专题06 测量小灯泡的电功率解析版.docx

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专题06测量小灯泡的电功率解析版

测量小灯泡的电功率（解析版）

一、单选题（本大题共1小题，共2.0分）

1.在测量小灯泡的电功率的实验中，把标有“2.5V”的灯泡L与滑动变阻器R串联起来接在电压是5V的电源上，调节滑动变阻器，使灯泡正常发光，测得小灯泡的功率为0.5W，以下说法中不正确的是（　　）

A. 电流表的读数为0.2A，变阻器两端电压是5V    

B. 滑动变阻器连入电路中的电阻R=12.5Ω

C. 相等时间内，电流对L和R所做的功相等      

D. 灯泡L和滑动变阻器消耗的总电功率相等

答案：

【

【解析】

（1）灯泡正常发光时，其两端的电压等于其额定电压为2.5V，

∵P=UI

∴电流表的读数I=

=

=0.2A，

灯泡和滑动变阻器串联在电路中，灯泡两端的电压为2.5V，电源电压为5V，所以变阻器两端电压为U滑=5V-2.5V=2.5V，故A错误；

（2）∵I=

∴滑动变阻器连入电路中的电阻R=

=

=12.5Ω，故B正确；

（3）根据上面分析可知，灯泡和滑动变阻器两端的电压相等，通电时间相等，电流相等，根据W=UIt可知，电流对L和R所做的功相等，故C正确；

（4）灯泡和滑动变阻器两端的电压相等，电流相等，根据P=UI可知，灯泡和滑动变阻器消耗的总电功率相等，故D正确．

故选A．

（1）灯泡正常发光时，其两端的电压等于其额定电压，根据P=UI求出灯泡中的电流，即为电流表的示数；根据串联电路的分压特点，求出滑动变阻器两端的电压；

（2）根据I=

求出滑动变阻器连入电路的电阻值；

（3）串联电路中各处的电流都相等，根据W=UIt作出分析和解答；

（4）根据P=UI分析出答案．

【试题评价】此题主要考查的是学生对串联电路电流、电压特点和欧姆定律、电功、电功率计算公式的理解和掌握，综合性很强，难度不大．

二、实验探究题（本大题共55小题，共330.0分）

2.小华做“测定小灯泡的电功率”实验，所用器材齐全且完好，待测小灯标有“2.5V”字样，电源的电压有2伏和4伏两档，滑动变阻器有“5Ω 2A”、“10Ω 1A”两个可选。

①小华应选用的电源电压为______伏档。

②小华选择一个滑动变阻器并正确连接电路进行实验。

实验中，他判定该小灯正常发光的依据是______。

当小灯正常发光时，他观察到电流表的示数如图所示。

请通过计算求出该小灯的额定电功率并判断所选滑动变阻器的规格。

______。

【解析】①由灯泡的额定电压为2.5V可知，电源的电压应选4V档；

②灯泡正常发光时的电压为2.5V，则判定该小灯正常发光的依据是观察到电压表示数为2.5V，

因串联电路中总电压等于各分电压之和，

所以，滑动变阻器两端的电压：

U滑=U-UL=4V-2.5V=1.5V，

因串联电路中各处的电流相等，

所以，由图可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，则电路中的电流I=0.2A，

由I=

可得，滑动变阻器接入电路中的电阻：

R滑=

=

=7.5Ω，

所以，所选滑动变阻器的规格为“10Ω 1A”。

故答案为：

①4； ②观察到电压表示数为2.5V；“10Ω 1A”。

（1）根据灯泡的额定电压确定电压表的量程；

（2）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，根据电流表的量程和分度值读出灯泡正常发光时的电流即为电路中的电流，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的电阻，然后确定滑动变阻器的规格。

