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[试卷练习] 18.3测量小灯泡的电功率-2022-2023学年九年级全一册物理易混易错练习精编(人教版)(.docx

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发表于 2022-11-19 14:59:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
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18.3测量小灯泡的电功率-2022-2023学年九年级全一册物理易混易错练习精编(人教版)(.docx内容摘要: 18.3 测量小灯泡的电功率(解析版) 一、课程标准要求:掌握使用电流表和电压表测量小灯泡电功率的实验方法。 二、知识梳理 测量小灯泡的电功率 1. 实验原理 P=UI 2. 连接实物电路图 3. 电路连接时开关要断开,滑动变阻器的滑片移到最大阻值处(目的是防止电路接通时电流过大烧坏灯泡,甚至烧坏电流表) 4. 电流表、电压表的选取、使用和读数(参照小灯泡的额定电压,额定功率) 5. 电表指针反偏的原因(若电压表偏转至零刻度的左侧,是因为电压表正负接线柱反接;若电压表指针偏转至分度盘最大刻度的右侧,是因为电压表的量程选小了) 6. 滑动变阻器规格的选取 7. 电路故障分析与处理(根据实验中电表的示数变化情况分析灯泡断路或者短路) 8. 额定、实际功率的计算(结合 U-I 曲线或表格数据计算、直接用电表读数计算) 9. 多次改变小灯泡两端的电压,得出多组数据,绘制 U-I 图像 10. 表格数据或 U-I 图像的分析 11. 实际电压、实际功率与灯泡亮暗的关系,实际功率越大,灯泡越亮 12. 温度对灯泡灯丝电阻的影响,温度越高,灯丝电阻越大 13. 绘制实验表格 14. 实验评估与设计学科 网(北 京)股 份有限 公司 三、题目辨析易错点辨识一:伏安法测小灯泡电功率的常规试验类题目,侧重实验操作的考查,针对电路的连接,电表的读数,电路故障的分析以及实验数据的处理进行题目编排,该部分题目注意与伏安法测电阻实验的区分,两组实验的本质区别在于待测元件的电学属性不同,电阻看做线性元件,电阻不随电压电流的变化而变化;小灯泡属于非线性元件,其电阻会随着温度的变化而变化,故在分析问题时注意电学参数的提取。1、为了测量小灯泡的电功率,在具体的实验操作中,手和眼的分工应该是( )A、手移动滑动变阻器的滑片,眼睛观察电流表B、手移动滑动变阻器的滑片,眼睛观察电压表C、手移动滑动变阻器的滑片,眼睛观察灯泡是否发光D、手按开关,眼睛观察小灯泡【答案】B【解析】测量小灯泡的电功率时,要知道是否达到额定功率,主要看小灯泡两端的电压是否达到额定电压,所以应用手移动滑动变阻器的滑片,眼睛观察电压表;故选 B。2、物理实验小组的刘波同学做“测定小灯泡的电功率”实验,他正确连接好电路,闭合开关时记录了第 1组数据,当小灯泡正常发光时记录了第 2 组数据,把滑片移到端点时小灯泡闪亮一下后熄灭,并记录了第 3组数据,如表所示.