第3节测量小灯泡的电功率
基础知识·细解读
知识点一 伏安法测量小灯泡的电功率【重点】
实验:测量小灯泡的电功率
【实验目的】
测量小灯泡的电功率。
【实验原理】
——测电压,测电流,利用公式计算电功率。
【实验方法】
“伏安法”——用电压表和电流表间接测量小灯泡电功率的方法。
【实验器材及设计】
提醒
电路的连接
(1)连接电路时,开关要断开,防止由于电路连接错误而发生短路,损坏电路元件。
(2)连接电流表和电压表时,要注意“+”“一”接线柱的接法要正确。
(3)连接滑动变阻器时,要“一上一下”选用接线柱。
提醒
实验操作
(1)闭合开关前,要将滑动变阻器的滑片移动到阻值最大位置,以防止电路中电流过大,损坏电路元件。
(2)调节小灯泡两端的电压时,要缓慢移动滑片,保证实际电压不能高于小灯泡额定电压的1.2倍,以防实际电压过大而烧坏小灯泡;同时,小灯泡两端电压高于其额定电压时,通电时间不能太长,否则容易烧坏小灯泡。
提醒
电源及滑动变阻器的选择
(1)选用的电源电压要高于小灯泡的额定电压。
(2)滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流(正常工作电流);滑动变阻器的最大阻值应与小灯泡的电阻差不多,保证滑动变阻器的调压效果明显,满足实验的要求。
【实验步骤】
(1)检查所连接的电路,无误后闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端的电压等于额定电压,观察小灯泡的亮度,记下电压表和电流表的示数,记录在表格中。
(2)调节滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端的电压低于额定电压,观察小灯泡的亮度,记下电压表和电流表的示数,记录在表格中。
(3)调节滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端的电压约为额定电压的1.2倍,观察小灯泡的亮度,记下电压表和电流表的示数,记录在表格中。
(4)断开开关,整理好实验器材。
(5)根据测出的三组实验数据计算得到小灯泡在不同发光情况下的电功率,并记录在表格中。
实验次数 电压 电流 电功率 小灯泡亮度
1 2.5 0.32 0.80 正常
2 2.0 0.26 0.52 较暗
3 3.0 0.38 1.14 较亮
【实验结论】
(1)当小灯泡两端的电压等于额定电压时,小灯泡的实际功率等于额定功率,小灯泡正常发光。
(2)当小灯泡两端的电压低于额定电压时,小灯泡的实际功率小于额定功率,小灯泡发光较暗。
(3)当小灯泡两端的电压高于额定电压时,小灯泡的实际功率大于额定功率,小灯泡发光较亮。
【拓展】 实验中可能出现的电路故障及其原因
(1)电流表或电压表的指针反向偏转→电流表或电压表的正、负接线柱接反了。
(2)电压表无示数,电流表示数偏大→小灯泡被短接。
(3)电压表指示电源电压,电流表无示数→小灯泡断路或电流表与电压表位置颠倒。
(4)电流表示数较大且不可变,电压表示数为电源电压→将滑动变阻器接入电路中时使用了上面两个接线柱或滑动变阻器被短接。
(5)电流表示数很小且不可变,电压表示数较小→将滑动变阻器接入电路中时使用了下面两个接线柱。
(6)电压表和电流表都无示数→滑动变阻器断路。
(7)灯泡较亮,电压表示数低于额定电压,或灯泡较暗,电压表示数高于额定电压→电压表并联在滑动变阻器的两端。
提醒
滑动变阻器的作用
实验中,滑动变阻器的作用有两个:(1)保护电路;(2)改变小灯泡两端的电压,从而改变电路中的电流。
【例1】(江苏淮安中考)在测定小灯泡电功率的实验中,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1 w)、电流表、电压表、滑动变阻器(20Ω 1 A)、开关和导线。图甲所示是小明没有连接完整的电路。
充分利用本题的数据才能正确作答。2节干电池,暗示连接电压表时选择3 v的接线柱;额定电压为2.5 V的小灯泡(额定功率小于1 W)说明小灯泡允许通过的最大电流小于0.4 A,暗示连接电流表时应选择0.6 A的接线柱。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲所示的电路连接完整。
