2020-2021学年第3节 测量小灯泡的电功率当堂达标检测题

专项素养综合全练(七)

实验探究:测量小灯泡的电功率

类型一　伏安法测电功率

1.(2021北京门头沟期末)某同学测量额定电压为2.5 V的小灯泡L在正常发光时的电功率。

甲

乙

(1)他连接了如图甲所示的实验电路,其中有一个元件与导线连接有误,这个元件是:　　　　。 

(2)改正(1)中的错误后,闭合开关S,发现无论怎样调节滑动变阻器,电流表始终没有示数且小灯泡不发光,而电压表始终有示数且保持不变,则电路可能出现的故障是　　　　。 

(3)排除(2)中的故障后闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,小灯泡L在正常发光时电流表的示数如图乙所示,电流表的示数为　　　　A,小灯泡L的额定电功率为　　　　W。 

2.(2022甘肃兰州期末)测量小灯泡额定功率的实验电路如图甲所示,实验器材有:标有“2.5 V”字样的待测小灯泡、电压恒为4.5 V的电源、标有“20 Ω　1 A”的滑动变阻器、电流表(量程为0~0.6 A、0~3 A)、电压表(量程为0~3 V、0~15 V)、开关及导线若干。

甲

乙

(1)为保护电路元件安全,连接电路时开关应　　　　;闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应调至　　　　(选填“A”或“B”)端,这样做是为了　　　　。 

(2)按图连接好电路后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片P移到最左端时,灯不亮,电压表有较大的示数,经检查,导线连接完好,则电路故障是:　　　　。 

(3)排除故障后,向右移动变阻器滑片P,会看到灯泡变　　　　　(填“暗”或“亮”)一些,这说明灯泡的实际功率与　　　　　　　有关。 

(4)实验中电压表示数如图乙所示,为测量灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片P向　　　　(选填“左”或“右”)移动,直到电压表示数为　　　　。 

(5)当小灯泡两端的电压为额定电压时,电流表的示数为0.3 A,则小灯泡的额定功率为　　　　W。 

类型二　伏阻法测电功率

3.(2022广东佛山顺德期末)小明在“测量小灯泡的额定功率”实验中,选用的小灯泡标有“2.5 V”字样。

甲

乙

丙

(1)请用笔画线代替导线将图甲所示电路连接完整。

(2)闭合开关,小灯泡不发光,电流表无示数,电压表有示数,故障可能是　　　　。 

(3)排除故障后进行实验,电压表示数为2 V时,要使小灯泡正常工作,则应将滑片向　　　　(选填“左”或“右”)端移动。 

(4)图乙是小灯泡的I-U图象,则小灯泡的额定功率为　　　　W。 

(5)完成上述实验后,小明又设计了一种测额定功率的方案,如图丙所示,R0是阻值已知的定值电阻。

①连接好电路,闭合开关S,将开关S1拨到触点　　　　(选填“a”或“b”),移动滑片使电压表的示数为小灯泡的额定电压U1; 

②保持滑片的位置不动,再将开关S1拨到另一触点,电压表的示数为U2;

③用U1、U2和R0表示小灯泡的额定功率P=　　　　。 

类型三　安阻法测电功率

4.(2022辽宁大石桥期末)学习小组测量小灯泡的额定功率,进行如下操作:

甲

乙

丙

(1)按甲图连接电路,测量标有“3.8 V”的小灯泡的额定功率,调节变阻器滑片,使电压表示数为3.8 V时,电流表示数如图乙所示为　　　A,小灯泡的额定功率为　　　W。 

(2)实验中若电压表损坏,且电源电压未知,用一个已知阻值为10 Ω的定值电阻R0,利用如图丙所示电路测出另一只小灯泡(已知额定电压为3 V)的额定功率,小组的同学们完成了下列实验步骤:

①只闭合开关　　　　,移动滑片,使电流表的示数为　　　　A。 

②只闭合开关　　　　,保持滑片位置不变,读出电流表示数为0.45 A。 

③灯泡额定功率P额=　　　　W。 

类型四　转换法测电功率

5.(2021天津和平期末改编)在“测量小灯泡的电功率”实验中,电源电压为4.5 V且保持不变,待测小灯泡的额定电压为2.5 V。小虎想出一种不用电流表测量小灯泡额定功率的方法,设计了如图所示的电路,R0为5 Ω的定值电阻,请将以下实验步骤补充完整。

①检查电路无误后,闭合开关S,将开关S1拨至“1”,调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为　　　　V; 

