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物理九年级全册第十三章 电功和电功率三 学生实验：探究----小灯泡的电功率练习
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这是一份物理九年级全册第十三章 电功和电功率三 学生实验：探究----小灯泡的电功率练习，共8页。试卷主要包含了能力提升，探究创新，学生实验等内容，欢迎下载使用。
一、能力提升
1.如图13-3-4是测定小灯泡电功率的实验电路,电路连接正确后闭合开关,发现灯不亮,电流表指针稍有偏转,电压表指针几乎不动,产生这一现象的原因可能是( )。
图13-3-4
A.灯泡断路
B.滑动变阻器短路
C.灯丝电阻值过大
D.滑动变阻器连入电路的阻值过大
2.在测定小灯泡额定功率的实验中,当用手移动变阻器滑片时,眼睛应观察( )。
A.灯泡的发光情况B.变阻器滑片的位置
C.电压表的示数D.电流表的示数
3.利用如图13-3-5所示的装置测量小灯泡的电功率,电源电压恒定不变,小灯泡上标有“3.8 V”字样。如果闭合开关,实验操作过程中出现了以下几种情况,分析错误的是( )。
图13-3-5
A.无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡不亮,电压表的示数几乎等于电源电压,电流表几乎无示数,原因可能是小灯泡断路
B.无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡很暗且亮度不变,原因是滑动变阻器同时接入两个下接线柱
C.当小灯泡的实际电压为2.5 V时,要测量小灯泡的额定功率,需将滑片向左移动
D.电压表无示数,小灯泡不亮,可能是小灯泡短路
4.小明同学想要研究小灯泡的电功率大小与电压、电流的关系。他选用了额定电压相同、额定功率相差较大的两个小灯泡。他所设计的电路图中有一幅如图13-3-6所示,图中两个小灯泡 相等,目的是研究小灯泡的电功率与 的关系。
图13-3-6
5.探究小灯泡电功率的实验电路如图13-3-7甲所示,实验中选择额定电压为2.5 V的小灯泡,调节滑动变阻器滑片的过程中发现小灯泡亮度变化,这是由 变化引起的。实验得到小灯泡的U-I图像如图13-3-7乙,则小灯泡的额定功率是 W。
图13-3-7
6.在探究小灯泡的电功率与哪些因素有关的实验中,小组同学猜想小灯泡的电功率可能与电压、电流有关,于是他们设计了如图13-3-8所示的三个电路图。
图13-3-8
(1)你认为图13-3-8 电路可以研究小灯泡的电功率与电压的关系,理由是 。
(2)小组同学经过分析讨论,选择正确的电路进行实验,得出了小灯泡的电功率与电压关系的正确实验结论。支持该结论的实验现象是 。
7.在测量小灯泡额定功率的实验中,选用小灯泡的额定电压为2.5 V,阻值约为10 Ω,现有规格分别为“10 Ω 2 A”和“50 Ω 1 A”的滑动变阻器,电源电压为6 V。
图13-3-9
(1)本实验应选择规格为“ ”的滑动变阻器。
(2)分组实验中,某组同学连接成图13-3-9甲所示的电路,试触时发现电压表的指针 。
A.偏向没有刻度的一侧
B.不偏转
C.偏向满刻度一侧
(3)在图13-3-9甲中标记错误,用笔画线代替导线,画出正确接法。
(4)排除故障后,闭合开关,发现此时灯泡不亮且电压表示数很小;为判断是否还有故障,接下来应 ,观察灯泡是否发光、电压表示数是否变化。
(5)实验中进行多次测量,当小灯泡正常发光时,电流表示数如图13-3-9乙所示,为 A,小灯泡的额定功率为 W;实验中多次测量的目的是 。
(6)实验完成后,某同学利用现有器材重新组装如图13-3-9丙所示的电路,可以探究的问题有 。
二、探究创新
8.实验室购买了一批规格为“2.5 V 0.75 W”的小灯泡,某同学在利用其中一只小灯泡做测量电功率的实验时,得到了如下一组数据。
表13-2
(1)分析这组数据,你认为该小灯泡是否合格: ,原因是 。
(2)假如生产这种小灯泡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相比是长了还是短了: ,原因是 。用这只小灯泡做实验时,容易出现的故障是 。
9.小聪同学做测量小灯泡的电功率的实验,所用器材有电压恒为6 V的电源,额定电压为2.5 V的小灯泡以及符合实验要求的电表、开关和导线,图13-3-10甲是小聪没连接完整的电路。
