从测算家庭民费说起 第三节 测量电功率.docx

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从测算家庭民费说起第三节测量电功率

从测算家庭民费说起第三节测量电功率

一、测量：

测电功率

Ⅰ、伏安法测灯泡的额定功率：

①原理：

P=UI②电路图：

③选择和连接实物时须注意：

　电源：

其电压高于灯泡的额定电压

滑动变阻器：

接入电路时要变阻，且调到最大值。

根据能否调到灯泡的额定电压选择滑动变阻器。

电压表：

并联在灯泡的两端“+”接线柱流入，“－”接线柱流出。

根据额定电压选择电压表量程。

电流表：

串联在电路里““+”接线柱流入，“－”接线柱流出。

根据I额=P额/U额或I额=U额/R选择量程。

Ⅱ测量家用电器的电功率：

器材：

电能表秒表原理：

P=W/t

考点一：

测电功率

1、测小灯泡的电功率，实验原理：

实验器材：

电路图：

（在右方框中画出）

实验中滑动变阻器的作用是，连接电路时开关应，开关闭合之前应把滑动变阻器调至．在测小灯泡的额定功率时调节滑动变阻器是为了．

点评：

本题考查了测灯泡电功率的实验原理、器材、电路图、滑动变阻器的作用、实验的注意事项等问题，考查的知识点较多，是测灯泡电功率的常考内容，一定要掌握；本题难度不大，是一道基础题．

2、如图1是测小灯泡功率的实验电路图．小灯泡正常工作时，两电表的示数如图2所示，则下列说法中不正确的是（　　）

A．小灯泡的额定电压是2.4VB．小灯泡的额定功率为0.72W

C．连接电路时，开关应断开，并将变阻器阻值调至最大值

D．滑片P向b端滑动，则小灯泡的实际功率将变大

点评：

分析清楚电路结构、会对电表正确读数、熟练应用串联电路特点、电功率公式即可正确解题．

3、在做“探究小灯泡功率”的实验中，小明按下图连接好电路，闭合电路后，发现无论怎样调节滑动变阻器，小灯泡都不亮，电流表、电压表均无示数．下列对故障原因的猜测不正确的是（　　）

A．电灯泡处出现短路，电路其它地方完好B．电流表处出现断路，电路其它地方完好

C．滑动变阻器出现断路，电路其它地方完好D．连接电源处出现断路，电路其它地方完好

点评：

本题考查了电路故障的判断，这是我们常考的内容，也是中考重点考查的内容；平时学习时要注意多总结，多积累．

4、（2012•荆门）某学习小组在测定“小灯泡的电功率”的实验中，电源由三节新干电池串联组成，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω．

（1）请你用笔画线代替导线，将图1甲中的实物电路连接完整．

（2）某次实验时，电压表示数如图1乙所示，此时滑动变阻器两端的电压为V；如果要使灯泡正常发光，应该向（选填“A”或“B”）移动滑动变阻器的滑片．

（3）小菁同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图1丙所示的I-U图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定电功率是W．

（4）某同学实验中电流表和电压表指针偏转情况如图2所示，则出现的问题是．

（5）在实验中，小章同学发现当小灯泡两端电压减小时，它的亮度随之减弱，测量的小灯泡电阻也相应减小，造成这一变化的合理解释是．

A．导体电阻与导体两端的电压有关；

B．根据欧姆定律，电流一定时，导体的电阻与电压成正比；

C．电压减小时，通过小灯泡的电流不变，电阻变小；

D．电压减小时，小灯泡亮度变暗，温度变低，电阻变小．

点评：

本题考查了连接实物图、电压表读数、电流表指针的非正常偏转、电阻与温度的关系、滑动变阻器的调节、求灯泡额定功率等问题，是电学实验的常考内容；

对电表读数时，首先要确定电表的量程与最小分度值，然后根据指针所指电表刻度线读数，读数时视线要与电表刻度线垂直；由图象找出灯泡额定电压所对应的电流是解最后一问的关键．

