内容正文:
物 理
九年级上册 HY
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第十五章 电能与电功率
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15.3
用电器的正确使用
课时2 测量小灯泡的电功率
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基础
知识点1 测量小灯泡的电功率
1.【2025云南中考】同学们测量额定电压为 小灯泡的电功率。
甲
乙
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(1)实验前,电流表指针位置如图甲所示,应对电流表进行______。
调零
【解析】由题图甲可知,实验前电流表指针未指在零刻度线处,故应对电流表进行调零。
(2)同学们连接的电路如图乙所示,经检查发现、 两点间的导线连接错误,应
改接到_________________两点之间;更正错误后,将滑动变阻器的滑片置于最____
(填“左”或“右”)端。
、(或、)
右
【解析】灯泡应该串联在电路中,所以将、两点间的导线改接到、(或、 )两
点之间;闭合开关前,滑动变阻器滑片应该置于最大阻值处,所以滑片应置于最右端。
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(3)闭合开关,无论怎样调节滑动变阻器小灯泡都不亮,经检查发现小灯泡灯丝断
了,此时电压表____(填“有”或“无”)示数。排除故障后继续实验,移动滑动
变阻器的滑片使小灯泡正常发光,继续调节滑动变阻器,使电压表示数低于、略高
于小灯泡的额定电压。实验数据和现象记录如下表,表中 处的数据为_____。
实验次数 小灯泡两端的电压 通过小灯泡的电流 小灯泡的亮度
1 0.30 正常发光
2 2.0 0.26 较暗
3 3.0 0.32 较亮
有
2.5
【解析】若小灯泡灯丝断了,则电压表直接与电源相连,电压表有示数;小灯泡的额
定电压为,则小灯泡正常发光时其两端电压为,即表格中 处的数据为2.5。
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(4)分析表格中的信息可知小灯泡的额定功率为______ ,小灯泡的实际功率越
____,小灯泡越亮。某同学通过计算不同电压下小灯泡电功率的平均值来减小误差,
这种做法是______(填“正确”或“错误”)的。
0.75
大
错误
【解析】由表格数据可知,灯泡正常发光时通过它的电流为 ,则灯泡的额定功
率为 ;由表格数据知,灯泡实际功率越大,灯
泡越亮;灯丝电阻随温度的升高而增大,灯泡的电功率随着其两端电压的增加而增大,
求不同电压下小灯泡电功率的平均值是没有意义的,故该同学的做法是错误的。
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知识点2 用电能表测量家用电器的电功率
2.[中]为了解家用节能灯的耗能情况,小明进行了以下实践。
甲
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(1)如图所示是小明家的节能灯和电能表。图中电能表的示数为________ ,
该电能表所接电路短时间允许的最大电功率是_______ 。
8 800
【解析】电能表读数时要注意数字栏中最右边的一位是小数位,单位是 ,由题
图可知,电能表示数为 ;由电能表表盘参数可知,电能表所接电路短时
间允许的最大电功率 。
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(2)小明打开室内的一盏节能灯,节能灯正常发光。他测得 内电能表指示灯
闪烁了50次,则测得的电功率是_______ ,与节能灯铭牌上所标数值明显不符,原
因最可能是___。
A.小明家的节能灯比较特殊,功率很大
B.小明没有关闭其他用电器
1 000
B
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【解析】表示电路中用电器每消耗 电能,电能表的指示
灯闪烁3 000次,则电能表指示灯闪烁50次消耗电能 ,
测得节能灯的电功率: ; 由图甲可知,节能灯
的额定功率为,但计算出的结果为 ,两者相差很大,所以不可能是节
能灯功率很大,很可能是小明在测量时没有关闭其他用电器,故所测数据为当时电
路中所有正在工作的用电器的总功率,故选B。
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(3)解决上述问题后,小明经过思考设计了以下两种实验方案重新进行测量。
甲方案:测量出节能灯使电能表显示消耗电能所用的时间 ;
乙方案:测量指示灯闪烁3次所用时间 。
你认为____ (填“甲”或“乙”)方案更合理,并说出另一个方案的不足之处:
_______________ 。
乙
所需时间太长
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【解析】节能灯额定功率 ,其单独工作使电能表显示消耗
电能所用的时间 ,时间太长,此方案不合理;若电能
表指示灯闪烁3次,说明电路中消耗电能 ,则节
能灯的工作时间 ,故电能表指示灯闪烁3次所
用时间比较好测量和记录,故乙方案更合理。
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刷应用
