专题48 测量小灯泡电功率重点实验问题（原卷版+解析版）--【夺分宝典】中考物理电学知识体系必考重点亮点难点（专练）

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专题48 测量小灯泡电功率重点实验问题
1. （2023湖南湘潭）利用图所示的电路测量小灯泡的电功率，小灯泡的额定电压为 2.5V。

（1）用笔画线代替导线，将图中所示的器材连接成完整电路；
（2）连接电路时开关应处于________（选填“断开”或“闭合”）状态，正确连接后，应将滑片P由最大电阻处缓慢向________端移动（选填“A”或“B”），使灯逐渐变亮；
（3）某次实验时，电流表的示数如图所示，则通过灯L的电流为________A；移动滑片P，记下多组电压和电流值，绘制成图所示的图像，根据图像的信息，小灯泡的额定电功率为________W；
（4）实验时，由于操作失误，在未断开开关的情况下，直接将亮着的小灯泡从灯座上取出，电压表的示数________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（5）在没有电流表的情况下，用如图所示的实验电路，也可以测出小灯泡的额定功率。已知小灯泡的额定电压为U额，定值电阻的阻值为 R，实验步骤如下：
①只闭合开关S、S₁，调节滑片，使电压表示数为 U额；
②保持滑片位置不变，只闭合开关 S、S2，此时电压表的示数为 U；
可知小灯泡的额定功率 P额 =__________（用U额、U和 R表示）； 若已知电源电压为U0，此时滑动变阻器接入电路的阻值Rx= __________（用U0、U额、U和R表示）。
【答案】 （1）见解析 （2）断开 A （3） 0.2 0.625 （4）变大
（5）
【解析】（1）根据题意可知，电路为串联电路，电压表测小灯泡电压，电源为两节干电池，电压表选择小量程，图中电压表和小灯泡之间缺一条导线，如下图：

（2）为确保电路安全，连接电路时，开关需要断开，且滑动变阻器需要向阻值小的一端调节，即向A端移动使灯逐渐变亮。
（3）据图可知，电流表选用的是小量程，分度值为0.02A，读数为0.2A。
根据I-U图像可知，当灯泡处于额定电压即2.5V时，电流为0.25A，则灯泡额定电功率为
（4）直接将亮着的小灯泡从灯座上取出，此时电路为断路，电压表串联接入电路，测电源电压，所以示数会变大。
（5）根据题意可知，电路为L、R、滑动变阻器串联，灯泡的电压为U额，定制电阻和灯泡的总电压为U，可求定制电阻的电压为
电路中的电流为
灯泡的额定功率为
此时滑动变阻器的电压为
滑动变阻器接入电路中的阻值为
2. （2023上海）物理王兴趣小组的同学小徐做“测小灯泡电功率”的实验，他将电源（电源电压为2伏的整数倍）、待测小灯（额定电压为2.5伏）、滑动变阻器（A：20Ω 2A和B：10Ω 2A各一个）、电流表、开关串联。并将电压表并联入电路，最后完成了实验。实验时，他将电压表的示数，电流表的示数，以及两者的商记录下来，表格中为部分数据。
①此实验的实验原理：____________；
②通过计算说明，小徐选的滑动变阻器是：_____________；
③求出小灯的额定电功率______________（需写出主要计算过程）。
【答案】 ①P=UI ②见解析 ③0.75W
【解析】①“测小灯泡电功率”的实验原理是测出小灯泡两端的电压跟通过的电流，再根据P=UI计算出灯泡的电功率，即实验原理是P=UI。
②由表中序号1和序号2的数据可知，电压表的示数减小，电流表的示数增大。如果电压表并联在小灯泡两端，当滑动变阻器的电阻增大时，电流表的示数减小，电压表的示数也减小，与表中数据矛盾，故电压表并联在滑动变阻器两端。由序号1的数据可知，此时滑动变阻器接入电路的阻值为
故小徐选的滑动变阻器是A。
③根据串联电压规律可知，又因为小灯泡的额定电压是2.5V，则
为了小灯泡的安全，小灯泡两端的电压不能超过它的额定电压，故电源电压小于5V；而电源电压为2V的整数倍，故电压源电压为4V。当电压表的示数为3V、2.5V时，小灯泡都不能正常发光，所以小灯泡正常发光时应是序号3的数据，由可知，此时滑动变阻器的电压
电路中的电流
小灯额定电功率
3. 如图甲所示为测量小灯泡L功率的电路图，小灯泡L的额定电压为2.5V，电源电压恒为3V。实验中：
（1）在连接电路时，开关S应处于________状态；