则下列判断错误的是( )电压表示数 电流表示数小灯亮暗程度 1 1.3 V0.16 A 暗 2 2.5 V0.26 A正常发光 3 4.5 V 0 A不发光A、他所用小灯泡的额定电压为 2.5VB、他所用小灯泡的额定功率为 0.65WC、他所用电源的电压为 4.5VD、滑动变阻器的最大电阻值为 30Ω【答案】D【解析】灯泡在额定电压下正常发光,由表中实验数据可知,灯泡正常发光时电压为 2.5V,则灯泡额定电压为 2.5V;灯泡正常发光时的功率为额定功率,由表中实验数据可知,灯泡额定功率:P=UI=2.5×0.26=0.65W;灯泡烧坏,灯泡断路,电压表测电源电压,由表中实验数据可知,电源电压为 U=4.5V;闭合开关时,滑动学科 网(北 京)股 份有限 公司变阻器阻值全部接入电路,由第一组实验数据可知,此时滑动变阻器两端电压: U 滑=U-UL=4.5-1.3=3.2V,滑动变阻器最大阻值:R=20Ω;故选 D。3、学校九年级物理实验课进行的测定小灯泡的电功率的实验中,已知小灯泡的额定电压为 2.5 V,刘波同学分析数据得到的下列结论中,正确的是 ()A、灯丝的电阻随电压的增大而减小B、小灯泡的额定功率为 0.8 WC、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】由题意可知,根据表中数据,找出电压与对应的电流,分别求出电阻,从而得出电阻随电压的增大而增大,即通过小灯泡的电流与它两端的电压不成正比.灯泡在额定电压下工作时的功率为额定功率,由公式 P=UI 求出灯泡的额定功率为 0.8 W;故选 B。4、九年五班张艺红同学按图所示的电路测定小灯泡的电功率,闭合开关 S 后,他观察到小灯泡不发光,但电流表、电压表指针有偏转,则()A、灯泡被短路B、灯泡的灯丝断了C、灯泡与灯座接触不良D、灯泡的实际功率比额定功率小得多【答案】D【解析】由题意可知,灯泡被短路后,电压表也被短路,故电压表无示数不偏转,电路中有电流,电流表指针偏转;灯泡的灯丝断了或灯泡与灯座接触不良时,电路为断路,电流表指针不偏转,电压表的正负接线柱与电源两极相连,因此电压表指针偏转;当灯泡的实际功率比额定功率小得多时,灯泡不发光,此时电路中有电流,但示数比较小,即电流表、电压表指针都有偏转;故选 D。5、张艺红同学利用如图所示电路,测量额定电压为 2.5 V 的小灯泡的额定功率,下列说法错误的是 ( )A、闭合开关前,滑片 P 应滑到 B 端B、闭合开关后,小灯泡不发光,一定是小灯泡灯丝断了C、当电压表示数为 2.5 V 时,测出通过小灯泡的电流,可算出小灯泡的额定功率D、实验还可以得出,小灯泡的实际功率越大,小灯泡越亮【答案】B【解析】闭合开关前,滑动变阻器的滑片应调到阻值最大处即 B 端;闭合开关后,小灯泡不发光,可能是灯丝断了,可能是灯泡与灯座接触不良,也可能是灯泡短路等;小灯泡的额定电压为 2.5 V,当电压表示数学科 网(北 京)股 份有限 公司为 2.5 V 时,测出通过小灯泡的电流,可算出小灯泡的额定功率;小灯泡实际功率越大,灯泡就越亮,故选 B。6、刘波在测定额定电压为“3.8 V”的小灯泡的额定功率时,发现电压表“0~15 V”量程坏了,而“0~3 V”量程完好,实验所用其他器材完好,所用的电源电压恒为 6 V,在不更换实验器材的情况下,同学们帮助刘波同学设计了如图所示的四种实验电路图,则能完成实验的电路图是 ()【答案】B【解析】灯泡与滑动变阻器串联,若电压表测滑动变阻器两端的电压,当滑动变阻器两端的电压为 6 V-3.8V=2.2 V 时,灯泡两端电压为额定电压 3.8 V,读出此时电流表的示数,根据公式 P=UI 可求出灯泡的额定功率;故选 B。7、如图是张艺红测定小灯泡电阻的实验电路,电路连接正确后闭合开关,发现灯不亮,电流表指针稍有偏转,电压表指针几乎不动,产生这一现象的原因可能是( )A、灯泡断路B、滑动变阻器短路C、灯丝电阻值过大D、滑动变阻器连入电路阻值过大【答案】D【解析】A.