图13-3-10
(1)请你用笔画线代替导线,将图13-3-10甲的电路连接完整。
(2)小聪同学连接电路后闭合开关,移动滑动变阻器滑片,发现小灯泡始终不亮,电压表指针明显偏转,电流表指针无偏转,故障可能是 。
A.小灯泡短路 B.小灯泡断路
C.滑动变阻器短路 D.滑动变阻器断路
(3)小聪同学纠正错误后闭合开关,移动滑动变阻器滑片,使小灯泡正常发光,电流表示数如图13-3-10乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
(4)老师告诉小聪,与小灯泡的电阻相比较,电流表的电阻非常小,电压表的电阻非常大,由于电流表、电压表电阻的影响,测量后计算出的电功率值 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
三、学生实验:探究——小灯泡的电功率
知能演练·提升
1.D 本题可采用排除法,若灯泡断路,则电流表应无示数,故A错误;若滑动变阻器短路,则电流表、电压表都应有示数,故B错误;若灯丝电阻过大,电压表应有示数,故C错误;当滑动变阻器连入电路的阻值过大时,则通过灯泡的电流很小,它两端分的电压也很小,故D正确。
2.C 测定小灯泡额定功率实验是调节滑动变阻器使灯泡两端的实际电压为额定电压,再读出此时的电流值,利用公式P=UI计算出额定功率。操作时手移动滑动变阻器,眼睛应观察电压表,直到电压表示数为额定电压。
3.C 无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡不亮,电流表几乎无示数,则电路可能断路;电压表的示数几乎等于电源电压,说明电压表与电源连通,原因是小灯泡断路,故A正确。无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡很暗且亮度不变,则电路的电流很小,滑动变阻器没有了变阻的作用,故原因是滑动变阻器同时接入两个下接线柱,故B正确。小灯泡在额定电压下正常发光,实际电压2.5 V小于小灯泡的额定电压3.8 V,应增大小灯泡两端的电压,根据串联电路电压的规律,应减小滑动变阻器两端的电压,由分压原理,应减小滑动变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片向右移动,故C错误。电压表无示数,小灯泡不亮,若电流表有示数,可能是小灯泡短路;若电流表无示数,则可能是整个电路断路,故D正确。
4.解析 电功率的大小与电压大小和电流大小有关,要研究与它们的关系,必须保持其中的一个量不变,让另一个量发生变化,从而确定电功率与这个量的关系。从题图中可以看出,两灯泡并联在电路中,故两灯泡两端的电压相等,而通过两灯泡的电流不同,所以研究的是小灯泡的电功率与电流的关系。
答案 两端电压(或电压) 电流
5.解析 小灯泡与变阻器串联,调节滑动变阻器滑片的过程中,电路中的电流变化,根据P=I2R,小灯泡的实际功率变化,小灯泡的亮度发生变化。
由题图乙知,当小灯泡的电压为2.5 V时,电流为0.3 A,小灯泡的额定功率P=UI=2.5 V×0.3 A=0.75 W。
答案 小灯泡实际功率 0.75
6.解析 (1)研究小灯泡的电功率与电压的关系,要控制电流相等,因串联电路各处的电流相等,故题图乙电路可以研究小灯泡的电功率与电压的关系。
(2)灯的亮度由灯的实际功率决定,电压表示数大的灯泡更亮一些,说明其功率更大一些。
答案 (1)乙 乙是串联电路,能控制电流相等
(2)电压表示数大的灯泡比示数小的灯泡亮
7.解析 (1)选用小灯泡的额定电压为2.5 V,阻值约为10 Ω,由欧姆定律,小灯泡的额定电流约为I=ULR=2.5V10Ω=0.25 A<1 A,根据串联电路电压的规律,此时滑动变阻器两端的电压U滑=U-UL=6 V-2.5 V=3.5 V,由欧姆定律I=UR,滑动变阻器连入电路的电阻R滑=U滑I= Ω,故选择规格为“50 Ω 1 A”的滑动变阻器。
(2)题图甲中,电压表的正负接线柱接反了,所以指针反向偏转,选A。
图D-13-1
(3)原电路中,电流从电压表负接线柱流入了,电压表与滑动变阻器并联是错误的,电压表应与灯并联,电流应从电压表正接线柱流入,负接线柱流出,如图D-13-1所示。
(4)闭合开关,发现此时灯泡不亮且电压表示数很小,说明通过灯的电流很小,因闭合开关前滑动变阻器滑片在阻值最大端,所以应减小滑动变阻器的阻值,若小灯泡变亮且电压表示数变大,则无其他故障。
