重點實驗　測量小燈泡的電功率
1.(2023江蘇南京鼓樓期末)下列各組儀器中,可以用來測量電功率的是?(　????)①電能表和秒表　 ②電能表和電壓表③電能表和電流表?、茈娏鞅砗碗妷罕鞟.①②????B.③④????C.①④????D.②③④
解析　用電壓表測出用電器兩端的電壓,用電流表測出流過 用電器的電流,由電功率公式P=UI可以求出用電器的電功 率,因此用④可以測出電功率;用電能表測出用電器消耗的電 能,用秒表測出用電器工作時間,由公式P=?求出用電器的電功率,因此用①可以測出電功率。
2.(2023江蘇南京雨花臺期末)“伏安法測電阻”和“伏安法 測小燈泡的電功率”是電學中兩個重要的實驗,小聰同學對 兩個實驗進行了梳理和對比,下列說法正確的是?(　????)A.兩個實驗的原理相同B.滑動變阻器在兩個實驗中的作用僅是保護電路C.兩個實驗進行多次測量的目的不同D.兩個實驗都采用了控制變量法
解析　“伏安法測電阻”的原理為R=?,“伏安法測小燈泡的電功率”的原理為P=UI,故A錯誤;滑動變阻器在兩個實驗 中的作用除了保護電路外,還可以改變定值電阻和小燈泡兩 端的電壓、改變通過小燈泡和定值電阻的電流,故B錯誤; “伏安法測電阻”的實驗中,多次測量的目的是減小誤差, “伏安法測小燈泡的電功率”的實驗中,多次測量的目的是 得出實際電壓低于(或等于、高于)額定電壓時實際功率和
額定功率的關系,故C正確;“伏安法測電阻”和“伏安法測 小燈泡的電功率”兩個實驗都沒有采用控制變量法,故D錯誤。
3.(新考法·分析論證)(新獨家原創(chuàng))小明在測量額定電壓為2.5 V的小燈泡的電功率時所觀察和記錄的結果如表所示。
分析實驗記錄數據,小燈泡的額定功率為　　????W,小燈泡的 實際功率越大,亮度　　????;小燈泡的電阻隨其兩端電壓的升 高而　　????,實質上這是由于燈絲電阻隨燈絲溫度升高而???? 　? ???。若將阻值為2 Ω的定值電阻和小燈泡串聯接在電壓為 3 V的電源兩端,燈泡　　????(選填“能”或“不能”)正常發(fā) 光。
解析　燈泡兩端電壓等于額定電壓2.5 V時正常發(fā)光,由表中 數據知,此時通過燈泡的電流為0.25 A,則燈泡的額定功率P= UI=2.5 V×0.25 A=0.625 W;由表中數據知,燈泡的實際功率 越大,小燈泡越亮;由R=?計算可得,各次實驗燈泡電阻分別為4.17 Ω、6.25 Ω、7.89 Ω、8.70 Ω、10 Ω、10.71 Ω,所以小 燈泡的電阻隨其兩端電壓的升高而增大,其根本原因是燈絲 電阻隨燈絲溫度升高而增大;小燈泡和阻值為2 Ω的定值電
阻串聯接在電壓為3 V的電源兩端,由表中數據知,當燈泡正 常發(fā)光時其額定電壓為2.5 V,通過小燈泡的電流為0.25 A,此時定值電阻兩端的電壓UR=IR=0.25 A×2 Ω=0.5 V,恰好滿足 電源電壓U總=UR+U=0.5 V+2.5 V=3 V,所以燈泡能正常發(fā)光。
4.(跨學科·數學)(2024北京房山期末,9, ?)如圖甲是小燈泡L和電阻R的I-U圖像。將小燈泡L和電阻R接入圖乙所示的電路中,只閉合S1時,電流表的示數為0.2 A。電源電壓保持不變,閉合開
關S1、S2,下列說法中正確的是?(　????)A.小燈泡L的電阻為2 ΩB.小燈泡L的功率為0.8 WC.若將電源電壓改為8 V,電路各元件仍能工作,則電阻R的功 率為3.2 WD.若將電源電壓改為8 V,電路各元件仍能工作,此時通過小 燈泡的電流為1 A
解析　由圖乙可知,只閉合S1時,只有R接入電路中,電流表的 示數為0.2 A,則通過R的電流為0.2 A時,由圖甲可知,R兩端的 電壓為4 V,由此知電源電壓為4 V;當S1、S2閉合時,L和R并 聯,UL=UR=U=4 V,由圖甲可知,此時通過L的電流為0.5 A,則 小燈泡L的電阻為RL=?=?=8 Ω,故A錯誤;此時L的電功率為PL=ULIL=4 V×0.5 A=2 W,故B錯誤;由圖甲可知,當R兩端 的電壓為4 V時,通過它的電流為0.2 A,則R的電阻為R=?=
