資源簡介

18.3測量小燈泡的電功率
知識講解
知識點一：測量小燈泡的電功率
【實驗目的】測定小燈泡的額定功率和小燈泡不在額定電壓下的功率，并加以比較。
【實驗原理】P=UI
【實驗方法】用電壓表測出小燈泡的電壓U，用電流表測出通過小燈泡的電流 I，代入P=UI中，就可以計算出小燈泡的電功率（間接測量法）。
【實驗電路圖】
【實驗器材】電源、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、小燈泡、小燈座、導線
【實驗數據記錄表格】
實驗要求 發光情況 電流（A） 電壓（V） 電功率（W）
小燈泡在額定電壓下工作
小燈泡兩端電壓低于額定電壓
小燈泡兩端電壓高于額定電壓
當堂測試
一、單選題
1．以下用電器正常工作時的電功率最接近1瓦的是 ( )
A．白熾燈 B．手電筒 C．電冰箱 D．電飯鍋
2．下列幾種家用電器正常工作時的電流最接近5A的是
A．白熾燈 B．電飯鍋 C．電風扇 D．電腦
3．把兩個燈泡并聯接到電源上，閉合開關后，發現燈L1比燈L2亮，下列分析正確的是
A．燈L1的電阻小 B．通過燈L1的電流小
C．燈L1兩端的電壓小 D．燈L1的實際功率小
4．如圖所示，將三個相同的空燒瓶口分別用完全相同的橡膠塞密封(橡膠塞上分別裝有相同的氣球)，用三段阻值不同的電阻絲(R1A．a B．b C．c D．三個相同
5．下列說法中正確的是（　　）
A．標有“220V40W”字樣的電烙鐵，正常工作25h，耗電1kW
B．標有“36V60W”字樣的燈泡，只有接在60V的電壓下，燈泡才能正常發光
C．兩盞25W的電燈正常工作10h，耗電0.5kW h
D．1000W的電爐累計工作50h，一定耗電50度
6．用如圖所示的電路測量小燈泡的功率，當滑動變阻器滑片從a向b滑動時，小燈泡消耗的功率和其亮度將分別：
A．變大變暗 B．變小變亮
C．變大變亮 D．變小變暗
7．一個電熱器電阻為，當它兩端電壓為，通電時間為時，消耗的電能為；若要使它消耗的電能為，下列方法正確的是（ ）
A．電阻不變，電壓不變，通電時間變為原來的2倍
B．電阻減半，電壓不變，通電時間不變
C．電阻不變，電壓增大1倍，通電時間不變
D．電阻減半，電壓增大1倍，通電時間不變
二、填空題
8．在“探究物質質量與體積的關系”的實驗中，用量筒測物體的_____，在“用彈簧測力計測力”的實驗中，測量物體重力前，應先將彈簧測力計自然懸掛，觀察指針是否指在_____刻度線上。“測定小燈泡的電功率”的實驗原理是_____。
9．將標有“2.5V 0.3A”和“3.8V 0.3A”的燈泡串聯在某電源上，兩燈泡_________都正常發光，將兩燈泡并聯在某一電源上，兩燈泡____________都正常發光(選填“能”或“不能”)。
10．如圖甲所示是一種加熱器的工作電路，R0是定值電阻，RT阻值與溫度的關系如圖乙所示。RT是一種半導體陶瓷材料（簡稱PTC材料），PTC材料有一溫度叫“居里點溫度t0”，當材料溫度低于t0時，其阻值隨溫度升高而變小。當材料溫度高于t0時，其阻值隨溫度升高而變大。
(1)該PTC材料的“居里點溫度t0”是________℃，當PTC材料溫度高于t0時，電加熱器發熱功率變________，使其溫度升高變慢，反之也能自動調節。因此用PTC材料制成的電加熱器具有自動調節功能。
(2)若該電加熱器在“居里點溫度”工作時，電路總功率為1 100 W，則R0＝________Ω。
(3)當RT的溫度為130 ℃時，電路中RT的實際功率為________W。
三、實驗題
11．南南同學用兩節干電池串聯作電源來測量額定電壓為2.5V的小燈泡的電功率，電路圖如圖所示，擬分別測量小燈泡兩端電壓為2V、2.5V、3V時的實際功率。
（1）按要求連接好電路，在閉合開關前，滑動變阻器的滑片應置于________端；（選填“A”或“B”）
