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15.3　用电器的正确使用　第2课时　测量小灯泡的电功率
基础提质
1.【核心素养·科学探究】(2025云南中考)同学们测量额定电压为2.5 V小灯泡的电功率。
(1)实验前,电流表指针位置如图甲所示,应对电流表进行_______。
(2)同学们连接的电路如图乙所示,经检查发现A、E两点间的导线连接错误,应改接到_______两点之间;更正错误后,将滑动变阻器的滑片置于最______(选填“左”或“右”)端。
(3)闭合开关,无论怎样调节滑动变阻器,小灯泡都不亮,经检查发现小灯泡灯丝断了,此时电压表______(选填“有”或“无”)示数。排除故障后继续实验,移动滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光,继续调节滑动变阻器,使电压表示数低于、略高于小灯泡的额定电压。实验数据和现象记录如表,表中a处的数据为_______。
实验次数 小灯泡两端的电压U/V 通过小灯泡的电流I/A 小灯泡的亮度
1 a 0.30 正常发光
2 2.0 0.26 较暗
3 3.0 0.32 较亮
(4)分析表格中的信息可知,小灯泡的额定功率为_______W,小灯泡的实际功率越______,小灯泡越亮。某同学通过计算不同电压下小灯泡电功率的平均值来减小误差,这种做法是_______(选填“正确”或“错误”)的。
2.(2026江苏南京期末)如图甲所示的电路中,电源电压恒定,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P从最右端滑至灯泡正常发光的位置,两电压表示数与电流表示数变化的关系图像如图乙所示,则下列说法正确的是(　　)
A.b曲线表示电压表V 示数与电流表示数变化的关系图像
B.电源电压为8 V
C.灯泡的额定功率为4.0 W
D.滑动变阻器接入电路的阻值范围是4~40 Ω
能力提升
3.(2026四川泸州月考,★☆☆)小方利用如图所示电路测量额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率,下列说法正确的是(　　)
A.闭合开关前,滑片应滑到a端
B.闭合开关后,小灯泡不发光,一定是小灯泡灯丝断了
C.移动滑片,只需观察电流表、电压表的示数
D.若当电压表示数为2.5 V时,电流表示数为0.2 A,则小灯泡额定功率为0.5 W
4.(★★☆)某小组同学利用如图甲所示的电路图测量小灯泡的电功率,已知小灯泡标有“2 V”字样,电源电压恒为3 V,图乙是根据实验数据绘制的U-I图像,下列有关说法错误的是(　　)
A.该实验的原理是P=UI
B.小灯泡正常发光时的电功率为0.6 W
C.电压表示数为3.0 V时,小灯泡的亮度比正常发光时亮
D.利用该电路图可以进行“电流与电压关系”的实验探究
5.(2026广东深圳罗湖期末,★★☆)在测量小灯泡的功率时,某实验小组的同学们选用的器材有电源(电压恒为6 V)、正常工作时电压为2.5 V的待测小灯泡、滑动变阻器、电流表、电压表、开关各一个和导线若干。
(1)请用笔画线表示导线,将图甲中的实物电路连接完整,要求滑动变阻器滑片向右移动时小灯泡变亮。
(2)闭合开关后,调节滑动变阻器的滑片,电压表示数如图乙所示为_______;若要测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑动变阻器的滑片P向______(选填“左”或“右”)移动,使电压表的示数为2.5 V,此时电流表的示数如图丙所示,则小灯泡正常发光时的电阻约为_______(结果保留一位小数)。
(3)调节滑动变阻器滑片,得到多组数据,作出如图丁所示的I-U图像,从图像中可以计算出小灯泡的额定功率为_______W;如图丁所示,小灯泡的电阻是_______(选填“定值”或“变化的”),这是因为电压越高,小灯泡越亮,灯丝_______,其电阻_______。
