专题37 测量小灯泡的电功率（易）2023-2024学年初中物理中考专项复习

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测量小灯泡的电功率
1、实验原理：P＝UI
2、实验电路图：
3、实验器材：电源、电压表、电流表、滑动变阻器、小灯泡（额定电压2.5V）、开关、导线若干。
4、实验步骤
（1）按照电路图连接实物电路，连接过程中开关处于断开状态。
（2）移动滑动变阻器的滑片，观察电压表的示数，使电压表的示数为U1，读出电流表的示数为I1，灯泡亮度较暗。
（3）移动滑动变阻器的滑片，观察电压表的示数，使电压表的示数为U2，读出电流表的示数为I2，灯泡正常发光。
（4）移动滑动变阻器的滑片，观察电压表的示数，使电压表的示数为U3，读出电流表的示数为I3，灯泡亮度较亮。
5、实验结论
当U实=U额时，P实=P额，小灯泡正常发光；
当U实P额，小灯泡发光较亮；
当小灯泡两端的实际电压等于额定电压时，小灯泡正常发光；小灯泡的亮度取决于小灯泡的实际功率，实际功率越大，亮度越亮。
1.在“测定小灯泡的电功率”的实验中，选用如图甲所示的器材，其中电源电压为6V，小灯泡额定电压为2.5V(灯丝电阻约为12Ω)。

(1)为能顺利完成该实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用______。
A.“10Ω0.5A”的滑动变阻器 B.“20Ω0.5A”的滑动变阻器
(2)用笔画线代替导线，将图甲所示的实物电路连接完整。
(3)连接电路时，开关应______，闭合开关前，应将图甲中所示的滑动变阻器的滑片滑到______端(选填：“A”或“B”)。
(4)闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，若电路只有一处故障，则故障原因是：______。
(5)排除故障后，闭合开关，移动滑片，发现电压表的示数如图乙所示，其读数是______V；为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向______端移动(选填：“A”或“B”)。
(6)通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示。分析图象可知：
①该小灯泡正常发光时的电阻是______Ω；额定功率为______W。
②小灯泡灯丝的电阻是变化的，主要是受______变化的影响。
【答案】(1)B；
(2)；
(3)断开；A；
(4)灯泡断路；
(5)2.2；B；
(6)①12.5；0.5；②温度
【解析】【分析】
本题测量小灯泡的电功率，考查器材的选择、电路的连接、实验注意事项、故障的分析、操作的过程及额定功率、电阻大小的计算及电阻的影响因素，综合性较强。
(1)选择滑动变阻器的规格，要从电路需要滑动变阻器的最大电阻和电路允许通过的最大电流考虑：根据串联电路电压的特点，求出变阻器分得的电压，由欧姆定律先求出灯正常工作时的电流大小，再求变阻器的最小阻值，从而确定变阻器的规格；
(2)由欧姆定律估算灯泡的额定电流，确定电流表应选用的量程，将电流表串联在电路中；
(3)连接电路时，开关处于断开状态，滑动变阻器滑片滑到阻值最大处；
(4)电流表无示数，说明电路有断路；电压表有示数，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连；
(5)看清电压表的量程和分度值，读出电压表示数；比较电压表示数与额定电压的大小，根据串联分压特点确定滑片移动方向；
(6)①分析图象，得出小灯泡额定电压对应的电流，利用欧姆定律求电阻大小，根据P=UI求额定功率大小；
②电阻大小除与导体的材料、长度、横截面积有关外，还与温度有关。
【解答】
(1)在“测定小灯泡的电功率”的实验中，灯泡与滑动变阻器串联，根据串联电路电压特点得，灯泡正常工作时，滑动变阻器电压，U滑=U−UL=6V−2.5V=3.5V，
灯正常工作时的电流约为I=ULRL=2.5V12Ω，
所以变阻器的阻值至少为：
R滑=U滑I=Ω=16.8Ω>10Ω，滑动变阻器应选“20Ω 0.5A”的滑动变阻器，故选填B；
(2)小灯泡额定电压为2.5V，灯丝电阻约为12Ω，由欧姆定律，灯的额定电流约为：
I=UR=2.5V12Ω≈0.21A，故电流表选用小量程与灯串联，如下所示：
；
(3)为保护电路元件，连接电路时，开关处于断开状态，滑动变阻器滑片滑到阻值最大处，即A端；
(4)闭合开关灯泡不亮，可能是灯泡断路或短路或灯泡之外的电路断路；电流表无示数可能是电路断路；电压表有示数，说明电压表与电源两端连通，电压表并联电路之外，不存在断路；综合分析知电路故障原因是：灯泡断路；