(2)正确连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片应置于最 (选填“左”或“右”)端。
(3)小明闭合开关后,移动滑片,发现灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,则该电路故障可能是 。
(4)小明排除故障后,通过正确操作,当灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,其值为 A,小灯泡的额定功率为 w。
解析:(1)由电源为两节干电池知,电压表应选用小量程;根据小灯泡的额定电压和额定功率,可知其正常工作电流不大于则电流表也应选用小量程。
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移至最大阻值处,即最右端。
(3)电压表有示数,电流表无示数,灯泡不亮,说明故障原因是灯泡断路。
重点再强调!电压表和待测用电器并联,电流表和待测用电器串联,滑动变阻器应“一上一下”接线。
(4)由图乙可知,电流表的示数为0.26 A,小灯泡的额定功率。
答案:(1)如图所示。 (2)右 (3)小灯泡断路 (4)0.26 0.65
知识点二 用电能表测用电器的电功率
1.测量原理
用电能表测出用电器在某段时间内消耗的电能,用停表测出消耗这些电能所用的时间,然后利用公式进行计算。
2.目测量方法
当消耗电能较多时,根据前后两次的示数之差算出消耗的电能;当消耗的电能较少时,按以下方法进行测量。
(1)记下每消耗1 kw·h电能时,电能表转盘转过的转数N。
(2)关闭其他用电器,只让待测用电器工作。
(3)用手表或停表测量待测用电器工作时电能表转盘转过n转所用的时间t。
(4)计算待测用电器的实际功率。电能表的转盘转”转所消耗的电能为,则用电器的实际功率为。
提醒
(1)电能表的示数是以“KW·h”为单位的,只能精确到0.1 kW·h,误差较大;根据电能表转盘转过的转数读取用电器消耗的电能精确度较高,误差较小。
(2)连接电路时电能表和待测用电器串联,且开关处于断开状态,电路检查无误后再闭合开关。
【例2】 (山东淄博中考)下图所示是某电能表表盘的部分数据(imp表示电能表指示灯闪烁的次数)。当电路中某用电器单独工作6 min时,电能表指示灯闪烁了320次,则该用电器消耗的电能是 kW·h,它的功率是 w。
解析:本题考查学生对电能表铭牌上数据的理解。3200 imp/(kW·h)的含义是电路中每消耗1 kW·h的电能,指示灯闪烁3 200次,所以当指示灯闪烁320次时,用电器消耗的电能为,它的功率。
答案:0.1 1 000
明确电能表铭牌上数据表示的意义很关键。
常考题型·巧突破
题型一 测量小灯泡电功率的实验改进
【例1】测量小灯泡的电功率。小灯泡的额定电流为0.3 A,灯丝阻值在10~15Ω之间。所提供的器材有:电流表、电压表、电源(电压恒为6 V)、开关各一个,滑动变阻器两个(“5 Ω 2 A”“20Ω 2 A”),导线若干。
(1)图甲是小明没有连接完的实物电路,请你用笔画线代替导线将实物图补充完整。
(2)小明选用的滑动变阻器的规格为 。
(3)闭合开关,移动滑片,当电流表的示数为0.3A时,电压表的示数如图乙所示,读数为 V,小灯泡的额定功率为 w。
(4)小红没用电压表,但多用了一个开关,其他器材与小明的相同,也测出了小灯泡的额定功率。请在虚线框内画出她设计的电路图,并写出实验步骤及测定额定功率的表达式。
实验步骤: 。
表达式: 。
解析:(1)电压表应并联在小灯泡的两端,根据知,灯泡的额定电压为3~4.5V ,故电压表的量程应选择0~15 V;(2)若选用“5 Ω 2 A”的滑动变阻器,则小灯泡两端的电压最小为,可能会超过灯泡的额定电压,故不能选择“5Ω 2 A”的滑动变阻器,应选择“20Ω 2 A”的滑动变阻器;(3)从图乙中可以看出,电压表的示数为4.5 V,故小灯泡的额定功率;(4)可利用开关,根据串联电路电压的特点得出滑动变阻器两端的电压,然后根据计算出小灯泡的额定电压,则小灯泡的额定功率可求,具体见答案中步骤。
