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1、专题18.3 测量小灯泡的电功率 课前预习 1.实验目的是测定小灯泡的额定功率和小灯泡不在额定电压下的功率，并加以比较。2.原理与方法：测量小灯泡两端的电压和通过灯泡的电流。利用电功率计算公式 P=UI计算小灯泡的电功率。3.实验器材有电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、小灯泡、小灯座、导线等。4.实验电路图：5.测量灯泡三种情况下的功率：U实 =U额时、P实= P额，灯泡处于正常工作状态；U实小于U额时、P实小于P额，灯泡不能正常工作；U实大于U额时、P实大于 P额，灯泡寿命减短，且容易烧坏。知识点解读与例题突破知识点一：测量小灯泡的电功率【实验目的】测定小灯泡的额定功率和小灯泡不在额定
2、电压下的功率，并加以比较。【实验原理】P=UI【实验方法】用电压表测出小灯泡的电压U，用电流表测出通过小灯泡的电流 I，代入P=UI中，就可以计算出小灯泡的电功率（间接测量法）。【实验电路图】【实验器材】电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、小灯泡、小灯座、导线 【注意事项】（1）电源电压应高于小灯泡的额定电压。（2）开关应处于打开状态。（3）滑动变阻器在开关闭合时，应处于阻值最大位置。（4）电压表、电流表的正负接线柱的接法、量程的选择要正确。【实验数据记录表格】实验要求发光情况电流（A）电压（V）电功率（W）小灯泡在额定电压下工作小灯泡两端电压低于额定电压小灯泡两端电压高于额定电压【思考的
3、问题】（1）对测得的数据有什么看法？（2）对测出的结果有无新的发现？（3）实验过程中出现了那些故障，你是怎么判断和解决的？【实验结论】（1）当U实U额，P实P额，灯泡正常发光。（2）当U实 U额， P实 U额， P实 P额，较正常发光亮。【例题1】（2019山东泰安）要测量一个额定电压为4.5V小灯泡的电功率，小灯泡正常工作时的电阻约为10现有器材：电源（电压恒为8V），电流表，电压表，开关、导线若干，另有两种规格的滑动变阻器可供选择：R1（5，1A）、R2（20，1A）。请完成下列问题：（1）滑动变阻器应选用。（2）选出合适的滑动变阻器后，某同学将实验器材连成如图甲所示的实验电路，闭合开关前
4、，应将滑动变阻器的滑片P移至端（选填“a”或“b”）。闭合开关后，逐渐向另一端移动滑片P，观察到的现象是。A小灯泡变亮，电压表示数变大 B小灯泡变亮，电流表示数变大C小灯泡不发光，电流表示数接近0 D小灯泡不发光，电压表示数接近8V（3）造成上述现象的原因是其中有一条导线连接错误，请将该条错误导线打上”“号：并用笔画线代替导线把它改到正确的位置上。（4）线路改正后，移动滑片P，当电压表的示数为V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则该小灯泡的额定功率为W。【答案】（1）R2；（2）a；C、D；（3）如解析所示；（4）4.5；1.8。【解析】（1）灯的额定电压为4.5V，灯泡正常工作
5、时的电阻约为10，由欧姆定律，灯的额定电流约为：I0.45A，由串联电路的规律和欧姆定律，灯正常发光时，变阻器连入电路的电阻：R滑7.8；故选用变阻器R2；（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大处a端；电路中，灯与电流表并联，电压表串联在电路中测电源电压，故电压表示数不变（为8V）；因电压表内阻很大，电路中的电流几乎为0，灯不发光，故闭合开关后，逐渐向另一端移动滑片P，观察到的现象是C、D；（3）原电路中，灯与电流表并联，电压表串联在电路中是错误的，电流表与灯串联，电压表与灯并联，如下所示：（4）线路改正后，移动滑片P，当电压表的示数为4.5V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数
