初中物理人教版（2024）九年级全册第十八章 电功率第2节 电功率达标测试

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1．【实验目的】
学会用电压表和电流表测量小灯泡电功率，了解灯泡亮度与实际功率的关系。
2．【实验器材】
（1）电源、开关、导线、小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器。
（2）主要器材作用： ①电压表：测灯泡两端电压。
②电流表：测灯泡中的电流。
③滑动变阻器的作用：A保护电路。
B改变小灯泡两端电压，使灯泡正常发光。
【实验原理】
P=UI。
【实验电路图和实物图】
5. 【实验步骤】
（1）设计电路图并连接实物电路。
（2）检查无误后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，直到电压表示数为额定电压，记下此时的电流表示数，并观察灯泡发光情况。
（3）断开开关，根据P=UI算出额定功率。
（4）重复实验，测出实际电压小于U额、略大于U额时的电功率。
6. 【实验表格】
7．【实验结论】
（1）小灯泡的实际功率与实际电压有关：
灯泡两端电压越大，电功率越大。
（2）小灯泡亮度与实际功率有关：
灯泡实际功率越大，发光越亮。
8．【注意事项】
（1）开关要断开。
（2）电流表串联，电压表并联，选择合适的量程，“正进负出”。
（3） A.滑动变阻器按“上下各一”的原则接入电路。
B.闭合开关前，滑片移到阻值最大处。
1.电压表量程的选择：
（1）根据隐含条件选（如：题中的数据、表格等）。
（2）根据额定电压选：如“3.8V”灯泡，选大量程。
（3）根据电源电压选：如3V电源，选小量程。
2.电流表量程的选择：
（1）根据隐含条件选。
（2）根据I=P/U估测选：如“2.5V 1W”灯泡，选小量程。
（3）根据I=U/R选：如：“2.5V”灯泡电阻约6Ω，则选小量程。
3.测量灯泡额定功率的操作：
移动滑片，观察电压表示数，使电压表示数等于灯泡的额定电压。
4.电路连接正确，开始小灯泡不亮的原因：
滑动变阻器连入电路的阻值太大，小灯泡的实际电功率太小。
5.不能求电功率平均值的原因：
实际电压改变，灯泡电功率也改变。
6.小灯泡的U－I图像不是直线的原因：
灯丝电阻随温度的升高而增大
【典例1】在测量额定电压为2.5V小灯泡的电功率实验中，电源是三节新干电池。
（1）请用笔画线代替导线，将图的电路连接完整；（ ）
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于___________（选填“左”或“右”）端；
（3）闭合开关，移动滑片，当电压表的示数为___________ V时，小灯泡正常发光，读出电流表示数，可测得额定功率；
（4）继续移动滑片，电压表示数如图所示，为___________ V，此时电流表示数为0.24 A，小灯泡的实际功率为___________W；为了研究小灯泡发光情况与电功率的关系，除了表中记录的电表示数和电功率，还需要增加记录的内容是___________ ；
（5）分析实验数据可以发现，小灯泡两端的电压越高，它的实际功率___________ ；
（6）完成上述实验后，某小组设计了图所示的电路，用原来的电源和电压表测量原小灯泡的额定功率。方案如下：
①把定值电阻R0接入电路，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光；
②保持滑片位置不变，将电压表改接在R0两端，读出电压表示数；
③算出小灯泡的额定功率。
现有阻值为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻，为了能测出小灯泡的额定功率，结合题中的数据分析，定值电阻R0应选___________Ω的。
【答案】①如图；②左；③2.5；④2.2；⑤ 0.528；⑥小灯泡的亮度；⑦越大；⑧5。
【解析】（1）[1]本实验是为了测量小灯泡的电功率，所以滑动变阻器使用“一上一下”的接线柱串联接入电路，电压表并联在小灯泡两端，因为小灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表的量程选择0~3V，如图所示：
（2）[2]闭合开关前，为了保护电路，滑片应位于滑动变阻器的阻值最大处，根据电路图可知，下接线柱接在了右端，所以滑动变阻器的滑片应置于左端。
（3）[3]闭合开关，移动滑片，当电压表的示数为小灯泡的额定电压，即2.5V时，小灯泡正常发光，读出电流表示数，根据电功率公式可测得额定功率。
（4）[4]如图所示，因为电压表的量程选择的是0~3V，所以根据指针所在的位置可得，电压表的示数为2.2V。
[5]当电压表的示数为2.2V时，电流表的示数为0.24A，根据电功率公式可测得小灯泡的实际功率为
[6]因为研究的是小灯泡发光情况与电功率的关系，所以还需要增加记录的内容是：小灯泡的亮度。
（5）[7]由表格可知，小灯泡两端电压越大，通过小灯泡的电流越大，由公式可知，小灯泡的实际功率越大。
（6）[8]当小灯泡正常发光时
因为使用的还是原来的小灯泡，所以根据表格可知，小灯泡正常发光时，通过小灯泡的电流为0.26A，又因为使用的还是原来的电源，所以此时R0两端的最大电压为
