所示可知，小灯泡的额定电压和额定电流，根据P＝UI可以求得小灯泡的额定功率。 【解答】解：（1）根据要求滑动变阻器的滑片向右移动时，灯泡亮度变亮，应该把滑动变阻器接右下方接线柱接入电路； （2）正确连接好电路，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，可以判断故障位置，可能是小灯泡发生了短路； （3）根据电压表示数如图乙所示，可知此时小灯泡电压小于额定电压，若她想测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器电阻减小，因此应将滑片向右移； （4）由图丙所示可知，小灯泡的额定电压U额＝2.5V和额定电流I额＝0.2A，根据P＝UI可以求得小灯泡的额定功率：P额＝U额×I额＝2.5V×0.2A＝0.5W。 12．【答案】（1）； （2）较小； （3）0.5；灯丝的电阻随温度的升高而增大； （4）实际功率； （5）0.072；LED的电能转化为光能的效率比白炽灯的要高得多。 【分析】（1）根据灯泡额定电压确定电压表量程，将电压表并联在灯泡两端，滑动变阻器上下各选一个接线柱串联在电路中； （2）电流表选择的量程过大，试触时会造成电流表指针偏转角度较小； （3）根据图乙，确定灯泡额定电压下的电流，根据P＝UI求出小灯泡的额定功率；灯丝的电阻随温度的升高而增大； （4）根据图乙分析回答； （5）在光照强度相同的情况下，LED灯不必要达到很高的温度就能发光，电能基本上不转化成内能，几乎全部转化光能，即可分析两灯电能转化为光能的效率大小。 【解答】解：（1）小灯泡的额定电压是2.5V，故电压表选用小量程并联在灯泡两端；滑动变阻器上下各选一个接线柱与灯泡串联在电路中； （2）小华在实验连接的电路中，电流表接的是大量程，滑动变阻器的滑片滑到了阻值最大端，此时电路中电阻最大，试触开关时，会发现电流表指针偏转角度较小； （3）由图乙可知，当灯的电压为2.5V额定电压下，通过灯的电流为0.2A， 则小灯泡的额定功率：PL＝ULIL＝2.5V×0.2A＝0.5W；因灯丝的电阻随温度的升高而增大，不是一个定值，根据欧姆定律可知，通过灯的电流与电压不成正比，故该图像不是直线； （4）由图乙可知，当灯泡两端电压增大时，通过灯泡的电流也增大，根据P＝UI可知，灯泡实际功率变大，灯泡亮度也变亮，故灯泡的亮度是由实际功率决定的； （5）当LED的电压为3V时，通过的电流为24mA＝0.024A，该LED的额定功率为：P'＝U'I'＝3V×0.024A＝0.072W；LED灯不必要达到很高的温度就能发光，电能基本上不转化成内能，几乎全部转化光能，故小明进一步发现，在额定电压下工作时，LED比小灯泡亮，是因为LED的电能转化为光能的效率比白炽灯的要高得多。 第2页（共15页） 学科网（北京）股份有限公司 $$