6、如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.4A，则该小灯泡的额定功率为：PULIL4.5V0.4A1.8W。习题精练1.（2019海南）在测量小灯泡电功率的实验中，已知灯泡额定电压U额=2.5V，电源电压保持不变。（1）用笔画线代替导线把甲图电路连接完整。（2）调节滑动变阻器，使电压表示数为2.5V，此时电流表示数（如图乙）为_A。则小灯泡的额定功率为_W。（3）如果没有电压表，用如图丙所示电路也可测小灯泡的额定功率。其中，定值电阻的阻值为R0。先断开开关S2、闭合开关S、S1，调节滑动变阻器，使电流表的示数为；再保持变阻器滑片的位置不变，只断开开关_、闭合其它开关，读出电流
7、表示数为I，灯泡额定功率的表达式为P额=_（用R0、U额、I的代数式表示）。【答案】（1）如图20-1所示 （2）0.28 0.7 （3）S1 【解析】（1）由图知，只需用一条导线将滑动变阻器下端的一个接线柱连接到小灯泡右端的接线柱即可，连接情况如图20-1所示；（2）由图乙知，电流表使用的量程是0.6A，则读出的示数为0.28A，由P=UI，计算出小灯泡的额定功率为；（3）根据实验原理P=UI，为了得出小灯泡的额定功率，需要知道的数据是U额和I额；当断开开关S2、闭合开关S、S1时，定值R0与小灯泡并联接在电路中，电流表测通过R0的电流I0，由题意知（此式表明电阻R0与小灯泡两端的电压为U额
8、）；保持变阻器的滑片的位置不变，可通过断开S1，闭合S和S2使电流表示数等于通过R0和小灯泡的电流之和，然后再利用并联电路的电流规律得出通过小灯泡的电流（因为这样设计开关的通断仍然能保证R0与小灯泡两端的电压为U额，所以此时通过小灯泡的电流刚好为I额），根据题意可得出，所以灯泡额定功率的表达式为。2.（2019湖北武汉）某同学利用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2.5V。（1）该同学接错了一根导线，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，用开关进行试触，发现电流表指针不偏转，而电压表指针明显偏转。故障原因可能是_（填“电
9、流表”、“滑动变阻器”或“小灯泡”）断路。（3）排除故障后，按正确的步骤进行实验。小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是_ W，此时小灯泡的电阻是_（结果保留两位小数）。（4）继续调节滑动变阻器，让小灯泡两端的电压逐渐降低，小灯泡逐渐变暗，这段时间内，若小灯泡电阻变化量的绝对值是R1，滑动变阻器接入电路的电阻变化量的绝对值是R2，则R1和R2大小关系正确的是_（填字母标号）。AR1R2BR1=R2CR1R2D无法比较【答案】（1）如解析所示；（2）小灯泡；（3）0.65；9.62；（4）C。【解析】（1）原电路中，灯与电压表短路了，灯应与变阻器串联，电压表应与灯并联，如
10、下所示：（2） 经分析，正确连接电路后，用开关进行试触，发现电流表指针不偏转，而电压表指针明显偏转。故障原因可能是小灯泡断路； （3）排除故障后，按正确的步骤进行实验。小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.26A，小灯泡的额定功率是： p=UI=2.5V0.26A=0.65W，由欧姆定律，此时小灯泡的电阻是：； （4）原来的电流为I1，继续调节滑动变阻器，让小灯泡两端的电压逐渐降低，小灯泡逐渐变暗，此时灯的电压增小，通过灯的电流也减小，所以I1I2，所以U为电源总电压，根据欧姆定律，即r总2r总1； 滑片移动后电路的总电阻大于原来的电路总电阻