5、甲、乙两组同学做“测定小灯泡的电功率”实验，器材完好，电源电压为4.5伏，且保持不变，几个不同的小灯都标有“2.5伏”字样，有若干个2种规格的滑动变阻器，其中A规格标有“20Ω2A”字样，B规格标有“5Ω3A”字样．

（1）甲组同学选用A规格的滑动变阻器，并按图所示的电路图连接．该同学在连接电路时，应将开关处于

状态；闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P置于端．（选填“左”或“右”）

（2）实验电路接好后，合上开关时，部分同学发现电路出现故障，主要有下表所列的两种情况，请根据现象和检测结果指出故障的可能原因：

故障现象

检测

故障原因

灯泡较暗、两表的示数均较小

移动滑动变阻器滑片，现象不变

灯泡不亮、电压表示数较大、电流表无示数

取下灯泡，两表的示数不变

（3）排除故障后，该组同学将滑动变阻器的滑片P移至某一位置时，发现电压表的示数为1.2V，此时他应向移动滑动变阻器的滑片P（选填“左”或“右”），直至小灯泡正常发光，此时滑片的位置恰好在变阻器中点上（即变阻器连入电路的电阻为10欧），则该小灯的额定功率为瓦．

（4）乙组同学同样按图正确连按电路，实验步骤操作正确．当闭合电键S后，发现小灯发光较亮，电流表与电压表的示数分别如图所示，则此时实验选用了规格的滑动变阻器．（选填“A”或“B”），若移动该变阻器的滑片，则该小灯泡正常发光．（选填“能”与“不能”）

（5）下表为其中某小组的实验记录分析表：

实验序号

电压表示数/V

电流表示数/A

功率/W

额定功率/W

1

2.0

0.17

0.34

P额=（0.34+0.5+0.66）/3

=0.5

2

2.5

0.2

0.5

3

3.0

0.22

0.66

老师认为该小组数据处理过程有误，你认为该小组的错误是：

．

老师提醒同学仔细研究实验所得的数据，还能发现实验中小灯泡灯丝的电阻（选填“变大”、“不变”或“变小”），你认为产生此现象的原因是：

．

6、测定额定电压为2.5V，（额定功率约为1W）的小灯泡的额定功率（实验中设灯泡的电阻不随温度的改变而改变）．

（1）实验原理；

（2）请将上图中的实物电路连接完整，要求当滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表的示数变大；

（3）为合理完成该实验，下列操作步骤中，正确的操作顺序应为．

A．将滑动变阻器调到连入电阻最大的位置B．观察并记录电流表的示数

C．断开开关、应用公式，计算灯泡的额定功率D．断开开关，按电路图连接电路

E．设计电路，并画出电路图F．将实验仪器整理、归位

G．闭合开关，调节滑动变阻器，使灯泡两端的电压为2.5V

（4）在实验过程中，对以下可能出现的故障的分析不正确的是

A、若电压表有示数，电流表无示数，故障可能是小灯泡烧坏了或灯座处发生开路

B、若两表都有示数，移动滑片P时，灯的亮度没发生变化，原因可能是滑动变阻器的接线错了，或发生短路

C、无论怎样移动滑片P，两表示数都发生变化而灯泡却无法正常发光，原因是灯泡坏了．

D、发现电流表和电压表的指针都反着转，原因是两电表正负接线柱的接线接反

（5）故障排除后，这位同学闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表和电流表的示数如图所示，则灯泡的实际功率为W．

点评：

本题考查了伏安法测灯泡电功率的实验，涉及到实物电路图的连接、电表的读数、电路故障的判断、电功率的简单计算等，关键是明白实验的原理和实验的步骤，综合性较强，难度较大．

7、（2012•淄博）图1是小红同学在“测量小灯泡的电功率”实验中连接的实验电路，小灯泡的额定电压为3.8V，电源电压为6V．

（1）当开关闭合，滑动变阻器的滑片向左滑动时，电流表示数，电压表示数．（填“变大”“变小”或“不变”）

（2）同组的小刚同学发现接线中有一处错误，所以才出现上述现象，而且只需改动一根导线的连接，就会符合实验要求．请你在需要改动的导线上打上“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接线．

