中考物理一轮复习讲义+练习第24讲 测量小灯泡的功率-讲义（2份，原卷版+解析版）

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\l "_Tc13859" 考点一 小灯泡电功率测量 PAGEREF _Tc13859 \h 2
知识回顾
1.实验原理：
2.实验器材：电源、电灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。
3.电路图：
4.实验步骤
（1）按电路图连接好电路，断开开关，将滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置；
（2）闭合开关，调节滑动变阻器，使灯泡在额定电压下发光，观察电流表和电压表的示数，记录为Ie、Ue，记录小灯泡的亮度；
（3）调节滑动变阻器，使灯泡两端的电压为额定电压的1.2倍，观察电流表和电压表的示数，记录为I1，U1，记录小灯泡的亮度；
（4）调节滑动变阻器，使灯泡两端的电压低于额定电压，观察电流表和电压表的示数，记录为I2，U2，记录小灯泡的亮度；
（5）重复步骤4两次，观察电流表和电压表的示数，记录为I3、U3，I4、U4，记录小灯泡的亮度；
（6）根据P=UI，算出小灯泡的额定功率Pe和实际功率的电功率P1……P4；
（7）分析数据，整理器材。
5.实验结论：
小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮；
当小灯泡的两端的电压等于额定电压时，小灯泡的实际功率等于额定功率，小灯泡正常发光；
当小灯泡的两端的电压大于额定电压时，小灯泡的实际功率大于额定功率，小灯泡发光比正常情况下亮；
当小灯泡的两端的电压小于额定电压时，小灯泡的实际功率小于额定功率，小灯泡发光比正常情况下暗。
要点诠释：
1.电源：电源电压应高于小灯泡的额定电压。例如：，至少要选择2节干电池串联作电源，学生电源选择3V的电源。
2.电压表的量程应大于，电流表的量程应大于灯泡正常的工作电流；在被测电压、电流不超电压表、电流表量程的情况下，应尽可能选用小量程；例如的小灯泡电压表量程选0—3V，电流表选0—0.6A的量程。
3.滑动变阻器的允许通过最大电流要大于灯泡的正常工作电流，而其最大阻值应与灯泡的电阻差不多，以便调节效果明显。
考点一 小灯泡电功率测量
1．某校甲、乙两个兴趣小组分别完成了两个电学实验。甲组同学测量额定电压为2.5V小灯泡的功率。电源电压U恒为8V，滑动变阻器规格为“20Ω 2A”，三个阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻。
（1）用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整。要求：滑动变阻器向左移动时，电流表示数变大。
（2）闭合开关前，应将滑片移到最 端（选填“左”或“右”）。在实验过程中，由于操作有误，在未断开开关的情况下，直接将小灯泡从灯座上拔出，那么拔出小灯泡后电压表的示数 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（3）排除故障后，闭合开关，依次移动滑动变阻器的滑片，进行了5次测量，并将有关数据记录在如下表中：
进行第4次实验时，该组同学闭合开关后，移动滑片使电压表示数为2.5V，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时功率为 W。
实验过程中，该组同学发现，使用实验所给的滑动变阻器无法完成所有实验，于是想到了再给滑动变阻器串联一个定值电阻的办法。请根据数据判断，该组同学在实验中是选用R0＝ Ω的定值电阻与滑动变阻器串联，才完成所有实验的。
（4）乙组同学利用甲组同学的器材继续探究“通过导体的电流与电阻的关系”。将图甲中的小灯泡换成定值电阻，电源换成了两节新的干电池。当定值电阻的阻值是5Ω时，电流表的示数为0.2A；将5Ω的定值电阻更换为10Ω的定值电阻后，应将滑动变阻器的滑片向 （选填“左”或“右”）端滑动，使电压数不变。当定值电阻更换成20Ω时，发现无论如何移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数都 1V（选填“大于”或“小于”）。
（5）为了完成乙组同学的实验，可将定值电阻两端控制的电压 （选填“提高”或“降低”）；或者将电源电压控制在 范围内。