【试题评价】本题考查了测定小灯泡的电功率的实验，涉及到电源的选项和串联电路特点、欧姆定律的应用，要注意灯泡正常发光时的电压和额定电压相等。

3.用伏安法测小灯泡的电功率和正常发光时的电阻，已知灯的额定电压为2.5V．

（1）按图甲连接好电路．

（2）在闭合开关之前，图中滑动变阻器的滑片应放在______端．（填“A”或“B”）

（3）如果在调节滑动变阻器的时候，电压表的示数如图乙所示，为了测定灯的额定功率，应将滑片向______调节．（填“A”或“B”）

（4）调节滑变P，使灯正常发光时，电流表的示数如图丙所示，则灯泡的额定功率为______W，此时，灯泡的电阻为______Ω．

【解析】

（2）在闭合开关前，为保护电路，变阻器连入电路中的阻值应最大，即应将滑片移动到A端；

（3）图乙中，电压表小量程分度值为0.1V，示数小于2.5V；因灯在额定电压2.5V下正常发光，所以应增大灯的电压而减小变阻器的电压，根据分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，即滑片向B移动直到电压表示数为2.5V；

（4）图丙中，电流表小量程分度值为0.02A，示数为0.2A，因此时灯正常发光，电压为2.5V，所以灯的额定功率为：

P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；

由I=

可知灯正常发光时的电阻大小R=

=

=12.5Ω．

故答案为：

（2）A；（3）B；（4）0.5；12.5．

（2）在闭合开关前，变阻器连入电路中的阻值应最大；

（3）根据电压表小量程读数；比较电压表示数与额定电压大小，根据串联电路电压的特点和分压原理确定滑片移动的方向；

（4）根据图丙电流表小量程读数，根据P=UI求灯的额定功率，根据欧姆定律求灯的电阻；

【试题评价】本题用伏安法测小灯泡的电功率和正常发光时的电阻，考查实验注意事项、额定功率及电阻大小的计算等知识，属于中等难度的题目．

4.某中学的同学们在“测量定值电阻阻值”和“测量小灯泡电功率”的实验中：

（1）小李正确连接好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片到某一位置时，观察到电流表示数为0.2A，电压表示数如图甲所示，则定值电阻阻值为______Ω。

（2）测出电阻后，小玉将电路中的定值电阻换成了一个额定电压为2.5V的小灯泡，测量小灯泡的额定功率，图乙是小玉重新连接的不完整的电路，请用笔代替导线将实物电路连接完整。

（要求：

滑片P向右移动时，小灯泡变暗）

（3）在实验过程中，移动滑动变阻器的滑片P的同时，眼睛应注视______；

A、电压表示数  B．电流表示数   C．滑动变阻器的滑片  D．电源是否损坏

（4）小亮同学移动滑动变阻器滑片P到某处时，电压表的示数为2.2V，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向______端移动（选填“A”或“B“）。

（5）小明按实验步骤正确进行实验，并记录了多组数据，根据数据描绘出了小灯泡的U一I图象，如图丙所示，则小灯泡的额定功率为______W。

【解析】

（1）电流表示数为0.2A，电压表示数如图甲所示，图中电压表选用小量程，分度值为0.1V，电压大小为2V，

由欧姆定律I=

，则定值电阻阻值为：

R=

=

=10Ω；

（2）滑片P向右移动时，小灯泡变暗，即电流变小，电阻变大，故滑片以左电阻丝连入电路中，如下所示：

（3）灯在额定电压下正常发光，故在实验过程中，移动滑动变阻器的滑片P的同时，眼睛应注视电压表示数，故选A；

（4）灯在额定电压下正常发光，示数为2.2V小于灯的额定电压2.5V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，

