初三物理试题新人教版九年级物理测量小灯泡的电功率.docx
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初三物理试题新人教版九年级物理测量小灯泡的电功率
三测量小灯泡的电功率
【知识梳理】
1．目的：
测量小灯泡在不同电压下工作时的电功率
2．（重点）原理：
P=IU用电流表和电压表分别测出通过小灯泡的电流和其两端电压，因为要测量不同电压下的功率，所以电路中要接入滑动变阻器，用来改变小灯泡两端电压．
3．器材：
小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关、导线。
电源的选择应考虑小灯泡的额定电压，选择大于小灯泡额定电压的1.2倍。
4．（难点）步骤：
（1）按电路图连接实物电路
（2）合上开关，调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压为额定电压，观察小灯泡发光情况，记录电流表、电压表示数（3）调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压略大于（略小于）额定电压值观察灯泡发光情况，记录电流表、电压表示数（4）断开开关，整理实验器材．注意：
连接过程中开关应始终处于断开状态；合上开关前，应检查滑动变阻器滑片是否在最大值的位置上
5．结论：
（1）小灯泡的发光情况由实际功率决定，功率越大，灯泡越亮；
（2）灯泡实际消耗的功率随着加在它两端的电压而改变．电压越大，功率越大；（3）灯泡两端实际电压等于额定电压时，灯泡正常发光；低于额定电压时，灯泡比正常发光时暗；高于额定电压时，灯泡比正常发光时更亮．（4）灯泡的实际功率可以等于额定功率，也可以不等于额定功率．
【范例精析】
【例1】如图是测定额定电压为2．5V小灯泡额定功率的实物连接图．
（1）请在方框内画出电路图
（2）实验过程中某一时刻电压表示数如图甲所示，为了测得小灯泡的额定功率．闭合开关后，应把图中的滑动变阻器滑片P向_______（填“左”或“右”）移动，直至电压表示数为2．5V为止，这时电流表示数如图乙所示，为_______A，则此时灯泡的额定功率是_____________W．
（3）若电源电压为6V，滑动变阻器有“10Ω1．5A”和“20Ω1A”两种规格，那么实验中应选用规格为__________的滑动变阻器．
【解析】
（1）实验电路图如图所示；
（2）图甲中电压表示数为1．2V，要使电压表示数为2．5V，变阻器的滑片P应向左移动，使电路中的总电阻减小，电流增大，灯泡两端的电压增大；电压表示数为2．5V时，电流表的示数为0．24A，灯泡的额定功率
；（3）灯泡正常发光时的电流I=0．24A，此时变阻器两端电压
，变阻器连入电路的电阻
．要使灯泡在实验中不致被烧坏，变阻器连入电路的电阻不得小于14．6Ω，即变阻器的最大电阻值必须大于14．6Ω．实验中应选用规格为“20Ω1A”的滑动变阻器．
点拨本题综合考查设计实验，选择器材、读取电表示数和分析处理实验数据的能力．用电压表和电流表测量灯泡的功率是一个非常重要的实验，应明确该实验的原理，会设计和连接实验电路，能根据欧姆定律和电功率公式通过计算和分析选择实验器材，理解各元件（特别是滑动变阻器）的作用，能收集、整理和处理实验数据并归纳总结得出实验结论．通过探究实验．提高综合运用知识的能力．
错解一：
由图和图甲知，滑动变阻器连入电路的是AP段电阻丝，电路连通时，电压表示数为1．2V，要使电压表示数增大为2．5V，变阻器连入电路的电阻必须增大，因为串联电路中，电阻越大，两端的电压也越大，滑动变阻器的滑片P应向右移动．
错解二：
由图乙知，灯泡两端电压等于额定电压时，灯泡中的电流，即电流表示数为0．22A，灯泡的额定功率
.
