2021年中考物理37个重点专题高分三步曲专题28小灯泡电功率的测量实验中考问题含解析202103203107.docx
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- 2021 年中 物理 37 重点 专题 高分 三步曲 28 灯泡 电功率 测量 实验 中考 问题 解析 202103203107
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1、专题28 小灯泡电功率的测量实验中考问题实验目的测量小灯泡在不同状态下的电功率。实验要求分别测量小灯泡在实际电压等于额定电压、略大于额定电压、小于额定电压时的电功率。实验原理根据公式,测出灯泡和,就可以计算出小灯泡的电功率。实验电路图根据实验的目的和原理设计实验电路图,并按电路图连接实物。实验器材小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线。实验数据(记录)表格:小灯泡的额定电压是实验次数发光情况电流(A)电压(V)电功率(W)123实验步骤1按电路图连接实物电路。2合上开关,调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压为额定电压,观察小灯泡发光情况,记录电流表、电压表示数。3调节滑动变阻器,使小
2、灯泡两端电压为额定电压值的1.2倍,观察灯泡发光情况,记录电流表、电压表示数。4调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压低于额定电压,观察并做记录。5断开开关,整理实验器材。注意事项1按电路图连接实物电路时注意:(1)连接过程中开关应始终处于断开状态。(2)根据小灯泡的额定电压值,估计电路中电流、电压的最大值,选择合适的量程,并注意正负接线柱的连接及滑动变阻器正确接法。(3)连接好以后,每个同样检查一遍,保证电路连接正确。2合上开关前,应检查滑动变阻器滑片是否在最大值的位置上,若不是,要弄清楚什么位置是最大位置并调整。3调节滑动变阻器的过程中,要首先明白向什么方向可以使变阻器阻值变大或变小,怎么调能使
3、小灯泡两端电压变大或变小。实验结论由公式P=IU计算小灯泡的功率。(将计算结果填入表中,通过分析和比较得出)(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。【例题】(2020湖南衡阳)在“测量小灯泡的电功率”实验中,同学们设计了如图甲所示的电路、其中电源由3节干电池组成,小灯泡额定电压为2.5V,滑动变阻器的规格为“50 2A”,电流表和电压表都是学生实验用普通电表且已选择好合适量程。(1)连接电路时,开关应断开,并将滑片移至滑动变限器的最 端(选填“左”或“右”)。(2)闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表和
4、电压表都有示数,电路 (选填“有”或“没有”)故障。(3)某次实验测量中,电压表示数如图乙所示,要使小灯泡正常发光,应将滑片向 (选填“左”或“右”)移动,直至小灯泡正常发光,记下电流表的示数I1和电压表的示数U1。(4)他们想进一步了解发光二极管的发光情况,于是把电路恢复实验前状态,将小灯泡换成二极管,闭合开关,移动滑片使二极管发光亮度与小灯泡正常发光亮度相当时,记下电流表的示数I2和电压表的示数U2,则U2I2 U1I1(选填“”、“”或“”)。【答案】(1)左;(2)没有;(3)右;(4)。【解析】(1)连接电路时,开关应断开,并将滑片移至滑动变限器的阻值最大处,即最左端;(2)闭合开关
5、后,电流表和电压表都有示数,则电路为通路,发现小灯泡不亮,说明电路中的电流过小,变阻器连入电路的电阻较大,电路没有故障。(3)灯在额定电压下正常发光,如图乙中电压选用小量程,分度值为0.1V,示数为1.8V,小于灯的额定电压2.5V,应增大灯的电压,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,故滑片向右移动,直到电压表示数为额定电压,小灯泡正常发光,记下电流表的示数I1和电压表的示数U1;(4)发光二极管将电能转换成光能的效率更高,功率相同时,发光二极管更亮,故移动滑片使二极管发光亮度与小灯泡正常发光亮度相当时,记下电流表的示数I2和电压表的示数U
