第2节 测量小灯泡的电功率（含特殊方法）

第15章　电功率

第2节　测量小灯泡的电功率(含特殊方法)

1. (2018云南省卷)如图所示，在“测量小灯泡电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为3.8 V，电阻约为12 Ω，电源电压为6 V.

第1题图甲

(1)用笔画线代替导线，将图甲中的电路补充完整．

(2)闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于________(选填“A”或“B”)端．闭合开关，灯泡不亮，电压表和电流表都有示数，但示数较小，接下来的操作是______________________．

(3)当电压表的示数为3.8 V时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为________W．再继续调节滑动变阻器的滑片进行测量的过程中，小灯泡突然熄灭，电流表示数为0，电压表示数接近6 V，你认为故障可能是______________________．

第1题图乙

(4)完成测量后，同学又找来几个不同阻值的定值电阻替换小灯泡，探究电流与电阻的关系．当电阻为10 Ω时，电流表的示数为0.2 A；换用20 Ω的电阻后，闭合开关，应将滑动变阻器的滑片向________(选填“A”或“B”)端移动，使电压表的示数为______V，读出电流表的示数．多次换用阻值不同的电阻，进行正确操作后即可得出结论．

2. (2019张家界)小张用两节干电池测小灯泡的电功率，电路如图甲所示，小灯泡额定电压为2.5 V，电阻约10 Ω，滑动变阻器规格为“20 Ω　1 A”．

第2题图

(1)用笔画线代替导线，连接完整图甲所示的实物电路．

(2)连接电路时开关应________(选填“断开”或“闭合”)．

(3)处理故障后，闭合开关前，图甲中滑动变阻器的滑片P应位于________(选填“A”或“B”)端．

(4)小张连接好实验电路，检查连接无误后，闭合开关S，却发现灯泡不发光，电流表无示数，电压表示数为3 V，可能发生的故障可是________．

A. 滑动变阻器处断路　　　B. 灯座接线短路

C. 小灯泡的灯丝断了  D. 开关接触不良

(5)排除故障后，闭合开关，移动滑片P至电压表的示数如图乙所示，其读数为________V．当滑动变阻器的滑片P向B端移动时，滑动变阻器两端的电压________(选填“增大”或“减小”)．

(6)改变滑片P的位置，获得多组对应的电压、电流值，绘制得如图丙所示的I－U图像，根据图像比较小灯泡的电阻值，你有什么发现？把你的发现写成一句具有概括性的结论：________________________________________________________________________.

(7)小灯泡的额定功率是________W.

3. (2019邯郸一模)小红在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压恒为3 V，小灯泡上标有“2.5 V”字样．

第3题图

(1)连接如图所示电路时，导线M的另一端应接在电压表________V(选填“3”或“15”)接线柱上．

(2)闭合开关后，若灯泡不亮、电压表无示数、电流表有示数，则电路中发生的故障可能是________________．

(3)处理故障后，闭合开关，电压表示数为1.5 V，此时应将滑动变阻器的滑片向________(选填“a”或“b”)端移动小灯泡才能正常发光．

小红进行了4次测量，并将有关数据及现象记录在表格中．

(4)分析表中信息，可知小灯泡的额定功率为________W．实验还可以得出：小灯泡实际电功率越大，小灯泡的电阻________(选填“越大”、“越小”或“不变”)．

【拓展】细心的小红发现，如果将小灯泡换成电阻，也可以用这个电路测量电阻的阻值．于是她将电路改接正确后，闭合开关，调节变阻器的滑片到某位置时，电压表和电流表的示数分别是2 V和0.2 A，被测电阻的阻值是________Ω.老师告诉小红还需要多次测量，这样可以________________________________________________________________________．

4. (2019石家庄新华区一模)(缺电压表)小明同学按图甲所示的电路图，连接图乙实物图，来测量小灯泡的额定功率．已知小灯泡的额定电压为2.5 V，电源电压恒为3 V.

第4题图

(1)请根据图甲的电路图用笔画线代替导线将图乙的实物连接成完整电路．

(2)正确连接电路，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表有示数，电流表指针几乎不动，产生这种现象的原因是________________________．

(3)排除故障，继续实验，最后根据实验数据画出I－U图像，如图丙所示，根据图像求出小灯泡正常发光时的功率为________W.