答案:(1)如图丙所示。 (2)“20Ω 2 A”(3)4.5 1.35 (4)如图丁所示。 ①只闭合S1,移动滑片P,使电流表示数为0.3 A;②滑片P位置不变,再闭合S2,测得电流表的示数为。
针对训练
1.(山东滨州中考)某实验小组的同学用图甲所示器材测量小灯泡的电功率。已知电源电压恒为6 V不变,待测灯泡的额定电压为3.8V,功率估计在1.1W左右。
(1)请在图甲中用笔画线代替导线,使其成为完整的实验电路。
(2)请根据实物图在虚线框内画出对应电路图。
(3)连接电路时,开关应该 。
(4)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应该位于 (选填“A”或“B”)端。
(5)闭合开关,同学们发现,电流表没有示数,灯泡不亮,电压表示数接近电源电压,此时电路故障为 。
(6)故障排除后,闭合开关,调节滑动变阻器滑片P,使灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,为 A,则待测灯泡的额定功率为 W。
(7)若实验器材中电压表0~15 V量程被损坏,利用图甲器材怎样测定待测灯泡的额定功率 简要步骤: 。
规律总结
用电流表和电压表测电功率和测电阻的步骤相似,在缺少电流表时,可借用一定值电阻(电阻箱)和电压表来替代电流表;在缺少电压表时,可借用一定值电阻(电阻箱)和电流表来替代电压表。
题型二 测量小灯泡电功率实验中的数据处理
【例2】(山东菏泽中考)实验室电源电压为6 V,要测量小灯泡的额定功率,小伟选择一个额定电压为2.5 V,电阻大约为10Ω的小灯泡,小强画出了电路图(图甲)。
(1)小伟看到电路图后提出一个建议:简化实验,去掉滑动变阻器测量小灯泡的额定电功率。你认为小伟的实验方案可行吗 为什么
。
(2)若按照小强设计的电路图进行实验,实验室里有最大阻值是10Ω和60Ω的滑动变阻器,你认为应该选择最大阻值为 Ω的滑动变阻器。
(3)将图乙中的滑动变阻器和电压表(选用合适的量程)接人电路。
(4)在实验器材选择无误,电路连接正确的情况下,闭合开关,小灯泡不亮,但电压表和电流表都有示数,按照图乙的电路连接图判断,要让灯泡发光,你的操作是: 。调整电路正常后开始实验,在调节滑动变阻器的过程中,灯泡突然熄灭,电流表的示数突然变为0,电压表的指针偏转超过最大刻度,你判断故障可能是: 。
(5)为进一步确定小灯泡亮度与电压的关系,做了多次实验,并根据实验数据绘出了小灯泡的U-I图象(如图丙所示)。请根据图象信息计算出小灯泡的额定功率是 w。
解析:(1)去掉滑动变阻器不能实现小灯泡两端的电压正好等于额定电压,所以不可行。(2)若选用10Ω的滑动变阻器,由于小灯泡的电阻大约为10 Ω,由串联分压规律可知,小灯泡两端的电压最低为3 V,无法达到额定电压2.5 V,所以应该选择最大阻值为60Ω的滑动变阻器。(3)连接电路时,滑动变阻器要选用“一上一下”接线柱;电压表要和小灯泡并联,因小灯泡的额定电压为2.5 V,所以电压表要选用0~3 V的量程,注意让电流从正接线柱流入电压表。(4)电流表有示数,表示小灯泡中有电流通过,电压表有示数,表示小灯泡两端有一定的电压,小灯泡不亮,是由于小灯泡的实际功率太小,要让灯泡发光,可将滑动变阻器的滑片向左移动;灯泡突然熄灭,电流表的示数突然变为0,表明电路中出现断路,电压表的指针偏转超过最大刻度,表明小灯泡处断路。(5)从图象中可以看出,当小灯泡两端的电压为2.5V时,小灯泡中的电流为0.2 A,所以小灯泡的额定功率。
答案:(1)不可行无法实现小灯泡两端的电压等于额定电压(2)60 (3)如图所示。 (4)将滑动变阻器的滑片向左移动 小灯泡断路(5)0.5
针对训练
2.(湖北孝感中考)小勇在测量额定电压是2.5V的小灯泡电功率的实验中:
(1)为完成实验,请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路图连接完整。
(2)闭合开关后,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡发光较暗但亮度一直不变,其原因是 。
