专题07 电功率之多种方法测电功率(解析版).docx
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- 专题07 电功率之多种方法测电功率解析版 专题 07 电功率 多种 方法 解析
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1、模块四 电学专题07 电功率之多种方法测电功率*知识与方法一、伏安法测小灯泡功率1.实验原理:P=UI2.实验器材:电压表、电流表、已知额定电压的小灯泡、滑动变阻器、电源、开关、导线。3. 滑动变阻器的作用:(1)保护电路:闭合开关前,应调节滑动变阻器的滑片至接入电路阻值最大处;(2)改变小灯泡两端的电压,实现测量小灯泡不同电压值下的实际功率。4. 电压表和电流表的选择:(1) 电压表的量程应1.2U额;(2) 电流表的量程应5. 滑动变阻器规格的选择:(1)允许通过滑动变阻器的最大电流应大于灯泡的额定电流,因为滑动变阻器和灯泡串联,所以滑动变阻器最大阻值最好和灯泡电阻相差不多,这样调节效果更
2、明显;(2)有时需要根据题目中具体数据,计算滑动变阻器实际接入电路的最大值,最大阻值应大于等于这一最大值。6.说明:(1)在移动滑动变阻器的滑片时要注意,灯泡两端的实际电压不能超过额定电压的1:2 倍,同时超过时间不宜过长,否则容易烧坏灯泡;(2)处理数据时,要注意小灯泡不同电压值下的实际功率不能求平均值,否则没有意义。二、特殊方法测小灯泡功率1.伏阻法测小灯泡的额定功率:器材:待测小灯泡(U额已知)、电压表、已知阻值的定值电阻R0、开关、滑动变阻器。实验步骤:(1)如图连接电路,闭合S、S1,调节滑动变阻器,使电压表的示数为小灯泡的额定电压U额,记入表格;(2)断开S1,闭合S2,保持滑片位
3、置不变,读出电压表的示数U,记入表格;(3)利用公式P =计算,记入表格。2.安阻法测小灯泡的额定功率:器材:待测小灯泡(U额已知)、电流表、已知阻值的定值电阻R0、开关、滑动变阻器。实验步骤:(1)如图连接电路,闭合S、S2,调节滑动变阻器,使电流表的示数为,记入表格;(2)断开S2,闭合S1,保持滑片位置不变,读出电流表的示数I,记入表格;(3)利用公式P =计算,记入表格。*针对训练一、实验题1(2023秋广东深圳九年级统考期末)如图所示,小明同学做“测量小灯泡电阻”实验,所用电源为两节干电池。(1)该实验的原理是(用公式表示) _;(2)请用笔代替导线,将图乙的实物电路连接完整_;(要
4、求当滑片向右移动时,灯泡变亮)(3)小明同学连接好电路的最后一根导线时,小灯泡立刻发出微弱的光亮,移动滑动变阻器滑片,灯泡亮度不变。导致上述现象的两个原因是:_;_;(4)利用此电路,你还可以完成哪些实验?(举一个例子) _。【答案】 连接电路时没有先断开开关 滑动变阻器同时接入两个下接线柱 测量小灯泡电功率【解析】(1)1要测小灯泡的电阻,需要用电压表测小灯泡两端的电压,用电流表测通过小灯泡的电流,根据计算小灯泡的电阻,故该实验的原理是。(2)2电源电压为3V,故电压表选用小量程与灯并联,变阻器的接线柱应一上一下接入电路中的,滑片向右移动时,灯泡变亮,说明电路中的电流变大,变阻器接入电路的阻
5、值变小,由电路图知,变阻器右下接线柱连入电路中;实验用小灯泡的额定电压约为2.5V,电阻约为10,通过的电流约为电流表选用小量程与灯串联,如图所示:(3)34该同学连接好电路的最后一根导线时,小灯泡立刻发出微弱的光亮,说明在连接电路时,开关没有断开。移动滑动变阻器滑片,灯泡亮度不变,可知电路的电流过小并且不变,则电路的电阻过大,变阻器没有了变阻的作用,说明滑动变阻器同时接了下面两个接线柱。(4)5利用上面的电路可以测量通过灯泡的电流以及灯泡两端的电压,据P=UI知,我们还可以测灯泡的电功率。2(2023秋河南洛阳九年级统考期末)小明同学利用图甲所示的器材测量小灯泡的额定电功率,实验中电源电压为
