第15章 专题特训(三) 特殊法测量小灯泡的功率-【拔尖特训】2024-2025学年九年级下册物理（苏科版）

16 专题特训（三）　特殊法测量小灯泡的功率 ▶ “答案与解析”见P11 类型一 安阻法 1. ★在“测量小灯泡电功率”的实验中, 因缺少电压表,小军利用两只电流 表和一个阻值为10Ω的定值电阻 R0,测出了小灯泡的电功率,电路如图所示. 小军读出电流表A1的示数为0.5A,电流表 A2的示数为0.2A,则小灯泡两端的电压为 V,小灯泡的实际功率为 W. (第1题) (第2题) 2. 如图所示为小华设计的测量小灯泡额定功率 的电路图,电源电压为3V,定值电阻R0的 阻值为10Ω,小灯泡L的额定电流为0.3A. 连接好电路后,断开开关S2,闭合开关S、S1, 移动滑动变阻器滑片P,使电流表的示数为 0.3A.保持滑动变阻器滑片P 的位置不变, 断开开关S1,闭合开关S、S2,此时电流表示 数为0.25A,则小灯泡的额定功率为 ( ) A. 0.625W B. 0.72W C. 0.75W D. 0.9W 3. 某小灯泡的额定电流为0.3A,如图甲所示 为小明测量该灯泡功率的实验电路. (第3题) (1) 请用笔画线代替导线,将滑动变阻器连 入电路,使之接入电路的阻值最大. (2) 闭合开关进行实验时,若图中导线M 发 生了断路,则在调节滑片的过程中,会发现电 压表的示数为 V,电流表的示数为 A. (3) 小明将滑片移至某处时,两电表的示数 如图乙所示,小灯泡的功率为 W. (第3题丙) (4) 为测量该小灯泡的额定 功率,同组的小强设计了如 图丙所示的实验电路,所用 电源电压恒定,R1、R2 均为 电阻箱(0~999.9Ω).实验步 骤如下: 第一步:仅闭合S1,将R2调至5Ω,读出电流 表的示数为0.3A. 第二步:仅闭合S2,将R1、R2分别调至6Ω 和9Ω,读出电流表的示数为0.3A. ① 小灯泡正常发光时的电阻为 Ω, 额定功率为 W. ② 小强对图丙的电路及操作进行了下列调 整,其中仍能完成测量的有 (填字 母,多选). A. 将R1换成导线 B. 将R2换成导线 C. 将R2换成适当规格的滑动变阻器 D. 进行实验操作时,先闭合开关S2 类型二 伏阻法 4. 兴趣小组进行“测量小灯泡电功率”的实验, 现有电流表、电压表各一个,开关、导线若干, 电源电压恒为6V,小灯泡L1的额定电压为 3.8V,且正常发光时的电阻约为10Ω,滑动 变阻器有规格为“10Ω 1.5A”的R1和规格 为“20Ω 1A”的R2. (1) 为了完成实验,选择滑动变阻器R1、小灯 泡L1等器材,设计如图甲所示的电路,请用 笔画线代替导线,将电路连接完整,并指出连 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(苏科版)九年级下 17 接电路时的错误操作: . (第4题) (2) 实验时,发现小灯泡不亮,电流表无示 数,电压表无示数.用导线连接电流表两端, 则灯泡亮,可知故障是电流表 . (3) 更换新的电流表,完成测量后,小华将小 灯泡L1更换为额定电压为2.5V且正常发 光时阻值约为8Ω的L2.为了测量它的额定 电功率,需用滑动变阻器R2 替换电路中的 R1,其目的是 . (4) 小明认为不用电流表,同样能测量出灯 泡L2的额定功率,并设计了如图乙所示的电 路,请帮他补全实验步骤: ① 将滑动变阻器 (R1/R2)调到最大 阻值处且保持滑片位置不变,闭合开关S,将 S1拨向触点 ,调节另一滑动变阻器 的阻值,使电压表的示数为U额. ② 再将开关S1 拨向另一触点,读出电压表 的示数为U,滑动变阻器的最大阻值分别为 R1、R2.则灯泡L2 的额定功率的表达式为 P额= . 