（3）电路连接正确后，他们正常进行实验并将实验数据记录在下表中．若第二次测量时电流表的示数如图2所示，则此时电流为A，小灯泡的额定功率为W．

实验次数

1

2

3

电压U/V

3.0

3.8

4.5

电流I/A

0.34

0.42

（4）假设电压表的0～15V量程已损坏，只有0～3V量程能正常使用．若利用现有器材测出小灯泡的额定功率，请在虚线框中画出你设计的电路图．

点评：

本题考查了电路的动态分析、查找电路图错误并改正、电流表读数、设计实验电路图等，是实验的常考问题，一定要掌握；对电流表读数时应先确定电流表的量程与分度值，然后再读数，读数时视线要与电表刻度线垂直．

考点二：

用电能表测功率

1、某电能表如图所示，

（1）该电能表允许接入的最大功率是；若只接“220V40W”的灯泡正常工作，可接个；

（2）某同学想借助该电能表测出家中一用电器的电功率，测量时除用电能表外，还需要使用的测量工具是

；关掉家中其它的所有用电器，只让个用电器工作，测得电能表转盘转10转所用的时间是2min，则这个用电器的电功率是W．

2、小华家庭电路的一部分如图所示，未画出的部分还接有正在工作的其他用电器．她想要测出图中电灯的电功率．

（1）电能表面的示意图如图所示，表面上标的“3000R/kW•h”表示．

（2）请你为小华补完下面的步骤：

①测量时除用电能表外，还需要使用的测量工具是．

②关掉家中其它的所有用电器，只让这盏电灯工作，测得电能表转盘转10转所用的时间是2min，则这盏灯的电功率是W．

点评：

本题考查了学生电能表参数的理解和电能的求法，以及用电器电功率的计算，注意在电功率计算中单位的变化，容易出错．

3、小明家的电能表如图所示，由表上铭牌可知，他家同时使用的用电器的功率最多只能为W；小明家上月末抄表时电能表的示数是

，本月末抄表时电能表示数如图所示，若电价为0.6元/度，本月小明家应交电费元．他发现，家里只使用洗衣机（其它用电器都关闭）时，电能表在3min里刚好转15转，洗衣机在3min内消耗的电能是J他家洗衣机的电功率为W．

从表盘上你还能获得的信息有：

①；②．

故答案为：

2200；42；4.32×104；240；电能表的额定电压是220V；电能表的标定电流是10A（答案不唯一）．

点评：

本题考查了电能表的参数的理解、电能表的读数、电能的求法、电功率的计算等．这是一个类型的习题，要熟练掌握．

二、电热

1、实验：

目的：

研究电流通过导体产生的热量跟那些因素有关？

原理：

根据煤油在玻璃管里上升的高度来判断电流通过电阻丝通电产生电热的多少。

实验采用煤油的目的：

煤油比热容小，在相同条件下吸热温度升高的快：

是绝缘体

2、焦耳定律：

电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。

3、计算公式：

Q=I2Rt（适用于所有电路）对于纯电阻电路可推导出：

Q=UIt=U2t/R=W=Pt

①串联电路中常用公式：

Q=I2Rt。

Q1:

Q2:

Q3:

…Qn=R1:

R2:

R3:

…:

Rn

并联电路中常用公式：

Q=U2t/RQ1:

Q2=R2:

R1

②无论用电器串联或并联。

计算在一定时间所产生的总热量常用公式Q=Q1+Q2+…Qn

③分析电灯、电炉等电热器问题时往往使用：

Q=U2t/R=Pt

4、应用——电热器：

①定义：

利用电流的热效应而制成的发热设备。

②原理：

焦耳定律

③组成：

电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。

④优点：

清洁卫生没有污染、热效率高、方便控制和调节温度。

练习☆家庭电路中有一只标有名牌的灯泡正常发光，现给的器材有电能表、电流表、电压表、钟表，请用三种方法测出这只灯泡的此时功率，说明道理并写出表达式。

考点三：

探究电流产生的热量与什么因素有关

1、在学习焦耳定律时，利用如图所示的装置，镍铬合金丝1和镍铬合金丝2的长度相同，但镍铬合金丝1比镍铬合金丝2粗．

（1）镍铬合金丝1的电阻（填“大于”或“小于”）镍铬合金丝2的电阻．

（2）该装置可探究在、相同时，电热与有关．

（3）本实验应观察的变化．

（4）按小红的想法进行实验，接通电路后，他们发现甲烧瓶中煤油的温度比乙烧瓶中煤油的温度升高得慢，说明在其它条件相同时，导体的电阻越小产生的热量越（填“多”或“少”）．