如果灯泡断路,电压表就串联入电路中,由于电压表的电阻很大,电压表示数应接近于电源电压;如果滑动变阻器短路,电路中电流将会很大,小灯泡的灯丝电阻大约 10 欧姆左右,灯丝电阻值不可能过大,滑动变阻器连入电路阻值过大,电路中电流很小,电压表示数很小;故选 D。8、在测量额定电压为“2.5 V”小灯泡电功率(正常发光时电阻约为 10 Ω)的实验中,电源电压为 3V。学科 网(北 京)股 份有限 公司(1)图甲的实物图连接中有不妥之处,应如何改正:________________;(2)闭合开关后,移动滑动变阻器滑片,张艺红发现小灯泡始终不亮,观察两电表发现,指针始终处于图乙所示位置,其故障原因可能是________________;(3)改动滑动变阻器滑片 P 的位置,获得多组对应的电压值和电流值,绘制如图丙所示的图象,由图象可知,小灯泡的额定功率是_______________W;(4)若实验中电流表坏了,为了测量小灯泡的额定功率,张艺红选用一个 Rc=5 Ω的电阻,设计了如图丁所示的电路及实验方案:①调节滑动变阻器滑片使电压表的示数为小灯泡额定电压;②保持滑片位置不变,只将电压表的 a 点接线改接到 c 点,测出 Rc 两段的电压 Uc,通过计算得到小灯泡的额定功率,指出她的设计方案中存在的两个问题:问题一:_________________________________;问题二:_________________________________。【答案】电流表量程应选 0~0.6 A;小灯泡断路;0.625;问题一:无论怎样调节变阻器,都不能使灯泡正常发光问题二:电压表的正负接线柱接反,无法测出 Rc 两端的电压【解析】(1)根据题意可知其额定电流为 I=U/R=0.25 A,所以电流表量程接错,故电流表量程应选 0~0.6 A;(2)从乙图可知,电路中电流表为零,可判断电路某处断路,电压表有示数,且电压表示数等于电源电压,说明与电压表并联的用电器断路.小灯泡不亮可判断小灯泡断路;(3)当 U=2.5 V 时,I=0.25 A,所以小灯泡的额定功率:P=UI=2.5 V×0.25 A=0.625 W;(4)由题意知,电源电压约为 3V,灯泡正常发光时电阻约为 10 Ω,当变阻器电阻为零时,设灯泡两端的电压为 U,根据串联电路的特点:U:R=(3-U):R0;解得:U=2 V,所以无论怎样调节变阻器,都不能使灯泡正常发光;保持滑片位置不变,只将电压表的 a 点接线改接到 c 点,电压表的正负接线柱接反,无法测出 Rc 两端的电压.9、九年级某实验小组的同学用图甲所示器材测量小灯泡电功率,待测小灯泡 L 的额定电压为 3.8 V,额定功率小于 1 W,电源电压恒为 6 V,滑动变阻器 R 的规格为“20 Ω1 A”。学科 网(北 京)股 份有限 公司(1)请你用笔画线代替导线,在图甲中把电路连接完整;(2)正确连接完电路,闭合开关后,发现无论怎样移动滑片,小灯泡都不亮,电流表无示数,电压表示数明显,仔细检查,连接无误,那么出现该状况的原因应该是 ;(填“A”“B”“C”或“D”)A.电流表内部断路了B.灯泡的灯丝断了C.灯座内部出现了短路D.滑动变阻器的电阻线断了(3)排除故障后,通过正确操作,当灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,其值为 A,小灯泡的额定功率为 W;(4)测出小灯泡的额定功率后,再测大于小灯泡额定功率的实际功率,应将滑动变阻器的滑片向 (填“左”或“右”)端滑动;(5)测量小灯泡的电功率 (填“需要”或“不需要”)多次测量求平均值,原因是 ;(6)图丙是该实验小组的同学测量小灯泡电功率的电路图,测量后他们对测量结果进行了误差分析,考虑电表内阻对电路的影响,该电路主要是由所测 (填“电压”或“电流”)值偏大引起所测小灯泡电功率偏大的。