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18.3 测量小灯泡的电功率
作业目标 对应题号 答错题号 自我评价
1.知道测量小灯泡电功的实验原理 1、9 很棒□ 及格□ 加油□
2.会设计实验电路并能画出电路图 12
3.通过实验归纳出小灯泡亮度的影响因素 2~8、10、11
【练基础】
必备知识1：探究原理
1.对于伏安法“测量小灯泡的电功率”和“测量小灯泡电阻”两个实验中所用的电路图,虽然相同,但实验原理不同,前者是　 　;后者是　 　。
必备知识2：探究过程
2.在“测定小灯泡的功率”的实验中,某同学电路连接正确,闭合开关,灯泡发光,但无论怎样调节滑动变阻器,电压表的示数虽然有变化,却始终达不到灯泡的额定电压,其原因可能是 ( )
A.电压表的量程太大
B.电流表的量程太大
C.电源电压太低
D.变阻器的电阻太大
3.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 ( )
A.电流表的示数
B.电压表的示数
C.灯泡的发光情况
D.变阻器滑片的位置
必备知识3：实验结论
4.在测量额定电压为2.5 V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 0.5 1.0 1.5 2 2.5 3
通过小灯泡的 电流I/A 0.12 0.16 0.19 0.23 0.25 0.28
小灯泡的亮度 暗→亮 正常 发光 过亮
①小灯泡的额定功率为0.625 W
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2 Ω的定值电阻串联接在电压为3 V的电源两端时,能正常发光
A.只有① B.只有①②
C.只有①②③ D.①②③④都正确
【练能力】
关键能力1：探究小灯泡亮度的影响因素
5.小明探究了同一个小灯泡的亮度与哪些因素有关,同组的小丽想用L1“6 V　3 W”和L2“6 V　2 W”两个小灯泡及6 V的电源等器材,设计如下实验来验证小明的结论是否适合两个不同的灯泡,请你帮她将实验步骤填写完整:
(1)将两个小灯泡串联,接到6 V的电路中,则通过两灯的电流　 　;灯　 　两端的电压较大,可观察到灯　 　较亮。
(2)将两个小灯泡并联,接到6 V的电路中,则两灯两端的电压　 　,通过灯　 　的电流较大,可观察到灯　 　较亮。
6.李明同学为了探究电功率与电阻的关系,他找来额定电压均为6 V的L1、L2两只灯泡。将两灯串联起来,按照如图所示的电路开始了实验探究,闭合开关后,看见灯L2微微发光,灯L1几乎不发光,则关于两灯的电阻R1和R2、两灯的额定功率P1和P2的大小关系成立的是(不考虑灯丝电阻值随温度的变化) ( )
A.R1>R2,P1>P2 B.R1C.R1>R2,P1P2
7.(多选) 甲、乙两个灯泡的铭牌分别是“PZ220-25”“PZ220-100”,若两灯泡灯丝一样长,则关于这两个灯泡的描述正确的是 ( )
A.甲灯的灯丝粗,电阻大
B.甲灯的灯丝细,电阻大
C.两灯串联使用时,甲灯较亮
D.两灯并联使用时,甲灯较亮
8.小雷想知道小灯泡的亮暗程度与什么因素有关,于是找来额定电流小于0.6 A,额定电压是2.5 V的灯泡L,按照如图甲所示的电路开始探究。
(1)当电压表的示数为2.5 V,电流表的示数如图乙所示,此时小灯泡的额定功率是　 　W。
(2)此实验要求改变小灯泡两端的电压进行多次测量,这样做是为了 　 。
关键能力2：特殊方法测电功率
9.小华做“测量小灯泡电功率”实验。实验室有如下器材:电源(电压恒为6 V)、小灯泡(额定电压为2.5 V,灯丝电阻约为10 Ω)、电流表、电压表、开关各一个、规格分别为R1“10 Ω　1 A”和R2“30 Ω　0.5 A”的滑动变阻器各一个、导线若干。
(1)小华设计了图甲所示的电路,她应选用的滑动变阻器规格为　 　。
(2)连接好电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,此时小华　 　(选填“能”或“不能”)确定电路一定存在故障。
(3)如果电流表有示数,电压表无示数,则故障原因可能是小灯泡　 　(选填“短路”或“断路”)。
(4)确定电路正确后,移动滑动变阻器滑片在不同位置,小灯泡的U-I图像如图乙所示,小灯泡的额定功率为　 　W。
(5)小华在某次调节中使滑动变阻器接入电路的阻值增加了ΔR1,同时小灯泡电阻变化了ΔR2,则ΔR1　 　(选填“大于”、“小于”或“等于”)ΔR2。
(6)同组的小敏在测该小灯泡的额定功率时,电压表损坏,小敏利用身边的器材设计了如图丙所示的电路,其中电源电压恒为U,R的电阻值已知。
①只闭合开关S和　 　,　 　(选填“调节”或“不调节”)滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为　 　;
②只闭合开关S和　 　,　 　(选填“调节”或“不调节”)滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为I;
③小灯泡额定功率表达式为:　 　(用已知量符号表示)。
【练素养】
10.【2020河北中考】 学习了电功率后,小明利用如图1所示的电路图来探究小灯泡功率跟电阻的关系。L1规格为“2.5 V　0.25 A”、L2额定电压是4.5 V、L3额定电压是6 V,可调电压电源。图3是小灯泡L2和L3的I-U图像。
(1)请根据图1所示电路图用笔画线代替导线将图2所示实物图补充完整。