(5)电压表接的是0～3V量程，分度值为0.1V，此时示数为2.2V；该电压低于额定电压，为使电压达到额定电压，应减小变阻器的电压，根据分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，所以滑片应该向B端移动；
(6)①通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图象可知：当电压为2.5V时，电流为0.2A，此时小灯泡的电阻为R=U额I′=Ω；灯的额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
②小灯泡灯丝的电阻是变化的，主要是受温度变化的影响。
故答案为：(1)B；
(2)如上图所示；
(3)断开；A；
(4)灯泡断路；
(5)2.2；B；
(6)①12.5；0.5；②温度。
2.用电压为4V的电源、已调零的电流表和电压表、符合实验要求的滑动变阻器、开关、导线若干，测量一只额定电压为2.8V小灯泡的额定功率。
(1)请你以笔画线代替导线，将图甲的实物电路连接完整。
(2)连接电路时，滑动变阻器R的滑片P应置于______(选填“左”或“右”)端。
(3)闭合开关S，移动滑动变阻器滑片P，当电压表示数为2.8V时，电流表示数如图乙所示，此时电流为______A。
(4)小灯泡的额定功率是______W。
【答案】(1)如图见解析
(2)左
(3)0.3
(4)0.84
【解析】解：(1)电压表应并联在灯泡两端，可将电压表的“−”接线柱和灯泡的左边接线柱相连，如图。
(2)连接电路时，滑动变阻器R的滑片P应置于阻值最大处，即左端。
(3)电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.3A，故此时电流为0.3A。
(4)小灯泡的额定功率P=UI=2.8V×0.3A=0.84W。
故答案为：(1)如图；(2)左；(3)0.3；(4)0.84。
(1)电压表应并联在灯泡两端，可将电压表的“−”接线柱和灯泡的左边接线柱相连。
(2)连接电路时，滑动变阻器R的滑片P应置于阻值最大处。
(3)电流表选用小量程，分度值为0.02A，据此读数得出此时电流。
(4)根据P=UI得出小灯泡的额定功率。
本题为测量小灯泡的电功率的实验，考查电路连接、注意事项、电表读数和电功率的计算等知识。
3.在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电阻约为8Ω。
(1)在图甲中，有一根导线未连接，请用笔画线代替导线将电路连接完整。
(2)闭合开关后，小灯泡不亮，电流表没有示数，电压表有软大的示数。经检查，导线连接完好，则电路故障可能是小灯泡发生了______(选填“短路”或“断路”)。
(3)移动滑片P到某一位置时，电压表的示数如图乙所示，为______V；此时要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向______(选填“左”或“右”)端移动。
(4)移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I−U图像，由图像可计算出小灯泡的额定功率是______W。
(5)完成上述测量后，不用电压表，用如图丁所示的电路也可测量已知额定电流的小灯泡的额定功率。已知小灯泡的额定电流为I额，定值电阻的阻值为R0，实验步骤如下，请补充完整：
①闭合开关S、S2调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为______；
②闭合开关S、S1，断开开关S2，记下此时电流表的示数为I；
③小灯泡额定功率的表达式为P额=______。
【答案】断路 2.2 右 0.75 I额 R0(I−I额)I额
【解析】解：(1)灯泡正常发光时的电流I=UR=2.5V8Ω=0.3125A，所以电流表选用小量程，电流从正接线柱流入，从负接线柱流出，如图所示：
(2)电流表无示数，说明电路断路；电压表有示数，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连，因此电路故障为灯泡断路；
(3)电压表使用0～3V量程，每一个大格代表1V，每一个小格代表0.1V，电压为2.2V。
要使灯泡正常工作，灯泡两端电压从2.2V增大到2.5V，就要减小变阻器的电压，根据分压原理，滑动变阻器连入电路中的电阻要减小，滑片向右端移动，使电压表的示数为2.5V。