【答案】如图所示;B;0.2,0.76;右;不需要,小灯泡在不同电压下的功率不同;电流【解析】(1)小灯泡的额定电压为 3.8 V,故电压表选用大量程与小灯泡并联;(2)若电流表内部断路了或滑动变阻器的电阻线断了,则整个电路断路,两表都没有示数;若灯泡的灯丝断了,小灯泡不亮,电流表没有示数,电压表串联在电路中,电压表测电源电压,有示数;若灯座内部出现了短路,则电压表没有示数,电流表有示数;故选 B;学科 网(北 京)股 份有限 公司(3)电流表选用的是小量程,分度值为 0.02 A,其值为 0.2 A,小灯泡的额定功率 P=UI=3.8 V×0.2 A=0.76W;(4)测出小灯泡的额定功率后,再测大于小灯泡额定功率的实际功率,要增大小灯泡两端电压,即减小滑动变阻器两端的电压,由分压原理可知,应将滑动变阻器的滑片向右端滑动;(5)小灯泡是非线性元件,不通电压下电功率是不同的,其电功率不能求平均值;(6)根据并联电路电流的规律,电流表示数等于通过小灯泡的电流与通过电压表电流之和,故该电路主要是由所测电流值偏大引起所测小灯泡电功率偏大的。易错点辨识二:特殊方法测量小灯泡的功率首先根据题目中所给电压与电阻关系,计算电路中的电流与电压的极值,判断可用实验测量工具,其次通过使用开关,滑动变阻器建立动态电路模型,调节电路中已知待测用电器额定值对应的物理参数,使用电器在电路中正常工作,进一步通过使用开关,改变电表测量范围,等效电路中的电流电压关系,根据 P=UI 进行求解。1、实验课上,老师为同学们提供了一些小灯泡,让同学们测一个小灯泡的额定功率。已知小灯泡的额定电压为 2.5 V,额定功率约为 1.5 W。老师准备的器材有:一个蓄电池(电压约为 6 V),一块电流表(量程:0~0.6 A,0~3 A),一个定值电阻 R1(阻值:10 Ω),滑动变阻器 RP1(铭牌:20 Ω1 A),开关,若干导线。另外,老师还提供以下可供选择的器材:请你帮助同学们设计一个实验方案,测出小灯泡的额定功率(电路不可重组、不能忽略温度对灯丝电阻的影响)。要求:(1)请在虚线框内画出你所设计的实验电路图;(2)根据你所设计的电路,写出主要实验步骤和需测量的物理量;(3)写出额定功率 P 的数学表达式(用已知量和测量量表示)。【答案】学科 网(北 京)股 份有限 公司(1)(2)①按照电路图连好电路,将滑动变阻器滑片调到阻值最大处。闭合开关 S1、S2,断开开关 S3,调节滑动变阻器滑片到适当位置,使电流表的示数为 0.25 A;②保持滑动变阻器滑片位置不动,断开开关 S2,闭合开关 S3,记下电流表的示数为 I1。(3)【解析】根据题意可知,小灯泡的额定功率在数值上等于小灯泡正常发光时的实际功率,故本实验可转换思路为测小灯泡正常发光时的电功率。结合题中所给测量工具电流表与小灯泡的额定电压可知,本题需要借助定值电阻与小灯泡构建并联电路,利用并联电路电压相同的规律,将小灯泡额定电压转换为定值电阻两端的电压,再根据欧姆定律确定流经定值电阻的电流 I=0.25A,则按照电路图连好电路,将滑动变阻器滑片调到阻值最大处。闭合开关 S1、S2,断开开关 S3,调节滑动变阻器滑片到适当位置,使电流表的示数为 0.25 A;此时定值电阻两端电压 U=IR=2.5V,则可以确保并联的小灯泡两端电压也是 2.5V,即小灯泡正常发光。