第十五讲 电功率 第二节 测量小灯泡的电功率.docx
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第十五讲电功率第二节测量小灯泡的电功率
第十五讲 电功率
第二节 测量小灯泡的电功率
实验剖析
实验测量小灯泡的电功率
命题方向
1.实验原理(P=UI)
2.实验电路图
3.电路连接:
(1)根据实物图画电路图
(2)连接实物图、电路图
(3)电路连接错误的判断与改正
(4)电路设计
4.开关和滑动变阻器
(1)实验前开关状态(断开)
(2)滑动变阻器的连接方式(一上一下)
(3)实验前滑动变阻器滑片的位置(阻值最大处)
(4)滑动变阻器的作用(改变灯泡两端的电压;保护电路)
5.实验步骤完善
6.电流表、电压表的使用和读数
(1)量程的选择
(2)正、负接线柱的正确连接(电流正进负出)
(3)电表读数
7.电路故障分析与处理
(1)电表示数有无的原因:
①电流表无示数(与电流表串联的电路发生断路或电流表短路);②电流表指针满偏(与电流表串联的电路发生短路或电流表量程太小);③电压表无示数(与电压表并联的电路发生短路);④电压表示数接近电源电压(与电压表并联的电路发生断路)
(2)小灯泡不亮的原因:
①电路完好灯不亮(滑动变阻器连入电路的阻值太大);②灯不亮(灯泡短路或断路,根据电表示数来确定)
8.多次改变小灯泡两端的电压,得出多组数据,记录数据及绘制U-I曲线,分析灯丝阻值随电压的变化规律及其原因
9.计算小灯泡的电功率
10.实际功率与灯泡亮暗的关系(实际功率越大,灯泡越亮)
11.温度对灯泡灯丝电阻的影响(温度越高,灯丝电阻越大)
12.实验操作及措施改进
13.多次测量不能求平均值的原因(电压改变,功率也改变)
14.内阻对测量结果的影响
15.特殊方法测电功率(见下表格)
实验结论:
(1)不同电压下,小灯泡的功率不同。
实际电压越大,小灯泡功率越大。
(2)小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定,实际功率越大,小灯泡越亮.。
特殊法测电功率
缺电流表缺电压表
电路设计
步骤
①闭合S、S1,移动滑动变阻器滑片,使电压表的读数为U额;
②断开S1,闭合S2,读出电压表的示数为U1
结论
电路设计
步骤
①闭合S、S1,移动滑动变阻器滑片,使电压表的读数为I额·R0;
②断开S1,闭合S2,读出电压表的示数为U1
结论
缺电压表
电路设计
步骤
①将电压表调零,断开开关,按图连接电路;②调节R2的滑片移动到最左端,调节R1的阻值使电压表示数为U额;③保持R1的滑片位置不变,R2的滑片移动到最右端,读出并记录电压表的示数U,断开开关S
结论
电路设计
步骤
①闭合S、S2,移动滑动变阻器滑片,使电流表的读数为
;
②断开S2,闭合S1,读出电流表的示数为I1
结论
电路设计
步骤
①闭合S、S2,移动滑动变阻器滑片,使电流表的读数为I额;
②断开S2,闭合S1,读出电流表的示数为I1
结论
电路设计
步骤
①只闭合S1,移动变阻器滑片,使电流表示数为I0
②断开S1,闭合S2,滑片不动,调节电阻箱,当电流表示数为I0时,读出电阻箱连入电路中的电阻为R
结论
电路设计
步骤
①只闭合S1,移动变阻器滑片,使电流表示数为I0
②保持滑片P位置不变,再闭合S2,电流表此时示数为I
结论
例在测定“小灯泡电功率”的实验中,电源电压为3V,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,将图甲中的实物电路连接完整;
(2)闭合开关前,图甲中滑动变阻器的滑片P应位于________(选填“A”或“B”)端;
(3)小叶同学闭合开关,移动滑片P到某一点时,电压表示数(如图乙所示)为________V,若他想测量小灯泡的额定功率,应将图甲中滑片P向______(选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为2.5V;
(4)小叶同学移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图丙所示的I-U图像,根据图像信息,可计算出小灯泡的额定功率是______W。
【解析】
(1)电流表串联接入电路,由题意知,小灯泡正常工作时的电流约为
,则应该选择0~0.6A的量程;
(2)闭合开关前,滑动变阻器接入电路的阻值应最大,即滑片在A端;(3)电压表示数为2.2V,则应将滑片向B端移动,使电压表示数为2.5V为止;(4)由题图丙可知,当电压表示数为2.5V时,电流为0.2A,则小灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×0.2A=0.5W。
