2020-2021学年初中物理电学同步专题点拨与强化专题36实验测量小灯泡的电功率含解析20210320330

Page1专题36（实验）测量小灯泡的电功率考点剖析【实验目的】用伏安法测量小灯泡的电功率，进一步理解额定功率和实际功率的联系和区别。【设计与进行实验】1.实验器材：电源、导线、开关、小灯泡（额定电压2.5V）、电流表、电压表、滑动变阻器；2.实验原理：3.实验步骤：（1）将电压表和电流表指针调零，断开开关，按照电路图连接电路，将滑动变阻器滑片移到阻值最大处。（2）闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数依次为2.5V、2V和3V，依次记下电压表示数U和对应的电流表示数I，分别将U、I记录在表格中；（3）观察并比较三次小灯泡的发光情况，将现象记录在表格中。【分析和结论】（1）当，灯泡正常发光；（2）当，灯泡发光较暗；（3）当，灯泡发光很亮；【交流与讨论】（1）滑动变阻器的作用：保护电路、改变灯泡两端的电压和通过灯泡的电流，从而改变灯泡的电功率；（2）连接电路前，开关应断开；闭合开关前，滑动变阻器应滑动到阻值最大处；（3）电表量程及滑动变阻器规格的选取；（4）使小灯泡正常发光的操作：移动滑片，观察电压表示数，当电压表示数等于小灯泡额定电压时，小灯泡正常发光；（5）动态电路分析；（6）小灯泡的U－I图像不是直线（或不同电压下小灯泡电阻不同）的原因：灯丝电阻随温度的升高而增大。（7）灯泡亮暗程度与实际功率关系：小灯泡的亮暗由小灯泡实际功率决定，实际功率越大，小灯泡越亮；（8）实验中改变小灯泡两端电压的方式：通过移动滑动变阻器连入电路的阻值大小；（9）伏安法测电阻和伏安法测电功率的异同点相同点：①实验电路相同；②实验方法相同，都是伏安法；③测量的物理量相同，都是测量电流和电压。不同点：①实验原理不同，测电阻的实验原理是，测电功率的实验原理是；②实验数据处理方式不同，测电阻中，处理数据，多次测量求平均值减小实验误差；而测电功率的实验中多次实验是寻找在不同电压下的实际电功率与灯泡亮度之间关系。（10）多次测量的目的①在测量小灯泡电功率实验中，多次测量的目的是为了研究小灯泡的亮度（或电功率）与小灯泡两端电压的关系；②在测量小灯泡电阻的实验中，多次测量的目的是研究小灯泡的电阻是否与温度有关；③在测量定值电阻阻值的实验中，多次测量的目的是为了求平均值，以减小实验误差；（11）不能用多次测量求电功率平均值作为小灯泡的额定功率的原因：忽略了温度对小灯泡电阻的影响，即小灯泡两端电压改变，实际功率也改变；【特殊法测电功率】缺电流表：缺电压表例题赏析小明同学现有一个标有“3.8V”字样的小灯泡，她想知道小灯泡的额定功率，于是连接了如图甲所示的实验电路（不完整），电源电压恒为6V.（1）请用笔画线代替导线，完成图甲中实物电路的连接.（连线时导线不能交叉）（2）图甲中，连接电路时，开关应处于________状态.闭合开关前滑动变阻器的滑片应位于（选填“A”或“B”）端.甲乙丙（3）电路连接完整后，闭合开关，发现小灯泡不发光，但电流表有示数，接下来的操作应该是________.（填字母）A.更换小灯泡B.检查电路是否有故障C.移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光（4）实验时，移动滑片P到某处，电压表示数为2.5V，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向________（选填“A”或“B”）端移动.当电压表示数为3.8V时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是________W.（5）在实验操作中，发现电流表损坏不能使用.小明利用阻值已知的定值电阻R0，设计了如图丙所示的电路，测量额定电压为U额的另一小灯泡的额定功率.操作如下：①闭合开关S、S1，断开S2，调节滑动变阻器，使电压表的示数为________；②保持滑动变阻器滑片位置不变，闭合开关S、S2，断开S1，读出电压表示数为U；③小灯泡的额定功率P额＝__________________.（用U、U额和R0表示）（6）实验中可供选择的滑动变阻器有“5Ω1A”的R1和“20Ω1A”的R2，则本实验选择的滑动变阻器为.（7）滑动变阻器滑片向右移动的过程中，电流表的示数________，电压表的示数________.（8）小明移动滑动变阻器滑片多次测量，根据收集到的实验数据，得出了灯泡亮度与实际功率的关系.在分析论证过程中，小明发现小灯泡在不同亮度下，它两端的电压与电流的比值不一样，你认为其主要原因是___________________________.（9）为了减小误差，小明算出了小灯泡的平均功率作为小灯泡的额定功率，你认为这样处理数据是_______（选填“合理”或“不合理”）的，理由：______________.（10）实验中若电流表完好，电压表0～15V量程损坏，为了正常进行实验，在不添加器材的情况下，下一步的操作是_________________________________.（11）若电路连接正确，电压表、电流表、滑动变阻器均可正常使用，在实验中闭合开关无论怎么样移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终达不到小灯泡的额定电压，出现这种情况的原因可能是__________________.改变这种现象可以采取的相应的措施是_________________.（12）小明设想不用电压表，用如图丁所示的电路也可测量另外一只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I额，定值电阻阻值为R0，实验步骤如下，请补充完整：①_________________________________________________；②闭合S、S1，断开S2，记录下此时电流表的示数为I.③小灯泡的额定功率的表达式为P额＝_____________.【答案】（1）（2）断开；B；（3）C；A；（4）1.14；（5）U额；（6）R2；（7）减小；减小；（8）小灯泡的电阻随温度的变化而变化；（9）不合理；小灯泡在不同电压下的实际功率不同，求平均值无意义；（10）将电压表并联在滑动变阻器两端；（11）电源电压太低；更换新电池或者增加电池节数；（12）闭合开关S、S2，断开S1，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为I额；对点题组一、单选题下列关于实验电路图，其中说法正确的是(    )A.如图可以多次测量小灯泡的电功率并能通过求平均值来减小误差

