18.3 测量小灯泡的电功率（原卷版）

第十八章 电功率 第3 节 测量小灯泡的电功率 1 会测算小灯泡的实际功率和额定功率，进一步联系使用电流表、电压表和滑动变阻器。 2 通过实验，体验小灯泡的电功率随它两端电压的变化而变化的规律。 3 通过实验认识用电器正常工作与不正常工作对用电器的影响，培养科学使用用电器的意识。 一、测量小灯泡的电功率： 1 原理： P=U ； 2 器材：电源、开关、电流表、电压表、 导线、滑动变阻器、小灯泡（额定电压25 V） 3 实验方： （1）电路图： （2）滑动变阻器的作用： ①保护电路；（当连入电路的阻值最大时，电流最小，可以起到保护电路的作用） ②改变小灯泡两端的电压；（以便测量小灯泡在不同电压下的实际功率） （3）实验步骤： ①按照电路图连接电路； 注意断开开关，将滑动变阻器滑片放在阻值最大处；将电压表和电流表指针调零。 ②闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为25V（等于额定电压），记下此时对应的电流表示数 ， 将U、 记录在表格中； ③闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为20V（低于额定电压），记下此时对应的电流表示数， 分别将U、 记录在表格中； ④闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为28V（略高于额定电压），记下此时对应的电流表示数， 分别将U、 记录在表格中。 学习目标 1 预习导学 02 4 数据记录及计算： 次数 电压U/V 电流/ 电功率P/ 发光情况 1 25 2 20 3 28 5 绘制小灯泡的-U 图像： 6 结论： （1）小灯泡的额定功率为：P=U=25V× = ； （2）小灯泡的实际电功率随两端的电压增大而增大； （3）小灯泡的亮度取决于灯泡的实际电功率，实际电功率越大，小灯越亮； （4）通过图像发现：通过小灯的电流与电压并不成正比，原因是小灯的电阻随着温度的升高而增大。 二、额定电压、额定功率、实际电压、实际功率： 1 额定电压：用电器 正常工作 时的电压。（此时的电流叫额定电流） 2 额定功率：用电器在 额定电压 下的功率： P额=U额I 额= U 额2 R 某灯泡上标有“PZ22-25”字样分别表示： PZ：普通照明，额定电压220V，额定功率25 的灯泡。 若知该灯“正常发光”可知：该灯额定电压为220V，额定功率25， 则额定电流： I= P U = 011 ，灯丝阻值： R= U 额2 P = 1936 Ω。 3 实际功率：用电器在实际电压下的功率： 当用电器的电阻不变时： R= U 额 2 P额 = U 实 2 P实；可得： P实=（ U 实 U 额 ） 2P额 4 用电器在实际电压与额定电压时的工作情况对比： ①当U 实=U 额时，P实=P额，用电器正常工作（灯正常发光）； ②当U 实<U 额时，P实<P额，用电器不能正常工作（灯光暗淡）； ③当U 实>U 额时，P实>P额，用电器不能正常工作（灯光较亮），有时会损坏用电器； 5 灯L1“220V 100”，灯L2“220V 25”相比较而言，L1灯丝粗短，L2灯丝细长。 判断灯丝电阻口诀：“大功率：粗短，小功率：细长”（U 额相同） 两灯串联时，灯L2亮，两灯并联时，灯L1亮； 判断哪个灯亮的口诀“串小（功率）并大” （U 额 相同） 5“1 千瓦时”的规定：1k 的用电器工作1 消耗的电能。 6 灯泡的实际功率越大，发光越亮。 知识点一：实验 【探究重点】 （一) 注意事项 1、电源电压应高于小灯泡的额定电压。 2、电压表的量程应大于小灯泡的额定电压。 3、滑动电阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流，滑动变阻器的最大阻值应与小灯泡的电阻差不 多，以使滑动变阻器的调压效果明显。 4、滑动变阻器应采用“一上一下”的连接方法。 5、电压表和电流表要注意“+”“-”接线柱的接法正确。 6、调节小灯泡两端的电压高于额定电压时，要注意缓慢移动滑动变阻器滑片，实际电压不能超过额定电压的 12 倍，同时通电时间不能过长，否则容易烧坏小灯泡。 7、不能把三次的电功率求平均值，因为这三次的电功率是不同电压下的电功率。 （二）易错点提示 1 连接电路时，电压表的量程要参照小灯泡的额定电压来选择，电流表的量程应根据灯泡的额定电流来选择，如果 灯泡的额定电压或电流未知，则要采用试触的方法判断。 2 连接电路时，开关要断开，防止由于电路连接错误而发生短路，损坏电流表。 3 闭合开关前，要将滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置，以防止电路中电流过大，其保护电路作用。 