18.3 测量小灯泡的电功率（专题训练）【三大题型】（解析版）

183 测量小灯泡的电功率（专题训练）【三大题型】 【题型1 实验测量小灯泡的电功率】.....................................................................................................................1 【题型2 缺少测量器材测量小灯泡的电功率情况】............................................................................................25 【题型3 实验测量小灯泡的电功率综合】...........................................................................................................54 【题型1 实验测量小灯泡的电功率】 1．（2023•江岸区校级模拟）小华按如图所示的电路图测量小灯泡的电功率，其中具体有： 额定电压为25V 的小灯泡，“35Ω 1”的滑动变阻器等元件，检查无误后，闭合开关就直 接记录了第一组数据，以下说法不正确的是（ ） 序号 1 2 3 4 5 U/V 05 17 21 25 28 / 01 015 026 028 03 ．表格中第2 组数据明显是错误的 B．小华所用电源电压是4V ．其它器材不变，若用一个定值电阻替换灯泡，就可以用来探究电流与电压和电阻的关 系 D．无论灯变亮还是变暗，小灯泡电压变化量与电流变化量的比值一定等于滑动变阻器 电压变化量与电流变化量的比值 【答】 【分析】（1）灯丝电阻随温度的升高而增大； （2）检查无误后，闭合开关，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大，根据串联电路电 压规律结合欧姆定律和第1 组数据求出电源电压； （3）在探究电流与电阻的关系实验中，需更换不同阻值的定值电阻； （4）根据电路图可知，滑动变阻器与灯泡串联，电流表测量电路电流，电压表测量灯 泡两端电压；根据串联电路的特点分析回答。 【解答】解：、由第2 组数据可知，灯泡的电阻为： R2＝ ＝ ≈113Ω， 第3 组灯泡的电阻为： R3＝ ＝ ≈81Ω＜R2， 因灯丝电阻随温度的升高而增大，第3 组灯泡的电阻应该大于第2 组灯泡的电阻，而R3 ＜R2，所以表格中第2 组数据是错误的，故正确； B、检查无误后，闭合开关，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大，根据串联电路电压 规律结合欧姆定律和第1 组数据可知，电源电压为： U＝U1+1R 滑＝05V+01×35Ω＝4V，故B 正确； 、在探究电流与电阻的关系实验中，需更换不同阻值的定值电阻，而本实验中只用一个 定值电阻替换灯泡，所以只能探究电流与电压的关系，不能探究电流与电阻的关系，故 错误； D、因为串联电路处处电流相等，因此小灯泡的电流变化量一定等于变阻器的电流变化 量；因为电源电压不变，灯泡两端电压和滑动变阻器两端电压之和等于电源电压，故小 灯泡的电压变化量一定等于变阻器的电压变化量，所以无论灯变亮还是变暗，小灯泡电 压变化量与电流变化量的比值一定等于滑动变阻器电压变化量与电流变化量的比值，故 D 正确。 故选：。 2．（2023 春•阜城县校级期中）在测量小灯泡电功率的实验中，提供的器材有：3V 的电 源、标有“25V”的小灯泡、滑动变阻器R、电流表、电压表、开关及导线若干。 （1）小明所接的实验电路如图甲所示，电路中部分连接不合理，但只需改动一根导线， 即可使电路连接正确。请你在应改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的 接法。 （2）小明改正错误后，闭合开关，发现电流表无示数，电压表示数接近电源电压，故 障的原因可能是 小灯泡断路 。 （3）排除故障后，实验中，当电压表示数为2V，为了测出小灯泡的额定功率，他应该 把滑片P 向 B （选填“”或“B”）移动。 （4）小明进行多次实验，得到小灯泡两端的电压与电流的关系图像如图乙实线所示， 则根据图像可知，滑动变阻器两端电压与通过它的电流关系U﹣图像应为图乙中的虚线 ③ （选填“①”“②”或“③”），小灯泡的额定功率为 075 ，可确定实验中 所使用的滑动变阻器的最大阻值不小于 25 Ω。 【拓展】小明为了测出小灯泡的额定功率，他利用电阻箱R0 和滑动变阻器R 设计如图 丙所示的测量电路，但在实际操作时将开关S2拨到位置2 时，无法调到额定电压，从而 无法测出额定功率。其原因是 电阻箱的最大电阻太小 。 【答】（1）见解答图；（2）小灯泡断路；（3）B；（4）③；075；25；（5）电阻箱 的最大电阻太小。 【分析】（1）在测量小灯泡电功率的实验中，电流表、滑动变阻器和小灯泡串联，电 压表并联在小灯泡两端； （2）小明改正错误后，闭合开关，发现电流表无示数，说明电路可能断路，电压表示 数接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的， 则与电压表并联的电路断路了； （3）根据串联电路电压规律和分压原理确定滑动变阻器滑片移动方向； （4）根据串联分压特点知，滑动变阻器两端的电压与小灯泡两端的电压之和等于电源 电压，再结合小灯泡两端的电压与电流的关系图像来确定滑动变阻器两端电压与通过它 的电流关系图像； 由图像查出小灯泡的额定电流，再根据P＝U 计算出小灯泡的额定功率； 当电路中的电流最小时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，利用串联电路特点和欧姆 定律计算出此时滑动变阻器接入电路中的阻值，实验中所使用的滑动变阻器的最大阻值 不应小于此值； （5）实际操作时将开关S2拨到位置2 时，无法调到额定电压，根据串联分压原理可知， 是因为电阻箱的最大电阻太小，不能分得更大电压，从而无法让电阻箱两端达到额定电 压。 【解答】解：（1）原电路图中，电流表与滑动变阻器串联后再与灯泡并联，电压表串 联在电路中是错误的，在测量小灯泡电功率的实验中，电流表、滑动变阻器和小灯泡串 联，电压表并联在小灯泡两端，如下图所示： ； （2）小明改正错误后，闭合开关，发现电流表无示数，说明电路可能断路，电压表示 数接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的， 则与电压表并联的电路断路了，即故障的原因可能是小灯泡断路； （3）排除故障后，实验中，当电压表示数为2V，小于灯泡额定电压25V，为了测出小 灯泡的额定功率，应增大灯泡两端电压，根据串联电路电压规律，应减小滑动变阻器两 端电压，根据分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故他应该把滑片P 向B 移 动； （4）因灯泡的电阻随温度的升高而增大，则可知灯泡的U﹣图像是一条向上的曲线 （图乙中的实线）；灯泡和滑动变阻器串联，由串联电路的电压规律可知，灯泡和滑动 变阻器两端电压之和保持不变，或灯泡两端电压的变化量等于滑动变阻器两端电压的变 化量；由灯泡的U﹣图像可知，随着电流的增大，灯泡两端电压的增加量逐渐增大，所 以滑动变阻器两端电压的减小量逐渐增大（即向下的图线逐渐变陡），故他画出的滑动 变阻器的U﹣图像应为图乙中的③； 由图乙知，小灯泡两端的电压为额定电压25V 时，通过小灯泡的电流为03， 则小灯泡的额定功率为：P＝U＝25V×03＝075； 由图乙知，实验中出现的最小电流为01，此时小灯泡两端的电压为05V，则滑动变阻器 两端的电压为：U 滑＝U 总﹣U 灯＝3V 05V ﹣ ＝25V， 滑动变阻器接入电路中的电阻为：R 滑＝ ＝ ＝25Ω，这是实验中滑动变阻器 接入电路的最大电阻值，故所选滑动变阻器最大阻值不小于25Ω； （5）实际操作时将开关S2拨到位置2 时，无法调到额定电压，根据串联分压原理可知， 是因为电阻箱的最大电阻太小，不能分得更大电压，从而无法让电阻箱两端达到额定电 压。 