教育资料第3节测量小灯泡的电功率学习精品.docx
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教育资料第3节测量小灯泡的电功率学习精品
2019-2019人教版物理九年级课时练习
(第十八章 电功率)
第3节 测量小灯泡的电功率
学号班级姓名
1.在“测定小灯泡额定功率”的实验中,小红所在的实验小组用的电源电压为6V,小灯泡的额定电压为2.5V、电阻约为10Ω,所用滑动变阻器R的铭牌上标有“20Ω 1A”字样。
他们所设计的实验电路如图甲所示。
(1)请你用笔画线代替导线,将实物电路甲补充完整。
(导线不能交叉)
(2)电路甲正确连接后,在闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应位于最左(选填“左”或“右”)端。
(3)小红同学闭合开关,移动滑片P到某一位置时,电压表的示数如图乙所示为2V;若她想测量小灯泡的额定功率,应将图甲中滑片P向右(选填“左”或“右”)端移动,使电压表的示数为2.5V。
(4)小红同学移动滑片得到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图象,根据图象信息,计算出小灯泡的额定功率是0.5W。
【解析】
(1)小灯泡的额定电压为2.5V,小于3V,故电压表选用小量程,将电压表并联在灯的两端,如图所示:
(2)在闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应位于阻值最大的位置,因滑片以右电阻丝连入电路,故滑片应位于最左端。
(3)电压表使用小量程,分度值为0.1V,示数为2V,因额定电压为2.5V,故要增大小灯泡的电压,根据串联电路电压的特点,要减小变阻器的电压,根据分压的原理,减小变阻器连入电路中的电阻即可,所以,应将图甲中滑片P向右端移动,使电压表的示数为2.5V。
(4)小灯泡的额定电压为2.5V,由图知对应的电流为0.2A,所以小灯泡的额定功率P额=U额I=2.5V×0.2A=0.5W。
2.一家庭用的白炽灯标有“220V ?
W”字样,额定功率数值已模糊不清。
小明想到利用如图所示的家庭电能表[表盘上标有“3200imp/(kW·h)”,表示每消耗1kW·h的电能,指示灯闪烁3200次]也能测出其额定功率。
(1)该电能表允许通过的最大电流是40A。
(2)为完成实验,还需补充的一个器材是秒表。
(3)请设计出测量该灯泡电功率的实验方案,写出合理的实验步骤及最终表达式。
实验步骤:
①将其他用电器开关断开,只让白炽灯发光;②用秒表记录下电能表指示灯闪烁n次时所用时间t;
最终表达式(用所测出的物理量表达):
P=
kW。
【解析】
(1)电能表表盘上的“10(40)A”,其中40A表示平时允许通过的最大电流为40A。
(2)根据电功率公式P=
可知,需要测量电功和时间的仪器,由于家庭电能表可以测量白炽灯消耗的电能,故还需要测量时间的仪器:
秒表。
(3)步骤:
①将其他用电器开关断开,只让白炽灯发光;
②用秒表记录电能表指示灯闪烁n次时所用时间t。
根据电能表的表盘上标有的“3200imp/(kW·h)”信息可知:
灯泡消耗的电能为W=
kW·h,则电灯的电功率表达式P=
=
kW。
3.小芳到实验室做“测量小灯泡额定功率”的实验时,老师只给她提供了如下器材:
标有“2.5V”的小灯泡、电源、滑动变阻器、开关、两个电压表(没有电流表)、阻值为10Ω的定值电阻R0、导线若干。
她根据所给定的器材经过认真思考后设计了正确的实验电路,如图甲是该电路的不完整电路图。
(1)请你将图甲中的电路图补充完整。
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器调至阻值最大的位置。
(3)闭合开关后,为了测量小灯泡的额定功率,应调节滑动变阻器,使电压表V1的示数为2.5V,此时电压表V2的示数如图乙所示,是2.4V。
(4)小灯泡的额定功率为0.6W。
(5)她还进一步设计出了只有电流表没有电压表解决这个问题的方法,其电路图如图丙所示,R0=10Ω,并认为关键的一步是必须调节滑动变阻器,使电流表A2的示数为0.25A时,再读出电流表A1的示数,才能计算小灯泡的额定功率。