2．小东同学为了探究小灯泡亮度与实际功率的关系，设计了如图1所示的实验电路，小灯泡标有“2.5V”的字样。
（1）如图1是小东连接的实验电路，连好后他发现图中有一很导线连接错误，请你在这根导线上打“×”，并在图中改正。
（2）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，而电流表有示数，电压表没有示数，则可能的故障是 。
（3）排除故障后，小东进行了4次测量，并将有关数据及现象记录在下表中。分析表中数据，要完成第三次实验，与第二次实验相比，滑动变阻器连入电路的阻值 （选填“更大”“更小”或“相等”）。小东测得小灯泡的额定功率为 W，另一位同学认为，无需测量，也能计算出小灯泡的额定功率。他利用第一次实验测量的数据，计算出0.5V电压下小灯泡的电阻R，再根据P＝计算小灯泡在2.5V下的额定功率。那么按此方案算出的小灯泡的额定功率与小东测量的额定功率相比 （选填“偏大”“偏小”或“相等”）。造成上述偏差的原因是小灯泡的电阻受 （选填“温度”“电压”或“电流”）的影响。
（4）小东认为，为了得到小灯泡准确的额定功率。应求出上述表格中多组小灯泡电功率的平均值作为小灯泡的额定功率，这种数据处理方法是 （选填“正确”或“错误”）的。
（5）某实验小组由于电压表被损坏，又想出一种测量小灯泡额定功率的方法，电路设计如图2所示，其中R0为阻值已知的定值电阻，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、S1，断开S2，调节滑动变阻器滑片直至电流表示数为I1时，小灯泡正常发光；
②滑动变阻器滑片不动，断开S1，闭合S2，读出电流表的示数为I2；
③小灯泡的额定功率P额＝ （用R0、I1、I2表示）。
3．小华要测定标有“2.5V”小灯泡正常发光时的电功率，连接了如图甲所示的电路。电源电压为5V，所用滑动变阻器的规格为“25Ω 0.6A”。
（1）同组的小霞发现小华的电路连接有错误，如果此时闭合开关，观察到的现象是
A．小灯泡不发光，电流表有示数 B．电流表有示数，电压表无示数
C．小灯泡发光，电压表有示数 D．小灯泡不发光，电压表示数超过量程
（2）若图甲中只有一根导线连接错误，请你在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线画出正确的连接。
（3）小华将电路改接正确后，将滑动变阻器的滑片P置于 （选填“A”或“B”）端，再闭合开关，调节滑片，使小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的功率是 W。
（4）小华还测量了小灯泡在不同电压下的电流，并根据所测得的数据绘制了小灯泡的I﹣U图象，如图丙所示，根据图象可知电流与电压并不成正比，原因是灯丝的电阻随温度升高而 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
（5）①同组的小明同学还想探究“当电压一定时，电流与电阻的关系”，于是将图甲中的小灯泡换成四个阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω和20Ω的定值电阻，其余连接均不改变。
②小明先把5Ω的电阻接入电路，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为1.5V，读出电流表示数；再将5Ω的电阻换成10Ω的电阻，为了使电压表的示数仍为1.5V，应将滑动变阻器的滑片P向 （选填“A”或“B”）端移动，读出电流表的示数。
③之后小明用15Ω的电阻替换10Ω的电阻接入电路中，此时无论他怎样移动滑片，都无法将电压表示数调到1.5V，为了用以上4个定值电阻完成实验且确保电路安全，应控制定值电阻两端的电压在 ～ V范围内。
4．南开中学某学习小组成员小渝同学进行“伏安法测定小灯泡电功率”的实验。实验室提供了以下器材：电流表、电压表和开关各1个、滑动变阻器3个分别标有“5Ω 0.5A”、“15Ω 1A”、“20Ω 1A”字样、3节新干电池、导线若干、待测小灯泡。
（1）小渝的实验原理是 。
（2）小渝连接的实物电路如图甲所示，选取其中一个滑动变阻器，将滑片置于阻值最大值处，闭合开关后，移动滑片的过程中，电压表的指针不变化，其示数如图乙。老师发现小渝连接的电路中有一根导线连接错误，请你在错误的连线上画“×”，并只移动一根导线，用笔画线代替导线将电路连接正确；