（2）南南閉合開關后，發現燈泡不亮，電流表無示數，電壓表有示數，則故障可能是__________；排除故障后，移動滑片使小燈泡正常發光，此時電流表示數如圖所示，則小燈泡額定功率為________W；
（3）南南同學分析三次試驗數據，發現三次小燈泡的電阻逐漸增大，你認為造成小燈泡電阻增大的原因是燈絲________發生了變化。
四、作圖題
12．連接實物圖，要求燈泡L1和燈泡L2并聯，電流表測燈泡L1電流。
五、綜合題
13．小王同學進行“測定小燈泡電功率”的實驗。實驗中使用的小燈均標有“”字樣，額定功率在1W~1.5W之間，電源為若干節新的干電池串聯而成。小王連接電路，閉合開關，移動變阻器的滑片，電流表示數變化范圍為0.06A~0.2A、電壓表示數變化范圍為0~1.2V，小燈始終無法正常發光。小王僅調整了實驗器材，閉合電開關后，移動滑片，發現當變阻器的滑片恰好在中點上，小燈正常發光。
(1)小王第一次實驗中存在的問題有_____。（寫出一個就可以）
(2)滑動變阻器的最大阻值是_____Ω。
(3)求出小王第二次實驗的電源電壓和小燈的額定功率。_____（此題要求寫出計算過程）
14．標有220V 100W和220V 25W兩燈泡L1、L2（不考慮燈絲電阻的變化）串聯接在家庭電路中_____燈亮．220V 100W的燈泡正常工作10h消耗電能是_____J．將220V 40W的燈泡接在110V的電路中，燈泡實際功率是_____W．
六、計算題
15．某燈泡上標有“220 V 40 W”的字樣，若該燈泡正常發光，則：
(1)通過燈絲的電流是多大？(結果保留兩位小數)
(2)燈絲的電阻是多少？
(3)工作10 min，燈泡消耗多少電能？
(4)1 kW·h的電能可供該燈泡正常發光多少小時？18.3測量小燈泡的電功率
知識講解
知識點一：測量小燈泡的電功率
【實驗目的】測定小燈泡的額定功率和小燈泡不在額定電壓下的功率，并加以比較。
【實驗原理】P=UI
【實驗方法】用電壓表測出小燈泡的電壓U，用電流表測出通過小燈泡的電流 I，代入P=UI中，就可以計算出小燈泡的電功率（間接測量法）。
【實驗電路圖】
【實驗器材】電源、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、小燈泡、小燈座、導線
【實驗數據記錄表格】
實驗要求 發光情況 電流（A） 電壓（V） 電功率（W）
小燈泡在額定電壓下工作
小燈泡兩端電壓低于額定電壓
小燈泡兩端電壓高于額定電壓
當堂測試
一、單選題
1．以下用電器正常工作時的電功率最接近1瓦的是 ( )
A．白熾燈 B．手電筒 C．電冰箱 D．電飯鍋
【答案】B
【解析】
家用白熾燈的功率約為40W，手電筒的功率約為1W，家用電冰箱的功率約200W，電飯鍋的功率約為800W．
故選B．
2．下列幾種家用電器正常工作時的電流最接近5A的是
A．白熾燈 B．電飯鍋 C．電風扇 D．電腦
【答案】B
【解析】
家用電器的額定電壓都是220V，根據我們對用電器電功率的了解和電功率公式的變形式I="P/U" 分別算出這四個用電器的電流
A、白熾燈的功率約為60W，由I="P/" U 得，電流約為0.3A，故選項A錯；
B、電飯鍋的功率約為1000W，由I="P" /U 得，電流約為5A，故選項B正確；
C、電風扇的功率約為100W，由I="P" /U 得，電流約為0.5A，故選項C錯；
D、電腦的功率約為300W，由I="P/" U 得，電流約為1.5A，故選項D錯．
故選 B．
3．把兩個燈泡并聯接到電源上，閉合開關后，發現燈L1比燈L2亮，下列分析正確的是
A．燈L1的電阻小 B．通過燈L1的電流小
C．燈L1兩端的電壓小 D．燈L1的實際功率小
【答案】A
【解析】燈泡的亮度由實際功率決定，把兩個燈泡并聯接到電源上時，燈泡兩端的電壓相等，根據公式可知，功率越大（燈泡越亮）的燈泡電阻越小，所以燈L1的電阻小于燈L2.