错解三：
实验中应选用“10Ω1．5A”的滑动变阻器，因为该变阻器允许通过的最大电流值比较大．实验过程中不会因电路中电流过大而损坏．
易错点警示：
实验电路中用来调节灯泡电压和电流的是滑动变阻器，调节前要弄清变阻器连入电路的是哪一段电阻丝，滑片向左或向右移动时电灯中的电流或电压是增大还是减小，最后根据实验要求确定滑片的移动方向．错解一误将滑动变阻器两端电压当作灯泡两端电压；在做用电压表和电流表测小灯泡的电功率的实验读取电表示数时，要先根据连入电路的接线柱确定使用的量程，再根据量程确定刻度盘上的分度值，最后根据指针位置读数，错解二将电流表示数0.24A误读成0．22A；实验器材的选择不但要考虑器材的作用，还必须考虑器材的规格能否满足实验中对电流、电压、电阻以及电功率的要求,错解三只考虑滑动变阻器允许通过的最大电流值比较大，而没有考虑变阻器连入电路的电阻不得小于14．6Ω，实验中应加以综合考虑。
【例2】按图所示电路对额定电压为3．8V的小灯泡进行实验时，测得5组实验数据，并记录在表中，同时记录了小灯泡亮度变化情况．
请你仔细分析实验数据和实验现象，回答以下问题：
（1）小灯泡的额定功率是_________W；
（2）小灯泡亮度变化规律是____________；
（3）除了表格中列出的数据和现象外，你还能发现的问题是__________________________________________________________________。
【解析】小灯泡的额定电压为3．8V，由实验数据可得，当小灯泡两端电压等于额定电压时，通过的电流为0．3lA，小灯泡的额定功率为
；从实验数据和现象可以看出，随着小灯泡两端电压的增大，灯泡中的电流也增大，灯泡耗电的电功率由
逐渐增大为
、
、
、
，灯泡发光的亮度逐渐增加．同时，由欧姆定律可以计算出五次实验时灯泡的电阻依次是：
很明显，灯泡的电阻是变化的，并且电阻随灯丝中电流的增大而增大．
由以上分析可得：
（1）灯的额定功率是1．18W；
（2）灯泡的功率越大，灯泡的亮度越大；（3）灯丝的电阻是变化的．
点拨本题考查分析处理实验数据和现象、归纳总结得出物理规律的能力．解题过程中，要善于运用欧姆定律和电功率公式计算得出小灯泡发光时的电阻、电功率，结合小灯泡发光的亮度，概括总结得出灯泡亮度和电功率的关系及灯丝电阻和电功率的关系．
【例3】在“伏安法测电阻”和“测小灯泡功率”（小灯泡的额定电压为2．5V）两个实验中：
（1）都需要测出三组电压值和电流值，前者的目的是________________；后者的目的是_____________________．
（2）下表是小明“测小灯泡功率”实验时记录的数据，由此可知小灯泡的额定功率
________________W．
（3）同学们在交流实验体会时，有的同学提出：
可以根据小明的测量数据，在非额定电压条件下求出小灯泡的电阻，再由公式
，求出小灯泡的额定功率
，请用这种方法根据表格中的数据算出
（要求有必要的计算过程）．将
和
进行比较．并分析说明产生这种差异的根本原因．
【解析】
（1）用电压表和电流表测小灯泡的电阻和电功率，测量电路和方法完全相同，前者利用
计算灯泡的电阻，后者利用
计算灯泡的功率．测量过程中都要测出三组电压值和电流值，前者的目的是进行多次测量，求电阻的平均值，减小测量的误差；后者的目的是测小灯泡在额定电压下的额定功率和不在额定电压下的实际功率，并加以比较，寻求小灯泡的发光亮度和实际功率及实际电压的关系．
（2）小灯泡的额定电压为2．5V，由实验数据知道，灯泡两端电压等于额定电压时，通过灯泡的电流为0．22A，小灯泡的额定功率
．
（3）根据实验测得的数据，
时，
，此时灯泡的电阻
.小灯泡的额定功率
.