(5)电流表选用小量程,由题图乙可知电流表的分度值为0.02 A,读数为0.24 A,则小灯泡的额定功率P额=U额I额=2.5 V×0.24 A=0.6 W,小灯泡在不同电压下实际功率不同,多次实验可以得出小灯泡的实际功率与电压的关系。
(6)可以用电压表分别测量电源电压、R1两端电压、R2两端电压,用电流表测出电路中的电流,由欧姆定律得出串联电路的总电阻与各串联电阻之间的关系。
答案 (1)50 Ω 1 A (2)A (3)见解析图 (4)向左移动滑动变阻器的滑片 (5)0.24 0.6 探究小灯泡的实际功率与电压的关系 (6)串联电路的总电阻与各串联电阻之间的关系
8.解析 (1)小灯泡的实际功率P=UI=2.5 V×0.4 A=1 W≠0.75 W,小灯泡不合格。(2)由R=U2P可知,在电压一定时,电功率越大的,电阻越小。所以这个小灯泡内钨丝长度比合格产品要短,同样条件下,容易烧坏。
答案 (1)不合格 在额定电压下(或电压是2.5 V时),灯泡的功率不等于(或大于)额定功率 (2)短了 在电压一定的条件下,电阻越小,电功率越大 灯泡烧坏
9.解析 (1)测量小灯泡的电功率的实验中,电压表应与小灯泡并联测其两端电压,灯泡的额定电压为2.5 V,所以电压表应选用0~3 V量程,实物连接如图D-13-2所示。
图D-13-2
(2)若小灯泡短路,电路是通路,电流表会有示数,电压表无示数,A不符合题意;若小灯泡断路,电压表被串联入电路中,小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,B符合题意;若滑动变阻器短路,电路仍是通路,灯泡发光,电流表有示数,电压表有示数,C不符合题意;若滑动变阻器断路,整个电路断路,则小灯泡不亮,电流表无示数,电压表无示数,D不符合题意。
(3)小灯泡正常发光时电压等于额定电压2.5 V,由题图乙知,电流表使用0~0.6 A量程,分度值为0.02 A,读数为0.28 A,小灯泡的额定功率P=UI=2.5 V×0.28 A=0.7 W。
(4)由题图甲知,电压表并联在灯泡两端,所测电压准确,电流表测的是灯泡和电压表的电流之和,故所测电流偏大,由P=UI可知所测灯泡的电功率偏大。
答案 (1)见解析图 (2)B (3)0.7 (4)偏大次数
第一次
第二次
第三次
电压/V
3
2.5
2
电流/A
0.44
0.4
0.34
一、能力提升
1.如图13-3-4是测定小灯泡电功率的实验电路,电路连接正确后闭合开关,发现灯不亮,电流表指针稍有偏转,电压表指针几乎不动,产生这一现象的原因可能是( )。
图13-3-4
A.灯泡断路
B.滑动变阻器短路
C.灯丝电阻值过大
D.滑动变阻器连入电路的阻值过大
2.在测定小灯泡额定功率的实验中,当用手移动变阻器滑片时,眼睛应观察( )。
A.灯泡的发光情况B.变阻器滑片的位置
C.电压表的示数D.电流表的示数
3.利用如图13-3-5所示的装置测量小灯泡的电功率,电源电压恒定不变,小灯泡上标有“3.8 V”字样。如果闭合开关,实验操作过程中出现了以下几种情况,分析错误的是( )。
图13-3-5
A.无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡不亮,电压表的示数几乎等于电源电压,电流表几乎无示数,原因可能是小灯泡断路
B.无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡很暗且亮度不变,原因是滑动变阻器同时接入两个下接线柱
C.当小灯泡的实际电压为2.5 V时,要测量小灯泡的额定功率,需将滑片向左移动
D.电压表无示数,小灯泡不亮,可能是小灯泡短路
4.小明同学想要研究小灯泡的电功率大小与电压、电流的关系。他选用了额定电压相同、额定功率相差较大的两个小灯泡。他所设计的电路图中有一幅如图13-3-6所示,图中两个小灯泡 相等,目的是研究小灯泡的电功率与 的关系。
图13-3-6
5.探究小灯泡电功率的实验电路如图13-3-7甲所示,实验中选择额定电压为2.5 V的小灯泡,调节滑动变阻器滑片的过程中发现小灯泡亮度变化,这是由 变化引起的。实验得到小灯泡的U-I图像如图13-3-7乙,则小灯泡的额定功率是 W。
图13-3-7
6.在探究小灯泡的电功率与哪些因素有关的实验中,小组同学猜想小灯泡的电功率可能与电压、电流有关,于是他们设计了如图13-3-8所示的三个电路图。