故選A.
4．如圖所示，將三個相同的空燒瓶口分別用完全相同的橡膠塞密封(橡膠塞上分別裝有相同的氣球)，用三段阻值不同的電阻絲(R1A．a B．b C．c D．三個相同
【答案】C
【詳解】
由圖示電路可知，三電阻絲串聯接入電路，則通過三個電阻的電流I與通電時間t都相等，因R1＜R2＜R3，由焦耳定律 Q＝I2Rt可知：Q1＜Q2＜Q3，c瓶中的電阻絲阻值最大，放出的熱量最多，瓶中氣體溫度最高，氣球的體積變化最大。
故選C。
5．下列說法中正確的是（　　）
A．標有“220V40W”字樣的電烙鐵，正常工作25h，耗電1kW
B．標有“36V60W”字樣的燈泡，只有接在60V的電壓下，燈泡才能正常發光
C．兩盞25W的電燈正常工作10h，耗電0.5kW h
D．1000W的電爐累計工作50h，一定耗電50度
【答案】C
【解析】
A. 電烙鐵的功率為40W，則25h消耗的電能W＝Pt＝0.04kW×25h＝1kW h，故A錯誤；
B. 燈泡的額定電壓為36V，說明燈泡在36V的電壓下能達到額定功率，燈泡才能正常發光，故B錯誤；
C. 兩盞燈消耗的電能,W＝2Pt＝2×0.025kW×10h＝0.5kW h，故C正確；
D. 1000W的電爐若在額定電壓下使用時，電爐消耗的電能W＝Pt＝1kW×50h＝50kW h，但題目中電爐累計工作50h，不一定是在額定電壓下工作50h，因此不一定耗電50度，故D錯誤；
故選C.
6．用如圖所示的電路測量小燈泡的功率，當滑動變阻器滑片從a向b滑動時，小燈泡消耗的功率和其亮度將分別：
A．變大變暗 B．變小變亮
C．變大變亮 D．變小變暗
【答案】D
【解析】（1）燈泡與滑動變阻器串聯，滑動變阻器的滑片從左向右滑動，滑動變阻器接入電路的阻值變大，電路總阻值R變大；
（2）電源電壓U不變，由I="U" /R 知電路電流I變小；燈泡功率P=I2RL變小，燈泡亮度變暗．
7．一個電熱器電阻為，當它兩端電壓為，通電時間為時，消耗的電能為；若要使它消耗的電能為，下列方法正確的是（ ）
A．電阻不變，電壓不變，通電時間變為原來的2倍
B．電阻減半，電壓不變，通電時間不變
C．電阻不變，電壓增大1倍，通電時間不變
D．電阻減半，電壓增大1倍，通電時間不變
【答案】C
【詳解】
A．當電阻不變，電壓不變，通電時間變為原來的2倍時，根據得消耗電能：
故A項錯誤；
B．當電阻減半，電壓不變，通電時間不變時，根據得消耗電能：
故B項錯誤；
C．當電阻不變，電壓增大1倍，通電時間不變時，根據得消耗電能：
故C項正確；
D．當電阻減半，電壓增大1倍，通電時間不變時，根據得消耗電能：
故D項錯誤；
二、填空題
8．在“探究物質質量與體積的關系”的實驗中，用量筒測物體的_____，在“用彈簧測力計測力”的實驗中，測量物體重力前，應先將彈簧測力計自然懸掛，觀察指針是否指在_____刻度線上。“測定小燈泡的電功率”的實驗原理是_____。
【答案】排開水的體積 零
【詳解】
[1]在探究物質質量與體積關系的實驗中，我們用量筒測量放入物體前后的體積，它們之間的差為物體排開水的體積，即為物體的體積；
[2]根據彈簧測力計的使用規范，在使用彈簧測力計前，應自由懸掛，將指針調到零刻度處；
[3]利用電壓表測量燈兩端的電壓U，利用電流表測量通過的燈的電流I，利用求燈的電功率。
9．將標有“2.5V 0.3A”和“3.8V 0.3A”的燈泡串聯在某電源上，兩燈泡_________都正常發光，將兩燈泡并聯在某一電源上，兩燈泡____________都正常發光(選填“能”或“不能”)。
【答案】能 不能
【解析】
