第3节 测量小灯泡的电功率
基础主干落实
1.实验原理: P=UI 。
2.实验电路图:图中应连接的电表为① 电压表 ,② 电流表 。
3.注意事项:
(1)连接电路时,开关要 断开 。
(2)滑动变阻器要移动到 最大阻值 处。
4.滑动变阻器的作用:
(1)改变小灯泡两端的 电压 ,
(2)保护 电路 。
重点案例探析
重点 伏安法测小灯泡的电功率
【典题】(2021·黔东南州中考)如图所示,小明在做“测量小灯泡电功率”的实验。实验室有如下器材:
电源(设电压恒为6 V不变)、小灯泡(额定电压为2.5 V,灯丝的电阻约为10 Ω)、电流表、电压表、开关各一个,规格分别为R1“10 Ω 1 A”和R2“30 Ω 0.5 A”的滑动变阻器各一个,导线若干。
(1)连接电路时,小明应选用规格为 R2 (选填“R1”或“R2”)的滑动变阻器。
(2)连接好电路后,闭合开关前,在甲图中滑动变阻器的滑片P应置于 A (选填“A”或“B”)端;闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,则故障原因可能是小灯泡发生 短路 (选填“短路”或“断路”)。
(3)排除故障,闭合开关,移动滑片P到某位置时,电压表的示数为2.2 V,若想测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向 B (选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为 2.5 V;通过实验,小灯泡的U-I图象如图乙所示,则小灯泡的额定功率为
0.625 W。
(4)由图乙可知,小灯泡灯丝电阻大小的变化可能与 灯丝温度 有关。
【警示】测小灯泡电功率时,多次测量是为了得到小灯泡在不同电压下的实际电功率,不能求多次数据的平均值。
【A层 基础必会】
考点 伏安法测小灯泡的电功率
1.在“测定小灯泡的功率”的实验中,小明同学设计的电路如图甲所示,他选用的小灯泡的额定电压为2.5 V,电阻约为8 Ω,电源为两节干电池。
(1)本实验的实验原理是 P=UI 。
(2)连接电路时,应 断开 开关,将滑动变阻器滑片P调至 B (选填“A”或“B”)端,目的是 保护电路 。
(3)若滑动变阻器的滑片向左移动,小灯泡的亮度将 变亮 (选填“变亮”或“变暗”)。
(4)小明同学连好电路后闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,发现小灯泡始终不亮,电压表有示数,电流表无示数,则故障可能是 小灯泡断路 (写出一种即可)。
(5)小明同学排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,同时,眼睛应注视 B (选填序号)。
A.小灯泡亮度 B.电压表示数
C.电流表示数 D.滑动变阻器滑片
(6)小明移动滑动变阻器滑片P到某处时,电压表的示数为2.2 V,要测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向 左 端移动(选填“左”或“右”)。当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 0.7 W。
(7)小明根据实验数据画出了小灯泡的U-I图象,却发现它是一条曲线而不是直线,其原因是 灯丝电阻随温度的升高而增大 。
(8)实验中多次测量的目的是 A 。
A.测不同电压下小灯泡的实际功率
B.多次测量求平均值,减小误差
易错点 不能正确分析小灯泡的U-I图象
2.(易错题)在“测定小灯泡电功率”的实验中,小灯泡额定电压为2.5 V,电源电压恒定为4 V。在实验过程中,小明正确操作直到小灯泡正常发光,在此过程中测得小灯泡电流和电压的几组数据,并正确画出曲线a,如图所示。
(1)由图象可知该小灯泡的额定功率为 0.75 W;该图象是一条曲线的原因是小灯泡的电阻受 温度 影响。
(2)当小灯泡正常发光时,滑动变阻器的电功率为 0.45 W。
(3)小明在图中还画出了本实验中滑动变阻器的电流随电压变化的曲线b,老师指出曲线b与a的交点处是错误的,所以曲线b不正确。请你说出理由: 当滑动变阻器的电阻与灯泡的电阻相等时(曲线的交点处)电压之和明显不等于4 V(电源电压) 。