根据欧姆定律可得R0的最大阻值为
故R0应选5Ω的。
【典例2】如图甲所示为测量小灯泡L功率的电路图，小灯泡L的额定电压为2.5V，电源电压恒为3V。实验中：
（1）在连接电路时，开关S应处于________状态；
（2）连接完电路后，闭合开关S，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，电流表示数始终为零，电压表示数始终为3V。假定电路中只有一处故障，则产生这一现象的原因可能是（ ）；
A.灯泡短路 B.灯泡断路
C.滑动变阻器短路 D.滑动变阻器断路
（3）排除故障后，继续实验，当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图乙所示，则此时流过灯泡的电流是________A，小灯泡的额定功率为________W；
（4）如果要使灯泡两端电压由2.5V调到2V，应该把滑动变阻器的滑片向________滑动（选填“左”、“右”）；
（5）根据实验数据绘制出小灯泡的电流I与电压U的关系图像，如图丙所示。当电压表示数增大时，灯丝温度会发生变化，灯丝电阻将（ ）
A.变大 B.变小 C.不变 D.无法确定
【答案】①断开；②B；③0.24；④0.6；⑤左；⑥A。
【解析】（1）[1]为保护电路，在连接电路时，开关S应处于断开状态。
（2）[2]电流表示数始终为零，电压表示数始终为3V，说明电路出现断路。电压表与小灯泡并联，小灯泡断路，故ABD不符合题意，故C符合题意。
故选C。
（3）[3]排除故障后，继续实验，当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图乙所示，电流表选用0~0.6A，分度值为0.02A，则此时电流表的读数为0.24A，即流过灯泡的电流是0.24A。
[4]小灯泡的额定功率为
（4）[5]由图知，灯泡与滑动变阻器串联接入电路，如果要使灯泡两端电压由2.5V调到2V，根据串联分压原理，应该把滑动变阻器的滑片向左滑动，使滑动变阻器接入电路阻值变大，分得电压变大，从而使灯泡两端电压由2.5V调到2V。
（5）[6]根据实验数据绘制出小灯泡的电流I与电压U的关系图像，如图丙所示。随灯泡两端电压的增大，通过灯泡的电流也增大，但电流增加的越来越慢，根据欧姆定律得，当电压表示数增大时，灯丝温度会发生变化，灯丝电阻将变大，故BCD不符合题意；故A符合题意。故选A。
【对点1】某同学用如图甲所示的电路测量小灯泡的电功率。实验中电源电压保持不变，小灯泡的额定电压是3.8V。
（1）图甲中有一根导线接错了，请你在这根导线上：打“×"，并补画出正确的那根导线______；
（2）正确连接电路后，小灯泡正常发光时电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电流是______A，小灯泡的额定功率是______W；
（3）测出小灯泡额定功率后，该同学接着移动滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为0.32A时，电压表的示数不可能是______（填标号）。

【答案】①如图；②0.3；③1.14；④AB。
【解析】（1）[1]原电路中，电流表与滑动变阻器串联后和灯泡并联，且电压表串联在电路中，这些是错误，电流表、滑动变阻器和灯泡应串联，电压表并联在灯泡两端，如图所示
（2）[2]由图乙可知，电流表的量程为0~0.6A，根据指针的位置可得，电流表的示数为0.3A。
[3]小灯泡正常发光时的电流为0.3A，因为小灯泡正常发光，所以其两端电压等于小灯泡的额定电压，即3.8V，根据功率公式P=UI可得，小灯泡的额定功率为
（3）[4]正常发光时，灯泡的电阻为
当电流表的示数为0.32A时，若电压表的示数为3.9V，则此时灯泡的电阻为
若电压表的示数为4.0V，则此时灯泡的电阻为
若电压表的示数为4.1V，则此时灯泡的电阻为
又因为灯泡的电阻随灯泡两端电压的增大而增大，所以电压为3.9V、4.0V和4.1V时，灯泡的电阻应该要大于R正，但是很明显，只有，符合条件，所以电压表的示数不可能是3.9V和4.0V。故选AB。
【对点2】某实验小组测额定电压为2.5V小灯泡的额定功率。
（1）用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整_______（要求：根据小灯泡额定电压选择量程）。
（2）正确连接好电路，闭合开关，电流表的指针看不出偏转，而电压表的指针有明显的偏转，则电路故障可能是________（选填“电流表”、“小灯泡”或“滑动变阻器”）断路引起的。
（3）排除故障后，按正确步骤进行实验，该小组利用记录下的实验数据，绘制出了小灯泡两端电压U和通过它的电流I的关系图象如图乙，由图象可知，小灯泡的额定功率为________W。
（4）该小组的同学根据所测数据计算出小灯泡的电阻不是一个定值，通过查阅资料得知，灯丝的电阻随温度的升高而增大，随温度的降低而减小。试判断当灯丝的温度为0℃时，灯丝的电阻________0（选填“等于”或“不等于”）。
【答案】①如图；②小灯泡；③1.25；④不等于。