点评：

本题考查了学生对影响电阻大小的因素、焦耳定律的了解与掌握，焦耳定律中物理量较多，为了研究电流产生的热量与什么因素有关，要用好控制变量法；同样比较两镍铬合金线的电阻大小，也要用好控制变量法．

2、小明用如图甲所示的实验器材探究焦耳定律：

在质量相同的两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，甲烧瓶中的金属丝是铜丝，电阻比较小，乙烧瓶中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大．温度计显示煤油的温度．

（1）电路中将两金属丝串联的目的是．闭合开关后，观察到乙烧瓶中温度计的示数升高快．这表明：

．

（2）在探究电热与电流大小的关系时，可以通过来改变电流的大小，通电相同时间，观察比较（选填“不同的电阻丝”或“同一根电阻丝”）所在瓶中煤油温度的变化．

（3）小聪觉得以上的实验操作太繁，为此他设计了如图乙所示的电路（三个瓶中装有质量相同的煤油，三个金属丝电阻大小关系是：

R甲=R丙＞R乙），这样只要连接一次电路就能完成实验探究．在小聪的设计中，探究电热的多少与电流的关系，应该对比两个烧瓶中的煤油上升的温度，探究电热的多少与电阻的关系，应该对比两个烧瓶中的煤油上升的温度．若闭合开关通电一段时间后，三个瓶中煤油的温度从高到低依次是．

（4）在他们俩设计的实验中都运用了的物理研究方法（至少写出一个）．

点评：

本题通过焦耳定律的实验重点考查了学生对控制变量法、转化法的掌握和应用，以及学生分析实验现象得出结论的能力；控制变量法为物理实验中的常用方法，应重点掌握．

考点四：

电热的计算

1、图所示用电器是家庭常用的电热水壶．一个星期天，小军陪妈妈去商店购买电热水壶，售货员给了他们一份××牌电热水壶的宣传资料，其内容如下：

宣传资料的内容是否都可靠呢？

请你根据上表提供的信息，计算：

（1）电热水壶正常工作时的电流是多少？

（2）电热水壶正常工作时的电阻是多少？

（3）当电热水壶装满水时，水的质量是多少？

（1L=1×10-3m3）

（4）小军估计当时的自来水温度为20℃，当电热水壶装满水时，将水从20℃烧开需要吸收多少热量？

〔c水=4.2×103J/（kg•℃），气压为1标准大气压，电热水壶吸收的热量忽略不计〕

（5）如果电热水壶正常工作时产生的热量全部被水吸收，几分钟能将水烧开？

（6）根据上述计算结果，请你对上述宣传资料中有关“电热水壶的优点”的内容作出评价．并给消费者提一条有益的建议．

点评：

本题考查了电功率公式的应用，以及电流、电阻、质量、吸热、加热时间的计算，关键是公式的灵活运用，计算过程中还要注意单位的换算．

2、如图是小林同学家所用电能表的表盘，下表是他家主要用电器的额定功率．

用电器

白炽灯四盏

电热水壶

电视机

空调机

额定功率

每盏60W

1000W

120W

1200W

请根据所给信息，解答下列问题：

（1）为保证电能表稳定安全工作，通过计算回答小林家的这些用电器是否可以同时使用．

（2）电热水壶正常工作时，发热板的电阻和通过发热板的电流各是多少？

（3）在关闭所有用电器后，只让电热水壶工作，在一定时间内将2kg的水由20℃烧开，表盘转动了500r，问该电热水壶的热效率为多少？

点评：

本题考查电能表的使用，知道实际总功率必须小于电能表允许达到的最大额定功率．同时也考查吸收热量的计算、电功计算、效率计算，综合性强

3、办公室里有个自动电热水瓶，如图所示和表格是它的原理及参数．A为自动温控开关，当水的温度达到设定温度时自动断开电路；低于设定温度时，自动接通电路．请你通过分析来进行计算：