11、，根据P=UI灯功率减小，灯丝的温度降低，小灯泡阻值随温度的减小而变小，由电阻的串联规律可知：小灯泡阻值减小的值r1小于变阻器连入电路中增大的值r2，故选C。 3.（2019湖南怀化）小红利用图甲所示的电路图测量额定电压为2.5V的小灯泡的电功率。（1）按照图甲所示的电路图,请用笔画线代替导线，在图乙中将实物图连接完整。（要求：导线不能交叉）（2）连接实物电路时，开关应处于状态。（3）闭合开关前.滑动变阻器的滑片应调到最端（选填“左”或“右”）。（4）电路连接完成后，闭合开关发现:小灯泡不亮,电流表无示数,电压表示数接近电源电压.出现这种故障的原因可能是。（5）排除故障后,小红调节滑动变阻器的
12、滑片P.多次进行了小灯泡的电功率的测量，电压表的示数为2.5V时.电流表示数如图丙所示，通过小灯泡的电流是A.小灯泡的额定功率为W.（6）小红在实验中进行多次测量.其测量目的是（选填下面的字母）.A.求出灯泡在不同电压下功率的平均值,这样可以减小误差。B.找出灯泡的亮度与灯泡实际功率之间的关系。【答案】（1）如图所示。（2）断开；（3）右；（4）小灯泡断路；（5）0.2；0.5；（6）B【解析】（1）电压表并联在灯泡的两端，涓动变阻器一上一下的连接.（2）为了保护电路，连接电路时，开关应该断开；（3）为保护电路，闭合开关前，涓动变阻器的洞片处于最大阻值处，即最右端；（4）闭合开关，小灯泡不亮，
13、电流表无示数，说明电路为断路，电压表示数接近电源电压，说明电压表与电源两端相连，则故障为小灯泡发生断路；（5）由图丙可知，电流表的量程为00.6A，分度值为0.02A，图丙的示数为0.2A，则灯泡的额定功率P=U1=2.5V0.2A=0.5W；（6）小红在实验中通过移动滑动变阻器来改变灯泡两端的实际电压，测量出不同电压下的电功率，并分析灯泡亮暗与实际功率的关系，故B正确。4.（2019内蒙古巴彦淖尔市）在测量小灯泡的电功率时，电源电压为3V，小灯泡上标有“2.5V”字样。（1）在如图甲所示的电路中，闭合开关移动滑片，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，因是，经分析有一根导线链接错误，请
14、在连接错误的导线上打“”，并补画出一根导线连接成正确的电路。（2）电路连接正确后，从滑动变阻器接入电路的最大阻值开始记录数据，得到小灯泡的IU图象如图乙所示，则小灯泡的额定功率是W由图可知，小灯泡的实际功率随实际电压的增大而，滑动变阻器的规格应选择。A.10 1A B.15 1A C.25 1A D.30 1A（3）有同学认为利用该电路还可以探究出导体中电流和导体两端电压成正比，你认为这种说法（选填“合理”或“不合理”），理由是。【答案】（1）电压表串联在电路中；（2）0.625；增大； C；（3）不合理； 灯丝电阻是变化的，无法得到电流与电压成正比。【解析】（1）在电路中，电压表串联在电路中
15、测电源电压，电压表有示数，因电压表内阻很大，故电路的电流很小，灯不亮；灯与变阻器并联，电压表串联在电路中是错误的，灯与变阻器串联，电压表与灯并联，如下所示：（2）根据小灯泡的IU图象知，灯在额定电压下的电流为0.25A，小灯泡的额定功率是：PUI2.5V0.25A0.625W；由图可知，灯的电流随电压的变大而增大，根据PUI，故小灯泡的实际功率随实际电压的增大而增大；由图知，当电压表示数为0.5V时，电路的最小电流为0.1A，由串联电路的规律及欧姆定律，滑动变阻器的最大电阻为：R滑25，故变阻器规格应选择C；（3）探究出导体中电流和导体两端电压关系时，要控制电阻阻值不变，因灯丝电阻是变化的，无