由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向A移动，直到电压表示数为额定电压2.5V；

（5）根据如图丙所示小灯泡的U-I图象，灯的电压为2.5V时，灯的电流为0.25A，

则小灯泡的额定功率为：

P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。

故答案为：

（1）10；

（2）如上所示；（3）A；（4）A；（5）0.75。

（1）根据图甲电压表选用的量程确定分度值，由欧姆定律求定值电阻阻值；

（2）根据滑片P向右移动时，小灯泡变暗，确定变阻器的连接；

（3）（4）灯在额定电压下正常发光，比较电压表示数与额定电压的大小，根据串联电路电压的规律及分压原理确定滑片移动的方向；

（5）根据如图丙所示小灯泡的U一I图象，可知灯的电压为2.5V时，灯的电流大小，根据P=UI求小灯泡的额定功率。

【试题评价】本题测量定值电阻阻值和测量小灯泡电功率，考查电表读数，电阻计算、电路的连接、操作过程及额定功率的计算。

5.小华在探究“小灯泡发光时的亮度与电功率的关系”的实验中，所用的电源电压是4V，小灯泡的额定电压是2.5V，小灯泡两端允许加的最大电压为额定电压的1.2倍．

（1）请将图甲的实验电路连接完整．后画出对应分电路图．

（2）小华连接的电路中，电流表接的是大量程，滑动变阻器的滑片滑到了阻值最大端．在检查电路连接正确后，小明又进行了实验操作，并根据观察到的实验现象将电流表从大量程改为小量程．则他进行了怎样的实验操作？

观察到什么实验现象？

实验操作：

______．实验现象：

______．

（3）实验中，观察到小灯泡开始发光时，电压表的示数是0.5V．关于电压测量点的选择有如下三种方案．应该选用______方案．

甲：

1.0V 2.0V 3.0V  乙：

1.0V 2.5V 4.0V  丙：

0.5V 1.0V 1.5V  丁：

2.0V 2.5V 3.0V

（4）小刚在做该实验时，用数量和规格均满足实验要求的定值电阻代替了滑动变阻器．请分析说明用定值电阻代替滑动变阻器做实验的两点不足．

①______；

②______．

（5）小金同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图乙所示的图象．根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是______瓦．该图象不是直线，主要原因是______．

（6）小力受此实验启发，想测定电动自行车上用作照明的LED（发光二极管）额定功率．在老师的帮助下通过实验得到该LED的电流电压图象如图丙所示，查阅资料知道该LED的额定电压为3V，结合图象可得该LED的额定功率为______W．小明进一步发现，在额定电压下工作时，LED比小灯泡亮，请对此现象作出解释______．

【解析】

（1）灯泡两端所允许加的最大电压是：

2.5V×1.2=3V，因此电压表可选择0～3V量程，灯泡与滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在灯泡两端，变阻器按一上一下接入电路中，如下所示：

（2）小明又进行了实验操作，并根据观察到的实验现象将电流表从大量程改为小量程，说明电路中的电流比较小，他是采用试触法进行判断的，即：

迅速试触开关时，发现电流表指针偏转角度太小；

（3）要探究“小灯泡发光时的亮度与电功率的关系”，可以再稍增大灯两端的电压，取小于额定电压、等于额定电压、大于额定电压几个电压值，实际功率将小于额电功率、等于额电功率、大于额电功率；甲方案没有在额定电压下；乙方案4V会烧坏灯；甲乙两方案均不可取，丙方案不在额定电压下，甲乙、丙方案均不可取，丁方案的电压小于、等于、高于额定电压（为额定电压的1.2倍），综合分析可知，应选用丁方案；

（4）小刚在做该实验时，用数量和规格均满足实验要求的定值电阻代替了滑动变阻器，小刚的做法存在以下不足：

①操作麻烦，改变小灯泡功率时，要更换不同的定值电阻，连续三次电阻；

②不易比较灯泡的亮度，比较亮度时，要经过更换电阻的过程，时间间隔长

（5）由图丁可知，当灯的电压为2.5V额定电压下，通过灯的电流为0.2A，

小灯泡的额定功率：

P1=UI=2.5V×0.2A=0.5W；

因灯的电阻随温度的升高而增大，不是一个定值，根据欧姆定律可知，通过灯的电流与电压不成正比，故该图象不是直线；

（6）由图丙可知，当LED的电压为3V时，通过的电流为24mA=0.024A，

该LED的额定功率为：

P2=U2I2=3V×0.024A=0.072W；

LED灯不必要达到很高的温度就能发光，电能基本上不转化成内能，几乎全部转化光能，故小明进一步发现，在额定电压下工作时，LED比小灯泡亮，是因为LED的电能转化为光能的效率比白炽灯的要高得多．