B.如图可以探究灯泡的电功率和电流的关系，并能够进行多次实验找出规律

C.如图可以探究灯泡的电功率和电压的关系，但不能进行多次实验找出规律

D.如图既可以用来测定值电阻的阻值，也可以用来探究电流和电压的关系【答案】D【解析】A、图中电压表可以测量出灯泡两端的电压，用电流表测量出灯泡的电流，根据P=UI测量出灯泡的电功率，通过移动滑动变阻器改变灯泡两端的电压和电流进行多次测量，但由于灯泡的电功率随着电压和电流的变化而变化，不是一个定值，不能求平均电功率，故A错误；

B、图中两灯泡并联，电流表测量各个灯泡的电流，因为并联电路各支路电压相等，根据P=UI可以探究灯泡的电功率和电流的关系，但电路中没有滑动变阻器，不能改变灯泡两端的电压，不能够进行多次实验找出规律，故B错误；

C、图中两灯泡串联，电压表测量各个灯泡的电压，因为串联电路电流处处相等，根据P=UI可以探究灯泡的电功率和电压的关系，电路中有滑动变阻器，可以改变灯泡两端的电压，能够进行多次实验找出规律，故C错误；

D、图中用电压表可以测量出电阻两端的电压，用电流表测量出电阻的电流，可以根据R=UI测量出电阻，通过移动滑动变阻器改变定值电阻两端的电压和通过的电流，求平均电阻，也可以用来探究电流和电压的关系，故D正确。

故选已知小灯泡的额定电压，小明打算增加一个定值电阻R0，只利用一只电表，通过操作开关来测量小灯泡的额定功率。下列图中是小明设计的四种不同方案的电路图。其中能够测出小灯泡额定功率的是(    )A.甲和丙 B.丙和丁 C.乙和丙 D.乙和丁【答案】C【解析】甲、定值电阻与灯串联，电路中只有电压表，只闭合S2，电表测定值电阻的电压；

当只闭合S1时，电压表测灯与定值电阻的电压，无法确定灯是否正常发光，故甲选项不可行；

乙、只闭合S2，移动变阻器的滑片，使电压表示数为U额，则灯正常发光；

保持滑片位置不动，闭合S1，断开合S2，记下电压表的示数U1，

此时电压表测R0与灯的电压，因电路的连接没有改变，各电阻的大小和电压没有改变，灯仍正常发光，由串联电路电压的规律，R0的电压U0=U1-U额，通过R0的电流，即灯的额定电流：