由題中給出的數據可知，兩燈泡額定電壓不同，額定電流相同，因為串聯電路中電流處處相等，所以當電路中電流正好等于0.3A時，則兩燈泡能同時正常發光；并聯電路各用電器兩端的電壓都相同，故兩個燈泡兩端的電壓都一樣，不能同時滿足兩燈泡都是額定電壓，所以并聯時不能都正常發光。
10．如圖甲所示是一種加熱器的工作電路，R0是定值電阻，RT阻值與溫度的關系如圖乙所示。RT是一種半導體陶瓷材料（簡稱PTC材料），PTC材料有一溫度叫“居里點溫度t0”，當材料溫度低于t0時，其阻值隨溫度升高而變小。當材料溫度高于t0時，其阻值隨溫度升高而變大。
(1)該PTC材料的“居里點溫度t0”是________℃，當PTC材料溫度高于t0時，電加熱器發熱功率變________，使其溫度升高變慢，反之也能自動調節。因此用PTC材料制成的電加熱器具有自動調節功能。
(2)若該電加熱器在“居里點溫度”工作時，電路總功率為1 100 W，則R0＝________Ω。
(3)當RT的溫度為130 ℃時，電路中RT的實際功率為________W。
【答案】100 小 10 720
【詳解】
(1)[1]由圖像乙可知，當溫度低于100℃時，RT阻值隨溫度升高而變小，當溫度高于100℃時，其阻值隨溫度升高而變大，故該PTC材料的“居里點溫度”是100℃。
[2]當PTC材料溫度高于100℃時，RT阻值隨溫度升高而增大，由歐姆定律可知電路中的電流會減小，而電路總電壓不變，根據功率計算公式P=UI可知，電加熱器發熱功率（即電路總功率）會變小。
(2)[3]R0、RT串聯，由圖知當t=100℃時RT=34Ω，R0的阻值為
(3)[4]由圖乙可知，當 時，此時電路中RT的電流
電路中RT的實際功率
三、實驗題
11．南南同學用兩節干電池串聯作電源來測量額定電壓為2.5V的小燈泡的電功率，電路圖如圖所示，擬分別測量小燈泡兩端電壓為2V、2.5V、3V時的實際功率。
（1）按要求連接好電路，在閉合開關前，滑動變阻器的滑片應置于________端；（選填“A”或“B”）
（2）南南閉合開關后，發現燈泡不亮，電流表無示數，電壓表有示數，則故障可能是__________；排除故障后，移動滑片使小燈泡正常發光，此時電流表示數如圖所示，則小燈泡額定功率為________W；
（3）南南同學分析三次試驗數據，發現三次小燈泡的電阻逐漸增大，你認為造成小燈泡電阻增大的原因是燈絲________發生了變化。
【答案】B 燈泡斷路 0.75 溫度
【詳解】
(1)[1]為了保護電路，閉合開關前，滑動變阻器需要移動到最大阻值處，由圖可知，應該移動至B端。
(2)[2]閉合開關后，發現燈泡不亮，電流表無示數，則說明電路斷路，但是電壓表有示數，說明電壓表能與電源接通，則燈泡斷路。
[3]由圖可知，電流表的示數為0.3A，小燈泡正常發光時的電壓為2.5V，則電功率為
(3)[4]燈泡在工作時會發熱，且亮度越高時，溫度也越高，燈泡的電阻受溫度影響，溫度越高時，電阻越大。
四、作圖題
12．連接實物圖，要求燈泡L1和燈泡L2并聯，電流表測燈泡L1電流。
【答案】
【解析】
電流表與燈泡L1串聯后再與燈泡L2并聯，然后與電源和控制電路的開關串聯組成電路即可，如下圖所示：
【點睛】
由題意可知，兩燈泡串聯，電流表測燈泡L1電流說明電流表與燈泡L1串聯，然后與電源和控制電路的開關串聯組成電路．
五、綜合題
13．小王同學進行“測定小燈泡電功率”的實驗。實驗中使用的小燈均標有“”字樣，額定功率在1W~1.5W之間，電源為若干節新的干電池串聯而成。小王連接電路，閉合開關，移動變阻器的滑片，電流表示數變化范圍為0.06A~0.2A、電壓表示數變化范圍為0~1.2V，小燈始終無法正常發光。小王僅調整了實驗器材，閉合電開關后，移動滑片，發現當變阻器的滑片恰好在中點上，小燈正常發光。
