内容正文:
重难08 测定小灯泡的电功率(重难专练)
内容导航
第一部分 重难考向解读
核心模块 重难考向 考法解读/考向预测
第二部分 重难要点剖析
要点梳理 典例验知 技巧点拨 类题夯基
模块01 电压表与灯泡并联
模块02 判断电压表的位置
模块03 综合—测定小灯泡的电功率
第三部分 重难提分必刷
重●难●考●向●解●读
核心模块
重难考向
考法解读/预测
模块01
电压表与
灯泡并联
重难考向:这是基础电路,即正确连接的电路:指电压表与小灯并联;移动变阻器的滑片时,电流表与电压表的示数同时变大或同时变小。
预测命题点有:判断小灯泡正常发光的方法;滑动变阻器的作用;计算小灯泡的额定功率。
模块02
判断电压表
的位置
重难考向:需判断电压表的位置,如果与滑动变阻器并联,则移动变阻器的滑片时,电流表与电压表的示数一个变大另一个变小。
预测命题点有:判断电压表的位置;判断小灯泡正常发光的方法;计算小灯泡的额定功率。
模块03
综合类题目
重难考向:电压表的位置可能改变,即先后与小灯泡、滑动变阻器并联。有些题目需要判断电源电压的大小、滑动变阻器的规格。
预测命题点有:根据实验过程,判断电压表的位置;会判断电源电压;会判断滑动变阻器的规格。
重●难●要●点●剖●析
模块01 电压表与灯泡并联
要点梳理
一、题型特征
在测定小灯泡电功率的实验中,电压表与灯泡并联,这是基础电路,即正确连接的电路。指电压表与小灯并联;移动变阻器的滑片时,电流表与电压表的示数同时变大或同时变小。
二、要点分析
1. 正确选择实验器材
综合考虑小灯的额定电压、额定电流、电源电压及滑动变阻器的最大电阻值等因素。
(1)电源电压的选择:必须高于小灯的额定电压。
(2)滑动变阻器最大阻值的选择:闭合电键时,当连入电路中的阻值最大时,应使小灯两端的电压
低于额定电压,小灯发光偏暗。
2. 电路计算
综合运用串联电路的特点、欧姆定律、电功率等知识进行计算。
(1)对电路分析计算时,注意以下几种状态:
①正确连接电路并规范操作。“正确连接电路”是指:电压表与小灯并联;“规范操作”是指:闭合开关时,滑动变阻器连入电路中的阻值为最大值,此时小灯发光 偏暗 (或不亮),两电表的示数均较小 ,这属于正常现象。
②移动滑动变阻器的滑片到某一位置(中点或其他位置),当小灯正常发光时,电流表、电压表的示数分别为额定电流与额定电压;
③继续移动滑动变阻器的滑片到另一位置时(中点、端点或其他位置时),小灯发光偏亮,两表的示数均大于额定电流与额定电压。
(2)记住一节新的干电池的电压为1.5伏。几节干电池串联时的电压:U= 1.5V×n
(3)计算不同情况下电路中的电流时要用滑动变阻器两端的电压除以其连入电路的阻值来计算。因为小灯的电阻随其电流的增大而增大,计算时不能认为灯的电阻不改变。
典例验知
【典例01】(2025普陀二模)小华做“测定小灯泡的电功率”实验,小灯泡的功率在1.2瓦左右。现有电源(电压保持不变)、待测小灯泡(标有“0.3 A”字样)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干。
(1)他按照图(a)所示电路图正确连接实验电路,实验步骤正确。闭合开关S后,发现无论怎样移动滑片P,小灯泡L始终不发光。若电路中仅有一处故障,且只发生在变阻器R或灯L上。请通过电压表、电流表示数情况判断对应故障。____________(写出所有情况)
(2)他更换元件重新连接电路后,移动滑动变阻器滑片,发现小灯正常发光时电压表的示数如图(b)所示。
(a)请写出小华判断小灯正常发光的依据。_________
(b)请通过计算说明图(b)中电压表所接量程,以及小灯泡的额定功率。
【答案】见解析;
【详解】(1) 电压表V示数不为0,电流表A示数为0,灯L断路;电压表V示数为0,电流表A示数不为0,灯L短路;电压表V和电流表A示数都为0,电阻R断路;
(2) (a)当电流表示数为0.3安时,小灯正常发光
(b)已知小灯泡的功率在1.2瓦左右,正常发光电流为0.3安,
根据U==≈4伏可知,图10(b)中电压表应连接0~15伏档;
P额=U额I额=3.5伏×0.3安=1.05瓦
【典例02】小红做“测定小灯泡的电功率”实验,实验室提供了若干节干电池,滑动变阻器有A、B两个待选(A标有“10Ω 1Α”字样、B标有“20Ω 2Α”字样),待测小灯标有“0.3A”字样。实验器材齐全且完好。她选用了三节干电池和变阻器A,正确连接电路进行实验。
①测定小灯的额定功率需要观察并记录的两个物理量是 和 。实验中,可根据观察到 的现象,判定该小灯正常发光。
②小红发现闭合电键后,移动变阻器的滑片,小灯发光始终较亮。为测出该小灯的额定功率,她设想对实验器材进行调整,可能的调整方案有:
方案一: ;方案二: 。
【答案】①额定电流;额定电压; 电流表示数为0.3安;②减少干电池的节数; 换B变阻器。
【解析】①测定小灯泡的额定电功率实验中,由P=UI可知,在实验中要观察并记录的两个物理量是小灯泡的额定电压和额定电流;由题知待测灯泡上标有“0.3A”字样,这是它的额定电流,所以当电流表示数为0.3A时,灯泡正常发光;
②由题知,移动变阻器的滑片,小灯发光始终较亮,当变阻器的阻值最大时,说明通过灯泡的电流大于额定电流,为了降低灯泡电流从而使灯泡正常发光,可以降低电源电压,即减小干电池节数;为了减小电流,还可以增大电路中电阻,所以可以将滑动变阻器A换成滑动变阻器B进行实验。
技巧点拨
(1)测量小灯泡电功率进行三次测量的目的与伏安法测电阻实验进行三次测量的目的区别:
“测量小灯泡电功率”进行三次实验是使小灯泡在不同电压下发光,计算三种情况下小灯的电功率,观察发光情况。
“伏安法测电阻”实验进行三次是为了取平均值,减小误差。
(2)滑动变阻器的作用
①闭合电键前滑动变阻器的滑片处于最大阻值位置是起保护作用。
②在实验过程中移动滑片的目的是改变小灯两端的电压,使小灯两端的电压在稍低于额定电压、等于额定电压和稍高于额定电压, 分别计算出在三种情况下的电功率,并观察三种情况下的发光情况。
(3)一些修饰词语的物理含义:
①例如:小灯发光“偏暗”是指小灯两端的电压低于额定电压,实际功率小于额定功率。
②小灯发光“偏亮(耀眼)”是指小灯两端的电压大于额定电压,实际功率大于额定功率,灯容易烧坏。
③理解“连接电路”;“正确连接电路”;“正确串联电路”等的含义。
(4)会根据题目中提供的信息估测有关的物理量(判断电表的量程、电源电压或滑动变阻器的阻值等)。
类题夯基
1. (2024宝山二模)在“测定小灯泡的电功率”实验中,所用器材有:电源(数节新干电池串联而成),滑动变阻器R,待测小灯L(额定功率约为0.5瓦),电流表A、电压表V1和电压表V2、开关及导线若干。将电源、小灯L、电流表A、开关以及滑动变阻器R正确连入电路后,分别将两个电压表并联在电路中。实验操作正确,闭合开关时,发现各电表的示数如图10所示。接着移动变阻器的滑片直至小灯L正常发光(此过程中未更换各电表的量程),发现有一只电压表的示数始终未变,另两只电表的指针都移动了3小格。
(1)实验使用的电源电压是________伏。
(2)计算说明滑动变阻器R最大阻值Rmax及待测小灯L的额定功率P额。
【答案】①4.5伏;②20欧,0.4瓦
【解析】(1)一节新干电池的电压为1.5V,串联电路中电源电压大于电路中任何一个用电器两端的电压,V1的示数可能为4.5V或0.9V,V2的示数可能为2.8V或14V,只有4.5V是1.5V的整数倍,所以电源电压为4.5V,V1测得是电源电压,连接的是大量程,所以V2连接的是小量程。
(2)电压表的示数变小,可知电压表并联在滑动变阻器两端
小灯正常发光时,电流表的示数为0.2A或1A,电压表V2的示数为2.5V
由于小灯额定功率约为0.5W,
即小灯额定功率为0.4W;
电流表A的示数为0.2A
电流表A的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V
2. (2024嘉定二模)小嘉做“测定小灯泡的电功率”实验,所用器材齐全且完好。他将学生电源(档位为2伏整数倍可调),标有“0.3安”字样的小灯泡、滑动变阻器、电流表、开关用导线串联,并将电压表并联接入电路,再将变阻器的滑片置于一端。闭合开关,将观察到的电压表和电流表示数记录在下表的序号1中,将滑片移至变阻器另一端,将相应的电压表和电流表示数记录在下表序号2中。分析记录的数据,小嘉断开开关,调整电源电压档位,将滑动变阻器接入电路的电阻调到最大。再次闭合开关,移动变阻器滑片至某一位置时,小灯泡正常发光,电压表示数如图12所示。
(1)实验中判断小灯泡正常发光的方法是 。
(2)实验中所用滑动变阻器的最大阻值 R最大为 欧。
(3)计算调整后的电源电压U及小灯泡的额定功率 P额。
【答案】(1)R=U/I;(2)电阻平均值(欧),3.5,2.7,4.5,0.40
【详解】(1)观察到电流表示数为0.3安,说明小灯泡正常发光。(2)10。
(3) 调整电源档位前,因为电压表示数变大,电流表示数也变大,所以电压表与小灯泡并联;电路中的最大电流为0.28安<0.3安,所以小灯泡未能正常发光,所以小灯的额定电压大于4伏。
由图12可知,正常发光时小灯的电压 U额=4.5伏
所以调整后的电源电压U>4.5伏
小灯泡正常发光时,U滑<I额R最大=0.3安×10欧=3伏,
所以,4.5伏<U<4.5伏+3伏
电源为2伏整数倍 U=6伏
P额=U额I额=4.5伏×0.3安=1.35瓦
模块02 判断电压表的位置
要点梳理
1. 电压表与滑动变阻器并联(如图1所示)
该电路的特点是,当移动滑动变阻器的滑片时,电流表与电压表的示数一个变大另一个变小(一大一小);当滑动变阻器连入电路中的阻值为0时,电压表的示数也为0。
图1 图2
2. 电压表先后与小灯泡、滑动变阻器并联(如图2所示)
该电路的特点是:若滑动变阻器的滑片不移动时,电源电压为两表示数之和(相当于用一个电压表分别测量了灯泡与滑动变阻器两端的电压)。个别情况下,也有两个电压表分别并在电路中。
典例验知
【典例01】(2025青浦二模)小李做“测定小灯泡的电功率”实验,他先将电源(电压保持不变)、小灯泡(标有“0.3A”字样)、电流表、滑动变阻器(标有“20Ω 2A”字样)串联,再将电压表(只有0~3伏档完好)并联在电路中。闭合开关,移动变阻器滑片,电流表指针始终指在0.2安位置不变,他重新连接电路,将变阻器滑片置于电阻最大处,闭合开关,观察到电压表示数如图9(a)所示,移动滑片,发现无法完成实验;于是改变了电压表并联的位置,闭合开关,移动滑片,发现当小灯泡正常发光时,电压表示数如9(b)所示。
图9
(a) (b)
(1)求电源电压U总。
(2)求小灯泡的额定功率P。
【答案】(1)6伏;(2)1.14瓦。
【解析】(1) 无法改变电流,说明变阻器连接错误,且连入的电阻最大为20欧,可以算的,变阻器连入电阻最大时,其两端的电压为0.2安×20欧=4伏
电源电压U=U灯+U滑=2伏+4伏=6伏
(2)无法完成实验,说明小灯泡正常发光时电压超过了3伏,因此正常发光时2.2伏的电压是变阻器两端的电压, 得:U灯=U U'滑=6伏 2.2伏=3.8伏
P额=U额I额=3.8伏×0.3安=1.14瓦
【典例02】(2025宝山二模)小宝做“测定小灯泡的电功率”实验,所用器材有电源(电压有4伏和8伏两档)、待测小灯(额定电压为“2.5V”或“4.5V”)、滑动变阻器(分别标有“20Ω 2A”“50Ω 1A”字样)、电压表、电流表、开关以及导线若干。他选用某档电源电压,正确串联实验器材,并将电压表并联在电路中。闭合开关后,将变阻器滑片从一端向另一端移动的过程中,观察到小灯的亮度逐渐增加,但始终较暗,电压表的示数逐渐变小。
(1)请通过以上信息判断小宝同学将电压表并联在______(选填“电源”“待测小灯”或“滑动变阻器”)两端。
(2)经过思考,小宝仅对电源的档位进行调整,重新实验,当变阻器的滑片位于中点附近时,小灯正常发光,电流表的示数如图10所示。请通过计算说明:
图10
(Ⅰ)电流表的示数。______。
(Ⅱ)小灯的额定功率。______。
(Ⅲ)所用滑动变阻器规格。______。
【答案】(1)滑动变阻器;(2)(I)0.3A; (II)1.35W;(III) “20Ω 2A”
【解析】(1)将变阻器滑片从一端向另一端移动的过程中,观察到小灯的亮度逐渐增加,但始终较暗,电压表的示数逐渐变小。所以小宝同学将电压表并联在滑动变阻器两端。
(2)第一次实验时,小灯始终较暗,仅调整电源后,小灯可正常发光,说明待测小灯的额定电压为4.5V,调整后的电源电压为8伏。
若电流表示数为0.3A,
使用“20Ω 2A”变阻器第二次实验时,
U总=4.5V+0.3A×10Ω=7.5V,约为电源电压8伏;
使用“50Ω 1A”变阻器第二次实验时,
U总=4.5V+0.3A×25Ω=12V,大于电源电压(舍去)。
若电流表示数为1.5A,
使用“20Ω 2A”变阻器第二次实验时,
U总=4.5V+1.5A×10Ω=19.5V,大于电源电压(舍去);
使用“50Ω 1A”变阻器第二次实验时,
U总=4.5V+1.5A×25Ω=42V,大于电源电压(舍去)。
∴P额=U额I额=4.5V×0.3A=1.35W
技巧点拨
1. 明确电路结构
电路为串联结构:电源、小灯泡、滑动变阻器、电流表串联,电压表并联在滑动变阻器两端,测量的是变阻器的电压U滑。
根据串联电路电压规律:U灯=U总-U滑
只要知道电源电压U总 和某次实验中滑动变阻器两端的电压U滑,就能算出此时小灯泡的实际电压U灯。
2. 判断小灯泡是否正常发光
当题目要求“测量小灯泡的额定功率”时,需找到其在额定电压下工作的那组数据。
若已知小灯泡额定电压为 2.5V,电源电压为 4.5V,则当电压表示数(即滑动变阻器电压)为 2.0V 时:U灯=4.5V−2.0V=2.5V,此时小灯泡正常发光,对应电流即为额定电流,可计算额定功率:
P额=U额I=2.5V×0.28A=0.7W
3. 确定电源电压的方法
常通过两组实验数据列方程求解。例如:
第一次实验:U滑1=3.0V,I1 =0.22A
第三次实验:U滑3=1.5V,I3 =0.30A
由于电源电压不变,有:U总 =U灯1 +3.0V=U灯3+1.5V
类题夯基
1. (2025黄浦二模)小红和小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有两个滑动变阻器(A标有“10Ω 3A”、B标有“20Ω 2A”字样)可选,其余所有器材完全相同,且电压表只有0~3伏档完好。他们分别选用其中一个滑动变阻器与电源(电压为2伏整数倍保持不变)、开关、小灯泡(标有“3.8V”字样)、电流表正确串联。小红将电压表并联在小灯泡两端,移动变阻器滑片移至最大阻值处,闭合开关,观察到电压表示数如图11所示,无法测出小灯泡的额定功率。小华也将电压表接入电路后进行实验,部分实验数据记录在表3中,其中序号1实验时,电压表示数超过量程。他们交流讨论后,根据实验现象和测量数据得出了小灯泡的额定功率。
(1)测定小灯泡电功率实验原理是__________。
(2)小华实验中电压表并联在________两端(选填“小灯泡”“滑动变阻器”或“电源”)。
(3)求小灯泡的额定功率P额。(需写出解答过程)
【答案】(1)P=UI;(2)滑动变阻器;(3)1.672瓦。
【解析】(1)P=UI;(2)滑动变阻器。
由于序号1实验时,电压表示数超过量程,即大于3V,根据表中数据可知,随着电压表示数的减小,电流表的示数反而增大,说明电压表示数随变阻器接入电路的阻值的减小而减小,根据串联分压规律,电压表应该并联在滑动变阻器的两端。
(3)小华:R滑1=U滑1/ I滑1>3伏/0.24安=12.5欧>10欧
小华选用“20Ω 2A”的滑动变阻,小红选用“10Ω 3A”的滑动变阻器,
且小华第一次小灯没有正常发光。
小华:R滑2=U滑2/I滑2=3伏/0.4安=7.5欧
U=U灯+U滑=3.8伏+3伏=6.8伏不是2伏整数倍
第二次小灯没有正常发光。所以小华第三次实验小灯正常发光。
小红:因为7.5欧<10欧<12.5欧,且电源电压不变,
所以当R滑=10欧时,0.24安<I<0.4安
U=U灯+U滑=U灯+I滑R滑
2.5伏+0.24安×10欧<U<2.5伏+0.4安×10欧
4.9伏<U<6.5伏 电源电压U=6伏
小华:I额=I滑=U滑/R滑=(U-U额)/R滑=(6伏-3.8伏)/5欧=0.44安
P额=U额I额=3.8伏×0.44安=1.672瓦
2. (2025静安二模)小华做“测定小灯泡的电功率”实验。他将学生电源(电压有4、6、8V三挡)、待测小灯泡(标有“0.3A”字样)、滑动变阻器(标有“20Ω 2A”字样)、电流表和开关串联在电路中,将电压表(只有0~3V挡完好)并联在小灯泡两端。然后,将变阻器的滑片移至连入的阻值最大的一端,闭合开关,小灯泡发光较暗,电压表、电流表示数如图12(a)所示。小华经过思考、分析,调整了电源挡位,重新连接电路,闭合开关,移动滑片,当小灯泡正常发光时,电压表示数如图12(b)所示。
(a) (b)
图12
(1)小华判定小灯泡正常发光的依据是。
(2)通过计算说明更换后的电源电压U和小灯泡的额定功率P额。
【答案】(1) 观察到电流表的示数为0.3安;(2)6V, 1.35W
【详解】(1)当观察到电流表示数为0.30A时,小灯泡正常发光。
(2)闭合开关,小灯泡发光较暗,说明小灯泡的实际电流小于额定电流,所以电流表示数为0.24A。
U滑= I滑R滑=0.24A×20Ω=4.8V U=UL+U滑>3.0V+4.8V=7.8V,所以U=8V
第一次闭合开关后,小灯泡发光较暗,电压表示数大于3.0V,说明U额>3V
更换电源挡位,重新连接电路,当小灯泡正常发光时,电压表示数为1.5V,说明电压表并联在变阻器的两端。
U> UL+U滑=3.0V+1.5V=4.5V 所以,电源电压U调整为6V。
U额=U-U滑=6V-1.5V=4.5V
P额=U额I额=4.5V×0.3A=1.35W
模块03 综合类题目
要点梳理
“测量小灯泡的电功率”有一部分题目综合性比较强,例如需要判断电源电压、小灯的额定电压,会正确选择滑动变阻器规格;有些题目与“伏安法测电阻”一起考。
典例验知
【典例01】(2025虹口二模)小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电压保持不变)、LED灯(正常工作电流为0.02安)、普通待测小灯泡(标有“1.5V”字样)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个,以及导线若干。他首先选择LED灯连接电路,如图13(a)所示。闭合开关,LED灯不发光,电流表指针不发生偏转,电压表示数为3伏。小华询问老师后得知,LED灯具有正极和负极,电流只有从正极流入、负极流出时灯才能发光,反之则几乎没有电流通过。于是小华仅改变了通过LED灯的电流方向,闭合开关,观察到电流表示数为0.02安、电压表示数为2.8伏。接着他改用普通小灯泡接入原电路,移动滑动变阻器的滑片,观察到小灯泡正常发光时,电流表示数如图13(b)所示,此时滑片在中点附近,小灯泡比LED灯正常发光时暗。
①通过分析说明电源电压U的大小。
②计算普通小灯泡的额定电功率P额。
③从节能的角度,在两灯中选择一个作为日常照明设备,通过计算说明理由。
【答案】①3伏;②0.48瓦;③见解析。
【详解】① LED灯正负极接反时相当于断路,此时LED灯两端电压为电源电压3伏。
② U滑=U-ULED=3伏-2.8伏=0.2伏
R滑=U滑/I=0.2伏/ 0.02安=10欧
普通小灯泡正常发光时U滑=U-U灯=3伏-1.5伏=1.5伏
I=U滑 /R滑≈1.5伏/ 5欧=0.3安
所以电流表示数为0.32安
P额=U额I额=1.5伏×0.32安=0.48瓦
③ 选LED灯作为日常照明设备
PLED额=ULED额ILED额=2.8伏×0.02安=0.056瓦
W=Pt,若使用相同时间,WLED小于W小灯,且LED灯更亮,所以LED灯更节能。
【典例02】(2025崇明二模)在做“测量小灯泡的电功率”实验时,实验室提供如下器材:电源(电压恒为6伏)、小灯泡L(额定电压为3伏)、电流表、电压表、开关,规格分别为“10Ω 1A”和“30Ω 0.5A”的滑动变阻器R各一个,导线若干。小明同学选择恰当的器材先正确连接好串联电路,并把电压表并联连接在电路中。实验过程中测得的实验数据记录在下表中。
实验序号
电压(V)
电流(A)
1
4.0
0.20
2
3.5
0.24
3
3.0
0.26
(1)在答题卡规定位置上画出小明的实验电路图。
(2)实验中如何判断小灯泡处于额定功率发光工作的?