保持滑动变阻器滑片位置不动,断开开关 S2,闭合开关 S3,记下电流表的示数为 I1,此时电流表示数为并联电路的总电流,根据并联电路电流规律可知此时流经小灯泡的电流 I=(I1-0.25)A;则此时小灯泡的功率即小灯泡的额定功率为 。2、老师让同学们测出一小灯泡的额定功率,已知小灯泡的额定电流为 0.3 A,灯丝的电阻在 8Ω~12Ω之间。除了一个小灯泡,老师还提供的器材有:一个电压恒为 6 V 的电源、两个开关、一个电流表、一个滑动变阻器(铭牌标有“50Ω 1 A”字样)、若干导线。请你利用上述器材,帮助同学们设计一个实验方案,测出小灯泡的额定功率。要求:(1)请在虚线框内画出你所设计的电路图;(2)写出主要的实验步骤及所需测量的物理量;(3)写出小灯泡额定功率 P 额的数学表达式。(用已知量和测量量表示)学科 网(北 京)股 份有限 公司【答案】(1)(2)①按照电路图连好电路,仅闭合开关 S1,调节滑动变阻器,使电流表示数为 0.3 A;②保持滑片 P 位置不动,再闭合开关 S2,记下电流表的示数为 I。(3)P 额=(1.8I-0.54)/I【解析】根据题意可知,小灯泡的额定功率在数值上等于小灯泡正常发光时的实际功率,故本实验可转换思路为测小灯泡正常发光时的电功率。结合题中所给测量工具电流表与小灯泡的额定电流可知,本题可通过电流表与滑动变阻器、小灯泡组成串联电路,通过调节滑动变阻器使电路中电流为 0.3A 保证小灯泡正常发光,再通过开关的调节将小灯泡短路,通过等到只有滑动变阻器的单一电路,此时可以读出电流表示数,由此计算滑动变阻器连入电路中的阻值大小,将该电阻值代入到滑动变阻器、小灯泡组成串联电路通过计算可得小灯泡分得的电压,根据公式 P=UI 可得小灯泡的电功率。3、老师让同学们测一个已知额定电压为 3.8 V 的小灯泡的额定功率。老师提供的器材如下:电源(电压恒为 6 V);一块电压表(量程 0~3 V,分度值 0.1 V;量程 0~15 V,分度值 0.5 V);1 个滑动变阻器,一个已知阻值的定值电阻 R0(R0 的阻值小于该灯泡的电阻);三个开关及若干导线。请你利用上述器材,帮助同学们设计一个实验,较精确地测出小灯泡的额定功率。要求:(电路不可重组)(1)在虚线框内画出你设计的实验电路图;学科 网(北 京)股 份有限 公司(2)根据你设计的电路,写出主要实验步骤及需测量的物理量;(3)写出灯泡额定功率的数学表达式。(用已知量和测量量表示)【答案】(1)(2)①按图连接电路,将滑动变阻器的滑片调到最大阻值处;闭合开关 S1、S3,断开开关 S2,调节变阻器滑片 P的位置,使电压表的示数为 2.2 V;②保持滑动变阻器滑片 P 位置不动,开关 S1 仍闭合,断开开关 S3,闭合开关 S2,记下此时电压表的示数为U0;(3) P=3.8U0/R0【解析】根据题意可知,小灯泡的额定功率在数值上等于小灯泡正常发光时的实际功率,故本实验可转换思路为测小灯泡正常发光时的电功率。结合题中所给测量工具电压表与小灯泡的额定电压可知,本题需要借助定值电阻与小灯泡构建串联电路,利用串联电路电流相同的规律,通过调整电路中的电阻使小灯泡在电路中的电压等于其额定电压,由于电压表的最大测量值小于小灯泡的额定电压,故调整思路测量定值电阻和滑动变阻器的总电压,在通过开关调整电压表的测量值域,分别测量定值电阻的电压和定值电阻与滑动变阻器的总电压,利用动态电路计算方法求解电路中的电流,进而求解小灯泡的电功率。学科 网(北 京)股 份有限 公司学科 网(北 京)股 份有限 公司
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