测量小灯泡的电功率(练习)(解析版)2022-2023学年九年级物理全一册同步精品备课(人教版)

18.3测量小灯泡的电功率一．基础过关1．在“测量小灯泡的电功率”的实验中，实验原理是P＝UI，实验中需要测量的物理量是灯泡两端的电压U和通过灯泡的电流I。

除了用上述仪表测量用电器的电功率以外，我们还可以利用电能表和停表来测量家用电器的电功率，此时测量出来的是用电器的实际（选填“实际”或“额定”）功率。

【答案】UI；灯泡两端的电压U；通过灯泡的电流I；电能表；停表；实际【解答】解：（1）“测量小灯泡的电功率”的实验原理是P＝UI；实验中需要测量的物理量是灯泡两端的电压U和通过灯泡的电流I；（2）要测量家用电器的电功率，可以利用电能表测用电器消耗的电能，利用停表测出时间，根据P＝求出家用电器的电功率；由于电能表测量用电器实际消耗的电能，故此时测量出来的是用电器的实际功率。

2．为了准确、迅速地测出额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率，至少要用2节干电池，用滑动变阻器调节小灯泡两端的电压，电压表应和小灯泡并联。

为提高测量的准确程度，电压表最好选0～3V的量程，闭合开关后调节滑动变阻器使电压表的示数为 2.5，若此时电流表的示数为0.2A，则小灯泡的额定功率为0.5W。

【答案】2；滑动变阻器；并；0～3；滑动变阻器；2.5；0.5【解答】解：小灯泡的额定电压为2.5V，每节干电池的电压为1.5V，要测灯泡的额定功率，至少需要2节干电池；电压表要并联在小灯泡两端，在实验中滑动变阻器的主要作用是调节小灯泡两端的电压，使灯泡两端的电压为2.5V。

为了提高测量的准确程度，电压表应选择0～3V的量程，闭合开关后，调节滑动变阻器使电压表的示数为2.5V；P＝UI＝2.5V×0.2A＝0.5W。

3．如图所示为学校实验室中某电能表的表盘。

（1）该电能表示数为1469.5kW•h。

（2）小明利用该电能表和秒表检测一只标识为“220V 10W”节能灯的额定功率。

他关闭其他用电器，将该节能灯接入220V的测量电路，设计了以下三种测量方案：方案一：测量出电能表显示消耗1kW•h电能所用的时间t1；方案二：测量出1min时间内电能表转盘转过的圈数n；方案三：测量出电能表转盘转过1圈所用时间t2。

①若使用方案二，小明计算额定功率的关系式应该为：P＝30n（单位：W）。

（用数字和n表示）②比较三种方案，最可行的是方案三。

【答案】（1）1469.5；（2）①30n；②三【解答】解：（1）电能表单位是kW•h，最后一位是小数位，由图知电能表的示数是1469.5kW•h；（2）①方案二：2000r/（kW•h）表示电路中用电器每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转2000转，则节能灯1min消耗的电能：W＝kW•h，节能灯的实际电功率：P＝＝＝0.03nkW＝30nW；②节能灯的功率：P＝10W＝0.01kW，电能表转盘转一圈消耗的电能为：W＝kW•h，节能灯需要工作的时间：t＝＝＝0.05h＝180s；由以上分析可知：方案一：因节能灯功率较小，根据t＝可知，测量出电能表显示消耗1kW•h电能所用的时间t较长，不易操作；方案二：因节能灯功率较小，节能灯工作1min电能表转动不到一圈，无法测量；方案三：电能表转盘转动1圈消耗的电能可供节能灯工作180s，比较容易测量。

比较可知，方案三容易操作，实验误差较小，最可行。

4．测量小灯泡的电功率，通常采用“伏安法”，其测量依据为P＝UI，请你设计出该实验的电路图并连接如图所示的实物图。

【答案】【解答】解：测量小灯泡的电功率，通常采用“伏安法”，即用电流表测量通过小灯泡的电流，用电压表测量小灯泡两端的电压，串联一个滑动变阻器改变小灯泡两端的电压，电路图如图所示：；连接实物图时，从电源的正极开始，先串联连接开关、滑动变阻器、灯泡、电流表、最后回到负极，将电压表并联在小灯泡两端。

二．能力提升5．某同学利用如图所示电路，测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率，下列说法错误的是（）A．闭合开关前，滑片P应滑到B端B．闭合开关后，小灯泡不发光，一定是小灯泡灯丝断了C．当电压表示数为2.5V时，测出通过小灯泡的电流，可算出小灯泡的额定功率了D．实验还可得知，小灯泡的额定功率越大，小灯泡越亮【答案】B【解答】解：A、为了保护电路，闭合开关前，滑片P应滑到阻值最大处，即B端，故A正确；B、闭合开关后，小灯泡不发光的原因有很多（可能是小灯泡短路或其它部分断路等），并不一定是小灯泡灯丝断了，故B错误；C、灯泡的额定电压为2.5V，当电压表示数为2.5V时，测出通过小灯泡的电流，利用P＝UI可算出小灯泡的额定功率，故C正确；D、小灯泡的亮度就是看小灯泡的实际功率，实际功率越大，小灯泡越亮，故D正确。