②滑片不动,再将开关S1拨至“2”,读出电压表示数为1 V;

③小灯泡的额定功率:P额=　　　　W;若步骤②中,在将开关S1拨至“2”时,不小心将滑片向左移动了少许,其他操作正确,则测出的小灯泡额定功率将　　　　(填“偏大”“偏小”或“不变”)。 

类型五　电能表法测电功率

6.(2021广东佛山南海月考)(1)本峰和海辉两位同学周末在海辉同学家里看电视,海辉突然灵机一动,张老师刚讲过如何利用电能表测用电器的电功率,我们也测一下电视机的功率吧,于是他们观察了一下电能表,发现上面标有3 000 imp/(kW·h)的字样,再利用手中的手表就测出了电视机的电功率,请你把他们的方法写出来。

①　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; 

②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

电功率的表达式:P=　　　　。 

(2)他们测出海辉家电视机的电功率后,本峰同学想,我家的电视机的电功率是多少呢,于是提出去他家看一下他家电视机的电功率是多少,两人一起来到本峰同学家后想用同样的方法测出电视机的电功率,但是一看电能表发现表盘上的信息都看不清了,海辉犯起了愁,本峰突然灵机一动说我有办法,于是他找来了一只白炽灯,上面标有“220 V　100 W”字样,那么请你把本峰的方法写出来,并写出电功率的表达式。

①　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; 

②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

电功率的表达式:P=　　　　。 

类型六　等效替代法测电功率

7.(2022江苏泰州海陵期末节选)小清设计的测量额定电压为2.5 V的小灯泡额定功率的电路如图甲所示,图中电源电压保持3 V不变,滑动变阻器R的规格为“50 Ω　1 A”。

甲

乙

①他的测量步骤如下:

第1步:闭合开关S1,S2拨向　　　　(选填“a”或“b”),调节　　　　(选填“R”或“R0”),使电压表的示数为2.5 V; 

第2步:闭合开关S1,S2拨向　　　　(选填“a”或“b”),调节　　　　(选填“R”或“R0”),使电压表的示数仍为2.5 V,读出此时电阻箱接入电路中的阻值如图乙所示,则小灯泡的额定功率为　　　　W(保留两位小数); 

②在“第2步”中,若小清无意中将滑动变阻器的滑片P向左移动少许,测得小灯泡正常工作时的电阻将　　　　,则小清测得灯泡的功率将　　　　(两空均填“变大”“变小”或“不变”)。 

答案全解全析

1.(1)滑动变阻器　(2)灯泡断路　(3)0.3　0.75

解析　(1)滑动变阻器应按一上一下连入电路中,图甲所示的实验电路将滑动变阻器的上面两个接线柱连入电路中,连接有误。

(2)改正(1)中的错误后,闭合开关S,发现无论怎样调节滑动变阻器,电流表始终没有示数,小灯泡不发光,则电路可能断路,而电压表始终有示数且保持不变,电压表与电源连通,则电路可能出现的故障是灯泡断路。

(3)电流表选用小量程,分度值为0.02 A,电流表的示数为0.3 A,小灯泡L的额定电功率P=UI=2.5 V×0.3 A=0.75 W。

2.(1)断开　B　保护电路　(2)小灯泡断路　(3)暗　灯泡两端的电压　(4)左　2.5 V　(5)0.75

解析　(1)为保护电路,连接电路时开关应断开;闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应调至阻值最大处的B端;

(2)按图连接好电路后,闭合开关,将滑动变阻器的滑片P移到最左端时,灯不亮,电路可能断路,电压表有较大的示数,电压表与电源连通,经检查,导线连接完好,则电路故障是:小灯泡断路;

(3)向右移动变阻器滑片P,变阻器连入电路的电阻变大,由分压原理,变阻器两端的电压变大,由串联电路电压的规律,灯两端的电压变小,会看到灯泡变暗一些,这说明灯泡的实际功率与灯泡两端的电压有关;

(4)灯在额定电压下正常发光,图中电压表选用小量程,分度值为0.1 V,示数为2.2 V,小于灯的额定电压2.5 V,应增大灯两端的电压,根据串联电路电压的规律,应减小变阻器两端的电压,由分压原理,应减小变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片应向左移动,直到电压表示数为额定电压2.5 V;

(5)当小灯泡两端的电压为额定电压时,电流表的示数为0.3 A,则小灯泡的额定功率P=UI=2.5 V×0.3 A=0.75 W。

3.(1)如图所示　(2)灯泡断路　(3)左　

(4)1.25　(5)①a　③U1×

解析　(1)因为小灯泡的额定电压为2.5 V,所以电压表选用0~3 V的量程,滑动变阻器应接一上一下串联在电路中;