(4)从图像得知，灯泡在2.5V下的电流为0.3A，P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。
(5)①闭合开关S、S2，调节滑动变阻器R的滑片P，使电流表示数为I额；
②闭合开关S、S1，断开开关S2，记录下此时电流表的示数为I；
③算出小灯泡的额定功率。
定值电阻R0的电流为：I0=I−I额
定值电阻R0的电压为：U0=I0R0=(I−I额)R0，
因为灯泡两端的电压等于定值电阻的电压，
所以灯泡的额定功率为：P额=U0I额=R0(I−I额)I额。
故答案为：
(1)如图所示；
(2)断路；
(3)2.2；右；
(4)0.75；
(5)①I额；③R0(I−I额)I额。
(1)求出灯泡正常发光时的电流，确定电流表的量程，串联接入电路。
(2)电流表无示数，说明电路断路；电压表有示数，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连；
(3)电压表使用0～3V量程，每一个大格代表1V，每一个小格代表0.1V，据此读出电压表示数；要使灯泡正常工作，灯泡两端电压应为2.5V，根据分压原理确定滑片移动的方向；
(4)从图像中查得额定电压下的额定电流，根据P=UI计算额定功率。
(5)灯泡与滑动变阻器串联，用电流表测流过电路的电流，由并联电路特点及欧姆定律求出流过灯泡电流为灯泡额定电流时，灯泡两端电压，然后由P=UI求出灯泡额定功率。
本题涉及电路的连接、电压表的读数、滑动变阻器的变阻原理、电功率的计算及对实验方案的评估，要认真审题，注意隐含条件，本题综合性强，难度较大。
4.在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压恒定为6V，小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电阻约为10Ω。
(1)请用笔画线代替导线在甲图中把未完成的实物电路连接完整。
(2)正确连接线路后闭合开关，小王观察到两电表均有示数，但灯泡L却没有亮，你认为原因可能是______。
(3)排除故障后，闭合开关后，移动滑片P使灯泡L正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定电功率是______W。
【答案】小灯泡的实际功率太小 0.6
【解析】解：(1)电压表应并联在小灯泡的两端，由于小灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表应选0～3V量程；小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电阻约为10Ω，则小灯泡正常发光时的电流约为：I=UR=2.5V10Ω=0.25A，所以电流表应选0～0.6A量程，且串联在电路中，连接电路如下图所示：
(2)两表都有示数，说明小灯泡两端有电压，且有电流通过小灯泡，而小灯泡不发光，可能是小灯泡的实际功率太小，不足以使小灯泡发光；
(3)由(1)中的分析知电流表选用小量程，观察图乙知，分度值为0.02A，读出电流值为0.24A，则
小灯泡的额定功率为：P=UI=2.5V×0.24A=0.6W。
故答案为：(1)见上图；(2)小灯泡的实际功率太小；(3)0.6。
(1)由小灯泡的额定电压确定电压表应选小量程，利用欧姆定律估算出小灯泡正常发光时的电流，由此确定电流表的量程，根据电表的使用注意事项，电流表应串联在电路中，电压表应并联在小灯泡两端，据此将电路连接完整；
(2)两表都有示数，说明小灯泡的实际功率不为0，小灯泡的亮度取决于小灯泡的实际功率，实际功率越大，小灯泡越亮，实际功率越小，小灯泡越暗，甚至不发光，据此分析；
(3)由图乙读出电流表示数，根据P=UI计算出小灯泡的额定功率。
本题是测量小灯泡电功率的实验，考查了电路的连接、电表量程的选取及读数、电功率的计算，同时要理解小灯泡的亮度取决于小灯泡的实际功率，实际功率越大，小灯泡越亮。
5.在伏安法测量小灯泡电功率的实验中。
(1)该实验的实验原理是：______；
(2)请按照图1所示的电路图，以笔画线代替导线，完成图2的电路连接；
(3)根据实验需求在虚线框内设计一个记录表格。
【答案】P=UI
【解析】解：(1)该实验的实验原理是：P=UI；
(2)电源、开关、滑动变阻器、灯泡和电流表依次串联连接，电压表并联在灯泡两端；滑动变阻器的滑片向右移动时，接入电路的阻值变大，故滑动变阻器可选用右上和左下接线柱串联接入电路，如图；
(3)需要记录多组数据中的电流、电压值，并计算小灯泡的电功率，观察灯泡的发光情况，如表所示。
故答案为：(1)P=UI；(2)如图；(3)如表。