纠错:小灯泡的电阻与温度有关,电压与电流关系是一条过原点的曲线。
【B层·能力提升】
3.在“测量小灯泡的电功率”的实验中,某同学连接好电路,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,当滑动变阻器连入电路中的电阻变大时,电压表的读数也随着变大,反之,随着变小,则发生这一现象的原因是 (D)
A.电压表的正、负接线柱接错了
B.电压表的量程选择不合适
C.电压表坏了
D.电压表与滑动变阻器并联
4.(多项选择)在“测量小灯泡电功率”的实验中,小海同学遇到一些问题,下列说法正确的是 (A、D)
A.连接好电路,闭合开关后小灯泡不亮,可能是因为电路中的电流太小
B.要判断灯泡是否正常发光,应在调节滑动变阻器的同时仔细观察小灯泡亮度
C.在不同电压下,测得灯泡的电功率均不相同,主要是由测量误差导致的
D.通过灯泡的电流跟它两端的电压不成正比,原因是在不同电压下灯泡的电阻不相等
5.(2023·菏泽中考)实验室有一只标有“2.5 V”字样的灯泡,额定功率模糊不清。现欲测量其在不同电压U下的功率P,并作出灯泡的P-U2关系图线。
(1)除被测灯泡、电源、滑动变阻器、开关、导线外,实验中还需要用到的两个器材是 电流表 、 电压表 ;
(2)请把测量电路的实验原理图甲补充完整;
答:
(3)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应置于 A 端;
(4)某同学作出灯泡的P-U2图线如图乙所示,则该灯泡的额定功率为 0.9 W,正常发光时的电阻为 6.9 Ω。
6.(2024·黔西南期末)在“测量小灯泡的电功率”的实验中,老师给同学们提供的器材有电压恒为6 V的电源,额定电压为2.5 V的小灯泡(灯丝电阻约为10 Ω),电流表、电压表和开关各一个,导线若干,三种规格的滑动变阻器R1(10 Ω 0.5 A)、R2(50 Ω 0.5 A)、R3(200 Ω 0.2 A)。
(1)通过估算,滑动变阻器应选择 R2 (选填“R1”“R2”或“R3”)。选择合适变阻器后,请用笔画线表示导线将电路连接完整。要求:滑动变阻器的滑片P向B端移动时,灯泡变暗。
答:
(2)滑片P置于阻值最大处,闭合开关试触时,发现灯泡不亮,电压表示数很大,电流表几乎无示数,出现的电路故障原因可能是 灯泡断路 。
(3)排除故障后,闭合开关S,移动滑片P到某一位置时,电压表示数如图乙所示为
2.2 V;若要测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向 A (选填“A”或“B”)端移动。根据图丙图象信息,可计算出小灯泡的额定功率是 0.5 W。
7.(2023·铜仁质检)在“测量小灯泡的电功率”的实验中,小明连接的实验电路如图甲所示。电源电压为两节新干电池,小灯泡的额定电压为2.5 V。
(1)根据滑片位置判断 不可以 (选填“可以”或“不可以”)直接闭合开关进行实验。
(2)闭合开关,发现小灯泡不亮,小明观察到两电表的示数情况是 电流表无示数,电压表有示数,且接近电源电压 ,由此判断故障是小灯泡断路。
(3)排除故障后,小明同学调节滑动变阻器的滑片观察到电压表示数为2 V,为使小灯泡两端电压达到额定电压,应将滑动变阻器的滑片向 右端 调节,当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,该小灯泡的额定功率为 0.6 W。
(4)小明依次测量了六组实验数据如表。他根据表中数据计算出每次实验的灯丝电阻,分析后认为,闭合开关前灯丝的阻值小于5 Ω,小明的理由是 灯丝电阻随温度的降低而减小,且通过灯泡的电流为0.1 A时,灯泡的电阻为5 Ω 。
实验次数 1 2 3 4 5 6
发光情况 暗—亮
电压/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 2.9
电流/A 0.10 0.16 0.20 0.22 0.26
8.某市举办的中学生物理实验大赛中,其中一个组抽到的实验内容是测量小灯泡的电功率,给他们的实验器材有:额定电压为2.5 V的小灯泡,电源、电流表、电压表、开关、滑动变阻器和导线若干。
(1)请根据图甲用笔画线代替导线,将图乙中实物电路连接完整(要求:向右移动滑动变阻器的滑片P时,电路中的小灯泡变暗,且导线不能交叉)。
