1、第三节 测量小灯泡的电功率,考点测量小灯泡的电功率(10年4考) 提示:见【实验探究拓展】。,命题点 测量小灯泡的电功率 (2018山东东营中考)在“测量小灯泡额定功率”的实验中,老师给同学们提供的器材有:小灯泡(额定电压为2.5 V,正常发光时灯丝电阻约为10 )、电源(电压恒为6 V)、电流表、电压表、开关各一个,导线若干。若实验室只有:R1(10 1 A)、R2(50 0.2 A)、R3(100 0.5 A)三种规格的滑动变阻器可供选择。 (1)请画出实验电路图。 (2)通过估算,滑动变阻器应选择 (选填“R1” “R2”或“R3”) (3)同学们检查器材完好,按电路图连接电路,当闭合开
2、关时,发现电流表指针偏转情况如图甲所示,造成这种现象的原因是 。,(4)同学们纠正了错误,正确连接好电路,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数,请分析出现这种现象的原因是 。为测量小灯泡的额定功率,接下来的操作应该是 ,读出并记录电流表的示数。 (5)当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙,示数为 ,则小灯泡的额定功率为 。,答案: (1)如解析图所示 (2)R3 (3)电流表标有“+”“-”号的接线柱接反 (4)小灯泡实际功率太小,不足以让小灯泡发光 调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压为2.5 V (5)0.26 A 0.65 W 解析: (1)电流表与小灯泡串联,电压表并联在小
3、灯泡两端。电路图如图所示。(2)因小灯泡额定电压为2.5 V,正常发光时灯丝电阻约为10 ,所以小灯泡正常发光时的电流约为0.25 A。电源电压为6 V,所以灯泡正常发光时滑动变阻器两端电压为3.5 V,所以滑动变阻器的最小电阻为 ,所以应选R3。,(3)电流表指针反向偏转,情况为电流表标有“+”“-”号的接线柱接反。 (4)电流表、电压表均有示数,说明电路正常,但小灯泡不放光,说明小灯泡实际功率太小,不足以让小灯泡发光。 (5)由图乙可以读出电流表示数为0.26 A。小灯泡的额定功率为2.5 V0.26 A=0.65 W。,考法 测量小灯泡的电功率 例题(2018河南商丘中考)小丽手里有一个
4、标有“3.8 V”字样小灯泡,她想知道小灯泡正常工作时的电阻,于是在学校实验室找来一些器材连接了如图甲所示的实验电路,电源电压恒定不变。 (1)闭合开关前,老师发现小丽连接的电路有一条导线没有连接,请你在图甲中用笔画出这条连线。(要求滑片向左滑动时小灯泡变亮) (2)闭合开关前,将滑片移到 (填“最右端”或“最左端”)。闭合开关,移动滑动变阻器滑片,她发现灯泡始终不亮,电流表有示数,电压表无示数,其故障原因可能是 。 (3)故障排除后,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,示数为 A,小灯泡正常工作时的电阻是 。,(4)完成上述实验后,小丽向老师要了一个已知阻值为R0的定
5、值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实验电路,测出了小灯泡的额定功率,请你帮她完成下列实验步骤: 连接好实验电路,闭合开关S1,将开关S2拨到触点 (选填“1”或“2”),移动滑片,使电压表的示数为 V。 保持滑片的位置不动,再将开关S2拨到触点 (选填“1”或“2”),读出电压表的示数为U。,小灯泡额定功率的表达式为P额= (用已知量和测量表示),答案: (1)如图所示(2)最右端 灯泡短路了(或电压表短路了) (3)0.38 10,解析: (1)要求滑片向左滑动时小灯泡变亮,即电流变大,变阻器接入电路的电阻变小,故滑片以左的电阻丝连入电路中,如下图所示。(2