【答案】
(1)如图所示;
(2)
(3)2.2
(4)0.5
实验延伸
(1)根据实物图画电路图;
(2)闭合开关后,发现灯泡不亮,电压表无示数,电流表有示数.若电路中仅有一处故障,这个故障可能是:
____________;
(3)排除故障后继续实验,小叶进行了4次测量,并将有关数据及现象记录在表格中.在第1次实验中小灯泡不亮的原因是_____________________。
安徽中考真题在线
1.(2016安徽,20,9分)要求测量额定电压为2.5V小灯泡的电功率。
(1)按照电路图a,将图b中的实物连接成实验电路;
(2)在电路连接过程中开关应处于________状态;闭合开关前,要把滑动变阻器的滑片移到______(根据你连接的实物电路选填“最右端”或“最左端”);
(3)实验时某次电压表的示数为2.20V,对应电流表示数如图c所示,则小灯泡此时的电功率为________W;要想测出小灯泡的额定电功率,接下来的操作是:
________________________________________。
2.(2015安徽,20,8分)某同学要测量一个额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率,电路图如图甲所示。
使用的电源电压约为6V,滑动变阻器的规格是“5Ω 2A”。
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应移到____(选填“a”或“b”)端;
(2)该同学将滑片移至正确位置后,闭合开关,观察到电压表的示数如图乙所示,此时小灯泡两端的电压为________V.为了保证小灯泡不被损坏,接下来应该进行的操作是____________;
(3)为了能测出这个小灯泡的额定功率,请你写出一条改进措施:
___________________________________。
3.(2012安徽,20,8分)李明同学设计了如图所示电路测量小灯泡的电功率。
(1)根据图示电路(实物图),在方框内画出电路图;
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移至______(选填“A”或“B”)端;
(3)实验时,电压表的示数为U,电流表的示数为I,该同学利用P=UI计算出小灯泡的电功率.若考虑电表的电阻对测量的影响,则电功率的测量结果与真实值相比偏____(选填“大”或“小”),原因是______________________________。
针对训练
1.某实验小组用伏安法测量小灯泡的电功率,待测小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)请用笔画线代替导线,完成图甲实物电路的连接。
(要求:
连线不得交叉,电压表量程要正确)
(2)检查电路连接无误后,闭合开关S,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可能是。
(3)故障排除后进行实验,通过移动滑片记录了多组数据,并作了如图乙所示的I-U图像。
据图可知小灯泡的额定功率为W。
(4)现将该小灯泡与一个10Ω的定值电阻串联后接入电压为3V的电源两端,此时小灯泡的实际功率
是W。
2.用如图所示电路,测量一个额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率,电阻R的阻值已知。
(1)请用笔画线代替导线把电路连接完整。
(2)在闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最端(选填“左”或“右”)。
(3)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为V,此时灯泡正常发光。
(4)接下来应进行的实验步骤是:
。
3.小明在实验室发现一只标有“2.5V0.3A”字样的小灯泡,他想测定这个小灯泡的电功率,请你帮他完成以下实验:
(1)请科学合理连接实物电路。
(2)连接电路时,开关应(选填“断开”或“闭合”)。
实验中小明移动滑动变阻器滑片P,先后使电压表的示数为2.0V、2.5V,分别读出电流表示数并记录数据。
①小灯泡的额定功率是W。
次数
电压U/V
电流I/A
电功率P/W
1
2.0
0.26
0.52
2
2.5
0.30
②当电压表示数是2.5V时,滑片位置如上图所示,若要测量小灯泡两端电压为3.0V时的电功率,应向移动滑片。
(3)利用表格中的数据还可以计算的另一个物理量是。
4.小华在“测量小灯泡的额定功率”实验中,所用小灯泡上标有“3.8V”字样,电源电压恒为6V。
(1)根据图甲所示的电路图,请用笔画线代替导线,完成图乙所示实物图的连接:
