第1讲 特殊方法测量小灯泡的电功率

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1、［特殊方法测量小灯泡的电功率］ 常规的测电功率的实验方法是伏安法，即利用电压表和电流表分别测出用电器两端的电 压和通过用电器的电流，根据P=UI计算出电功率；由于测量器材的限制，在缺少一个仪表 的条件下，某个物理量不能直接测量，此时可借助定值电阻或电阻箱等来完成对该物理量的 测量，常用的方法有伏阻法、安阻法、替代法。 类型一 伏阻法测用电器的电功率 1•用电压表和已知阻值的定值电阻测小灯泡的电功率，在测量时，如图2—ZT—1所示， 将灯泡与已知阻值为R的电阻串联，用电压表测出电阻R两端的电压U,求出通过R的电 0 0 1 0 流I,即通过灯泡的电流为1= ，再用电压表测出灯泡两端的电

2、压u2，运用公式P =UI即可求出灯泡的电功率卩= 。 图 2—ZT — 1 2•用如图2—ZT — 2所示的电路来测量灯泡的额定功率，小灯泡上标有“2.5 V”字样, R。阻值已知。 图 2—ZT—2 （1）将实验过程补充完整： A. 对照电路图连接好电路，并将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处。 B. 闭 合 开 关 C. 断开开关，整理器材。 （2）小灯泡额定功率的表达式：P^= 。（用测量量和已知量符号表示） 额 （ 3 ） 写 出 本 实 验 中 滑 动 变 阻 器 的 作 用 3•在“测量小灯泡的额定功率”实验中，灯泡上标有“3.8 V”字样，电

3、源电压恒定。 （1）请你用笔画线代替导线，将图2—ZT — 3甲中的实物电路连接完整。 图 2—ZT — 3 （2）连接完实验电路后，用开关试触时，发现灯泡不亮，电流表几乎无示数，电压表 的示数接近电源电压，其故障原因可能是 。 （3） 故障排除后，开始实验，在移动滑动变阻器滑片的过程中，眼睛应注视 的 示数，直到灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则灯泡的额定功率为 W。 （4） 完成上述实验后，小聪向老师借了一个已知阻值为R。的电阻和一个单刀双掷开关， 借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的电路，也测出了灯泡的额定功率。请完成下 列实验步骤： ① 闭合开关S

4、］，将S2拨到触点2,移动滑片，使电压表的示数为 V； ② 再将开关s2拨到触点1,保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U； ③ 灯泡额定功率的表达式为P额= 。（用已知量和测量量符号表示） 额 类型二 安阻法测用电器的电功率 4•用电流表和已知阻值的定值电阻测小灯泡的电功率，在测量时，如图2—ZT—4所示， 将灯泡与已知阻值为R的电阻并联，用电流表A测出通过电阻R的电流I,用电流表A测 0 1 0 1 2 出通过灯泡L的电流I, R两端的电压：U= ，灯泡的电功率：P= 。 2 0 图 2—ZT—4 5.（多选）如图2—ZT — 5所示，几个同学在只有电流表时，利用一

5、个已知阻值的电阻 R设计了四个测未知电阻只乂电功率的电路，其中不可行的是（ ） 0 X B C 图 2—ZT — 5 6•为了测定标有“2.5 V”字样小灯泡的额定功率，某同学设计了如图2—ZT — 6甲所示 的电路图，其中定值电阻R的阻值为5 Q。 图 2—ZT—6 （1） 请你依据电路图用笔画线代替导线，把图乙连接完整。（导线不得交叉） （2） 正确连接好电路后，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使电流表A』勺示数为 A时，小灯泡正常发光。此时电流表A2的示数如图2—ZT — 7所示，则小灯泡的额定功率为 W。 图 2—ZT — 7 （3）

6、在实验测量过程中，电流表A与R串联的作用相当于 。 1 0 7•如图2—ZT — 8甲所示是小盛同学设计的测小灯泡电功率的实验电路（灯泡的额定电 压 U =2.5 V）。 额 图 2－ZT－8 （1）小盛所连接的实验电路存在错误，但只需改动一根导线，即可使电路连接正确， 请你在应改动的导线上打“X”，并用笔画线代替导线画出正确的接法。 （2）电路连接正确后，闭合开关发现小灯泡不亮，但电流表有示数，接下来应进行的 操作是 。 A. 更换小灯泡 B. 检查开关是否闭合 C. 移动滑动变阻器的滑片 D. 检查电压表是否断路 （3） 正确操作后，小灯泡发光，这时电压表的

7、示数为2 V,则应向 （选填“左” 或“右”）移动滑动变阻器的滑片，直到电压表的示数为 时为止，此时电流表的示 数（如图乙所示）为 A,则小灯泡的额定功率为 W。 （4） 同组的明月同学也设计了一个电路图（如图丙所示），测出了该小灯泡正常发光时 的功率，其中定值电阻的阻值R=25 Q,正确操作过程如下： ① 只闭合开关S和 ，调节滑动变阻器的滑片，使电流表示数为［= ； ② 闭合开关S和 ，断开开关 ，保持滑动变阻器滑片的位置不动，读出 电流表示数为12； ③ 小灯泡额定功率的表达式为P额= 。（用测量量和已知量符号表示） 额 &同学们在“测量额定电压为2.5 V小灯泡电功