6、)闭合开关前,为保护电路,应使变阻器连入电路中的电阻最大,应将滑片移到最右端;闭合开关,移动滑动变阻器滑片,电流表有示数,说明电路为通路,灯泡始终不亮,电压表无示数,其故障原因可能是灯泡短路了(或电压表短路了)。,(4)实验步骤: 连接好实验电路,闭合开关S1,将开关S2拨到触点2,移动滑片,使电压表的示数为3.8 V; 保持滑片的位置不动,再将开关S2拨到触点1,读出电压表的示数为U; 小灯泡额定功率的表达式的推导过程:在开关的转换过程中,电路的连接关系没有改变,灯仍正常发光,所以在步骤中,定值电阻的电压为:UR0=U-3.8 V,由欧姆定律可得,通过R0的电流:,对应练 (2017广东中考
7、)小明探究“电流一定时,导体消耗的电功率与导体电阻的关系”,现有实验器材:稳压电源、电压表、电流表、滑动变阻器、电阻箱(符号为 )、开关及若干导线。,(1)为了完成此探究实验,请你在图甲的虚线框内将实验电路图补充完整;若连接电路后,闭合开关,发现电压表的指针偏转如图乙所示,其原因可能是 。 (2)实验中利用公式 计算电阻箱阻值不同时消耗的电功率,实验过程需要记录的物理量有:电阻箱两端电压U、通过电阻箱的电流I和 。 (3)在实验中,小明需多次改变电阻箱的阻值进行测量,每改变一次阻值,都必须移动滑动变阻器的滑片来控制 ,多次改变电阻箱阻值的目的是 。 (4)完成上述实验后,小明又从实验室借了一个
8、额定电压为2.5 V的小灯泡和一个单刀双掷开关,设计了图丙所示实验电路图来测量小灯泡的额定功率,实验如下:闭合开关S1,将开关S2拨到触点2,把电阻箱调到10 ,刚好使电压表的示数为2.5 V;再将开关S2拨到触点1,读出电压表的示数为4.5 V,小灯泡额定功率P= W。,答案: (1)电路图见解析图 电压表正负接线柱接反 (2)P=I2R 电阻箱的阻值R (3)电流不变 多次进行实验使实验结论更具普遍性(避免偶然性) (4)0.5 解析: (1)电压表测电阻箱两端电压,电流表测电流,电阻箱与滑动变阻器串联,电路图如图所示。若连接电路后,闭合开关,由图乙可知,发现电压表的指针反向偏转,其原因可
9、能是电压表正负接线柱接反。 (2)该实验的原理是利用P=I2R计算阻值不同的电阻箱的功率,然后进行比较分析;因此需要记录的物理量有:电压表示数U、电流表示数I、电阻箱的阻值R。,(3)本实验是探究“电流一定时,导体消耗的电功率与导体电阻的关系”,即改变电阻箱的阻值时,需调节电路中的电流,使每次流过R的电流相等,故必须移动滑动变阻器的滑片来控制电流不变。为了寻找“电流一定时,导体消耗的电功率与导体电阻的关系”的普遍规律,需要多次改变电阻箱阻值,其目的是多次进行实验使实验结论更具普遍性(避免偶然性)。 (4)首先使灯泡两端的电压为2.5 V,使其正常发光,所以闭合开关S1,将S2拨到触点2,调节电
10、阻箱,使电压表的示数为U灯=2.5 V; 再测定值电阻两端的电压,将开关S2拨到触点1,保持电阻箱的阻值不变,读出电压表的示数U=4.5 V,则电阻箱两端的电压UR=U-U灯=4.5 V-2.5 V=2 V;电路中的电流: ,则小灯泡额定功率:P=UI=2.5 V0.2 A=0.5 W。,实验点测量小灯泡的电功率 考查方向:电路的连接、故障分析、测量小灯泡的额定功率、根据图象分析问题、滑动变阻器的选取等。,注意事项:(1)按电路图连接实物电路时注意:连接过程中开关应始终处于断开状态。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
11、。连接好以后,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处。 (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,怎么调能使小灯泡两端电压变大或变小。 (4)电压表、电流表使用前要调零,读数时要认清仪表所选量程和对应的分度值,读数时视线要正对刻度盘指针所指位置。,问题探究:(1)实验中,滑动变阻器的作用有哪些? 【提示】保护电路;调节小灯泡两端的电压,使小灯泡两端的电压略低于、等于或高于额定电压。 (2)怎样选择电压表、电流表的量程? 【提示】电压表量程的选择参照小灯泡的额定电压,选择大于额定电压的量程(有时也可以根据题目中