(3)根据表中测得的数据,则小明选用的滑动变阻器为 (选填“10Ω1A”或“30Ω 0.5A”)。小灯泡的额定功率为 瓦特。
(4)由表中数据可知,第2次实验与第1次实验相比,滑动变阻器功率的变化量ΔP滑与小灯泡功率的变化量ΔP灯相比较,则ΔP滑 (选填“>”、“<”或“=”)ΔP灯。若小灯泡两端电压恰好为1.5伏,则灯的功率可能是 (选填对应选项的符号:A.0.195W;B.0.230W;C.0.240W;D.0.390W)。
【答案】(1)见下图。(2)当观察到电压表示数为3伏时,小灯泡处于额定功率发光工作。(3)“30Ω 0.5A”;0.78。(4)<;B。
【详解】(1)见下图。(电压表并联在变阻器两端)
(2)因为小灯泡与滑动变阻器串联,小灯泡的额定电压为3V,所以小灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压为UP=6V﹣3V=3V。因此当电压表示数为3V时灯泡正常发光。
(3)灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压为
滑动变阻器电阻为
所以,选择滑动变阻器R2(30Ω 0.5A)。
(4)第1次实验时,灯泡两端的电压为
灯泡消耗的电功率为
第二次实验时,灯泡两端的电压为
此时灯泡消耗的电功率为
灯泡的功率变化量为
第1次实验中,滑动变阻器的功率为
第2次实验中,滑动变阻器的功率为
滑动变阻器功率的变化量为
综上所述,可知ΔP滑<ΔP灯。
由表中3次实验数据分析可知,小灯泡两端电压变大时,灯丝电阻变大,即小灯泡的灯丝电阻随温度升高而变大。已知小灯泡的额定电压U0=3V,额定电流I0=0.26A,其额定功率
大致作出小灯泡的I﹣U图像如下图所示:
由图像可知,当小灯泡两端电压时,通过灯泡的电流范围为
……①
在①式两端同时乘以可得
即
代入数据可得0.195W<P实<0.39W。根据表格中电流与电压变化关系,进一步推导可知,当滑动变阻器两端电压为4.5V时,电流小于0.16A,此时灯泡两端电压为1.5V。所以当灯泡两端电压为1.5V时,电流一定小于0.16A,故功率应该小于0.24W,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
类题夯基
1. (2024杨浦二模)小杨做“测定小灯泡电功率”实验,现有电源(电压为1.5伏的整数倍)、待测小灯泡(标有“0.3A”字样,额定功率小于1瓦)、滑动变阻器两个(其中A标有“5Ω 2A”字样,B标有“20Ω 1A”字样)、其它元件齐全且完好。小杨选取一个滑动变阻器连接电路进行实验,闭合开关,移动滑片至某位置,观察到小灯泡亮度较暗。接着继续移动滑片直至小灯泡正常发光,观察到电流表示数变化了0.1安。下表中记录了两次电压表示数与电流表示数的乘积,以及小灯泡的发光情况。
序号
电压与电流的乘积(瓦)
发光情况
1
0.300
较暗
2
0.180
正常发光
(1)小杨判断小灯泡正常发光的方法是: ;
(2)小杨选用的滑动变阻器是选填 (选填“A”或“B”),请说明理由 ;
(3)根据相关信息计算出电源电压U及小灯泡的额定功率P额。
【答案】(1)观察到电流表示数为0.3安时,可判断小灯泡正常发光;(2)B, 见解析;(3)3伏,0.72W
【详解】(1)观察到电流表示数为0.3安时,可判断小灯泡正常发光。
(2)小灯泡亮度变亮,电路中的电流增大,小灯泡的实际功率增大,小灯泡与变阻器的实际总功率增大。根据表格数据发现:实际功率减小,小灯泡发光更亮,可知电压表并联在变阻器两端。(理由合理即可)。
根据序号1数据,I=0.2安,
R变=U序号1/I=1.5伏/0.2安=7.5欧>5欧
所以选用了B变阻器。
(3)U>U序号1=1.5伏
U=U额+U序号2<3.33伏+0.6伏=3.93伏
因为电源电压为1.5伏的整数倍,所以U=3伏。
2. (2025·上海·中考真题)物理兴趣小组小徐同学在做“测定小灯泡的电功率”实验,现有2个电源(电源电压未知)、2个滑动变阻器分别标有A“10Ω 2A”、B“20Ω 2A”字样、以及待测小灯(标有“6.0V”字样)、电流表、电压表、开关及导线若干。小徐正确串联连接电路,将滑动变阻器A的滑片移至最大阻值处,闭合开关S后,此时电压表示数、电流表示数如图所示。
(1)补全实验电路图。
(2)电压表所示示数为 伏。
(3)小徐仅更换电源与滑动变阻器,重新实验,记录数据如下表,其中有一组数据,小灯泡正常发光。请根据相关信息计算出小灯泡的额定功率P额。(需写出主要推理和计算过程)
实验序号
电流表示数(安)
电压表示数(伏)
1
0.38
6.5
2
0.46
5.5
3
0.52
4.5
4
0.54
4.0
【答案】(1)见下图;(2)6.5;(3)见详解
【详解】(1)“测定小灯泡的电功率”实验中,将电源、开关、滑动变阻器、灯泡、电流表串联,由图可知,电压表选择0~15V量程,分度值为0.5V,电压表示数为6.5V;由图可知,电流表选择0~0.6A量程,分度值为0.02A,电流表示数为0.54A;滑动变阻器A的滑片移至最大阻值处,最大阻值为10Ω,则滑动变阻器两端电压U1=IR1=0.54A×10Ω=5.4V
则电压表示数为6.5V,测量的是灯泡两端电压,如图所示:
(2)由图可知,电压表选择0~15V量程,分度值为0.5V,电压表示数为6.5V。
(3)电压表示数为6.5V,电流表示数为0.54A时,灯泡电压超过小灯泡的额定电压;由表中数据可知,电流表示数为0.54A时,电压表示数为4V,由于通过灯泡的电流为0.54A时,灯泡两端电压为6.5V,则电压表测量滑动变阻器两端电压,则电源电压
U=UL+U2=6.5V+4V=10.5V
由表中数据可知,电压表示数为4.5V时,灯泡两端电压为6V,电流表示数为0.52A,小灯泡正常发光,则小灯泡的额定功率P额=U额I额=6伏×0.52安=3.12瓦
重●难●提●分●必●刷
1. 某兴趣小组在进行测定小灯泡额定功率实验时,可用的实验器材有:标有“0.2安”字样的小灯泡、3节新干电池、标有“10欧1安”和“5欧1安”的滑动变阻器、电压表、电流表、电键和导线若干,所有器材均完好。他们第一次选择了3节新干电池和标有“5欧 1安”的变阻器及其它相关器材进行实验,实验电路连接正确、步骤规范,但在实验过程中发现无法完成实验。接着,他们更换了部分器材,使用2节新干电池和标有“10欧 1安”的变阻器重新进行了第二次实验,但在实验过程中发现依旧无法完成实验。然后他们经商量,对器材又做了一定的调整,最后顺利地完成了实验。
(1) 请画出正确的实验电路图。
(2) 请分析他们第一次实验时无法完成实验的原因是: 。
(3) 该小灯泡的额定功率应介于 瓦至 瓦之间。
【答案】(1)下图;(2)滑动变阻器的最大阻值过小,以至于电路中的电流最小值大于0.2安;(3)0.6,0.7。
L
P
R
S
V
A
【解析】(1)测量小灯泡电功率的实验电路图如图所示,电源、开关、滑动变阻器、灯泡、电流表都为串联关系,电压表与小灯泡并联,测量小灯泡的电压,如图。
(2)根据题意,器材完好,电路正确,无法完成实验,分析原因只能是因为滑动变阻器的电阻太小,当滑片在阻值最大端时,电路中的电流仍大于灯泡的额定电流0.2A。
(3)根据第一次实验选择了3节新干电池和标有“5欧 1安”的变阻器,无法完成实验,是因为滑动变阻器的最大阻值过小,变阻器的阻值最大时,小灯发光偏亮;
滑动变阻器两端的最大电压UR=IR=0.2安×5欧=1伏,
小灯两端的电压UL= U-UR=4.5伏-1伏= 3.5伏,
小灯泡的实际功率为P额=U额I=3.5V×0.2A=0.7W
所以小灯的额定功率小于0.7W;
使用2节新干电池和标有“10欧 1安”的变阻器重新进行了第二次实验,但在实验过程中发现依旧无法完成实验,是因为电源电压低于小灯的额定电压,变阻器连入电路的阻值为0时,小灯不能正常发光,此时小灯泡的实际功率为P实=U实I=3V×0.2A=0.6W,所以小灯的额定功率大于0.6W;
所以该小灯泡的额定功率应介于0.6W至0.7W之间。
2. (2023宝山二模)在“测定小灯泡的电功率”实验中,所用器材如图(a)所示(导线未画出)。电源电压为3伏且保持不变,小灯泡的额定电压为2.2伏(电阻约为10Ω)。
①连接电路,闭合开关后,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡的亮度不变且很暗。出现此现象的原因是: ;
②现有规格为“2Ω 1.0A”、“5Ω 0.5A”、“10Ω 0.2A”的三个滑动变阻器供选择,为了顺利完成实验,应选用规格为 的滑动变阻器连入电路;
③正确连接电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,记录滑片处于不同位置时,电压表和电流表的示数如下表,并依据表中数据绘制U-I图像,如图(b)所示;
序号
1
2
3
4
5
电压表示数(V)
1.0
1.4
1.8
2.2
2.6
电流表示数(A)
0.12
0.16
0.18
0.20
0.22
则小灯泡的额定功率是 瓦;
④若不更换实验器材, (选填“能”或“不能”)做“探究导体中电流与电压的关系”实验,理由是: 。
【答案】① 滑动变阻器连接成一个定值电阻接入电路;②5Ω 0.5A;③0.44;④不能,小灯泡的电阻发生变化
【详解】①连接电路,闭合开关后,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡的亮度不变且很暗,则电路的电流过小,且变阻器没有了变阻的作用,出现此现象的原因是:滑动变阻器连接成一个定值电阻接入电路。
②灯的额定电压为2.2伏,电阻约为10Ω,由欧姆定律可得,灯的额定电流为
根据欧姆定律和串联电路电压的规律,变阻器连入电路的电阻约为
考虑到电流大小,故为了顺利完成实验,应选用规格为5Ω 0.5A的滑动变阻器连入电路。
③根据表中数据绘制U-I图像知,灯在2.2V对应的电流为0.20A,则小灯泡的额定功率为
④探究导体中电流与电压的关系,要控制电阻大小不变,若不更换实验器材,不能做这个实验,理由是:小灯泡的电阻发生了变化。
3. (2023虹口二模)小王做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电压为2伏的整数倍)、滑动变阻器两个(分别标有“20Ω 2A ”“50Ω 2A”字样)、待测小灯(标有“3.8V”字样)、电流表、电压表、开关及导线若干。他选取一个变阻器进行实验,正确连接电路且实验步骤正确。他闭合开关并记录第一组数据,然后移动变阻器滑片到中点附近时,发现电流表指针自原位置偏转了半小格,如图(a)所示,他记录此示数为0.15安,电压表示数如图(b)所示。他设法使小灯泡正常发光,发现正常发光时电流表示数为0.2安。
①计算小灯泡的额定功率P额;
②小王同学计算了小灯的电阻,发现随着小灯两端电压增大,小灯电阻阻值在不断变大。请通过分析计算实验中所用电源的电压U 。
【答案】 0.76W, 6V。
【详解】①P额=U额I额=3.8V×0.2A=0.76W
②若滑动变阻器为“20Ω 2A” 则 U=U灯+U滑=U灯+IR 滑≈2.4伏+0.15安×10欧=3.9伏
根据电源电压为2伏的整数倍,U=4伏
若滑动变阻器为“50Ω 2A” 则 U=U灯+U滑≈2.4伏+0.15安×25欧=6.15伏
根据电源电压为 2 伏的整数倍,U=6伏,再根据小灯两端电压增大时小灯电阻阻值在不断变大,计算后可判断电源电压 U=6伏
4.(2023嘉定二模)小嘉做“测定小灯泡的电功率”实验。现有器材:电源(电压为1.5伏的整数倍且保持不变)、待测小灯泡(标有“0.3A”字样)、滑动变阻器(标有“20Ω 1A”字样)、电流表、电压表(仅0~3V档完好)、开关各一个和导线若干。他正确串联电路,将电压表并联在电路中,再将变阻器滑片移至一端。闭合开关,观察到电压表、电流表的示数如图(a)、(b)所示。在电路安全情况下,移动变阻器滑片,小灯泡始终不能正常发光。经过思考,小嘉重新调整电路并实验,当小灯泡正常发光时,观察到电压表指针指在刻度盘正中央。
①小嘉判定小灯泡正常发光的依据是_________。
②调整电路前,电压表并联在_________(选填“小灯泡”、“滑动变阻器”或“电源”)两端,理由是_________。
③求小灯泡的额定功率P额。(写出主要的计算过程)
【答案】 观察到电流表的示数为0.3安;小灯泡,见解析;1.35W
【详解】①由于小灯泡标有“0.3A”字样,故当观察到电流表的示数为0.3A时,小灯泡正常发光。
②若电压表并联在电源两端,则电压表示数应为1.5伏的整数倍,但现为2伏,所以电压表不是并联在电源两端;若电压表并联在滑动变阻器两端,则电压表与电流表的示数之比应滑动变阻器的阻值,即为20Ω或0Ω,但现电压表示数与电流表示数之比为10Ω,故电压表不是并联在滑动变阻器两端,所以是并联在小灯泡两端。
③调整前
小灯正常发光时,电压表测量的是滑动变阻器两端的电压,则小灯泡的额定电压为
则小灯泡的额定功率
5.(2023金山二模)小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电压为2伏的整数倍且保持不变)、小灯泡两个(甲灯标有“2.2V”,乙灯标有“3.8V”字样)、电流表、电压表、滑动变阻器(标有“10Ω 2A”字样)、开关各一个,以及导线若干。他选择甲灯泡正确连接电路,操作规范。闭合开关后观察到小灯泡亮度超出了它的正常发光的亮度,电流表示数如图(a)所示。经思考,小华断开开关,仅更换小灯泡乙后再闭合开关,当移动变阻器滑片P至某位置时,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图(b)所示。
(1)乙灯泡的额定功率为_____瓦;
(2)根据相关信息,求出电源电压(需写出计算过程)。
【答案】(1)1.292W;(2)6V
【详解】(1)已知乙灯泡的额定电压为3.8V,由图(b)可知,额定电流为0.34A,则小灯泡乙的额定电功率P乙=U乙I乙=3.8V×0.34A=1.292W
(2)接入甲灯泡,闭合开关后观察到小灯泡亮度超出了它的正常发光的亮度,则说明此时小灯泡两端的电压大于额定电压2.2V,因闭合开关后未调节滑动变阻器,所以滑动变阻器接入最大电阻值10Ω,由图(a)可知,此时电路中的电流为0.32A,则滑动变阻器两端的电压
UP=IRP=0.32A×10Ω=3.2V
则电路中的总电压,即电源电压
U>2.2V+3.2V=5.4V
由题意可知,电源电压为2伏的整数倍且保持不变,则电压可能为6V、8V、10V……当乙灯泡正常发光时滑动变阻器接入最大阻值,可分配的最大电压
UP=RPI乙=10Ω×0.34A=3.4V
当电源电压为6V时,接入灯泡乙正常发光时,滑动变阻器两端的电压
UP1=U-U乙=6V-3.8V=2.2V<3.4V
故电源电压为6V符合题意;若电源电压为8V,则接入灯泡乙正常发光时,滑动变阻器两端的电压
UP2=U'-U乙=8V-3.8V=4.2V>3.4V
故电源电压为8V时,开关闭合,乙灯泡的亮度会超过其正常发光的亮度,不符合题意,故电源电压只能为6V。
6.(2023宝山一模)小宝同学做“用电流表、电压表测电阻”实验,电源电压为3伏且保持不变,滑动变阻器标有“5Ω 3A”字样。
① 用笔线代替导线,将图示的电路连接完整(要求滑片位于阻值最大处);
② 闭合开关S后,电流表的示数为0.3安,电压表的示数为1.5伏,则待测电阻Rx阻值为 欧;
③ 小宝同学继续用图示电路做“测定小灯泡的电功率”实验。他用额定电压为“2.2V”和“2.5V”中的一个待测小灯直接替换掉待测电阻Rx ,闭合开关 S后,移动滑动变阻器的滑片,发现滑片在中点附近某位置时,小灯正常发光,此时电流表的示数为0.3安,则该实验中所用小灯泡的额定功率为 瓦(请通过计算说明)。
【答案】 见下图 5 0.66
【详解】①滑动变阻器与待测电阻串联,电压表并联在待测电阻两端,电流表的“-”接线柱连接待测电阻右接线柱,待测电阻左接线柱与滑动变阻器上端右接线柱连接,滑动变阻器下端左接线柱与电源负极连接,此时滑片位于阻值最大处,如图所示:
②根据I=U/R得,待测电阻Rx阻值是
③闭合开关S后,移动滑动变阻器的滑片,滑片在中点附近某位置时,滑动变阻器接入电路的阻值约为5Ω/2=2.5Ω
小灯正常发光,则滑动变阻器两端的电压约为
根据串联电路电压的特点可知,小灯泡两端的电压约为
则替换待测电阻的小灯泡的额定电压为2.2V,该实验中所用小灯泡的额定功率为
7. (2025嘉定二模)小嘉做“测定小灯泡的电功率”实验,现有滑动变阻器两个(分别标有“10Ω 2A”“20Ω 1A”字样),其他器材齐全且完好。小嘉选取其中一个变阻器与电源(电压为1.5伏的整数倍)、待测小灯(额定电压为“2.5V”或“4.5V”)、电流表、开关串联,将电压表并联在电路中,滑片移至变阻器一端。闭合开关,观察到电压表的示数如图15(a)所示,小灯泡发光较亮,移动滑片,电压表示数变大,发现无法完成实验。他思考后做出调整,重新连接电路,并使变阻器接入电路中的电阻最大。闭合开关,观察到电流表示数如图15(b)所示,移动滑片,小灯泡正常发光时,电流表的指针恰好指在表盘正中央。
图15
(a) (b)
(1) 调整前,电压表并联在 两端。
(2) 小嘉做出的调整为 。
(3)分析计算电源电压U及小灯泡的额定功率P额。
【答案】(1)小灯泡;(2)将“10Ω 2A”变阻器换成“20Ω 1A”的变阻器。(3)6伏,0.75瓦
【详解】(1)小灯泡;
(2)将“10Ω 2A”变阻器换成“20Ω 1A”的变阻器。
(3)将“10Ω 2A”变阻器连入电路且接入阻值最大时,电压表示数为2.8伏,小灯泡发光较亮,所以小灯泡的额定电压为2.5伏。
调整电路后,闭合开关,电流表示数为0.22安,小灯泡未正常发光,则电源电压U<U额+U滑1
U<2.5伏+0.22安×20欧=6.9伏
移动滑片,指针指在表盘中央时,小灯泡正常发光,即
I额=0.30安。此时,变阻器连入电路的阻值一定大于10欧,电源电压U>U额+U滑2
U>2.5伏+0.30安×10欧=5.5伏
5.5伏<U<6.9伏
电源为1.5伏整数倍 U=6伏
P额=U额I额=2.5伏×0.30安=0.75瓦
8. (2025金山二模)小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有两个小灯泡(分别标有“2.2V 0.3A”“3.8V 0.3A”字样),滑动变阻器两个(其中A标有“10Ω 1A”字样,B标有“20Ω 1A”字样),他选择其中一个小灯泡与电源(电压为2伏的整数倍且保持不变)、电流表、其中一个滑动变阻器、开关串联,然后将电压表并联在电路中。小华闭合开关,移动变阻器的滑片,在草稿纸上记录了两组实验数据,如图11所示。