答:
(2)连接电路时,开关必须 断开 ,将滑动变阻器的滑片移到最大阻值端。
(3)连接完电路后,小组中某同学闭合开关时,移动滑动变阻器的滑片P,发现电流表几乎没有示数,电压表的示数接近电源电压,小灯泡不亮,则电路中存在的故障可能是小灯泡 断路 (选填“断路”或“短路”)。
(4)排除故障后,移动滑动变阻器的滑片P,当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图丙所示,则小灯泡的额定功率为 0.75 W。
(5)小华同学所在的实验小组电压表被损坏,老师另给该小组两个开关和一个阻值为10 Ω的定值电阻R0,仍然测出了小灯泡的额定功率,他们所设计的实验电路如图丁所示,请根据电路图和操作步骤完成下列问题:
a.连接好电路后,闭合开关S、S1,断开S2,调节滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数I1= 0.25 A时,小灯泡正常发光;
b.保持滑动变阻器滑片P的位置不动,断开S1,闭合S2,读出电流表的示数为I2;
c.小灯泡的额定功率P额= U额×(I2-I1) (用U额、I1、I2表示)。
9.(2022·贵阳模拟)物理课上老师将规格为“2.5 V 0.3 A”的小灯泡L1和“3.8 V 0.3 A”的小灯泡L2同时接入串联电路中发现:L2较亮,L1较暗,此时两只灯泡的亮度与其实际功率有什么关系呢 带着这一问题小刚设计了如图所示的电路进行实验。实验器材:规格分别为“2.5 V 0.3 A”和“3.8 V 0.3 A”的小灯泡各一只、电压表、电流表、滑动变阻器、开关和若干导线。请回答下列问题:
(1)连接电路时断开开关,滑动变阻器滑片要处于阻值 最大处 。闭合开关,无论怎样移动滑片,两灯均不发光,电压表V1有示数,电压表V2无示数,电路中出现的故障可能是 灯泡L1断路 。
(2)排除故障后,闭合开关,调节滑片,使电流表的示数分别为0.20 A、0.26 A和0.30 A,记录两电压表的示数并计算出两灯的实际功率填入表中。在第3次实验中小灯泡L2的实际功率为 0.90 W。
序号 I/A U1/V U2/V P1/W P2/W 实验现象
1 0.20 1.0 1.5 0.20 0.30 L2更亮
2 0.26 1.7 2.5 0.44 0.65 L2更亮
3 0.30 2.5 3.0 0.75 L2更亮
(3)通过分析上述实验数据可以得出:①在串联电路中,小灯泡分到的实际电压不同是因为 灯泡的电阻 不同。②在串联电路中,小灯泡两端的实际电压越大,它的 实际功率 也就越大,灯泡发光就越亮。 第3节 测量小灯泡的电功率
基础主干落实
1.实验原理: 。
2.实验电路图:图中应连接的电表为① ,② 。
3.注意事项:
(1)连接电路时,开关要 。
(2)滑动变阻器要移动到 处。
4.滑动变阻器的作用:
(1)改变小灯泡两端的 ,
(2)保护 。
重点案例探析
重点 伏安法测小灯泡的电功率
【典题】(2021·黔东南州中考)如图所示,小明在做“测量小灯泡电功率”的实验。实验室有如下器材:
电源(设电压恒为6 V不变)、小灯泡(额定电压为2.5 V,灯丝的电阻约为10 Ω)、电流表、电压表、开关各一个,规格分别为R1“10 Ω 1 A”和R2“30 Ω 0.5 A”的滑动变阻器各一个,导线若干。
(1)连接电路时,小明应选用规格为 (选填“R1”或“R2”)的滑动变阻器。
(2)连接好电路后,闭合开关前,在甲图中滑动变阻器的滑片P应置于 (选填“A”或“B”)端;闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,则故障原因可能是小灯泡发生 (选填“短路”或“断路”)。
(3)排除故障,闭合开关,移动滑片P到某位置时,电压表的示数为2.2 V,若想测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为 V;通过实验,小灯泡的U-I图象如图乙所示,则小灯泡的额定功率为
W。
(4)由图乙可知,小灯泡灯丝电阻大小的变化可能与 有关。
【警示】测小灯泡电功率时,多次测量是为了得到小灯泡在不同电压下的实际电功率,不能求多次数据的平均值。
【A层 基础必会】
考点 伏安法测小灯泡的电功率