3.实验室购买了一批规格为“ ”的小灯泡,某同学在使用其中一只小灯
泡做测量电功率的实验时,得到了如表所示数据。
实验次数 1 2 3
电压/ 3 2.5 2
电流/A 0.44 0.4 0.34
(1)分析这组数据,你认为该小灯泡合格吗?________,原因是__________________
_______________________________。
不合格
在额定电压下,该小
灯泡的功率不等于要求的额定功率
【解析】这只小灯泡在电压下的功率 ,
所以该小灯泡不合格。
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(2)假如生产这种小灯泡用的钨丝的粗细是一定的,则这个小灯泡内钨丝的长度与
合格产品的长度相比是长了还是短了?______,原因是________________________。
短了
原因见解析(合理即可)
【解析】由 可知,该小灯泡内钨丝的电阻偏小,而钨丝的横截面积一定时,
钨丝越短,电阻越小,所以实验中的小灯泡内钨丝的长度比合格产品的长度短。
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关键点拨
(1)根据表中测量数据,求出灯在额定电压下的功率,与灯标注的额定功率进行比
较判断是否合格;
(2)导体电阻的大小与导体的长度、横截面积等有关。
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提升
1.【2026安徽淮南质检,中】下图是“”的灯和“ ” 的白炽灯正常工作时
将电能转化为内能和光能的情况。当两灯在同等情况下均正常工作时,下列说法正确的是 ( )
B
A.相同时间消耗的电能: 灯少于白炽灯
B.两灯的光亮程度: 灯高于白炽灯
C.相同时间产生的内能: 灯多于白炽灯
D.两灯获得的实际电压: 灯低于白炽灯
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【解析】因为两灯的额定功率相同,根据 可知,当两灯均正常工作时,相同
时间内,两灯消耗的电能相等,故A错误;由图可知,白炽灯把大部分电能转化为内
能,灯把大部分电能转化为光能,因此相同时间内 灯产生的内能小于白炽灯,
说明灯电能转化为光能的效率高, 灯的光亮程度高于白炽灯,故B正确,C错
误;当两灯均正常工作时,灯两端的实际电压均等于其额定电压,即 灯两端的
实际电压等于白炽灯两端的实际电压,故D错误。
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2.【2025安徽马鞍山模拟,中】如图所示的电路中,电源电压保持不变, 为定值
电阻。当在电路中、两点间接入一个标有“”的小灯泡时,闭合开关 ,
它恰好正常发光;若在、两点间换接一个标有“ ”的小灯泡,闭合开关
,它实际消耗的电功率将( )
A
A.小于 B.大于 C.等于 D.都有可能
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【解析】接入小灯泡后,题图为灯与定值电阻串联的电路,两个小灯泡的额定电压
相等,根据可得,,标有“ ”的小灯泡的电阻小于标有“
”的小灯泡的电阻,闭合开关,标有“ ”的小灯泡恰好正常发光,
说明此时、两点间电压是额定电压;根据串联分压原理,当在、 两点间换
接一个标有“”的小灯泡时,、 两点间接入的电阻减小,此时小灯泡两
端的实际电压减小,将小于 ,小灯泡两端的实际电压小于额定电压,则实际功率
小于额定功率,因此它实际消耗的电功率将小于 ,故A正确。
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3.[中]标有“”的小灯泡和标有“”字样的小型电加热器 ,
它们电流与电压变化的关系如图甲所示。现将它们连入电源电压可调的图乙所示电
路中,闭合开关 ,在确保用电器安全的情况下,下列说法正确的是( )
甲
乙
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A.灯泡 的电阻等于电压表和电流表示数之比
B.电路中允许通过的最大电流为
C.若电加热器的实际功率为,则此时灯泡的电阻为
D.若通过灯泡的电流为,则电加热器的实际功率为
√
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【解析】根据图乙可知,闭合开关后,和灯泡串联,电压表测 两端的电压,电
流表测电路中的电流,根据欧姆定律可知 的阻值等于电压表和电流表示数之比,
故A错误;串联电路电流处处相等,根据可得,标有“ ”的小灯泡
允许通过的最大电流,标有“ ”的小型电加热器
允许通过的最大电流 ,所以电路中允许通过的最大电流为
,故B错误;如果电加热器的实际功率为,根据图甲可知电加热器 的电
阻不变,则 ,由可得: ,
因与灯泡串联,则通过灯泡的电流也是 ,根据图甲可知,此时灯泡两端的电
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压为,此时灯泡的电阻 ,故C正确;如果通过灯泡的电流为
,则通过电加热器的电流也是,再根据图甲找出此时 对应的电压值是
,则电加热器的实际功率为 ,故D错误。
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4.【2026辽宁鞍山调研,中】已知甲、乙两灯的额定电压分别是和 ,两灯的