5. (2023·荆州)在社团活动中,“创新”兴趣小 组在“测定小灯泡的电功率”的实验中先用如 图甲所示的器材进行实验,其中电源电压为 6V,小灯泡的额定电压为2.5V(正常发光时 的电阻约为12Ω). (第5题甲) (1) 为能顺利完成该实验,下列不同规格的 滑动变阻器中,应选用 (填字母). A. 规格为“10Ω 0.5A”的滑动变阻器 B. 规格为“20Ω 2A”的滑动变阻器 C. 规格为“5Ω 1A”的滑动变阻器 (2) 电路连接完成后,闭合开关,发现电压表 的示数接近电源电压,电流表无示数,小灯泡 不亮.出现该故障的原因是 . (3) 故障排除后重新连接电路,闭合开关,移 动滑片,电压表的示数如图乙所示,为了测量 小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片 向 (左/右)端移动. (第5题) (4) 通过小灯泡的电流随它两端电压变化的 关系如图丙所示,则小灯泡的额定功率为 W. (5) 实验结束后,某同学设计了如图丁所示 的电路来测量额定电压为6V的小灯泡的额 定功率.已知电源电压为18V,定值电阻R 的阻值为20Ω.实验步骤如下: (第5题丁) ① 开关S、S1闭合,S2断开,调节滑动变阻器 R'的滑片,使小灯泡正常发光. 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8V. ③ 再将滑动变阻器的滑片移至最右端,此时 电压表的示数为14V. 小灯泡的额定功率P额= W. 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十五章　电功和电热 专题特训（三）　特殊法测 量小灯泡的功率 1. 3 0.6 [解析]由题意可得,通过 定值电阻 R0 的电流IR0=IA1- IA2=0.5A-0.2A=0.3A,电源电 压 U =IR0R0=0.3A×10Ω=3V, 小灯泡并联在电源两端,故小灯泡两 端的电压为3V,小灯泡的实际功率 P=UIL=UIA2=3V× 0.2A= 0.6W. 等值替代法在测量小灯泡 电功率实验中的应用 由于受到测量工具的量程的 限制,或测量工具的缺乏,或不具 备实验条件等原因,导致待测量不 能直接测出,在此情况下可运用数 学、物理等知识,设法直接或间接 测出与待测量等值的量来替代待 测量,这种方法称为等值替代法, 曹冲称象就采用了这种方法.测量 小灯泡电功率的基本原理是P= UI,基本方法是伏安法.在二表缺 一的情况下,可结合欧姆定律,串、 并联电路的特点等知识,运用等值 替代法设计实验,测量小灯泡的电 功率. 2. B [解析]断开开关S2,闭合S、S1 时,灯泡L与滑动变阻器串联,移动 滑动变阻器滑片P,使电流表的示数 为0.3A时,灯泡L正常发光,R总= U I= 3V 0.3A=10Ω ,灯泡L正常发光 时的电阻RL=R总 -R变 =10Ω- R变.保持滑动变阻器滑片P 的位置 不变,断开开关S1,闭合S、S2 时,R0 与滑动变阻器串联,R总'=UI' = 3V 0.25A=12Ω ,R变 =R总'-R0= 12Ω-10Ω=2Ω,灯泡L正常发光时 的电阻RL=10Ω-R变 =10Ω- 2Ω=8Ω,PL额=I2RL=(0.3A)2× 8Ω=0.72W. 3. (1) 如图所示 (2) 3 0 (3) 0.36 (4) ① 10 0.9 ② ACD (第3题) [解析](1) 滑动变阻器串联在电路 中,滑片位于最右端,要使其接入电路 的阻值最大,应将左下接线柱与电源 的负极连接.(2) 导线M 发生了断 路,则电压表串联在电路中,闭合开 关,调节滑动变阻器,电压表测量电源 电压,电压表示数为3V,电流表示数 为0A.