（3）小渝将电路重新正确连接后，发现小灯泡上标有“3.5V”字样，接下来还需调整的实验器材有 、 。开关闭合后，发现只有一只电表的示数发生变化，则可能是 发生了故障（选填“小灯泡”或“滑动变阻器”）。
（4）重新调整并排除故障后，小渝进行了实验探究，测量了三组数据：首先读出开关刚闭合时的数据，其中电流表示数为0.14A，接者移动滑动变阻器的滑片至小灯泡正常发光，读出此时的电流为0.24A，最后他再次移动滑片，测出第三组数据。并把测出的部分数据填入了表格中。
（5）判断小灯泡正常发光的方法是 ，该小灯泡的额定功率是 W；
（6）本实验中滑动变阻器除了保护电路，还有 的作用；
（7）小渝记录的第一组数据中的电压是 V。
5．如图所示，在“测量小灯泡额定功率”的实验中，老师给同学们提供的器材有：小灯泡（额定电压为2.5V，正常发光时灯丝电阻约为10Ω）、电源（电压恒为6V）、电流表、电压表、开关各一个，导线若干。若实验室只有：R1（10Ω 0.5A）、R2（50Ω 0.5A）、R3（200Ω 0.2A）三种规格的滑动变阻器可供选择。
（1）通过估算，滑动变阻器应选择 ，P到图甲中某一位置时，电压表示数（如图乙所示）为 V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向 （选填“A”“B”）端移动，根据丙图像信息，可计算出小灯泡的额定功率是 W；
（2）当灯泡实际电压为额定电压一半时的实际功率为P1，当灯泡实际电流为额定电流一半时的实际功率为P2，分析图像丙发现，P1 P2（选填“大于”“小于”“等于”）；若小华同学将该灯泡与20Ω的定值电阻直接接在上述4.5V的电源上，那么小灯泡的实际功率为 W；
（3）根据实验测得的结果绘制该小灯泡的电功率P随通过它的电流I2或与它两端电压U2变化的图像，下列正确的是 ；
（4）在测定小灯泡额定功率的实验中，现有如下器材：额定电压为U0的小灯泡、电源（电压未知）、一个阻值为R的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、一个单刀双掷开关和若干导线。实验时不能忽略灯丝的电阻随温度的变化，设计的实验电路图如图戊所示，测量小灯泡额定功率的主要步骤和需要测量的物理量如下：
①S掷向接线柱1，调节滑动变阻器，使电流表的示数 ；
②保持滑动变阻器滑片不动，S掷向接线柱2，读出电流表示数I；
③本实验中，小灯泡额定功率的表达式P＝ （以上两空均用已知量和测量量表示）。
6．某小组同学到实验室做“测定小灯泡额定功率”的实验，被测小灯泡的额定电压为3.8V，电阻约为10Ω。实验室有如下器材：电源（电压为6V）、电流表（0～0.6A0～3A）、电压表（0～3V 0﹣15V）、开关各一个，导线若干，滑动变阻器三只：R1（5Ω 0.5A）、R2（30Ω 0.5A）、R3（500Ω 1A），同学们设计的电路如图。
（1）如图甲是小聂画出的实验电路图，请你根据电路图用笔画线代替导线，帮他将图乙中未完成的电路连接好，要求：滑动变阻器的滑片向右移动时，连入电路的阻值变小，导线不能交叉；
（2）滑动变阻器应选用 （选填“R1”“R2”或“R3”）；
（3）连接好电路，正确操作，移动滑动变阻器的滑片P，小婕发现灯泡忽亮忽暗，则故障可能 ；
A．滑动变阻器滑片接触不良
B．小灯泡短路
C．滑动变阻器短路
D．滑动变阻器断路
（4）下表为该小组的实验记录分析表：
鄢老师认为该小组的数据处理过程有错误，你认为错误之处是 ，正确的测量结果是 W；
（5）聪明的小川同学在进行实验时发现灯丝的电流与电压不成正比，原因是 ，当
小灯泡两端电压为额定电压一半时小灯泡的功率为P1，当通过小灯泡的电流为额定电流的一半时小灯泡的功率为P2，则P1 P2（选填“大于”、“等于”、“小于”）；
（6）同组的小杨有一个小灯泡，但是小灯泡上所标额定电压模糊不清（如图），已知小灯泡的额定功率在1W～2W之间，为了得到该小灯泡的额定功率，小杨经过思考后利用手中的器材进行了如下实验
更换电源（电压为1.5V的整数倍且保持不变），将小灯泡重新连接电路进行实验，移动变阻器的滑片使电压表的示数分别为3.5V、3.2V和3V，并记录相应的电流表示数。实验数据如下表所示。根据以上信息求解：
①小杨所用的电源电压U＝ V；②灯泡的额定功率为 W.