(3)正确连接电路后,移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为2 V时,电流表示数如图乙所示,此时,小灯泡的实际功率为 W。
(4)若要测量小灯泡的额定功率,应再将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)移动,直至电压表示数为 V为止。
(5)移动滑动变阻器的滑片,记下多组电流表示数及对应的电压表示数,并画出图丙所示的I—U图象,从图象可以计算出小灯泡的额定功率为 w。
易误易混·精辨析
易错点:不能根据实验要求选择合适的仪器及电流表(或电压表)的量程
【例题】(四川广安中考)小佳想要测定小灯泡的额定功率,他选用了以下器材:标有“2.5 V”字样的小灯泡(老师告诉他,该小灯泡正常工作电流在0.3 A左右),电源为6 V的恒稳蓄电池,量程为“0~0.6 A”与“0~3 A”的电流表,量程为“0~3 V”与“0~15 V”的电压表,开关,导线。可是在选择滑动变阻器时他犹豫了,因为有三种规格的滑动变阻器,分别标有“10Ω 1 A""20Ω 0.5A""50Ω 0.2 A”字样。
(1)估算一下,请你帮小佳选择一只合适的滑动变阻器 。
(2)如图甲所示,小佳连接了一部分电路后又犹豫了,请你在不改变他已连接部分的前提下,再帮他连接完整(用笔画线,注意导线间不要相互交叉)。
(3)连接完整后,小佳按正确程序操作,闭合开关S,发现灯泡不亮,电流表指针偏转明显,而电压表指针几乎不动,仔细检查,连接无误。那么出现该状况的原因应该是 (选填选项前字母)。
A.电压表内部断路了
B.灯泡的灯丝断了
C.灯座内部出现了短路
D.滑动变阻器的电阻线断了
(4)在老师的指点下,小佳自己排除了故障,再闭合开关S,灯泡亮了,但发光很暗,观察电压表示数,仅有1.8 V,这时小佳应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端适当滑动。
(5)当小灯泡两端的电压达到额定电压后,电流表的示数如图乙所示,则小佳测得小灯泡的额定功率是 w。
正解(1)因为滑动变阻器与灯泡串联,且灯泡正常工作时的电压为2.5V,所以滑动变阻器要分去的电压,灯正常工作时的电流为 0.3 A,滑动变阻器的电阻,即滑动变阻器连入电路的电阻至少为11.67 Ω,灯泡正常工作时的电流0.3 A<0.5 A,故应选用“20Ω 0.5 A”的滑动变阻器。(2)将电压表并联接在灯泡的两端,电压表选用小量程,注意电流要从“+”接线柱流人,连接后的电路见答案图。(3)闭合开关S,电流表指针偏转明显,说明电路为通路;发现灯泡不亮,而电压表指针几乎不动,则与电压表并联的部分出现短路,又因为连接无误,所以可判断灯座内部出现短路。(4)因为1.8 V小于额定电压2.5 V,故应减小滑动变阻器两端的电压,由 分压原理知,滑片向A端移动。(5)电流表量程为0~0.6 A,分度值为0.02 A,所以示数为0.28A,灯的额定功率。
答案(1)"20Ω 0.5A”(2)如图所示。 (3)C (4)A (5)0.7
【防错妙招】根据实验要求选择合适的仪器及电流表(或电压表)的量程的题目出错率较高。出错的原因主要有两个。(1)对各仪器的规格及仪器上参数的物理意义不明确,如灯泡上标有“2.5 V 0.3 A”,表示该灯泡的额定电压为2.5 V,额定电流为0.3 A,即电路中的电流超过0.3 A,灯泡就有被烧坏的可能;滑动变阻器上标有“10 Ω 1 A”,表示该滑动变阻器的最大阻值为10 Ω,允许通过的最大电流为1 A。若要测量小灯泡的电功率,所选择的电源电压必须高于小灯泡的额定电压,电路中的电流不能超过各仪器允许通过的最大电流,同时还要考虑滑动变阻器的最大阻值是否能有效地起到调节小灯泡两端电压的作用。(2)对物理过程分析不透彻、不全面,忽视了电流表、电压表量程的选择,要根据题意分析、计算来确定两电表的量程,要保证测量时电表示数尽量超过所用量程的一半。另外,在连接电路时还要注意电流表、电压表及滑动变阻器的正确连接。
【基础必做】