6．在“测量小灯泡的电功率”的实验中，已知灯泡额定电压，当手移动变阻器滑片时，眼睛应观察（）A．电压表的示数B．变阻器滑片的位置C．灯泡的发光情况D．电流表的示数【答案】A【解答】解：灯在额定电压下正常发光，灯在不同电压下的功率不同，实际电压小于灯的额定电压时，灯发光较暗，稍大于灯的额定电压时，发光比正常发光时亮，故在测量小灯泡电功率的实验中，当用手移动变阻器滑片时，眼睛应观察电压表示数，再记录电流表示数，根据P＝UI求出灯的实际功率，故A 正确。

7．下列仪器组合中，能测出电功率的组合是（）①电流表和停表；②电流表和电压表；③电能表和停表；④电能表和电压表。

A．①③B．②③C．①④D．②④【答案】B【解答】解：①电流表和停表，仅能测出电流和时间，无法计算电功率的大小，故电流表和停表不能用来测量电功率，故不符合题意；②由公式P＝UI可知，电压表测出电压、电流表测出电流，可以计算电功率的大小，故符合题意；③由公式P＝可知，电能表测出电能，停表测出时间可以计算电功率的大小，故符合题意；④由公式P＝UI可知，电压表测出电压、电能表测出电能，无法计算电功率的大小，故不符合题意。

8．在“测量小灯泡的电功率”的实验中，滑动变阻器不能起到的作用是（）A．保护电路B．改变电路中的电流C．改变被测小灯泡的额定功率D．改变被测小灯泡两端的电压【答案】C【解答】解：A、滑动变阻器在实验中首先起到保护电路的作用，所以A正确，不符合题意；BD、通过改变滑动变阻器的电阻，还可以改变电路中的电流及灯泡两端的电压，所以BD正确，不符合题意；C、灯泡的额定功率是不变的，其实际功率随着实际电压的改变而改变，所以C错误，符合题意。

9．“探究小灯泡的电功率”的实验电路如图甲所示，实验中选择“2.5V”规格的小灯泡，由三节新干电池组成的电源，实验中得到的U﹣I图像如图乙。

下列说法正确的是（）A．电压表应选择0～15V的量程B．实验中应将各组小灯泡的电功率求平均值C．调节滑片过程发现灯泡亮度变化，这是由灯泡的实际功率变化引起的D．可用该电路图探究电流与电压的关系【答案】C【解答】解：A、由于小灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表选用0～3V的量程，故A错误；B、不同电压下小灯泡的功率不同并不是实验误差，而是小灯泡电阻发生了变化，所以实验中不能将各组小灯泡的电功率求平均值，故B错误；C、调节滑片，变阻器连入电路的阻值发生变化，这样灯泡两端电压和电流都会发生变化，由P＝UI知，其实际功率发生变化，所以灯泡亮度会发生改变，故C正确；D、由控制变量法知，在探究电流与电压的关系，需要控制电阻不变，而小灯泡的电阻随温度的升高而变大，所以不能用该电路图探究电流与电压的关系，故D错误。

10．在测量额定电压为2.5V的小灯泡的电功率时。

小红所观察和记录的结果如表所示。

分析实验记录，她得出了以下结论：①小灯泡的额定功率为0.625W②小灯泡的实际功率越大，亮度越亮③小灯泡的电阻随两端的电压升高而增大④小灯泡和阻值为2Ω的定值电阻串联接在电压为3V的电源两端时，能正常发光其中正确的是（）0.5 1.0 1.52 2.53小灯泡两端的电压U/V0.120.160.190.230.250.28通过小灯泡的电流I/A暗→亮正常发光过亮小灯泡的亮度A．只有①B．只有①②C．只有①②③D．①②③④都正确【答案】D【解答】解：①灯泡两端电压等于额定电压2.5V时正常发光，由表中数据知，此时通过灯泡的电流为0.25A，所以灯泡的额定功率P＝UI＝2.5V×0.25A＝0.625W，故①正确；②由表中数据知，灯泡两端电压越大，通过的电流也越大，由P＝UI 可知，灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮，故②正确；③由I＝可得，第一次实验时灯泡电阻分别为：R1＝＝≈4.17Ω；同理可知：R2＝6.25Ω，R3≈7.89Ω，R4≈8.70Ω，R5＝10Ω，R6≈10.71Ω，所以小灯泡的电阻随两端的电压升高而增大，故③正确；④小灯泡和阻值为2Ω的定值电阻串联接在电压为3V的电源两端，由表中数据知，当灯泡电压2.5V，对应电流为0.25A；此时定值电阻两端电压：U R＝IR＝0.25A×2Ω＝0.5V，恰好满足电源电压：U＝U L+U R＝0.5V+2.5V＝3V，所以灯泡能正常发光，故④正确。

