18.3 测量小灯泡的电功率(2)
【课时衔接】
1.(测量小灯泡电功率)在“测量额定电压为2.5 V的小灯泡的功率”实验中,被测小灯泡的电阻约为10 Ω,电源为2节新干电池串联。
甲 乙
(1)图甲是未连接好的电路,请在图上用笔画线代替导线连接好电路。
(2)小黄正确连好电路,闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表有示数,但电压表无示数,发生这种现象的原因是 。
(3)排除故障后,闭合开关,发现电压表示数为2 V,此时应将滑片P向 (选填“左”或“右”)移动适当位置,使电压表示数为 V,小灯泡正常发光。此时电流表的指针位置如图乙所示,由此可得出小灯泡的额定功率是 W。
(4)实验中,若不慎将电压表和电流表互换了位置,则小灯泡将 (选填“不亮”、“很亮”、“正常发光”或“烧毁”)。
【基础通关】
2.（教材变式练）一只小灯泡的额定电压为2.5 V,正常发光时的电流约为0.3 A,小明想测量这个小灯泡的额定功率,实验室中有如下器材:一个电压表、一个电流表、一个开关、电源、滑动变阻器、导线若干。
电压U/V 1 2.5 2.8
电流I/A 0.18 0.28
(1)请你用笔画线代替导线,将电路连接完整。
(2)电路正确连接后,闭合开关,发现小灯泡不亮。电流表无示数,电压表有示数,出现这一故障的原因可能是 。
(3)排除故障后,进行了三次测量,测量数据如表。当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,此时小灯泡的额定功率为 W。
(4)小明设计了如图丙的电路,测出了额定电流为I额的小灯泡L2的额定功率。实验方案如下:(电源电压不变,滑动变阻器R1的最大阻值为R1,滑动变阻器R2的最大阻值为R2)
①只闭合开关S和S2,移动R1滑片,使电流表的示数为I额;
②只闭合开关S和S1,保持R1滑片位置不动,移动R2滑片,使电流表的示数为I额,保持变阻器 的滑片位置不动,将另一个滑动变阻器滑片移到最左端,电流表的示数为I1,再将此滑动变阻器的滑片移到最右端,电流表的示数为I2,则小灯泡额定功率的表达式P额= 。(用I额、I1、I2、R1、R2中的字母表示)。
【素养提升】
3.（素养拓展练）小东同学为了探究小灯泡亮度与实际功率的关系,设计了如图甲所示的实验电路,小灯泡标有“2.5 V”的字样。
甲
乙
(1)图甲是小东连接的实验电路,连好后他发现图中有一根导线连接错误,请你在这根导线上打“×”,并在图中改正。
(2)电路连接正确后,闭合开关,发现小灯泡不亮,而电流表有示数,电压表没有示数,则可能的故障是 。
(3)排除故障后,小东进行了4次测量,并将有关数据及现象记录在下表中。分析表中数据,要完成第三次实验,与第二次实验相比,滑动变阻器连入电路的阻值 (选填“更大”、“更小”或“相等”)。小东测得小灯泡的额定功率为 W,另一位同学认为,无须测量也能计算出小灯泡的额定功率。他利用第一次实验测量的数据,计算出0.5 V电压下小灯泡的电阻R,再根据P=计算出小灯泡在2.5 V下的额定功率。那么按此方案算出的小灯泡的额定功率与小东测量的额定功率相比 (选填“偏大”、“偏小”或“相等”)。造成上述偏差的原因是小灯泡的电阻受 (选填“温度”、“电压”或“电流”)的影响。
实验序号 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 灯泡的亮度
1 0.5 0.16 0.08 不亮
2 1.7 0.24 0.41 较暗
3 2.5 0.28 正常
4 3 0.9 0.90 很亮
(4)小东认为,为了得到小灯泡准确的额定功率,应求出上述表格中多组小灯泡电功率的平均值作为小灯泡的额定功率。这种数据处理方法是 (选填“正确”或“错误”)的。
(5)某实验小组由于电压表被损坏,又想出一种测量小灯泡额定功率的方法,电路设计如图乙所示,其中R0为阻值已知的定值电阻,请将以下实验步骤补充完整。
①检查电路无误后,闭合开关S、S1,断开S2,调节滑动变阻器的滑片直至电流表示数为I1时,小灯泡正常发光;
②滑动变阻器滑片不动,断开S1,闭合S2,读出电流表的示数为I2;
③小灯泡的额定功率P额= (用R0、I1、I2表示)。
参考答案
1.(1)
(2)小灯泡短路 (3)左 2.5 0.75 (4)不亮
2.(1)
(2)小灯泡断路