1.(湖北武汉中考)下图所示分别是小明家上月初和月末的电能表的表盘,表盘上“1600imp/(kW·h)”表示每消耗1 kW·h的电能,指示灯闪烁1 600次。下列选项正确的是 ( )
A.指示灯闪烁越快,电能表所在电路消耗的电能 越多
B.小明家上月消耗的电能为911 kW·h
C.小明家干路中的电流不得超过10 A
D.断开其他用电器,只让电饭锅单独工作2 min,
指示灯闪烁32次,此时电饭锅的功率为600 W
2.(山东烟台中考)某同学按照如图所示的电路图测定小灯泡的电功率,闭合开关S后,他观察到小灯泡不发光,但电流表、电压表指针有偏转。下列判断正确的是 ( )
A.灯泡被短接
B.灯泡的灯丝断了
C.灯泡与灯座接触不良
D.灯泡的实际功率比额定功率小得多
3.一只小灯泡标有“3.8 V”字样,额定功率模糊不清,某同学设计了如图甲所示的电路进行测量,电源电压恒为6 V,电压表、电流表使用的量程分别为0~3 V、0~0.6A,滑动变阻器的规格为“10 Ω 1 A”,他根据实验数据作出电压表、电流表示数的U-I图象,如图乙所示。则下列判断正确的是 ( )
A.小灯泡的额定功率为0.88W
B.滑片向左移时电压表示数变大,小灯泡变亮
c.滑动变阻器允许连入电路的最大阻值约为8.82Ω
D.小灯泡正常发光2 s内,电流通过滑动变阻器做的功为3.04
4.(河南中考)在如图所示的电路中,定值电阻的阻值R0和电源电压U均为已知。在A、B间接入一个未知电阻,闭合开关,电压表的示数为,则由已知量和测得量可以推出:= ,的电功率 。
5.(浙江金华中考)做测定小灯泡的功率实验时,小金设计了如图所示的电路,已知电源电压为3 V,小灯泡上标有“2.5 V 0.3A”字样,滑动变阻器规格为“25 Ω 0.5 A”。
实验记录表
序号 ① 电流/A 功率/W 灯泡亮度变化
1
2
3
(1)实验记录表中①所在的方格内应补写的物理量是 。
(2)连接好电路后,小金将滑动变阻器滑片P移到B端,闭合开关,发现小灯泡不亮,为查找原因,他仔细检查了电路中各元件的工作状态,判断出电路既不断路,也不短路,小金做出这样判断的依据是 。
【能力锤炼】
6.(多选)(内蒙古呼和浩特中考)如图所示,小宇同学在测量小灯泡电功率的实验中,将电压表并联在了滑动变阻器两端,闭合开关,发现电路存在故障,并做如下分析,下列判断正确的是 ( )
A.若灯不亮,电压表有示数,电路故障可能是灯泡断路
B.若灯不亮,电流表有示数,电路故障可能是灯泡被短接
C.若灯不亮,两表都有示数,电路故障可能是滑动变阻器被短接
D.若灯不亮,电压表有示数,电路故障可能是滑动变阻器断路
7.(江苏南京中考)在测量小灯泡的功率的实验中,小灯泡的额定电压为2.5 V。
(1)图甲是小明测量小灯泡额定功率的实物电路图(不完整),请用笔画线代替导线将实物电路图连接完整。
(2)闭合开关前,图甲中滑动变阻器的滑片P应位于 (选填“A”或“B”)端。
(3)连接好电路后,闭合开关,小明发现移动滑动变阻器滑片P,小灯泡不发光,电压表的示数为0。进一步观察并检查电路,发现电压表、电流表、导线及其连接均完好。针对电路中出现的小灯泡不发光的故障现象,他提出了如下猜想:①小灯泡被短接;②小灯泡的灯丝断了;③滑动变阻器断路。根据故障现象,猜想 (填序号,下同)是错误的。如果观察到电流表有示数,则猜想 是正确的。(4)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片P到某一位置,电压表示数如图乙所示,此时应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移到合适位置,读出电流表示数,即可算出小灯泡的额定功率。(5)小华打算增加一个阻值为10Ω的定值电阻尺。,只利用一只电表,通过简单操作(开关s接“A”“B”各一次)来测量小灯泡的额定功率。图丙、丁是她设计的两种不同方案的电路图,则以下判断正确的
是 (填字母)。
A.两种方案都能
B.两种方案都不能
C.丙方案能,丁方案不能
D.丙方案不能,丁方案能
本书参考答案
第3节测量小灯泡的电功率
常考题型·突破
1.(1)如图甲所示。 (2)如图乙所示。