关系图像如图所示。在确保电路安全的前提下,两灯串联,电路两端的最大电
压是____ ;两灯分别串联与并联时,电路消耗的最大电功率之比为_______。
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【解析】甲灯两端电压为额定电压时,通过甲的额定电流为 ;乙灯两端
电压为额定电压时,通过乙的额定电流为 ;两灯串联时,电路中的最大电
流,此时甲灯正常发光(其两端电压为 ),当通过乙灯的电流
为时,乙灯两端电压为 ,电路两端允许加的最大电压
,此时电路消耗的最大电功率
;并联电路两端可加的最大电压为 ,甲、乙两
端电压为时,, ,干路允许通过的最大电流
,此时电路的最大电功率
,两灯分别串联与并联时,电路消耗的最大电功
率之比 。
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思路分析
据图得出甲、乙两灯的额定电流,当甲、乙两灯串联时,电路电流不能大于甲、乙
中较小的额定电流,据此进一步求出电路两端的最大电压;当甲、乙两灯并联时,
根据并联电路电压规律选取甲、乙中较小的额定电压作为电源电压,进一步计算两
灯分别串联与并联时,电路消耗的最大电功率之比。
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5.【2025四川泸州模拟,中】小明测量小灯泡的额定功率(额定电压为
)的实验电路图如图所示,电源电压约为 且恒定不变,由于
电压表只有 量程可用,聪明的小明调整实验方法后,仍然准确测
比上一次
减小
1.14
出了小灯泡的额定功率。他连接好电路后,闭合开关,调节滑动变阻器滑片,使电
压表的示数为 ,然后断开开关,将电压表并联在滑动变阻器两端,再次闭合开关
后,观察电压表示数并记录,然后移动滑动变阻器滑片,直至电压表示数_________
_________,读出此时电流表示数为,则小灯泡的额定功率为______ 。
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【解析】由题知,电源电压约为 且恒定不变,但电源电压的具体值未知;小明
连接好电路后,闭合开关,调节滑动变阻器滑片,使电压表的示数为 (即灯泡两
端的电压为 ),如图甲所示;然后断开开关,将电压表并联在滑动变阻器两端,
再次闭合开关后,因滑片位置不变,则灯泡两端的电压仍然为 ,观察并记录此时
电压表的示数,如图乙所示;再移动滑动变阻器的滑片,使灯泡两端的电压为 ,
此时灯泡正常发光。
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甲
乙
移动滑片前后,灯泡两端的电压增大了 ,由于电源电压恒定不变,则由串联电
路的电压特点可知,变阻器两端的电压(电压表的示数)减小了 ,所以观察到
移动滑动变阻器滑片后的电压表示数比上一次减小 时,灯泡正常发光;当小灯
泡正常发光时,电流表示数为 ,则小灯泡的额定功率为
。
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6.【2025山西晋城调研,中】小梦家网购了一台小太阳取暖器,她想测量这台取暖
器高温挡的实际功率与铭牌上高温挡的额定功率是否相符,请你设计实验帮助小梦
解决问题。
(1)实验器材:____。
(2)实验步骤:____。
(3)实验结论:____。
【解】见解析(合理即可)
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【解析】(1)实验器材:电能表、秒表、小太阳取暖器。(2)实验步骤:①关闭
家中其他用电器,只让取暖器在高温挡单独工作,记录电能表指示灯闪烁 次所用
时间;②利用电能表的参数,求出取暖器这段时间内消耗的电能;③根据
求出其实际功率。(3)实验结论:若计算出的实际功率等于铭牌上高温挡的额定功
率,则相符,否则不相符。
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7.【2025安徽中考,中】如图所示的电路中,电源电压保持不
变,滑动变阻器的最大阻值为 ,、 均为定值电阻,
其中。当开关闭合,开关 断开,滑动变阻器的
滑片移至最左端时,电压表的示数为 ,电流表的示数
为 。
(1)求电阻 两端的电压;
【解】闭合、断开时,、、串联,电流表测电路中的电流,电阻 两端
的电压 。
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(2)求电阻 的阻值;
【解】当闭合、断开时,电路中、、串联,电压表测、 两端总电
压,两端的电压, 两端的电压
,所以电阻的阻值 。
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(3)闭合开关、,将滑动变阻器的滑片 移至某一位置,此时整个电路消耗的
电功率为 ,求滑动变阻器消耗的电功率。
【解】当闭合、断开时,电路中、、 串联,所以电源电压
,当、均闭合时,电路中被短路,、
串联,电路中的电流, 消耗的电功率
,所以滑动变阻器消耗的电功率
。
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刷素养 走向重高
8.核心素养 科学思维[中]如图所示电路,电源电压保持 不变,
滑动变阻器的最大阻值为 ,定值电阻为 。闭合开关后,
电压表示数为,的电功率为、电流表示数为。移动滑片 ,
下列图像可能正确的是( )