0.3安
图11
2.2伏
0.22安
3.5伏
(1)判定小灯正常发光的依据是 。
(2)请根据相关信息求出电源电压U,并判断小华选用的滑动变阻器的规格。(需写出解答过程)
(3)小灯的额定功率为 瓦。
【答案】(1)电流表的示数为0.3安。(2)6伏,变阻器为“20Ω 1A”(3)1.14
【详解】(1)电流表的示数为0.3安。
(2)若电压表并联在小灯两端,当小灯正常发光,两电表示数分别为“0.3安、2.2伏”;则另一组数据为“0.22安、3.5伏”,两组数据对比,两电表示数一个变大一个变小,假设错误。
所以,电压表并联在滑动变阻器两端。
当U2 =2.2伏时,U=U 1+U2=2.2伏+ 2.2伏= 4.4伏,
当U2 =2.2伏时,U=U 1+U2=3.8伏+ 2.2伏= 6伏,
当U2 =3.5伏时,U=U 1+U2=2.2伏+ 3.5伏= 5.7伏,
当U2 =3.5伏时,U=U 1+U2=3.8伏+ 3.5伏= 7.3伏
因为电源电压为2伏的整数倍,所以,电源电压为6伏。
R2=U 2/I2=3.5伏/0.22安≈15.9欧>10欧
所以,变阻器为“20Ω 1A”
(3)P额=U额I额=3.8伏×0.3安=1.14瓦
9.(2025闵行二模)小明同学做“测定小灯泡电功率”实验,所用器材齐全且完好,电源电压为4.5伏保持不变,滑动变阻器标有“20欧 1安”字样,待测小灯标有“0.3安”字样。他先把电源、待测小灯、滑动变阻器、电流表和开关用导线串联连接,再把电压表并联在电路中,并将滑片移至某一端。闭合开关,移动滑片,小灯亮度发生改变,在此过程中,电路中电流能达到的最小值为0.24安,且小灯正常发光时电压表的示数如图12所示。
图12
(1)当小明观察到电流表示数为0.30安时,可以判定小灯处于__________状态。
(2)请根据相关信息计算出小灯的额定功率P额。
【答案】(1)正常发光;(2)1.14瓦
【详解】(1)正常发光;
(2)若R滑大=20欧时,电路中的电流最小
I小==,∵U=4.5伏,∴I小<0.225安
但实际电路中的I最小=0.24安>0.225安,说明此时电压表并联在滑动变阻器两端,且电压表使用的是0~3伏量程。
∴小灯正常发光时,U滑=0.7伏,
U额=U-U滑=4.5伏-0.7伏=3.8伏
∴P额=U额I额=3.8伏×0.3安=1.14瓦
10.(2025浦东一模)小珠做“测定小灯泡的电功率”实验,她将电源(可调节至2V、4V、6V、8V)、待测小灯(额定电压为“5V”或“6V”)、滑动变阻器(标有“10Ω 2A”字样)、电流表和开关串联,并将电压表并联在电路中。小珠将滑动变阻器的滑片移至一端,闭合开关,小灯恰好正常发光。她断开开关,仅调小电源电压,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片至某一位置时,小灯再次正常发光。两次小灯正常发光时,电压表的指针位置均如图13所示。(两次实验过程中,电表均选择了合适的量程)
图13
(1)该实验的实验原理是________。
(2)求小灯泡的额定功率P额。(需写出解答过程)
【答案】(1)P=UI (2)1.5W
【详解】(1)P=UI
(2)∵两次小灯均能正常发光 ∴U≥5V
且第二次调小电源电压 ∴U第一次=8V,U第二次=6V
又∵U第一次>U额 ∴第一次小灯正常发光时,U滑>0,变阻器滑片位于最大阻值处
∵小灯正常发光时,电压表示数为1V或5V,均≠U
∴电压表未并联在电源两端
若电压表并联在变阻器两端,则U滑=5V或1V
第一次小灯正常发光时:由UL=U-U滑,得UL=3V或7V,均≠U额
∴电压表并联在小灯两端,且 U额=5V
∴U滑=U-U额=8V-5V=3V
I额=I滑=U滑R滑=3V/ 10Ω=0.3A
P额=U额 I额=5V×0.3A=1.5W
11. (2025奉贤二模)小明和小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有相同的电源(电压为2伏的整数倍且不变)、相同规格的待测小灯(标有“0.3A”字样)、两个滑动变阻器(分别标有“10Ω 2A”、“20Ω 2A”字样),其他器材齐全且完好。他们各选取一个滑动变阻器,连接电路进行实验。小明正确连接电路且实验步骤正确,闭合开关后,观察到电压表的示数如图12所示。小华连好电路后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片进行实验,实验数据如下表所示。
① “测定小灯泡电功率”的实验原理是___________。
② 根据表中实验数据可知,小华将电压表并联在__________(选填“待测小灯”、“滑动变阻器”或“电源”)两端。
③ 求小灯泡的额定功率P额。(请写出计算和推理过程)
【答案】①P=U I; ②滑动变阻器;③1.35瓦
【解析】①P=UI;
②滑动变阻器。根据表中数据可知,小华连好电路后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片进行实验,当电流变大时,电压变小,故小华将电压表并联在滑动变阻器两端。
③ 序号1中 R滑1=U滑1/I滑1=2.8伏/0.24安≈11.7欧>10欧,所以小华用的是“20Ω 2A”滑动变阻器,小明用的是“10Ω 2A”滑动变阻器
序号2中 R滑2=U滑2/I滑2=1.5伏/0.3安=5.0欧
小明闭合开关时 R滑=10欧 R滑2<R滑<R滑1
小明刚闭合开关时,U灯=3.5伏
因为电源电压、小灯相同,所以 1.5伏<U滑<2.8伏
U=U灯+U滑>3.5伏+1.5伏 U=U灯+U滑<3.5伏+2.8伏 所以5伏<U<6.3伏
因为U为2伏的整数倍,所以U=6伏
序号2小灯正常发光,U额=U-U滑2=6伏-1.5伏=4.5伏
P额=U额I额=4.5伏×0.3安=1.35瓦
12.(2025徐汇二模)小徐和小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有输出电压分别为3伏和6伏的电源各1个,同样的待测小灯(标有“0.28A”字样)2个,滑动变阻器2个,电压表、电流表、开关各2个,导线若干。小徐和小华分配器材,分别进行实验。
小华使用自己分配到的器材连接电路,进行实验。他将滑动变阻器的滑片移到一端后闭合开关,然后再移动变阻器的滑片,发现电压表的示数由闭合开关后的2伏逐渐减小至零,电流表在此过程中示数的最小值为0.1安,无法使小灯正常发光。
小徐使用自己分配到的器材连接电路,进行实验,闭合开关后,移动变阻器的滑片直到小灯正常发光,他记录和处理的数据见表2。
表2
电压表示数/伏
电流表示数/安
额定功率/瓦
2.2
0.28
0.616
①小徐判定小灯泡正常发光的依据是_____________________________________。
②可选的滑动变阻器有A、B两个,分别标有“10Ω 2A”“20Ω 2A”字样,本次实验中小华选用的变阻器是________(选填“A”或“B”)。(需写出解答过程)
③分析以上信息,指出两位同学实验中的错误。________________________
④求小灯泡的额定功率P额。(需写出解答过程,结果保留两位小数)
【答案】①电流表示数等于额定电流0.28安,小灯正常发光;②B。③见解析;④1.06瓦
【详解】①电流表示数等于额定电流0.28安,小灯正常发光。
②B, 小华选用的滑动变阻器最大值为:
RP===20欧,小华选择的是“20Ω 2A”变阻器。
③两位同学都把电压表接在了滑动变阻器两端;小徐把变阻器两端电压当作小灯的额定电压;小徐未测定不同电压下小灯的电功率等,合理即可给分。
④小华无法使小灯正常发光,所以小华选择的电源电压小于小灯额度电压;小徐能使小灯正常发光,所以小徐选择的电源电压大于小灯额度电压;因此小华选用的是3伏的电源,小徐选用的是6伏的电源,小灯的额定电压大于3伏,所以小灯正常发光时两端的电压为3.8伏,
P额= U额I额=3.8伏×0.28安=1.064瓦1.06瓦
13. (2025松江二模)小松同学做“测小灯泡的电功率”实验,他将电源(电压为1.5伏的整数倍且保持不变)、待测小灯(如图14 所示)、滑动变阻器、电流表、开关串联,并将电压表并联入电路。闭合开关,移动变阻器滑片,记录的部分数据及现象见表2。
①小松判定小灯正常发光的依据是________。
②实验中,电压表并联在________两端(选填“小灯”或“滑动变阻器”)理由是________。
③根据相关信息计算出电源电压U、小灯泡的额定功率P额。(需写出主要推理和计算过程)
【答案】①观察到电流表示数为0.22安时,小灯正常发光。②滑动变阻器;③6伏,0.836瓦
【详解】①观察到电流表示数为0.22安时,小灯正常发光。
②滑动变阻器。
由小灯字样可知:3伏≤U额<4伏, I额=0.22安; I=0.24安> I额,而此时电压表示数为1.7伏,小于灯泡的额定电压,所以电压表变联在滑动变阻器两端。
③由序号1可知:当I=0.22安时,小灯正常发光
此时U滑=IR滑=0.22安×10欧=2.2伏;
因为3伏≤U额<4伏,由U=U额+U滑可得:5.2伏≤U<6.2伏
又因为电源电压为1.5伏的整数倍,故U=6伏
P额=U额I额=(6伏-2.2伏)×0.22安=0.836瓦
14. (2025杨浦二模)小杨做“测定小灯泡电功率”实验,现有电源三个(电压分别为3伏、4.5伏、7.5伏)、待测小灯泡一个(标有“0.24A”字样)、滑动变阻器一个(标有“10Ω 1A”字样)、电压表一个(仅0-3伏量程完好),其它元件齐全且完好。小杨正确连接电路并规范操作,闭合开关后,观察到电压表的示数如图12(a)所示,此时小灯泡亮度很暗。小杨经过思考,更换了电源电压,调整了电路连接后,重新实验,将滑动变阻器的滑片移至某端点,观察到电压表示数如图12(b)所示。接着他又将滑片移至变阻器中间附近某位置,观察到电压表示数如图12(c)所示。小杨利用后两次的电压表示数中的一次数据计算出了小灯泡的额定功率。
(a) (b) (c)
图12
根据相关信息,完成以下问题。
(1)请写出小杨对电路连接的调整方法。
(2)求小杨调整电路前的电源电压U。(请写出计算或推理过程)
(3)求小灯泡的额定功率P额。(请写出计算或推理过程)
【答案】(1)将电压表重新并联在滑动变阻器两端;(2)4.5伏;(3)1.536瓦
【解析】(1)将电压表重新并联在滑动变阻器两端。
(2) 根据图12(a),第一次实验的电路图正确。
调整前的电源电压U=U灯+U变,U>U灯=3伏。
又根据小灯泡发光很暗,所以此时I<0.24安。
U=U灯+IR变最大<3伏+0.24安×10欧=5.4伏。
因此小杨调整电路前电源电压为4.5伏。(合理均给分),
(3)小杨调整电路后电源电压为7.5伏。
根据图12(b),电压表示数为2.2伏不等于零,可推断滑动变阻器滑片在最大处,R变=10欧。
此时小灯泡未正常发光。
再根据图12(c),电压表示数为1.1伏,此时小灯泡正常发光,电路中的电流为0.24安。
P额=U额I额=(7.5伏-1.1伏)0.24安=1.536瓦。
15. (2025长宁二模)小明和小华做“测定小灯泡的电功率”实验。他们所用电源电压相同(电源电压为2伏的整数倍),标有“2.2V”和“3.8V”字样的待测小灯泡各一个,小灯泡的额定功率一个大于1瓦,另一个小于1瓦,两个开关、两个标有“20Ω 1A”字样的滑动变阻器,数字式电压表、电流表及导线若干。他们各自选好小灯,正确串联电路,将电压表并联在电路中。闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,分别将测得的三组数据记录在表2、表3中。其中各有一组数据对应小灯正常发光。
表2:小明
表3:小华
序
号
电压表示数
(伏)
电流表示数
(安)
电功率
(瓦)
序
号
电压表示数
(伏)
电流表示数
(安)
电功率
(瓦)
1
2.2
0.32
1
2.2
0.20
2
2.5
0.30
2
2.5
0.22
3
3.8
0.22
3
3.8
0.24
(1)上述实验中,将电压表并联在滑动变阻器两端的是_______(选填“小明”或“小华”)。
(2)小明和小华所用电源的电压为_________伏。
(3)求出小明所选小灯的额定功率,并说明理由。
【答案】(1)小明; (2)6;(3)1.216瓦
【解析】(1)小明; (2)6;
(3)小华将电压表并联在小灯两端,经三组实验数据计算得到的电功率均小于1瓦,而其中一个对应小灯泡的额定功率。所以,小华所选小灯的额定功率小于1瓦。
因此,小明所选小灯的额定功率大于1瓦,根据表3中序号1的数据可得:
小灯两端电压为UL1=U-Up1=6伏-2.2伏=3.8伏,
此时电功率PL1=UL1IL1=3.8伏×0.32安=1.216瓦>1瓦。
序号3中的电功率小于1瓦,不符合要求。
所以表3中序号1的数据对应小灯正常发光,P额=PL1=1.216瓦
16. (2024静安二模)小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电压为2伏的整数倍)、待测小灯(标有“3.8V”字样)、滑动变阻器(标有“10Ω 2A”字样)、电流表、电压表、开关各一个、导线若干。他正确串联实验器材,将电压表并联在电路中。小华移动变阻器的滑片至阻值最大处,闭合开关,发现小灯泡发光较暗,电流表示数如图9(a)所示。当他移动滑片直至小灯泡正常发光时,电流表的指针与刚闭合开关时相比,偏转了1小格。接着他继续移动滑片,当小灯泡发光较亮时,电压表示数如图9(b)所示。
(a) (b)
图9
(1)根据实验相关信息,闭合开关时,小灯泡电功率额定功率(选填“高于”“等于”或“低于”)。
(2)实验中,电压表并联在两端(选填“小灯泡”或“变阻器”)。
(3)通过计算说明所用的电源电压U和小灯泡的额定功率P额。
【答案】(1)低于;(2)变阻器;(3)6伏,1.14瓦
【解析】(1)低于;(2)变阻器;
(3)U2=I2R2=0.28安×10欧=2.8伏
小灯正常发光时,1.8伏<U2<2.8伏。
电源电压3.8伏+1.8伏<U<3.8伏+2.8伏,即5.6伏<U<6.6伏,
因为电源电压为2伏的整数倍,所以U=6伏。
因为小灯泡正常发光时的额定电流大于发光较暗时的电流,所以电流表的指针向右偏转1小格,即小灯泡的额定电流为0.3安。
小灯泡的额定功率P额=U额I额=3.8伏×0.3安=1.14瓦
17.(2024黄浦二模)小华同学做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电压为4.5伏、6伏、7.5伏、9伏中一个)、待测小灯泡(标有“2.5V”、“4.5V”字样中的一个)、滑动变阻器、电流表、电压表(只有0~3伏完好)、开关各一个及导线若干。小华正确连接电路,闭合开关,移动变阻器滑片,发现当电流表示数最大时,小灯泡发光仍较暗。他分析后,改变了电压表的位置,得到两组数据记录在表格中,并利用其中一组数据测得了小灯泡的额定电功率。小华实验中的部分数据见表。
(1)“测定小灯泡的电功率”的实验原理是________。
(2)待测小灯泡的额定电压为________伏。
(3)求小灯泡的额定功率P额。(需写出解答过程)
【答案】(1)P=UI;(2)4.5 ;(3)1.35瓦
【详解】(1)P=UI;(2)4.5 (3)由改变电压表位置后,其示数不是电源电压,可知电压表并联在滑动变阻器两端,电压表示数为U滑;
若序号2的数据为小灯正常发光时的数据,得小灯正常发光时:
U=U滑2+U额=2伏+4.5伏=6.5伏,不符合题意,
所以序号1数据为小灯正常发光的数据;
由R滑2=U滑2/I2=2伏/0.34安≈5.9欧<R滑1,可知I2>I1,
则U灯2>U灯1=U额,U滑1>U滑2=2伏,
U滑1≤3伏,U=U滑1+U额,所以6.5伏<U≤7.5伏,结合题意可知U=7.5伏;
U滑1=U-U额=3伏,I额=I滑1=U滑1/R滑1=3伏/10欧=0.3安
P额=U额I额=4.5伏×0.3安=1.35瓦
序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
1
4.0
0.28
2
2.4
0.32
18. (2024奉贤二模)小华同学做“测定小灯泡电功率”的实验,他将电源(电源电压为2伏的整数倍)、待测小灯(标有“4.5V”字样)、电流表、滑动变阻器、开关串联,并将电压表并联接入电路中,闭合开关,移动滑片,进行实验。他将电压表的示数UV、电流表的示数IA以及两者的乘积分别记录在表格中,分析后,利用其中一组数据,测得了小灯泡的额定功率。下表为小华实验中的部分数据。
序号
UV(伏)
IA(安)
UVIA(瓦)
1
5.0
0.30
1.5
2
0.40
3
2.2
0.46
1.012
(1)测定小灯泡电功率的实验原理是____________;电压表并联在__________两端(选填“小灯泡”或“滑动变阻器”)。
(2)求小灯泡的额定功率P额(需写出计算过程)。
(3)求电源电压U(需写出计算过程)。
【答案】(1)P=UI;滑动变阻器。(2)1.8瓦;(3)8伏
【详解】(1)P=UI;滑动变阻器
(2)若序号1小灯正常发光,则U=UL+UP=5.0V+4.5V=9.5伏,并不是2伏的整数倍;若序号3小灯正常发光,则U=UL+UP=2.2V+4.5V=6.7伏,也不是2伏的整数倍,因此序号2的数据是小灯正常发光时的数据,所以I额=0.40安
P额=U额I额=4.5伏×0.40安=1.8瓦
(3)I额=0.40安,比较表中3次实验电流表的示数,0.30安<I额<0.46安,正常发光时滑动变阻器两端的电压Up范围为2.2伏<Up<5伏,根据U=UL+UP可得电源电压范围为6.7伏<U<9.5伏;
由于电源电压为2伏的整数倍,所以U=8伏
19.(2024虹口二模)小王做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电压有4、6、8伏三挡)、待测小灯泡(标有“2.5V”字样)、滑动变阻器(标有“10欧 2安”字样)、电流表、电压表、开关及导线若干。他正确连接电路,选择一挡电源电压,按正确步骤操作。闭合开关后,电压表与电流表的示数如图(a)(b)所示。他发现无法使小灯泡正常发光。经过思考后,他调整了电源电压的挡位,测出了小灯泡正常发光时的电流,如图(c)所示。
(1)分析在未换电源挡位前,小灯泡无法正常发光的原因。
(2)通过计算说明小灯泡正常发光时的电源电压U。
(3)计算小灯泡的额定功率P额。
【答案】(1)见解析;(2)4伏;(3)0.6瓦
【解析】(1)刚闭合开关时,滑片在最大阻值处,U滑最大,U灯最小约等于3伏,U灯大于额定电压,所以小灯无法正常发光.