?=20 Ω,當電源電壓為8 V時,則電阻R兩端的電壓也為8 V,則電阻R消耗的電功率為PR'=?=?=3.2 W,故C正確;因為小燈泡的電阻受溫度影響,且溫度越高,其電阻值越大, 因此當其兩端電壓為8 V時,其電阻值要大于其兩端電壓為4 V時的電阻10 Ω,故C正確,D錯誤,故選C。
5.(新考法·分析論證)(2023江蘇無錫中考,12,? )用如圖所示的電路測量額定電壓為2.5 V的小燈泡L的額定功率,調節(jié)電阻箱R,使它接入電路的阻值為4 Ω。閉合開關S、S1,移動滑動變阻器的滑片P,使電壓表示數為2.5 V,保持滑片P的位置不變,閉合開關S2,斷開開關S1,此時電壓表示數為1.6 V,斷開開關S,調節(jié)電阻箱R,
A.1.0 W???? W???? W ????D.0.5 W
使它接入電路的阻值為14 Ω,閉合開關S,此時電壓表示數為2.8 V。則小燈泡的額定功率為(????????)
解析　閉合開關S、S2,斷開開關S1,滑動變阻器與電阻箱串 聯,電壓表測電阻箱兩端的電壓。當電壓表示數為1.6 V時, 電路中的電流:I=?=?=0.4 A,由串聯電路的電壓特點和歐姆定律可知,電源電壓:U=UR+U滑=UR+IR滑=1.6 V+0.4 A×R滑 ①;當電壓表示數為2.8 V時,電路中的電流:I'=?=?=0.2 A,電源電壓:U=UR'+U滑'=UR'+I'R滑=2.8 V+0.2 A×R滑②,由①② 解得:R滑=6 Ω,U=4 V;只閉合開關S、S1,滑動變阻器與燈泡串
聯,電壓表測燈泡兩端的電壓,由串聯電路的電壓特點可知,當燈泡正常發(fā)光時,滑動變阻器兩端的電壓:U滑″=U-U額=4 V -2.5 V=1.5 V,則燈泡的額定電流:I額=I″=?=?=0.25 A,燈泡的額定功率:P額=U額I額=2.5 V×0.25 A=0.625 W。
6.(新課標·科學推理)(2023江蘇泰州中考,12,? )如圖所示為模擬調光燈電路,電源電壓恒為9 V,滑動變阻器R標有“20 Ω????1 A”的字樣,電流表選用“0~0.6 A”的量程,當滑片P移至中點時,小燈泡恰好正常發(fā)光。已知小燈泡上標有“3 V????0.9 W”字樣(忽略溫度對燈絲電阻的影響)。為保證電路安全,下列選項正確的是?(　????)?
A.滑動變阻器阻值的變化范圍為5~20 ΩB.定值電阻的阻值為20 ΩC.電流表示數變化的范圍為0.225~0.3 AD.小燈泡的最小功率為0.675 W
解析　如圖所示,滑動變阻器R、定值電阻R0、小燈泡L串聯, 電流表測電路中的電流,小燈泡上標有“3 V????0.9 W”字樣, 故小燈泡額定電流I額=?=?=0.3 A,故電路中能夠通過的最大電流為0.3 A,當滑片P移至中點時,小燈泡恰好正常發(fā) 光,此時電流為0.3 A,此時滑動變阻器的阻值為能夠接入電 路的最小值,已知滑動變阻器規(guī)格為“20 Ω????1 A”,P在中點 時的阻值為10 Ω,故滑動變阻器阻值的變化范圍為10~20 Ω, 故A錯誤?；瑒幼冏杵骰琍在中點時阻值為10 Ω,電路中的
電流為0.3 A,小燈泡兩端的電壓為3 V,由歐姆定律得滑動變 阻器兩端電壓為UR=I額R=0.3 A×10 Ω=3 V,又已知電源電壓 為9 V,故定值電阻R0兩端的電壓U0=U-UL-UR=9 V-3 V-3 V=3 V,由歐姆定律得R0=?=?=10 Ω,故B錯誤?；瑒幼冏杵鹘尤腚娐返淖柚底畲髸r,電路中通過的電流最小,小燈泡的阻 值RL=?=?=10 Ω,由歐姆定律得I'=?=?=0.225 A,電流最大為燈泡額定電流即0.3 A,故電流表示數變
化的范圍為0.225~0.3 A,故C正確。由P=I2R可知,當電路中通過的電流最小時,小燈泡功率最小,已知最小電流為0.225 A, 根據P=I'2RL=(0.225 A)2×10 Ω=0.506 25 W,故D錯誤。
7.(跨學科·數學)(2022江蘇蘇州中考,10,? )圖甲所示的電路中,電源電壓不變,R0為定值電阻,R為滑動變阻器。閉合開 關,滑片P移動過程中,電壓表示數隨滑動變阻器阻值變化的?