12、给出的图示、表格数据等信息进行选择);电流表量程的选择采用“试触法”,保证指针偏转角度超过一半,能选小量程的不用大量程(有时也可以根据图示提供的信息或计算等方法进行选择)。 (3)在测量过程中,手和眼的分工是怎样的? 【提示】手移动滑动变阻器的滑片,眼观察电压表的示数,当示数达到小灯泡的额定电压值时,停止移动滑片。,(4)多次测量数据的目的是什么?能不能用多次测量求平均值的方法求小灯泡的额定功率? 【提示】多次测量是为了测出不同电压下灯泡的功率、比较功率和电压的关系;不能用多次测量求平均值的方法求小灯泡的额定功率。小灯泡的额定功率是指在额定电压下的功率,因此应先从测量数据中找到额定电压值和对应
13、的电流值,根据公式P=UI求解。 常见的电路故障:(1)灯泡不亮,电压表有明显示数,电流表无示数灯泡断路;(2)灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数灯泡短路;(3)调节滑动变阻器滑片的位置,灯泡亮度不变,电流表、电压表示数不变滑动变阻器接入错误。,例题(2017河北中考)小明利用如图所给的实验器材测量小灯泡的额定功率,已知电源电压恒为6 V,小灯泡正常工作时的电压为3.8 V,电阻约为12 ,滑动变阻器的规格为“20 2 A”。,(1)请用笔画线代替导线,完成图甲实物电路的连接。 (2)正确连接电路后,用开关试触,灯泡不亮,电压表瞬间满偏,电流表指针几乎不动,电路的故障是 。(电路只有一处故障
14、) (3)排除故障后,继续实验,闭合开关,移动滑片,当电压表的指针在某电压值时(请在图乙中标出相应的电压值),小灯泡正常发光,电流表的示数如图丙所示,小灯泡的额定功率是 W。 (4)测量完灯泡的额定功率后,小明又测量了几组数据,计算后发现灯丝电阻随其两端电压的增大而增大,原因是 。,答案: (1)如图所示 (2)滑动变阻器断路 (3)1.14 (4)灯丝电阻随温度升高而增大,解析: (1)测量小灯泡的额定功率实验中,电流表应与灯泡串联,由欧姆定律可知灯泡正常发光的电流约为 ,由此完成电路连接如答案图所示。 (2)正确连接电路后,用开关试触,灯泡不亮,电流表指针几乎不动,说明电路可能有断路,电压
15、表瞬间满偏,说明电压表到电源间是通路,所以电路的故障是与电压表并联的滑动变阻器断路了。 (3)根据图丙,电流表的量程为00.6 A,其分度值为0.02 A,所以灯泡正常发光时的电流为0.3 A,则灯泡的额定功率 P=UI=3.8 V0.3 A=1.14 W。 (4)随着电压的变大,通过灯丝的电流变大,灯丝产生的热量变大,灯丝的温度升高,灯丝的电阻值变大,即灯丝电阻随温度升高而增大。,拓展练(5)小红也利用上述器材对该小灯泡的额定功率进行了测量,实验电路图如图所示,实验结束后,两人对实验进行了交流与评估。小红的实验结果误差较大,理由是 。 小明的实验更不容易操作,理由是 。,答案: (5)电压表
16、应选择015 V量程,量程过大,所以电压的测量不够精确 电源电压6 V,操作中电压表先使用015 V量程,调节变阻器后再使用03 V量程,操作比较麻烦 解析: 由题知,电源电压恒为6 V,而小灯泡额定电压为3.8 V,由小红的实验电路图知,电压表应选择015 V量程,量程过大,所以电压的测量不够精确;由题图甲知,小明的实验中电压表测滑动变阻器两端电压,闭合开关前变阻器阻值要滑到最大值处,由串联电路的分压原理知 ,所以电压表要使用015 V量程,调节滑动变阻器后,因为灯泡正常发光电压为3.8 V,变阻器两端此时电压为6 V-3.8 V=2.2 V,所以为了精确测量再将电压表换成03 V量程,所以操作麻烦。,