7．某实验小组的同学用图甲所示器材测量小灯泡电功率．待测小灯泡L的额定电压为2.5V，额定功率小于1W，电源为两节干电池，滑动变阻器R的规格为“20Ω 1A”，图甲所示是该实验小组没有连接完整的电路．
（1）请你用笔画线代替导线，在图甲中把电路连接完整（电流表选择合适的量程：滑动变阻器向右移动灯泡变亮）．
（2）正确连接完电路，完成表格中实验序号2后，发现无论怎样移动滑片，灯泡两端电压无法达到额定电压，接下来应该
A．更换阻值更小的滑动变阻器
B．更换两节新干电池
C．更换另一个相同规格的小灯泡
D．重新连接电路
（3）排除故障后，通过正确操作，当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，小灯泡的额定功率为 W．
（4）同学们打算将表格中的3次电功率求平均值，他们的做法是 （选填“正确”或“错误”）的．同时他们发现可以利用表格数据计算出灯泡的电阻，请计算出第2次实验时，小灯泡的电阻为 Ω．
（5）他们参考表格数据绘出了灯泡功率P与I2、P与U2的大致图象关系，正确的是
（6）小灯泡用久了，钨丝会变细，在2.5V电压下，小灯泡实际功率 （选填“大于”、“小于”或“等于”）额定功率．
8．小丽利用如图甲电路测定小灯泡的功率，被测小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω．实验室有如下器材：电源（电压为6V），电流表（0～0.6A、0～3A），电压表（0～3V、0～15V），开关，导线若干，滑动变阻器两只：R1（10Ω、0.5A），R2（20Ω、0.5A）。
（1）连接电路时，开关应该 ；
（2）电路接通后，电流表指针如图乙，则此时通过小灯泡的电流是 ；
（3）移动滑动变阻器的滑片多次测量，其目的是 ；（选填字母符号），
A．计算电功率的平均值B．改变电路中的电流和小灯泡两端的电压
（4）为了满足测量要求，实验电路应该选用滑动变阻器 ；（选填“R1“或“R2”）
（5）小丽根据记录的多组I﹣U数据，画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图象（如图丙），则小灯泡的额定功率为 W；
（6）在多次测量中，小丽还发现：当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比 （选填“变大”“变小”或“不变”）；
（7）小丽又取了一个规格、型号完全相同的旧灯泡进行实验，发现在额定电压下工作时，灯泡亮度明显偏暗，小丽仔细观察，发现灯丝经过长时间发生升华已变细，其电阻 ；消耗的实际功率 的缘故。（均选填“变大“或变小）；
（8）滑动变阻器滑片P滑动过程中滑动变阻器连入电路中的变化量大小为△R1，小灯泡值的变化量大小为△R2，则这两个量的大小关系是：△R1 △R2（选填“大于”“小于”或“等于”）。
9．小明和小红在做“测量小灯泡功率”的实验中，使用如下器材：电压恒为6V的电源，额定电压为2.5V的灯泡，三个滑动变阻器R1（10Ω1A），R2（50Ω0.5A），R3（100Ω0.2A），开关，导线若干
（1）请用笔画线代替导线，将图1中的实物图连接完整（要求：滑动变阻器的滑片向左移动时灯泡变亮）
（2）小明正确连接电路，闭合开关发现灯泡不亮，且电流表有示数，电压表无示数，则故障可能是
A．灯泡短路 B．灯泡断路 C．滑动变阻器某处断路 D．滑动变阻器某处短路
（3）排除故障后，小明再次闭合开关，发现电压表示数小于2.5V，为了测量灯泡正常发光时的功率，他应该将滑动变阻器的滑片往 （选填“左”“右”）移动，直至电压表的示数为2.5V，此时电流表的示数如图2，由此可知，小灯泡的额定功率为 W。
（4）小明和小红分别多次实验（数据如下表），并将所测得小灯泡的电功率求平均值，你认为它们的数据处理方式
A、都合理B、都不合理C、小明合理，小红不合理D、小红合理，小明不合理
（5）根据小明的实验数据可知，这个小灯泡正常发光时的电阻为 Ω（保留一位小数），她所使用的滑动变阻器应该为 （选填“R1”“R2”“R3”）
（6）爱思考的小红将滑动变阻器的滑片移动到某处，分别用10Ω，20Ω，30Ω，40Ω的定值电阻替换原电路中的小灯泡，测出相应的电流，并在电流表盘上标上所测电流对应的电阻值，于是他就将电流表改装成一个可以直接读出电阻阻值的仪表，如图3，小红改造之后的表盘可能是
实验次数
1
2
3
4
5
电压/V
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
电流/A
0.24
0.32
0.38
0.44
实验序号
电压U/V
电流I/A
电功率P/W
灯泡的亮度
1
0.5
0.16
0.08
不亮
2
1.7
0.24
0.41
较暗
3
2.5
0.28
正常
4
3.0
0.30
0.90
很亮
U/V
I/A
第1组
0.14
第2组
0.24
第3组
4.0
0.25
实验序号
电压表示数/V
电流表示数/A
功率/W
额定功率/W
1
3.0
0.36
1.08
p额＝＝1.50
2
3.8
0.4
1.52
3
4.5
0.42
1.89
实验序号
电压U/V
电流I/A
1
3.5
0.30
2
3.2
0.31
3
3
0.32
实验序号
1
2
3
灯泡两端电压U/N
1.7
2
2.5
通过灯泡的电流I/A
0.24
0.25
灯泡的功率P/W
实验者
实验序号
电压U/V
电流I/A
功率P/W
平均功率P平均/W
小明
1
1.5
0.24
0.36
P平均＝
2
2.0
0.28
0.56
3
2.5
△
小红
1
2.5
0.30
0.75
P平均＝＝0.75
2
2.5
0.28
0.7
3
2.5
0.32
0.8