4 灯泡额定功率不能求平均值，因为灯泡只有在额定电压下的功率才是额定功率，额定功率只有一个。 （三）伏安法测小灯泡电功率与伏安法测电阻阻值的异同。 相同点：①实验电路基本相同，可采用同一电路；②实验方法相同，都是伏安法；③测量的物理量相同，都 测量电流和电压U。 探究提升 03 不同点：①实验原理不同，测小灯泡电功率的实验原理 ，测电阻阻值的实验原理是 ；②数据处理方 式不同，测电阻阻值时需要多次测量，最后求平均值以减小实验误差，而测小灯泡电功率时也需要多次测量，但 不能用来求平均值，而是寻找不同电压下的电功率有什么规律。 【例题精讲】（多选）1．（2023•滨州）某小组在测量标有“028”字样小灯泡电功率的实验中，发现电压表只有0 ～3V 量程完好。正确连接电路，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，测得三组数据记录在表一中。同学们思路点 拨数据，发现小灯泡不能正常发光。讨论后重新连接电路，再次测得三组数据记录在表二中。下列思路点拨正 确的是（ ） 表一 实验序 号 电压表示数U/V 电流表示数/ 1 15 016 2 25 022 3 3 024 表二 实验序号 电压表示数U/V 电流表示数/ 4 3 024 5 22 028 6 15 030 ．电源电压为6V B．小灯泡的额定电压为3V ．小灯泡正常发光时的电阻为20Ω D．小灯泡正常发光消耗的电功率为1064 【巩固训练】2．（2023•哈尔滨）小明用如图甲所示器材做“测量小灯泡电功率”的实验，电源电压约为45V 且 恒定不变，小灯泡上标有“ 38V” 的字样，电压表只有 0 ～3V 量程可用。 （1）连接电路时开关需要 。 （2）图甲的电路还差最后一根导线，请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整，连好就通电实验。 （3）接下来小明为准确测出小灯泡的额定功率，实验步骤如下： ①调节滑动变阻器滑片，使电压表的示数为3V，然后断开开关，将电压表并联在滑动变阻器两端。 ②保持滑片位置不动，再次闭合开关后，观察电压表并继续移动滑片，直至电压表示数 ，读出此时电流表 示数如图乙所示，此时电流为 。 ③小灯泡额定功率为 。 1．（2023•道里区一模）如图是“测量额电压为25V 小灯泡的额定功率”的实验电路图。在这个实验的具 体操作中，手和眼睛最合理的分工应该是（ ） ．手从右向左移动变阻器的滑片，眼睛观察电压表的示数 B．手从右向左移动变阻器的滑片，眼睛观察电流表的示数 ．手从左向右移动变阻器的滑片，眼睛观察电压表的示数 D．手从左向右移动变阻器的滑片，眼睛观察电流表的示数 二．实验探究题（共7 小题） 2．（2023•太原模拟）为测量额定电压为25V 的小灯泡发光时的电阻，小青连接好图甲所示电路，闭合开关后， 发现电流表、电压表指针只有较小幅度的偏转且小灯泡不亮；解决上述问题后，接着移动滑动变阻器的滑片测 得相应的数据并绘制了图乙所示的﹣U 图象；在完成以上实验后，小青还想测量另一个额定电压为38V 的小灯 泡的额定功率，但该电压表“0～15V”量程已损坏，只有“0～3V”量程可用，在只更换小灯泡，其它器材不变 的情况下，他重新设计电路并完成了实验。请你解析： 强化训练 040 （1）用笔画线代替导线将实物图连接完整（要求：当滑片向右移动时，滑动变阻器接入电路的阻值变小）； （2）电流表、电压表指针只有较小幅度的偏转且小灯泡不亮的原因是 ； （3）计算小灯泡正常发光时电阻为 Ω，图象呈曲线的原因是 ； （4）将重新设计的电路图画在图丙的虚线框中。 3．（2023•建湖县校级三模）小明在做“测定小灯泡电阻”的实验时，小灯泡的额定电压U 额＝25V，电源由两节 新干电池串联组成。 （1）请用笔画线代替导线，将如图甲所示的实物电路连接完整，要求滑片向右移动时灯泡变亮，电流表接小量 程。 （2）电路连接好后，闭合开关，小明发现电流表指针几乎不动，电压表示数接近电源电压，检查所有接线柱都 接触良好。当把开关与电压表之间的导线的一端从电压表的负接线柱改接到灯泡的左接线柱时，灯亮且电流表 有示数了，但电压表无示数，则原电路故障应该是 。 次数电压U/V 电流/ 电阻R/Ω 1 25 2 036 3 06 028 （3）排除问题后小明继续进行实验，记录的部分数据如表所示，其中第1 次实验小灯泡正常发光时电流表的示 数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电阻是 Ω；第2 次实验时，小明需要将滑片向 （左/右）移动， 才能使电压表的示数如图丙所示。 （4）小明根据所测数据计算出小灯泡的电阻不是一个定值，原因可能是 。 （5）完成上述实验后小明进一步思考，提出问题：在没有电流表的情况下能否测量小灯泡的额定功率呢？他利 用一个阻值为R0的定值电阻设计的电路如图丁所示。 ①调节滑动变阻器滑片使电压表示数为U 额＝25V； ②接着保持滑片位置不变，将电压表 （/B）点的接线改接到点，记录电压表示数为U； ③小灯泡额定功率P＝ （用已知量和测量量的符号表示）。 ④根据电路及各元件的规格判断，定值电阻R0的阻值可能是 Ω。（08/8/18） 4．（2023•海门市二模）有一个标有“25V”字样的小灯泡L1（阻值约为10Ω）和一个阻值未知的定值电阻Rx，要 求测出小灯泡L1的额定功率和Rx的阻值，电源电压恒定。 （1）如图甲是小明用伏安法测量小灯泡L1额定功率的实物图。 ①图甲中有一根导线连接错误，请在该导线上画“×”（表示不要），并重新画一根正确连接的导线。 ②改正电路后，正确操作。当电压表示数是25V，电流表示数如图乙所示是 034 ，则小灯泡的额定功率是 085 。 （2）小红利用图丙所示电路，也能测出Rx的阻值。其中R 为定值电阻，R'为电阻箱请在空白处填上适当内容。 ①闭合开关前，将滑动变阻器的滑片滑到 b 端（选填“”、“b”），电阻箱调为某一阻值为R1； ②闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P，使电压表和电流表的示数为合适的值； ③断开开关，再将电压表与待测电阻端间的导线改接到D 端（图中虚线所示），闭合开关，反复调节 滑动 变阻器和 R' ，使两表的示数与②中相同，记录此时电阻箱的示数为04R1，断开开关； ④则待测电阻的阻值Rx＝ R 1 R ﹣ 2 。（用已知量或测量量的符号表示） 5．（2023•雨花区校级二模）在“测量小灯泡的电功率”的实验中，电源电压6V 恒定不变，小灯泡的额定电压为 25V（电阻约为 8Ω）。 （1）请用笔画线代替导线将图甲的电路连接完整（要求：滑动变阻器滑片向左移动时灯泡变亮）。 （2）闭合开关，发现灯泡不亮，移动滑片灯泡仍不亮，突然小福手中的笔掉到桌上，灯泡亮了，小福敲了几下 桌子，灯泡又熄灭了，出现这种故障的原因是 。 ．开关短路 B．灯泡短路 ．电压表断路 D．灯泡接触不良 （3）排除故障，再次闭合开关，移动滑片，当电压表的示数为25V 时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数 如图乙所示。 （4）小福继续移动滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为032 时，电压表的示数可能为 （选填字母序号）。 ．24V B．26V ．28V 6．（2023•宜阳县二模）在“测定小灯泡正常发光时的电阻”的实验中，琪琪和航航设计的电路如图甲所示，电 源电压恒为45V，小灯泡的额定电压为25V。琪琪的实验过程如下： （1）实验电路还缺一根导线，请补全实物连接图。 （2）实验时，琪琪调节滑动变阻器，发现当电压表的示数为25V 时，小灯泡不能正常发光，而航航发现了问 题，于是继续向 （选填“左”或“右”）端调节滑动变阻器，使电压表的示数为 V 时，小灯泡才正常 发光。若此时通过小灯泡的电流如图乙所示，电流为 ，小灯泡正常发光的电阻为 Ω。 （3）她俩重新选择实验器材，不用电压表就测出了额＝03 的小灯泡的额定功率，设计的电路图如图丙所示，请 你将下列实验步骤补充完整，并计算出小灯泡的额定功率（电源电压恒定且未知，滑动变阻器的最大阻值为 30Ω）。 ①将滑动变阻器的电阻调到最大，开关S 闭合，S1 （选填“闭合”或“断开”），读出电流表的示数为 02，则电源电压为 V； ②开关S 闭合，S1 （选填“闭合”或“断开”），调节滑动变阻器的滑片使电流表的示数为03 时，小灯泡 正常发光； ③开关S、S1均闭合，滑动变阻器的滑片不动，读出电流表的示数为04； ④小灯泡额定功率P 额＝ 。 7．（2023•沈阳三模）小明测量标有“25V”字样（正常工作电流约为025）小灯泡的额定功率。现有器材：电压为 45V 的电源、开关、电压表（量程0～3V）、电流表（量程0～06）、导线若干，另有三种规格的滑动变阻器 可供选择：R1（5Ω，1）、R2（20Ω，05）、R3（50Ω，02），按照如图1 甲所示的实验电路进行实验，请完成 下列问题： （1）小明在检查电路连接时，发现有一根导线连接错误。