四．实验探究题（共3小题）11．小华和同学们在“测量小灯泡的电功率”的实验中，灯泡的额定电压为2.5V，电源电压保持6V不变，滑动变阻器规格为“30Ω 1A”。

（1）用笔画线代替导线，将图甲中的器材连接成完整的电路；（2）正确连线后，闭合开关，小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，则电路故障可能是小灯泡断路（选填“短路”或“断路”）；（3）滑片P移到某处时，电压表示数为2V时，要使小灯泡正常发光，应减小（选填“增大”或“减小”）滑动变阻器接入电路中的阻值；（4）将所测数据绘制成如图乙所示的U﹣I图像。

由图可知：小灯泡的电阻是变化的，主要是因为小灯泡灯丝的温度发生了变化，此小灯泡的额定功率是0.75W；（5）利用上述器材，在不改变电路的情况下，小华认为还可以继续探究电流与电压的关系，他的想法是错误的（选填“正确”或“错误”）；（6）邻组的晓静同学又找来5Ω、10Ω、15Ω、20Ω四个定值电阻想要继续探究“电流与电阻的关系”，只将5Ω的定值电阻代替小灯泡接入电路，调节滑动变阻器使定值电阻两端电压为2V，不改变其它电路元件。

接下来断开开关，保持滑片位置不变，取下5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻，则闭合开关后，应将滑动变阻器的滑片向左（选填“左”或“右”）移动。

在用20Ω的定值电阻替换15Ω的定值电阻后，他发现电压表示数始终不能调为2V。

为完成四次探究，晓静同学设计了如下方案，你认为不可行的一项是D。

A．如果只更换滑动变阻器，则更换的滑动变阻器最大阻值至少为40ΩB．如果只更换电源，则更换的电源电压范围是2V～5VC．如果只调整电压表的示数，则应该控制电压表示数U0的范围为2.4V～3VD．如果只串联一个定值电阻，则可以串联一个15Ω的电阻【答案】（1）；（2）断路；（3）减小；（4）温度；0.75；（5）错误；（6）左；D【解答】解：（1）灯泡的额定电压为2.5V，故电压表选用小量程，将电压表并联在灯泡两端，如下图所示；（2）正确连线后，闭合开关，小灯泡不亮，电流表无示数，说明电路可能断路，电压表有示数，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了，即电路故障可能是小灯泡断路；（3）滑片P移到某处时，电压表示数为2V时，小于灯泡额定电压2.5V，要使小灯泡正常发光，应增大灯泡两端的电压，根据串联电路电压规律，应减小变阻器两端的电压，根据分压原理，故应减小滑动变阻器接入电路中的阻值；（4）由图乙可知，当灯泡两端的电压增大，通过灯泡的电流也增大，根据P＝UI，灯泡的功率变大，温度升高，灯泡的电阻随温度的升高而增大；由图乙可知，当灯泡两端的电压为2.5V时，通过灯泡的额定电流为0.3A，小灯泡额定功率为：P L＝U L I L＝2.5V×0.3A＝0.75W；（5）探究电流与电压的关系时，需要保持电阻不变，而小灯泡的电阻随温度的变化而变化，不能用来探究电流与电压的关系，故小华的想法是错误的；（6）实验中，当把5Ω的电阻换成10Ω的电阻后，根据分压原理，电阻两端的电压变大，研究电流与电阻关系时要控制电压不变，根据串联电路电压的规律，要增大变阻器两端的电压，由分压原理，要增大变阻器电阻阻值，故应把变阻器滑片向左移动；为完成四次探究，晓静同学设计了如下方案：A、由图可知，电源电压为6V，定值电阻两端电压为2V，滑动变阻器两端电压为4V，根据串联分压原理得R定：R变＝U V：U变＝2V：4V＝1：2，已知R定＝20Ω，则解得R变＝40Ω，如果只更换滑动变阻器，则更换的滑动变阻器最大阻值至少为40Ω，因此该方法可行，故A不符合题意；B、如果只更换电源，当滑动变阻器阻值为0Ω时，定值电阻两端电压保持不变为2V；当定值电阻为20Ω，滑动变阻器阻值为最大值30Ω时，电路有最大电源电压，此时定值电阻两端电压仍为2V，根据串联分压原理，＝，U滑大＝×U V＝×2V＝3V，即滑动变阻器两端电压为3V，则电路的总电压为5V，故更换的电源电压范围是2V～5V，因此该方法可行，故B不符合题意；C、如果只调整电压表的示数，已知电压表量程为3V，则定值电阻两端的电压最大为3V；而当定值电阻换为20Ω，滑动变阻器阻值最大30Ω时，定值电阻有最小电压，根据串联分压原理，＝，即＝，解得：U0＝2.4V，故应该控制电压表示数U0的范围为2.4V～3V，因此该方法可行，故C不符合题意；D、为完成四次探究，当定值电阻为5Ω时，让定值电阻两端电压为2V，则电路中电流为I'＝＝＝0.4A，，电路总电压为6V，电路中总电阻为R总＝＝＝15Ω，而此时电路中总阻值至少20Ω，因此该方法不可行，故D符合题意。