(4)通过分析I－U图像，发现小灯泡的电阻是变化的，其原因是________________________________．

(5)完成上述实验后，小明又重新设计了电路，如图丁所示，测量另一个小灯泡的额定功率，这个小灯泡正常工作的电流为I1，请完成实验步骤(已知电源电压为U)．

①只闭合开关S1，移动滑动变阻器R2的滑片，使电流表示数为________．

②只闭合开关S2，保持滑动变阻器R2的滑片位置不变，____________________________使电流表示数为I1；再将滑动变阻器R2的滑片调到最左端，读出电流表的示数为I2；

③则小灯泡的额定功率表达式为P额＝________(用字母表示)．

5. (2018天水改编)(缺电压表)小明同学手里有一个标有“3.8 V”字样的小灯泡，他想知道小灯泡正常工作时的电功率，于是在学校实验室借了一些实验器材，连接了如图甲所示的实验电路，电源电压恒定不变．

第5题图

(1)在图甲中找出连接错误的一根导线并在该导线上画“×”，用笔画线代替导线将电路连接正确．

(2)电路连接好后，小明闭合开关，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡亮度不变，且微弱发光，则故障原因可能是______________________．

(3)故障排除后，小明调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为________W.

(4)完成上述实验后，小明又找到了一只阻值已知的定值电阻R0，并借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的电路，继续测量另一个额定电压为U额的小灯泡正常发光时的电阻．测量时，应先闭合开关S和S1，调节滑动变阻器，当电流表的示数为________时，小灯泡正常发光；接着将S1断开，S2闭合，读出电流表的示数I，则小灯泡正常发光时的电阻R＝______．(以上两空均用含有I、U额和R0的代数式表示)

6. (2019河南)(缺电流表)在“探究小灯泡在不同电压下工作时的电功率是否相同”的实验中，实验室提供了如下器材：电源电压U恒为8 V，滑动变阻器规格为“20 Ω　2 A”，小灯泡的额定电压U额＝2.5 V，额定功率小于1.2 W，两个阻值分别为10 Ω、20 Ω的定值电阻R0可供选择．

(1)为使小灯泡两端电压有一较大的调节范围，小聪设计了如图甲所示的电路，请用笔画线代替导线，完成图乙中实物电路的连接．

第6题图

(2)正确连接电路后，进行实验，记录的数据如表所示．当电压表示数为2.5 V时，电流表示数如图丙所示，小灯泡的额定功率为________W.

(3)分析表中数据可得出结论：小灯泡工作时，消耗的电功率随电压的增大而________．根据数据还可判断出，小聪在实验中选用的是R0＝________Ω的定值电阻．

(4)完成实验后，爱动脑筋的小聪又想出一种测量小灯泡额定功率的方法，设计了如图丁所示的电路，所用电压表量程为“0～15 V”，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，将开关S1拨至“1”，调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为________；

第6题图丁

②滑片不动，再将开关S1拨至“2”，读出电压表示数为U0；

③小灯泡的额定功率：P额＝______．(用U额、U0、R0表示)

若步骤②中，在将开关S1拨至“2”时，不小心将滑片向右移动了少许，其他操作正确，则测出的小灯泡额定功率比真实值________(选填“偏大”或“偏小”)．

7. (2019石家庄裕华区二模改编)(缺电流表)小明利用如图甲所示的电路测量小灯泡的额定功率．滑动变阻器标有“20 Ω　2 A”字样，电源电压恒为9 V，小灯泡的额定电压为2.5 V，额定功率小于1.5 W，阻值为R1＝5 Ω，R2＝15 Ω，R3＝25 Ω的三个定值电阻R.

第7题图

(1)请用笔画线代替导线，完成图甲中实物电路的连接．

(2)电路连接正确后，闭合开关，小灯泡发出耀眼的光，然后熄灭，则出现这种现象的原因可能是：________________________________．

(3)排除故障后换新的同样的灯泡，继续实验，收集的数据记录在表中．当电压表的示数为2.5 V时，电流表的示数如图乙所示，小灯泡的额定功率________W.