故答案为：

（1）如图所示；

（2）迅速试触开关，电流表指针的偏转角度非常小；

（3）丁；

（4）①操作麻烦，改变小灯泡功率时，要更换不同的定值电阻，连续三次电阻；

②不易比较灯泡的亮度，比较亮度时，要经过更换电阻的过程，时间间隔长

（5）0.5；  灯丝的电阻随温度的升高而增大；

（6）0.072； LED的电能转化为光能的效率比白炽灯的要高得多．

（1）根据实验中电压表所测的最大电压确定电压表的量程，灯泡与滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在灯泡两端，连线时注意滑动变阻器的接法；

（2）电流表选择的量程过大，试触时电流表指针偏转角度太小，读数误差较大；调节滑动变阻器滑片，电流表指针变化范围小，不便于读数；

（3）灯泡两端电压是0.5V时灯泡开始发光，灯泡正常工作电压是2.5V×1.2=3V，要探究“小灯泡发光时的亮度与电功率的关系”，可以再稍增大灯两端的电压，取小于额定电压、等于额定电压、大于额定电压三个电压，实际功率将小于额电功率、等于额电功率、大于额电功率，进行分析比较，据此选择实验方案；

（4）用定值电阻代替滑动变阻器进行实验，实验时要不断地更换电阻，不断地拆接电路，操作麻烦；另一方面，用定值电阻代替滑动变阻器，电流不能连续变化，灯泡亮度不能连续变化，灯泡功率变化时，不易比较灯泡亮度变化情况；

（5）根据图乙，找到额定电压下的电流，根据P=UI求LED灯的功率；灯丝的电阻随温度的升高而增大；

（6）在光照强度相同的情况下，LED灯不必要达到很高的温度就能发光，电能基本上不转化成内能，几乎全部转化光能，即可分析两灯电能转化为光能的效率大小．

【试题评价】本题探究小灯泡发光时的亮度与电功率的关系，考查电路的连接、实验操作过程、对实验方案的评估、灯的额定功率的计算、及灯的效率大小的比较和影响灯电阻的因素．