(4)移动滑动变阻器的滑片,并记录电流表、电压表的示数,进行了多次实验,其目的是_____________。
素养提优
6.【跨学科实践·日常生活】根据图中所示的两盏白炽灯的铭牌,可以知道:
(1)甲灯的额定电压是_______;乙灯的额定功率是_______;
(2)二者均正常发光时(假设灯丝电阻不变),甲灯的电阻_______(选填“大于”“小于”或“等于”)乙灯的电阻,灯丝材料和长度一定时,灯丝较细的灯泡是______(选填“甲”或“乙”)灯;
(3)若忽略温度对灯丝电阻的影响,将甲灯接入110 V的电路中,实际功率为_______W,此时灯泡_______(选填“能”或“不能”)正常发光;将甲、乙两灯泡并联在220 V的电源上,______灯会更亮一些;如果将它们串联在220 V的电源上,______灯会更亮一些;(后两空均选填“甲”或“乙”)
(4)两灯均正常发光半小时,甲灯消耗的电能是乙灯的_____倍。
参考答案与解析
1. (1)调零　(2)B、E;右　(3)有;2.5　(4)0.75;大;错误
解析　(1)由图甲可知,实验前,电流表的指针没有对准零刻度线,所以应对电流表进行调零。
(2)利用伏安法测量小灯泡的电功率时,小灯泡、电流表和滑动变阻器应串联在电路中,电压表并联在小灯泡两端,测量小灯泡两端的电压,故应将A、E两点间的导线改接到B、E两点之间;为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处,即最右端。
(3)小灯泡灯丝断了,相当于电压表直接串联在电路中,所以电压表有示数;第1次实验中,小灯泡正常发光,它两端的实际电压等于额定电压,由题可知,额定电压为2.5 V,即a处的数据为2.5。
(4)根据表格内容可知,小灯泡的额定电流为0.3 A,则小灯泡的额定功率P额=U额I额=2.5 V×0.3 A=0.75 W;对比三次实验发现,小灯泡的实际功率越大,小灯泡越亮;小灯泡的实际功率随实际电压的增大而增大,不是一个定值,求平均值减小误差没有意义,所以这种做法是错误的。
2. D
解析　由电路图可知,闭合开关S,灯泡和滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流,电压表V 测量滑动变阻器两端电压,电压表V 测量灯泡两端电压。将滑动变阻器的滑片P从最右端滑至灯泡正常发光的位置,滑动变阻器接入电路的阻值变小,电源电压不变,由欧姆定律可知,电路中的电流变大,由串联电路的分压特点可知,滑动变阻器两端的电压减小,灯泡两端的电压变大,即V 示数变小,V 示数变大,由图乙可知,b曲线表示电压表V 示数与电流表示数变化的关系图像,a曲线表示电压表V 示数与电流表示数变化的关系图像,故A错误。
由图乙可知,当电流为0.2 A时,灯泡两端的电压为1 V,滑动变阻器两端的电压为8 V,串联电路中电源电压等于各用电器两端电压之和,所以电源电压为9 V,故B错误。
灯泡正常发光时,由图乙可知,电路中的电流为0.5 A,滑动变阻器两端电压为2 V,根据串联电路的电压特点可得,灯泡两端的电压U额=U-U滑=9 V-2 V=7 V,灯泡的额定功率P额=U额I额=7 V×0.5 A=3.5 W,故C错误。
当电路中的电流为0.2 A,滑动变阻器两端电压为8 V时,其接入电路的阻值最大,则滑动变阻器的最大阻值R最大===40 Ω;当电路中的电流为0.5 A,滑动变阻器两端电压为2 V时,其接入电路的阻值最小,滑动变阻器接入电路的最小阻值R最小===4 Ω,所以滑动变阻器接入电路的阻值范围为4~40 Ω,故D正确。
3. D