16、法得到电流与电压成正比成正比，这种说法不合理。5.（2018湖北武汉模拟题）某实验小组的同学通过图甲所示的电路进行实验探究。（1）断开开关S3，闭合开关S1和S2，移动滑动阻器滑片P，发现电压表始终无示数，电流表有示数，其原因可能是（填符号）A滑动变阻器断路 BR断路 CR短路（2）故障排除后断开开关S3，闭合开S1和S2，通过调节滑动变阻器，读出多组相应的电压表和电流表的示数。甲同学根据测量数据绘成如图乙图象。由图象可知定值电阻R=；（3）乙同学根据测量数据分别计算出多个R的阻值并取平均值，其目的是为了；（4）断开开关S2，闭合开关S1和S3，通过多次调节滑动变阻器，测量灯L的电压和电流，根
17、据测量数据绘成如图丙所示的图象。若灯L的额定电压为2.0V，则它的额定功率为W。（5）由图丙可看出灯丝的UI图象不是一条直线，原因是。答案：（1）C；（2）10；（3）减小误差；（4）0.8；（5）灯丝电阻会随温度而发生变化。解析：逐一分析每个选项，找出正确答案；根据图线，由欧姆定律求电阻大小；多次测量取平均值可减小误差；根据测量数据绘成如图丙所示的图象，找出灯L的额定电压为2.0V通过的电流大小，根据P=UI求它的额定功率；灯丝电阻会随温度而发生变化。（1）A若滑动变阻器断路，则整个电路断路，两表都没有示数，不符合题意； B若R断路，则电流表没有示数，电压表与变阻器串联，测电源电压有示数，不
18、符合题意；C若R短路，则电压表没有示数，电流表有示数，符合题意；故选C；（2）根据测量数据绘成如图乙所示的直线，由欧姆定律，由图象可知定值电阻：R=10；（3）乙同学根据测量数据分别计算出多个R的阻值并取平均值，其目的是为减小误差；（4）根据测量数据绘成如图丙所示的图象，当灯L的额定电压为2.0V，通过的电流为0.4A则它的额定功率为 P=UI=2V0.2A=0.8W。（5）因灯丝电阻会随温度而发生变化，不是一个定值，故灯丝的UI图象不是一条直线。6（2018四川成都模拟题）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3.8V，额定功率小于1W，电源电压恒为6V，滑
19、动变阻器R的规格为“20 1A”，图甲所示是该实验小组没有连接完整的电路。（1）请你用笔线代替导线，在图甲中把电路连接完整（2）正确连接完电路，闭合开关后，发现无论怎样移动滑片，小灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数明显，仔细检查，连接无误，那么出现该状况的原因应该是（选填“A”、“B”、“C”或“D”）A电流表内部断路了 B灯泡的灯丝断了C灯座内部出现了短路 D滑动变阻器的电阻线断了（3）排出故障后，通过正确操作，当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，其值为A，小灯泡的额定功率为W。（4）测出小灯泡的额定功率后，再测大于小灯泡额定功率的实际功率，应将滑动变阻器的滑片向（选填“左”或“右”）端
20、滑动。（5）测量小灯泡的电功率（选填“需要”或“不需要”）多次测量求平均值，原因是。（6）图丙是该实验小组的同学测量小灯泡电功率的电路图，测量后他们对测量结果进行了误差分析，考虑电表本身对电路的影响，该电路主要是由于所测（选填“电压”或“电流”）值偏大引起小灯跑电功率偏大的。答案：（1）如上；（2）B；（3）0.2；0.76；（4）右；（5）不需要；灯在不同电压下的功率不同；（6）电流。解析:（1）灯的额定电压为3.8V，故电压表选用大量程与灯并联，将变阻器的最大电阻连入电路中与灯串联，如下所示：（2）A若电流表内部断路了，则整个电路断路，两表都没有示数，不符合题意；B若灯泡的灯丝断了，灯不亮
21、，电流表没有示数，电压表串联在电路中，电压表测电源电压有示数，符合题意；C若灯座内部出现了短路，则电压表没有示数，电流表有示数，不符合题意；D若滑动变阻器的电阻线断了，则整个电路断路，两表都没有示数，不符合题意；故选B；（3）当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，其值为0.2A，小灯泡的额定功率为：P=UI=3.8V0.2A=0.76W。（4）测出小灯泡的额定功率后，再测大于小灯泡额定功率的实际功率，要增大灯电压，减小变阻器的电压，由分压原理，应将滑动变阻器的滑片向右端滑动。（5）灯在不同电压下的功率不同，故不需要多次测量求平均值；（6）根据并联电路电流