图13-3-8
(1)你认为图13-3-8 电路可以研究小灯泡的电功率与电压的关系,理由是 。
(2)小组同学经过分析讨论,选择正确的电路进行实验,得出了小灯泡的电功率与电压关系的正确实验结论。支持该结论的实验现象是 。
7.在测量小灯泡额定功率的实验中,选用小灯泡的额定电压为2.5 V,阻值约为10 Ω,现有规格分别为“10 Ω 2 A”和“50 Ω 1 A”的滑动变阻器,电源电压为6 V。
图13-3-9
(1)本实验应选择规格为“ ”的滑动变阻器。
(2)分组实验中,某组同学连接成图13-3-9甲所示的电路,试触时发现电压表的指针 。
A.偏向没有刻度的一侧
B.不偏转
C.偏向满刻度一侧
(3)在图13-3-9甲中标记错误,用笔画线代替导线,画出正确接法。
(4)排除故障后,闭合开关,发现此时灯泡不亮且电压表示数很小;为判断是否还有故障,接下来应 ,观察灯泡是否发光、电压表示数是否变化。
(5)实验中进行多次测量,当小灯泡正常发光时,电流表示数如图13-3-9乙所示,为 A,小灯泡的额定功率为 W;实验中多次测量的目的是 。
(6)实验完成后,某同学利用现有器材重新组装如图13-3-9丙所示的电路,可以探究的问题有 。
二、探究创新
8.实验室购买了一批规格为“2.5 V 0.75 W”的小灯泡,某同学在利用其中一只小灯泡做测量电功率的实验时,得到了如下一组数据。
表13-2
(1)分析这组数据,你认为该小灯泡是否合格: ,原因是 。
(2)假如生产这种小灯泡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相比是长了还是短了: ,原因是 。用这只小灯泡做实验时,容易出现的故障是 。
9.小聪同学做测量小灯泡的电功率的实验,所用器材有电压恒为6 V的电源,额定电压为2.5 V的小灯泡以及符合实验要求的电表、开关和导线,图13-3-10甲是小聪没连接完整的电路。
图13-3-10
(1)请你用笔画线代替导线,将图13-3-10甲的电路连接完整。
(2)小聪同学连接电路后闭合开关,移动滑动变阻器滑片,发现小灯泡始终不亮,电压表指针明显偏转,电流表指针无偏转,故障可能是 。
A.小灯泡短路 B.小灯泡断路
C.滑动变阻器短路 D.滑动变阻器断路
(3)小聪同学纠正错误后闭合开关,移动滑动变阻器滑片,使小灯泡正常发光,电流表示数如图13-3-10乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
(4)老师告诉小聪,与小灯泡的电阻相比较,电流表的电阻非常小,电压表的电阻非常大,由于电流表、电压表电阻的影响,测量后计算出的电功率值 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
三、学生实验:探究——小灯泡的电功率
知能演练·提升
1.D 本题可采用排除法,若灯泡断路,则电流表应无示数,故A错误;若滑动变阻器短路,则电流表、电压表都应有示数,故B错误;若灯丝电阻过大,电压表应有示数,故C错误;当滑动变阻器连入电路的阻值过大时,则通过灯泡的电流很小,它两端分的电压也很小,故D正确。
2.C 测定小灯泡额定功率实验是调节滑动变阻器使灯泡两端的实际电压为额定电压,再读出此时的电流值,利用公式P=UI计算出额定功率。操作时手移动滑动变阻器,眼睛应观察电压表,直到电压表示数为额定电压。
3.C 无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡不亮,电流表几乎无示数,则电路可能断路;电压表的示数几乎等于电源电压,说明电压表与电源连通,原因是小灯泡断路,故A正确。无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡很暗且亮度不变,则电路的电流很小,滑动变阻器没有了变阻的作用,故原因是滑动变阻器同时接入两个下接线柱,故B正确。小灯泡在额定电压下正常发光,实际电压2.5 V小于小灯泡的额定电压3.8 V,应增大小灯泡两端的电压,根据串联电路电压的规律,应减小滑动变阻器两端的电压,由分压原理,应减小滑动变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片向右移动,故C错误。电压表无示数,小灯泡不亮,若电流表有示数,可能是小灯泡短路;若电流表无示数,则可能是整个电路断路,故D正确。