(1)小王第一次實驗中存在的問題有_____。（寫出一個就可以）
(2)滑動變阻器的最大阻值是_____Ω。
(3)求出小王第二次實驗的電源電壓和小燈的額定功率。_____（此題要求寫出計算過程）
【答案】電源電壓太小 20 7.5V；13.5W
【詳解】
(1)[1]小燈泡能發光，電壓表、電流表均有示數，說明電路無故障； 無論怎么移動滑動變阻器，小燈泡均不能正常發光，說明小燈泡兩端的電壓無法達到額定電壓，電源電壓太小。
(2)[2]由題可知，電壓表示數最小值為0，說明此時電壓表并聯部分電阻為0，小燈泡電阻不為0，滑動變阻器移動滑片可以使滑動變阻器接入電路的電阻為0，說明電壓表并聯在滑動變阻器兩端，則當電壓表示數最大，即為12V時，電流表示數最小，即為0.06A，此時滑動變阻器阻值最大，則最大阻值為
(3)小燈泡額定電壓下的電流為0.3A，額定功率在1W~1.5W之間，由可知，小燈泡額定電壓的范圍為
即
當變阻器的滑片恰好在中點上，小燈正常發光，則此時電路中電流為0.3A，滑動變阻器接入電路的阻值為
滑動變阻器兩端的電壓為
由串聯電路電壓規律可知，電源電壓取值范圍為
解得，因為電源由若干節新干電池組成，每節干電池電壓1.5V，所以應該由5節干電池組成，電源電壓7.5V，則小燈泡兩端的電壓為
小燈泡的額定功率為
答：小王第二次實驗的電源電壓為7.5V，小燈的額定功率13.5W。
14．標有220V 100W和220V 25W兩燈泡L1、L2（不考慮燈絲電阻的變化）串聯接在家庭電路中_____燈亮．220V 100W的燈泡正常工作10h消耗電能是_____J．將220V 40W的燈泡接在110V的電路中，燈泡實際功率是_____W．
【答案】 L2 3.6×106 10
【解析】解：①L1為“220V 100W”，L2為“220V 25W”，則額定電壓的關系為U1＝U2，額定功率的關系為P1＞P2，由P的變形公式R可知，R1＜R2，即“220V 25W”的燈泡L2的電阻較大；當兩燈泡L1、L2串聯接在家庭電路中I1＝I2，由公式P＝I2R可知，實際功率的關系為P實1＜P實2，因燈泡的亮度由實際功率決定，所以“220V 25W”的燈泡L2較亮；②由P可得，“220V 100W”的燈泡正常工作10h消耗電能：W1＝P1t＝0.1kW×10h＝1kW h＝3.6×106 J；③由P可得，“220V 40W”燈泡的電阻：R＝ ＝1210Ω，當電壓為110V時，該燈泡的實際功率：P實＝＝10W.
六、計算題
15．某燈泡上標有“220 V 40 W”的字樣，若該燈泡正常發光，則：
(1)通過燈絲的電流是多大？(結果保留兩位小數)
(2)燈絲的電阻是多少？
(3)工作10 min，燈泡消耗多少電能？
(4)1 kW·h的電能可供該燈泡正常發光多少小時？
【答案】(1) 0.18 A。(2) 1210 Ω。(3) 2.4×104 J。(4)25 h。
【解析】
(1)由P＝UI，得通過的電流：I＝＝0.18A. (2)燈絲的電阻是R＝；(3)工作10 min，燈泡消耗的電能W＝Pt＝40W＝ 2.4×104 J(4) 1 kW·h的電能可供該燈泡正常發光t＝＝25h
【點睛】
1.通過燈泡上的標識可知：燈泡的額定電壓是220V，額定功率是40W；2.由P＝UI的變形式即可求出它正常發光時的電流；3.根據P＝Wt的變形式即可求出1kW·h電能可以供它正常發光的時間，注意單位的統一.

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