22、的规律，电流表示数等于灯的电压与通过电压表电流大小和，故该电路主要是由于所测电流值偏大引起小灯跑电功率偏大的。7.（2019四川达州）实验老师为“测量小灯泡额定功率”准备了如下器材：电源（电压恒为6V）开关、电压表和电流表各一只、额定电压为2.5V的待测小灯泡（电阻约为10）、滑动变阻器（“20 1A”）、导线若干。（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物图连接完整（要求：滑片向右移动灯泡变亮）。（2）闭合开关前电流表的指针如图乙所示，其原因是。（3）故障排除后，调节滑动变阻器的滑片，并绘制了小灯泡的电流随其两端电压变化的关系如图丙所示，则小灯泡的额定功率为W从图象中还发现：当电压表的示数增大
23、时，电压表与电流表的示数之比（选填“变大”、“变小或“不变”）。（4）小陈同学为了验证电流跟电阻的关系，他又借到了一个滑动变阻器（50 0.5A）和五个定值电阻（5、10、15、20g、25），其余器材不变。用定值电阻更换甲图中的灯泡，小陈同学得到如图丁所示的电流随定值电阻变化的图象，则实验中他所用的滑动变阻器是（选填字母：A.20 1A B.50 0.5A），若某次实验中滑动变阻器连入的阻值为14，则所用定值电阻的阻值为。（5）下课前老师布置了一道课后作业。要求：在只有下列实验器材的前提下测出未知定值电阻Rx的阻值。实验器材：电阻Rx、电源（电压恒定但未知）、滑动变阻器（已知最大阻值为R0）
24、、电流表、开关、导线若干。小张同学设计了如图戊所示的电路图，用以下步骤测Rx的阻值。闭合开关S，移动滑片P至B端，记下电流表示数I1；移动滑片P至A端，记下电流表示数I2（I1未超过电流表的量程）；请帮他写出Rx的表达式：Rx（用字母R0、I1、I2表示）。【答案】（1）如上所示；（2）电流表指针没有调零；（3）0.625；变大；（4）B；10；（5）。【解析】（1）滑片向右移动灯泡变亮，即电流变大电阻变小，故变阻器滑片右下接线柱连入电路中，如下所示：（2）闭合开关前电流表的指针如图乙所示，其原因是电流表指针没有调零。（3）根据绘制的小灯泡的电流随其两端电压变化的关系知，灯在额定电压下的电流为
25、0.25A，则小灯泡的额定功率为：PUI2.5V0.25A0.625W；从图象知，当电压为0.5V时，电流为0.1A，由欧姆定律，灯的电阻为：R15，同理，灯正常发光时的电阻为10，故当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比 （灯的电阻）变大；（4）图丁所示的电流随定值电阻变化的图象，电流与电阻之积为：UIR0.1A250.5A52.5V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：U滑UUV6V2.5V3.5V，变阻器分得的电压为电压表示数的1.4倍，根据分压原理，当接入25电阻时，变阻器连入电路中的电阻为：R滑1.42535，故为了完成整个实验，应该选取最大阻值至少35的滑动变阻器，则实验中他所用的滑动变阻器是50 0.5A，选B；若变阻器连入的阻值为14，由欧姆定律，电路的电流为：I0.25A，由欧姆定律，则所用定值电阻的阻值为：R定10；（5）闭合开关S，移动滑片P至B端，记下电流表示数I1；移动滑片P至A端，记下电流表示数I2（I1未超过电流表的量程）；在中两电阻串联，由电阻的串联和欧姆定律，电源电压：UI1（Rx+R0）在中，为R0的简单电路，由欧姆定律：UI2R0，因电源电压不变，故：UI1（Rx+R0）I2R0，Rx的表达式：Rx。