(3) 图乙中电压表示数为 1.5V,电流表示数为0.24A,则小灯 泡的功率P=UI=1.5V×0.24A= 0.36W.(4) ① 第一步中电流为 0.3A,第二步中的电流也为0.3A, 则R灯+5Ω=6Ω+9Ω,解得R灯= 10Ω,则小灯泡的额定功率P灯 = I额2R灯=(0.3A)2×10Ω=0.9W. ② A选项中将R1 换成导线,仅闭合 S1时,调节电阻箱R2,使电流表的示 数为0.3A;仅闭合S2,调节电阻箱 R2,使电流表示数为0.3A,R2 阻值 的变化量即为小灯泡正常发光时的电 阻,进而可计算出小灯泡的额定功率, A符合题意;B选项中将R2 换成导 线,当只闭合S1时,只有L连入电路, 电路中的电流不一定刚好为0.3A, 故无法测量小灯泡的额定功率,B不 符合题意;C选项中将R2换成适当规 格的滑动变阻器,仅闭合S1,调节滑 动变阻器,使电流表的示数为0.3A; 仅闭合S2,保持滑动变阻器的滑片不 动,调节R1的阻值,使电流表的示数 为0.3A,此时R1的阻值等于小灯泡 正常发光时的阻值,即可计算出小灯 泡的额定功率,C符合题意;D选项中 先仅闭合开关S2,调节两个电阻箱, 使电流表示数为0.3A;仅闭合S1,调 节电阻箱R2 使电流表的示数也为 0.3A,即可计算出小灯泡正常发光时 的电阻,进而计算出小灯泡的额定功 率,D符合题意. 4. (1) 如图所示 开关处于闭合状 态 (2) 断路 (3) 使L2正常发光 (4) ① R1 2 ② U额× U-U额 R1 (第4题) [解析](1) 电路连接如图所示,电压 表与被测用电器并联,为保护电路,连 接电路时,开关要断开.(2) 用导线连 接电流表两端时,灯泡亮,说明电源、 开关、滑动变阻器、灯泡是通路,实验 时发现小灯泡不亮,电流表无示数,电 压表无示数,故障是电流表断路. (3) L2的额定电压为2.5V,正常发 光时的阻值约为8Ω,电源电压恒为 6V,L2正常发光时,滑动变阻器两端 的电压UR=U-UL=6V-2.5V= 3.5V,由串联电路的分压规律 RL R = UL UR 可得滑动变阻器连入电路中的阻 值R= UR UL ×RL= 3.5V 2.5V×8Ω= 11.2Ω>10Ω,因此为使L2 正常发 光,需用滑动变阻器R2 替换电路中 的R1.(4) ① 闭合开关S,将S1拨向 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 11 触点 2,将滑动变阻器R1调到最大阻 值处,此时L2、R1、R2串联,调节滑动 变阻器R2 的阻值,使电压表的示数 为U额.② 将S1 拨向触点1,L2、R1、 R2依旧串联,此时电压表测量L2、R1 两端的总电压,示数记为U,则此时电 路中的电流I= UR1 R1 = U-U额 R1 ,小灯 泡的额定功率P额 =U额I=U额 × U-U额 R1 . 5. (1) B (2) 小灯泡断路 (3) 左 (4) 0.5 (5) 1.8 [解析](1) 已知 小灯泡的额定电压为2.5V,正常发 光时的电阻约为12Ω,则小灯泡正常 发光时的电流I'= UL RL =2.5V12Ω ≈ 0.21A;根据串联电路的电压规律结 合欧姆定律可知,此时滑动变阻器接 入电 路 的 阻 值 R滑 = U-UL I' = 6V-2.5V 0.21A ≈16.7Ω>10Ω ,所以滑 动变阻器应选用“20Ω 2A”规格,即 B.