．原因是灯丝的电阻受温度的影响，电压高时，灯丝温度高，测得的电阻偏大，由
可知计算出的
值偏小．
若选择
、
计算电阻
，由
计算出的
值将偏大．
点拨本题考查分析处理实验数据、归纳总结得出实验结论的能力．通过解题，加深对用电压表、电流表测灯泡电阻和电功率实验的相同之处和不同之处的理解和掌握，同时探究发现灯泡灯丝的电阻是随温度升高（或实际电功率的增大）而增大的．通常我们解题认为灯丝电阻恒定不变，只是为了简化解决主要问题而采取的—种近似．
拓展程跃要做“测定小灯泡功率”的实验，请你跟随程跃边实验边思考，逐一回答下面的几个问题。
（1）请在图a方框内画出该实验电路图。
（2）程跃刚连接完最后一根导线，立即看到灯泡发出明亮的光。
在一旁观察的林雨一惊，提醒程跃实验中有问题。
程跃想，我的实验连线没有出问题啊!
请你帮助程跃找出实验中两个操作不当之处：
①_____________________；②_______________________。
（3）程跃选用小灯泡的额定电压是2．5V，当小灯泡正常发光时电流表的读数如图b所示，此灯泡额定功率是__________W．
（4）做完实验后，程跃将测灯泡实际功率实验与以前做过的测某一固定电阻阻值的实验进行比较，发现这两个实验有许多相似的地方，也有不同之处。
请你写出一个不同之处：
___________________________________________。
（5）程跃根据测量灯泡实际功率的多组实验数据，作出了，I-U图象，如图c所示。
结果发现图线不是直线，这表明灯泡的电流与电压不成正比。
程跃很纳闷，请你帮助他分析原因。
参考答案：
（1）图略
（2）①连线时开关是闭合的；②滑动变阻器接入电路中的阻值未调节到最大值处。
（3）0．8（4）①测功率，测电阻两个实验的目的不同。
②依据物理的原理不同（测功率用P=W/t，测电阻用欧姆定律R=U/I）。
③测实际功率不必多次测量求平均值，测电阻需多次测量求平均值以减少误差。
注：
只要答对一条即可，其它回答合理的也可。
（5）灯丝的阻值随温度升高而变化（增大）。
其它合理猜想和分析也可。
【课后冲浪】
◎分基础扫描
1.“测定小灯泡的功率”实验中，手和眼睛最合理的分工是（）
A．手移动变阻器的滑片，眼睛观察电压表的示数
B．手移动变阻器的滑片，眼睛观察电流表的示数
C．手移动变阻器的滑片，眼睛观察灯泡是否发光
D．手移动变阻器的滑片，眼睛观察变阻器滑片的位置
2.某同学在用电流表和电压表“测定小灯泡的功率”的实验，当合上开关移动滑动变阻器的过程中发现：
灯泡变亮时，电压表示数反而变小，灯泡变暗时，电压表示数反而变大，发现这种现象的原因可能是．
3．现要测量一只额定电压为6V的小灯泡的额定功率．提供有一个电压为9V的电池组（不可拆的）和电流表、电压表、滑动变阻器、导线、开关等器材．
（1）如果所给器材均能满足本实验的要求，请画出实验原理图．并说明：
应调整使的读数达到，再读的读数（用符号表示）．小灯泡的额定功率为（可用符号表示）
（2）如果所给电压表量程为0—5V，其他器材能满足实验需要．请画出此时的实验原理图．连好电路，然后调整相应仪器，使的读数达到，即可算出小灯泡的额定功率．
4．某同学要测一个额定电流为0．3A的小灯泡的额定功率，他设计了如图所示的电路图，请帮助该同学完成下列问题．
（1）在连接实物电路过程中，开关应处于状态．
（2）经检查电路连接无误后，接通电路，观察到电流表指针位置如图所示，此时电路中的电流为A．
（3）为测出小灯泡的额定功率，还需要进行的实验步骤是：
．
（4）假设实验时电路连接正确，器材及各接线柱的连接完好，实验中无论如何调节滑动变阻器的滑片，电路中的电流总低于0．3A，其原因是什么?
