18.3 测量小灯泡的电功率（考点解读）（原卷版）

183 测量小灯泡的电功率（考点解读）（原卷版） 1、电功率的测量 （1）实验室里通常根据电功率的计算公式P=U 测量电功率。 （2）测量电功率的方法： ①测量用电器的电功率可以用专门的仪器。 ②用电能表测量出电流通过用电器做的功，用秒表测量出所用的时间。根据公式 计 算出用电器的电功率。 ③用电压表测出加在用电器两端的电压，用电流表测出通过用电器的电流，根据公式 P=U 计算出用电器此刻的电功率，这种方法叫做伏安法。 （3）伏安法测电功率的电路图：如图所示，测量小灯泡电功率的电路有两种接法。 （4）如果没有电压表，我们可以用一个已知电阻和电流表来代替电压表，根据U=R 可 得出电压值，这时应将小灯泡与已知电阻并联，因为得出了已知电阻两端的电压，就知道 了小灯泡两端的电压；反之，如果没有电流表，我们可以用一个已知电阻和电压来代替电 流表，根据 可得出电流值，这时应将小灯泡与已知电阻串联，因为得出了已知电阻 的电流，就知道了通过小灯泡的电流。 2、探究小灯泡的电功率实验 （1）实验目的：用电流表、电压表测出小灯泡在不同电压下的电功率； （2）实验原理： ； （3）实验方法：伏安法。 （4）实验器材：干电池、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干； （5）实验步骤：步骤①根据电路图连接实物图，注意连接时开关要断开，开关闭合之前 要把滑动变阻器调到阻值最大处； 步骤②检查电路无误后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数等于25V 时， 停止滑动，记录此时电流表的示数，并观察灯泡的亮度，记录在表格中； 步骤③调节滑动变阻器的滑片，分别使电压表的示数低于25V、等于25V 的12 倍（注意 不能超过小灯泡的额定电压太多，否则会损坏小灯泡），记录每一次对应电流表的示数， 并观察灯泡的亮度，记录在表格中； 步骤④将实验中记录的数据分别代入P=U，算出小灯泡的实际功率，并填人表格中； 步骤⑤整理实验器材。 （6）实验分析和结论： ①小灯泡的发光情况由它的实际功率决定，实际功率越大，灯泡越亮； ②灯泡实际消耗的电功率随着加在它两端的电压而改变，电压越大，功率越大； ③灯泡的实际功率可以等于额定功率，也可以不等于额定功率。 （7）实验中滑动变阻器的作用： ①闭合开关前，应该先调节滑动变阻器的滑片，使其连入电路中的电阻最大，电路中的电 流最小，这样能够保护电路中的各个电路元件不至于损坏；（保护电路） ②接通电源后，移动滑动变阻器的滑片，可以调节小灯泡两端的电压。（调节电压） 实验中电路故障分析 故障 现象 故障原因 灯泡不 亮 闭合开关，灯泡不亮，电压表、电流表 有示数 ①滑动变阻器接成定值电阻 ②电源电压太低 闭合开关，灯泡不亮，电压表、电流表 无示数 ①电源、电流表、开关或滑动变阻器损坏 ②接线柱接触不良 ③连接导线断裂 闭合开关，灯泡不亮，电流表几乎无示 数，电压表指针明显偏转 ①灯泡的灯丝断了或灯座与灯泡接触不良 ②电流表和电压表的位置互换了 电表问 题 电流表与电压表的指针向没有刻度的方 向偏转 电流表和电压表的“﹢”“－”接线柱接反了 电流表与电压表的指针偏转角度很小 ①电表的量程都选择过大 ②电源电压过低 电表的指针超过最大刻度 ①量程选择过小 ②电路中出现短路 滑动变 阻器问 题 滑动变阻器的滑片滑动时，电表示数及 灯泡的亮度无变化 滑动变阻器连接错误，没有遵循“一上一下” 的接线原则，使滑动变阻器接成了定值电阻 无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数 