【解析】
(1)由题意可知,实验中有两个电压表,没有电流表,根据串联电路的电流特点,利用另一只电压表和定值电阻可间接测得电流,故把另一只电压表并联在R0的两端,如图所示:
(2)为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器阻值调至最大。
(3)小灯泡的额定电压为2.5V,为了测量小灯泡的额定功率,应调节滑动变阻器,使电压表V1的示数为2.5V;由图可知,电压表V2的量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为2.4V。
(4)串联电路中的电流为I=I0=
=
=0.24A;
灯泡的额定功率为P=U额I=2.5V×0.24A=0.6W。
(5)要使小灯泡正常发光,则并联电路的电压为2.5V,
则通过定值电阻的电流为I′=
=
=0.25A;即电流表A2的示数为0.25A。
4.为了测定小灯泡的额定功率,在具体实验操作中,手和眼的分工应该是( B )
A.手移动变阻器的滑片,眼观电流表
B.手移动变阻器的滑片,眼观电压表
C.手移动变阻器的滑片,眼观小灯泡是否发光
D.手按开关,眼观电流表
【解析】 由于滑动变阻器的作用是调节灯泡两端的电压,故在用手调节滑动变阻器的滑片时,眼应观察电压表示数的变化,当电压表达到额定电压时,再去观察电流表的示数及灯泡的亮度。
故选B。
5.如图所示是小华家的电能表表盘。
小华断开其他用电器,只将规格为“220V950W”的电水壶接入电路,测得2min内电能表转盘转过81圈,则以下选项中正确的是( D )
A.小华家本月用电353.6kW·h
B.这个电能表允许用电器工作的总功率不超过2000W
C.电水壶的实际工作电压等于220V
D.电水壶的实际功率是810W
【解析】 电能表的示数是从电能表接入电路后电路消耗电能的总和,所以353.6kW·h不一定是小华家本月用电量,故A错误;这个电能表允许接入的用电器的最大功率:
P=UI=220V×10A=2200W,故B错误;电水壶实际消耗电能:
W=
kW·h=0.027kW·h,电水壶的实际功率P=
=
=0.81kW=810W,低于950W,所以实际电压低于220V,故C错误、D正确。
故选D。
6.小华做“测定小灯泡的电功率”的实验,现有电源(电压保持不变)、待测小灯泡(标有“0.28A”字样)、电流表、电压表(只有0~3V档完好)、滑动变阻器、开关及导线若干。
小华正确连接电路后进行实验,在移动变阻器滑片至某一位置时,发现电压表、电流表的示数如图(a)、(b)所示。
他经过思考重新连接电路进行实验,将新测得的三组数据记录在下表中。
物理量
实验序号
电压U/V
电流I/A
1
3.0
0.24
2
2.2
0.28
3
1.7
0.30
(1)图(b)中电流表的示数为0.24A。
(2)请根据相关信息,求出电源电压及小灯泡的额定功率。
(本小题需写出计算过程)
【解析】
(1)由图(b)可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.24A。
(2)小华正确连接电路时,电压表与灯泡并联,电流表与灯泡串联,如下图所示:
由图(a)可得,电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,灯泡两端的电压为3V,
即灯泡两端的电压为3V时,电路中的电流为0.24A;
由表格数据可知,电压表的示数减小时,电路中的电流变大,
则重新连接电路时,电压表并联在滑动变阻器两端,如下图所示:
由表中数据可知,当电路中的电流为0.24A时,滑动变阻器两端的电压为3V,
综上可知,当电路中的电流为0.24A时,灯泡两端的电压为3V,滑动变阻器两端的电压为3V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,电源的电压U=UL+U滑=3V+3V=6V,
由表格数据可知,电路中的电流为0.28A时,滑动变阻器两端的电压U滑′=2.2V,
则灯泡的额定电压U额=U-U滑′=6V-2.2V=3.8V,
灯泡的额定功率P额=U额I额=3.8V×0.28A=1.064W。
7.实验室购买了一批规格为“2.5V 0.75W”的小灯泡,某同学在利用其中一只小灯泡做测量电功率的实验时,得到了如下几组数据。
