初中物理电功率的测量实验.docx
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初中物理电功率的测量实验
第14讲实验:
电功率的测量
教学目标
1.掌握电功率测量的实验过程
【经典例题一】
1.在“测量小灯泡额定功率”的实验中,器材有:
电源(电压恒为3V)、开关、电压表和电流表各一只、额定电压为2.5V的灯泡、滑动变阻器(20Ω、1A)、导线若干。
(1)以画线代替导线,将图甲中的实物图连接完整。
(要求:
滑片向左移动时小灯泡变亮)
(2)闭合开关前,发现电流表的指针如图乙所示,其原因是 ;
(3)问题解决后,第一小组的同学通过改变滑动变阻器的阻值,得到了小灯泡的电流随其两端电压变化的图象,如图丙所示,则小灯泡的额定功率为 W;
(4)第一小组的同学在实验中还发现,电压表与电流表示数的比值变大,原因是 ;
(5)第二小组的同学在准备进行实验时,发现电压表坏了,他们找到了一个阻值为10Ω的定值电阻R0,设计了如图丁所示的电路,也顺利的完成了实验:
①先闭合开关S、S1,断开S2,调节滑动变阻器,使电流表的示数为I1,则I1= A;
②保持滑片P的位置不变,闭合开关S、S2,断开S1,读出电流表的示数为I2,则小灯泡的额定功率P额= 。
(用U额、I1、I2表示)
【变式练习】
2.小宇在“测定小灯泡电功率”实验中,小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为10Ω。
(1)电路连接如图1,闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表有示数,电流表指针几乎不动,产生这个现象的原因可能是 。
(2)排除故障后,根据实验数据画出如图2所示的U﹣I图象,小灯泡额定电流为 ,计算出小灯泡的额定功率是 。
(3)完成上述实验后,小宇设计了如图3所示的电路,在不使用电压表的情况下测出了额定电流为I额的小灯泡的额定功率。
实验方案如下:
(电源电压不变,滑动变阻器R1的最大阻值为R0)
①按图2电路图连接电路;
②只闭合开关 ,移动R1滑片,使电流表的示数为I额,小灯泡正常发光;
③只闭合开关 ,保持R1滑片位置不动,移动R2滑片使电流表的示数为I额;
④保持 (选填“R1”或“R2”)滑片位置不动,将另一个滑动变阻器滑片移到最左端,电流表的示数为I1,再将此滑动变阻器的滑片移到最右端,电流表的示数为I2;
⑤小灯泡额定功率的表达式为P额= 。
(用I额、I1、I2、R0表示)
3.小明在测量额定电压为3.8V的小灯泡电功率实验中,连接了如图甲所示的电路:
(1)小明在未检查电路连接是否正确的情况下,闭合开关,向左逐渐调节滑动变阻器的滑片,电压表的示数 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)小明分析电路后发现,一根导线连接有误,请你在图甲中连接错误的导线上打“×”,只改动一根导线,使电路连接正确;
(3)排除故障后,继续实验,分别记下了多组电压表和电流表示数,并绘制了如图乙所示的I﹣U图象。
某次实验时电流表示数如丙所示,此时小灯泡的电阻是 Ω;此时它的额定功率是 W;
(4)测出小灯泡的定功率后,某同学又把小灯泡两端电压调为额定电压的一半,发现测得的功率并不等于其额定功率的四分之一,其原因是 ;
(5)小明重新选择实验器材,不用电流表就测出了另一个额定电流为I=0.3A的小灯泡的额定功率,设计的电路图如图丁所示。
请你将下列实验步骤补充完整,并计算出小灯泡的额定功率(电源电压恒为U,定值电阻R的阻值为8Ω):
①开关S闭合,开关S1连接触点“2”时,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为 时,小灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器滑片位置不动,使开关S1连接触点1,这时电压表的示教为U1;小灯泡额定功率的表达式为P额= (用题中已知或所测物理量的字母表示)。
4.实验老师为“测量小灯泡额定功率”准备了如下器材:
电源(电压恒为6V)开关、电压表和电流表各一只、额定电压为2.5V的待测小灯泡(电阻约为10Ω)、滑动变阻器(“20Ω1A”)、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物图连接完整(要求:
滑片向右移动灯泡变亮)。
(2)闭合开关前电流表的指针如图乙所示,其原因是 。
(3)故障排除后,调节滑动变阻器的滑片,并绘制了小灯泡的电流随其两端电压变化的关系如图丙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
(4)小陈同学为了验证电流跟电阻的关系,他又借到了一个滑动变阻器(50Ω0.5A)和五个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω),其余器材不变。
用定值电阻更换甲图中的灯泡,小陈同学得到如图丁所示的电流随定值电阻变化的图象,则实验中他所用的滑动变阻器是 (选填字母:
A.20Ω1AB.50Ω0.5A),若某次实验中滑动变阻器连入的阻值为14Ω,则所用定值电阻的阻值为 Ω。
(5)下课前老师布置了一道课后作业。
要求:
在只有下列实验器材的前提下测出未知定值电阻Rx的阻值。
实验器材:
电阻Rx、电源(电压恒定但未知)、滑动变阻器(已知最大阻值为R0)、电流表、开关、导线若干。
小张同学设计了如图戊所示的电路图,用以下步骤测Rx的阻值。
①闭合开关S,移动滑片P至B端,记下电流表示数I1
;
②移动滑片P至A端,记下电流表示数I2(I2未超过电流表的量程);
③请帮他写出Rx的表达式:
Rx= (用字母R0、I1、I2表示)。
5.小明在“探究小灯泡在不同电压下工作时的电功率”的实验时,实验室提供了如下器材:
电源(电压恒为8V),一个电流表,一个电压表,滑动变阻器“20Ω2A”,小灯泡(额定电压2.5V,额定功率小于1.2W),一个阻值已知的定值电阻R0,开关及导线若干。
(1)请根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线,完成实验电路图乙的连接(要求:
滑动变阻器的滑片P向右滑动时灯变亮;连线不能交叉)。
(2)正确连接电路后,闭合开关进行实验,记录的数据如下表所示。
当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图丙所示,小灯泡的额定功率为 W.