(2)刚闭合开关时,U滑=IR滑≈0.28安×10欧=2.8伏
U=U灯+U滑≈3伏+2.8伏=5.8伏
U=6伏,应减小电源电压
所以,小灯泡正常发光时的电源电压为 4伏
(3)P额=U额I额=2.5伏×0.24安=0.6瓦
20.(2024金山二模)小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电压为1.5伏的整数倍)、待测小灯泡(标有“0.3安”字样、额定功率小于1.5瓦)、电流表、电压表、开关、滑动变阻器(标有“10欧 1安”字样)各一个、以及导线若干。他正确连接电路且实验步骤正确。闭合开关后,电流表的示数如图11(a)所示。接着,他移动变阻器的滑片至另一端,在此过程中发现小灯始终无法正常发光。经过思考,小华更换电源并调整电路重新实验,当观察到小灯泡正常发光时,电压表的示数如图11(b)所示。
(1)判定小灯正常发光的依据是 。
(2)请通过计算求出调整后的电源电压U和小灯的额定功率P额。
(a) (b)
图11
【答案】(1)电流表示数为0.3安;(2)6伏,1.14瓦
【详解】(1)电流表示数为0.3安
(2)调整电路之前,闭合开关时,I1=0.16安
此时,U滑=I R滑=0.16安×10欧=1.6伏,
因为,U>U滑,即U>1.6伏
又因为电源电压为1.5伏的整数倍,所以U≥3伏
移动滑片,小灯始终不能正常发光,所以U额>3伏
又因为P额<1.5瓦,根据P=UI,可知U额<5伏
调整电路后,小灯正常发光时,U滑=2.2伏。
根据U=U灯+U滑,5.2伏 <U<7.2伏
又因为电源电压为1.5伏的整数倍,所以U=6伏
P额=U额I额=(6伏-2.2伏)×0.3安=1.14瓦
21. (2024青浦二模)小李做“测定小灯泡的电功率”实验,他先将电源(电压保持不变)、小灯泡(标有“0.26A”字样)、电流表、滑动变阻器、开关串联,再将电压表并联在电路中。连接电路后他移动变阻器滑片至某一端,闭合开关,小灯泡不发光,电压表、电流表的指针分别指在4伏、0.4安位置;他换用同规格的小灯泡并重新连接电路,将变阻器滑片置于电阻最大处,闭合开关,观察到电流表示数如图10(a)所示,移动滑片直至小灯泡正常发光,电压表的指针与移动滑片前相比偏转了7小格,电压表表盘如10(b)所示。
图10
(a) (b)
(1)求电源电压U总。
(2)写出判定小灯泡正常发光的依据。
(3)求小灯泡的额定功率P。
【答案】(1)4伏;(2)观察到电流表的示数为0.3安时,小灯正常发光;(3)0.65瓦
【详解】(1) 由题意可知,小灯泡发生了短路现象,电压表并联在变阻器两端,电源电压等于变阻器两端电压,为4伏。
(2)观察到电流表的示数为0.3安时,小灯正常发光。
(3)R滑= ==10欧
U'滑=I'R滑=0.22安×10欧=2.2伏
若图9(a)电压表为0.5伏时
U灯=U U'滑=4伏 2.2伏=1.8伏
U额=U灯+0.7伏=2.5伏
P额=U额I额=2.5伏×0.26安=0.65瓦
22.(2024徐汇二模)某小组做“测定小灯泡的电功率”实验。小华将电源(电压为6伏)、待测小灯泡(标有“3.8V”字样)、滑动变阻器、电流表、开关串联,然后将电压表并联在电路中。小华闭合开关,移动变阻器滑片,记录了三组数据。他发现无法使小灯泡正常发光,于是对数据作了处理,根据公式p=UI=U=求得小灯泡的额定功率。他记录和处理的数据见表3。
表3
序号
电压表示数
/伏
电流表示数
/安
小灯泡的电阻
/欧
小灯泡电阻的平均值
/欧
1
2.0
0.22
9.1
10.0
2
2.4
0.24
10.0
3
2.8
0.26
10.8
小明观察电压表的表盘(图12(a))并经过思考,对小华连接的电路调整后,按正确步骤进行实验。当小灯泡正常发光时,观察到电流表示数如图12(b)所示。
(a)
图12
(b)
(1)分析表格数据,说明不能用小灯泡电阻的平均值替代小灯泡正常发光时电阻值的原因。____
(2)该小组可选的滑动变阻器有A、B两个,分别标有“10Ω 2A”“20Ω 2A”字样,本次实验中他们选用的变阻器是________(选填“A”或“B”)。(需写出解答过程)
(3)小明判定小灯泡正常发光的依据是______________________。
(4)求小灯泡的额定功率P额。(需写出解答过程)
【答案】(1)见解析;(2)B。(3)见解析;(b)1.14瓦。
【解析】(1)从表格数据可知:小灯的电阻值随着小灯两端电压变大而变大,当小灯正常发光时,小灯两端的电压为3.8V,大于表格中小灯两端的电压值,所以小灯正常发光的电阻应该更大,因此不能用小灯电阻的平均值来替代小灯正常发光的电阻。(实质是温度变化导致电阻变化,但本题考察的是归纳推理,基于表格数据得出推理结论即可)
(2)B, U=6伏,UP=6伏-2.0伏=4.0伏,
RP===18.2欧,所以选择“20Ω 2A”变阻器。
(3)电压表并联在变阻器两端,所以当电压表示数是2.2伏时,小灯两端电压是3.8伏,达到额定电压小灯正常发光。
(4)小灯正常发光的电阻应该大于10.8欧,额定电压是3.8伏,所以电流表取小量程,电流表示数
I额=0.3安,
P额= U额I额=3.8伏×0.3安=1.14瓦
23.(2024·上海·中考真题)物理王兴趣小组的同学小徐和小王做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电源电压未知且不变)、滑动变阻器两个分别标有A“5Ω 3A”B“20Ω 2A”字样,待测小灯(标有“2.5V”字样)、电流表、电压表、开关及导线若干。小徐选取其中一个变阻器进行实验,将电流表串联在电路中,将电压表并联在待测小灯泡两端,将滑动变阻器的滑片移至最大阻值处;闭合开关S后,此时电压表如图所示,他发现无法继续实验。小王选取另一个变阻器进行实验,并将电压表并联在电路中某处;移动滑片,进行实验,记录数据如下表,并用其中一组数据成功计算出小灯泡的额定电功率。
物理量实验序号
电压U(伏)
电流I(安)
1
3.0
0.22
2
2.0
0.28
3
1.5
0.30
①测定小灯泡电功率的实验原理是 ;
②请通过以上信息判断,小王同学所选滑动变阻器规格为 ,电压表并联在 两端(选填“电源”或“待测小灯泡”或“滑动变阻器”);
③请根据相关信息计算出小灯泡的额定功率P额。(需写出主要推理和计算过程)
【答案】 P=UI 20Ω 2A 滑动变阻器 0.7W
【详解】(1)测定小灯泡电功率的实验原理是P=UI。
(2)根据表格中的数据分析可知:电路中的电流越大,电压表的示数越小,所以电压表并联在滑动变阻器两端。 由表中数据可知,当电路中的电流为0.22A时,滑动变阻器两端的电压为3V, 由欧姆定律可得,实验中变阻器连入电路中的电阻
故选择的滑动变阻器B;
(3)因为小徐电路将滑片移至阻值最大处,所以R滑1=5Ω,由电压表示数可得U灯=3V。由小王的序号3数据可知,U3=1.5V,I3=0.3A时,小王电路中
此时小徐所接电路和小王3号电路一致,则电源电压
U总=U灯+U3=3V+1.5V=4.5V
由2号数据知U2=2V时
U灯=U总-U2=4.5-2V=2.5V=U额
所以小灯泡的额定功率为
P额=U额I额=2.5V×0.28A=0.7W
24.(2024浦东二模)小明做“测定小灯泡的电功率”实验。他将电源(电压不变且为2伏整数倍)、待测小灯(规格为“2.5V 0.3A”或“3.8V 0.3A”)、滑动变阻器、电流表和开关串联,并将电压表并联在电路中。小明将滑动变阻器的滑片移至一端,闭合开关,观察到电压表和电流表示数如图11(a)(b)所示。他继续移动滑片直至小灯正常发光,此时电压表的指针相较于图(a)所示的位置偏转了6小格(实验过程中,未改变电表量程)。
(a) (b)
图11
(1)小明判定小灯正常发光的依据是________。
(2)求出电源电压和滑动变阻器的最大阻值(需写出主要推理和计算过程)。
(3)小灯泡的额定功率P额=________瓦。
【答案】(1)观察到电流表示数为0.3安时,小灯正常发光;(2)10欧;(3)1.14。
【详解】(1)观察到电流表示数为0.3安时,小灯正常发光
(2)若电压表指针向右偏转6小格,会超过量程
∴应向左偏转6小格,示数为2.2伏或11伏
∵2.2伏和11伏均不为2伏整数倍且均≠2.5伏或3.8伏
∴电压表并联在变阻器两端
∵闭合开关时,电压表示数为2.8伏或14伏,均≠0伏
∴一开始滑片在阻值最大端,继续移动滑片,R滑变小
∴电流表示数变大,从0.28安变成0.3安
当小灯泡正常发光时,U滑=2.2伏或11伏
U=U灯+U滑=2.5伏+2.2伏=4.7伏
或=2.5伏+11伏=13.5伏
或=3.8伏+2.2伏=6伏
或=3.8伏+11伏=14.8伏
∵U为2伏整数倍
∴U=6伏,且电压表示数为2.2伏,选择“0-3V”量程
当滑片在阻值最大端,U滑大=2.8伏
R滑大=U滑大/I小=2.8伏/0.28安=10欧
(3)P额=U额I额=3.8伏×0.3安=1.14瓦
25. 现有器材:电源(电压有2、4、6、8、10和12伏六档)、电流表、电压表和电键各两个,滑动变阻器(标有“20欧 2安”字样)、 待测小灯泡(标有“2.2伏”字样)和待测电阻RX各一个,以及导线若干。小华要做“用电流表、电压表测电阻” 实验,小红同时要做“测定小灯泡的电功率”实验,但由于变阻器只有一个,两位同学讨论后,设计实验方案并分配器材,然后使用各自分得的器材进行实验。实验中,小华发现电路中电流表的最小示数为0.2安;小红观察到当小灯泡正常发光时电流表的示数为0.3安。
(1)根据小华的实验的相关信息,
(a)画出小华实验的电路图。 (在答题纸的相应位置作图)
(b)电流表示数最小时测得的电阻Rx= 欧。
(2)根据小红的实验的相关信息,
(a)计算出小灯泡的额定功率P额; 。
(b)计算说明实验中小红选择的电源电压档位。 。
【答案】(1)(a)下图;(b)10。(2)(a)P额=U额I额=2.2伏×0.3安=0.66瓦;(b)Umin>2.2伏;Umax=U额+I额R变=2.2伏+0.3安×20欧=8.2伏电源电压可选的档位为4伏、6伏、8伏。
【解析】(1)(a)见图;
R
A
V
S
(b)电路中电流表的最小示数为0.2安,电源电压为2伏,
Rx=U/I=2.0伏/0.2安=10.0欧;
(2)(a)P额=U额I额=2.2伏×0.3安=0.66瓦;
(b)电源电压:Umin>2.2伏 Umax=U额+I额R变=2.2伏+0.3安×20欧=8.2伏
电源电压可选的档位为4伏、6伏、8伏。
26.(2022杨浦区二模)现有电源(电压为6伏且保持不变)、滑动变阻器(标有“20欧 2安”字样)各两个,待测小灯泡(标有“0.2A”字样)、待测电阻RX各一个,其它器材齐全且完好。小杨要做“用电流表、电压表测电阻”实验,小浦要做“测定小灯泡的电功率”实验。他们选好实验器材正确串联电路,再将电压表并联在电路中。两人均规范操作,闭合开关后,小杨观察到电压表与电流表示数如图14(a)(b)所示;小浦移动变阻器滑片至中点附近,发现小灯泡正常发光,观察到电压表示数如图14(c)所示
根据上述信息,请判断:
①小杨实验时电压表的量程为_____伏(选填“0~3”或“0~15”)
②小杨将电压表并联在____________两端(选填“电源”、“待测电阻”或“滑动变阻器”),理由是:_____________。
③小浦实验时判断小灯泡正常发光的依据是:__________。
④请计算出小灯泡的额定功率P额。
【答案】①0~3;②待测电阻;③观察到电流表的示数为0.2安,此时小灯泡正常发光;0.76W。
【解析】①电源电压为6伏,故电压表的示数为2伏,电压表的量程为0~3V;
② i.电压表并联在待测电阻两端时
Ⅱ.电压表并联在变阻器两端时
所以小杨实验时电压表并联在待测电阻两端(合理均给分)
③观察到电流表的示数为0.2安,此时小灯泡正常发光;
④小浦移动变阻器移至中点附近
i.电压表并联在小灯泡两端
ii.电压表并联在变阻器两端
所以小浦实验时电压表并联在变阻器两端。
U=6伏-2.2伏=3.8伏
P=UI=3.8伏×0.2安=0.76瓦
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重难08 测定小灯泡的电功率(重难专练)
重●难●要●点●剖●析
模块01 电压表与灯泡并联
典例验知
【典例01】【答案】见解析;
【详解】(1) 电压表V示数不为0,电流表A示数为0,灯L断路;电压表V示数为0,电流表A示数不为0,灯L短路;电压表V和电流表A示数都为0,电阻R断路;
(2) (a)当电流表示数为0.3安时,小灯正常发光
(b)已知小灯泡的功率在1.2瓦左右,正常发光电流为0.3安,
根据U==≈4伏可知,图10(b)中电压表应连接0~15伏档;
P额=U额I额=3.5伏×0.3安=1.05瓦
【典例02】【答案】①额定电流;额定电压; 电流表示数为0.3安;②减少干电池的节数; 换B变阻器。
【解析】①测定小灯泡的额定电功率实验中,由P=UI可知,在实验中要观察并记录的两个物理量是小灯泡的额定电压和额定电流;由题知待测灯泡上标有“0.3A”字样,这是它的额定电流,所以当电流表示数为0.3A时,灯泡正常发光;
②由题知,移动变阻器的滑片,小灯发光始终较亮,当变阻器的阻值最大时,说明通过灯泡的电流大于额定电流,为了降低灯泡电流从而使灯泡正常发光,可以降低电源电压,即减小干电池节数;为了减小电流,还可以增大电路中电阻,所以可以将滑动变阻器A换成滑动变阻器B进行实验。
类题夯基
1. 【答案】①4.5伏;②20欧,0.4瓦
【解析】(1)一节新干电池的电压为1.5V,串联电路中电源电压大于电路中任何一个用电器两端的电压,V1的示数可能为4.5V或0.9V,V2的示数可能为2.8V或14V,只有4.5V是1.5V的整数倍,所以电源电压为4.5V,V1测得是电源电压,连接的是大量程,所以V2连接的是小量程。
(2)电压表的示数变小,可知电压表并联在滑动变阻器两端
小灯正常发光时,电流表的示数为0.2A或1A,电压表V2的示数为2.5V
由于小灯额定功率约为0.5W,
即小灯额定功率为0.4W;
电流表A的示数为0.2A
电流表A的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V
2. 【答案】(1)R=U/I;(2)电阻平均值(欧),3.5,2.7,4.5,0.40
【详解】(1)观察到电流表示数为0.3安,说明小灯泡正常发光。(2)10。
(3) 调整电源档位前,因为电压表示数变大,电流表示数也变大,所以电压表与小灯泡并联;电路中的最大电流为0.28安<0.3安,所以小灯泡未能正常发光,所以小灯的额定电压大于4伏。
由图12可知,正常发光时小灯的电压 U额=4.5伏
所以调整后的电源电压U>4.5伏
小灯泡正常发光时,U滑<I额R最大=0.3安×10欧=3伏,
所以,4.5伏<U<4.5伏+3伏
电源为2伏整数倍 U=6伏
P额=U额I额=4.5伏×0.3安=1.35瓦
模块02 判断电压表的位置
典例验知
【典例01】【答案】(1)6伏;(2)1.14瓦。
【解析】(1) 无法改变电流,说明变阻器连接错误,且连入的电阻最大为20欧,可以算的,变阻器连入电阻最大时,其两端的电压为0.2安×20欧=4伏
电源电压U=U灯+U滑=2伏+4伏=6伏
(2)无法完成实验,说明小灯泡正常发光时电压超过了3伏,因此正常发光时2.2伏的电压是变阻器两端的电压, 得:U灯=U U'滑=6伏 2.2伏=3.8伏
P额=U额I额=3.8伏×0.3安=1.14瓦
【典例02】【答案】(1)滑动变阻器;(2)(I)0.3A; (II)1.35W;(III) “20Ω 2A”
【解析】(1)将变阻器滑片从一端向另一端移动的过程中,观察到小灯的亮度逐渐增加,但始终较暗,电压表的示数逐渐变小。所以小宝同学将电压表并联在滑动变阻器两端。
(2)第一次实验时,小灯始终较暗,仅调整电源后,小灯可正常发光,说明待测小灯的额定电压为4.5V,调整后的电源电压为8伏。
若电流表示数为0.3A,
使用“20Ω 2A”变阻器第二次实验时,
U总=4.5V+0.3A×10Ω=7.5V,约为电源电压8伏;
使用“50Ω 1A”变阻器第二次实验时,
U总=4.5V+0.3A×25Ω=12V,大于电源电压(舍去)。
若电流表示数为1.5A,
使用“20Ω 2A”变阻器第二次实验时,
U总=4.5V+1.5A×10Ω=19.5V,大于电源电压(舍去);
使用“50Ω 1A”变阻器第二次实验时,
U总=4.5V+1.5A×25Ω=42V,大于电源电压(舍去)。
∴P额=U额I额=4.5V×0.3A=1.35W
类题夯基