（5）实验结果的表达式为
5．如图甲是“测定小灯泡额定功率”的实物图．小灯泡的定电压是3．8V，正常发光时，灯丝的电阻大约为10Ω．
（1）请指出图中的三处错误（不需要改正）．
（2）改正错误后，闭合开关，发现电流表示数几乎为零，而电压表示数约为电源电压．发生此故障的原因可能是
（3）小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率约为W．
6．（2018年上海市）小明同学在“测定小灯泡的功率”实验中，所用电源电压不变，滑动变阻器上标有“50Ω2A”字样，小灯标有“0.3A”字样，估计小灯的额定功率在1.2瓦以上。
他正确连接电路，闭合电键，移动变阻器的滑片，当观察到电流表的示数为安时，小灯正常发光。
此时电压表的示数如图所示，变阻器的滑片恰好在中点上（即它接入电路的电阻为25欧）。
小灯的额定电压为伏，额定功率为瓦,所用的电源电压为伏。
7．（2018年玉林市、防城港市）探究小灯泡电功率的实验装置，如图所示．当闭合开关后，发现小灯泡较暗，若要小灯泡变亮，滑动变阻器的滑片应向移动．当电压表的示数为2．5V，电流表的示数为0．3A时，小灯泡的功率是W，在这种情况下让小灯泡发光2min，小灯泡消耗的电能是J．
8．（2018年泰州市）运用图（a）测量小灯泡功率，小灯泡标有“2.5V”字样。
（1）在图（a）上补画导线，使其成为完整的实验电路。
要求：
滑动变阻器的滑片P向右滑动时灯泡变亮。
（2）连接电路前，开关应___________；当确认电路连接正确，准备合上开关时，应将变阻器的滑片P移到_________端（填“左”或“右”）。
（3）为测量灯泡的额定功率，应调节_____________，并同时注意观察___________；当确认灯泡正常发光时，电流表的示数如图（b），其读数为__________，该灯泡的额定功率是___________________。
（4）下表为另一小组的实验记录（该小组所用灯泡的额定电压为3.8V）：
实验序号
电压（V）
电流（A）
电功率（W）
额定功率（W）
1
3.0
0.24
0.72
1.13
2
3.8
0.30
1.14
3
4.5
0.34
1.53
由上表可知，该小组的错误是：
_____________________________________。
◎能力提高
9．（2018年无锡市）小明手头有一个额定电压是6V、正常工作电流约为0.3A的小灯泡，他想测定这个小灯泡的额定功率。
实验室给他提供的器材如下：
电流表、电压表、开关各一个，三个规格分别为“10Ω0.5A”、“50Ω0.5A”“1kΩ0.1A”的滑动变阻器，导线若干，电压为12V的电源。
（1）小明设计了如图甲所示的电路，通过分析你认为小明应选用规格为_______________的滑动变阻器。
（2）当小明刚正确连接完所有的导线，灯泡立即发光，且亮度很大，其原因是____________和_______________________________________。
（3）实验过程中，小明边调节滑动变阻器，边观察电压表示数，当电压表示数为6V时，他观察到电流表示数如图乙所示，此时通过灯泡的电流为___________A，该灯泡的额定功率为__________W。
（4）根据这个电路，还可以完成的实验是___________________。
10．小明同学在做“测定小灯泡功率”实验时，选取了—个标有“2．5V”的小灯泡和必要的器材，用导线把实验器材连接起来，如图所示．
（1）在开始测量前，请你帮小明检查实验器材连接图，如有错误，在图上错误的连线上打“×”，再用笔画线画出正确的连线（要求改动的连线最少）．
（2）经检查改正连线后，小明连续进行了4次测量，并把测量得到的数据和观察到的现象填写在下面表格里．
请你和小明分析上表中的数据和现象，可得到：
A．小灯泡的额定功率是________W；