D
A. B. C. D.
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【解析】当滑动变阻器的滑片在最右端时,滑动变阻器接入电路的电阻为零,此时
电路中的电流最大,则最大电流: ,当滑片在最左端时,滑动
变阻器接入电路的电阻最大,此时电路中的电流最小,则最小电流:
,电路中的最小电流不可能为零,故A错误;根据串联
电路的电压规律可知, ,所以 图像为
一条直线,故B错误; 的最小和最大电功率分别为
, ,根据
可知,功率与 不成正比,故C错误,D正确。
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微专题4 灯泡亮度的判断
1.结合图像 【2025山东淄博调研,中】有、 两个小灯泡,
分别标有“”和“ ”,经实验测得它们的
关系图像如图所示,下列说法正确的是( )
B
①把它们并联后接在的电源两端,灯比 灯亮
②把它们串联后接在 的电源两端,两灯一样亮
③把它们串联起来接入电路中,其中一盏灯正常发光,另一盏
A.①② B.①③ C.③④ D.②③
灯两端电压不超过其额定电压,此时电源电压为
④把它们串联后接在的电源两端,灯的电功率为
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【解析】将、两灯并联后接在的电源两端,则 ,通过两灯
的电流分别为,,由可知,灯的实际功率大,则 灯比
灯亮,故①正确;两灯串联接在 的电源两端时,通过它们的电流相等,由图像
可知,两灯两端的电压不相等,由 可知,两灯的实际功率不相等,则两灯亮
度不同,故②错误;由图像可知,灯的额定电流为,灯的额定电流为 ,
因为两灯串联,则电路的最大电流为,由图像可知,此时灯泡、 两端的
电压分别为,,电源电压 ,故③
正确;两灯串联后接在 的电源两端,通过它们的电流相等,由上面的分析可知此
时电路中的电流为,则灯的电功率为 ,故④错
误。综上,B符合题意,故选B。
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刷有所得
两规格不同的灯泡串联时,有一盏灯正常发光,另一盏灯两端电压不超过其额定电
压,则额定电流较小的灯正常发光。
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2.结合电路图【2025云南曲靖期中,中】(多选)、 两个灯泡分别标有“
”和“”。现将、 两个灯泡按如图甲、乙两种方式连接,电源
电压相同(不考虑温度对灯丝电阻的影响),闭合开关后两灯泡均发光,下列分析
正确的是( )
甲
乙
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A.图甲中灯比 灯亮
B.图乙中灯比 灯亮
C.图甲中灯比图乙中 灯亮
D.图甲中的总功率比图乙中的总功率要小
√
√
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【解析】两灯的电阻分别为 , 。甲
图中灯与灯串联,灯的电阻大于灯的电阻,根据知, 灯的实际功率
大于灯的实际功率,灯比灯亮,故A正确;乙图中灯与 灯并联,两灯两端的
电压相同,灯的电阻大于灯的电阻,根据知,灯的实际功率小于 灯的实
际功率,灯比灯暗,故B错误;图甲中灯两端的电压小于电源电压,图乙中 灯
两端的电压等于电源电压,即图甲中灯两端的电压小于图乙中 灯两端的电压,所
以由可知,图甲中灯比图乙中 灯暗,故C错误;由串联电路中的总电阻大
于任何一个分电阻,并联电路中的总电阻小于任何一个分电阻可知,图甲电路中的
总电阻大于图乙电路中的总电阻,而电源电压相同,由 可知,图甲中的总功
率比图乙中的总功率要小,故D正确。故选 。
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关键点拨
灯泡亮度反映了其实际功率的大小,比较灯泡的实际功率需要考虑其两端的电压和
通过的电流。
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