故答为：（1）见解答图；（2）小灯泡断路；（3）B；（4）③；075；25；（5）电阻 箱的最大电阻太小。 3．（2022 秋•西城区期末）小刚在实验室利用伏安法测量额定电压为25V 的小灯泡正常发 光时的电功率。实验过程中，调节滑动变阻器的阻值直至电压表的示数为 25 V，此 时，电流表的示数如图所示，则小灯泡的额定功率为 075 。 【答】25；075。 【分析】灯泡的额定功率是灯泡在额定电压下发光的功率，实验过程中应该手移动滑动 变阻器的滑片，眼看电压表示数，直至电压表示数等于额定电压； 由图可知电流表接入电路的量程和分度值，据此读数，根据P＝U 计算灯泡的额定功率。 【解答】解：灯泡的额定功率是灯泡在额定电压下发光的功率，实验过程中，手移动滑 动变阻器的滑片，眼看电压表示数，知道灯泡的额定电压为25V，所以调节滑动变阻器 的阻值直至电压表的示数为25V； 由图可知电流表接入电路的是小量程，分度值为002，示数为03，则小灯泡的额定功率 为：P＝U＝25V×03＝075。 故答为：25；075。 4．（2022 秋•息县期末）图甲是在物理实验室测量小灯泡额定功率的实验装置，小灯泡上 标有25V 的字样，采用两节新的干电池做电源。 实验次数 1 2 3 U/v 20 25 28 / 030 038 （1）为保护电路元件安全，连接电路时开关应 断开 ；图中有一根导线还没有连好， 应该把它接在电压表 3 （选填“0”、“3”或“15”）接线柱上。 （2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P 应调至 D （选填“”或“D”）端；闭合开 关后，电压表示数为2V，为测量灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P 向 （选填“”或“D”）端滑动，直到电压表示数为25V 时为止。 （3）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，小灯泡的额定功率为 09 。 （4）利用所测数据也能计算出灯泡正常发光时灯丝的电阻为 7 Ω （保留到整数位）。 （5）他通过调节滑动变阻器的滑片，测出了三组实验数据，如表所示。经过计算发现 小灯泡亮度不同时，不但电功率不同，而且电阻也不同，你认为造成电阻不同的原因是 小灯泡亮度增大时，其电功率也增大，造成灯丝温度升高，所以灯丝电阻变大 。 【答】见试题解答内容 【分析】（1）在连接电路时，开关应断开； 根据电源电压的值及灯泡的额定电压判断电压表的量程； （2）在闭合开关前，滑片应移至最大阻值处； 根据串分压的知识判断出滑动变阻器的阻值变化，从而判断出滑片的移动方向； （3）在进行电流表的读数时，注意其量程和分度值； 根据公式P＝U 计算出电功率的值； （4）根据公式R＝ 计算出灯泡正常发光时的电阻； （5）根据灯丝的电阻随温度的升高而增大的特点分析。 【解答】解：（1）为保护电路元件安全，连接电路时开关应断开； 由题意知，电源电压为3V，小灯泡的额定电压为25V，所以电压表可选择0～3V 的量 程； （2）由图知，滑动变阻器接了下面左边的接线柱，所以在闭合开关前，应将滑片移至 最右端的D 端使其阻值最大； 闭合开关后，电压表示数为2V，低于额定电压，所以应减小滑动变阻器的阻值，减少 分得的电压，滑片应向左即端移动； （3）由图乙知，电流表的量程为0～06，分度值为002，所以电流表的示数为036，则 P＝U＝25V×036＝09； （4）R＝ ＝ ≈7Ω （5）小灯泡亮度增大时，其电功率也增大，造成灯丝温度升高，所以灯丝电阻变大。 