第15章 二、第3课时 测量小灯泡的功率-【拔尖特训】2024-2025学年九年级下册物理（苏科版）

10 第3课时 测量小灯泡的功率 ▶ “答案与解析”见P6 1. (2024·无锡)用如图所示的电路测量小灯泡 的功率,其实验原理是 .闭合开关, 调节滑动变阻器滑片P,分别使电压表的示数 小于、等于和略大于小灯泡的额定电压3.8V, 观察小灯泡的亮度,读出电压表、电流表的示 数并记录在下表中.小灯泡L的额定功率为 W,小灯泡的亮度由 决定. (第1题) 实验次序 电压U/V 电流I/A 小灯泡的亮度 ① 3.0 0.28 较亮 ② 3.8 0.30 正常发光 ③ 4.2 0.32 过亮 2. 在“测定小灯泡的电功率”的实验 中,关于滑动变阻器的作用,下列说 法中错误的是 ( ) A. 保护电路 B. 调节小灯泡两端的电压 C. 多次测量取平均值以减小误差 D. 测出小灯泡在不同电压下的电功率 3. 如图甲所示的电路中,在“测量小灯泡的额定 功率”的实验中,灯泡的额定电压为6V,额定 功率在7W和12W之间,电路连接正确且 电流表和电压表的量程选择正确.实验中将 变阻器的滑片移到某处时,两表的示数如图 乙所示,则 ( ) (第3题) A. 灯泡的额定功率为7.5W B. 电压表示数为1V时灯泡的功率为7.5W C. 电压表示数为5V时灯泡的功率为7.5W D. 电压表示数为5V时灯泡的功率为1.5W 4. (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. (第4题) (1) 实验中需要依据如图甲所示的电路图, 将如图乙所示的器材进行连线,请用笔画线 代替导线,将图乙的电路连接完整. (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,电流表的示数 (变大/不变/变小).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 (大于/等于/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.请你写出导致此现 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(苏科版)九年级下 实 验 视 频 11 象产生的可能原因: . 5. 小华用如图甲所示的电路来测量小灯泡的电 功率.(部分器材的规格已标明) (第5题) (1) 如图甲所示为小华正准备接入最后一根 导线(图中虚线所示)时的实验电路.请指出 图中在器材操作上存在的两个不妥之处: ① . ② . (2) 闭合开关后进行实验,小华发现无论怎 样调节滑动变阻器,电压表的示数始终为 3V,而电流表的示数始终为零.已知仅导线 发生故障,则图甲中导线 (a/b/c)发 生了 (填故障名称). (3) 小华进行了六次实验,记录实验数据并 在U-I图像中描点,得到小灯泡两端的电压 与电流的关系图像如图乙所示,则根据记录 的数据和图像可知: ① 小灯泡的额定功率为 W. ② 实验中所使用的滑动变阻器的规格可能 为 (填字母). A. 5Ω 2A B. 10Ω 2A C. 20Ω 1A D. 30Ω 1A (第5题丙) (4) 实验结束后,小华继续 对滑动变阻器两端的电压 与通过它的电流的关系进 行探究,则他画出的U-I 图像应为图丙中的虚线 (d/e/f),依据是 . 6. ★小华和小红同学做“测量小灯泡的 电功率”实验,现有电源(电压为 1.5V的整数倍且保持不变)、滑动 变阻器(有A、B 两个可供选择,A 标有 “10Ω 1A”字样,B标有“20Ω 2A”字 样)、电流表、电压表(只有0~3V挡完好)、 待测小灯泡(标有“0.3A”字样)、开关以及导 线若干.小华正确连接电路,实验操作正确, 闭合开关时电表的示数如图甲、乙所示. (第6题) (1) 实验中所用电源的电压为 V,选 用的滑动变阻器为 (A/B). (2) 实验中他们发现,闭合开关后,移动变阻 器的滑片,当电压表的示数达到满刻度时,小 灯泡仍无法正常发光,小华提出用刚闭合开 关时所测数据先计算出小灯泡的电阻RL,再 根据P额=I2RL计算小灯泡的额定功率.你 认为此方法是否可行? 请简述理由. . (3) 小红认为只要适当调整电路即可测出小 灯泡的额定功率,她按照自己的想法继续实 验,当观察到 时,即可 判断小灯泡正常发光,此时电压表的示数如 图丙 所 示,则 小 灯 泡 的 额 定 功 率 为 W. 