1.在“测定小灯泡的功率”的实验中,小明同学设计的电路如图甲所示,他选用的小灯泡的额定电压为2.5 V,电阻约为8 Ω,电源为两节干电池。
(1)本实验的实验原理是 。
(2)连接电路时,应 开关,将滑动变阻器滑片P调至 (选填“A”或“B”)端,目的是 。
(3)若滑动变阻器的滑片向左移动,小灯泡的亮度将 (选填“变亮”或“变暗”)。
(4)小明同学连好电路后闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,发现小灯泡始终不亮,电压表有示数,电流表无示数,则故障可能是 (写出一种即可)。
(5)小明同学排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,同时,眼睛应注视 (选填序号)。
A.小灯泡亮度 B.电压表示数
C.电流表示数 D.滑动变阻器滑片
(6)小明移动滑动变阻器滑片P到某处时,电压表的示数为2.2 V,要测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向 端移动(选填“左”或“右”)。当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W。
(7)小明根据实验数据画出了小灯泡的U-I图象,却发现它是一条曲线而不是直线,其原因是 。
(8)实验中多次测量的目的是 。
A.测不同电压下小灯泡的实际功率
B.多次测量求平均值,减小误差
易错点 不能正确分析小灯泡的U-I图象
2.(易错题)在“测定小灯泡电功率”的实验中,小灯泡额定电压为2.5 V,电源电压恒定为4 V。在实验过程中,小明正确操作直到小灯泡正常发光,在此过程中测得小灯泡电流和电压的几组数据,并正确画出曲线a,如图所示。
(1)由图象可知该小灯泡的额定功率为 W;该图象是一条曲线的原因是小灯泡的电阻受 影响。
(2)当小灯泡正常发光时,滑动变阻器的电功率为 W。
(3)小明在图中还画出了本实验中滑动变阻器的电流随电压变化的曲线b,老师指出曲线b与a的交点处是错误的,所以曲线b不正确。请你说出理由: 。
纠错:小灯泡的电阻与温度有关,电压与电流关系是一条过原点的曲线。
【B层·能力提升】
3.在“测量小灯泡的电功率”的实验中,某同学连接好电路,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,当滑动变阻器连入电路中的电阻变大时,电压表的读数也随着变大,反之,随着变小,则发生这一现象的原因是 ( )
A.电压表的正、负接线柱接错了
B.电压表的量程选择不合适
C.电压表坏了
D.电压表与滑动变阻器并联
4.(多项选择)在“测量小灯泡电功率”的实验中,小海同学遇到一些问题,下列说法正确的是 ( )
A.连接好电路,闭合开关后小灯泡不亮,可能是因为电路中的电流太小
B.要判断灯泡是否正常发光,应在调节滑动变阻器的同时仔细观察小灯泡亮度
C.在不同电压下,测得灯泡的电功率均不相同,主要是由测量误差导致的
D.通过灯泡的电流跟它两端的电压不成正比,原因是在不同电压下灯泡的电阻不相等
5.(2023·菏泽中考)实验室有一只标有“2.5 V”字样的灯泡,额定功率模糊不清。现欲测量其在不同电压U下的功率P,并作出灯泡的P-U2关系图线。
(1)除被测灯泡、电源、滑动变阻器、开关、导线外,实验中还需要用到的两个器材是 、 ;
(2)请把测量电路的实验原理图甲补充完整;
(3)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应置于 端;
(4)某同学作出灯泡的P-U2图线如图乙所示,则该灯泡的额定功率为 W,正常发光时的电阻为 Ω。
6.(2024·黔西南期末)在“测量小灯泡的电功率”的实验中,老师给同学们提供的器材有电压恒为6 V的电源,额定电压为2.5 V的小灯泡(灯丝电阻约为10 Ω),电流表、电压表和开关各一个,导线若干,三种规格的滑动变阻器R1(10 Ω 0.5 A)、R2(50 Ω 0.5 A)、R3(200 Ω 0.2 A)。
(1)通过估算,滑动变阻器应选择 (选填“R1”“R2”或“R3”)。选择合适变阻器后,请用笔画线表示导线将电路连接完整。要求:滑动变阻器的滑片P向B端移动时,灯泡变暗。
(2)滑片P置于阻值最大处,闭合开关试触时,发现灯泡不亮,电压表示数很大,电流表几乎无示数,出现的电路故障原因可能是 。