(2)电路安装并调试好后开始实验,小华在调节变阻器滑片的过程中,眼睛应注视的示数,直至灯泡正常发光,此时电流表的示数如图丙所示,该电流值为A,则灯泡的额定功率为W。
(3)小华刚准备拆除电路结束实验时,同组的小红提出,在调节变阻器滑片使灯泡正常发光时,电压表的示数很难准确达到3.8V,由此可能造成一定的测量误差,她认为小华可以在前面
(2)操作的基础上,对电路稍作改动,就能提高测量数据的精确度。
请你帮小红补全测量步骤(补全步骤时必须准确阐述接法和操作要点):
①断开开关,;
②闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为V,并读出此时电流表的示数;
③计算出灯泡的额定功率。
5.在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡额定电压为2.5V(电阻值约为5Ω)。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。
(2)连接好电路后闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,则出现故障的原因是(选填“小灯泡断路”或“小灯泡短路”)。
(3)故障排除后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片P到某处时,电压表示数为2V,为了测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向(选填“左”或“右”)端移动,使电压表示数为2.5V,此时电流表指针位置如图乙所示,则小灯泡的额定功率为W。
(4)若此实验中电流表坏了,为了测出小灯泡的额定功率,小组同学们增加了一个R0=5Ω的定值电阻,设计了如图丙所示的电路和如下实验方案:
①调节滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电压;
②保持滑片位置不变,只将电压表的a点改接到c点,测出定值电阻R0两端的电压U0,通过计算就可得到小灯泡的额定功率。
请你指出该设计方案中存在的问题:
(写出一条即可)。
6.同学们在“探究小灯泡的亮度与功率的关系”实验中,所用电源电压为6V,灯泡的额定电压U0=3.8V,额定功率在1~1.5W的范围内。
(1)按图甲所示的电路图,请你用笔画线代替导线将图乙的电路补充完整。
(2)另一组的小张同学在实验过程中发现电流表、电压表示数如图丙所示,此时电流表的示数是A,电压表的示数是V;经分析造成这种现象的原因是。
(3)小张同学重新调整电路连接后,继续探究小灯泡在额定功率时的亮度,但发现无法准确读出额定电压,他用第
(2)小问中所测数据先算出灯泡的电阻RL,再根据P0=
计算灯泡的额定功率.按此方案算出灯的额定功率比真实值偏(选填“大”或“小”),原因是。
7.用图甲所示的实验电路,测量一个标有“2.5V”字样的小灯泡的额定功率。
(1)请在虚线框内画出与图甲对应的电路图。
(2)闭合开关后,电流表和电压表的示数都较小,小灯泡不发光,其原因是:
。
(3)经过调整后,小灯泡发光,但如何使小灯泡正常发光呢?
你的措施是:
。
(4)爱探究的小强用另一只电流表
和一个5Ω的定值电阻R,连接了如图乙所示的电路,同样测出了小灯泡的额定功率。
具体操作是:
闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电流表
的示数为A,小灯泡正常发光。
此时电流表
的示数如图丙所示,则小灯泡的额定功率为W。
参考答案
实验延伸
(1)如图所示
(2))灯泡短路(3)滑动变阻器连入电路的阻值太大,小灯泡的实际功率太小
安徽中考真题在线
1.
(1)如图所示
(2)断开 最右端(根据学生实际连线情况给分) (3)0.528(或0.53) 移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为2.5V,记录此时电流表的示数
【解析】
(1)要测小灯泡的额定功率,在有电流表和电压表时可以用“伏安法”来测量,所以电流表与小灯泡串联,电压表与小灯泡并联,接入电路中的滑动变阻器要采用“一上一下”的接法,电路图如答图所示;
(2)连接电路过程中,开关要始终处于断开状态,接入的滑动变阻器要使电阻最大,从答图上看应将滑片移到最右端;(3)从题图c可以看出电流表用的量程是0~0.6A,所以电流表读数为0.24A,小灯泡的电功率P=UI=2.2V×0.24A=0.528W,要想测得小灯泡额定功率,需要调节滑动变阻器滑片,使小灯泡两端的电压达到2.5V,记下此时电流表的示数.再通过P=UI即可计算出小灯泡的额定功率。
2.