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十五章　电功和电热 1 2× 1 3 A= 1 6A ,由于甲灯正常发 光,则 P甲额 =P甲'=U甲额 I甲'= U甲额I乙'=3V×16A=0.5W. 13. [解析](1) 小灯泡L标有“6V 4.2W”字样,小灯泡正常工作时的电 流IL= PL UL =4.2W6V =0.7A. (2) 当 S1、S2 都闭合,滑动变阻器的滑片移 到最左端时,滑动变阻器接入电路的 电阻为0,灯泡和定值电阻并联接入 电路,电压表测电源电压,电流表测干 路电流,并联电路各支路两端电压相 等,小灯泡L正常发光,所以电源电 压为6V,并联电路干路电流等于各 支路电流之和,电流表的示数为 2.2A,则通过定值电阻的电流I0= I-IL=2.2A-0.7A=1.5A,根据 欧姆定律可得定值电阻的阻值R0= U I0 = 6V1.5A=4Ω. (3) 只闭合S1,定 值电阻和滑动变阻器串联接入电路, 电压表测定值电阻两端的电压,滑动 变阻器的滑片移到某一点时,电压表 的示数为U1,电路消耗的电功率为 P1;只闭合S2,小灯泡L的电阻发生 变化,灯泡和滑动变阻器串联接入电 路,电压表测灯泡两端电压,保持滑片 位置不变,此时电压表的示数为U2, 电路消耗的电功率为P2;已知P1∶ P2=3∶2,根据P=UI可知I1∶ I2=3∶2,设I1=3I',I2=2I',已知 U1∶U2=3∶4,设U1=3U',U2= 4U',根据欧姆定律可得此时定值电 阻和灯泡的电阻之比 R0 RL = U1 I1 U2 I2 = 3U' 3I' 4U' 2I' =12 ,则RL=2R0=2×4Ω= 8Ω,滑动变阻器接入电路的阻值不 变,设滑动变阻器接入电路的阻值为 R,串联电路总电阻等于各部分电阻 之和,根据欧姆定律可得 U R0+R U RL+R = 3 2 ,即 6V 4Ω+R 6V 8Ω+R =32 ,解得R=4Ω,则 I2= U RL+R= 6V 8Ω+4Ω=0.5A ,则只 闭合S2 时小灯泡的实际功率P= I22RL=(0.5A)2×8Ω=2W. 第3课时 测量小灯泡的功率 1. P=UI 1.14 实际功率 2. C 3. C 4. (1) 如图所示 (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 (第4题) [解析](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,分度值为0.02A,其示数 为0.28A,则小灯泡额定功率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. 5. (1) ① 开关未断开 ② 滑动变阻 器的滑片未移至阻值最大处 (2) a 断路 (3) ① 0.75 ② D (4) d 小灯泡和滑动变阻器两端的电压之和 保持不变(或小灯泡两端电压的变化 量和滑动变阻器两端电压的变化量始 终相等) [解析](1) 为保证电路安 全,接入最后一根导线前,电路中的开 关应断开,滑动变阻器的滑片应移至 连入电路的阻值最大的一端.(2) 闭 合开关后进行实验,无论怎样调节滑 动变阻器,电压表的示数始终为3V (等于电源电压),而电流表的示数始 终为零,表明电压表、电流表与滑动变 阻器串联后接在电源两端.已知仅导 线发生故障,则图甲中导线a发生了 断路.(3) ① UL额=2.5V,由图乙可 知,IL额 =0.3A,PL额 =UL额IL额 = 2.5V×0.3A=0.75W.② 由图乙可 知,六次实验中Imin=0.1A,ULmin= 0.5V,U滑max=U源 -ULmin=3V- 0.5V=2.5V,R滑max= U滑max Imin =2.5V0.1A= 25Ω,R滑 连入电路中的最大阻值不 小于25Ω,其规格可能为D.(4) 据串 联电路的电压特点:U滑+UL=U源= 3V,故滑动变阻器两端的电压与通过 它的电流的关系图像应为图中的虚 线d. 6. (1) 4.5 A (2) 不可行,因为灯 丝的 电阻随温度的变化而变化 (3) 电流表的示数为0.3A 1.14 [解析](1) 图中电流表选用小量程, 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 6 分度值为0.02A,示数为0.22A;电 压表选用小量程,分度值为0.1V,示 数为2.3V.为保护电路,连接电路 时,使变阻器连入电路的电阻最大,则 电源电压U=U表 +U滑 =U表 + IR滑=2.3V+0.22A×R滑,若用 “10Ω 1A”字样的变阻器,则电源电 压U'=4.5V,符合题意;若选用 “20Ω 2A”字样的变阻器,则电源电 压U″=6.7V,不符合题意;故实验中 所用电源的电压为4.5V,选用的滑 动变阻器为A.