(4)分析表中的数据，可知实验中选用的是____Ω的定值电阻．

【拓展】小明完成上述实验后，去掉电流表，又多用了两个开关及一些导线，没有更换其他器材，设计了如图丙所示的电路，也完成了对小灯泡额定功率的测量．实验步骤如下，请补充完整：

①闭合S、S1，断开S2，移动滑片，使电压表的示数为________V；

②______________________________________，读出电压表的示数为U；

③灯泡额定功率的表达式为P额＝________(用已知量和测量的量表示)．

参考答案及解析

第2节　测量小灯泡的电功率(含特殊方法)

1. (1)如答图所示　(2)B　将滑动变阻器滑片由B端向A端缓慢调节　(3)1.216　小灯泡断路　(4)B　2

第1题答图

【解析】(1)滑动变阻器和电流表均应与小灯泡串联，并且使电流从电压表的正接线柱流入，从负接线柱流出；小灯泡的额定电压为3.8 V，电阻约12 Ω，则正常发光时小灯泡的电流约为0.3 A小于0.6 A，则电流表应选用小量程，如答图所示；(2)闭合开关前，滑片应置于接入电路的阻值最大的B端；闭合开关，小灯泡不亮，电压表和电流表都有示数但较小，是因为小灯泡两端的电压和通过它的电流太小，应使滑片向A端缓慢移动，减小滑动变阻器接入电路的阻值，再观察灯泡的亮度变化；(3)由题图乙可知，电流表使用小量程，示数为0.32 A，此时小灯泡正常发光，则其额定功率为P＝UI＝3.8 V×0.32 A＝1.216 W；小灯泡熄灭，电流表示数为0，说明没有电流通过小灯泡；电压表示数接近电源电压6 V，则故障原因可能是小灯泡断路；(4)探究电流与电阻的关系时，应采用控制变量法，保持电阻两端的电压不变；当电阻为10 Ω时，电流为0.2 A，则电压表示数为U＝IR＝0.2 A×10 Ω＝2 V；换用20 Ω的电阻后，为保持电压表示数为2 V不变，应增大滑动变阻器接入电路的阻值，将滑片P向B端移动．

2. (1)如答图所示　(2)断开　(3)A　(4)C　(5)2.2 减小　(6)灯丝电阻受到温度的影响发生变化  (7)0.5

第2题答图

【解析】(1)根据小灯泡的额定电压2.5 V和小灯泡的电阻约为10 Ω可知，电压表、电流表均选用小量程并要求电流正进负出，如答图所示；(2)连接电路时开关应断开；(3)闭合开关前滑动变阻器滑片应调到阻值最大处，即滑片位于A端；(4)实验过程中发现，电流表无示数，说明电路中出现断路，电压表示数接近电源电压，说明断路故障位于与电压表并联的部分，即为小灯泡的灯丝断了，故选C；(5)实验过程中电压表读数是2.2 V，滑动变阻器滑片向B端移动，滑动变阻器连入电路的阻值减小，灯泡与滑动变阻器串联分压，故滑动变阻器分得的电压减小；(6)由图像可得灯泡的电流与其两端电压不成正比，这是因为灯丝电阻随温度的变化而发生变化；(7)由图像可知，灯泡正常发光时的电功率P＝UI＝2.5 V×0.2 A＝0.5 W.

3. (1)3　(2)小灯泡短路(或电压表短路)　 (3)a   (4)0.75　 越大　【拓展】10　减小误差

【解析】(1)测量小灯泡电功率的实验中，电源、开关、滑动变阻器、电流表和小灯泡应串联，电压表并在小灯泡两端，而电源电压为3 V，所以电压表选0～3 V的量程，所以导线M的另一端接电压表的3 V接线柱上；(2)电流表有示数，说明电路是通路，而灯泡不亮，电压表无示数，说明小灯泡短路或电压表短路；(3)当电压表示数为1.5 V时，为使小灯泡正常发光，需使小灯泡两端的电压达到2.5 V，根据串联正比分压可知：滑动变阻器分得的电压应变小，即阻值减小，所以滑片向a端移动；(4)由表中数据可知：当电压表示数为2.5 V时，小灯泡正常发光，此时的电流为0.3 A，所以小灯泡的额定功率为2.5 V×0.3 A＝0.75 W；随着小灯泡越来越亮，小灯泡实际功率越来越大，电阻越来越大．【拓展】电压表示数为2 V时，电流表示数为0.2 A，所以电阻R＝＝＝10 Ω；多次测量，这样可以取多次测量的平均值作为待测电阻的阻值以减小误差．

4. (1)如答图所示　(2)小灯泡断路　(3)0.625　(4)灯丝的电阻随温度的升高而增大　(5)I1　移动滑动变阻器R1的滑片　

第4题答图

5. (1)如答图所示　(2)滑动变阻器的两下接线柱接入电路　 (3)1.14　(4)　(或)