6、2,根据PUI,则U2I2U1I1.【对点练习】小明同学利用电流表和电阻箱测量小灯泡的功率,设计并接了如图甲所示的实物电路。(1)为了保护电路,闭合开关S1前,应将滑片P移到动变阻器的(“A”或“B”)端。(2)闭合开关S1,将单刀双掷开关S2扳向“1”,调节滑动变阻器调节电阻箱的阻值使电流表的示数为I1,如图乙所示,I1=A;(3)将开关S2扳向“2”,保待滑动变阻器的阻值不变,调节滑动变阻箱的阻值R,使电流表的示数仍为I1,此时R=5;则步骤(2)中小灯泡的电阻R1=,测量小灯泡电阻的方法是(选填“控制变量法”或“等效替代法”);(4)步骤(2)小灯泡的实际功率P1=W;(5)若小灯泡的额
7、定电流为I0=2I1,以下关于灯泡额定功率P0与实际功率P1的数值关系,你认为最有可能的是。AP0=2P1BP0=3P1 CP0=4P1DP0=5P1【答案】(1)B;(2)0.2;(3)5;等效替代法;(4)0.2;(5)D【解析】(1)为了保护电路,闭合开关S1前,应将滑片P移到动变阻器的阻值最大处的B端。(2)闭合开关S1,将单刀双掷开关S2扳向“1”,调节滑动变阻器调节电阻箱的阻值使电流表的示数为I1,如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,I1=0.2A;(3)将开关S2扳向“2”,保待滑动变阻器的阻值不变,调节滑动变阻箱的阻值R,使电流表的示数仍为I1,此时R=5;则步骤
8、(2)中小灯泡的电阻R1=5,测量小灯泡电阻的方法是等效替代法;(4)步骤(2)小灯泡的实际功率P1=I12RL=(0.2A)25=0.2W;(5)若小灯泡的额定电流为I0=2I1,假设灯泡的阻值不变,则P额=I02R=(2I1)2R=4I12R=4P1。由于灯泡的阻值不是定值,且灯泡的阻值会随温度的升高而变大,所以,当灯泡在正常工作时,灯泡的阻值变大,则额定功率P0P额=4P1,所以最有可能的额定功率值为P0=5P1。1.(2020江苏连云港)在学习电能表与电功一节内容时,同学们完成教材上的活动“比较两个灯泡的亮暗”,小明选用标有“2.5V 0.3A”和“3.8V 0.3A”的灯泡L1和L2
9、,连接电路如图所示。(1)闭合开关后,发现两灯均不发光,电压表V1的示数很大,电压表V2的示数为0,故障的可能原因是_;(2)排除故障后闭合开关,电压表V1的示数如图,此时的电压值为_V;(3)此实验中一定时间内电流做功的多少可以通过观察_来比较,所用的研究方法为_;(4)如果将这两只灯泡并联接入电压为2.5V的电路中,较亮的灯泡是_。(选填“L1”或“L2”)【答案】(1)L1断路 (2)2.4 (3) 灯泡的亮度 (4)转换法 (5) L1【解析】(1)由图可知,两个灯泡串联,电压表V1测量灯泡L1两端的电压,电压表V2测量灯泡L2两端的电压,闭合开关后,发现两灯均不发光,可能电路中存在断
10、路,电压表V1的示数很大,电压表V2的示数为0,可能L1断路。(2)由图可知,电压表V1的量程是03V,分度值是0.02A,电压表的V1的示数是2.4V。(3)实验中一定时间内电流做功的多少可以通过观察灯泡的亮度来比较,灯泡越亮,说明电流做功越快,用到转换法。(4)灯泡L1的电阻R1=8.3灯泡L2的电阻R2=12.6R1R2将这两只灯泡并联接入电压为2.5V的电路中,两个灯泡两端的电压相等,由P=可知灯泡L1的功率较大,灯泡L1较亮。2.(2020天津)在测量小灯泡电功率的实验中:(1)请按照图所示的电路图,以笔画线代替导线,完成实物图的电路连接( );(2)下图所示是某次实验中电表的示数,
11、电流表的示数为_A,电压表的示数为_V,此时小灯泡的电功率为_W;【答案】 (1) 见解析图 (2)0.3 (3) 2.5 (4) 0.75【解析】(1)由电路图知,开关、滑动变阻器、小灯泡、电流表串联于电路中,电流表测整个电路的电流,电压表测小灯泡两端的电压,滑动变动器的滑片向右移动时接入电路的阻值增加;由(2)中图知,电流表选择的量程为00.6A,电压表选择的量程为03V,故将电源正极与开关的左接线柱相连,开关的右接线柱与变阻器右上接线柱相连,变阻器的左下接线柱与小灯泡的右接线柱相连,小灯泡的左接线柱与电流表0.6A接线柱相连,电流表的负接线柱与电源负极相连;电压表负接线柱与小灯泡的左接线
12、柱相连,电压表3V接线柱与小灯泡的右接线柱相连,如下图所示。(2)由图知,电流表的量程为00.6A,分度值为0.1A,示数为0.3A。(3)由图知,电压表的量程为03V,分度值为0.5V,示数为2.5V。(4)由可得小灯泡的功率3.(2020安徽)一小灯泡额定电压为2.5V,图a是测量其电阻的实验电路图。(1)请按照图a,将图b中的实物电路连接完整; _(2)闭合开关,调节滑动变阻器,当电压表示数为2.50V时,小灯泡正常发光,电流表示数如图c所示,则此时通过小灯泡的电流为_A;(3)调节滑动变阻器,让小灯泡两端的电压逐渐减小,会发现灯泡变暗直至完全不发光。可以猜想此过程中灯丝的温度_(选填“