8、率”的实验中，设计的实验电路图如图 2－ZT－9 甲所示。 图 2－ZT－9 实验次数 1 2 3 4 电压U/V 1.0 2.0 3.0 4.0 电流I/A 0.10 0.17 0.23 0.25 (1) 闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移到最 端。 (2) 实验时，电压表和电流表读数记录在上表中。实验结束后，同学们想知道小灯泡 的额定功率，却发现没有测小灯泡正常工作时的电流，有同学认为可利用表中某组数据求出 U2 电阻Rl，再利用P额=衣求出小灯泡的额定功率。请指出该方法错误的原 L 因： 。 (3) 有同学将表中数据转换为图乙所示

9、的的I—U曲线，由图可知小灯泡的额定功率为 W。 (4) 如果电压表损坏，增加一个电流表、两个开关和阻值为10 Q的定值电阻R。，如 何测量小灯泡的额定功率？小明同学设计了如图丙所示的电路。首先闭合开关S、S1，移动 滑片直到电流表A』勺示数［为0.25 A,然后断开开关S1、闭合开关S2，读出电流表A2的示 数为12。请评价他的实验方案，如果正确，请写出小灯泡额定功率的表达式(全部用字母表 示)；如果不正确，请简述改进方案。 (选填“正确”或“错误”)， 类型三 替代法测小灯泡的电功率 9•小灯泡的额定电压为2.5 V,为了测量小灯泡的额定功率，小华设计了如图2—ZT — 10所

10、示的电路。L是小灯泡，R是电阻箱，Rp是滑动变阻器，S］是单刀双掷开关。 图 2—ZT — 10 (1) 按电路图连接好实物电路，连接时开关应 ，并将滑动变阻器滑片滑至阻值 最大处。 (2) 闭合开关S后，应先将开关S1接到触点 (选填“1”或“2”)，调节滑动 变阻器，使电压表的示数为 V,然后把开关s1接到另 一触点，并调节电阻箱R，直到电压表示数为 V，读出此时电阻箱的示数为10 Q , 则小灯泡的额定功率为 W。 10. 小鹭利用电流表和电阻箱测量小灯泡的电功率，设计并连接了如图2—ZT—11所示 的部分实验电路。 图 2—ZT — 11 (1)

11、请你添加一条导线，将图示的实物图补充完整，并使滑动变阻器的滑片P向右移 动时接入电路的阻值变大。 (2) 闭合开关3］，将开关S2扳向 (选填“1”或“2”)，调节滑动变阻器使电 流表的示数为-如图2—ZT — 12所示，I1= A。 图 2—ZT — 12 (3) 将开关S2扳向另一端，保持 的阻值不变，调节 的 阻值R,使电流表的示数仍为1。 (4) 若此时R=7.0 Q,则小灯泡的实际功率P1= Wo (5) 若小灯泡的额定电流为I0=2I1,以下关于额定功率P°与实际功率P』勺数值关系， 你认为最有可能的是 O (填序号) A.P=2P B.P =3P 0 1

12、0 1 C.P=4P D.P=5P 0 1 0 1 类型四 电能表、停表法测电功率 11. 李芳家的电能表上标着“600 r/(kW ・h)”字样，她用这个电能表来测量电热水壶 的功率：断开家中其他用电器，仅让电热水壶工作，2 min内电能表转盘转了 18转，则电 热水壶消耗的电能 kW・h,电功率 Wo 详解详析 U UU 1 L2 1. R R 00 2. (1)调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压为2.5 V,读出R。两端的电压％ (2)2.5 VxR 0 (3) 保护电路；改变小灯泡两端的电压，使电压值等于小灯泡的额定电压 3. (1)如图所

13、示 (2)灯泡断路 (3) 电压表 1.52 ⑷①3.8 肿.8 VXCU-3.8 V) ③ R 0 4.IR IIR 1 0 1 2 0 5. BD 6. (1)如图所示 (2)0.5 0.75 (3)电压表 7. (1)如图所示 (2)C (3)右 2.5 V 0.3 0.75 (4) ①S 0.1 ②S S ③U X(I—I) 2 1 2 额 2 1 8．(1)右 (2)小灯泡的电阻随温度变化而变化 (3)0.5 (4) 错误 改进方案：同时闭合

14、S、S、S，调节滑动变阻器R,使电流表A的示数为0.25 121 A,读出此时电流表A的示数为I ,小灯泡的额定功率为P额= 2.5VXI 2 2 额 2 ［解析］(1)由图甲可知，闭合开关前，应将滑动变阻器滑片P移到最大阻值处的右端。 U2 (2)先求出灯泡的电阻R,再用卩额=育计算灯泡的额定功率，该方法不可行，因为灯丝的 L 额 R L 电阻受温度影响，在不同电压下(不同温度下)，灯丝的电阻不同。(3)由图乙的I—U曲线可 知,额定电压为2.5 V时，通过灯泡的电流为I = 0.2 A,则小灯泡的额定功率为P=UI = 2.5 VX0.2A=0.5Wo (4)题述方案不能确定S2闭合时小灯泡两端的电压为小灯泡的额定电压， 故错误。改进方案：同时闭合S、S「S2 ；调节滑动变阻器R,使电流表兔的示数为0.25A, 此时小灯泡两端的电压为2.5 V,读出此时电流表A2的示 数为I，则小灯泡的额定功率为P额=2.5 VXI o 2 额 2 9．(1)断开 (2)1 2.5 2.5 0.625 10．(1)如图所示 (2)1 0.2 (3) 滑动变阻器 电阻箱 (4) 0.28 (5) D 11．0.03 900