故答为：（1）断开；3；（2）D；；（3）09；（4）7Ω；（5）小灯泡亮度增大时，其 电功率也增大，造成灯丝温度升高，所以灯丝电阻变大。 5．（2023•聊城）如图所示，在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为 25V，电阻大约为10Ω，电源电压为6V。 （1）图甲电路中还有一根导线没有连接，请用笔画线代替导线，将电路连接完整（要 求：导线不交叉）。 （2）连接好电路，检查无误后，将滑动变阻器接入电路的电阻调节到最大，接着闭合 开关试触，观察到电压表的示数超过25V，其原因可能是该滑动变阻器的最大阻值 太 小 （选填“太小”或“太大”）。 （3）解决问题后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表示数为25V，小灯泡 正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 075 。若要使小灯 泡变得更亮一些，滑动变阻器的滑片应向 右 （选填“左”或“右”）移动。 实验次数 小灯泡两端的电 压U/V 通过小灯泡的电 流/ 小灯泡的亮度 小灯泡的电功率 P/ 1 22 028 比正常发光暗 062 2 25 正常发光 3 28 032 比正常发光亮 090 （4）将上表数据填完整后进行分析，发现小灯泡亮度是变化的，小灯泡的亮度是由其 实际功率 （选填“实际功率”或“额定功率”）决定的。 （5）观察表中的数据发现，虽然是同一小灯泡，但通过小灯泡的电流与其两端的电压 并不成正比，其原因是 灯泡电阻随温度变化而变化 。 【答】（1）见解答图；（2）太小；（3）075；右；（4）实际功率；（5）灯泡电阻随 温度变化而变化。 【分析】（1）在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡应 串联在电路中，电压表与 小灯泡并联； （2）为使灯泡电压降低到25V，根据串联电路具有分压作用分析此时变阻器分担的电 压过小的原因即可； （3）根据电流表小量程读数，由P＝U 求灯的额定功率；要使灯泡更亮，电路中电流应 变大，电阻变小，据此分析； （4）根据表中数据分析灯泡的亮暗与实际功率的关系； （5）灯泡电阻受温度影响，灯泡电阻随灯泡电压变化而变化。 【解答】解：（1）在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡应 串联在电路中，电压 表与小灯泡并联，如图所示： （2）连接好电路，检查无误后，将滑动变阻器接入电路的电阻调节到最大，接着闭合 开关试触，观察到电压表的示数超过25V，即此时变阻器分担的电压过小；根据串联电 路具有分压作用可知：滑动变阻器最大电阻值太小； （3）由图乙，电流表选用0～06 量程，分度值为002，示数为03，则小灯泡的额定功 率P＝U＝25V×03＝075； 若要使小灯泡变得更亮一些，电路中电流应变大，电阻变小，变阻器的滑片P 应向右移 动； （4）根据表格中的数据和P＝U 可知，灯泡两端的电压和电流都增大时，实际功率也会 增大，灯泡变亮； 所以小灯泡的亮度是由实际功率确定的； （5）因为灯泡电阻随温度的变化而变化，所以灯泡中的电流与其两端的电压并不成正 比。 故答为：（1）见解答图；（2）太小；（3）075；右；（4）实际功率；（5）灯泡电阻 随温度变化而变化。 6．（2022 秋•沙坪坝区期末）小红想要测定额定电压为25V 的小灯泡正常发光时的电功率， 现有如下器材：电流表一只（量程0～06 和0～3），电压表一只（量程为0～3V 和0～ 15V），滑动变阻器两只（甲“5Ω，1”、乙“20Ω，05”），开关一个，电压恒定为6V 的电源一个，导线若干。 （1）请你在图甲中，帮她完成电路的连接（要求：其它的导线不要变动，滑片左移灯 变亮）。 （2）正确连好电路后，闭合开关前应把滑动变阻器滑片调到 B （选填“”或 “B”）端。 （3）第一次实验时电流表的示数如图乙所示，电流表的读数为 036 ，此时电压表 示数为20V，在完成第1 次实验后，为了使灯泡正常发光，她应将滑片向 （选填 “”或“B”）端移动，第三次实验后小红继续移动滑片发现灯泡发出耀眼的光后便熄灭， 同时电流表示数变为0，电压表的指针超过满刻度，则电路中出现的故障是 灯开路 。 （选填“灯开路”或“灯短路”） （4）小红三次实验的数据如下表所示，根据你的估算，小红选用的是滑动变阻器 乙 （选填“甲”或“乙”）。 次数 1 2 3 U/V 20 25 30 / 040 042 （5）根据测量灯泡实际功率的多组实验数据，作出了﹣U 图像，如图丙所示。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。原因是 灯丝电阻随温度的升 高而增大 。 【答】（1）如图； （2）B； （3）036；；灯开路； （4）乙； （5）灯丝电阻随温度的升高而增大。 【分析】（1）将电压表与灯泡并联，根据灯泡的额定电压判断量程；滑动变阻器串联 在电路中，根据要求选择下面所接的接线柱； （2）在闭合开关前，应将滑片移至最大阻值处； （3）根据图乙读出电流表的示数；根据表中第1 次电压数据，比较电压表示数与额定 电压的大小，由串联电路电压的特点和分压原理确定滑片移动的方向； 根据继续移动滑片判断的电阻、电流的变化，由欧姆定律分析电路中的电流变化，确定 电路发生的现象来分析； （4）根据第一次数据计算出滑动变阻器的阻值，与变阻器规格比较得出结论； （5）灯在额定电压下的功率为额定功率，由PL＝ULL 计算灯的额定功率；灯丝的电阻 随温度的升高而增大。 【解答】解：（1）因灯的额定电压是25V，所以电压表选用小量程，将电压表与灯泡 并联；因要求滑片左移灯泡变亮，即左移时电流变大，滑动变阻器的电阻变小，则滑动 变阻器的下面应连接左边的接线柱，如图所示： （2）为保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器滑片移至阻值最大处，即B 端； （3）由图乙知，电流表的量程为0～06，分度值为002，示数为036；由表中数据，第 一次灯泡两端的电压为20V，低于额定电压，要使灯泡正常发光，应增大灯的电压，减 小变阻器的电压，由串联分压原理可知，应减小滑动变阻器连入电路中的阻值，即将滑 片向端滑动，直到电压表示数为25V； 小红继续移动滑片发现灯泡发出耀眼的光后便熄灭，说明此时滑动变阻器连入电路中的 电阻很小，电路中的电流很大，灯的实际功率超过灯的额定功率而烧坏，电压表串联在 电路中，因电压表内阻很大，所以电流表示数几乎为0，电压表两接线柱与电源连通， 电压表示数接近电源电压，电压表的指针超过满刻度，所以，电路中出现的故障可能是 灯开路； （4）根据串联电路电压的规律和分压原理可知，当灯泡两端的电压最小时，变阻器的 电压最大，滑动变阻器的阻值最大，此时滑动变阻器两端的电压U 滑＝6V 2V ﹣ ＝4V； 则R 滑＝ ＝ ≈111Ω＞5Ω；由于甲的最大阻值太小，所以应选择乙滑动变阻 器； （5）根据测量灯泡实际功率的多组实验数据，作出了﹣U 图像，如图丙所示。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。原因是灯丝的电阻随温度的升高 而增大。 故答为： （1）如图； （2）B； （3）036；；灯开路； （4）乙； （5）灯丝电阻随温度的升高而增大。 7．（2023•徐州模拟）在做“测量小灯泡的电功率”实验中，被测小灯泡的额定电流为 03，灯丝电阻在10Ω～15Ω 之间，所提供的器材有电压表、电流表、电源（电压恒为 6V）、开关各一个，滑动变阻器（“5Ω 2”、“20Ω 1”）两个