(1)b
(2)2.9 断开开关 (3)减小电源电压或更换最大阻值更大的滑动变阻器
【解析】
(1)为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片应该置于最大阻值处,由电路图知,当滑动变阻器向右移动时电阻增大,则P应移至b端;
(2)看量程:
电压表所选量程为0~3V;看分度值:
分度值为0.1V;读数:
指针指在2后第九小格处,则示数为2V+0.1V×9=2.9V.小灯泡的额定电压为2.5V,此时小灯泡两端的电压为2.9V,高于其额定电压,说明选择的器材有问题,为保证小灯泡不被损坏,应该立即断开开关;(3)为了测量小灯泡的额定功率,必须让小灯泡两端的电压等于额定电压,也就是小灯泡两端的电压必须减小,如果不换滑动变阻器,就必须减小电源电压,也可以换用阻值更大的滑动变阻器,让滑动变阻器分得更大的电压。
3.
(1)如图所示
(2)A (3)大 电流表的测量值偏大
【解析】
(1)根据实物图画出电路图,如答图所示;
(2)根据实物图可知,当滑动变阻器滑片在A端时,滑动变阻器接入电路的阻值为最大值,所以,闭合开关前,滑动变阻器滑片应移至A端;(3)电路中,电压表并联在灯泡两端,电压表的测量值U与真实值相等;电流表测的是流过灯泡与流过电压表的电流之和,电流表的测量值I比通过小灯泡的电流值大,因此由P=UI求出的电功率测量值比真实值偏大。
针对训练
1.
(1)如图所示
(2)小灯泡断路(3)0.75(4)0.2
【解析】
(1)小灯泡的额定电压为2.5V,故电压表应选择0~3V的量程,且“3”接线柱接到小灯泡的右端,“-”接线柱接到小灯泡的左端;
(2)闭合开关,电流表指针几乎不动,而电压表有示数,说明电路出现了断路现象.由于电压表有示数,说明它的两接线柱到电源的正负极间为通路,而被它测量的小灯泡发生了断路;(3)从题图中可以看出,当小灯泡两端的电压为2.5V时,通过它的电流为0.3A,则小灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×0.3A=0.75W;(4)小灯泡与一个10Ω的定值电阻串联接入3V的电源中时,因为串联电路中各处的电流相等,且总电压等于各分电压之和,所以根据欧姆定律可得:
U=UL+IR,即3V=UL+I×10Ω,由图像可知,当电路中的电流I=0.2A、UL=1V时符合,故此时小灯泡的实际功率为P=UI=1V×0.2A=0.2W。
2.
(1)如图所示
(2)左(3)2.5(4)保持滑动变阻器滑片P的位置不动,将电压表并联在定值电阻R的两端,读出电压表的示数
【解析】本题考查电功率的测量,涉及电路连接、器材使用、实验操作方法等内容.
(1)电压表要并联在小灯泡两端,如答图所示;
(2)在闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大的左端;(3)要使小灯泡正常发光,必须使它两端的电压为其额定电压2.5V;(4)接下来应进行的实验步骤是:
保持滑动变阻器滑片P的位置不动,将电压表并联在定值电阻R的两端,读出电压表的示数U2,计算出此时电路中的电流I=
,然后根据P=UI计算出小灯泡的额定功率。
3.
(1)如图所示
(2)断开①0.75②左(3)小灯泡电阻
【解析】
(1)由于题目所给小灯泡的额定电流是0.3A,则电流表应选0~0.6A的量程,滑动变阻器按“一上一下”原则接入电路;
(2)连接电路时,开关是断开的;①小灯泡的额定功率是P额=U额×I额=2.5V×0.3A=0.75W;②若要测量小灯泡两端电压是3.0V时的电功率,即让小灯泡两端电压增大,根据串联分压的特点,滑动变阻器接入电路的阻值应减小,由题图知,应向左移动滑片;(3)表格中记录了小灯泡两端电压和通过小灯泡的电流,则根据欧姆定律,还可以计算出小灯泡的电阻。
4.