(1)该实验的实验原理是：P=UI；
(2)电源、开关、滑动变阻器、灯泡和电流表依次串联连接，电压表并联在灯泡两端；滑动变阻器的滑片向右移动时，接入电路的阻值变大，故滑动变阻器可选用右上和左下接线柱使用；
(3)需要记录多组数据中的电流、电压值，并计算小灯泡的电功率，观察灯泡的发光情况，据此设计表格。
本题为伏安法测量小灯泡电功率的实验，考查实验原理、电路连接和表格设计等知识。
6.如图所示，在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，电阻大约为10Ω，电源电压为6V。

(1)图甲电路中还有一根导线没有连接，请用笔画线代替导线，将电路连接完整(要求：导线不交叉)；
(2)连接好电路，检查无误后，将滑动变阻器接入电路的电阻调节到最大，接着闭合开关试触，观察到电压表的示数超过2.5V，其原因可能是该滑动变阻器的最大阻值______ (选填“太小”或“太大”)；
(3)解决问题后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表示数为2.5V，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为______ W。
(4)将如表数据填完整后进行分析，发现小灯泡亮度是变化的，小灯泡的亮度是由其______ (选填“实际功率”或“额定功率”)决定的；
(5)观察表中的数据发现，虽然是同一小灯泡，但通过小灯泡的电流与其两端的电压并不成正比，其原因是______ 。
【答案】太小 0.75 0.30 0.75 实际功率 灯泡电阻随温度变化而变化
【解析】解：(1)在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡应串联在电路中，电压表与小灯泡并联，如图所示：
；
(2)连接好电路，检查无误后，将滑动变阻器接入电路的电阻调节到最大，接着闭合开关试触，观察到电压表的示数超过2.5V，即此时变阻器分担的电压过小；根据串联电路具有分压作用可知：滑动变阻器最大电阻值太小；
(3)由图乙，电流表选用0～0.6A量程，分度值为0.02A，示数为0.30A，
则小灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.30A=0.75W；
；
(4)根据表格中的数据和P=UI可知，灯泡两端的电压和电流都增大时，实际功率也会增大，灯泡变亮；
所以小灯泡的亮度是由实际功率确定的；
(5)因为灯泡电阻随温度的变化而变化，所以灯泡中的电流与其两端的电压并不成正比。
故答案为：(1)见上图；(2)太小；(3)0.75；见上表；(4)实际功率；(5)灯泡电阻随温度变化而变化。
(1)在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡应串联在电路中，电压表与小灯泡并联；
(2)为使灯泡电压降低到2.5V，根据串联电路具有分压作用分析此时变阻器分担的电压过小的原因即可；
(3)根据电流表小量程读数，由P=UI求灯的额定功率；
(4)根据表中数据分析灯泡的亮暗与实际功率的关系；
(5)灯泡电阻受温度影响，灯泡电阻随灯泡电压变化而变化。
本题是测量灯泡额定功率的实验，考查了电路连接、电流表的读数及电功率的计算，同时考查了灯泡亮暗与电压的关系、灯丝电阻与温度的关系，考查全面，难度适中。
7.测量一只额定电压为2.5V的小灯泡的电功率，按如图所示的电路图连接好电路，部分实验数据和现象如表。

(1)分析表中实验数据可知，所用电源电压约为______ V；
(2)根据表格中数据可知，所使用的滑动变阻器最大阻值至少为______ Ω；
(3)由于没有记录灯泡正常发光时电流表的示数，根据第一次实验数据计算出灯泡电阻R=U1I1=1V0.2A=5Ω，再计算出灯泡两端电压为2.5V时的功率为P=U22R=(2.5V)22Ω=1.25W。则灯泡的额定功率______ (选填“小于”、“等于”或“大于”)1.25W。
【答案】6 50 小于
【解析】解：(1)由表格中数据知，当I=0时，电压表的示数为6V，说明此时是灯泡断路，则电压表的示数等于电源电压，可知电源电压为6V；
(2)由表格中数据知，电压表的示数最大为6V；
第一组数据知，滑动变阻器两端的电压为U滑=6V−1V=5V；
此时滑动变阻器的阻值为R滑=U滑I=5V0.2A=25Ω，所以选用的是“1.5A 50Ω”的滑动变阻器；
(3)第一次实验数据计算出灯泡电阻R=U1I1=1V0.2A=5Ω，灯泡两端电压增大，灯丝温度升高，灯丝电阻增大，