(3)排除故障后,闭合开关S,移动滑片P到某一位置时,电压表示数如图乙所示为
V;若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。根据图丙图象信息,可计算出小灯泡的额定功率是 W。
7.(2023·铜仁质检)在“测量小灯泡的电功率”的实验中,小明连接的实验电路如图甲所示。电源电压为两节新干电池,小灯泡的额定电压为2.5 V。
(1)根据滑片位置判断 (选填“可以”或“不可以”)直接闭合开关进行实验。
(2)闭合开关,发现小灯泡不亮,小明观察到两电表的示数情况是 ,由此判断故障是小灯泡断路。
(3)排除故障后,小明同学调节滑动变阻器的滑片观察到电压表示数为2 V,为使小灯泡两端电压达到额定电压,应将滑动变阻器的滑片向 调节,当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,该小灯泡的额定功率为 W。
(4)小明依次测量了六组实验数据如表。他根据表中数据计算出每次实验的灯丝电阻,分析后认为,闭合开关前灯丝的阻值小于5 Ω,小明的理由是 。
实验次数 1 2 3 4 5 6
发光情况 暗—亮
电压/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 2.9
电流/A 0.10 0.16 0.20 0.22 0.26
8.某市举办的中学生物理实验大赛中,其中一个组抽到的实验内容是测量小灯泡的电功率,给他们的实验器材有:额定电压为2.5 V的小灯泡,电源、电流表、电压表、开关、滑动变阻器和导线若干。
(1)请根据图甲用笔画线代替导线,将图乙中实物电路连接完整(要求:向右移动滑动变阻器的滑片P时,电路中的小灯泡变暗,且导线不能交叉)。
(2)连接电路时,开关必须 ,将滑动变阻器的滑片移到最大阻值端。
(3)连接完电路后,小组中某同学闭合开关时,移动滑动变阻器的滑片P,发现电流表几乎没有示数,电压表的示数接近电源电压,小灯泡不亮,则电路中存在的故障可能是小灯泡 (选填“断路”或“短路”)。
(4)排除故障后,移动滑动变阻器的滑片P,当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图丙所示,则小灯泡的额定功率为 W。
(5)小华同学所在的实验小组电压表被损坏,老师另给该小组两个开关和一个阻值为10 Ω的定值电阻R0,仍然测出了小灯泡的额定功率,他们所设计的实验电路如图丁所示,请根据电路图和操作步骤完成下列问题:
a.连接好电路后,闭合开关S、S1,断开S2,调节滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数I1= A时,小灯泡正常发光;
b.保持滑动变阻器滑片P的位置不动,断开S1,闭合S2,读出电流表的示数为I2;
c.小灯泡的额定功率P额= (用U额、I1、I2表示)。
9.(2022·贵阳模拟)物理课上老师将规格为“2.5 V 0.3 A”的小灯泡L1和“3.8 V 0.3 A”的小灯泡L2同时接入串联电路中发现:L2较亮,L1较暗,此时两只灯泡的亮度与其实际功率有什么关系呢 带着这一问题小刚设计了如图所示的电路进行实验。实验器材:规格分别为“2.5 V 0.3 A”和“3.8 V 0.3 A”的小灯泡各一只、电压表、电流表、滑动变阻器、开关和若干导线。请回答下列问题:
(1)连接电路时断开开关,滑动变阻器滑片要处于阻值 。闭合开关,无论怎样移动滑片,两灯均不发光,电压表V1有示数,电压表V2无示数,电路中出现的故障可能是 。
(2)排除故障后,闭合开关,调节滑片,使电流表的示数分别为0.20 A、0.26 A和0.30 A,记录两电压表的示数并计算出两灯的实际功率填入表中。在第3次实验中小灯泡L2的实际功率为 W。
序号 I/A U1/V U2/V P1/W P2/W 实验现象
1 0.20 1.0 1.5 0.20 0.30 L2更亮
2 0.26 1.7 2.5 0.44 0.65 L2更亮
3 0.30 2.5 3.0 0.75 L2更亮
(3)通过分析上述实验数据可以得出:①在串联电路中,小灯泡分到的实际电压不同是因为 不同。②在串联电路中,小灯泡两端的实际电压越大,它的 也就越大,灯泡发光就越亮。