（1）电热水瓶放出的热量90%被这些水吸收，烧开一瓶20℃的水（标准大气压），电热水瓶应正常工作多长时间？

（2）黄灯亮时电热水瓶处于保温状态还是加热状态？

保温元件R工作时的电阻是多大？

（指示灯消耗的功率可以忽略．保温功率是指整个电路消耗的功率）

型号

P2L55一B

电源

AC220V50Hz

加热功率

800W

保温功率

40W

水容量

2.0L

点评：

本题难度大，计算时要充分分析图示和表格，从中找到有用的信息，并正确分析电路的连接方式是解决本题的关键．

计算过程注意单位换算，1L=dm3．

4、一台电动机线圈电阻为3Ω，将它加在9V电压下，电流在5min内做功270J．求：

（1）通过电动机的电流是多少安？

（2）5min内电动机产生的热量是多少焦耳？

（3）若该电动机出现卡壳故障，则5min内电动机产生的热量又是多少焦耳？

点评：

电功公式W=UIt，计算用电器消耗的电能时，使用于各种用电器；因为消耗的电能不一定全转化为内能，所以只能用Q=I2Rt计算用电器转化为内能（产生热量）的多少．

课后练

一．选择题（共5小题）

1．（2012•哈尔滨）某同学利用如图所示电路，测量额定电压为2.5V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2.5V时，测出通过小灯泡的电流，可算出小灯泡的额定功率

　D．实验还可得知，小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮

　2．（2008•大庆）如图所示的四个电路中，电源电压已知，电阻R的阻值已知，根据电压表或电流表的示数，无论直接还是间接均不能求出灯泡电功率的电路是（　　）

A．

B．

C．

D．

3．如图所示，为某同学在做电学实验时的电路图的一部分，根据此电路图，你可判断该同学可能做的实验是（　　）

　A．测定小灯泡的电阻值B．测定小灯泡的实际电功率

　C．测定小灯泡的额定电功率D．测定串并联小灯泡的电流和电压的关系

4．在“测量小灯泡电功率的实验”中，某班四位同学所连接的电路如图所示，其中连接正确的是（　　）

ABCD

5．在“测定小灯泡的功率”的实验中，小明应用的是如图所示的电路，当开关S闭合时，可能出现的现象如下表所示，下列判断正确的是（　　）

A、a表明电流表断路；B、表明小灯泡断路；C、c表明电压表短路；D、表明小灯泡断路．

电流表示数

电压表示数

小灯泡发光情况

A

无

有

发光

B

无

有

不发光

C

有

无

发光

D

有

无

不发光

　A．AB．BC．CD．D

二．填空题（共2小题）

6．按如图所示的电路图做测量小灯泡额定功率的实验时，连接电路的导线完好，但出现下列两种情况：

（1）一位同学连接好电路，在闭合开关时发现小灯泡不亮，电压表有示数，但电流表无示数．出现这种现象的原因是　　．

（2）另一位同学连接好电路，在闭合开关时发现电流表、电压表都有示数，但小灯泡不亮，出现这种现象的原因是　　．

7．在做“测定小灯泡的电功率”实验中，电源由几节干电池组成（即电源电压为1.5伏的整数倍且保持不变），待测小灯泡标有“2.2伏”字样，滑动变阻器标有“50Ω1A”的字样．

（1）实验电路如图（a）所示，请在图中的〇内填入电表，使之成为正确的电路．

（2）实验中，当电压表示数为　　V，小灯泡正常发光，此时电流表的指针如图（b）所示为　　A，小灯泡的额定功率为　　W．

三．解答题（共7小题）

8．我们知道：

“电流通过导体时产生的热量，与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比．”这就是焦耳定律，用公式可表达为：