此时R>5Ω，再计算出灯泡两端电压为2.5V时的功率P=U22R=(2.5V)25Ω=1.25W，此时计算的额定功率偏大，
所以灯泡的额定功率小于1.25W。
故答案为：(1)6；(2)50；(3)小于。
(1)根据当灯泡断路时，灯泡两端的电压为电源电压进行分析；
(2)根据表格中的数据选择电压表的量程；
根据第一组数据结合串联电路电流、电压的关系及欧姆定律计算出滑动变阻器的阻值进行分析；
(3)因为灯泡电压增大，灯泡亮度增大，灯丝温度升高，灯丝电阻随电压的增大而增大。
正常发光时的电阻大于第一次实验时的灯丝电阻，即：R>5Ω；根据P=U2R可知计算出的额定功率偏大还是偏小。
此题是测量灯泡的电功率实验，考查了欧姆定律在串联电路中的应用，电压表、滑动变阻器规格的选择，同时考查了灯丝电阻与温度的关系，这些都是实验中容易忽略的问题，难度较大。
8.如图甲所示，是小融测量额定电压2.5V的小灯泡正常发光时电功率的电路图。
(1)若滑动变阻器的滑片在A端时，其接入电路的阻值最大，请在图乙中以笔画线代替导线完成电路的连接______；
(2)闭合开关S，调节滑动变阻器接入电路中的电阻值，小灯泡正常发光时，电流表的示数如图丙所示，此时电路中的电流为______A，则小灯泡的额定功率为______W。
【答案】 ①. ②. 0.3 ③. 0.75
【解析】(1)[1]滑动变阻器的滑片在A端时，其接入电路的阻值最大，故滑动变阻器应接入右下接线柱，电路连接如下图所示
(2)[2]由图丙可知，电流表选用小量程，分度值为0.02A，故此时电路中的电流为0.3A。
[3]由题意可知，小灯泡的额定电压为U=2.5V，额定电流为I=0.3A，故由P=UI可得，小灯泡的额定功率为
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W
9.如图甲所示，小明在“测量小灯泡的电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，滑动变阻器的规格为“20Ω，2A”，电源电压为4.5V。

(1)小明连接的电路存在一处错误，请指出______ 。
(2)改正错误后，小明进行了三次实验，将收集的部分数据记录在下面表格中。其中第1次实验电流表的示数如图乙所示，读数为______ A，此时小灯泡的电功率为______ W。分析三次实验的数据可知，灯泡的亮度是由______ 决定的。
(3)小明想知道为什么家里都用LED灯而不用白炽灯，于是用发光二极管进行了第4次实验，如表所示。分析可知，LED灯的______ 能转化为______ 能的效率比白炽灯高。
【答案】电压表的正负接线柱接反了 0.22 0.264 实际功率 电 光
【解析】解：(1)根据实物图，电流从电压表的负接线柱流入，正接线柱流出，故电压表的正负接线柱接反了
(2)根据电路中电流表使用的小量程，分度值为0.02A，示数为0.22A；
此时灯泡的电压为1.2V，实际功率P=UI=1.2V×0.22A=0.264W；
对比表格数据，灯泡实际功率越大，亮度越亮，亮度由实际功率决定；
(3)LED灯工作时消耗电能，转化为光能。
故答案为：(1)电压表的正负接线柱接反了；(2)0.22；0.264；实际功率；(3)电；光。
(1)电压表使用时，必须电流从正接线柱流入，负接线柱流出；
(2)根据电流表的分度值和指针位置读数，根据P=UI计算此时的功率，灯泡的亮度由实际功率决定；
(3)LED灯工作时消耗电能，转化为的内能少，转化为光能多。
本题考查电功率的测量，主要掌握电表的使用、读数、电功率的计算和数据分析。实验序号
小灯泡两端的电压U/V
通过灯丝的电流I/A
小灯泡的电功率P/W
小灯泡的发光情况
1
2
3
4
5
实验次数
小灯泡两端的电压U/V
通过小灯泡的电流I/A
小灯泡的亮度
小灯泡的电功率P/W
1
2.2
0.28
比正常发光暗
0.62
2
2.5
______
正常发光
______
3
2.8
0.32
比正常发光亮
0.90
实验次数
小灯泡两端的电压U/V
通过小灯泡的电流I/A
小灯泡的亮度
小灯泡的电功率P/W
1
2.2
0.28
比正常发光暗
0.62
2
2.5
0.30
正常发光
0.75
3
2.8
0.32
比正常发光亮
0.90
实验次数
电压表示数/V
电流表示数/A
灯泡亮度
1
1
0.2
较暗
2
2.5
∗
正常发光
3
6
0
不发光
实验次数
1
2
3
4
小灯泡(二极管)两端的电压U/V
1.2
2.5
3.0
4.0
通过灯丝(二极管)的电流I/A
0.3
0.32
0.02
灯泡(二极管)的电功率P/W
0.75
0.96
0.08
亮度
暗
正常发光
亮
刺眼的强光