I=U1-U额R0，根据P=UI可求灯的额定功率；故乙选项可以；为了测定额定电压为2.5V的小灯泡的电功率，现提供如下器材：电压表(量程有“0～3V”和“0～15V”)，电流表(量程有“0～0.6A”和“0～3A”)，滑动变阻器(规格分别为“10ΩlA”、“20Ω2A”、“50Ω1.5A实验次数123456电压表示数U/V3.53.12.52.31.91.5电流表示数I/A0.160.190.220.240.260.28A.该小灯泡的额定功率为

0.55

W

B.该小灯泡两端的电压越高，实际功率越小

C.该同学所选的滑动变阻器规格为“50Ω

1.5

A”

D.该同学连接电路时，将电压表并联在小灯泡的两端【答案】C【解析】D.移动滑动变阻器滑片，电路电流增大，灯泡电压增大，电源电压不变，滑动变阻器电压减小，测量过程中电压表和电流表的示数变化相反，原因为电压表并联在滑动变阻器两端，故D错误；

A.灯泡正常工作时，滑动变阻器两端的电压U滑=U-UL额=4V-2.5V=1.5V，由表格可知，灯泡的额定电流IL额=0.28A，功率：P=UI=2.5V×0.28A=0.7W，故A错误；

B.小灯泡的电流随它两端电压的增大而增大，则功率也增大，故B错误；

C.由表格数据可知，当滑动变阻器两端的电压为U1=3.5V时，电路中的电流I1在“测量小灯泡的电功率”的实验中，某同学连接好电路，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，当滑动变阻器进入电路中的电阻变大时，电压表的读数电随着变大，则发生这一现象的原因是(    )A.电压表的正、负接线柱接错了 B.电压表的量程选择不合适

C.电压表坏了 D.电压表与滑动变阻器并联【答案】D【解析】滑动变阻器连接电路中的电阻变大时，电压表的读数也随着变大，反之，随着变小，说明电压表不是接在小灯泡的两端，而是电压表与滑动变阻器并联了。

故选D。小明同学在做测量小灯泡电功率的实验时，他设计了如图所示的电路，正确操作并闭合开关后，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，接下来他首先应进行的操作是(

)A.检查电路是否某个位置接触不好，断路了

B.更换小灯泡

C.移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光

D.重新连接一次电路【答案】C【解析】A.若是否某个位置接触不好，断路了，电流表无示数，A选项错误；

B.若灯断路，则电压表示数接近电源电压，电流表无示数；若灯短路，则电压表示数为0，均不符合题意；所以，接下来他首先应进行的操作不应是B，B选项错误；

C.灯的亮度取决于灯的实际功率。因连接电路时，为保护电路元件，滑动变阻器连入电路中的阻值应最大。闭合开关后，电流表、电压表均有示数，灯泡不亮可能是由于电路电阻太大，电路电流太小，灯泡实际功率远小于灯的额定功率造成的，可以移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光，C选项正确；

D.因连接正确并开关闭合，所以不需重新连接，D选项错误。

故选C。

在测定小灯泡功率的实验中，已知小灯泡的额定电压为2.5V，秀秀同学通过正确实验得到的数据如下表。分析数据得到的下列结论，正确的是(    )电压U/V1.522.53电流I/A0.250.290.320.35A.灯丝的电阻随电压增大而减小

B.小灯泡的额定功率为0.8W

C.小灯泡的额定功率为四次功率的平均值

D.通过小灯泡的电流与它两端的电压成正比【答案】B【解析】A、由表中数据可知，随电压U的增大，R=UI逐渐变大，即灯丝电阻随电压增大而增大，故A错误；

B、由表中数据知，灯泡额定电压U=2.5V对应的电流I=0.32A，灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.32A=0.8W，故B正确；

C、灯泡在额定电压下的功率为额定功率，不能把四次功率的平均值作为灯泡的额定功率，故C错误；

D、由A知灯丝电阻R随电压U的增大而增大，不是定值，由I=UR知：通过小灯泡的电流与它两端的电压不成正比，故D用两个电流表按图示实验电路探究“电功率与电流的关系”，下列说法不正确的是(    )A.小灯泡电功率的大小通过灯泡的亮度来判断