Q=I2Rt．爱动脑筋的小华在探究这个问题时，设计了如图所示的实验，只连接一次电路就完成了实验探究，以下关于实验的一些条件和现象，请完成填空

（1）电阻丝的选择要R甲　　R乙（选填“≠”或“=”），已知R甲=R丙．

（2）各烧瓶中的煤油质量应该　　（选“相同”、“不同”），加热后，然后密封烧瓶里的煤油，观察温度计的示数高低，就可以对比电阻丝　　．

（3）探究电热的多少与电流的关系，应该对比　　两个烧瓶中温度计的示数．

（4）探究电热的多少与电阻的关系，应该对比　　两个烧瓶中温度计的示数．

（5）实验过程中，发现开关闭合很长时间后，温度计的示数都没有变化，如果故障是滑动变阻器的滑片接触不良所致，当用电压表正确地接在A、D两点时，电压表　　示数．（填“有”或“没有”）

（6）小君同学建议用水来做实验，被否决了，不妥的原因是　　．

9．小明同学的玩具电动车上，有一微型直流电动机，小明将它接在图示的电路中，闭合开关后，移动变阻器的滑动片P．

（1）当电压表示数为0.3V时，电动机不转动，此时电流表示数为0.3A．求电动机线圈的电阻是多大？

（2）当电压表示数为3V时，电动机正常转动，此时电流表示数为0.4A．求电动机的发热功率及对外做功的机械功率．

10．（2012•重庆）为了测定额定电压为“2.5V”小灯泡的电功率，小明同学设计了如图甲所示的电路图．实验中各元件完好，电源电压保持不变．

（1）连接电路的过程中开关应　　．请你在图乙中用笔画线代替导线，帮小明同学将电路连接完整．（连线不得交叉）

（2）小明同学闭合开关后，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，接下来他首先应进行的操作是

　（选填字母序号）

A．检查电路是否断路B．更换小灯泡C．移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光

（3）为了测量小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器，当电压表的示数为　　V时，灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，则通过小灯泡的电流为　　A，该灯泡的额定功率为　　W．

（4）实验过程中，有些小组的小灯泡先由暗变亮，然后发出耀眼的光后被烧坏．为了避免灯丝烧断，请提出在调节滑动变阻器的过程中应注意的事项：

　　．

11．（2012•无锡）小明和同学在打扫实验室时，发现实验桌上有一个灯泡，灯泡上标明额定电压为4V，额定功率看不清楚．小明很想知道它的额定功率，刚好桌上还有电阻箱、电流表、开关、12V的稳压电源各一个，小明用它们连成了如图所示的电路，其中R为电阻箱，小明测出了电流表示数随电阻箱阻值变化的几组值，并将其记录在如下的表格中．

电流/A

O．90

0.80

0.50

O．36

0.28

0.22

电阻/Q

8

10

20

30

40

50

（1）当电流为0.50A时，电阻箱两端的电压是　　V，灯泡的电阻为　　Ω．

（2）根据表中数据，请求出小灯泡的额定功率．。

（3）小明的同学发现小明记录的数据中有一个电流值有错误，这个错误数据是　　A．

（4）小明的同学认为利用图示器材还能进行下列实验，其中无法完成的是　　．

A．测量小灯泡正常工作时的电阻B．探究小灯泡的亮度与灯泡功率的关系

C．探究导体中的电流与电压的关系D．探究串联电路中电流的特点．

12．（2012•通辽）同学们在“测定小灯泡电功率”的实验中，电源用三节新干电池，小灯泡额定电压为2.5V，灯丝电阻阻值约为10Ω．

（1）请用笔画线代替导线，将如图甲的实物电路连接完整．

（2）小明同学正确连接电路闭合开关后，发现小灯泡不亮，电压表有示数，电流表指针几乎不动，产生这一现象的原因是　　（写出一种即可）．

（3）小亮同学闭合开关，移动滑片P到某一点时，电压表示数为（如图乙所示）　　V，若他想测量小灯泡的额定功率，应