(2)开关闭合后,灯泡不发光,电流表没有示数,说明电路中某处断路;电压表有示数,说明电压表的两个接线柱向电源两极连接的导线中没有断路,因此是灯泡断路;

(3)电压表示数为2 V,小于灯泡的额定电压2.5 V,所以如果让小灯泡正常发光需要增大小灯泡两端的电压,由串联电路的电压规律可知,应减小变阻器两端电压,由分压原理,应减小滑动变阻器连入电路的电阻,所以滑片应该向左端移动;

(4)由图乙知小灯泡正常发光时,通过它的电流为0.5 A,小灯泡的额定功率P=UI=2.5 V×0.5 A=1.25 W;

(5)①为了让小灯泡正常工作,所以小灯泡两端的电压为其额定电压U1,此时电压表应该测小灯泡两端电压才能知道小灯泡两端电压是否是其额定电压U1,所以应将开关S1拨到触点a;

③电路中的电流I=,小灯泡的额定功率P=UI=U1×。

4.(1)0.3　1.14　(2)①S、S1　0.3　②S、S2

③0.45

解析　(1)如图乙所示,电流表示数为0.3 A,小灯泡的额定功率P=ULIL=3.8 V×0.3 A=1.14 W;

(2)①测量时,先闭合开关S和S1,小灯泡和定值电阻并联,电流表测量定值电阻R0中的电流,根据并联电路电压的规律知,调节滑动变阻器,当电流表的示数为I0==0.3 A时,小灯泡正常工作;

②保持滑片的位置不变,开关S1断开,S、S2闭合,电路连接方式不变,此时电流表测总电流,则灯仍正常发光,根据并联电路电流的规律,则通过小灯泡的电流为I额=I-I0=0.45 A-0.3 A=0.15 A;

③小灯泡的额定功率P额=U额I额=3 V×0.15 A=0.45 W。

5.①2　③0.5　偏大

解析　①闭合开关S,将开关S1拨至“1”时,小灯泡、R0和滑动变阻器串联,电压表测R0和滑动变阻器两端的总电压,要测量小灯泡的额定功率,需使小灯泡两端的电压等于其额定电压,则电压表的示数UV=U-U额=4.5 V-2.5 V=2 V;

②滑片不动,再将开关S1拨至“2”时,小灯泡、R0和滑动变阻器仍串联,电压表测R0两端的电压U0,则U0=1 V,由串联电路中各处的电流相等可知,此时电路中的电流I==0.2 A;

③小灯泡的额定功率P额=U额I=2.5 V×0.2 A=0.5 W;若步骤②中,在将开关S1拨至“2”时,不小心将滑片向左移动了少许,其他操作正确,则变阻器接入电路的电阻变小,电路的总电阻变小,由I=可知,测量的电流变大,所以测出的小灯泡额定功率将偏大。

6.见解析

解析　(1)①关闭家中其他用电器,只让电视机单独工作,记录一段时间t内电能表指示灯闪烁了n次。

②电视机在上述时间内消耗的电能为

W= kW·h×n= kW·h

实际功率P=

(2)①关闭家中其他用电器,只让电视机单独工作,记录一段时间t内电能表指示灯闪烁了n1次。

②关闭家中其他用电器,只让白炽灯单独工作,记录相同时间t内电能表指示灯闪烁了n2次。

相同时间内白炽灯和电视机指示灯闪烁的次数之比就是它们的功率之比,即:

因为P灯=100 W

所以P电视=P灯= W。

7.①a　R　b　R0　0.74　②变小　变大

解析　①第1步:闭合开关S1,S2拨向a,灯泡和滑动变阻器串联,电压表测量灯泡两端的电压,调节R,使电压表的示数为2.5 V;

第2步:闭合开关S1,S2拨向b,电阻箱和滑动变阻器串联,调节R0,使电压表的示数仍为2.5 V,读出此时电阻箱接入电路中的阻值,如图乙所示,为8.5 Ω,则灯泡正常发光时的电阻为8.5 Ω,则小灯泡的额定功率为P=≈0.74 W;

②在“第2步”中,若无意中将滑动变阻器的滑片P向左移动少许,会导致滑动变阻器接入电路的阻值变小,根据串联分压特点可知,测得小灯泡正常工作时的电阻将变小,根据P=可知测得灯泡的功率将变大。