请在图1 甲中找出这跟连接错误导线，并打“×”，然 后再用笔画线代替导线，把它改到正确的位置上； （2）通过估算，滑动变阻器应该选用 （选填“R1”、“R2”或“R3”）； （3）正确连接电路、闭合开关后，移动滑片P 到某一点时，电压表示数如图1 乙所示，若要测量小灯泡的额定 功率，应将图1 甲中的滑动变阻器的滑片P 向 （选填“”或“B”）端移动； （4）通过移动滑动变阻器的滑片P，观察小灯泡的亮度，并根据记录的多组数据绘制出了如图1 丙所示的﹣U 图象。由图象可知小灯泡的额定功率是 ，小灯泡变亮时，小灯泡灯丝的电阻 （选填“变大”、“变 小”或“不变”）； （5）完成上述实验后，小明又借助上述实验中的部分器材及已知阻值为R0的定值电阻，设计了如图2 所示的 实验电路，测量出了另一个额定电压为U1的小灯泡正常发光时的额定电功率。请你帮助小明将下列实验步骤补 充完整： ①连接好实验电路，闭合开关S，将开关S1拨到触点 （选填“1”或“2”），移动滑动变阻器的滑片，使电 压表的示数为灯泡的额定电压U1； ②保持滑片的位置不动，再将开关S1拨到另一个触点，读出电压表的示数为U2； ③该小灯泡正常发光时的额定电功率的表达式P 额＝ （用U1、U2、R0表示）。 8．（2023•平南县四模）在课外活动中，老师给出了下列器材：电源（电压为6V）、一个定值电阻（10Ω、一个 滑动变阻器（最大阻值是30Ω）、电压表、电流表、开关和导线若干。活动中小明同学设计的电路如图甲所示， 在正确连接电路后闭合开关并调节滑片，小明测出的数据如下表一所示。 表一： 实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 电压表示数（V） 45 40 35 30 25 20 15 10 电流表示数（） 015 020 025 030 040 045 050 功率（） 068 080 088 088 080 068 050 （1）连接电路时，开关应 ，现在请你用笔画线代替导线将图乙中的元件按照图甲所示的电路进行正确的 连接（导线不能交叉）； （2）数据记录表一中的“功率”是元件 的功率； （3）第4 次实验时，电流表示数如图丙所示，请把表一中的数据补充完整：电流表示数为 ，功率为 ； （4）小明通过思路点拨数据提出了一个猜想：“在电源电压不变的情况下，图甲中的定值电阻和滑动变阻器的 阻值相等时，滑动变阻器的功率最大”。为了验证猜想是否正确，小明用一个阻值为15Ω 的电阻把原来电路中 的定值电阻换下，进行了一次验证，数据记录如下表二，你认为小明这次验证实验 （选填“能”或“不 能”）验证其猜想，理由是： 。 表二： 实验次数 1 2 3 4 电压表示数（V） 45 40 35 30 电流表示数（） 01 012 016 02 功率（） 045 048 056 06 3．（2023•湘潭）利用图1 所示的电路测量小灯泡的电功率，小灯泡的额定电压为25V。 （1）用笔画线代替导线，将图1 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“”或“B”），使灯逐渐变亮。 （3）某次实验时，电流表的示数如图2 所示，则通过灯L 的电流为 ；移动滑片P，记下多组电压和电流值， 绘制成图3 所示的图像，根据图像的信息，小灯泡的额定电功率为 。 （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4 所示的实验电路，也可以测出小灯泡的额定功率。己知小灯泡的额定电 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）。 4．（2023•丹东）在“测量小灯泡的额定功率”实验中，小潘选用的小灯泡L 的额定电压为25V。 （1）小潘设计了如图甲所示的电路图，连接好电路后，闭合开关S，发现电流表的指针向左偏转，如图乙所示， 其原因是 。 （2）排除故障后，闭合开关S，移动滑动变阻器R 的滑片P 到某一位置时，电压表示数如图丙所示，为 V，要测量小灯泡L 的额定功率，滑片P 应向 （选填“左”或“右”）移动，使电压表示数为25V，此时 电流表示数为024，则小灯泡L 的额定功率为 。 （3）实验结束后，小潘认为没有电流表也能测出小灯泡的额定功率。于是他找来了另一个电源（电压恒为 8V）、一个额定电压为6V 的小灯泡L1和一个阻值为20Ω 的定值电阻R0等器材，设计了如图丁所示的电路， 并完成了实验。实验过程如下： ①断开开关S1，闭合开关S、S2，移动滑动变阻器R 的滑片P，使电压表的示数为 V，小灯泡L1正常发光； ②断开开关S2，闭合开关S、S1，保持滑动变阻器R 的滑片P 位置不变，读出电压表的示数为16V； ③小灯泡L1的额定功率为 。 5．（2023•吉林）在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为3V，电源是两