1. 【答案】(1)P=UI;(2)滑动变阻器;(3)1.672瓦。
【解析】(1)P=UI;(2)滑动变阻器。
由于序号1实验时,电压表示数超过量程,即大于3V,根据表中数据可知,随着电压表示数的减小,电流表的示数反而增大,说明电压表示数随变阻器接入电路的阻值的减小而减小,根据串联分压规律,电压表应该并联在滑动变阻器的两端。
(3)小华:R滑1=U滑1/ I滑1>3伏/0.24安=12.5欧>10欧
小华选用“20Ω 2A”的滑动变阻,小红选用“10Ω 3A”的滑动变阻器,
且小华第一次小灯没有正常发光。
小华:R滑2=U滑2/I滑2=3伏/0.4安=7.5欧
U=U灯+U滑=3.8伏+3伏=6.8伏不是2伏整数倍
第二次小灯没有正常发光。所以小华第三次实验小灯正常发光。
小红:因为7.5欧<10欧<12.5欧,且电源电压不变,
所以当R滑=10欧时,0.24安<I<0.4安
U=U灯+U滑=U灯+I滑R滑
2.5伏+0.24安×10欧<U<2.5伏+0.4安×10欧
4.9伏<U<6.5伏 电源电压U=6伏
小华:I额=I滑=U滑/R滑=(U-U额)/R滑=(6伏-3.8伏)/5欧=0.44安
P额=U额I额=3.8伏×0.44安=1.672瓦
2. 【答案】(1) 观察到电流表的示数为0.3安;(2)6V, 1.35W
【详解】(1)当观察到电流表示数为0.30A时,小灯泡正常发光。
(2)闭合开关,小灯泡发光较暗,说明小灯泡的实际电流小于额定电流,所以电流表示数为0.24A。
U滑= I滑R滑=0.24A×20Ω=4.8V U=UL+U滑>3.0V+4.8V=7.8V,所以U=8V
第一次闭合开关后,小灯泡发光较暗,电压表示数大于3.0V,说明U额>3V
更换电源挡位,重新连接电路,当小灯泡正常发光时,电压表示数为1.5V,说明电压表并联在变阻器的两端。
U> UL+U滑=3.0V+1.5V=4.5V 所以,电源电压U调整为6V。
U额=U-U滑=6V-1.5V=4.5V
P额=U额I额=4.5V×0.3A=1.35W
模块03 综合类题目
典例验知
【典例01】【答案】①3伏;②0.48瓦;③见解析。
【详解】① LED灯正负极接反时相当于断路,此时LED灯两端电压为电源电压3伏。
② U滑=U-ULED=3伏-2.8伏=0.2伏
R滑=U滑/I=0.2伏/ 0.02安=10欧
普通小灯泡正常发光时U滑=U-U灯=3伏-1.5伏=1.5伏
I=U滑 /R滑≈1.5伏/ 5欧=0.3安
所以电流表示数为0.32安
P额=U额I额=1.5伏×0.32安=0.48瓦
③ 选LED灯作为日常照明设备
PLED额=ULED额ILED额=2.8伏×0.02安=0.056瓦
W=Pt,若使用相同时间,WLED小于W小灯,且LED灯更亮,所以LED灯更节能。
【典例02】【答案】(1)见下图。(2)当观察到电压表示数为3伏时,小灯泡处于额定功率发光工作。(3)“30Ω 0.5A”;0.78。(4)<;B。
【详解】(1)见下图。(电压表并联在变阻器两端)
(2)因为小灯泡与滑动变阻器串联,小灯泡的额定电压为3V,所以小灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压为UP=6V﹣3V=3V。因此当电压表示数为3V时灯泡正常发光。
(3)灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压为
滑动变阻器电阻为
所以,选择滑动变阻器R2(30Ω 0.5A)。
(4)第1次实验时,灯泡两端的电压为
灯泡消耗的电功率为
第二次实验时,灯泡两端的电压为
此时灯泡消耗的电功率为
灯泡的功率变化量为
第1次实验中,滑动变阻器的功率为
第2次实验中,滑动变阻器的功率为
滑动变阻器功率的变化量为
综上所述,可知ΔP滑<ΔP灯。
由表中3次实验数据分析可知,小灯泡两端电压变大时,灯丝电阻变大,即小灯泡的灯丝电阻随温度升高而变大。已知小灯泡的额定电压U0=3V,额定电流I0=0.26A,其额定功率
大致作出小灯泡的I﹣U图像如下图所示:
由图像可知,当小灯泡两端电压时,通过灯泡的电流范围为
……①
在①式两端同时乘以可得
即
代入数据可得0.195W<P实<0.39W。根据表格中电流与电压变化关系,进一步推导可知,当滑动变阻器两端电压为4.5V时,电流小于0.16A,此时灯泡两端电压为1.5V。所以当灯泡两端电压为1.5V时,电流一定小于0.16A,故功率应该小于0.24W,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
类题夯基
1. 【答案】(1)观察到电流表示数为0.3安时,可判断小灯泡正常发光;(2)B, 见解析;(3)3伏,0.72W
【详解】(1)观察到电流表示数为0.3安时,可判断小灯泡正常发光。
(2)小灯泡亮度变亮,电路中的电流增大,小灯泡的实际功率增大,小灯泡与变阻器的实际总功率增大。根据表格数据发现:实际功率减小,小灯泡发光更亮,可知电压表并联在变阻器两端。(理由合理即可)。
根据序号1数据,I=0.2安,
R变=U序号1/I=1.5伏/0.2安=7.5欧>5欧
所以选用了B变阻器。
(3)U>U序号1=1.5伏
U=U额+U序号2<3.33伏+0.6伏=3.93伏
因为电源电压为1.5伏的整数倍,所以U=3伏。
2. 【答案】(1)见下图;(2)6.5;(3)见详解
【详解】(1)“测定小灯泡的电功率”实验中,将电源、开关、滑动变阻器、灯泡、电流表串联,由图可知,电压表选择0~15V量程,分度值为0.5V,电压表示数为6.5V;由图可知,电流表选择0~0.6A量程,分度值为0.02A,电流表示数为0.54A;滑动变阻器A的滑片移至最大阻值处,最大阻值为10Ω,则滑动变阻器两端电压U1=IR1=0.54A×10Ω=5.4V
则电压表示数为6.5V,测量的是灯泡两端电压,如图所示:
(2)由图可知,电压表选择0~15V量程,分度值为0.5V,电压表示数为6.5V。
(3)电压表示数为6.5V,电流表示数为0.54A时,灯泡电压超过小灯泡的额定电压;由表中数据可知,电流表示数为0.54A时,电压表示数为4V,由于通过灯泡的电流为0.54A时,灯泡两端电压为6.5V,则电压表测量滑动变阻器两端电压,则电源电压
U=UL+U2=6.5V+4V=10.5V
由表中数据可知,电压表示数为4.5V时,灯泡两端电压为6V,电流表示数为0.52A,小灯泡正常发光,则小灯泡的额定功率P额=U额I额=6伏×0.52安=3.12瓦
重●难●提●分●必●刷
1. 【答案】(1)下图;(2)滑动变阻器的最大阻值过小,以至于电路中的电流最小值大于0.2安;(3)0.6,0.7。
L
P
R
S
V
A
【解析】(1)测量小灯泡电功率的实验电路图如图所示,电源、开关、滑动变阻器、灯泡、电流表都为串联关系,电压表与小灯泡并联,测量小灯泡的电压,如图。
(2)根据题意,器材完好,电路正确,无法完成实验,分析原因只能是因为滑动变阻器的电阻太小,当滑片在阻值最大端时,电路中的电流仍大于灯泡的额定电流0.2A。
(3)根据第一次实验选择了3节新干电池和标有“5欧 1安”的变阻器,无法完成实验,是因为滑动变阻器的最大阻值过小,变阻器的阻值最大时,小灯发光偏亮;
滑动变阻器两端的最大电压UR=IR=0.2安×5欧=1伏,
小灯两端的电压UL= U-UR=4.5伏-1伏= 3.5伏,
小灯泡的实际功率为P额=U额I=3.5V×0.2A=0.7W
所以小灯的额定功率小于0.7W;
使用2节新干电池和标有“10欧 1安”的变阻器重新进行了第二次实验,但在实验过程中发现依旧无法完成实验,是因为电源电压低于小灯的额定电压,变阻器连入电路的阻值为0时,小灯不能正常发光,此时小灯泡的实际功率为P实=U实I=3V×0.2A=0.6W,所以小灯的额定功率大于0.6W;
所以该小灯泡的额定功率应介于0.6W至0.7W之间。
2. 【答案】① 滑动变阻器连接成一个定值电阻接入电路;②5Ω 0.5A;③0.44;④不能,小灯泡的电阻发生变化
【详解】①连接电路,闭合开关后,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡的亮度不变且很暗,则电路的电流过小,且变阻器没有了变阻的作用,出现此现象的原因是:滑动变阻器连接成一个定值电阻接入电路。
②灯的额定电压为2.2伏,电阻约为10Ω,由欧姆定律可得,灯的额定电流为
根据欧姆定律和串联电路电压的规律,变阻器连入电路的电阻约为
考虑到电流大小,故为了顺利完成实验,应选用规格为5Ω 0.5A的滑动变阻器连入电路。
③根据表中数据绘制U-I图像知,灯在2.2V对应的电流为0.20A,则小灯泡的额定功率为
④探究导体中电流与电压的关系,要控制电阻大小不变,若不更换实验器材,不能做这个实验,理由是:小灯泡的电阻发生了变化。
3. 【答案】 0.76W, 6V。
【详解】①P额=U额I额=3.8V×0.2A=0.76W
②若滑动变阻器为“20Ω 2A” 则 U=U灯+U滑=U灯+IR 滑≈2.4伏+0.15安×10欧=3.9伏
根据电源电压为2伏的整数倍,U=4伏
若滑动变阻器为“50Ω 2A” 则 U=U灯+U滑≈2.4伏+0.15安×25欧=6.15伏
根据电源电压为 2 伏的整数倍,U=6伏,再根据小灯两端电压增大时小灯电阻阻值在不断变大,计算后可判断电源电压 U=6伏
4. 【答案】 观察到电流表的示数为0.3安;小灯泡,见解析;1.35W
【详解】①由于小灯泡标有“0.3A”字样,故当观察到电流表的示数为0.3A时,小灯泡正常发光。
②若电压表并联在电源两端,则电压表示数应为1.5伏的整数倍,但现为2伏,所以电压表不是并联在电源两端;若电压表并联在滑动变阻器两端,则电压表与电流表的示数之比应滑动变阻器的阻值,即为20Ω或0Ω,但现电压表示数与电流表示数之比为10Ω,故电压表不是并联在滑动变阻器两端,所以是并联在小灯泡两端。
③调整前
小灯正常发光时,电压表测量的是滑动变阻器两端的电压,则小灯泡的额定电压为
则小灯泡的额定功率
5.【答案】(1)1.292W;(2)6V
【详解】(1)已知乙灯泡的额定电压为3.8V,由图(b)可知,额定电流为0.34A,则小灯泡乙的额定电功率P乙=U乙I乙=3.8V×0.34A=1.292W
(2)接入甲灯泡,闭合开关后观察到小灯泡亮度超出了它的正常发光的亮度,则说明此时小灯泡两端的电压大于额定电压2.2V,因闭合开关后未调节滑动变阻器,所以滑动变阻器接入最大电阻值10Ω,由图(a)可知,此时电路中的电流为0.32A,则滑动变阻器两端的电压
UP=IRP=0.32A×10Ω=3.2V
则电路中的总电压,即电源电压
U>2.2V+3.2V=5.4V
由题意可知,电源电压为2伏的整数倍且保持不变,则电压可能为6V、8V、10V……当乙灯泡正常发光时滑动变阻器接入最大阻值,可分配的最大电压
UP=RPI乙=10Ω×0.34A=3.4V
当电源电压为6V时,接入灯泡乙正常发光时,滑动变阻器两端的电压
UP1=U-U乙=6V-3.8V=2.2V<3.4V
故电源电压为6V符合题意;若电源电压为8V,则接入灯泡乙正常发光时,滑动变阻器两端的电压
UP2=U'-U乙=8V-3.8V=4.2V>3.4V
故电源电压为8V时,开关闭合,乙灯泡的亮度会超过其正常发光的亮度,不符合题意,故电源电压只能为6V。
6. 【答案】见下图 5 0.66
【详解】①滑动变阻器与待测电阻串联,电压表并联在待测电阻两端,电流表的“-”接线柱连接待测电阻右接线柱,待测电阻左接线柱与滑动变阻器上端右接线柱连接,滑动变阻器下端左接线柱与电源负极连接,此时滑片位于阻值最大处,如图所示:
②根据I=U/R得,待测电阻Rx阻值是
③闭合开关S后,移动滑动变阻器的滑片,滑片在中点附近某位置时,滑动变阻器接入电路的阻值约为5Ω/2=2.5Ω
小灯正常发光,则滑动变阻器两端的电压约为
根据串联电路电压的特点可知,小灯泡两端的电压约为
则替换待测电阻的小灯泡的额定电压为2.2V,该实验中所用小灯泡的额定功率为
7. 【答案】(1)小灯泡;(2)将“10Ω 2A”变阻器换成“20Ω 1A”的变阻器。(3)6伏,0.75瓦
【详解】(1)小灯泡;
(2)将“10Ω 2A”变阻器换成“20Ω 1A”的变阻器。
(3)将“10Ω 2A”变阻器连入电路且接入阻值最大时,电压表示数为2.8伏,小灯泡发光较亮,所以小灯泡的额定电压为2.5伏。
调整电路后,闭合开关,电流表示数为0.22安,小灯泡未正常发光,则电源电压U<U额+U滑1
U<2.5伏+0.22安×20欧=6.9伏
移动滑片,指针指在表盘中央时,小灯泡正常发光,即
I额=0.30安。此时,变阻器连入电路的阻值一定大于10欧,电源电压U>U额+U滑2
U>2.5伏+0.30安×10欧=5.5伏
5.5伏<U<6.9伏
电源为1.5伏整数倍 U=6伏
P额=U额I额=2.5伏×0.30安=0.75瓦
8. 【答案】(1)电流表的示数为0.3安。(2)6伏,变阻器为“20Ω 1A”(3)1.14
【详解】(1)电流表的示数为0.3安。
(2)若电压表并联在小灯两端,当小灯正常发光,两电表示数分别为“0.3安、2.2伏”;则另一组数据为“0.22安、3.5伏”,两组数据对比,两电表示数一个变大一个变小,假设错误。
所以,电压表并联在滑动变阻器两端。
当U2 =2.2伏时,U=U 1+U2=2.2伏+ 2.2伏= 4.4伏,
当U2 =2.2伏时,U=U 1+U2=3.8伏+ 2.2伏= 6伏,
当U2 =3.5伏时,U=U 1+U2=2.2伏+ 3.5伏= 5.7伏,
当U2 =3.5伏时,U=U 1+U2=3.8伏+ 3.5伏= 7.3伏
因为电源电压为2伏的整数倍,所以,电源电压为6伏。
R2=U 2/I2=3.5伏/0.22安≈15.9欧>10欧
所以,变阻器为“20Ω 1A”
(3)P额=U额I额=3.8伏×0.3安=1.14瓦
9. 【答案】(1)正常发光;(2)1.14瓦
【详解】(1)正常发光;
(2)若R滑大=20欧时,电路中的电流最小
I小==,∵U=4.5伏,∴I小<0.225安
但实际电路中的I最小=0.24安>0.225安,说明此时电压表并联在滑动变阻器两端,且电压表使用的是0~3伏量程。
∴小灯正常发光时,U滑=0.7伏,
U额=U-U滑=4.5伏-0.7伏=3.8伏
∴P额=U额I额=3.8伏×0.3安=1.14瓦
10. 【答案】(1)P=UI (2)1.5W
【详解】(1)P=UI
(2)∵两次小灯均能正常发光 ∴U≥5V
且第二次调小电源电压 ∴U第一次=8V,U第二次=6V
又∵U第一次>U额 ∴第一次小灯正常发光时,U滑>0,变阻器滑片位于最大阻值处
∵小灯正常发光时,电压表示数为1V或5V,均≠U
∴电压表未并联在电源两端
若电压表并联在变阻器两端,则U滑=5V或1V
第一次小灯正常发光时:由UL=U-U滑,得UL=3V或7V,均≠U额
∴电压表并联在小灯两端,且 U额=5V
∴U滑=U-U额=8V-5V=3V
I额=I滑=U滑R滑=3V/ 10Ω=0.3A
P额=U额 I额=5V×0.3A=1.5W
11. 【答案】①P=U I; ②滑动变阻器;③1.35瓦
【解析】①P=UI;
②滑动变阻器。根据表中数据可知,小华连好电路后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片进行实验,当电流变大时,电压变小,故小华将电压表并联在滑动变阻器两端。
③ 序号1中 R滑1=U滑1/I滑1=2.8伏/0.24安≈11.7欧>10欧,所以小华用的是“20Ω 2A”滑动变阻器,小明用的是“10Ω 2A”滑动变阻器
序号2中 R滑2=U滑2/I滑2=1.5伏/0.3安=5.0欧
小明闭合开关时 R滑=10欧 R滑2<R滑<R滑1
小明刚闭合开关时,U灯=3.5伏
因为电源电压、小灯相同,所以 1.5伏<U滑<2.8伏
U=U灯+U滑>3.5伏+1.5伏 U=U灯+U滑<3.5伏+2.8伏 所以5伏<U<6.3伏
因为U为2伏的整数倍,所以U=6伏
序号2小灯正常发光,U额=U-U滑2=6伏-1.5伏=4.5伏
P额=U额I额=4.5伏×0.3安=1.35瓦
12. 【答案】①电流表示数等于额定电流0.28安,小灯正常发光;②B。③见解析;④1.06瓦
【详解】①电流表示数等于额定电流0.28安,小灯正常发光。
②B, 小华选用的滑动变阻器最大值为:
RP===20欧,小华选择的是“20Ω 2A”变阻器。
③两位同学都把电压表接在了滑动变阻器两端;小徐把变阻器两端电压当作小灯的额定电压;小徐未测定不同电压下小灯的电功率等,合理即可给分。