(3)断开 (4)B (5)小灯泡断路 (6)0.30 1.14(7)把电压表和滑动变阻器并联,移动滑片使电压表示数等于2.2 V,读出电流表示数
解析:(1)因为灯泡的额定电压为3.8 V,所以电压表要选择0~15 V量程,然后把电压表并联在灯泡两端。(2)根据实物电路画出电路图,注意电流依次流经各元件的顺序。(3)为了保护电路,在连接电路时,应先将开关断开。(4)在闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应调至阻值最大处,根据电路连接可知,应该将滑片调至B端。(5)闭合开关,发现电流表没有示数,灯泡不亮,电压表示数接近电源电压,说明在电压表两接线柱之间的电路是断路,所以此时电路故障是小灯泡断路。(6)电流表的量程为0~0.6 A,分度值为0.02A,所以示数为0.30 A;额定功率。(7)①灯泡和滑动变阻器串联在电路中;②把电压表并联在滑动变阻器的两端;③调节滑动变阻器的滑片,使滑动变阻器两端电压为6 V一3.8V=2.2 V;④读出电流表示数。
2.(1)如图所示。 (2)滑动变阻器同时接了下面两个接线柱(3)0.44 (4)左 2.5(5)0.625
解析:(1)测量小灯泡电功率的实验中滑动变阻器应“一上一下”串联接入电路中;电压表测灯泡两端电压,应与灯泡并联,灯泡额定电压2.5 V,所以电压表使用0~3 V量程。(2)如果滑动变阻器同时接下面两个接线柱。那么滑动变阻器阻值全部接入电路,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电路中电阻都不变,电路中电流较小,所以灯泡的亮度比较暗。(3)由图乙所示电流表可知,电流表所选量程是0~0.6 A,分度值是0.02 A,电流表示数为0.22A,所以电压表示数为2 V时,灯泡的实际功率。(4)要测定灯泡的额定功率,应使灯泡两端的电压等于其额定电压,此时应减小滑动变阻器接入电路的阻值,将滑片向左端滑动,使电压表的示数为2.5v。(5)由题图丙所示的I-U图象可知,灯泡两端电压为额定电压U=2.5 V时,所对应的电流=0.25 A,则灯泡的额定功率
高效训练·速提能
1.D解析:指示灯闪烁越快,说明电路中用电器的功率越大,用电器消耗的电能同时跟电功率和通电时间有关,在通电时间一定时,功率大,消耗电能多,A错误;电能表最后一位为小数位,故小明家上月消耗的电能为5 637.8 kw·h一5 546.7 kW·h=91.1 kw·h,B错误;由电能表铭牌可知,电能袁的标定电流为10 A,允许通过的最大电流为20 A,C错误;指示灯闪烁32次消耗的电能为,此时电饭锅的功率为,故D正确。
2.D解析:灯泡被短接后,电流表指针偏转,电压表相当于测量与其并联的导线两端的电压,导线电阻很小,几乎为零,因此电压表指针不偏转,A错误;灯泡的灯丝断了或灯泡与灯座接触不良时,电路为断路,电流表指针不偏转,电压表与电源两极相连,因此电压表指针偏转,B、c错误;当灯泡的实际功率比额定功率小得多时,灯泡不发光,此时电路中有电流,但比较小,电压表与灯泡并联,即电流表、电压表指针都有偏转,D正确。
3.c解析:由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。因串联电路中总电压等于各用电器两端电压之和,所以灯泡两端的电压时,滑动变阻器两端的电压,由图象可知,电路中的电流=0.4 A,小灯泡的额定功率,故A错误;2s内电流通过滑动变阻器的功故D错误;滑片向左移时,接八电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,电路中的电流变大,由图象可知,滑动变阻器两端的电压变小,灯泡两端的电压变大,灯泡的实际功率变大,即电压表的示数变小,小灯泡变亮,故B错误;当电压表的示数最大时,即滑动变阻器两端电压,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,由图象可知,电路中的电流,则滑动变阻器接入电路中的最大电阻,故c正确。
4. 解析:由图可知。两电阻串联,根据串联电路的特点和欧姆定律,可得电路中的电流为,则;电功率为.
