名师导学——分组实验：测定小灯泡的功率

分组实验：测定小灯泡的功率
学习指要
1．本实验的关键在于电流表和电压表量程的选择，一般应根据小灯泡的额定电压来确定电源电压及电压表的量程，然后估测小灯泡正常工作时的电流，再确定电流表的量程。
2．连接电路时，开关应一直处于断开状态，连接好后，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片调至阻值最大的位置。
3．实验时，应观察灯泡的亮暗，观察灯泡的亮度随灯泡两端电压变化的情况。只有当灯泡两端电压等于灯泡的额定电压时，灯泡才能正常发光。
4．滑动变阻器在实验中的作用有两个：一是分压和限流，可防止烧坏小灯泡；二是方便改变小灯泡两端的电压，从而测出灯泡在不同状态下的电功率。
【例题】在“测定小灯泡的电功率”实验中，电源电
压为4.伏，小灯泡额定电压为2.5伏、电阻约为10欧。
(1)连接电路时开关应 ，电流表的量程应选0～ 安。
(2)请你用笔画线代替导线，将图3—15甲中的实物电路连接完整。
(3)闭合开关前，甲图中滑动变阻器的滑片P应位于 ( “A”或“B”)端。
(4)小叶同学闭合开关，移动滑片P到某一点时，电压表示数如图乙所示，为 伏。若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向 (填“A”或“B”)端移动，使电压表的示数为2.5伏。
(5)小向同学移动滑片P，记下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一U图象。根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是 瓦。
(6)小勇同学在实验中连接好电路，闭合开头，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数且接近电源电压，电流表无示数，原因可能是 。(写出一种即可)
【解析】(1)连接电路的过程中为了保护电路，开关应断开。由I=苦可求出通过小灯泡的电流大约为0.25害。因此由流表选0～0.6安的量程。
(2)根据电流表应串联在电路中，可把电路连接完整。如图3—16所示。
(3)闭合开关前，应将滑片P移到最大阻值处。依据图甲中的连接可知，滑动变阻器“下”接线柱接B，因此划片P要远离B端，即滑片P应移到A或C端。
(4)电压表选用的是小量程，因此电压表示数为2.2伏。若想测量小灯泡的额定 功率，应使小灯泡两端的电压升高到2.5伏，所以应减小滑动变阻器连入电路中的电阻，以减小滑动变阻器两端的电压，因此滑片P应向B端移动。
(5)从图丙可知，当小灯泡电压为2.5伏时，电流刚好为0.2安，由P=U1可求出小灯泡的额定功率为0.5瓦。
(6)电流表无示数说明电路开路，而电压表有示数，且接近电源电压，故小灯泡开路。
【答案】(1)断开0.6 (2)如图3—16 (3)A (4)2.2 B (5)0.5 (6)小灯泡开路
同步训练 A组
1．在测定小灯泡的功率的实验中，下图是四位同学所连接的电路，则其中连接正确的是 ( )
2．如图甲所示电路中，R是一个定值电阻，R1是一个半导体材料制成的热敏电阻，其阻值随温度变化的曲线如图乙所示。当开关闭合且电阻R，所处的环境温度升高时，电流表示数 ，电压表示数 。(填“增大”“减小”或“不变”)
3．某同学在测定小灯泡的功率的实验中，所用小灯泡的额定电压是2．5伏，电路原理图如图甲所示，按实验要求，他测出了一组实验数据，并记录了小灯泡亮度的变化情况，结果如下表所示：
电压(伏)
2.00
2.50
2.80
电流(安)
0.27
0.30
0.32
小灯泡电阻(欧)
7.41
8.33
8.75
亮度变化
暗一亮
(1)请你用笔画线代替导线，将实物图连接完整。
(2)闭合开关，接通电路后，电流表、电压表工作正常，示数均不为零。移动滑动变阻器滑片P，发现电流表和电压表的指针不随之发生变化，则可能的原因是 。
(3)改正电路后进行实验，测得某次实验结果如图丙所示，此时电流表的示数为 安，电
压表的示数为 伏。
(4)在实验(3)中，你认为该同学的实验操作不妥之处是 ，改进的办法是 。
(5)小灯泡的电阻随温度的升高而 (填“增大”“不变”或“减小”)。
4．在用电流表、电压表测小灯泡的功率的实验中，灯泡上标有“3.4 V’字样。小红设计了如图甲所示的实验电路图，并连接了部分实物电路，如图乙所示。
(1)请在图乙中帮助小红完成实物电路的连接。
(2)连接完实物电路后，小红闭合开关，发现灯泡不亮、电流表无示数、电压表有示数且接近于电源电压，请帮助小红分析电路出现故障的原因： 。
(3)排除故障后，小红调节滑动变阻器，使灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，读数为 安，则小灯泡的额定功率为 瓦。
(4)假设电压表的l5伏量程损坏，3伏量程能正常使用，电源电压为6伏且稳定不变，仍利用现有的器材完成实验，你认为应如何操作? 。