（2）连接完电路后，闭合开关S，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，电流表示数始终为零，电压表示数始终为3V。假定电路中只有一处故障，则产生这一现象的原因可能是（ ）；
A.灯泡短路 B.灯泡断路
C.滑动变阻器短路 D.滑动变阻器断路
（3）排除故障后，继续实验，当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图乙所示，则此时流过灯泡的电流是________A，小灯泡的额定功率为________W；
（4）如果要使灯泡两端电压由2.5V调到2V，应该把滑动变阻器的滑片向________滑动（选填“左”、“右”）；
（5）根据实验数据绘制出小灯泡的电流I与电压U的关系图像，如图丙所示。当电压表示数增大时，灯丝温度会发生变化，灯丝电阻将（ ）
A.变大 B.变小 C.不变 D.无法确定
【答案】 （1） 断开 （2） B （）0.24 0.6 （4）左 （5）A
【解析】（1）为保护电路，在连接电路时，开关S应处于断开状态。
（2）电流表示数始终为零，电压表示数始终为3V，说明电路出现断路。电压表与小灯泡并联，小灯泡断路，故ABD不符合题意，故C符合题意。
故选C。
（3）排除故障后，继续实验，当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图乙所示，电流表选用0~0.6A，分度值为0.02A，则此时电流表的读数为0.24A，即流过灯泡的电流是0.24A。
小灯泡的额定功率为
（4）由图知，灯泡与滑动变阻器串联接入电路，如果要使灯泡两端电压由2.5V调到2V，根据串联分压原理，应该把滑动变阻器的滑片向左滑动，使滑动变阻器接入电路阻值变大，分得电压变大，从而使灯泡两端电压由2.5V调到2V。
（5）根据实验数据绘制出小灯泡的电流I与电压U的关系图像，如图丙所示。随灯泡两端电压的增大，通过灯泡的电流也增大，但电流增加的越来越慢，根据欧姆定律得，当电压表示数增大时，灯丝温度会发生变化，灯丝电阻将变大，故BCD不符合题意；故A符合题意。故选A。
4. 小志同学在“测量小灯泡电功率”实验中，用到的器材有：新干电池两节、小灯泡（标有0.3A）1只、电流表1只、电压表1只、滑动变阻器1只、开关1支，导线若干。
（1）请用笔画线代替导线，在图甲中将实验电路连接完整（要求滑动变阻器的滑片向右移动时电流表的示数变小）；
（2）连接好电路，闭合开关，发现灯不亮，电流表无示数，电压表示数接近3V，造成这一现象的原因可能是___________（选填序号）；
①小灯泡短路； ②小灯泡开路； ③滑动变阻器短路； ④滑动变阻器开路
（3）排除故障，进行实验，当电流表的示数如图乙时，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P向___________（选填“A”或“B”）端移动，当电流表示数达到0.3A时，电压表的示数如图丙，则小灯泡的额定功率为___________W；
（4）小刚用相同的器材进行该实验时发现电压表损坏，他找来一只阻值为R0的定值电阻，设计了如图丁所示的电路，也可测出小灯泡的额定功率，主要的操作步骤如下：
①把电流表接在a处，闭合开关，调节滑片P，使电流表的示数为I额；
②保持滑片P的位置不变，断开开关，把电流表接在b处，闭合开关，读出电流表的示数为I；
③计算得出小灯泡的额定功率P额=___________（用R0、I额、I表示）。
【答案】（1）
（2）② （3）A 0.75 （4）
【解析】（1）因电源为两节新干电池，则电源电压为3V，故电压表选择小量程，要求滑动变阻器的滑片向右移动时电流表的示数变小，则此时滑动变阻器接入电路中的阻值应变大，故滑动变阻器应接入左下接线柱，电路连接如下图所示
（2）闭合开关，发现灯不亮，电流表无示数，则电路中可能存在开路，而电压表示数接近3V，故可知电压表与电源接通，则与电压表并联的部分出现开路，即小灯泡开路，故选②。
（3）因电流表选择小量程，故电流表的分度值为0.02A，由图乙可知，电流表的示数为0.14A，因小灯泡的额定电流为0.3A，故为了测量小灯泡的额定功率，应增大通过小灯泡的电流，故应减小滑动变阻器接入电路中的阻值，则应将滑动变阻器的滑片P向A端移动。
因电压表选择小量程，分度值为0.1V，故由图丙可知，电压表的示数为U=2.5V，由P=UI可得，小灯泡的额定功率为
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W