B.将小灯泡并联是为了控制灯泡两端电压相同

C.选用的两只小灯泡规格必须相同

D.将其中一个电流表移接到干路上也可以完成实验【答案】C【解析】解：

A、灯泡的亮暗是由它的实际功率决定的，灯泡越亮，实际功率越大，所以小灯泡电功率的大小可以通过灯泡的亮度来判断，故A正确，不符合题意。

B、由图可知，两灯泡的连接方式是并联。在并联电路中，各支路两端的电压都相等。故B正确，不符合题意。

C、实验目的是研究电功率与电流的关系。所以在电路中的两个灯泡的规格即功率要有所不同，故C错误，符合题意。

D、在并联电路中干路电路与支路电流的关系是干路电流等于各支路电流之和；将其中一只电流表移接到干路上也可以求出两个支路的电流，可以完成实验，故D正确，不符合题意。

故选：C。如图甲所示是某同学连接好的测量小灯泡电功率的电路。闭合开关，移动滑片，灯L1始终不亮。该同学用如图乙中检测灯L2来检测电路。闭合开关，当L2的两根接线分别接在B、N两点时，仅灯L2亮且正常发光；当分别接在A、D两点时，灯L2也正常工作；当分别接在M、N两点时，L1、LA.滑动变阻器短路 B.L1短路

C.电流表短路 D.L【答案】B【解析】A.如果滑动变阻器短路，闭合开关，当L2的两根接线分别接在B、N两点时，灯L1、灯L2都亮，当分别接在A、D两点时，灯L2短路，灯L2不亮，灯L1亮，当分别接在M、N两点时，L1、L2均亮，不符合题意；

B.若L1短路，闭合开关，当L2的两根接线分别接在B、N两点时，仅灯L2亮且正常发光；当分别接在A、D两点时，灯L2亮，灯L1不亮；当分别接在M、N两点时，L1、L2均不亮，符合题意；

C.若电流表短路时，闭合开关，当L2的两根接线分别接在B、N两点时，灯L1、灯L2都亮；当分别接在A、D两点时，灯L1、灯L2都亮；当分别接在M、N两点时，灯L1、灯L2都亮，不符合题意；

D.若L1断路时，闭合开关，当L2的两根接线分别接在B二、填空题“探究小灯泡电功率”的实验电路如图甲，实验中选择“2.5V”小灯泡，实验中，连接完电路后发现灯泡不发光，电流表几乎没有示数，电压表示数接近电源电压，经排查，电流表、电压表均完好，则故障可能为______。排除故障后，调节滑动变阻器滑片的过程发现灯亮度变化，这是由于______变化引起的。实验得到灯的U-I图象如图乙，则小灯泡的额定功率是______W，通过图象可以发现灯泡电阻是变化的，这主要是______的影响。【答案】小灯泡断路

灯泡实际功率

0.5

温度【解析】解：

(1)接完电路后发现灯泡不发光，电流表几乎没有示数，电路可能断路，电压表示数接近电源电压，电压表与电源连通，经排查，电流表、电压表均完好，则故障可能为小灯泡断路；

(2)排除故障后，调节滑动变阻器滑片的过程发现灯亮度变化，这是由于灯泡实际功率变化引起的；根据如图乙实验得到灯的U-I图象知，灯在额定电压下的电流为0.2A，小灯泡的额定功率是：

P=UI=2.5V×0.2=0.5W；

通过图象可以发现灯泡电阻是变化的，这主要是灯丝的电阻受温度

的影响。

故答案为：小灯泡断路；

灯泡实际功率；

0.5；

温度。

三、实验探究题在“测量小灯泡额定功率”的实验中，器材有：电源(电压恒为3V)、开关、电压表和电流表各一只、额定电压为2.5V的灯泡、滑动变阻器(20Ω、1A)、导线若干。

(1)以画线代替导线，将图甲中的实物图连接完整。(要求：滑片向左移动时小灯泡变亮)

(2)闭合开关前，发现电流表的指针如图乙所示，其原因是______；

(3)问题解决后，第一小组的同学通过改变滑动变阻器的阻值，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为______W；