1
2
3
4
5
电压/V
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
电流/A
0.24
0.32
0.38
0.44
电功率/W
(3)分析表中数据可得出结论:
小灯泡工作时,消耗的电功率随电压的增大而 (选填“增大”、“不变”或“减小”),小灯泡的实际功率由 (选填“额定功率”、“额定电压”或“实际电压”)决定。
(4)完成实验后,利用上述器材,小明又想出一种测量小灯泡额定功率的方法,设计了如图所示的电路,所用电压表量程为“0~15V”,请将以下实验步骤补充完整。
①检查电路无误后,闭合开关S,将开关S1拨至“1”,调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为 V;
②滑动变阻器滑片不动,再将开关S1,拨至“2”读出电压表示数为U0;
③小灯泡的额定功率P额= (用U额、U0、R0表示)。
若步骤②中,在将开关S1拨至“2”时,不小心将滑片向右移动了少许,其他操作正确,则测出的小灯泡额定功率比真实值 (选填“偏大”或“偏小”)。
6.在“测量小灯泡的电功率”实验中,小丹设计了如图甲所示的电路图,已知小灯泡的额定电压为2.5V,滑动变阻器规格为“20Ω1A”,电源是由2节新干电池串联组成。
(1)用笔画线代替导线,帮助小丹按电路图甲将图乙电路连接完整(要求导线不交叉,且滑片P向B端移动时,滑动变阻器阻值变大)。
(2)连接好电路后,闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表有示数,电压表无示数,则电路故障可能是灯泡 (选填“短路”或“断路”)。
(3)排除故障后,缓慢移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.5V,电流表示数如图丙所示为 A,则小灯泡的额定功率为 W,此时灯丝的电阻为 Ω。
(4)小丹继续测量小灯泡两端电压略高于额定电压时的电功率,滑动变阻器的滑片应向 端调节(选填“A”或“B”),观察到小灯泡变亮。
(5)表是小丹根据实验测得的多组数据,她通过分析数据发现小灯泡灯丝的电阻是变化的,则影响小灯泡灯丝电阻变化的主要因素是 。
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
2.8
电流I/A
0.12
0.16
0.18
0.22
(6)小丹经过思考,发现用两只电流表和一个阻值为R0的定值电阻也可以测出小灯泡的额定功率,她设计的电路如图丁所示,具体操作是:
闭合开关S,调节滑动变阻器使电流表A1的示数为I1时,小灯泡正常发光,此时电流表A2的示数为I2则小灯泡额定功率的表达式为P= (用I1、I2、R0表示)
7.某同学利用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的电路补充完整(导线不得交叉);
(2)连接电路后,闭合开关,灯泡不亮,电流表和电压表都有示数,但是数值较小,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡都不发光,两电表示数均无变化,产生这一故障的原因可能是:
;
(3)该同学排除故障后,移动滑动变阻器的滑片到某一位置,电压表的示数如图乙所示,此时小灯泡两端的电压为 V.要测量小灯泡的额定电功率,应将图甲中滑动变阻器的滑片向 (填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为2.5V;
(4)移动滑动变阻器的滑片,记下多组电压和电流值,并绘制成图丙所示的U﹣I图象,根据图象的信息可以计算出小灯泡的额定电功率为 W;
(5)为了用电流表、电阻箱R和滑动变阻器,测量额定电流为I额的小灯泡的额定电功率,该同学设计了如图丁所示的电路。
操作步骤为:
①闭合开关S、S1,断开S2,移动滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为I额,此时小灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器滑片的位置不动,闭合开关S、S2,断开S1,调节电阻箱R,使电流表的示数为I额,读出此时电阻箱的电阻值为R0,则小灯泡的额定电功率的表达式为P额= 。
8.在“测量小灯泡额定功率”的实验中,实验器材有:
两节新干电池、电流表、电压表、额定电压2.5V的小灯泡,滑动变阻器、开关,导线若干,实物电路如图甲所示。
(1)甲图中有一根导线连接错误,请在导线上画“×”并在图上改正(所画的导线用实线且不能交叉)。
(2)改正错误后进行实验,根据实验数据描出的小灯泡的I﹣U图象如图乙所示,则小灯泡额定功率是 W。
(3)仅用该实验装置中的器材,以下探究活动能够完成的是 。
A.测量小灯泡的电阻
B.探究串联电路电流的特点
C.探究串联电路电压的特点
D.探究电流与电压的关系
(4)完成上面实验后,小明又设计了如图丙所示的电路,测出了额定电流为I额小灯泡L2的额定功率。
实验方案如下:
(电源电压不变,滑动变阻器R1的最大阻值为R1,滑动变阻器R2的最大阻值为R2)
①只闭合开关S和S2,移动R1滑片,使电流表示数为I额。
②只闭合开关S和S1,保持R1滑片位置不动,移动R2滑片,使电流表的示数为I额.保持滑动变阻器 的滑片位置不动,将另一个滑动变阻器滑片移到最左端,电流表的示数为I1,再将此滑动变阻器的滑片移到最右端,电流表的示数为I2,则小灯泡额定功率的表达式P额= 。
(用I额、I1、I2、R1、R2中的字母表示)
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- 关 键 词:
- 初中 物理 电功率 测量 实验