（4）③由电路图可知，小灯泡L与定值电阻R0并联，由步骤①可知，把电流表接在a处，闭合开关，调节滑片P，使电流表的示数为I额，则此时小灯泡正常工作，电流表的示数为流过小灯泡支路的电流，此时定值电阻两端电压等于小灯泡的额定电压，由步骤②可知，保持滑片P的位置不变，断开开关，把电流表接在b处，闭合开关，读出电流表的示数为I，此时电流表测干路电流，故由并联电路的电流规律可得，流过定值电阻R0的电流为
I0=I-I额
此时定值电阻两端电压等于小灯泡的额定电压，由欧姆定律可得
U额=U0=I0R0=(I-I额)R0
故由P=UI可得，小灯泡的额定功率为
P额=U额I额=(I-I额)R0I额
5. （2023黑龙江大庆）现有 L1、L2、L3三只额定电压 U额均为2.5V，电阻值不同的小灯泡。某研究小组分别利用甲、乙、丙三种电路图测量三只小灯泡的额定功率。

（1）图甲电路中， 实验操作如下：
①闭合开关S， 调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为U额；
②图丁是图甲电流表的表盘，此时示数为________A；
③小灯泡 L1的额定功率为P额1=______W；
（2）图乙电路中，定值电阻的阻值为R0=12.5Ω，实验操作如下：
①闭合开关S， 调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为U额；
②读出电流表的示数为I=0.60A，计算出通过R0的电流为________A；
③小灯泡 L2的额定功率为P额2=______W；
（3）图丙电路中，电源电压未知但恒定不变，R1和R2为滑动变阻器，R2的最大阻值为10Ω，实验操作如下：
①保持开关S2断开，同时闭合开关S和S1，调节R2的滑片，使电压表的示数为U额；
②断开开关S1，同时闭合开关S和S2，保持________（填“R1”或“R2”）的滑片位置不变，调节________（填“R1”或“R2”）的滑片，使电压表示数仍为U额；
③仅将R2的滑片P调至最左端，记下电压表的示数U1=3.00V，再仅将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数U2=1.00V， 则小灯泡 L3的额定功率P额3=______W；
（4）通过图甲和图乙实验，可以得到小灯泡 L1和L2在额定电压工作时电阻之比为________。
【答案】（1） 0.30 0.75 （2） 0.2 1 （3）R2 R1 1.25 （4） 4∶3
【解析】（1）②由图甲可知，电压表测量小灯泡两端的电压，电流表测量通过小灯泡的电流，由图丁知，电流表的分度值为0.02A，示数为0.30A，即当小灯泡正常发光时通过小灯泡的电流为I1=0.3A。
③小灯泡L1的额定功率为
P额1 =U额I1=2.5V×0.3A=0.75W
（2）②由图乙可知，定值电阻与小灯泡并联，再和滑动变阻器串联，电流表测量干路的电流，电压表测量小灯泡和定值电阻两端的电压，由并联电路电压的规律知，当小灯泡正常发光时，定值电阻两端的电压等于小灯泡两端的电压，则通过R0的电流为
③由并联电路电流的规律知，通过小灯泡的额定电流为
I2=I-I0=0.6A-0.2A=0.4A
小灯泡L2的额定功率为
P额2=U额I2=2.5V×0.4A=1W
（3）②根据第一步操作可知，断开开关S1，同时闭合开关S和S2，保持R2的滑片位置不变，通过调节滑动变阻器R1，使R1的两端电压为小灯泡的额定电压U额。
③根据等效替代法可知，此时R1= RL；将R2的滑片P调至最左端，记下电压表的示数为U1 =3.00V；再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数为U2= 1.00V，将R2的滑片P调至最左端，R2连入电路中的电阻为0，电压表的示数为U1= 3.00V即为电源电压；再将R2的滑片P调至最右端，此时两变阻器串联，电压表的示数为U2，即为R1的电压为U2 =1.00V，根据串联电路电压的规律和欧姆定律有
解得
小灯泡L3的额定功率为
（4）根据可得，小灯泡L1和L2在额定电压工作时电阻之比为
6. 小莉在测量小灯泡的实际电功率实验中，实验器材有：电压恒为3V的电源一个、规格相同的小灯泡两个、电压表一个、电流表一个、滑动变阻器一个、开关一个、导线若干。
（1）小莉设计并连接的实物电路如图甲所示，在闭合开关前，为了确保安全，她应将滑动变阻器的滑片滑到___________端（选填“左”或“右”）；