6、6V,小灯泡的额定电压为2.5V。(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移动到最_(左/右)端;(2)闭合开关的瞬间,小灯泡不亮,电流表无示数,电压表指针迅速向右偏转,为了保障电路元件的安全,小明迅速断开开关。由此可推断出电路的故障是_;(3)排除故障后,小明继续进行实验。他移动滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率_W,此时滑动变阻器阻值为_;(4)同组的小惠同学也设计了一个电路,如图丙所示,测出了该小灯泡的额定功率,其中,定值电阻的阻值是,小灯泡的额定电压为U额,正确的操作过程如下:只闭合开关S和S2,调节滑动变阻器的滑片,使电流表示数为I1_A;只闭合开
7、关S和S1,保持滑动变阻器滑片的位置不动,读出电流表示数为I2;用测量值I1、I2和小灯泡的额定电压U额表示小灯泡的额定功率,P额_。(用已知物理量的符号表示)【答案】 左 灯泡断路 0.8 12.5 0.25 U额(I2I1)【解析】(1)1为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移动到阻值最大处,即最左端。(2)2小灯泡不亮,电流表无示数,电路可能有断路,电压表指针有明显的偏转,说明电压表与电源两极相连,电压表并联电路之外电路不存在断路,则与电压表并联的灯泡断路。(3)3由图乙知,小灯泡正常发光的电流为0.28A,则小灯泡的额定功率4由串联电路特点和欧姆定律可得,此时滑动变阻器阻值为(
8、5)5闭合开关S和S2,断开S1,灯泡与滑动变阻器并联,电流表测量通过定值电阻的电流,由并联电路的电压特点可知,定值电阻两端电压与灯泡两端电压相等,是2.5V,由此可知,电流表示数是6只闭合开关S和S1,电流表、定值电阻并联,保持滑动变阻器滑片的位置不动,读出电流表示数为I2,此时的电流表I2相当于情况的干路电流,所以,通过灯泡的电流是则灯泡L的额定功率3(2023秋河北廊坊九年级校联考期末)铭铭用图甲所示的电路测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率;(1)请你用笔画线代替导线,帮铭铭把图甲电路连接完整,要求滑动变阻器的滑片向右滑动时灯泡变亮_;(2)正确连接电路后,闭合开关,小灯泡不发光,
9、电流表有示数,电压表无示数,则故障原因可能是 _;(3)故障排除后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.5V。此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 _W;(4)完成实验后,铭铭又设计了如图丙所示的电路图,只用电压表就测量出额定电压为U额的小灯泡的额定功率。已知电源电压恒为U,定值电阻的阻值为R0,请将实验步骤补充完整;闭合S、S2,断开S1,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为 _,小灯泡正常发光;保持滑动变阻器滑片位置不动,闭合S、S1,断开S2,记录电压表示数为U滑;小灯泡额定功率的表达式P额=_(用已知量和所测物理量符号表示)。【答案】 灯泡短路 0.75 【
10、解析】(1)1因滑动变阻器的滑片向右滑动时灯泡变亮,即电流变小电阻变大,故变阻器右下接线柱连入电路中,如图所示(2)2正确连接电路后,闭合开关,小灯泡不发光,电流表有示数,则电路接通,电压表无示数,则电压表所测的元件短路,则故障原因可能是小灯泡短路。(3)3电流表分度值为0.02A,则通过小灯泡的电流是0.3A,小灯泡的额定功率是(4)4如图丙所示的电路图,闭合S、S2,断开S1,电压表测滑动变阻器两端电压,定值电阻R0被短路,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为UU额,小灯泡正常发光。5在中,定值电阻短路,灯与变阻器串联,电压表测变阻器的电压,根据串联电压的规律,灯的电压为额定电压;在中,灯