次数
第一次
第二次
第三次
电压/V
2
2.5
3
期末冲刺100分完全试卷答案电流/A
0.34
0.4
0.44
数学文化答案
(1)分析这几组数据,你认为该小灯泡否(选填“是”或“否”)合格,原因是在额定电压的条件下小灯泡的实际电功率大于额定功率。
教案的格式
(2)假如生产这种小灯泡钨丝的粗细是一定的,则这个小灯泡内钨丝的长度与合格产品相比是短了(选填“长了”或“短了”)。
用这只小灯泡做实验时,容易出现的故障是灯泡容易烧坏。
【解析】
(1)由表格数据可知,小灯泡的电压为额定电压2.5V时,通过的电流I=0.4A,
则灯泡的实际功率:
P实=UI=2.5V×0.4A=1W,因在额定电压下小灯泡的实际功率P实>P额=0.75W,所以,该小灯泡不合格。
概率论期末试卷及答案
(2)因P实>P额,由P=
的变形式R=
可知,这个小灯泡内钨丝的电阻小于合格产品的电阻;因导体电阻与导体材料、长度、横截面积有关,且材料相同、横截面积相同时,长度越短,电阻越小,所以,这个小灯泡内钨丝的长度与合格产品相比短了。
用这只小灯泡做实验时,在相同电压下小灯泡的实际功率偏大,所以小灯泡容易烧坏。
8.家庭中的电灯、电视机、电风扇等用电器都是并联在电路中的。
小林家4月底电能表读数为2708.7kW·h,5月底电能表读数如图所示,那么5月份他家消耗了110kW·h的电能。
若电价为0.53元/(kW·h),则需电费58.3元。
当小林家只有一盏电灯工作时,3min内转盘正好转过5圈,则该灯泡消耗的电能是6_000J。
【解析】 家庭中的电灯、电视机、电风扇等用电器的连接方式是并联的。
如图所示,消耗的电能W=2818.7kW·h-2708.7kW·h=110kW·h。
因为1kW·h的电费为0.53元,所以应付的电费为0.53元/(kW·h)×110kW·h=58.3元。
电能表工作时3min内转盘正好转过5圈时消耗的电能为
×5kW·h=6000J。
9.小明要测量小灯泡的额定功率,实验室提供的器材如下:
符合要求的电源、额定电压为U0的小灯泡、阻值为R的定值电阻、滑动变阻器、单刀双掷开关各一个、电压表一个、导线若干。
他设计了如图所示的电路进行实验。
(1)请你帮助小明将实验电路补充完整。
新学期教学工作
(2)连接好电路后,请你将正确的操作步骤补充完整:
将开关S扳向1,调节滑动变阻器,使电压表的示数为U0;将开关S扳向2,保持滑动变阻器的滑片不动,记录电压表的示数U。
(3)小灯泡的额定功率P=
(用U0、U、R表示)。
梦结束的地方阅读短文及答案【解析】
(1)通过分析可知:
灯泡和定值电阻串联,电压表应先测量灯泡两端的电压,使灯泡两端的实际电压为额定电压值,然后再间接通过测量定值电阻两端的电压求出电流。
分析图可以看出开关由1扳向2,电压表先测灯泡两端电压,再测灯泡与定值电阻两端电压,如下图所示:
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(2)闭合开关S,将开关S扳向1,调节滑动变阻器,移动滑动变阻器的滑片P,目的是使灯泡两端的实际电压为额定电压值U0;保持滑动变阻器的滑片位置不变,将开关S扳向2,记录电压表的示数为U。
政治经济学04任务答案(3)灯泡和定值电阻R串联,灯泡正常发光时的电压为U0,将开关S扳向2,电压表测量灯泡与定值电阻两端的电压;定值电阻两端的电压为U′=U-U0,则电路中的电流为I=
=
,灯泡的额定功率:
P=U0I=U0×
=
。
智学网教师端下载10.小华在“探究小灯泡的亮度与哪些因素有关”的实验中,电源电压恒为3V,小灯泡上标有“2.5V”字样。
(1)请用笔画线代替导线,将下图中的实物电路连接完整。
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最左(选填“左”或“右”)端。
滑动变阻器的作用除保护电路外,还有调节小灯泡两端电压实现多次测量。
(3)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,这个故障可能是小灯泡短路了。
(4)排除故障后继续实验,小华进行了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变阻器接入阻值太大,灯泡的实际功率太小。