（2）小莉闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，观察到电压表的示数接近3V，电流表的示数几乎为零，请分析电路发生的故障可能是___________；
（3）小莉排除故障后继续实验，经过多次测量，得到小灯泡的I-U图像如图乙所示，请你结合图像计算当U=2.0V时，小灯泡的实际功率大小为___________W；
（4）完成上述实验操作后，小莉利用已有的实验器材设计了如图丙所示的电路，闭合开关，待电路稳定后，其中一只灯泡的电阻为___________Ω。
【答案】（1）右 （2）小灯泡断路 （3）0.56 （4）6
【解析】（1）在闭合开关前，为了确保安全，滑动变阻器的滑片需要位于阻值最大处，故应将滑动变阻器的滑片滑到最右端。
（2）电流表的示数几乎为零，说明可能存在断路，观察到电压表的示数接近3V，说明电压表所在的电路是通路，那么只能是小灯泡断路。
（3）根据图乙可知，当小灯泡两端的电压为2V时，小灯泡的电流为0.28A，故小灯泡的实际功率为
（4）由于实验器材不变，故电源电压为3V，而两个小灯泡的规格相同，故小灯泡两端的电压为1.5V，根据图乙可知，此时通过小灯泡的电流为0.25A，则小灯泡的电阻为
7. 如图所示，甲同学在做“测量小灯泡的电功率”实验。实验器材：电源（电压恒为6V）、小灯泡（额定电压为2.5V，正常发光时灯丝电阻约为10Ω）、电流表、电压表、开关各一个，规格分别为 （10Ω 1A）和 （30Ω 0.5A）的滑动变阻器各一个，导线若干。
（1）连接电路时，滑动变阻器应选___________（选填“”或“”）；
（2）连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，电路故障原因是___________；
（3）排除故障，闭合开关，移动滑片P至某位置时。电压表的示数为2.2V，若想测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向___________端移动（选填“A”或“B”）。通过实验绘制出小灯泡的U-I图像，如图乙所示，小灯泡的额定功率为___________W；
（4）乙同学设计了如图丙所示电路，来测量另一只小灯泡的额定功率（已知灯泡的额定电压为 ）， 阻值已知：
①断开开关S3，闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器滑片P，使得电流表示数为___________（用字母表示），此时灯泡正常发光；
②保持滑动变阻器滑片P位置不变，断开开关S2，闭合开关S1、S3，记下电流表的读数为I；
③小灯泡额定功率的表达式 ___________（用字母表示）。
【答案】 （1） （2）小灯泡处短路 （3）B 0.625 （4）
【解析】（1）滑变器若选择，与灯泡串联接入电路中，电源电压 ，灯泡电阻约为10Ω，变阻器阻值最大，即时，根据串联分压，此时灯泡和变阻器两端电压均为3V，变阻器阻值无法再增大，则灯泡两端电压最低为3V，无法达到2.5V的额定电压，即R1的最大阻值偏小，无法完成实验，故实验中应选择最大阻值较大的。
（2）分析电路，灯泡与滑动变阻器串联，电流表测串联电路电流，电压表测灯泡两端电压。电流表有示数则电路为通路，电压表无示数则说明灯泡可能被短路。
（3）小灯泡的额定电压为2.5V，想要达到额定电压，需使灯泡两端电压增大，根据串联电路电压规律，需减小变阻器两端电压，根据串联分压的规律可知，需减小变阻器的阻值，由图可知，滑片P应向B端移动。
由图可知，当小灯泡两端电压为额定电压2.5V时，通过小灯泡电流为0.25A，小灯泡的额定功率
（4）分析丙图中的测量方法：由于没有电压表，需要用和电流表代替电压表，使灯泡两端电压为额定电压时，测出电流即可求出额定功率。图中灯泡和并联，要使灯泡两端电压为，则两端电压也为，则电流表示数为
再通过开关改变电流表测量对象，测出干路电流 ,得出通过小灯泡的电流
则小灯泡的额定功率为
8. 在测量额定电压为2.5V小灯泡的电功率实验中，电源是三节新干电池。
（1）请用笔画线代替导线，将图的电路连接完整；
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于______（选填“左”或“右”）端；
（3）闭合开关，移动滑片，当电压表的示数为_______ V时，小灯泡正常发光，读出电流表示数，可测得额定功率；
（4）继续移动滑片，电压表示数如图所示，为______ V，此时电流表示数为0.24 A，小灯泡的实际功率为_______W；为了研究小灯泡发光情况与电功率的关系，除了表中记录的电表示数和电功率，还需要增加记录的内容是_________ ；