(2) 电路连接完成后,闭合开关,发 现电流表无示数,小灯泡不亮,说明电 路可能断路,电压表示数接近电源电 压,说明电压表与电源连通,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,即出 现该故障的原因是小灯泡断路. (3) 故障排除后重新连接电路,闭合 开关,移动滑片,电压表的示数如图乙 所示,电压表选用小量程,分度值为 0.1V,其示数为2.2V,小于小灯泡 的额定电压2.5V,为了测量小灯泡 的额定功率,应增大灯泡两端电压,根 据串联电路的电压规律,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 将滑动变阻器的滑片向左端移动. (4) 由图丙可知,当灯泡两端电压为 2.5V时,通过灯泡的额定电流为 0.2A,则小灯泡的额定功率PL= ULIL=2.5V×0.2A=0.5W. (5) 开关S、S1 闭合,S2 断开,滑动变 阻器滑片左边的电阻与灯泡串联,电 压表测滑动变阻器左边电阻的电压, 要使小灯泡正常发光,则灯泡两端的 电压为6V,根据串联电路的电压规 律可得:U滑=U'-U额=18V-6V= 12V;保持滑片位置不动,开关S、S2 闭合,S1 断开,滑动变阻器的全部电 阻R'与定值电阻R串联,电压表测量 滑动变阻器滑片左边电阻两端的电 压,此时电压表示数U左=8V;由于 滑动变阻器连入电路的电阻最大,为 了间接测出定值电阻R两端的电压, 所以需要测出滑动变阻器两端的电 压,故再将滑动变阻器的滑片移至最 右端,此时电压表示数为滑动变阻器 两端的电压,即U″=14V;滑动变阻 器的最大电阻R'与定值电阻R串联, 根据串联电路的电压规律可得,R 两 端的电压UR =U'-U″=18V- 14V=4V,由分压原理可得:RR左 = UR U左 ,所以滑动变阻器滑片左边电阻的 阻值R左= U左 UR ·R=8V4V×20Ω= 40Ω;故在步骤①中,灯泡的额定电流 I额= U滑 R左= 12V 40Ω=0.3A ,则小灯泡的 额定 功 率 P额 =U额I额 =6V× 0.3A=1.8W. 三、 电热器　电流的热效应 第1课时 焦耳定律 1. 电阻 热 热传递 2. 控制电流和通电时间相同 电阻 能 3. 44 6.6×105 小于 4. 电热毯 2560 [解析]三个用电 器的额定电压相等,额定功率差不多, 根据W=Pt可知相同时间内消耗的 电能差不多,电扇主要将电能转化为 机械能和内能,节能灯工作时将电能 大部分转化为光能,而电热毯属于纯 电阻用电器,主要将电能转化为内能, 电热毯产生的热量最多.电热毯的电 阻R=U 2 P= (220V)2 40W =1210Ω ,若该 用电器工作时的实际电压只有额定电 压的80%,实际电压U实=80%U= 80%×220V=176V,它在100s内产 生的热量Q= U实2 R t= (176V)2 1210Ω × 100s=2560J. 5. 120 [解析]根据电路图知,两个 电阻串联,电压表测量R2的电压,电 路中的电流I=I2= U2 R2 =4V20Ω= 0.2A,通电100s整个电路产生的热 量Q=W =UIt=6V×0.2A× 100s=120J. 6. 6 288 30 [解析]在如题图所 示的电路中,闭合开关后,R0 与 并联, 接在干路中, 接在R0所 在支路中,电源电压U=U0=I0R0= 0.3A×20Ω=6V,1min内电路消耗 的电能 W =UIt=6V×0.8A× 60s=288J,1min内电流通过电动机 产生的热量 Q=IM2RMt=(I- I0)2RMt=(0.8A-0.3A)2×2Ω× 60s=30J. 7. B [解析]AB和CD 段锡纸串联 在电路中,由于串联电路中的电流处 处相等,所以通过AB 和CD 段的电 流相等,故A错误;在材料和长度相 同时,导体的横截面积越小,电阻越 大,由图知,AB 段的横截面积小于 CD段的横截面积,所以AB 段的电 阻大于CD 段的电阻,根据Q=I2Rt 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 21