(3)0.75
(4)R2
3.(1)答案:
(2)灯泡短路
(3)更小 0.7 偏大 温度
(4)错误
(5)I1R0(I2-I1)
218.3 测量小灯泡的电功率(1)
【课时衔接】
1.(电功率的计算)将一个电阻为16 Ω的均匀电阻丝弯成一个圆环,电压恒定为6 V,定值电阻R=2 Ω。导电滑臂OA的电阻不计,可以在圆环上无摩擦地滑动,如图所示。导电滑臂OA在圆环上滑动的过程中,圆环上可以产生的最大电功率为 W,电源可以产生的最小电功率为 W。
2.(欧姆定律的应用;电功率的计算)如图所示电路,电源电压恒为8 V,小灯泡标有“6 V 3 W”字样。若不考虑温度对灯泡电阻的影响,闭合开关S,求:
(1)小灯泡的额定电流。
(2)小灯泡正常发光时,滑动变阻器R接入电路的阻值。
(3)移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为3 V时,小灯泡的实际功率。
【基础通关】
3.如图所示,这是测定小灯泡的额定功率的实验电路图,在实际操作时,闭合开关前,滑动变阻器滑片P应位于 (选填“a”或“b”)端,闭合开关后,应调节滑动变阻器使电压表的示数等于小灯泡的 。
4.（教材变式练）在“测定小灯泡的电功率”实验中,连接了如图所示的电路。当闭合开关S后,若发现:
(1)灯泡发光,电流表无示数,电压表指针有明显偏转,则故障原因是 ;
(2)灯泡不发光,电流表有示数,电压表无示数,则故障原因是 ;
(3)灯泡发光,但无论怎样调节滑动变阻器的滑片,电流表和电压表的示数均不变,故障原因是 。
5.在“测量小灯泡的功率”的实验中,某同学的电路连接正确,闭合开关,灯泡发光,但无论怎样调节滑动变阻器,电压表的示数虽然有变化,却始终达不到灯泡的额定电压。其原因可能是 ( )
A.电压表的量程太大
B.电流表的量程太大
C.电源电压太低
D.变阻器的电阻太大
【素养提升】
6.（素养拓展练）如图所示,在“测量小灯泡电功率”的实验中,电源电压为4.5 V,小灯泡额定电压为2.5 V,电阻约为10 Ω。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。
(2)连接电路时,开关应处于 状态。
(3)实验中无论怎么移动滑片P,发现小灯泡始终不亮,电压表有示数,电流表无示数,原因可能是 (写出一种即可)。
(4)排除故障后,移动滑片P到某位置,电压表示数如图乙所示,示数为 V;要测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,使电压表示数为 V。
(5)移动滑片P,记录多组对应的电压表和电流表的示数,绘制成I-U图像。根据图内所给的信息。计算出小灯泡的额定功率是 W。
参考答案
1.4.5 6
2.解:(1)灯泡的额定电压是6 V,额定功率是3 W,由P=UI得,灯泡的额定电流:
IL===0.5 A
(2)灯泡正常工作时电路中的电流:I=IL=0.5 A,滑动变阻器两端的电压:
U'=U总-U=8 V-6 V=2 V
所以滑动变阻器接入电路的电阻:
R'===4 Ω
(3)由欧姆定律得,灯泡的电阻:
R===12 Ω
当电压表示数为3 V时,灯泡两端的电压为3 V,此时灯泡的实际功率:
P实===0.75 W
3.b 额定电压
4.(1)电流表短路 (2)灯泡发生短路 (3)滑动变阻器连接方法错误(四个接线柱中接了两上或两下)
5.C
6.(1)
(2)断开
(3)灯炮断路
(4)2.2 B 2.5
(5)0.5
解析:(1)灯泡的电流约为I===0.25 A,因此电流表选择0~0.6 A的量程,并且电流表与灯泡串联,电流从电流表的正接线柱流入,从负接线柱流出,如答图所示。
(2)连接电路时,开关要处于断开状态;(3)小灯泡始终不亮,电压表有示数,电流表无示数,则可能与电压表并联的灯泡断路;(4)电压表选择0~3 V量程,每一个大格代表1 V,每一个小格代表0.1 V,电压表示数为2.2 V;灯泡实际电压小于额定电压,为了使灯泡正常发光,滑动变阻器分得的电压需减小,因此滑片需向B端移动;(5)由图像知,灯泡在额定电压2.5 V时,通过灯泡的电流为0.2 A,则小灯泡的额定功率:P=UI=2.5 V×0.2 A=0.5 W。
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