第5题答图

6. (1)如答图所示　(2)1.05　(3)增大　10  (4)① 5.5 V　③U额　偏小

第6题答图

【解析】(1)由P＝UI得，小灯泡的额定电流小于I＝＝＝0.48 A，所以电流表选择0～0.6 A的量程；灯泡、R0及滑动变阻器串联，故将电流表的“0.6”接线柱与电源的“＋”极连接，小灯泡的左接线柱与R0的左接线柱连接，如答图所示；(2)由(1)可知，电流表选择0～0.6 A的量程，分度值为0.02 A，示数为0.42 A．则小灯泡的额定功率P额＝U额I额＝2.5 V×0.42 A＝1.05 W；(3)由表中数据可知，随着电压的增大，电流增大，根据P＝UI可知，小灯泡消耗的电功率增大，即小灯泡工作时，消耗的电功率随电压的增大而增大．由表中数据可知，第5次实验电流最大，此时电路总电阻最小，由I＝可得，第5次实验时电路总电阻R总＝＝≈18.2 Ω＜20 Ω，故小聪在实验中选用的是R0＝10 Ω的定值电阻；(4)要测量小灯泡的额定功率，需使小灯泡两端的电压等于其额定电压：①闭合开关S，将开关S1拨至“1”，小灯泡、R0和滑动变阻器串联，电压表测R0和滑动变阻器两端的总电压，调节滑动变阻器的滑片，灯泡正常发光时，电压表的示数U＝8 V－2.5 V＝5.5 V；②滑片不动，再将开关S1拨至“2”，电压表测R0两端的电压U0，此时电路中的电流即为小灯泡的额定电流I额＝；③小灯泡的额定功率P额＝U额I额＝U额.若将开关S1拨至“2”，滑片向右移动少许，滑动变阻器接入电路的阻值变大，根据串联分压知识可知，滑动变阻器两端的电压变大，定值电阻R0两端的电压U0变小，根据P额＝U额I额＝U额可知，测出的小灯泡的额定功率比真实值偏小．

7. (1)如答图所示　(2)闭合开关前，滑片未放置在阻值最大处　(3)0.9　 (4)15　【拓展】①2.5　②闭合S、S2，断开S1，保持滑片位置不动　③

第7题答图

【解析】(1)在测小灯泡额定功率的实验中，电源、开关、滑动变阻器、小灯泡和电流表应串联在电路中，电压表并联在小灯泡的两端，由于小灯泡额定电压为2.5 V，所以电压表接0～3 V的量程，由于小灯泡的额定功率小于1.5 W，所以灯泡的额定电流小于0.6 A，故电流表选择0～0.6 A的量程，具体连接如答图所示；(3)电流表使用的是0～0.6 A的量程，分度值是0.02 A，指针指在第18个小格处，所以电流表的读数为0.02 A×18＝0.36 A，此时的电压为额定电压即2.5 V，所以额定功率P＝UI＝2.5 V×0.36 A＝0.9 W；(4)由表中数据可知，当电压表示数U1＝1 V时，电路中的电流I1＝0.26 A，定值电阻和滑动变阻器分得的电压为U1′＝9 V－1 V＝8 V，定值电阻和滑动变阻器的总电阻R1串＝＝≈30.8 Ω；当电压表示数U4＝2.5 V时，电路中的电流I4＝0.36 A，定值电阻和滑动变阻器分得的电压为U4′＝9 V－2.5 V＝6.5 V，定值电阻和滑动变阻器的总电阻R4串＝＝≈18.1 Ω；由于R滑＋R定＝R串，若选定值电阻R3＝25 Ω时，大于18.1 Ω，不合题意；若选定值电阻R1＝5 Ω时，即使滑动变阻器全部接入电路，总电阻为5 Ω＋20 Ω＝25 Ω<30.8 Ω，不合题意；选R2时，R2＝15 Ω<18.1 Ω，15 Ω＋20 Ω>30.8 Ω，故定值电阻R2＝15 Ω合理．【拓展】①闭合S、S1，断开S2，移动滑片使电压表的示数为2.5 V，灯泡正常发光；②闭合S、S2，断开S1，滑片不动，读出电压表的示数U，此时与①比较，电路结构没有变化，只是①中电压表测量灯泡两端的电压，而②中电压表测量定值电阻和灯泡两端的电压，由于滑片位置没变，电路电流不发生变化，定值电阻两端的电压U定＝U－2.5 V，通过灯泡和定值电阻的电流I＝＝，所以灯泡额定功率的表达式为P额＝U额I额＝.