11、短路,变阻器与定值电阻串联,根据串联电路电压的规律和分压原理有解得在中,由欧姆定律,串联电路电流特点知,通过变阻器的电流即灯的额定电流小灯泡额定功率的表达式4(2023秋山东济宁九年级统考期末)如图1为测定额定电压为“2.5V”小灯泡电功率的实验电路,电源电压恒为3V不变。(1)用笔画线代替导线,将图1中的实物图连接完整,连接导线后滑动变阻器的滑片位于阻值最大处_;(2)小玲同学连好电路后,闭合开关,发现电流表、电压表均有示数,但小灯泡不亮。接下来应进行的操作是_;(选填“A”“B”“C”或“D”)A检查电路是否出现断路B检查电路是否出现短路C断开开关,更换小灯泡D移动滑动变阻器的滑片继续观察
12、(3)问题解决后,继续进行实验,某时刻,小玲发现电压表的示数如图2所示,要测量小灯泡的额定功率,她应将滑动变阻器的滑片向_(选填“A”或“B”)端移动,当小灯泡正常发光时电流表的示数如图3所示,则小灯泡的额定功率为_W;(4)若将小灯泡换成定值电阻,且电路连接完好,还可以完成的实验是_;(选填“A”或“B”)A探究电流与电阻的关系B探究电流与电压的关系 (5)小玲同学实验过程中发现电压表已损坏,她找到一只阻值为5的定值电阻,测量出了小灯泡的额定功率,设计方案如图4所示,实验中调节滑动变阻器滑片,使电流表A2的示数为_A后,再读出电流表A1的示数,从而算出小灯泡的额定功率。【答案】 D A 0.
13、5 B 0.5【解析】(1)1用伏安测小灯泡的电功率,灯泡与变阻器串联连接,此时变阻器的滑片P处于A点处,若要连接导线后,滑片的位于阻值最大处,则变阻器下面的接线柱应接在B处,故实物图连接如下:(2)2连接好电路,闭合开关,电流表、电压表均有示数,则电路不会出现断路现象,故A选项错误;若小灯泡短路,则小灯泡不亮,但电压表不会有示数,故B选项错误;那么小灯泡不亮有可能是变阻器接入电路的阻值过大,所以接下来应移动滑片继续观察,故C错误,D正确。(3)3由图2知,电压表的示数为2.6V,即此时小灯泡两端的电压比其额定电压大,据串联电路的分压特点,应向A端移动滑片,让变阻器接入电路的阻值变大,从而分去
14、更多电压。4由图3知,电流表的示数为0.2A,即小灯泡正常发光时通过的电流为0.2A,那么小灯泡的额定功率P=UI=2.5V0.2A=0.5W(4)5把小灯泡换成定值电阻后,移动滑片,可以得到定值电阻对应的电压与电流值,所以可以探究的是电流与电压的关系,即B选项正确。(5)6实验中电压表已损坏,则小灯泡的电压无法直接测量。由图4知,定值电阻与小灯泡并联连接,电流表A1测小灯泡的电流,A2测定值电阻的电流。据并联电路的电压特点知,定值电阻的电压与小灯泡的电压相等,而定值电阻的阻值为5,调节变阻器的滑片,让电流表A2的示数为0.5A,则此时小灯泡的电压U=IR=0.5A5=2.5V即此时小灯泡正常
15、工作,再读出此时A1的示数,据P=UI算出小灯泡的额定功率。5(2023秋陕西榆林九年级统考期末)在“测量小灯泡的电功率”的实验中,电源电压6V恒定不变,小灯泡的额定电压为2.5V(电阻约为10)。(1)请用笔画线代替导线将图甲的电路连接完整(要求滑动变阻器滑片向左移动时灯泡变亮);( )(2)闭合开关前,应将滑片移到 _端(选填“A”或“B”);(3)闭合开关发现灯泡不亮移动滑片灯泡仍不亮,突然小明的文具盒掉到桌上,灯泡亮了,小明敲了几下桌子,灯泡又熄灭了。出现这种故障的原因是 _;A开关短路B灯泡短路C电压表断路D灯泡接触不良(4)排除故障,再次闭合开关,移动滑片,当电压表的示数为 _V时
16、,小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 _W;(5)实验中滑动变阻器的最大阻值不能小于 _;(6)完成实验后,爱动脑筋的小明又设计了一种不用电流表测量小灯泡的额定功率的方案,设计的电路图如图丙所示,请将下列实验步骤补充完整;检查电路无误后,闭合开关S和S1,断开开关S2,移动滑动变阻器滑片P,使电压表的示数为U额;_,闭合开关S和S2,断开开关S1,读出电压表的示数U1;小灯泡额定功率的表达式:P额=_(用U额、U1、R0表示)。【答案】 B D 2.5 0.75 11.67 保持滑动变阻器的位置不变 【解析】(1)1滑动变阻器串联接入电路,且要求一上一下,要求滑动