（5）分析实验数据可以发现，小灯泡两端的电压越高，它的实际功率________；
（6）完成上述实验后，某小组设计了图所示的电路，用原来的电源和电压表测量原小灯泡的额定功率。方案如下：
①把定值电阻R0接入电路，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光；
②保持滑片位置不变，将电压表改接在R0两端，读出电压表示数；
③算出小灯泡的额定功率。
现有阻值为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻，为了能测出小灯泡的额定功率，结合题中的数据分析，定值电阻R0应选______Ω的。
【答案】 （1）见解析 （2）左 （3）2.5 （4）2.2 0.528 小灯泡的亮度 （5）越大（6） 5
【解析】（1）本实验是为了测量小灯泡的电功率，所以滑动变阻器使用“一上一下”的接线柱串联接入电路，电压表并联在小灯泡两端，因为小灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表的量程选择0~3V，如图所示：
（2）闭合开关前，为了保护电路，滑片应位于滑动变阻器的阻值最大处，根据电路图可知，下接线柱接在了右端，所以滑动变阻器的滑片应置于左端。
（3）闭合开关，移动滑片，当电压表的示数为小灯泡的额定电压，即2.5V时，小灯泡正常发光，读出电流表示数，根据电功率公式可测得额定功率。
（4）如图所示，因为电压表的量程选择的是0~3V，所以根据指针所在的位置可得，电压表的示数为2.2V。
当电压表的示数为2.2V时，电流表的示数为0.24A，根据电功率公式可测得小灯泡的实际功率为
因为研究的是小灯泡发光情况与电功率的关系，所以还需要增加记录的内容是：小灯泡的亮度。
（5）由表格可知，小灯泡两端电压越大，通过小灯泡电流越大，由公式可知，小灯泡的实际功率越大。
（6）当小灯泡正常发光时
因为使用的还是原来的小灯泡，所以根据表格可知，小灯泡正常发光时，通过小灯泡的电流为0.26A，又因为使用的还是原来的电源，所以此时R0两端的最大电压为
根据欧姆定律可得R0的最大阻值为
故R0应选5Ω的。
9. 用一串小彩灯扮靓教室，发现一个小彩灯熄灭后，其他小彩灯依然发光，小丽猜想小彩灯并联；取下这个小彩灯，整串彩灯都会熄灭，小丽认为每个小彩灯应该是串联的。她决定将小彩灯接入图1所示的电路，测其电阻，探寻奥秘。已知电源电压为3V，小彩灯的额定电压为2.5V。
（1）请用笔画线代替导线，在图1中将实物电路连接完整；（ ）
（2）接入未损坏的小彩灯，调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为2.5V，电流表的示数如图2所示，示数为___________A，则小彩灯正常发光时接入电路的电阻为___________Ω；
（3）接入灯丝断裂的小彩灯，当电压表示数为0.4V时，电流表示数为0.5A，可知小彩灯灯丝断裂后接入电路的电阻为___________Ω；
（4）根据实验数据可知，灯丝断裂后，小彩灯并未断路，而是相当于一段导线，起到连接电路的作用，可使其他小彩灯继续工作，但其余小彩灯实际功率会___________。
【答案】 （1） （2）0.16 15.625
（3）0.8 （4）变大
【解析】（1）测量小彩灯电阻，滑动变阻器与小彩灯串联，电压表测量小彩灯的电压，电流表测量小彩灯的电流，小彩灯的额定电压为2.5V，故电压表的量程选择0~3V，滑动变阻器的连线一上一下，如图所示
（2）电流表的量程为0~0.6A，分度值为0.02A，示数为0.16A小彩灯正常发光时的电流为0.16A。
小彩灯正常发光时的电流为0.16A，电压为2.5V，由欧姆定律得，小彩灯正常发光的电阻为
（3）接入灯丝断裂的小彩灯，当电压表示数为0.4V时，电流表示数为0.5A，由欧姆定律得，小彩灯灯丝断裂后接入电路的电阻为
（4）根据实验数据可知，灯丝断裂后，小彩灯并未断路，而是相当于一段导线，起到连接电路的作用，可使其他小彩灯继续工作，小彩灯灯丝断裂后，电阻变小，电路总电阻变小，电源电压不变，由欧姆定律得，电路电流变大，其余小彩灯的电压变大，由 得，其余小彩灯实际功率会变大。序号
（伏）
（安）
）
1
3.0
0.18
2
2.5
0.26
3
5
实验次数
电压U/V
电流I/A
电功率P/ W
1
2.5
026
2
0.24
3
2.8
028