(4)第一小组的同学在实验中还发现，电压表与电流表示数的比值变大，原因是______；

(5)第二小组的同学在准备进行实验时，发现电压表坏了，他们找到了一个阻值为10Ω的定值电阻R0，设计了如图丁所示的电路，也顺利的完成了实验：

①先闭合开关S、S1，断开S2，调节滑动变阻器，使电流表的示数为I1，则I1=______A；

②保持滑片P的位置不变，闭合开关S、S2，断开S1，读出电流表的示数为I2，则小灯泡的额定功率P额=______。(用【答案】没有将电流表的指针调零

0.5

灯丝电阻随着温度的升高而增大

0.25

U【解析】解：

(1)因滑片向左移动时小灯泡变亮，即电流变大，电阻变小，故变阻器左下接线柱连入电路中，如下所示：

(2)闭合开关前，发现电流表的指针如图乙所示，其原因是：没有将电流表的指针调零；

(3)根据图丙小灯泡的电流随其两端电压变化的图象知，灯在额定电压2.5V时的电流为0.2A，则小灯泡的额定功率为：P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；

(4)由欧姆定律，电压表与电流表示数的比值变大，即灯的电阻，灯的电阻变大原因是灯丝电阻随着温度的升高而增大；

(5)①先闭合开关S、S1，断开S2，调节滑动变阻器，使电流表的示数为I1=0.25A；

②保持滑片P的位置不变，闭合开关S、S2，断开S1，读出电流表的示数为I2，

在①中，电流表测定值电阻的电流，电流表的示数为I1=0.25A，值电阻的电压为2.5V，由并联电路电压的规律，灯的电压为2.5V，灯正常发光；

在②中，电流表测灯与R0并联的总电流，因电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯仍正常发光，根据并联电路电流的规律，灯的额定电流：

I额=I2-I1，则小灯泡的额定功率：

P小亮同学手里有一个标有“3.8V”字样的小灯泡，他想知道小灯泡正常工作的电功率，于是在学校实验室借来一些实验器材，连接了如图甲所示的实验电路，电源电压恒定不变。

(1)在图中找出连接错误的一根导线并在该导线上画“×”，用笔画线代替导线将电路连接正确。(所画的导线要用实线，不可用虚线)

(2)该实验的原理是______。

(3)连接好电路后，在实验开始前滑动变阻器的滑片应位于______端。

(4)闭合开关后，他发现小灯泡始终不亮，同时看到电流表有示数，而电压表无示数，移动滑动变阻器的滑片依然如此，则故障原因可能是：______。

(5)在实验过程中，因操作不当导致电压表出现故障不能使用，小亮向老师借了一只定值电阻R(R0阻值已知)，设计了如图乙所示的电路，继续进行实验，请写出测量步骤：

①______；

②______。

请根据实验的操作步骤及记录的数据写出小灯泡额定功率的表达式：P额【答案】P=UI

B

灯泡或电压表短路

只闭合S、S1，移动滑动变阻器的滑片，使电流表示数为3.8VR0

只闭合S、S2【解析】解：(1)灯的额定电压为3.8V，故电压表应选用大量程与灯并联，而原电路中电压表选用小量程与灯并联是错误的，改正后如下所示：

(2)该实验的原理是P=UI；

(3)连接好电路后，在实验开始前滑动变阻器的滑片应位于阻值最大处的B端；

(4)闭合开关后，电流表有示数，电路为通路，他发现小灯泡始终不亮，而电压表无示数，移动滑动变阻器的滑片依然如此，则故障原因可能是：灯泡或电压表短路；

(5)测量步骤：

①只闭合S、S1，移动滑动变阻器的滑片，使电流表示数为3.8VR0；

②只闭合S、S2，保持滑动变阻器的滑片不动，记下电流表的示数I；

在①中，灯与定值电阻并联后再与变阻器串联，电流表测定值电阻的电流，当电流表示数为3.8VR0，由欧姆定律，定值电阻的电压为3.8V，由并联电路电压的规律，灯的电压为3.8V，灯正常发光；

在②中，电流表测灯与R0并联的总电流，因电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯仍正常发光，根据并联电路电流的规律，灯的额定电流：

IL=I-3.8VR0，小灯泡额定功率的表达式：

P额=ULIL=3.8V×(I-3.8VR0).

故答案为：(1)如上所示；(2)P=UI如图甲是测定小灯泡电功率的实验电路图，电压表有0∼3V和0∼15V两个量程，小灯泡额定电压为2.5V。(1)实验中电压表应选用________V的量程，闭合开关前，滑片P应放在滑动变阻器的右端；(2)排除故障后，根据实验测得的数据，画出了小灯泡的电流随电压变化的图象，如图所示，分