(1)如图所示
(2)电压表0.31.14(3)①将电压表并联在滑动变阻器两端,将量程换为0~3V②2.2
【解析】
(1)电压表并联在灯泡的两端,由于灯泡的额定电压为3.8V,电压表应该选择大量程,滑动变阻器“一上一下”连入电路;
(2)测量小灯泡的额定功率,必须让灯泡正常发光,也就是灯泡两端的电压达到额定电压,因此调节滑动变阻器时应该观察电压表;根据题图可知,小灯泡正常发光的电流为0.3A,电功率为P=UI=3.8V×0.3A=1.14W;(3)电源电压为6V,根据串联电路的电压规律可知,当灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压为2.2V,因此可以把电压表并联在滑动变阻器的两端,且把电压表的量程改接为小量程,调节滑动变阻器,当电压表的示数为2.2V,记下此时电流表的示数即可。
5.
(1)如图所示
(2)小灯泡短路(3)左1.25(4)电压表的a点接到c点时,电压表的正负接线柱接反了(小灯泡两端的电压达不到它的额定电压)
【解析】
(1)由小灯泡额定电压为2.5V可知电压表量程选0~3V,滑动变阻器要“一上一下”接入电路,如答图所示;
(2)闭合开关后,发现电流表有示数,即表明是通路,不是断路;此时电压表无示数,电压表测量的小灯泡的电压,故说明小灯泡短路;(3)由题可知,此时电压表示数是2V,若要使得小灯泡电压为2.5V,即需要让变阻器的电压变小,即变阻器的电阻必须变小,此时变阻器的滑片左边的电阻丝接入电路,所以滑片只需向左移动即可;由题图乙可知,灯泡正常工作时,电流表选择的是小量程,故分度值是0.02A,所以此时的示数是0.5A,小灯泡的额定功率是P=UI=2.5V×0.5A=1.25W;(4)根据题图丙可知,在该实验电路中,将电压表的a点直接改接到c点,此时电压表的正负接线柱接反了,故错误;由于小灯泡与定值电阻R0串联,由串联电路分压原理可知,小灯泡两端的电压达不到它的额定电压,这也是一处错误。
6.
(1)如图所示
(2)0.22电压表量程接在了0~3V(3)大灯泡的电阻发生了变化
【解析】
(1)灯泡的额定电压为3.8V,电压表的量程应选0~15V,与灯泡并联;根据滑动变阻器“一上一下”的原则,应将开关右端的接线柱与滑动变阻器上端接线柱连接.如答图所示;
(2)由题图丙可知,电流表所选的量程应为0~0.6A,分度值为0.02A,则其示数为0.2A.电压表所选的量程为0~15V,分度值为0.5V,则其示数为10V,而电源电压为6V,电压表的示数不符合题意;故此时电压表所选的量程为0~3V,其分度值为0.1V,则其示数为2V;(3)灯泡的电阻受温度的影响,灯泡两端的电压越大,电阻越大;灯泡两端电压为2V时的电阻比灯泡正常工作时的电阻小,将其阻值代入公式P=
,由于U不变,R偏小,故所算出灯泡的额定功率比真实值偏大。
7.
(1)如图所示
(2)滑动变阻器接入电路的阻值过大,电流过小,小灯泡的实际功率较小,没有达到发光功率(3)移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数等于灯泡的额定电压2.5V(4)0.51
【解析】
(1)由题图甲知:
电源、滑动变阻器、灯泡、电流表串联接入电路,电压表并联在灯泡两端,滑动变阻器用右半部分电阻丝,据此画出电路图如答图所示;
(2)闭合开关后,电流表和电压表的示数都较小,小灯泡不发光,其原因是:
滑动变阻器接入电路的阻值过大,电流过小,小灯泡的实际功率较小,没有达到发光功率;(3)灯泡发光较暗,要使小灯泡正常发光,应移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数等于灯泡的额定电压2.5V;(4)由题图乙知:
定值电阻与灯泡并联,它们两端的电压相等,当定值电阻两端电压等于灯泡的额定电压UL=2.5V时,灯泡正常发光,此时电流表
的示数I2=
=0.5A;由题图乙知,电流表
的量程是0~3A,由题图丙知电流表的最小分度值是0.1A,电流表
读数I1=0.9A,则流过灯泡的电流IL=I1-I2=0.9A-0.5A=0.4A,所以灯泡的额定功率P=ULIL=2.5V×0.4A=1W。
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- 第十五讲 电功率 第二节 测量小灯泡的电功率 第十五 第二 测量 灯泡