13、升高”、“不变”或“降低”);(4)测量数据如下表所示。电压U/V2.502.101.701.300.900.50电流I/A0.260.240.210.190.16分析表中数据,可以发现小灯泡两端的电压越低,其灯丝的电阻越_。【答案】 (1) 见解析图 (2) 0.28 (3) 降低 (4) 小【解析】(1)灯泡电阻约10,灯泡正常发光时的电流是电流表选量程,把开关、滑动变阻器、电流表串联接入电路,所求画图如下(2)如图C,电流表分度值是0.02A,电流表读数0.28A。(3)小灯泡两端实际电压减小,实际功率降低,亮度变暗,温度降低。(4)由表格数据可知,小灯泡两端实际电压减小,实际功率降低,
14、亮度变暗,温度降低。灯丝电阻受温度影响,温度降低,电阻减小。4.(2020湖南岳阳)在“测量小灯泡的电功率”实验中,选用器材如下:2节干电池、额定电压为2.5V的小灯泡(额定功率小于1W)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。(1)请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整( );(2)正确连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于_端(选填“A”或“B”);(3)闭合开关后,移动滑片,发现小灯泡不亮、电流表无示数、电压表有示数,则该电路的故障可能是_(选填序号);A小灯泡短路 B小灯泡开路 C电流表开路(4)排除故障后,通过正确操作使小灯泡正常发光,电流表的示数如图乙所示,则该小灯泡的
15、额定功率为_W;(5)实验时,小明组的电流表坏了,他找来了一个已知阻值的定值电阻R0,设计了图丙电路,测小灯泡的额定功率,连好电路后,操作步骤如下:断开S1、闭合S2,移动滑片,使电压表示数等于灯泡的额定电压U额;保持滑片位置不变,断开S2、闭合S1,记下电压表示数U。则小灯泡额定功率表达式:P额=_(用U额、U、R0表示)。【答案】 (1)见解析图 (2) A (3) B (4) 0.65 (5)【解析】(1)小灯泡的额定电压为2.5V,额定功率小于1W,通过小灯泡的电流小于I=04A电流表选择0-0.6A的量程,将电流表串联在电路中,如图所示:(2)为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑
16、片处于阻值最大处,即A端。(3)A小灯泡短路,电路中有电流,电流表有示数,电压表没有示数,不符合题意。B小灯泡开路,闭合开关,电路中没有电流,电流表没有示数,电压表串联在电路中,电压表有示数,符合题意。C电流表开路,电流表没有示数,电压表没有示数,不符合题意。故选B。(4)由图乙可知,电流表的量程为00.6A,分度值为0.02A,示数为0.26A,则灯泡的额定功率PL=ULIL=2.5V0.26A=0.65W(5)断开S1、闭合S2,移动滑片,使电压表示数等于灯泡的额定电压U额;保持滑片位置不变,断开S2、闭合S1,记下电压表示数U,电压表测量电源电压,电阻R0两端的电压U0=U-U额由串联电
17、路电流的规律可知通过电路的电流I=I0=小灯泡额定功率表达式P额=U额I=U额=5.小军做测量小灯泡电功率的实验中,所用小灯泡的额定电压为2.5V(1)请用笔画线代替导线,将如图甲所示的实验电路连接完整(2)丙图中阴影部分面积表示的物理量是_(3)实验时闭合开关,小军发现小灯泡不发光,且电流表有示数,而电压表无示数,则电路的故障可能是:_(4)故障排除后,闭合开关,小军发现电压表的示数为2V,若想测量小灯泡的额定电功率,应再调节滑动变阻器的滑片P,使P向_移动(选填“左”或“右”),当电压表的示数为2.5V时,对应电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定电功率是_W这时小灯泡正常发光20s,产生
18、的焦耳热为_J.【答案】(1)如图所示(2)灯两端电压(3)小灯泡短路(4)右 0.75。 15J【解析】(1)灯泡的额定电压为2.5V3V,所以选择电压表的量程为03V读数精度高,且与灯泡并联,滑动变阻器按一上一下的原则与灯泡串联。具体做法是将灯泡右接线柱与滑动变阻器的A接线柱相连,再与电压表的“3”接线柱相连,如图所示。(2)由图可知:横坐标表示通过电阻的电流,纵坐标表示该电阻的阻值由U=IR得阴影部分面积表示的物理量为电流和电阻的乘积,应该为定值电阻两端的电压值。(3)由实验现象,开关闭合后,灯泡不亮,电流表有示数,说明电路没有断路;电压表无示数,说明与电压表并联的灯泡短路。因此只能是灯
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