(2)电路连接完成后,小明只闭合开关S1,发现电流表有示数,但小灯泡不发光,原因是　 。
(3)下表是实验中的相关数据。
实验 次数 开关 状态 电源 电压 电流 表示数 小灯泡 电阻 小灯泡 功率
1 只闭合 S1 U 0.25 A R1=10 Ω P1=0.625 W
R2=2 Ω P2=0.125 W
R3 P3=0.25 W
2 只闭合 S1、S2 2.5 V 0.50 A R3=5 Ω P3=1.25 W
3 只闭合 S1、S3 0.25 A R1=10 Ω P1=0.625 W
4 S1、S2、S3 均闭合 1.30 A R2=4.55 Ω P2=1.375 W
第1次实验中电源电压U=　 　V,L3的阻值R3=　 　Ω。
(4)分析表中数据可得出,规格不同的小灯泡消耗的实际功率跟电阻的关系是:
①　 ;
②　 。
【拓展】完成实验后,老师告诉小明用一个稳压电源和一个滑动变阻器可以制作成一个可调电压电源。将自制的可调电压电源(稳压电源电压恒为6 V)、电流表、小灯泡L3和开关串联,如图4所示。将滑片置于阻值最大处,闭合开关,向左移动滑片,当滑片从A点滑到最左端B点时(A、B两点图中未标出),电流表示数变化了0.1 A,则RAB=　 　Ω。
11.【2021河北中考】 如图所示,小灯泡L规格为“5 V　1 W”,R0=50 Ω,电源电压不变,电流表的量程为“0~0.6 A”“0~3 A”,闭合开关,小灯泡L正常发光。
(1)求R0的功率和电源电压;
(2)拆除小灯泡L,从规格分别为“10 Ω　1 A”、“100 Ω　0.5 A”的滑动变阻器中选择其中之一,以及若干导线连入电路。选择哪种规格的变阻器电路消耗的功率最大 最大功率是多少
18.3 测量小灯泡的电功率参考答案
练基础
1.P=UI　R=
2.C
3.B　【解析】额定功率是指用电器在额定电压下的功率,“测定小灯泡额定功率”正确的操作步骤应该是移动滑片时,同时观察电压表的示数,直到等于小灯泡的额定电压,记下此时电流表的示数,然后根据P=UI计算出小灯泡的额定功率。
4.D　【解析】①灯泡两端电压等于额定电压2.5 V时正常发光,由表中数据知,此时通过灯泡的电流为0.25 A,所以灯泡的额定功率P=UI=2.5 V×0.25 A=0.625 W,故①正确;②由表中数据知,灯泡两端电压越大,通过的电流也越大,由P=UI可知,灯泡的实际功率越大,小灯泡越亮,故②正确;③由欧姆定律可得,第一次实验时灯泡电阻分别为R1==≈4.17 Ω;同理可知R2=6.25 Ω,R3≈7.89 Ω,R4≈8.70 Ω,R5=10 Ω,R6≈10.71 Ω,所以小灯泡的电阻随两端的电压升高而增大,故③正确;④由表中数据知,当灯泡电压为2.5 V,对应电流为0.25 A;此时定值电阻两端电压UR=IR=0.25 A×2 Ω=0.5 V,恰好满足电源电压U=UL+UR=0.5 V+2.5 V=3 V,所以灯泡能正常发光,故④正确。
练能力
5.(1)相等　L2　L2　(2)相等　L1　L1
6.D　7.BC
8.(1)0.8
(2)观察在不同电压下小灯泡的发光情况
9.(1)R2
(2)不能
(3)短路
(4)0.625
(5)大于
(6)①S2　调节　　②S1　不调节
③P额=2.5 V×
练素养
10.(1)如图所示:
(2)电源电压太低,灯的实际功率太小
(3)4　4
(4)①当电流相同时,电功率与电阻成正比
②当电压相同时,电功率与电阻成反比
【拓展】7
11.【解】由电路图可知,闭合开关,灯泡L与定值电阻R0串联,电流表测电路中的电流。
(1)灯泡正常发光时其两端的电压UL=5 V,功率PL=1 W,因串联电路中各处的电流相等,所以,由P=UI可得,电路中的电流:
I1===0.2 A
由I=可得,R0两端的电压:
U0=I1R0=0.2 A×50 Ω=10 V
R0的功率:P0=U0I1=10 V×0.2 A=2 W
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,电源电压:U=U0+UL=10 V+5 V=15 V
(2)若定值电阻R0与滑动变阻器R串联,
当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时,电路中的电流最大,最大电流:I大===0.3 A
若定值电阻R0与滑动变阻器R并联,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,通过滑动变阻器的最小电流分别为IR===1.5 A,IR'===0.15 A,
因“10 Ω　1 A”的滑动变阻器允许通过的最大电流为1 A,且小于1.5 A,
所以,该规格的滑动变阻器不能与定值电阻R0并联,
因“100 Ω　0.5 A”的滑动变阻器允许通过的最大电流为0.5 A,且大于0.15 A,
所以,该规格的滑动变阻器能与定值电阻R0并联,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,此时电路的最大总电流:
I大'=I大+IR大=0.3 A+0.5 A=0.8 A
综上可知,当“100 Ω　0.5 A”的滑动变阻器与定值电阻R0并联,且电流表选“0~0.6 A”量程时位于两支路之一(或选0~3 A的量程位于干路)时,电路的总功率最大,
则电路消耗的最大功率:
P大=UI大'=15 V×0.8 A=12 W
2

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