解析　闭合开关前,为保护电路,滑动变阻器的滑片应滑到阻值最大处,即滑片应滑到b端,故A错误;闭合开关后,小灯泡不发光,可能是电路出现断路,也可能是小灯泡短路了,故B错误;由P=UI可知,移动滑片,只需观察电压表的示数,当电压表示数为2.5 V时,记下电流表示数,故C错误;当电压表示数为2.5 V时,电流表示数为0.2 A,小灯泡的额定功率P=UI=2.5 V×0.2 A=0.5 W,故D正确。
4. D
解析　测量小灯泡的电功率时,需要测量小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流,由P=UI得到小灯泡的电功率,因此该实验的原理是P=UI,故A正确;小灯泡的额定电压是2 V,由图乙可知,此时通过小灯泡的电流是0.3 A,小灯泡正常发光时的电功率P_L=U_LI_L=2 V×0.3 A=0.6 W,故B正确;由图乙可知,电压表示数为3.0 V时,对应的电流是0.4 A,灯泡的电功率P_L’=U_L’I_L’=3 V×0.4 A=1.2 W>0.6 W,此时小灯泡的实际功率大于小灯泡正常发光时的电功率,所以小灯泡的亮度比正常发光时亮,故C正确;在探究“电流与电压关系”的实验中,应控制电阻阻值不变,而灯丝的电阻随温度的变化而变化,不是一个定值,所以不能利用该电路图进行“电流与电压关系”的实验探究,故D错误。故选D。
5. (1)如图所示　(2)2.2 V;右;8.3 Ω　(3)0.75;变化的;温度越高;越大　(4)寻找普遍规律
解析　(1)滑动变阻器按“一上一下”的接法接入电路中,要求滑动变阻器滑片向右移动时小灯泡变亮,即滑片向右移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变小。小灯泡的额定电压为2.5 V,故电压表选用小量程与小灯泡并联,连接方式如图所示。
(2)图中电压表选用小量程,分度值为0.1 V,示数为2.2 V,小于小灯泡的额定电压2.5 V,要使小灯泡在额定电压下正常发光,应增大小灯泡两端的电压,根据串联电路电压的特点,应减小滑动变阻器两端的电压,由串联电路的分压特点可知,应减小变阻器接入电路中的电阻大小,故将滑片向右移动,直到电压表示数为小灯泡的额定电压2.5 V;此时电流表的示数如图丙所示,选用的是小量程,分度值为0.02 A,示数为0.3 A,由欧姆定律可知,小灯泡正常发光时的电阻R==≈8.3 Ω。
(3)根据图丁所示的I-U图像,从图像中可以得出小灯泡的额定电压为2.5 V时,其额定电流为0.3 A,则小灯泡的额定功率P=U_LI_L=2.5 V×0.3 A=0.75 W;由图丁可知,小灯泡的I-U图像是一条曲线,而不是一条直线,说明小灯泡的电阻不是一个定值,而是变化的;小灯泡两端电压越大,小灯泡越亮,灯丝的温度越高,电阻越大,所以灯丝电阻随温度的升高而增大。
(4)小灯泡两端的实际电压不同,电功率不同,小灯泡的电功率不是定值,不能求平均值,没有意义,此处进行多次实验的目的是寻找普遍规律。
误区辨析　测量定值电阻的阻值实验中多次测量是为了求平均值减小误差;测小灯泡的电功率实验中多次测量是为了比较在不同电压下小灯泡的功率和发光情况。
6. (1)220 V;25 W　(2)小于;乙　(3)25;不能;甲;乙　(4)4
解析　(1)由图可知,甲灯的额定电压为220 V,额定功率为100 W;乙灯的额定电压为220 V,额定功率为25 W。
(2)两灯均正常发光时,P额甲>P额乙,假设灯丝电阻不变,根据P=和两灯额定电压相等可知,则R额甲(3)根据P=可知,电阻不变,电压变为原来的,则功率变为原来的,即P甲=P额甲=×100 W=25 W,此时灯泡不能正常发光;将甲、乙两灯并联在220 V的电源上,U甲=U乙=220 V,根据P=及R额甲P实乙,则甲灯更亮;将甲、乙两灯串联在220 V的电源上,I甲=I乙,根据P=I R及R额甲(4)根据P=得,两灯均正常发光半小时,甲灯和乙灯消耗电能之比为===4,即甲灯消耗的电能是乙灯的4倍。

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