B．小灯泡逐渐变亮，表明灯丝温度逐渐________；
C．小灯泡逐渐变亮，表明灯丝的电阻逐渐_________；
D．由此可知，灯丝的电阻是随温度升高而__________．
11．（2018年贵州贵阳市）实验小组进行了“测定额定电压是2.5V的小灯泡功率”的实验：
（1）实验记录与计算如下表：
电压U/V
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.22
0.26
0.30
功率P/W
0.33
0.52
灯泡发光情况
灯丝暗红
微弱发光
正常发光
根据他们观察的现象和记录的实验数据分析，你可得出什么结论（请说出两点）：
①小灯泡的额定功率是W；②。
（2）他们还注意到，这个实验记录也可以用来计算小灯泡灯丝的电阻，并发现灯丝的电阻值随电压升高而增大，同学们想：
导体的电阻不是与电压、电流无关吗？
怎么会有这样的结论呢？
请你给他们作出合理的解释：
。
（3）①在图中用笔画线代替导线完成该实验的电路连接；（请正确选择电表量程）
②请在坐标图中作出小灯泡的电压和电流的关系图象。
12．在—次测定小灯泡额定功率的实验中，老师给出了下列器材：
额定电压为
的小灯泡、电源（电压未知）、一个阻值为R的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、一个单刀双掷开关和若干导线，如图．实验时不能忽略灯丝的电阻随温度而发生的变化．
（1）小张同学设计的实验电路图如图，请你根据电路图用笔画线连接未完成的实物连线．
（2）写出用以上实验电路测定小灯泡额定功率的主要步骤和需要测量的物理量（物理量用字母表示）．
（3）本实验中，小灯泡额定功率的表达式P=_______________．
（4）若在给出的器材中只将其中的一只电流表改为—只电压表，请你重新设计—个实验电路图，测量小灯泡的额定功率（将实验电路图画在下面的方框内，不需要说明实验步骤）．
◎拓展探究
13．实验探究：
[提出问题]
给你额定电压为6V的小灯泡—只，你能测出它发光时的电功率吗?
[制定计划与设计实验]
①根据电功率公式，要测电功率需测出电压U和电流I；②设计如图甲所示的电路进行实验，选择图乙所示的仪器和器材（用笔画线进行连接）；③为比较不同电压下灯泡工作的功率，实验进行三次．
[进行实验与收集证据]
通过实验（步骤略），得到如下数据：
[交流与合作]
请你讨论下列问题以便同其他同学交流：
（1）完成上面数据表的填写；
（2）写出计算灯泡额定功率的计算过程．
14.某小组同学探究小灯泡发光时的亮度与哪些因素有关．他们用九只不同规格的灯泡分别接入电路，使它们都正常发光，并用电压表和电流表分别测得小灯泡正常发光时的电压和电流．该小组的同学仔细观察灯泡的亮暗程度，把九只灯泡分成三组，每组的亮暗程度相同，且第—组最亮，第二组其次，第三组最暗．实验中记录的有关数据分别如表—、表二、表三所示．
（1）分析比较实验序号1与4、2与5、3与6的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是：
__________________．
（2）分析比较实验序号_________________________的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是：
当通过灯泡的电流相等时，灯泡两端的电压越大，灯泡越亮．
（3）请进一步综合分析表一、表二、表三中的数据及观察到的现象，并归纳得出结论．
（a）分析比较表—、表二或表三中的数据及观察到的现象，可初步得出________________________________________________；
（b）分析比较表一、表二或表三中的数据及观察到的现象，可初步得出：
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________.