总小于灯泡的额定电压 电源电压过低 闭合开关瞬间，灯泡发出强光后立即熄 灭，电流表指针偏转后又回到零刻度线 处，电压表仍有示数 灯泡两端电压过高，滑动变阻器的滑片没有置 于阻值最大位置 【考点1 电功率的测量】 【典例1-1】（2022 秋•邻水县期末）在“测定小灯泡的额定功率”的实验中，某同学电路 连接正确，闭合开关，灯泡发光，但测试过程中无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数 都达不到小灯泡的额定电压值，其原因可能是（ ） ．滑动变阻器的总电阻太大 B．电压表的量程太大了 ．电源电压太低 D．小灯泡的灯丝断了 【典例1-2】（2022 秋•成武县期末）“测量小灯泡电功率”的实验原理是 ；由原理 可知：需要测出的物理量是 和电流。现有“220V 100”的电灯泡一只，将它接在 电压为“110V”的电路中，实际功率为 ，消耗1k•的电能可供它连续工作 。 【变式1-1】（2022 秋•海口期末）在“测定小灯泡的额定功率”的实验中，当手移动变阻 器滑片时，眼睛应主要观察（ ） ．电流表的示数 B．电压表的示数 ．灯泡的发光情况 D．变阻器滑片的位置 【变式1-2】（2022 秋•武侯区期末）某同学利用如图所示电路，测量额定电压为25V 小灯 泡的额定功率，下列说法正确的是（ ） ．闭合开关前，滑动变阻器的滑片P 应滑到端 B．闭合开关后，小灯泡不发光，一定是小灯泡灯丝断了 ．当电压表示数为25V 时，测出通过小灯泡的电流，可算出小灯泡的额定功率 D．通过实验可得知，小灯泡的实际功率越大，小灯泡发光越暗 【变式1-3】（2023•承德模拟）小华同学在“测定小灯泡的电功率”实验中，所用电源电 压为45V、75V 和9V 中的一个，滑动变阻器上标有“20Ω 2”字样，小灯泡标有“45V” 字样，小灯泡的额定功率小于15。他按图连接好电路，先将变阻器的滑片移至 端 （选填“”或“B”），然后闭合开关s，再移动变阻器的滑片P，当小灯泡正常发光时， 变阻器的滑片P 恰好在中点上（即连入电路的电阻为10Ω）。小华所用的电源电压为 V，小灯泡的额定功率为 。 【考点2 探究小灯泡的电功率实验】 【典例2-1】（2022 秋•潍坊期末）在“伏安法”测量小灯泡电功率的实验中，某同学连接 好电路闭合开关，当变阻器连入电路的电阻变大时，电压表示数也随着变大；反之，随 着变小。这是因为（ ） ．电压表与滑动变阻器并联 B．小灯泡被短路了 ．滑动变阻器接错了接线柱 D．电压表的正、负接线柱接错了 【典例2-2】（2022•射阳县校级一模）在测定“小灯泡电功率”的实验中，电源电压为 45V。小灯泡额定电压为25V，电阻约为10Ω。 （1）请你用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整； （2）闭合开关前，图中滑动变阻器的滑片P 应位于 （选填“”或“B”）端； （3）小明闭合开关后，移动滑片P 到某一点时，电压表示数（如图所示）为 V， 若他想测量小灯泡的额定功率，应将图中滑片P 向 （选填“”或“B”）端移动， 使电压表的示数为25V； （4）小明移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图象，根据 图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是 ； （5）在实际测量过程中，调节滑动变阻器使其接入电路中的电阻减小ΔR1，相应的小 灯泡的阻值变化了ΔR2，则ΔR1 ΔR2（选填“＞”、“＝”或“＜”）； （6）另一名同学发现不用电压表，用如图丁所示的电路也可测量已知额定电流的小灯 泡的额定功率。