17、向左滑动时,灯泡变亮,故需要接滑动变阻器的A接线柱,故如下图所示:(2)2闭合开关前,为了保护电路,滑片需要位于阻值最大处,故应将滑片移到B处。(3)3 A若开关短路,灯泡一直亮,故A不符合题意;B若灯泡短路,灯泡一直不亮,故B不符合题意;C若电压表断路,灯泡会一直亮,故C不符合题意;D只有灯泡接触不良,才会一会亮一会不亮,故D符合题意。故选D。(4)45小灯泡的额定电压为2.5V,故当电压表的示数为2.5V时,灯泡正常发光;如图乙所示,为电流表,选择小量程,分度值为0.02A,故读数为0.3A,则小灯泡的额定功率为(5)6当灯泡正常发光时,滑动变阻器需要分担的电压为实验中滑动变阻器的最大阻值
18、不能小于(6)78闭合开关S和S1,断开开关S2,移动滑动变阻器滑片P,使电压表的示数为U额,此时滑动变阻器与定值电阻与灯泡串联,且电压表测量小灯泡的电压,让小灯泡正常发光,滑动变阻器的滑片的位置不变,此时闭合开关S和S2,断开开关S1,电压表测量待测定值电阻和灯泡的电压,这样定值电阻的电压就是可以测量出,为,通过定值电阻就可以求出小灯泡的额定电流;故灯泡的额定电流为小灯泡额定功率的表达式6(2023秋广东梅州九年级校考期末)小青在“测量小灯泡的额定功率”实验中,选用的小灯泡标有“2.5V”字样。(1)如图甲是小青测量小灯泡额定功率不完整的实物电路,请用笔画线代替导线将电路连接完整;( )(2
19、)连接好电路后闭合开关,小青发现小灯泡没有发光,但电流表有示数,接下来应进行的操作是_(选填标号)A更换小灯泡B检查开关是否闭合C移动滑动变阻器滑片D检查电压表是否断路(3)实验时,电压表的示数如图乙所示,则应将滑片向_(选填“A”或“B”)端移到某一位置,才能使小灯泡正常工作。若正常工作时电流表示数为0.5A,则小灯泡的额定功率为_W;(4)完成上述实验后,小青又设计了一种测额定功率的方案,如图丙所示,R0是阻值已知的定值电阻。请完成下列操作:连接好电路,闭合开关S,将开关S1拨到触点_(选填“A”或“B”),移动滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电压U1;保持滑片的位置不动,再将开关S1拨
20、到另一触点,读出电压表的示数U2;用U1、U2、R0表示小灯泡的额定功率,则表达式P=_。【答案】 C A 1.25 A 【解析】(1)1灯的额定电压为2.5V,故电压表选用小量程与灯并联,如下所示:(2)2连接好电路后闭合开关,电流表有示数,则电路为通路,发现小灯泡没有发光,可能是通过灯泡的电流过小,电路的电阻过大所致,故接下来应进行的操作是移动滑动变阻器滑片,观察灯泡的发光情况,故ABD不符合题意,C符合题意。故选C。(3)3灯在额定电压下正常发光,图中电压选用小量程,分度值为0.1V,示数为1.9V,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
21、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端移到某一位置,才能使小灯泡正常工作。4若正常工作时电流表示数为0.5A,则小灯泡的额定功率为P=UI=2.5V0.5A=1.25W(4)5要测灯的额定功率,首先使灯正常发光,先将电压表与灯并联,通过移动滑片的位置,使灯的电压为额定电压;保持滑片位置不动,通过开关的转换,使电压表测灯与定值电阻的电压,因此时各电阻的大小和电压不变,灯仍正常工作,根据串联电路电压的规律,可求出此时定值电阻的电压,由欧姆定律可求出灯的额定电流,根据P=UI可求出灯的额定功率。故连接好电路,闭合开关S,将开关S1拨到触点A,移动滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电