　　　甲　　　　　　　　　　乙
關系如圖乙所示。下列說法正確的是?(　????) A.電源電壓為5 VB.R的最大阻值為20 ΩC.R=10 Ω時,其功率最大D.R=15 Ω時,電路消耗的功率為1.8 W
解析　由電路圖可知,R0與R串聯,電壓表測R兩端的電壓。由 圖乙可知,當滑動變阻器接入電路的電阻為5 Ω時,其兩端的 電壓為3 V,通過電路的電流為I1=?=?=0.6 A,則電源電壓為U=U1+I1R0=3 V+0.6 A×R0①;當滑動變阻器接入電路的電 阻為10 Ω時,其兩端的電壓為4 V,通過電路的電流為I2=?=?=0.4 A,則電源電壓為U=U2+I2R0=4 V+0.4 A×R0②;聯立①②得,R0=5 Ω,U=6 V,故A錯誤;由圖乙可知滑動變阻器的最大
阻值大于20 Ω,故B錯誤;R0與R串聯接入電路,電路的總功率等于各部分功率之和,則R的功率為PR=P-P0=UI-I2R0,即PR=6 V×I-I2×5 Ω,由拋物線的性質可知當I=0.6 A時,R的功率最大, 此時電路的總電阻:R總=?=?=10 Ω,則滑動變阻器接入電路的電阻為R總-R0=10 Ω-5 Ω=5 Ω,故C錯誤;當R=15 Ω時,電路 中總電阻為R總'=R+R0=15 Ω+5 Ω=20 Ω,則電路消耗的功率為 P=?=?=1.8 W,故D正確。
8.(跨學科·物理學與工程實踐)(2023江蘇常州中考,22, ?)2023年2月,土耳其發(fā)生強烈地震,中國救援隊攜帶照明無人 機前往救援。白天,為電池充電,此時電池相當于電路中的 ????　? ???。夜晚,無人機先接通照明系統(tǒng),再接通動力系統(tǒng)升空,照明系統(tǒng)和動力系統(tǒng)　　????聯。無人機懸停并提供照明時, 電池可釋放電能0.5 kW·h,動力和照明系統(tǒng)的電功率分別為1 50 W和100 W,此狀態(tài)下無人機至多持續(xù)工作　????h,需要更 換電池。
解析　為電池充電時是電能轉化為化學能,在充電過程中,電 池相當于電路中的用電器;無人機先接通照明系統(tǒng),再接通動 力系統(tǒng)升空,說明二者工作互不影響,所以二者是并聯的;P總= P動+P照=150 W+100 W=250 W=0.25 kW;由P=?得t=?=?=2 h。
9.(新課標·科學推理)(2023四川德陽中考,25, ?)甲、乙兩小燈泡銘牌上分別標有“4 V????2 W”和“6 V????6 W”,使用過程中每個小燈泡的電阻均不變,若兩燈都正常發(fā)光,則　??? ?(選填“甲”或“乙”)燈會更亮一些;若把兩燈串聯在10 V的電壓下,則　????燈會被燒壞。
解析　若兩燈泡都正常發(fā)光,燈泡的亮度取決于實際功率,6 W的乙燈泡亮度大于2 W的甲燈泡;根據電功率的公式可知, R甲=?=?=8 Ω,R乙=?=?=6 Ω,若把兩燈泡串聯在10 V 的電壓下,根據串聯電路的電流、電阻特點及歐姆定律 可知,甲燈泡兩端的電壓U甲=IR甲=?×8 Ω≈5.7 V>4 V,乙燈泡兩端的電壓U乙=10 V-5.7 V=4.3 V

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