已知小灯泡的额定电流为额，定值电阻的阻值为R0，实验步骤如下，请 补充完整： ①闭合开关S、S2，断开S1，调节滑动变阻器R 的滑片P 使电流表示数为额； ②闭合开关S、S1，断开S2，滑动变阻器R 的滑片 （选填“左移”、“右移” 或“保持不动”），记下此时电流表的示数为； ③小灯泡的额定功率的表达式为P 额＝ 。（用额、R0、表示） 【典例2-3】（2023•曲江区校级模拟）小李用如图甲所示的器材测量小灯泡的电功率，小 灯泡上标有“15V”的字样，小灯泡正常发光时的电阻约为10Ω，滑动变阻器的规格为 “50Ω，2”。 （1）用笔画线代替导线，连接完整图甲所示的实物电路； （2）连接好实验电路，检查连接无误后，闭合开关，却发现灯泡不发光，电流表示数 为0，电压表指针明显偏转，可能发生的故障是 （选填下面的字母）； 滑动变阻器处断路 B 灯座处短路 小灯泡的灯丝断了 D 开关接触不良 （3）排除故障后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P 至某处时，电压表的示数如图乙 所示，其读数为 V，要测量小灯泡的额定功率。改变滑片P 的位置，获得多组对 应的电压、电流值，制得如图丙所示的﹣U 图像，小灯泡的额定功率为 。 （4）小李还想探究“电流与电阻的关系”，于是将小灯泡分别更换为5Ω、10Ω、 15Ω、20Ω、25Ω 的定值电阻，然后进行了如下实验： 次数 1 2 3 4 / 06 03 02 015 R/Ω 5 10 15 20 ①小李同学控制定值电阻两端的电压为3V 不变，记录的数据如表所示，根据此表可得 的实验结论是 ； ②实验中，若将电阻更换成25Ω 的定值电阻，滑动变阻器应该往 （选填“左” 或“右”）移动。 【变式2-1】（2023•高新区一模）某小组用“伏安法”测小灯泡额定功率，已知小灯泡额 定电压为25V。若此实验中只有一只电表坏了，为了测出小灯泡的额定功率，小组同学 们增加一个阻值为25Ω 的定值电阻R0，只利用一只电表，通过操作图中单刀双掷开关 （单刀双掷开关分别接“”、“b”各一次）测量小灯泡的额定电功率，图甲、图乙是他 设计的两种不同方的电路图，则以下判断正确的是（ ） ．两种方都能 B．两种方都不能 ．甲方能，乙方不能 D．甲方不能，乙方能 【变式2-2】（2022•葫芦岛模拟）小昊同学利用如图甲所示的器材，测量小灯泡的电功率。 实验中电源电压恒定不变。灯泡的额定电压为25V（电阻约为10Ω），滑动变阻器的规 格为（10Ω 1）。 （1）小昊连接了如图甲所示电路，经检查，发现其中一根导线连接有误，请在该导线 上打“×”，并用笔画线代替导线连接正确的电路。 （2）为了顺利完成实验，现有电压为45V 和6V 两种可供选择，则应选择电源电压为 V。 （3）排除电路故障后，闭合开关，移动滑片P 到某位置，电压表示数如图乙所示，此 时电压为 V；要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P 向 （选填“左”或 “右”）端移动。 （4）小昊按正确的实验步骤进行操作，得到了小灯泡的电流随其两端电压变化的图象 如图丙所示，则小灯泡的额定功率是 。 （5）完成上面实验后，小昊设计了如图丁所示的电路，测量小灯泡的额定功率，已知 灯泡的额定电压为U0（低于电源电压），滑动变阻器R2的最大阻值为R0。请帮他将实 验过程补充完整： ①只闭合开关S，S1，将滑动变阻器R1的滑片调到最右端，再将R2的滑片调到最 端， 读出电压表示数U1，即电源电压； ②将滑动变阻器R1的滑片调到最左端，再调节变阻器R2滑片的位置，直到 ，灯泡正常发光； ③再闭合开关S2，保持变阻器R2的滑片不动，调节变阻器R1的滑片，使电压表示数为 ； ④再保持变阻器R1的滑片不动，再将变阻器R2的滑片调到最右端，电压表数为U2； ⑤小灯泡的额定功率的表达式为 。 