答案：
1．A2．电压表与滑动变阻器并联3．
（1）如图所示；变阻器；电压表；6V；电流表；I；6I
（2）如图所示；电压表；3V．
4．
（1）断开．
（2）0．1（3）移动变阻器的滑片，使电流表的示数为0．3A，读出此时电压表的示数U（4）电源的电压过低．（5）P=0．3U5．
（1）电流表“+”、“一”接线柱接反；滑动变阻器接线柱接错；电压表量程选择不当．
（2）灯泡断路（或接线柱松动）．（3）1．446．0.3；4.5；1.35；127．右0．75908．
（1）略
（2）断开；左（3）滑动变阻器；电压表的示数；0.32A；0.8W
（4）额定功率不应该取平均值9．
10．
（1）如右图A．1．00；B．升高；C．增大；D．增大
11．
（1）①0.75②电压升高，功率增大等
（2）灯丝的电阻与温度有关（3）
12．
（1）根据电路图连接未完成的实物连线如图所示．（连接电路时，要注意单刀双掷开关有三个接线柱，动触片和灯泡相连接，两个静触片分别和电流表的正负接线柱相连接）
（2）由电路图可以看出，单刀双掷开关的动触片接触点1时，灯泡L和电阻R并联，电流表测R中的电流；开关的动触片接触点2时，灯泡L和电阻R仍然并联，电流表测干路中的电流．由于只有电流表而没有电压表，灯泡两端的电压测量问题需要转化为电流测量问题，然后利用欧姆定律计算出灯泡两端电压．
利用图所示电路测定小灯泡额定功率的实验步骤是：
①计算出R两端电压等于灯泡L的额定电压
时，通过它的电流
；②S掷向接线柱1，调节滑动变阻器，使电流表示数为
（此时灯泡L两端电压为
）；③保持滑动变阻器的滑片位置不动，S掷向接线柱2，读出电流表示数I．（灯泡L和电阻R并联电路的干路电流）
（3）小灯泡的额定功率
.
（4）若将图所示器材中的电流表改换为电压表，要测量灯泡L的额定功率，电压可用电压表直接测量，电流就需要进行间接测量．可将灯泡L和电阻R串联，测量两个不同的电压值，最后计算出灯泡的额定功率．可以测量出小灯泡的额定功率的实验电路图如图所示．（实验步骤和灯泡额定功率的表达式读者自己分析、设计和写出）
13．按照实验电路图连接电路要按照一定顺序进行．可以从电池组的正极开始，依次连接开关S、电流表A、灯泡L、滑动变阻器，最后连到电池组负极．然后把电压表并联接在灯泡L两端．连接电路时要注意，电流必须从电表的正接线柱流入，从负接线柱流出；滑动变阻器取金属杆两端的一个接线柱和电阻丝两端的一个接线柱连入电路．根据实验记录的数据和电功率公式可计算得出，
时，
时，
时，
；由实验测得的数据知，当灯泡两端电压等于额定电额时，灯泡中的电流I=0．50A，灯泡的额定功率
14．根据实验中记录的数据可以得出九只规格不同的灯泡正常发光时的电阻和功率．第一组三只灯泡的电阻依次是3Ω、12Ω和48Ω，功率都是12W；第二组三只灯泡的电阻分别是6Ω、24Ω和96Ω，功率均是6W；第三组三只灯泡的电阻分别是3Ω、12Ω和48Ω，功率都是3W．
（1）分析比较实验序号1与4、2与5、3与6的数据及观察到的现象，灯泡两端电压相同，灯泡的电流、电阻、电功率和亮度均不同，归纳可得出的初步结论是：
当灯泡两端的电压相等时，通过灯泡的电流越大，灯泡的功率越大，灯泡越亮．
（2）分析比较实验序号4与7、5与8、6与9的数据及观察到的现象，通过灯泡中的电流相同，灯泡两端的电压、电阻和电功率都不同，归纳可得出的初步结论是：
当通过灯泡的电流相等时，灯泡两端的电压越大，灯泡的功率越大，灯泡越亮．
（3）进—步综合分析表一、表二、表三中的数据及观察到的现象，归纳可得出如下结论．
（a）灯泡两端的电压与通过灯泡的电流的乘积相等，即灯泡的功率相等，灯泡的亮度相同；
（b）灯泡两端的电压与通过灯泡的电流的乘积越大，即灯泡的功率越大，灯泡越亮，小灯泡发光时的亮度是由灯泡两端电压和通过灯泡电流的乘积，即灯泡的功率决定的．
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