④小华无法使小灯正常发光,所以小华选择的电源电压小于小灯额度电压;小徐能使小灯正常发光,所以小徐选择的电源电压大于小灯额度电压;因此小华选用的是3伏的电源,小徐选用的是6伏的电源,小灯的额定电压大于3伏,所以小灯正常发光时两端的电压为3.8伏,
P额= U额I额=3.8伏×0.28安=1.064瓦1.06瓦
13. 【答案】①观察到电流表示数为0.22安时,小灯正常发光。②滑动变阻器;③6伏,0.836瓦
【详解】①观察到电流表示数为0.22安时,小灯正常发光。
②滑动变阻器。
由小灯字样可知:3伏≤U额<4伏, I额=0.22安; I=0.24安> I额,而此时电压表示数为1.7伏,小于灯泡的额定电压,所以电压表变联在滑动变阻器两端。
③由序号1可知:当I=0.22安时,小灯正常发光
此时U滑=IR滑=0.22安×10欧=2.2伏;
因为3伏≤U额<4伏,由U=U额+U滑可得:5.2伏≤U<6.2伏
又因为电源电压为1.5伏的整数倍,故U=6伏
P额=U额I额=(6伏-2.2伏)×0.22安=0.836瓦
14. 【答案】(1)将电压表重新并联在滑动变阻器两端;(2)4.5伏;(3)1.536瓦
【解析】(1)将电压表重新并联在滑动变阻器两端。
(2) 根据图12(a),第一次实验的电路图正确。
调整前的电源电压U=U灯+U变,U>U灯=3伏。
又根据小灯泡发光很暗,所以此时I<0.24安。
U=U灯+IR变最大<3伏+0.24安×10欧=5.4伏。
因此小杨调整电路前电源电压为4.5伏。(合理均给分),
(3)小杨调整电路后电源电压为7.5伏。
根据图12(b),电压表示数为2.2伏不等于零,可推断滑动变阻器滑片在最大处,R变=10欧。
此时小灯泡未正常发光。
再根据图12(c),电压表示数为1.1伏,此时小灯泡正常发光,电路中的电流为0.24安。
P额=U额I额=(7.5伏-1.1伏)0.24安=1.536瓦。
15. 【答案】(1)小明; (2)6;(3)1.216瓦
【解析】(1)小明; (2)6;
(3)小华将电压表并联在小灯两端,经三组实验数据计算得到的电功率均小于1瓦,而其中一个对应小灯泡的额定功率。所以,小华所选小灯的额定功率小于1瓦。
因此,小明所选小灯的额定功率大于1瓦,根据表3中序号1的数据可得:
小灯两端电压为UL1=U-Up1=6伏-2.2伏=3.8伏,
此时电功率PL1=UL1IL1=3.8伏×0.32安=1.216瓦>1瓦。
序号3中的电功率小于1瓦,不符合要求。
所以表3中序号1的数据对应小灯正常发光,P额=PL1=1.216瓦
16. 【答案】(1)低于;(2)变阻器;(3)6伏,1.14瓦
【解析】(1)低于;(2)变阻器;
(3)U2=I2R2=0.28安×10欧=2.8伏
小灯正常发光时,1.8伏<U2<2.8伏。
电源电压3.8伏+1.8伏<U<3.8伏+2.8伏,即5.6伏<U<6.6伏,
因为电源电压为2伏的整数倍,所以U=6伏。
因为小灯泡正常发光时的额定电流大于发光较暗时的电流,所以电流表的指针向右偏转1小格,即小灯泡的额定电流为0.3安。
小灯泡的额定功率P额=U额I额=3.8伏×0.3安=1.14瓦
17. 【答案】(1)P=UI;(2)4.5 ;(3)1.35瓦
【详解】(1)P=UI;(2)4.5 (3)由改变电压表位置后,其示数不是电源电压,可知电压表并联在滑动变阻器两端,电压表示数为U滑;
若序号2的数据为小灯正常发光时的数据,得小灯正常发光时:
U=U滑2+U额=2伏+4.5伏=6.5伏,不符合题意,
所以序号1数据为小灯正常发光的数据;
由R滑2=U滑2/I2=2伏/0.34安≈5.9欧<R滑1,可知I2>I1,
则U灯2>U灯1=U额,U滑1>U滑2=2伏,
U滑1≤3伏,U=U滑1+U额,所以6.5伏<U≤7.5伏,结合题意可知U=7.5伏;
U滑1=U-U额=3伏,I额=I滑1=U滑1/R滑1=3伏/10欧=0.3安
P额=U额I额=4.5伏×0.3安=1.35瓦
序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
1
4.0
0.28
2
2.4
0.32
18. 【答案】(1)P=UI;滑动变阻器。(2)1.8瓦;(3)8伏
【详解】(1)P=UI;滑动变阻器
(2)若序号1小灯正常发光,则U=UL+UP=5.0V+4.5V=9.5伏,并不是2伏的整数倍;若序号3小灯正常发光,则U=UL+UP=2.2V+4.5V=6.7伏,也不是2伏的整数倍,因此序号2的数据是小灯正常发光时的数据,所以I额=0.40安
P额=U额I额=4.5伏×0.40安=1.8瓦
(3)I额=0.40安,比较表中3次实验电流表的示数,0.30安<I额<0.46安,正常发光时滑动变阻器两端的电压Up范围为2.2伏<Up<5伏,根据U=UL+UP可得电源电压范围为6.7伏<U<9.5伏;
由于电源电压为2伏的整数倍,所以U=8伏
19. 【答案】(1)见解析;(2)4伏;(3)0.6瓦
【解析】(1)刚闭合开关时,滑片在最大阻值处,U滑最大,U灯最小约等于3伏,U灯大于额定电压,所以小灯无法正常发光.
(2)刚闭合开关时,U滑=IR滑≈0.28安×10欧=2.8伏
U=U灯+U滑≈3伏+2.8伏=5.8伏
U=6伏,应减小电源电压
所以,小灯泡正常发光时的电源电压为 4伏
(3)P额=U额I额=2.5伏×0.24安=0.6瓦
20.【答案】(1)电流表示数为0.3安;(2)6伏,1.14瓦
【详解】(1)电流表示数为0.3安
(2)调整电路之前,闭合开关时,I1=0.16安
此时,U滑=I R滑=0.16安×10欧=1.6伏,
因为,U>U滑,即U>1.6伏
又因为电源电压为1.5伏的整数倍,所以U≥3伏
移动滑片,小灯始终不能正常发光,所以U额>3伏
又因为P额<1.5瓦,根据P=UI,可知U额<5伏
调整电路后,小灯正常发光时,U滑=2.2伏。
根据U=U灯+U滑,5.2伏 <U<7.2伏
又因为电源电压为1.5伏的整数倍,所以U=6伏
P额=U额I额=(6伏-2.2伏)×0.3安=1.14瓦
21. 【答案】(1)4伏;(2)观察到电流表的示数为0.3安时,小灯正常发光;(3)0.65瓦
【详解】(1) 由题意可知,小灯泡发生了短路现象,电压表并联在变阻器两端,电源电压等于变阻器两端电压,为4伏。
(2)观察到电流表的示数为0.3安时,小灯正常发光。
(3)R滑= ==10欧
U'滑=I'R滑=0.22安×10欧=2.2伏
若图9(a)电压表为0.5伏时
U灯=U U'滑=4伏 2.2伏=1.8伏
U额=U灯+0.7伏=2.5伏
P额=U额I额=2.5伏×0.26安=0.65瓦
22. 【答案】(1)见解析;(2)B。(3)见解析;(b)1.14瓦。
【解析】(1)从表格数据可知:小灯的电阻值随着小灯两端电压变大而变大,当小灯正常发光时,小灯两端的电压为3.8V,大于表格中小灯两端的电压值,所以小灯正常发光的电阻应该更大,因此不能用小灯电阻的平均值来替代小灯正常发光的电阻。(实质是温度变化导致电阻变化,但本题考察的是归纳推理,基于表格数据得出推理结论即可)
(2)B, U=6伏,UP=6伏-2.0伏=4.0伏,
RP===18.2欧,所以选择“20Ω 2A”变阻器。
(3)电压表并联在变阻器两端,所以当电压表示数是2.2伏时,小灯两端电压是3.8伏,达到额定电压小灯正常发光。
(4)小灯正常发光的电阻应该大于10.8欧,额定电压是3.8伏,所以电流表取小量程,电流表示数
I额=0.3安,
P额= U额I额=3.8伏×0.3安=1.14瓦
23.【答案】 P=UI 20Ω 2A 滑动变阻器 0.7W
【详解】(1)测定小灯泡电功率的实验原理是P=UI。
(2)根据表格中的数据分析可知:电路中的电流越大,电压表的示数越小,所以电压表并联在滑动变阻器两端。 由表中数据可知,当电路中的电流为0.22A时,滑动变阻器两端的电压为3V, 由欧姆定律可得,实验中变阻器连入电路中的电阻
故选择的滑动变阻器B;
(3)因为小徐电路将滑片移至阻值最大处,所以R滑1=5Ω,由电压表示数可得U灯=3V。由小王的序号3数据可知,U3=1.5V,I3=0.3A时,小王电路中
此时小徐所接电路和小王3号电路一致,则电源电压
U总=U灯+U3=3V+1.5V=4.5V
由2号数据知U2=2V时
U灯=U总-U2=4.5-2V=2.5V=U额
所以小灯泡的额定功率为
P额=U额I额=2.5V×0.28A=0.7W
24. 【答案】(1)观察到电流表示数为0.3安时,小灯正常发光;(2)10欧;(3)1.14。
【详解】(1)观察到电流表示数为0.3安时,小灯正常发光
(2)若电压表指针向右偏转6小格,会超过量程
∴应向左偏转6小格,示数为2.2伏或11伏
∵2.2伏和11伏均不为2伏整数倍且均≠2.5伏或3.8伏
∴电压表并联在变阻器两端
∵闭合开关时,电压表示数为2.8伏或14伏,均≠0伏
∴一开始滑片在阻值最大端,继续移动滑片,R滑变小
∴电流表示数变大,从0.28安变成0.3安
当小灯泡正常发光时,U滑=2.2伏或11伏
U=U灯+U滑=2.5伏+2.2伏=4.7伏
或=2.5伏+11伏=13.5伏
或=3.8伏+2.2伏=6伏
或=3.8伏+11伏=14.8伏
∵U为2伏整数倍
∴U=6伏,且电压表示数为2.2伏,选择“0-3V”量程
当滑片在阻值最大端,U滑大=2.8伏
R滑大=U滑大/I小=2.8伏/0.28安=10欧
(3)P额=U额I额=3.8伏×0.3安=1.14瓦
25. 【答案】(1)(a)下图;(b)10。(2)(a)P额=U额I额=2.2伏×0.3安=0.66瓦;(b)Umin>2.2伏;Umax=U额+I额R变=2.2伏+0.3安×20欧=8.2伏电源电压可选的档位为4伏、6伏、8伏。
【解析】(1)(a)见图;
R
A
V
S
(b)电路中电流表的最小示数为0.2安,电源电压为2伏,
Rx=U/I=2.0伏/0.2安=10.0欧;
(2)(a)P额=U额I额=2.2伏×0.3安=0.66瓦;
(b)电源电压:Umin>2.2伏 Umax=U额+I额R变=2.2伏+0.3安×20欧=8.2伏
电源电压可选的档位为4伏、6伏、8伏。
26. 【答案】①0~3;②待测电阻;③观察到电流表的示数为0.2安,此时小灯泡正常发光;0.76W。
【解析】①电源电压为6伏,故电压表的示数为2伏,电压表的量程为0~3V;
② i.电压表并联在待测电阻两端时
Ⅱ.电压表并联在变阻器两端时
所以小杨实验时电压表并联在待测电阻两端(合理均给分)
③观察到电流表的示数为0.2安,此时小灯泡正常发光;
④小浦移动变阻器移至中点附近
i.电压表并联在小灯泡两端
ii.电压表并联在变阻器两端
所以小浦实验时电压表并联在变阻器两端。
U=6伏-2.2伏=3.8伏
P=UI=3.8伏×0.2安=0.76瓦
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重难08 测定小灯泡的电功率(重难专练)
内容导航
第一部分 重难考向解读
核心模块 重难考向 考法解读/考向预测
第二部分 重难要点剖析
要点梳理 典例验知 技巧点拨 类题夯基
模块01 电压表与灯泡并联
模块02 判断电压表的位置
模块03 综合—测定小灯泡的电功率
第三部分 重难提分必刷
重●难●考●向●解●读
核心模块
重难考向
考法解读/预测
模块01
电压表与
灯泡并联
重难考向:这是基础电路,即正确连接的电路:指电压表与小灯并联;移动变阻器的滑片时,电流表与电压表的示数同时变大或同时变小。
预测命题点有:判断小灯泡正常发光的方法;滑动变阻器的作用;计算小灯泡的额定功率。
模块02
判断电压表
的位置
重难考向:需判断电压表的位置,如果与滑动变阻器并联,则移动变阻器的滑片时,电流表与电压表的示数一个变大另一个变小。
预测命题点有:判断电压表的位置;判断小灯泡正常发光的方法;计算小灯泡的额定功率。
模块03
综合类题目
重难考向:电压表的位置可能改变,即先后与小灯泡、滑动变阻器并联。有些题目需要判断电源电压的大小、滑动变阻器的规格。
预测命题点有:根据实验过程,判断电压表的位置;会判断电源电压;会判断滑动变阻器的规格。
重●难●要●点●剖●析
模块01 电压表与灯泡并联
要点梳理
一、题型特征
在测定小灯泡电功率的实验中,电压表与灯泡并联,这是基础电路,即正确连接的电路。指电压表与小灯并联;移动变阻器的滑片时,电流表与电压表的示数同时变大或同时变小。
二、要点分析
1. 正确选择实验器材
综合考虑小灯的额定电压、额定电流、电源电压及滑动变阻器的最大电阻值等因素。
(1)电源电压的选择:必须高于小灯的额定电压。
(2)滑动变阻器最大阻值的选择:闭合电键时,当连入电路中的阻值最大时,应使小灯两端的电压
低于额定电压,小灯发光偏暗。
2. 电路计算
综合运用串联电路的特点、欧姆定律、电功率等知识进行计算。
(1)对电路分析计算时,注意以下几种状态:
①正确连接电路并规范操作。“正确连接电路”是指:电压表与小灯并联;“规范操作”是指:闭合开关时,滑动变阻器连入电路中的阻值为最大值,此时小灯发光 偏暗 (或不亮),两电表的示数均较小,这属于正常现象。
②移动滑动变阻器的滑片到某一位置(中点或其他位置),当小灯正常发光时,电流表、电压表的示数分别为额定电流与额定电压;
③继续移动滑动变阻器的滑片到另一位置时(中点、端点或其他位置时),小灯发光偏亮,两表的示数均大于额定电流与额定电压。
(2)记住一节新的干电池的电压为1.5伏。几节干电池串联时的电压:U= 1.5V×n
(3)计算不同情况下电路中的电流时要用滑动变阻器两端的电压除以其连入电路的阻值来计算。因为小灯的电阻随其电流的增大而增大,计算时不能认为灯的电阻不改变。
典例验知
【典例01】(2025普陀二模)小华做“测定小灯泡的电功率”实验,小灯泡的功率在1.2瓦左右。现有电源(电压保持不变)、待测小灯泡(标有“0.3 A”字样)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干。
(1)他按照图(a)所示电路图正确连接实验电路,实验步骤正确。闭合开关S后,发现无论怎样移动滑片P,小灯泡L始终不发光。若电路中仅有一处故障,且只发生在变阻器R或灯L上。请通过电压表、电流表示数情况判断对应故障。____________(写出所有情况)
(2)他更换元件重新连接电路后,移动滑动变阻器滑片,发现小灯正常发光时电压表的示数如图(b)所示。
(a)请写出小华判断小灯正常发光的依据。_________
(b)请通过计算说明图(b)中电压表所接量程,以及小灯泡的额定功率。
【典例02】小红做“测定小灯泡的电功率”实验,实验室提供了若干节干电池,滑动变阻器有A、B两个待选(A标有“10Ω 1Α”字样、B标有“20Ω 2Α”字样),待测小灯标有“0.3A”字样。实验器材齐全且完好。她选用了三节干电池和变阻器A,正确连接电路进行实验。
①测定小灯的额定功率需要观察并记录的两个物理量是 和 。实验中,可根据观察到 的现象,判定该小灯正常发光。
②小红发现闭合电键后,移动变阻器的滑片,小灯发光始终较亮。为测出该小灯的额定功率,她设想对实验器材进行调整,可能的调整方案有:
方案一: ;方案二: 。
技巧点拨
1. 测量小灯泡电功率进行三次测量的目的与伏安法测电阻实验进行三次测量的目的区别:
“测量小灯泡电功率”进行三次实验是使小灯泡在不同电压下发光,计算三种情况下小灯的电功率,观察发光情况。
“伏安法测电阻”实验进行三次是为了取平均值,减小误差。
2. 滑动变阻器的作用
①闭合电键前滑动变阻器的滑片处于最大阻值位置是起保护作用。
②在实验过程中移动滑片的目的是改变小灯两端的电压,使小灯两端的电压在稍低于额定电压、等于额定电压和稍高于额定电压, 分别计算出在三种情况下的电功率,并观察三种情况下的发光情况。
3. 一些修饰词语的物理含义
①例如:小灯发光“偏暗”是指小灯两端的电压低于额定电压,实际功率小于额定功率。
②小灯发光“偏亮(耀眼)”是指小灯两端的电压大于额定电压,实际功率大于额定功率,灯容易烧坏。
③理解“连接电路”;“正确连接电路”;“正确串联电路”等的含义。
(4)会根据题目中提供的信息估测有关的物理量(判断电表的量程、电源电压或滑动变阻器的阻值等)。
类题夯基
1. (2024宝山二模)在“测定小灯泡的电功率”实验中,所用器材有:电源(数节新干电池串联而成),滑动变阻器R,待测小灯L(额定功率约为0.5瓦),电流表A、电压表V1和电压表V2、开关及导线若干。将电源、小灯L、电流表A、开关以及滑动变阻器R正确连入电路后,分别将两个电压表并联在电路中。实验操作正确,闭合开关时,发现各电表的示数如图10所示。接着移动变阻器的滑片直至小灯L正常发光(此过程中未更换各电表的量程),发现有一只电压表的示数始终未变,另两只电表的指针都移动了3小格。
(1)实验使用的电源电压是________伏。