5．小金、小丽在进行“测定小灯泡的功率”的实验时，电源电压为3伏恒定不变，他们设计的实验电路图如图甲所示。
(1)小金实验时使用的小灯泡的额定电压为2.5伏。
①根据电路图连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡较暗，移动滑动变阻器的金属滑片，
小灯泡亮度不变。如果实验中所用的滑动变阻器如图乙所示，你认为造成上述现象的
原因是将滑动变阻器的 (用字母表示)两接线柱连人到电路所引起的。
②正确连接后，小金通过实验得到的数据如下表，请分析数据并回答：
实验序号
1
2
3
4
5
6
小灯泡两端
的电压U／伏
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
2.8
通过小灯泡
的电流I／安
0.08
0.10
0.14
0.18
0.20
0.22
小灯泡的发
光亮度
不发光
很暗
较暗
较亮
正常
发光
很亮
小灯泡的额定功率为 瓦，小灯泡的实际功率与其发光亮度之间的关系是
。
(2)小丽使用的小灯泡的额定电压为2.0伏。根据电路图正确连接电路后，调节滑动变阻器的
滑片过程中，小灯泡灯丝突然烧断了，她立即观察电压表和电流表的示数，其示数应分别为 。
同步训练 B组
6．在“测定小灯泡的功率”的实验中，用手移动变阻器滑片时，眼睛应观察 ( )
A．灯泡的发光情况
B．变阻器滑片的位置
C．电压表的示数
D．一电流表的示数
7．某科学实验小组的同学用“伏安法”测量小灯泡的电功率，待测小灯泡的额定电压为3.8伏，小灯泡的额定功率估计在1瓦左右。
(1)请你用笔画线代替导线，完成图甲中实物电路的连接，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，小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，请读出电流表的示数，并填入表格。
(4)实验中，同学们记录了多组小灯泡两端的电压及对应通过小灯泡的电流值，但表格中仍有不完整的地方，请将所缺内容填写完整。
电压U／伏
1.5
2.0
2.5
3.0
3.8
4.0
电流I／安
0.2
0.22
0.25
0.28
0.34
电功率P／瓦
0.3
0.44
0.625
0.84
1.36
灯泡发光情况
很暗→暗→正常发光→很亮
(5)小组同学分析实验数据得出：小灯泡的发光亮度是由灯泡的 决定的，且小灯泡的 ，灯泡发光越亮。
(6)用图甲所示电路还可测量小灯泡的 ，小灯泡正常发光时的电阻是 欧(取整
数)。
8．小明在进行“测量小灯泡的功率”的实验时，实验台上提供的器材有6伏蓄电池、电流表(0～0.6安，0～3安)、电压表(0～3伏，0～15伏)、滑动变阻器(50Ω 1.5A)、额定电压为2.5伏的小灯泡(正常发光时的电阻约为7欧)、开关各一个，导线若干。
(1)小明在实验中电流表应该选择 的量程，电压表应该选择 的量程。
(2)请你将虚线框内的实物连接起来。
(3)小明在实验中有下列操作：①读出电流表的尔数；②移动变阻器的滑片至阻值最大处，再闭合开关；③断开开关，连接电路；④测量并记录数据，计算小灯泡的额定功率；⑤移动变阻器滑片，使电压表的示数为2.5伏。其合理的顺序为 。
(4)若闭合开关后，发现小灯泡不发光，电流表的示数为零，电压表的示数为6伏，产生此故障的原因可能是 (可多选)。
A．小灯泡短路
B．小灯泡的灯丝断了
C．小灯泡的灯座接触不良
D．电压表的正、负接线柱接反了
E．变阻器滑片接触不良
(5)排除故障后，调节滑动变阻器测得如下表所示的三组数据，则小灯泡的额定功率为 瓦。
实验次数
1
2
3
电压U／伏
2.0
2.5
2.8
电流I／安
0.30
0.36
0.38
参考答案：
分组实验：测定小灯泡的功率
1．B 2．增大 增大 3．(1)图略 (2)滑动变阻器连入电路时，接到了金属棒C、D两端或电阻丝A、B两端 (3)0.2 1.2 (4)电流表的量程选大了将接“3安”档上的导线改接到“0．6安”档上 (5)增大4．(1)图略(2)灯丝断了，灯泡或灯泡接线柱接触不良 (3)0. 3 1.02 (4)将电压表改接在滑动变阻器两端，测其电压 5．(1)①AB ②0．5小灯泡的实际功率越大，灯泡越亮 (2)3伏，0安 6．C 7．(1)图略 (2)灯泡断路 (4)0.32 1.216 (5)实际功率实际功率越大 (6)电阻 l2[解析：(1)电流表应与小灯泡串联，电压表应与小灯泡并联。小灯泡的额定电流约为I===0.26安，故电流表的量程取0～0.6安。(2)闭合开关后，电路电流几乎为零，电压表读数接近电源电压，这种情形只有当小灯泡断路时才会出现。(4)表格中电流为小灯泡的额定电流，可从图乙直接读出，功率P=IU=0.32安×3.8伏=1.216瓦。(6)R== ≈12欧 8．(1)0~0.6安 0-~3伏 (2)图略 (3)③②⑤①④ (4)BC (5)0.9