《2025年一本同步训练九年级物理全一册沪科版重庆专版》

知识点 测量电功率的实验
(1)实验原理：$P = UI$。
(2)所需的器材：电源、开关、导线、小灯泡、滑动变阻器、电压表、电流表。其中滑动变阻器的作用：①保护电路；②改变电路中的电流及用电器两端的电压，便于多次测量。
(3)实验的基本操作步骤如下：
①断开开关，按照实验电路图正确连接电路，并将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处。
②闭合开关，调节滑动变阻器，观察电压表的示数，使小灯泡两端电压$U$处于不同状态($U ＜u_{额}$，$U = U_{额}$，$U ＞ U_{额}$)，并观察小灯泡的发光情况，记下电压表和电流表的示数，将数据代入$P = UI$，算出小灯泡当时的实际功率。

答案： （3）实验的基本操作步骤
- ①断开开关，按照实验电路图正确连接电路，并将滑动变阻器的滑片置于**阻值最大处**。
- ②闭合开关，调节滑动变阻器，观察**电压表**的示数，使小灯泡两端电压$U$处于不同状态（$U＜U_{额}$，$U = U_{额}$，$U＞U_{额}$），并观察小灯泡的发光情况，记下电压表和电流表的示数，将数据代入$P = UI$，算出小灯泡当时的实际功率。

典例 (一本原创)小亮同学通过实验测量灯泡$L_{1}$、$L_{2}$的额定功率，灯泡$L_{1}$、$L_{2}$分别标有“$2.5 V$”和“$3.8 V$”的字样，电源电压恒为$6 V$，电压表只有$0～3 V$量程可以用。

(1)该实验的原理是________。
(2)下面给出了测量的主要步骤，正确的操作顺序是________。
A.闭合开关
B.调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压达到额定电压
C.记下电流表和电压表的示数
D.调节滑动变阻器，使连入电路的电阻达到最大值
E.根据公式计算电功率
F.按电路图连接电路
(3)图甲是小亮设计的测灯泡$L_{1}$的额定功率的实验电路图，请在图乙中用笔画线代替导线完成实物电路的连接(要求：滑片向$A$端移动时灯泡$L_{1}$变亮)。
(4)本实验中滑动变阻器的两个作用分别是：①________，②________。
(5)小亮连接电路后，闭合开关，发现灯泡$L_{1}$很亮，移动滑片$P$也不能改变灯泡的亮度。原因是他把滑动变阻器的________(选填“$A$、$B$”或“$C$、$D$”)接线柱接入了电路。
(6)正确连好电路后，按实验规范操作，先把滑动变阻器的滑片$P$移到________(选填“$A$”或“$B$”)端，然后闭合开关$S$，小亮发现灯泡$L_{1}$不发光，电流表有示数，电压表无示数，则电路的故障可能是灯泡$L_{1}$________(选填“开路”或“短路”)。
(7)排除故障后，小亮按实验规范操作，刚闭合开关$S$时，电压表的示数为$1 V$，电流表的示数如图丙所示，为________$A$，滑动变阻器的最大阻值为________$\Omega$；调节滑片$P$得到表格中的数据，灯泡$L_{1}$的额定功率为________$W$。
|实验次序|1|2|3|
|----|----|----|----|
|电压$/V$|$1.0$|$2.5$|$2.8$|
|电流$/A$| |$0.30$|$0.32$|
(8)同组的小军在原电路中用灯泡$L_{2}$替换灯泡$L_{1}$开始测量灯泡$L_{2}$的额定功率，按实验规范操作，刚闭合开关$S$时，电压表的示数为$1.5 V$，接着小军发现该电路无法完成测量，于是设计了一个新方案：把电压表改接到滑动变阻器两端，只需调节滑片$P$使电压表的示数为________$V$，灯泡$L_{2}$就能正常发光。
(9)另一小组的小明闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，测出灯泡$L_{1}$的相关物理量，记录的实验数据和现象见下表。
|实验次序|1|2|3|4|5|6|7|8|
|----|----|----|----|----|----|----|----|----|
|发光情况|熄灭|熄灭|微光|较暗|较亮|亮|明亮|更明亮|
|电压$U/V$|$0.2$|$0.5$|$0.9$|$1.3$|$1.7$|$2.1$|$2.5$|$3.0$|
|电流$I/A$|$0.1$|$0.16$|$0.19$|$0.21$|$0.24$|$0.26$|$0.28$|$0.30$|
①灯泡$L_{1}$的额定功率为________$W$。在第$1$次实验中，灯泡不亮的原因是________；由此小明发现灯泡的亮暗程度与________有关。
②由实验数据可知，滑动变阻器的最大阻值不小于________$\Omega$。
③灯泡$L_{1}$在断电一段时间后的电阻可能是________(选填“$1 \Omega$”“$2 \Omega$”或“$8.9 \Omega$”)。
(10)某同学认为，无需测量灯泡两端的电压为额定电压$2.5 V$时的相关数据，也能计算出灯泡的额定功率。他利用已经测量的数据，计算出$0.5 V$电压下灯泡的电阻$R$，再根据$P = \frac{U^{2}}{R}$计算灯泡在$2.5 V$下的额定功率。那么按此方案算出的灯泡的额定功率与实际的额定功率相比________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。造成上述偏差的原因是灯泡的电阻受________(选填“温度”“电压”或“电流”)的影响。
(11)图丁是某个灯泡的$I - U$图像，若琴琴将该灯泡与$20 \Omega$的定值电阻串联在$4.5 V$的电源上，那么灯泡的实际功率为________$W$。

(12)实验室有两个额定功率相同的小灯泡，额定电压分别为$2.5 V$和$1.5 V$，但铭牌都无法辨认，为了辨别它们，小芸用上述实验器材，连成如图戊所示的电路，闭合开关$S$，调节滑片$P$，发现小灯泡$L_{1}$比$L_{2}$更亮，则小灯泡$L_{1}$的额定电压为________$V$。(忽略温度对小灯泡电阻的影响)

(13)实际测量时，当电压表有示数时，其内部会有微弱的电流通过，若考虑这个微弱电流的影响，则所测小灯泡的额定功率偏________。
(14)爱思考的小开根据实验数据绘制了小灯泡的电功率$P_{L}$与$U_{L}^{2}$、$I_{L}^{2}$的图像，其中正确的是________。

变式 下列描述小灯泡的功率$P$随滑动变阻器阻值$R$变化的图像中，正确的是________。

(15)若小灯泡的实际电压是额定电压一半时的电功率为$P_{1}$，小灯泡的实际电流是额定电流一半时的电功率为$P_{2}$，则$P_{1}$________(选填“$＞$”“$＜$”或“$=$”)$P_{2}$。
变式 实验过程中，若小灯泡两端的电压为$\frac{U_{额}}{2}$，此时通过小灯泡的电流________(选填“大于”“小于”或“等于”)$\frac{I_{额}}{2}$。

答案：
1. （1）$P = UI$
2. （2）$F$、$D$、$A$、$B$、$C$、$E$
3. （3）
4. （4）①保护电路；②调节灯泡两端电压
5. （5）$A$、$B$
6. （6）$B$；短路
7. （7）$0.2$；$25$；$0.75$
8. （8）$2.2$
9. （9）①$0.7$；实际功率太小；实际功率；②$23$；③$2\Omega$
10. （10）偏小；温度
11. （11）$0.5$
12. （12）$2.5$
13. （13）大
14. （14）$A$；$B$
15. （15）$＞$；大于