(2)计算说明滑动变阻器R最大阻值Rmax及待测小灯L的额定功率P额。
2. (2024嘉定二模)小嘉做“测定小灯泡的电功率”实验,所用器材齐全且完好。他将学生电源(档位为2伏整数倍可调),标有“0.3安”字样的小灯泡、滑动变阻器、电流表、开关用导线串联,并将电压表并联接入电路,再将变阻器的滑片置于一端。闭合开关,将观察到的电压表和电流表示数记录在下表的序号1中,将滑片移至变阻器另一端,将相应的电压表和电流表示数记录在下表序号2中。分析记录的数据,小嘉断开开关,调整电源电压档位,将滑动变阻器接入电路的电阻调到最大。再次闭合开关,移动变阻器滑片至某一位置时,小灯泡正常发光,电压表示数如图12所示。
(1)实验中判断小灯泡正常发光的方法是 。
(2)实验中所用滑动变阻器的最大阻值 R最大为 欧。
(3)计算调整后的电源电压U及小灯泡的额定功率 P额。
模块02 判断电压表的位置
要点梳理
1. 电压表与滑动变阻器并联(如图1所示)
该电路的特点是,当移动滑动变阻器的滑片时,电流表与电压表的示数一个变大另一个变小(一大一小);当滑动变阻器连入电路中的阻值为0时,电压表的示数也为0。
图1 图2
2. 电压表先后与小灯泡、滑动变阻器并联(如图2所示)
该电路的特点是:若滑动变阻器的滑片不移动时,电源电压为两表示数之和(相当于用一个电压表分别测量了灯泡与滑动变阻器两端的电压)。个别情况下,也有两个电压表分别并在电路中。
典例验知
【典例01】(2025青浦二模)小李做“测定小灯泡的电功率”实验,他先将电源(电压保持不变)、小灯泡(标有“0.3A”字样)、电流表、滑动变阻器(标有“20Ω 2A”字样)串联,再将电压表(只有0~3伏档完好)并联在电路中。闭合开关,移动变阻器滑片,电流表指针始终指在0.2安位置不变,他重新连接电路,将变阻器滑片置于电阻最大处,闭合开关,观察到电压表示数如图9(a)所示,移动滑片,发现无法完成实验;于是改变了电压表并联的位置,闭合开关,移动滑片,发现当小灯泡正常发光时,电压表示数如9(b)所示。
图9
(a) (b)
(1)求电源电压U总。
(2)求小灯泡的额定功率P。
【典例02】(2025宝山二模)小宝做“测定小灯泡的电功率”实验,所用器材有电源(电压有4伏和8伏两档)、待测小灯(额定电压为“2.5V”或“4.5V”)、滑动变阻器(分别标有“20Ω 2A”“50Ω 1A”字样)、电压表、电流表、开关以及导线若干。他选用某档电源电压,正确串联实验器材,并将电压表并联在电路中。闭合开关后,将变阻器滑片从一端向另一端移动的过程中,观察到小灯的亮度逐渐增加,但始终较暗,电压表的示数逐渐变小。
(1)请通过以上信息判断小宝同学将电压表并联在______(选填“电源”“待测小灯”或“滑动变阻器”)两端。
(2)经过思考,小宝仅对电源的档位进行调整,重新实验,当变阻器的滑片位于中点附近时,小灯正常发光,电流表的示数如图10所示。请通过计算说明:
图10
(Ⅰ)电流表的示数。______。
(Ⅱ)小灯的额定功率。______。
(Ⅲ)所用滑动变阻器规格。______。
技巧点拨
1. 明确电路结构
电路为串联结构:电源、小灯泡、滑动变阻器、电流表串联,电压表并联在滑动变阻器两端,测量的是变阻器的电压U滑。
根据串联电路电压规律:U灯=U总-U滑
只要知道电源电压U总 和某次实验中滑动变阻器两端的电压U滑,就能算出此时小灯泡的实际电压U灯。
2. 判断小灯泡是否正常发光
当题目要求“测量小灯泡的额定功率”时,需找到其在额定电压下工作的那组数据。
若已知小灯泡额定电压为 2.5V,电源电压为 4.5V,则当电压表示数(即滑动变阻器电压)为 2.0V 时:U灯=4.5V−2.0V=2.5V,此时小灯泡正常发光,对应电流即为额定电流,可计算额定功率:
P额=U额I=2.5V×0.28A=0.7W
3. 确定电源电压的方法
常通过两组实验数据列方程求解。例如:
第一次实验:U滑1=3.0V,I1 =0.22A
第三次实验:U滑3=1.5V,I3 =0.30A
由于电源电压不变,有:U总 =U灯1 +3.0V=U灯3+1.5V
类题夯基
1. (2025黄浦二模)小红和小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有两个滑动变阻器(A标有“10Ω 3A”、B标有“20Ω 2A”字样)可选,其余所有器材完全相同,且电压表只有0~3伏档完好。他们分别选用其中一个滑动变阻器与电源(电压为2伏整数倍保持不变)、开关、小灯泡(标有“3.8V”字样)、电流表正确串联。小红将电压表并联在小灯泡两端,移动变阻器滑片移至最大阻值处,闭合开关,观察到电压表示数如图11所示,无法测出小灯泡的额定功率。小华也将电压表接入电路后进行实验,部分实验数据记录在表3中,其中序号1实验时,电压表示数超过量程。他们交流讨论后,根据实验现象和测量数据得出了小灯泡的额定功率。
(1)测定小灯泡电功率实验原理是__________。
(2)小华实验中电压表并联在________两端(选填“小灯泡”“滑动变阻器”或“电源”)。
(3)求小灯泡的额定功率P额。(需写出解答过程)
2. (2025静安二模)小华做“测定小灯泡的电功率”实验。他将学生电源(电压有4、6、8V三挡)、待测小灯泡(标有“0.3A”字样)、滑动变阻器(标有“20Ω 2A”字样)、电流表和开关串联在电路中,将电压表(只有0~3V挡完好)并联在小灯泡两端。然后,将变阻器的滑片移至连入的阻值最大的一端,闭合开关,小灯泡发光较暗,电压表、电流表示数如图12(a)所示。小华经过思考、分析,调整了电源挡位,重新连接电路,闭合开关,移动滑片,当小灯泡正常发光时,电压表示数如图12(b)所示。
(a) (b)
图12
(1)小华判定小灯泡正常发光的依据是。
(2)通过计算说明更换后的电源电压U和小灯泡的额定功率P额。
模块03 综合类题目
要点梳理
“测量小灯泡的电功率”有一部分题目综合性比较强,例如需要判断电源电压、小灯的额定电压,会正确选择滑动变阻器规格;有些题目与“伏安法测电阻”一起考。
典例验知
【典例01】(2025虹口二模)小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电压保持不变)、LED灯(正常工作电流为0.02安)、普通待测小灯泡(标有“1.5V”字样)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个,以及导线若干。他首先选择LED灯连接电路,如图13(a)所示。闭合开关,LED灯不发光,电流表指针不发生偏转,电压表示数为3伏。小华询问老师后得知,LED灯具有正极和负极,电流只有从正极流入、负极流出时灯才能发光,反之则几乎没有电流通过。于是小华仅改变了通过LED灯的电流方向,闭合开关,观察到电流表示数为0.02安、电压表示数为2.8伏。接着他改用普通小灯泡接入原电路,移动滑动变阻器的滑片,观察到小灯泡正常发光时,电流表示数如图13(b)所示,此时滑片在中点附近,小灯泡比LED灯正常发光时暗。
①通过分析说明电源电压U的大小。
②计算普通小灯泡的额定电功率P额。
③从节能的角度,在两灯中选择一个作为日常照明设备,通过计算说明理由。
【典例02】(2025崇明二模)在做“测量小灯泡的电功率”实验时,实验室提供如下器材:电源(电压恒为6伏)、小灯泡L(额定电压为3伏)、电流表、电压表、开关,规格分别为“10Ω 1A”和“30Ω 0.5A”的滑动变阻器R各一个,导线若干。小明同学选择恰当的器材先正确连接好串联电路,并把电压表并联连接在电路中。实验过程中测得的实验数据记录在下表中。
实验序号
电压(V)
电流(A)
1
4.0
0.20
2
3.5
0.24
3
3.0
0.26
(1)在答题卡规定位置上画出小明的实验电路图。
(2)实验中如何判断小灯泡处于额定功率发光工作的?
(3)根据表中测得的数据,则小明选用的滑动变阻器为 (选填“10Ω1A”或“30Ω 0.5A”)。小灯泡的额定功率为 瓦特。
(4)由表中数据可知,第2次实验与第1次实验相比,滑动变阻器功率的变化量ΔP滑与小灯泡功率的变化量ΔP灯相比较,则ΔP滑 (选填“>”、“<”或“=”)ΔP灯。若小灯泡两端电压恰好为1.5伏,则灯的功率可能是 (选填对应选项的符号:A.0.195W;B.0.230W;C.0.240W;D.0.390W)。
类题夯基
1. (2024杨浦二模)小杨做“测定小灯泡电功率”实验,现有电源(电压为1.5伏的整数倍)、待测小灯泡(标有“0.3A”字样,额定功率小于1瓦)、滑动变阻器两个(其中A标有“5Ω 2A”字样,B标有“20Ω 1A”字样)、其它元件齐全且完好。小杨选取一个滑动变阻器连接电路进行实验,闭合开关,移动滑片至某位置,观察到小灯泡亮度较暗。接着继续移动滑片直至小灯泡正常发光,观察到电流表示数变化了0.1安。下表中记录了两次电压表示数与电流表示数的乘积,以及小灯泡的发光情况。
序号
电压与电流的乘积(瓦)
发光情况
1
0.300
较暗
2
0.180
正常发光
(1)小杨判断小灯泡正常发光的方法是: ;
(2)小杨选用的滑动变阻器是选填 (选填“A”或“B”),请说明理由 ;
(3)根据相关信息计算出电源电压U及小灯泡的额定功率P额。
2. (2025·上海·中考真题)物理兴趣小组小徐同学在做“测定小灯泡的电功率”实验,现有2个电源(电源电压未知)、2个滑动变阻器分别标有A“10Ω 2A”、B“20Ω 2A”字样、以及待测小灯(标有“6.0V”字样)、电流表、电压表、开关及导线若干。小徐正确串联连接电路,将滑动变阻器A的滑片移至最大阻值处,闭合开关S后,此时电压表示数、电流表示数如图所示。
(1)补全实验电路图。
(2)电压表所示示数为 伏。
(3)小徐仅更换电源与滑动变阻器,重新实验,记录数据如下表,其中有一组数据,小灯泡正常发光。请根据相关信息计算出小灯泡的额定功率P额。(需写出主要推理和计算过程)
实验序号
电流表示数(安)
电压表示数(伏)
1
0.38
6.5
2
0.46
5.5
3
0.52
4.5
4
0.54
4.0
重●难●提●分●必●刷
1. 某兴趣小组在进行测定小灯泡额定功率实验时,可用的实验器材有:标有“0.2安”字样的小灯泡、3节新干电池、标有“10欧1安”和“5欧1安”的滑动变阻器、电压表、电流表、电键和导线若干,所有器材均完好。他们第一次选择了3节新干电池和标有“5欧 1安”的变阻器及其它相关器材进行实验,实验电路连接正确、步骤规范,但在实验过程中发现无法完成实验。接着,他们更换了部分器材,使用2节新干电池和标有“10欧 1安”的变阻器重新进行了第二次实验,但在实验过程中发现依旧无法完成实验。然后他们经商量,对器材又做了一定的调整,最后顺利地完成了实验。
(1) 请画出正确的实验电路图。
(2) 请分析他们第一次实验时无法完成实验的原因是: 。
(3) 该小灯泡的额定功率应介于 瓦至 瓦之间。
L
P
R
S
V
A
2. (2023宝山二模)在“测定小灯泡的电功率”实验中,所用器材如图(a)所示(导线未画出)。电源电压为3伏且保持不变,小灯泡的额定电压为2.2伏(电阻约为10Ω)。
①连接电路,闭合开关后,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡的亮度不变且很暗。出现此现象的原因是: ;
②现有规格为“2Ω 1.0A”、“5Ω 0.5A”、“10Ω 0.2A”的三个滑动变阻器供选择,为了顺利完成实验,应选用规格为 的滑动变阻器连入电路;
③正确连接电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,记录滑片处于不同位置时,电压表和电流表的示数如下表,并依据表中数据绘制U-I图像,如图(b)所示;
序号
1
2
3
4
5
电压表示数(V)
1.0
1.4
1.8
2.2
2.6
电流表示数(A)
0.12
0.16
0.18
0.20
0.22
则小灯泡的额定功率是 瓦;
④若不更换实验器材, (选填“能”或“不能”)做“探究导体中电流与电压的关系”实验,理由是: 。
3. (2023虹口二模)小王做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电压为2伏的整数倍)、滑动变阻器两个(分别标有“20Ω 2A ”“50Ω 2A”字样)、待测小灯(标有“3.8V”字样)、电流表、电压表、开关及导线若干。他选取一个变阻器进行实验,正确连接电路且实验步骤正确。他闭合开关并记录第一组数据,然后移动变阻器滑片到中点附近时,发现电流表指针自原位置偏转了半小格,如图(a)所示,他记录此示数为0.15安,电压表示数如图(b)所示。他设法使小灯泡正常发光,发现正常发光时电流表示数为0.2安。
①计算小灯泡的额定功率P额;
②小王同学计算了小灯的电阻,发现随着小灯两端电压增大,小灯电阻阻值在不断变大。请通过分析计算实验中所用电源的电压U 。
4.(2023嘉定二模)小嘉做“测定小灯泡的电功率”实验。现有器材:电源(电压为1.5伏的整数倍且保持不变)、待测小灯泡(标有“0.3A”字样)、滑动变阻器(标有“20Ω 1A”字样)、电流表、电压表(仅0~3V档完好)、开关各一个和导线若干。他正确串联电路,将电压表并联在电路中,再将变阻器滑片移至一端。闭合开关,观察到电压表、电流表的示数如图(a)、(b)所示。在电路安全情况下,移动变阻器滑片,小灯泡始终不能正常发光。经过思考,小嘉重新调整电路并实验,当小灯泡正常发光时,观察到电压表指针指在刻度盘正中央。
①小嘉判定小灯泡正常发光的依据是_________。
②调整电路前,电压表并联在_________(选填“小灯泡”、“滑动变阻器”或“电源”)两端,理由是_________。
③求小灯泡的额定功率P额。(写出主要的计算过程)
5.(2023金山二模)小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电压为2伏的整数倍且保持不变)、小灯泡两个(甲灯标有“2.2V”,乙灯标有“3.8V”字样)、电流表、电压表、滑动变阻器(标有“10Ω 2A”字样)、开关各一个,以及导线若干。他选择甲灯泡正确连接电路,操作规范。闭合开关后观察到小灯泡亮度超出了它的正常发光的亮度,电流表示数如图(a)所示。经思考,小华断开开关,仅更换小灯泡乙后再闭合开关,当移动变阻器滑片P至某位置时,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图(b)所示。
(1)乙灯泡的额定功率为_____瓦;
(2)根据相关信息,求出电源电压(需写出计算过程)。
6.(2023宝山一模)小宝同学做“用电流表、电压表测电阻”实验,电源电压为3伏且保持不变,滑动变阻器标有“5Ω 3A”字样。
① 用笔线代替导线,将图示的电路连接完整(要求滑片位于阻值最大处);
② 闭合开关S后,电流表的示数为0.3安,电压表的示数为1.5伏,则待测电阻Rx阻值为 欧;
③ 小宝同学继续用图示电路做“测定小灯泡的电功率”实验。他用额定电压为“2.2V”和“2.5V”中的一个待测小灯直接替换掉待测电阻Rx ,闭合开关 S后,移动滑动变阻器的滑片,发现滑片在中点附近某位置时,小灯正常发光,此时电流表的示数为0.3安,则该实验中所用小灯泡的额定功率为 瓦(请通过计算说明)。
7. (2025嘉定二模)小嘉做“测定小灯泡的电功率”实验,现有滑动变阻器两个(分别标有“10Ω 2A”“20Ω 1A”字样),其他器材齐全且完好。小嘉选取其中一个变阻器与电源(电压为1.5伏的整数倍)、待测小灯(额定电压为“2.5V”或“4.5V”)、电流表、开关串联,将电压表并联在电路中,滑片移至变阻器一端。闭合开关,观察到电压表的示数如图15(a)所示,小灯泡发光较亮,移动滑片,电压表示数变大,发现无法完成实验。他思考后做出调整,重新连接电路,并使变阻器接入电路中的电阻最大。闭合开关,观察到电流表示数如图15(b)所示,移动滑片,小灯泡正常发光时,电流表的指针恰好指在表盘正中央。
图15
(a) (b)
(1) 调整前,电压表并联在 两端。
(2) 小嘉做出的调整为 。
(3)分析计算电源电压U及小灯泡的额定功率P额。
8. (2025金山二模)小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有两个小灯泡(分别标有“2.2V 0.3A”“3.8V 0.3A”字样),滑动变阻器两个(其中A标有“10Ω 1A”字样,B标有“20Ω 1A”字样),他选择其中一个小灯泡与电源(电压为2伏的整数倍且保持不变)、电流表、其中一个滑动变阻器、开关串联,然后将电压表并联在电路中。小华闭合开关,移动变阻器的滑片,在草稿纸上记录了两组实验数据,如图11所示。