【解析】（1）[1]由题意可知，小灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表的路程选择0~3V，电压表应该并联在小灯泡的两端，电压表的接线柱满足“正进负出”。电路图连接如图所示
（2）[2]正确连接好电路，闭合开关，电流表的指针看不出偏转，而电压表的指针有明显的偏转,说明了电路中出现了断路，由于电压表指针有示数，所以电流表和滑动变阻器不存在断路现象，否则电压表也将无示数，根据现象判断是与电压表并联的小灯泡出现了断路。
（3）[3]根据小灯泡两端电压U和通过它的电流I的关系图象可知，当达到小灯泡额定电压2.5V时，额定电流为0.5A，根据电功率的公式得
[4]灯丝的电阻随温度的升高而增大，随温度的降低而减小，但是电阻是由于自由电子与金属正离子碰撞而产生的，当温度降到0℃时，并不能完全抑制这种碰撞，只能减小碰撞，所以电阻不等于0。某些物质可能在很低的温度下（几K左右），电阻为0，变成超导体。
（2023重庆）在“测量小灯泡的电功率”实验中，小华准备了以下器材：电源、标有“”的小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。请完成下列问题：
（1）如图甲，请用笔画线代替导线，正确连接电路______；
（2）在开关S闭合前，应将滑片P移到______端（选填“A”或“B”）；
（3）闭合开关S，发现灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，该电路故障可能是小灯泡______；
（4）排除故障后，闭合开关S，移动滑片P，同时眼睛要观察______表的示数，直到示数为______V时，小灯泡正常发光，记录电压表和电流表示数；
（5）继续移动滑片，让电压表示数低于，某时刻电流表示数如图乙为______A，观察灯泡亮度并记录电表示数：继续缓慢移动滑片，让电压表示数高出少许，观察灯泡亮度并记录电表示数。小华根据所有实验数据作出了小灯泡的图像，如图丙，则小灯泡额定功率为______W；
（6）根据小灯泡图像和亮度变化，还可以发现______。
【答案】（1） （2）B （3）短路 （4）电压 2.5 （5）0.2 0.75 （6）小灯泡的温度升高，其电阻变大
【解析】（1）根据实验要求可知，电压表测小灯泡两端的电压，由于小灯泡的额定电压为2.5V，则电压表选择小量程
（2）闭合开关前，为了保护电路，滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处的B端。
（3）灯泡不亮，说明没有电流流过小灯泡，电流表有示数，说明电路是通路，电压表没有示数，说明小灯泡两端没有电压，则电路故障可能是小灯泡短路。
（4）闭合开关S，移动滑片P，要使小灯泡正常发光，则应该观察电压表的示数，使其达到小灯泡正常发光的额定电压2.5V，记录电压表和电流表示数。
（5）由于电流表的小量程接入电路，当电流表示数如图乙所示时，此时电路电流为0.2A。
根据小灯泡的图像图丙可知，当达到小灯泡的额定电压2.5V时，通过小灯泡的额定电流为0.3A，由可得，小灯泡的额定功率为
根据小灯泡图像和亮度变化可知，随着小灯泡两端的电压增大，小灯泡的温度升高，其电阻变大。
2．（2023安徽）用图1所示电路测量小灯泡的电阻和电功率，电源电压为4.5V，小灯泡L的额定电压为2.5V。滑动变阻器的规格为“50Ω 1.5A”。
（1）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移至_______（选填“a”或“b”）端；
（2）正确连接电路后，闭合开关S，调节滑动变阻器进行多次测量，部分实验数据如上表所示。第4次测量时，电流表示数如图2所示，此时小灯泡的电阻为_______Ω，电功率为_______W；
（3）由实验数据可以判断，小灯泡正常发光时的电阻可能为_______（选填“①”“②”或“③”）。
①7.60Ω ②8.93Ω ③10.60Ω
【答案】（1）b （2）10 0.9 （3）②
【解析】（1）为保护电路，连接电路时滑动变阻器滑片应置于最大阻值处，则应将滑动变阻器的滑片P移至b端。
（2）第4次测量时，电流表示数如图2所示，从图2可以看到，电流表的量程为0.6A，分度值为0.02A，指针指在刻度盘的中间，电流示数为0.3A。再从表格中得知，电压表的示数为3.0V，即小灯泡的电压为3.0V，根据欧姆定律的变换式可知，此时小灯泡的电阻为
根据电功率的公式可知，此时小灯泡的电功率为
（3）第4次测量时，小灯泡的电阻为10Ω。从表中的数据可以看到，随着灯泡电压的增大，灯泡实际功率增大，灯丝温度升高，灯丝的电阻值在增大。小灯泡正常发光时，其电压为2.5V，这电压值在第3次实验与第4实验之间，那么电阻值也应该在第3次实验与第4实验之间。第3次实验是8Ω，第4实验是10Ω，则这电阻值在8Ω与10Ω之间。
故选②。实验序号
电压表示数
电流表示数
电功率
P/W
灯泡亮度
1
2
3
实验次数
电压U/V
电流I/A
电功率P/ W
1
2.5
026
2
0.24
3
2.8
0.28
序号
U/V
I/A
R/Ω
1
1.0
0.18
5.56
2
1.5
0.22
6.82
3
2.0
0.25
8.00
4
3.0