物理量
次数
电压
U/V
电流
I/A
实际电功率
P/W
小灯泡
亮度
1
0.5
0.12
0.06
不亮
2
1.5
0.20
0.30
偏亮
3
2.5
0.30
正常
4
2.8
0.32
0.90
更亮
(5)分析表中信息,可知小灯泡的额定功率为0.75W。
实验得出的结论:
小灯泡的实际电功率越大,灯泡越亮。
【解析】
(1)滑动变阻器串联在电路中,接线“一上一下”;电压表并联在小灯泡两端,使得电流从正接线柱流入,负接线柱流出;如图所示:
(2)根据实物连图可知,闭合开关前,滑片应滑到最左端;在该实验中滑动变阻器除了保护电路外,还起到调节小灯泡两端电压,实现多次测量的目的。
(3)闭合开关后,发现灯泡不亮,电压表无示数,电流表有示数,则是小灯泡短路了。
(4)分析实验数据可知,在第1次实验中小灯泡不亮的原因是滑动变阻器接入阻值太大,通过的电流太小,小灯泡的实际功率太小。
(5)因为小灯泡的额定电压为2.5V,对应的电流为0.3A,则其额定功率为P=UI=2.5V×0.3A=0.75W;
根据实验实际功率与亮度对应关系可知:
小灯泡的实际功率越大,灯泡越亮。
11.小黎同学测定标有“2.5V”字样(正常工作电流大约是0.25A)小灯泡的额定功率,现有器材:
电源(电压恒为6V),电流表(量程0~0.6A),电压表(量程0~3V),开关、导线若干,另有三种规格的滑动变阻器可供选择:
R1(10Ω 1A)、R2(20Ω 0.5A)、R3(100Ω 0.1A)。
按如图甲的实验电路进行实验,请完成下列问题。
(1)通过估算,滑动变阻器应选用R2(20_Ω__0.5_A),连接好电路后,闭合开关S,小黎同学发现无论怎样移动滑动变阻器滑片P,小灯泡都不发光,此时电流表示数为零,但电压表有示数,则故障为A。
A.灯泡断路 B.灯泡短路
C.变阻器断路D.变阻器短路
(2)排除故障后,闭合开关S,电压表示数为2.0V,此时应将滑片P向A(选填“A”或“B”)端移动,使电压表示数为2.5V,再读出电流表示数,即可求出小灯泡的额定功率。
老师告诉小黎,电压表有示数时内部有微弱的电流通过,如果考虑这个微弱电流的影响,所测小灯泡的额定功率偏大(选填“大”或“小”)。
(3)同组的小李用甲图实验中的电源、电压表、滑动变阻器,另选单刀双掷开关,R0=30Ω的定值电阻,按乙图所示的电路来测量该小灯泡的额定功率,你认为此方案不可行(选填“可行”或“不可行”)。
【解析】
(1)因小灯泡的额定电压为2.5V,正常工作电流大约是0.25A,电源电压为6V,由串联电路电压的规律,当灯正常发光时,变阻器分得的电压:
U滑=U-UL=6V-2.5V=3.5V,由欧姆定律I=
,变阻器连入电路中的电阻大小约为R滑=
=
=14Ω>10Ω,考虑到电流因素,故选用R2(20Ω 0.5A)的变阻器;A.若灯泡断路,则电压表串联在电路中,因电压表内阻很大,电路中电流即电流表示数几乎为0,灯泡不发光,但电压表与电源连通,故电压表有示数,符合题意;B.若灯泡短路,则电压表示数为0,不符合题意;C.若变阻器断路,则电路为断路,两表均无示数,不符合题意;D.若变阻器短路,则两表均有示数,不符合题意;选A。
(2)灯泡在额定电压下正常发光,电压表示数为2.0V,小于灯泡的额定电压2.5V,应增大灯泡的电压,根据串联电路电压的规律,应减小变阻器的电压,由分压原理,应减小变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片向A移动,直到电压表示数为额定电压2.5V,即可求出小灯泡的额定功率;因电压表与灯泡并联,电压表测量的灯泡的电压是准确的,根据并联电路电流的规律,电流表的示数大于实验通过的灯泡的电流,根据P=UI,所测小灯泡的额定功率偏大。
(3)若将开关置于b处,通过移动滑片可使灯的电压为2.5V,此时电压表的下端与电源正极连接,即电流从电压表下端流入,电压表下端与其正接线柱相连;将开关置于a处时,电流从电压表上端流入了,即从其负接线柱流入了,故不能测量出电压大小,故按乙图所示的电路来测量该小灯泡的额定功率,此方案不可行。
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