5.(1)电压/V (2)两电表均有示数
解析:(1)测定小灯泡的功率大小,即需要知道灯泡两端电压值和通过灯泡的电流,因此①所在的方格内物理量为电压。(2)判断电路是否短路或断路,主要观察电压表和电流表的示数。若电流表无示数,电压表也无示数,则电路肯定断路;若电压表示教接近电源电压,电流表无示数,电路也为断路;若电压表无示数,电流表有示数,说明灯泡处被短接;而电压表和电流表都有示数,说明电路既不短路也不断路。
6.BD解析:若小灯泡断路,则整个电路处于断路状态,此时灯泡不亮,电流表和电压表都没有示数;若小灯泡被短接,则电路中电流表和滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,此时灯泡不亮,电流表和电压表都有示数;若滑动变阻器被短接,则电压表测量导线电压,故电压表没有示数,此时电路中电流表和灯泡串联,灯泡亮,电流表有示数;若滑动变阻器断路,则电路相当于是电流表、灯泡、电压表串联在电路中,由于电压表的 电阻很大,所以电流表几乎没有示教,灯泡不亮,此时电压表测量的是电源电压,因此电压表有示数。B、D正确。
7.(1)如图所示。 (2)B (3)②①(4)A (5)B
解析:(1)电路连接步骤:①把电流表与滑动变阻器串联起来,且连接滑动变阻器上面的任一接线柱;②电流由灯泡左侧进入,右侧流出,所以灯泡右侧的接线柱再连接电源的负极即可,也可连接电压表的负接线柱,这样电压表正好并联在灯泡两端,且符合电压表中电流的“正入负出”。(2)闭合开关前,滑动变阻器连入电路中的电阻为最大,所以滑片P应远离连接的下接线柱。即滑片P在B端(最右端)。(3)电压表测灯泡两端的电压,如果故障仅为灯泡的灯丝断了,则电压表的两端仍可通过电路的其他部分接在电源两端,电压表会有示数,所以②错误。如果电流表有示数,则电路没有断路,所以猜想①是正确的。此时因为小灯泡被短接,电压表相当于测一段导线两端的电压,因为导线的电阻近似为0,所以导线两端不存在电压,电压表示数为0。(4)乙图中电压表示数为1.4 V,没有达到灯泡的额定电压2.5 V,所以要向A端移动滑片P,使电路中的电流增大,灯泡两端的电压增大到2.5 V。(5)根据丙图方案,先把开关打到A,移动滑片P,根据电流表的示数计算出定值电阻两端的电压为2.5 V;然后把开关打到B,测出通过灯泡的电流。但灯泡的电阻不一定等于定值电阻的阻值,所以此时灯泡两端的电压不一定为2.5v,因此无法测出灯泡的额定功率。根据丁图方案,先把开关打到B测出定值电阻和灯泡的总电压,再把开关打到A,测出定值电阻的电压,两电压之差即为灯泡两端的电压。但这样很难使灯泡两端电压为2.5V,所以也无法测出灯泡的额定功率。
教材参考答案
第3节测量小灯泡的电功率
教材第97页【想想做做】
在亮度相当的情况下,发光二极管的电功率较小。除通过实验可以验证外,还可以从理论的角度进行分析:电流通过小灯泡做功时,电能转化为内能和光能,而电流通过发光二极管做功时,电能转化为光能,即发光二极管的电能转化效率高,所以在亮度相当的情况下,发光二极管的电功率小。
教材第97页【动手动脑学物理】
1.电路存在的错误或不妥之处:电流表的量程选用不当,应选择“O~O.6 A”的量程;滑动变阻器同时使用了下面的两个接线柱,连接错误,应“一上一下”选用接线柱。电路图如图所示。
2.(1)“0~0.6 A”量程。 (2)如图所示。
(3)电路图如图所示。
解析:当小灯泡正常工作时,电流,故电流表的量程选择0~0.6A”;用笔画出导线连接电路时,滑动变阻器要“一上一下”选用接线柱,将滑动变阻器连入电路中,电流表要选用“0~0.6A”的量程,电压表要选用“0~15 V’’的量程;画电路图时,电路图中的元件符号要与实物图中的元件的位置相对应。
3.解:该用电器在1 min内消耗的电能
该用电器的功率
4.解:根据可得.财电炉的电阻,
当实际电压
时,
电炉的实际功率。
5.解:可节约的电能
,即2 920度。