【变式2-3】（2023•南溪区模拟）小敏同学按如图所示电路做“测量小灯泡额定功率”的 实验。所用器材有：标有“38V”字样的待测小灯泡、恒为6V 的电源、标有“50Ω 1”的 滑动变阻器、电流表（量程为0～06、0～3）。电压表（量程为0～3V、0～15V）。 （1）连接电路时，开关应处于 状态；图甲中导线端应与电压表上标有数字“ ”（选填“3”或“15”）的接线柱相连。 （2）正确连接电路闭合开关之后，小敏同学移动滑片P 到某一点时，发现电压表的示 数为2V。若他想要测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P 往 （选填“”或 “B”）端移动。 （3）小敏同学根据实验数据绘制成图乙所示的灯泡U﹣关系图像。根据图像信息，可 计算出小灯泡正常发光时的电功率是 ；通过图像还可以发现，小灯泡的电阻并不 是一个定值，这是因为灯丝的电阻随温度的升高而 （选填“增大”或“减小”）。 （4）小敏同学分别测量了小灯泡在25V、38V、45V 三个电压下的电功率，他觉得，可 以将这三个电功率取平均值作为此小灯泡的额定功率值，以减小实验误差。此做法 （选填“合理”或“不合理”）。 （5）小翔同学与小敏同学进行了讨论，觉得小敏的实验设计在测量小灯泡的额定功率 时，他所用电压表难以精准的指示出38V。小翔认为应该将电压表并联到滑动变阻器两 端，且让电压表的示数为 V，通过计算便可更准确的测出小灯泡的额定功率。 （6）小敏对（5）中小翔的做法进行了误差分析。如果考虑电压表分流或电流表分压的 话，小翔方中小灯泡额定功率的测量值 （选填“大于”或“小于”）小灯泡额定 功率的真实值。 【变式2-4】（2023•汨罗市模拟）在“测量小灯泡的电功率”的实验中，如图所示，已知 电源电压为3V，小灯泡的额定电压为25V，小灯泡正常发光时的电阻约为10Ω。 （1）在如图甲中，用笔画线代替导线，将电路连接完整。 （2）为了保证电路的安全，连接电路时，开关必须处于 状态，滑动变阻器的滑 片应移到最 （选填“左”或“右”）端。 （3）电路安装并调试好后开始实验，在调节滑动变阻器滑片的过程中，眼睛应注视电 压表的示数，直至小灯泡正常发光，此时电流表指针位置如图乙所示，则小灯泡的额定 功率是 。 （4）若在实验过程中，不慎将电压表和电流表互换了位置，则小灯泡出现的现象是 （选填“不亮”“很亮”“正常发光”或“烧毁”）。 一、选择题。 1．（2022 秋•嘉祥县校级期末）在测量额定电压为25V 的小灯泡电功率时，小红所观察和 记录的结果如表所示。分析实验记录，她得出了以下结论，其中正确的是（ ） 小灯泡两端的电压U/V 05 10 15 2 25 3 通过小灯泡的电流/ 012 016 019 023 025 028 小灯泡的亮度 暗→亮 正常发光 过亮 ①小灯泡的额定功率为0625 ②小灯泡的实际功率越大，亮度越大 ③小灯泡的电阻随随灯丝温度的升高而增大 ④小灯泡和阻值为2Ω 的定值电阻串联接在电压为3V 的电源两端时，能正常发光 ．只有① B．只有①② ．只有①②③ D．①②③④都正确 2．（2023•高新区一模）如图所示为某电能表的表盘，小明利用该电能表检测一只标识为 “220V，10”节能灯的额定功率。他关闭其他用电器，将该节能灯接入220V 的测量电 路，设计了四种测量方，你认为最可行的是（ ） ．测量出电能表显示消耗1k•电能所用时间t B．测量出电能表显示消耗1 电能所用时间t ．测量出1m 时间内电能表表盘转过的圈数 D．