6.如图所示，是测量小灯泡电功率的实验装置，小灯泡标有2.5V字样。

（1）用笔画线代替导线，将缺少的一根导线接好。

（2）电路接好后，闭合开关，发现小灯泡特别亮，电压表与电流表的示数较大，接下来应进行的操作是______，______ （按操作步骤先后顺序填写字母代号）。

A．更换电池或小灯泡                   B．检查电路是否短路

C．移动滑动变阻器滑片至最大值位置     D．断开电路开关

（3）实验过程中，当电压表示数为______ V 时，小灯泡正常发光，图乙为此时电流表的示数，其值为

______ A；小灯泡的额定功率为______ W。

【解析】

（1）由图乙电流表选用小量程与灯串联，如下所示：

（2）电路接好后，闭合开关，发现小灯泡特别亮，说明电路电流较大，电压表示数较大，说明变阻器的电压较小，说明变阻器接入电路中的电阻较小，

接下来应进行的操作是：

断开电路开关，移动滑动变阻器滑片至最大值位置，选DC；

（3）灯在额定电压下正常发光，实验过程中，当电压表示数为2.5V时，小灯泡正常发光，图乙为此时电流表的示数，分度值为0.02A，其值为0.3A；

小灯泡的额定功率为：

P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。

故答案为：

（1）如上所示；

（2）DC；（3）2.5；0.3；0.75。

（1）由图乙电流表选用小量程与灯串联；

（2）为保护电路，连接电路时，断开开关，移动滑动变阻器滑片至最大值位置；

（3）灯在额定电压下正常发光，根据图乙电流表选用的量程确定分度值；由P=UI求小灯泡的额定功率。

【试题评价】本题测量小灯泡电功率，考查电路的连接、注意事项、电流表读数和额定功率的计算。

7.我市中考实验操作考试时，实验老师为“研究小灯泡的电功率”实验准备了以下器材：

额定电压为2.5V的小灯泡（正常发光时电阻约为10Ω）、规格为“12Ω1A”的滑动变阻器和“20Ω2A”的滑动变阻器各一个，导线若干．电源电压为6V，恒定不变．

次数

电压表示数U/V

电流表示数I/A

电功率P/W

灯泡亮度

1

2.5

0.30

较亮

2

3

0.32

0.96

很亮

3

2

0.26

0.52

稍亮

（1）闭合开关前，应将滑片P移到最______（选填“左”或“右”）端；

（2）经检查，电路连接无误，各元件完好，闭合开关后，无论怎样移动滑片P，电压表的示数都调不到2.5V，出现这种现象的原因是______；

为了使灯泡正常发光，接下来的操作是：

______．

（3）实验中收集信息如上表．分析表中信息可得：

①______

②______．

【解析】

（1）为保护电路，闭合开关前，应将滑片P移到最大阻值处的左端；

（2）由串联电路的电压规律可知，当电压表示数为2.5V时，变阻器分得的电压U滑=6V-2.5V=3.5V，

变阻器的电压是灯泡电压的

=1.4倍，根据分压原理，变阻器连入电路中的电阻R滑=1.4RL=1.4×10Ω=14Ω＞12Ω．

故闭合开关后，无论怎样移动滑片P，电压表的示数都调不到2.5V，出现这种现象的原因是变阻器的最大阻值过小；

为了使灯泡正常发光，接下来的操作是：

断开开关，用“20Ω2A”替换“12Ω1A”的滑动变阻器，并调节滑片P到阻值最大处；闭合开关，调节滑片P，直至观察到电压表示数为2.5V；

（3）①由表格可知，灯泡正常发光时电压为2.5V，电流为0.3A，

则灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；

②由表格可知，在电路安全范围内，小灯泡两端实际电压越大，消耗的电功率越大，灯泡越亮．

③由表格数据可知，灯泡两端的电压依次为2V、2.5V、3V时，通过的电流依次为0.26A、0.30A、0.32A，由R=

可得，对应的灯泡电阻依次为7.69Ω、8.33Ω、9.38Ω，

据此可知，灯泡的电阻随电压（或温度、或电流、或实际功率）的增大而增大．

故答案为：

（1）左；

（2）变阻器的最大阻值过小；断开开关，用“20Ω2A”替换“12Ω1A”的滑动变阻器，并调节滑片P到阻值最大处；闭合开关，调节滑片P，直至观察到电压表示数为2.5V；

（3）①灯泡的额定功率为0.75W；②在电路安全范围内，小灯泡两端实际电压越大，消耗的电功率越大，灯泡越亮（合理即可）．

（1）为防止电路中的电流过大、烧坏电路元件，闭合开关前滑动变阻器处于最大阻值处；

（2）根据串联电路电压的规律和分压原理确定变阻器连入电路中的阻值大小与题中变阻器规格比较；

（3）①由表格数据可知灯泡额定电压下的电流，根据P=UI求出灯泡的额定功率；

②比较灯泡两端电压、实际功率、灯泡亮暗得出结论；

③根据欧姆定律求出电阻，然后得出灯泡电阻与电压、电流、温度、实际功率的关系．

由电功率进行比较可得结论．

【试题评价】本题考查了实验的注意事项、串联电路的特点、欧姆定律的应用、电功率的计算等，对学生分析数据得出结论的能量要求较高．

8.小婷用如图所示的电路测量小灯泡的电功率的同时，测量小灯泡的电阻，小灯泡额定电压为2.5V，正常工作时电阻约为8Ω，实验室提供的器材有：

电源（6V），电压表V，滑动变阻器R1（规格“10Ω，1A”），滑动变阻器R2（规格为“50Ω，0.5A”），电流表A1（量程0.6A），电流表A2（量程3A）．