22、压U1。6在中,电压表测灯与R0的电压,因此时各电阻的大小和电压不变,灯仍正常工作,根据串联电路电压的规律,此时定值电阻的电压U0=U2-U1由欧姆定律可得通过灯泡的电流小灯泡的额定功率表达式为7(2023秋山东泰安九年级校考期末)某实验小组的同学用“伏安法”测量小灯泡电功率,待测小灯泡额定电压为3.8V,小灯泡的额定功率估计在1W 左右。(1)请用笔画线代替导线,完成图乙中实物电路的连接,连线时导线不能交叉_;(2)检查电路连接无误,闭合开关后,灯泡不亮,电压表有示数且接近电源电压,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,移动滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为_V
23、时,小灯泡正常发光, 此时电流表示数如图甲所示,则灯泡的额定功率为_W;(4)另一组的同学连接好最后一根导线,灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭。检查后发现连线正确,请你找出实验中两个操作不当之处:_,_;(5)小组的其他同学设计了如图丙所示的电路图,利用它也可以测出上面的小灯泡的额定功率(图中电源电压保持不变,定值电阻的阻值为R),具体操作如下:将开关S拨到“2”,闭合开关 S1,接下来的操作是_;断开开关S1,将开关S拨到“1”,保持滑动变阻器的滑片位置不动,再闭合开关 S1,记下此时电压表的示数为U;利用上面所测的物理量写出该灯额定功率的表达式 P=_。【答案】 小灯泡断路 3.8 1.
24、216 连接电路时没有断开开关 连接电路时滑动变阻器的阻值没有调到最大 调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为3.8V 【解析】(1)1由P=UI可知,小灯泡的额定电流故可知电流表量程应选择00.6A,电流表与小灯泡串联,电压表与小灯泡并联,如下图所示:(2)2闭合开关后电流表指针几乎不动,则电路处于开路状态,灯泡不亮,电压表有示数且接近电源电压,则原因可能是小灯泡断路,此时电压表直接串联进电路,相等于直接测量电源电压。(3)3由题意可知,小灯泡额定电压为3.8V,所以小灯泡两端电压为3.8V时,小灯泡正常发光,由实物图可知,电压表测小灯泡两端电压,所以电压表示数为3.8V时,小灯泡正常发光。
25、4由(1)可知,电流表选00.6A量程,分度值为0.02A,电流表示数为0.32A,所以小灯泡的额定电流为0.32A,故小灯泡的额定功率(4)5因连接好最后一根导线后灯泡立即发光,故可知操作不当之处为连接电路时没有断开开关。6因连接好最后一根导线后灯泡立即发出明亮的光,故可知操作不当之处为没有将滑动变阻器阻值调到最大。(5)7要测出小灯泡的额定功率,则要测出流过小灯泡的额定电流,因小灯泡与定值电阻串联,若能测量出灯泡正常发光时定值电阻两端电压,则由欧姆定律可计算出小灯泡的额定电流,故接下来的操作是调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为3.8V。8由电路图可知,此时电压表测小灯泡与定值电阻两端电
26、压之和,且小灯泡两端电压不变,故可知此时定值电阻两端电压故小灯泡的额定电流解得小灯泡的额定功率8(2023秋河南三门峡九年级统考期末)小冬在“测量小灯泡的额定功率”实验中,小灯泡上标有“3.8V”字样。(1)实验原理是_;(2)图甲为小冬连接的电路,其中有一根导线连接错误,请你在连接错误的这根导线上打“”,并补画正确的连线_;(3)小冬正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,此时电路_(选填“一定”或“不一定”)出现了故障;(4)移动滑动变阻器的滑片P,当电压表示数为_时,小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,该小灯泡的额定功率为_W;(5)该实验中的电路不能用来探究“电流与电压的关系
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