测量出电能表转盘转过1 圈所用时间t 3．（2022•江岸区校级模拟）为了测量一只额定电压为25V 的小灯泡的额定功率，某同学 设计了如图所示的电路，实验中电源电压3V 保持不变，闭合开关，调节滑动变阻器， 得到的实验数据如下表。下列说法正确的是（ ） 实验次数 1 2 3 4 5 发光情况 熄灭 微光 暗 较暗 明亮 电压U/V 05 1 15 20 25 电流1/ 010 014 016 024 028 ．多次实验的目的是减小误差 B．第4 次实验数据是错误的 ．实验完毕断开开关，小灯泡的电阻可能是“12Ω” D．第1、2 两次实验，滑动变阻器接入电路电阻的改变量ΔR1小于小灯泡的电阻改变量 ΔR2 二、填空题。 4．（2022•田家庵区校级自主招生）如图甲所示是“测量小灯泡的电功率”的实验电路， 器材有：6V 电源一个，额定电压为5V 的小灯泡（电阻约15Ω）一个，电流表和电压表 各一个，滑动变阻器“50Ω 2”和滑动变阻器B“10Ω 1”各一个，开关一个，导线若干。 （1）实验中为了测量更多的数据应选用的滑动变阻器是 （选填“”或“B”）； （2）如图乙所示是通过灯泡的电流跟两端电压的关系，小灯泡的额定功率为 ； （3）由图像可知，当灯泡两端的电压较小时，其阻值随电压增大 （填“增 大”或“减小”或“几乎不变”）；电压较大时其阻值随电压增大而 （填“增 大”或“减小”或“几乎不变”）。 5．（2022•江都区二模）小华要测量额定电压为5V 的小灯泡的电功率，可用的器材有：一 个电压表和一个电流表（只有0～06 量程可用）、电源两端的电压恒定。 （1）按图甲所示电路图正确连接好电路，规范操作，闭合开关，记录电压表、电流表 示数，调节滑动变阻器并记录多组数据。当电流表示数为06 时，电压表示数低于5V。 根据数据绘制出小灯泡的电流与电压U 的关系图像如图乙所示，图像中电流与电压不成 正比的原因是 。 （2）为测量小灯泡的额定功率，小华拆除电流表后接通电路，调节滑动变阻器直到电 压表示数为5V；保持滑片位置不变，断开开关，将电压表接入B 间电路，闭合开关， 电压表示数为54V，此时小灯泡亮度比正常发光时 （填“亮”或“暗”）；将滑 动变阻器的滑片移到最左端，电压表示数变为72V，则小灯泡的额定功率为 。 6．（2022•成都模拟）小红利用如图甲所示的电路来测量标有“25V”的小灯泡的电功率。 正确连接好电路，闭合开关后移动变阻器的滑片至某位置时，电压表示数如图乙所示， 此时灯泡两端电压为 V，在此基础上，要测量小灯泡的额定功率，需将滑片向 移动。 7．（2022 春•江阴市期中）如图所示为学校实验室中某电能表的表盘。 （1）该电能表示数为 k•。 （2）小明利用该电能表和秒表检测一只标识为“220V 10”节能灯的额定功率。他关闭 其他用电器，将该节能灯接入220V 的测量电路，设计了以下三种测量方： 方一：测量出电能表显示消耗1k•电能所用的时间t； 方二：测量出1m 时间内电能表转盘转过的圈数； 方三：测量出电能表转盘转过1 圈所用时间t。 ①若使用方二，小明计算额定功率的关系式应该为：P＝ （单位：）。（用数字 和表示） ②比较三种方，最可行的是方 。 三、实验探究题。 8．（2023•广陵区二模）某电学实验小组设计了以下机组实验： （1）实验一：利用如图1 电路来探究电流与电阻的关系，实验中控制电压表示数为U0 不变。 ①开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于图中最 （填“左”或“右”）端。 ②闭合开关，调节电阻箱R，进行多次实验，得到与 关系如图2 所示，U0＝ V。 （2）实验二：将图1 中电阻箱换成标有“