（1）请根据图甲用笔画线代替导线将图乙的实物电路连接完整．

（2）根据电路图连接电路时，开关应该______，滑动变阻器滑片应滑到阻值最大的位置，即离下端接线柱______（填“最远”或“最近”）的位置．

（3）为保证实验顺利进行，并且有较高的准确性，滑动变阻器应该选______（填“R1”或“R2”），电流表应该选______（填“A1”或“A2”）．

（4）小婷在实验时，将电流表和电压表的位置交换了，其他连接正确，闭合开关后______．

A．电流表烧坏  B．电压表示数无示数   C．小灯泡烧坏  D．小灯泡不亮

（5）正确连接好电路后，闭合开关，从大到小调节滑动变阻器的阻值，并将电压表和电流表部分读数填在下表中，电压表读数为2.5V时，电流表的示数如图丙所示，请帮小婷将此读数填在表中．表中的读数为______．

序号

1

2

3

4

5

电压表示数U/V

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

电流表示数I/A

0.14

0.21

0.26

0.33

（6）根据补充完整后的上表数据，测得小灯泡在电压为2.0V时的实际功率是______W，在正常工作状态时电阻是______Ω（保留两位有效数字）．

【解析】

（1）小灯泡额定电压为2.5V，所以电压表应使用0-3V量程；变阻器一上一下串联接入电路．如图所示：

（2）根据电路图连接电路时，开关应该断开，滑动变阻器滑片应滑到阻值最大的位置，即离下端接线柱最远的位置；

（3）灯泡正常发光时的电流约为I=

=

≈0.3A＜0.6A，所以电流表应选择A1；

此时滑动变阻器两端电压U滑=U-UL=6V-2.5V=3.5V，则此时滑动变阻器接入电路的阻值为R=

=

≈11.67Ω＞10Ω，滑动变阻器应选R2；

（3）实验时把电压表串联接入电路，电流表与灯泡并联接入电路，由于电压表内阻很大，电压表串联接入电路后电路电流很小几乎为零，电流表与小灯泡都不会烧坏，电压表示数约等于电源电压6V，小灯泡实际功率很小，小灯泡不发光，故ABC错误，D正确．

（4）电流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，读数为0.3A．

（5）由表中实验数据可知，电压为2.0V时，通过灯泡的电流为0.26A，此时灯泡实际功率为P=UI=2V×0.26A=0.52W；

由表中实验数据可知，灯泡额定电压2.5V对应的电流为0.3A，

灯泡正常发光时的电阻为R=

=

≈8.3Ω．

故答案为：

（1）见上图；

（2）断开；最远；

（2）A1；R2；（3）BD；（4）0.3；（5）0.52；8.3．

（1）根据额定电压选择电压表量程，由欧姆定律求出灯泡正常发光时的电流，根据灯泡正常发光时的电流选择电流表．

（2）在连接电路时开关应该断开，闭合开关前，滑片处于最大阻值处；

（3）由欧姆定律求出灯泡正常发光时的电流，由串联电路特点求出此时滑动变阻器两端电压，由欧姆定律求出此时滑动变阻器接入电路的阻值，根据该阻值选择滑动变阻器；根据灯泡正常发光时的电流选择电流表．

（4）电流表应串连接入电路，电压表内阻很大，应与被测电路并联，如果电压表串联接入电路，电路相当于断路；灯泡实际功率很小时，灯泡不发光．

（5）由电流表的量程，读出电流表示数．

（6）由表中实验数据找出2.0V电压对应的电流，由P=UI求出灯泡的实际功率；由表中实验数据求出灯泡额定电压对应的电流，然后由欧姆定律求出此时灯泡电阻．

【试题评价】本题考查了实验器材的选择、实验故障分析、电表读数、求灯泡实际功率、求灯泡电阻等问题，是实验的常考问题，一定要掌握；对电表读数时，要先确定其量程与分度值，然后再读数，读数时视线要与电表刻度线垂直．

9.琳琳小组在做“测量小灯泡电功率”的实验，实验前他们观察到小灯泡上标有“2.5V”字样．

（1）在电路连接完成后，闭合开关前，同组同学检查电路，发现她有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”，并在图中正确连线．

（2）正确连接电路后，闭合开关，在移动滑动变阻器滑片的过程中，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，其原因可能是______（选填符号）．

A．灯泡断路 B．灯泡短路

C．滑动变阻器断路 D．滑动变阻器短路

（3）故障排除后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片在某一位置时，电流表、电压表的示数如图乙所示，则