0.3安
图11
2.2伏
0.22安
3.5伏
(1)判定小灯正常发光的依据是 。
(2)请根据相关信息求出电源电压U,并判断小华选用的滑动变阻器的规格。(需写出解答过程)
(3)小灯的额定功率为 瓦。
9.(2025闵行二模)小明同学做“测定小灯泡电功率”实验,所用器材齐全且完好,电源电压为4.5伏保持不变,滑动变阻器标有“20欧 1安”字样,待测小灯标有“0.3安”字样。他先把电源、待测小灯、滑动变阻器、电流表和开关用导线串联连接,再把电压表并联在电路中,并将滑片移至某一端。闭合开关,移动滑片,小灯亮度发生改变,在此过程中,电路中电流能达到的最小值为0.24安,且小灯正常发光时电压表的示数如图12所示。
图12
(1)当小明观察到电流表示数为0.30安时,可以判定小灯处于__________状态。
(2)请根据相关信息计算出小灯的额定功率P额。
10.(2025浦东一模)小珠做“测定小灯泡的电功率”实验,她将电源(可调节至2V、4V、6V、8V)、待测小灯(额定电压为“5V”或“6V”)、滑动变阻器(标有“10Ω 2A”字样)、电流表和开关串联,并将电压表并联在电路中。小珠将滑动变阻器的滑片移至一端,闭合开关,小灯恰好正常发光。她断开开关,仅调小电源电压,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片至某一位置时,小灯再次正常发光。两次小灯正常发光时,电压表的指针位置均如图13所示。(两次实验过程中,电表均选择了合适的量程)
图13
(1)该实验的实验原理是________。
(2)求小灯泡的额定功率P额。(需写出解答过程)
11. (2025奉贤二模)小明和小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有相同的电源(电压为2伏的整数倍且不变)、相同规格的待测小灯(标有“0.3A”字样)、两个滑动变阻器(分别标有“10Ω 2A”、“20Ω 2A”字样),其他器材齐全且完好。他们各选取一个滑动变阻器,连接电路进行实验。小明正确连接电路且实验步骤正确,闭合开关后,观察到电压表的示数如图12所示。小华连好电路后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片进行实验,实验数据如下表所示。
① “测定小灯泡电功率”的实验原理是___________。
② 根据表中实验数据可知,小华将电压表并联在__________(选填“待测小灯”、“滑动变阻器”或“电源”)两端。
③ 求小灯泡的额定功率P额。(请写出计算和推理过程)
12.(2025徐汇二模)小徐和小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有输出电压分别为3伏和6伏的电源各1个,同样的待测小灯(标有“0.28A”字样)2个,滑动变阻器2个,电压表、电流表、开关各2个,导线若干。小徐和小华分配器材,分别进行实验。
小华使用自己分配到的器材连接电路,进行实验。他将滑动变阻器的滑片移到一端后闭合开关,然后再移动变阻器的滑片,发现电压表的示数由闭合开关后的2伏逐渐减小至零,电流表在此过程中示数的最小值为0.1安,无法使小灯正常发光。
小徐使用自己分配到的器材连接电路,进行实验,闭合开关后,移动变阻器的滑片直到小灯正常发光,他记录和处理的数据见表2。
表2
电压表示数/伏
电流表示数/安
额定功率/瓦
2.2
0.28
0.616
①小徐判定小灯泡正常发光的依据是_____________________________________。
②可选的滑动变阻器有A、B两个,分别标有“10Ω 2A”“20Ω 2A”字样,本次实验中小华选用的变阻器是________(选填“A”或“B”)。(需写出解答过程)
③分析以上信息,指出两位同学实验中的错误。________________________
④求小灯泡的额定功率P额。(需写出解答过程,结果保留两位小数)
13. (2025松江二模)小松同学做“测小灯泡的电功率”实验,他将电源(电压为1.5伏的整数倍且保持不变)、待测小灯(如图14 所示)、滑动变阻器、电流表、开关串联,并将电压表并联入电路。闭合开关,移动变阻器滑片,记录的部分数据及现象见表2。
①小松判定小灯正常发光的依据是________。
②实验中,电压表并联在________两端(选填“小灯”或“滑动变阻器”)理由是________。
③根据相关信息计算出电源电压U、小灯泡的额定功率P额。(需写出主要推理和计算过程)
14. (2025杨浦二模)小杨做“测定小灯泡电功率”实验,现有电源三个(电压分别为3伏、4.5伏、7.5伏)、待测小灯泡一个(标有“0.24A”字样)、滑动变阻器一个(标有“10Ω 1A”字样)、电压表一个(仅0-3伏量程完好),其它元件齐全且完好。小杨正确连接电路并规范操作,闭合开关后,观察到电压表的示数如图12(a)所示,此时小灯泡亮度很暗。小杨经过思考,更换了电源电压,调整了电路连接后,重新实验,将滑动变阻器的滑片移至某端点,观察到电压表示数如图12(b)所示。接着他又将滑片移至变阻器中间附近某位置,观察到电压表示数如图12(c)所示。小杨利用后两次的电压表示数中的一次数据计算出了小灯泡的额定功率。
(a) (b) (c)
图12
根据相关信息,完成以下问题。
(1)请写出小杨对电路连接的调整方法。
(2)求小杨调整电路前的电源电压U。(请写出计算或推理过程)
(3)求小灯泡的额定功率P额。(请写出计算或推理过程)
15. (2025长宁二模)小明和小华做“测定小灯泡的电功率”实验。他们所用电源电压相同(电源电压为2伏的整数倍),标有“2.2V”和“3.8V”字样的待测小灯泡各一个,小灯泡的额定功率一个大于1瓦,另一个小于1瓦,两个开关、两个标有“20Ω 1A”字样的滑动变阻器,数字式电压表、电流表及导线若干。他们各自选好小灯,正确串联电路,将电压表并联在电路中。闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,分别将测得的三组数据记录在表2、表3中。其中各有一组数据对应小灯正常发光。
表2:小明
表3:小华
序
号
电压表示数
(伏)
电流表示数
(安)
电功率
(瓦)
序
号
电压表示数
(伏)
电流表示数
(安)
电功率
(瓦)
1
2.2
0.32
1
2.2
0.20
2
2.5
0.30
2
2.5
0.22
3
3.8
0.22
3
3.8
0.24
(1)上述实验中,将电压表并联在滑动变阻器两端的是_______(选填“小明”或“小华”)。
(2)小明和小华所用电源的电压为_________伏。
(3)求出小明所选小灯的额定功率,并说明理由。
16. (2024静安二模)小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电压为2伏的整数倍)、待测小灯(标有“3.8V”字样)、滑动变阻器(标有“10Ω 2A”字样)、电流表、电压表、开关各一个、导线若干。他正确串联实验器材,将电压表并联在电路中。小华移动变阻器的滑片至阻值最大处,闭合开关,发现小灯泡发光较暗,电流表示数如图9(a)所示。当他移动滑片直至小灯泡正常发光时,电流表的指针与刚闭合开关时相比,偏转了1小格。接着他继续移动滑片,当小灯泡发光较亮时,电压表示数如图9(b)所示。
(a) (b)
图9
(1)根据实验相关信息,闭合开关时,小灯泡电功率额定功率(选填“高于”“等于”或“低于”)。
(2)实验中,电压表并联在两端(选填“小灯泡”或“变阻器”)。
(3)通过计算说明所用的电源电压U和小灯泡的额定功率P额。
17.(2024黄浦二模)小华同学做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电压为4.5伏、6伏、7.5伏、9伏中一个)、待测小灯泡(标有“2.5V”、“4.5V”字样中的一个)、滑动变阻器、电流表、电压表(只有0~3伏完好)、开关各一个及导线若干。小华正确连接电路,闭合开关,移动变阻器滑片,发现当电流表示数最大时,小灯泡发光仍较暗。他分析后,改变了电压表的位置,得到两组数据记录在表格中,并利用其中一组数据测得了小灯泡的额定电功率。小华实验中的部分数据见表。
(1)“测定小灯泡的电功率”的实验原理是________。
(2)待测小灯泡的额定电压为________伏。
(3)求小灯泡的额定功率P额。(需写出解答过程)
18. (2024奉贤二模)小华同学做“测定小灯泡电功率”的实验,他将电源(电源电压为2伏的整数倍)、待测小灯(标有“4.5V”字样)、电流表、滑动变阻器、开关串联,并将电压表并联接入电路中,闭合开关,移动滑片,进行实验。他将电压表的示数UV、电流表的示数IA以及两者的乘积分别记录在表格中,分析后,利用其中一组数据,测得了小灯泡的额定功率。下表为小华实验中的部分数据。
序号
UV(伏)
IA(安)
UVIA(瓦)
1
5.0
0.30
1.5
2
0.40
3
2.2
0.46
1.012
(1)测定小灯泡电功率的实验原理是____________;电压表并联在__________两端(选填“小灯泡”或“滑动变阻器”)。
(2)求小灯泡的额定功率P额(需写出计算过程)。
(3)求电源电压U(需写出计算过程)。
19.(2024虹口二模)小王做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电压有4、6、8伏三挡)、待测小灯泡(标有“2.5V”字样)、滑动变阻器(标有“10欧 2安”字样)、电流表、电压表、开关及导线若干。他正确连接电路,选择一挡电源电压,按正确步骤操作。闭合开关后,电压表与电流表的示数如图(a)(b)所示。他发现无法使小灯泡正常发光。经过思考后,他调整了电源电压的挡位,测出了小灯泡正常发光时的电流,如图(c)所示。
(1)分析在未换电源挡位前,小灯泡无法正常发光的原因。
(2)通过计算说明小灯泡正常发光时的电源电压U。
(3)计算小灯泡的额定功率P额。
20.(2024金山二模)小华做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电压为1.5伏的整数倍)、待测小灯泡(标有“0.3安”字样、额定功率小于1.5瓦)、电流表、电压表、开关、滑动变阻器(标有“10欧 1安”字样)各一个、以及导线若干。他正确连接电路且实验步骤正确。闭合开关后,电流表的示数如图11(a)所示。接着,他移动变阻器的滑片至另一端,在此过程中发现小灯始终无法正常发光。经过思考,小华更换电源并调整电路重新实验,当观察到小灯泡正常发光时,电压表的示数如图11(b)所示。
(1)判定小灯正常发光的依据是 。
(2)请通过计算求出调整后的电源电压U和小灯的额定功率P额。
(a) (b)
图11
21. (2024青浦二模)小李做“测定小灯泡的电功率”实验,他先将电源(电压保持不变)、小灯泡(标有“0.26A”字样)、电流表、滑动变阻器、开关串联,再将电压表并联在电路中。连接电路后他移动变阻器滑片至某一端,闭合开关,小灯泡不发光,电压表、电流表的指针分别指在4伏、0.4安位置;他换用同规格的小灯泡并重新连接电路,将变阻器滑片置于电阻最大处,闭合开关,观察到电流表示数如图10(a)所示,移动滑片直至小灯泡正常发光,电压表的指针与移动滑片前相比偏转了7小格,电压表表盘如10(b)所示。
图10
(a) (b)
(1)求电源电压U总。
(2)写出判定小灯泡正常发光的依据。
(3)求小灯泡的额定功率P。
22.(2024徐汇二模)某小组做“测定小灯泡的电功率”实验。小华将电源(电压为6伏)、待测小灯泡(标有“3.8V”字样)、滑动变阻器、电流表、开关串联,然后将电压表并联在电路中。小华闭合开关,移动变阻器滑片,记录了三组数据。他发现无法使小灯泡正常发光,于是对数据作了处理,根据公式p=UI=U=求得小灯泡的额定功率。他记录和处理的数据见表3。
表3
序号
电压表示数
/伏
电流表示数
/安
小灯泡的电阻
/欧
小灯泡电阻的平均值
/欧
1
2.0
0.22
9.1
10.0
2
2.4
0.24
10.0
3
2.8
0.26
10.8
小明观察电压表的表盘(图12(a))并经过思考,对小华连接的电路调整后,按正确步骤进行实验。当小灯泡正常发光时,观察到电流表示数如图12(b)所示。
(a)
图12
(b)
(1)分析表格数据,说明不能用小灯泡电阻的平均值替代小灯泡正常发光时电阻值的原因。____
(2)该小组可选的滑动变阻器有A、B两个,分别标有“10Ω 2A”“20Ω 2A”字样,本次实验中他们选用的变阻器是________(选填“A”或“B”)。(需写出解答过程)
(3)小明判定小灯泡正常发光的依据是______________________。
(4)求小灯泡的额定功率P额。(需写出解答过程)
23.(2024·上海·中考真题)物理王兴趣小组的同学小徐和小王做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电源电压未知且不变)、滑动变阻器两个分别标有A“5Ω 3A”B“20Ω 2A”字样,待测小灯(标有“2.5V”字样)、电流表、电压表、开关及导线若干。小徐选取其中一个变阻器进行实验,将电流表串联在电路中,将电压表并联在待测小灯泡两端,将滑动变阻器的滑片移至最大阻值处;闭合开关S后,此时电压表如图所示,他发现无法继续实验。小王选取另一个变阻器进行实验,并将电压表并联在电路中某处;移动滑片,进行实验,记录数据如下表,并用其中一组数据成功计算出小灯泡的额定电功率。
物理量实验序号
电压U(伏)
电流I(安)
1
3.0
0.22
2
2.0
0.28
3
1.5
0.30
①测定小灯泡电功率的实验原理是 ;
②请通过以上信息判断,小王同学所选滑动变阻器规格为 ,电压表并联在 两端(选填“电源”或“待测小灯泡”或“滑动变阻器”);
③请根据相关信息计算出小灯泡的额定功率P额。(需写出主要推理和计算过程)
24.(2024浦东二模)小明做“测定小灯泡的电功率”实验。他将电源(电压不变且为2伏整数倍)、待测小灯(规格为“2.5V 0.3A”或“3.8V 0.3A”)、滑动变阻器、电流表和开关串联,并将电压表并联在电路中。小明将滑动变阻器的滑片移至一端,闭合开关,观察到电压表和电流表示数如图11(a)(b)所示。他继续移动滑片直至小灯正常发光,此时电压表的指针相较于图(a)所示的位置偏转了6小格(实验过程中,未改变电表量程)。
(a) (b)
图11
(1)小明判定小灯正常发光的依据是________。
(2)求出电源电压和滑动变阻器的最大阻值(需写出主要推理和计算过程)。
(3)小灯泡的额定功率P额=________瓦。
25. 现有器材:电源(电压有2、4、6、8、10和12伏六档)、电流表、电压表和电键各两个,滑动变阻器(标有“20欧 2安”字样)、 待测小灯泡(标有“2.2伏”字样)和待测电阻RX各一个,以及导线若干。小华要做“用电流表、电压表测电阻” 实验,小红同时要做“测定小灯泡的电功率”实验,但由于变阻器只有一个,两位同学讨论后,设计实验方案并分配器材,然后使用各自分得的器材进行实验。实验中,小华发现电路中电流表的最小示数为0.2安;小红观察到当小灯泡正常发光时电流表的示数为0.3安。
(1)根据小华的实验的相关信息,
(a)画出小华实验的电路图。 (在答题纸的相应位置作图)
(b)电流表示数最小时测得的电阻Rx= 欧。
(2)根据小红的实验的相关信息,
(a)计算出小灯泡的额定功率P额; 。
(b)计算说明实验中小红选择的电源电压档位。 。
R
A
V
S
26.(2022杨浦区二模)现有电源(电压为6伏且保持不变)、滑动变阻器(标有“20欧 2安”字样)各两个,待测小灯泡(标有“0.2A”字样)、待测电阻RX各一个,其它器材齐全且完好。小杨要做“用电流表、电压表测电阻”实验,小浦要做“测定小灯泡的电功率”实验。他们选好实验器材正确串联电路,再将电压表并联在电路中。两人均规范操作,闭合开关后,小杨观察到电压表与电流表示数如图14(a)(b)所示;小浦移动变阻器滑片至中点附近,发现小灯泡正常发光,观察到电压表示数如图14(c)所示
根据上述信息,请判断:
①小杨实验时电压表的量程为_____伏(选填“0~3”或“0~15”)
②小杨将电压表并联在____________两端(选填“电源”、“待测电阻”或“滑动变阻器”),理由是:_____________。
③小浦实验时判断小灯泡正常发光的依据是:__________。
④请计算出小灯泡的额定功率P额。
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