(2) 小灯泡灯丝的电 阻随温度的变化而变化,因此,用刚闭 合开关时所测数据先计算出小灯泡的 电阻RL,再根据P额=I2RL 计算出 的小灯泡的功率不是额定功率,不可 行.(3) 当通过小灯泡的电流为额定 电流0.3A时,小灯泡正常发光;因为 当电压表的示数达到满刻度时,即电 压表示数为3V时小灯泡仍无法正常 发光,说明小灯泡的额定电压大于 3V,则变阻器的电压U滑'=4.5V- U额<1.5V,故可将电压表并联在变 阻器的两端,由图丙知,电压表选用小 量程,分度值为0.1V,示数为0.7V, 则小灯泡的额定电压U额 =U'- U滑'=4.5V-0.7V=3.8V,小灯泡 的额定功率P额=U额I额=3.8V× 0.3A=1.14W. 分类讨论法在测量小灯泡 电功率实验中的应用 本题是测量型实验综合题,解 答时要会发掘题中电表的量程、变 阻器接入电路的电阻、影响灯丝电 阻大小的因素等隐含的条件,结合 串联电路的规律及欧姆定律进行 分类讨论.分类讨论的思想是把复 杂的问题进行分解,是解决物理问 题的一种重要方法. 专题特训（一）　电功率的 极值问题 1. D [解析]由灯泡的铭牌,根据 R= U额2 P额 求出两灯泡的电阻分别为 R1= (220V)2 60W ,R2= (220V)2 15W ,由此 可知,R1<R2 ①;C电路中两灯泡 串联,则R串>R2>R1 ②;D电路中 两灯泡并联,则R并<R1<R2 ③; 由①②③可得R并<R1<R2<R串, 因为接入同一个家庭电路中,所以电 路两端的电压U 相同,因为P=U 2 R , 所以四种连接方式消耗的电功率 P并>P1>P2>P串,故D电路消耗 的电功率最大. 2. B [解析]灯泡L标有“3V 1.5W” 字样,则灯泡的电阻 RL= UL2 PL = (3V)2 1.5W=6Ω ,滑动变阻器的电功率等 于电路总功率与灯泡的电功率之差, 即P=UI-I2RL=4.5V×I-I2× 6Ω,根据抛物线的性质可知当I= 4.5V -2×(-6Ω)=0.375A 时,滑动变 阻器的功率最大,根据串联电路的电 阻规律可知此时滑动变阻器接入电路 的阻值RP = U I -RL= 4.5V 0.375A- 6Ω=6Ω,滑动变阻器R标有“20Ω 1A”字样,将滑片P 置于中点位置, 滑动变阻器接入电路的电阻为10Ω> 6Ω,滑片P向左移动过程中,滑动变 阻器接入电路的电阻变小,根据抛物 线的性质可知滑动变阻器的功率先变 大后变小,滑片P 向右移动过程中, 滑动变阻器接入电路的电阻变大,根 据抛物线的性质可知滑动变阻器的功 率一直变小,故B正确,A、C、D错误. 3. 8 1.6 [解析]只闭合开关S2 时,灯泡L与电阻R1串联,在串联电 路中电流处处相等,所以通过电阻R1 的电流等于通过小灯泡的电流,所以 电路中的电流I=0.3A,所以电源电 压U=UL+U1=UL+IR1=2V+ 0.3A×20Ω=2V+6V=8V;闭合 开关S1、S2 和S3 时,灯泡L被短路, R1与R2 并联,电流表测干路的电 流,因为电流表的量程为0~0.6A, 所以干路电流最大为0.6A,通过电 阻R2 的最大电流I2=I总 - U R1 = 0.6A-8V20Ω=0.2A ,R2的最大功率 P=UI2=8V×0.2A=1.6W. 4. 0.5 1.95 [解析]灯泡L的额定 电流I额= P额 U额 = 1.25W 2.5V =0.5A. 灯 泡L的电阻RL= U额 I额 = 2.5V 0.5A=5Ω. 只闭合开关S、S2,等效电路如图甲所 示,R1与灯泡L串联,电源调至电压 未知挡位,R1接入电路的阻值为其最 大阻值的1 10 时,灯泡L正常发光,则 此时电路中的电流I=I额=0.5A, R1两端的电压U1=I× R1max 10 ,由串 联电路的电压特点可知,电源电压 U源=U1+U额 =0.5A× R1max 10 + 2.5V ①;移动滑片使R1 接入电路 的阻值增大6Ω,则电路中的总电阻 变大,根据欧姆定律可知,电路中的电 流变小,此时电路中的电流I'=I- 0.2A=0.5A-0.2A=0.3A,灯泡 L两端的电压UL=I'RL=0.3A× 5Ω=1.5V,R1 两端的电压U1'= I'× R1max10 +6Ω ,电源电压U源 = 0.3A× R1max10 +6Ω +1.5V ②. 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 7