4.解析 电功率的大小与电压大小和电流大小有关,要研究与它们的关系,必须保持其中的一个量不变,让另一个量发生变化,从而确定电功率与这个量的关系。从题图中可以看出,两灯泡并联在电路中,故两灯泡两端的电压相等,而通过两灯泡的电流不同,所以研究的是小灯泡的电功率与电流的关系。
答案 两端电压(或电压) 电流
5.解析 小灯泡与变阻器串联,调节滑动变阻器滑片的过程中,电路中的电流变化,根据P=I2R,小灯泡的实际功率变化,小灯泡的亮度发生变化。
由题图乙知,当小灯泡的电压为2.5 V时,电流为0.3 A,小灯泡的额定功率P=UI=2.5 V×0.3 A=0.75 W。
答案 小灯泡实际功率 0.75
6.解析 (1)研究小灯泡的电功率与电压的关系,要控制电流相等,因串联电路各处的电流相等,故题图乙电路可以研究小灯泡的电功率与电压的关系。
(2)灯的亮度由灯的实际功率决定,电压表示数大的灯泡更亮一些,说明其功率更大一些。
答案 (1)乙 乙是串联电路,能控制电流相等
(2)电压表示数大的灯泡比示数小的灯泡亮
7.解析 (1)选用小灯泡的额定电压为2.5 V,阻值约为10 Ω,由欧姆定律,小灯泡的额定电流约为I=ULR=2.5V10Ω=0.25 A<1 A,根据串联电路电压的规律,此时滑动变阻器两端的电压U滑=U-UL=6 V-2.5 V=3.5 V,由欧姆定律I=UR,滑动变阻器连入电路的电阻R滑=U滑I= Ω,故选择规格为“50 Ω 1 A”的滑动变阻器。
(2)题图甲中,电压表的正负接线柱接反了,所以指针反向偏转,选A。
图D-13-1
(3)原电路中,电流从电压表负接线柱流入了,电压表与滑动变阻器并联是错误的,电压表应与灯并联,电流应从电压表正接线柱流入,负接线柱流出,如图D-13-1所示。
(4)闭合开关,发现此时灯泡不亮且电压表示数很小,说明通过灯的电流很小,因闭合开关前滑动变阻器滑片在阻值最大端,所以应减小滑动变阻器的阻值,若小灯泡变亮且电压表示数变大,则无其他故障。
(5)电流表选用小量程,由题图乙可知电流表的分度值为0.02 A,读数为0.24 A,则小灯泡的额定功率P额=U额I额=2.5 V×0.24 A=0.6 W,小灯泡在不同电压下实际功率不同,多次实验可以得出小灯泡的实际功率与电压的关系。
(6)可以用电压表分别测量电源电压、R1两端电压、R2两端电压,用电流表测出电路中的电流,由欧姆定律得出串联电路的总电阻与各串联电阻之间的关系。
答案 (1)50 Ω 1 A (2)A (3)见解析图 (4)向左移动滑动变阻器的滑片 (5)0.24 0.6 探究小灯泡的实际功率与电压的关系 (6)串联电路的总电阻与各串联电阻之间的关系
8.解析 (1)小灯泡的实际功率P=UI=2.5 V×0.4 A=1 W≠0.75 W,小灯泡不合格。(2)由R=U2P可知,在电压一定时,电功率越大的,电阻越小。所以这个小灯泡内钨丝长度比合格产品要短,同样条件下,容易烧坏。
答案 (1)不合格 在额定电压下(或电压是2.5 V时),灯泡的功率不等于(或大于)额定功率 (2)短了 在电压一定的条件下,电阻越小,电功率越大 灯泡烧坏
9.解析 (1)测量小灯泡的电功率的实验中,电压表应与小灯泡并联测其两端电压,灯泡的额定电压为2.5 V,所以电压表应选用0~3 V量程,实物连接如图D-13-2所示。
图D-13-2
(2)若小灯泡短路,电路是通路,电流表会有示数,电压表无示数,A不符合题意;若小灯泡断路,电压表被串联入电路中,小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,B符合题意;若滑动变阻器短路,电路仍是通路,灯泡发光,电流表有示数,电压表有示数,C不符合题意;若滑动变阻器断路,整个电路断路,则小灯泡不亮,电流表无示数,电压表无示数,D不符合题意。
(3)小灯泡正常发光时电压等于额定电压2.5 V,由题图乙知,电流表使用0~0.6 A量程,分度值为0.02 A,读数为0.28 A,小灯泡的额定功率P=UI=2.5 V×0.28 A=0.7 W。
(4)由题图甲知,电压表并联在灯泡两端,所测电压准确,电流表测的是灯泡和电压表的电流之和,故所测电流偏大,由P=UI可知所测灯泡的电功率偏大。
答案 (1)见解析图 (2)B (3)0.7 (4)偏大次数
第一次
第二次
第三次
电压/V
3
2.5
2
电流/A
0.44
0.4
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