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专题训练(三)　特殊方法测量小灯泡的电功率
类型一　伏阻法测小灯泡的电功率
1.在用伏安法测量标有“2.5 V”小灯泡的额定功率的实验中,小明发现电流表损坏,其他元件完好。
(1)小明用已有的器材、5 Ω的电阻R0和另一块电压表,设计了如图所示的电路图。其中虚线框内的元件组合体相当于　　　　　　。
(2)小明进行了如下实验,请补充完整。
①连接好电路,将滑动变阻器连入电路的阻值调到　　　　　　。
②闭合开关,移动滑片,使灯泡两端的电压为　　　V。 ③再读出R0两端的电压为1.5 V。
(3)若实验操作正确,则灯泡的额定功率为　　　W。
2.[2020·雅安节选] 小明在探究“小灯泡在不同电压下工作时的电功率”的实验时,实验室提供了如下器材:电源(电压恒为8 V),一个电流表,一个电压表,滑动变阻器“20 Ω　2 A”,小灯泡(额定电压2.5 V,额定功率小于1.2 W),一个阻值已知的定值电阻R0,开关及导线若干。利用伏安法测出小灯泡的额定功率后,利用上述器材,小明又想出一种测量小灯泡额定功率的方法,设计了如图所示的电路,所用电压表量程为“0~15 V”,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,将开关S1拨至“1”,调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为
　　　　V。
(2)滑动变阻器滑片不动,再将开关S1拨至“2”,读出电压表示数为U0。
(3)小灯泡的额定功率P额=　　　　(用U额、U0、R0表示)。若步骤(2)中,在将开关S1拨至“2”时,不小心将滑片向右移动了少许,其他操作正确,则测出的小灯泡的额定功率比真实值
　　　　(选填“偏大”或“偏小”)。
3.在完成伏安法测量小灯泡的电功率实验后,小明又设计了如图所示的电路,只用电压表就测量出额定电压为U额的小灯泡的额定功率。已知电源电压恒为U,定值电阻的阻值为R0。请将实验步骤补充完整。
(1)　　　　　　　　　　　　(填三个开关闭合与断开情况),调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为　　　　　　,小灯泡正常发光。
(2)保持滑动变阻器的滑片位置不动,　　　　　　　　　　　　(填三个开关闭合与断开情况),记录电压表的示数为U滑。
(3)小灯泡额定功率的表达式P额=　　　　　　　　　　　　(用物理量符号表示)。
类型二　安阻法测小灯泡的电功率
4.用电流表和已知阻值的定值电阻R0测灯泡的电功率,在测量时,如图所示,将灯泡与电阻R0并联,用电流表A1测出通过R0的电流I1,用电流表A2测出通过灯泡L的电流I2,R0两端电压的表达式为U=　　　　,灯泡电功率的表达式为P=　　　　。
　5.(多选)如图所示,几名同学在只有电流表时,利用一个已知阻值的电阻R0设计了四个测未知电阻Rx电功率的电路,其中不可行的是 (　　)
6.[2020·福建改编] “测量小灯泡的额定功率”实验中,器材有电源、滑动变阻器、两个电流表、小灯泡(U额=3.8 V)、定值电阻R0(阻值为10 Ω)、开关及若干导线。
(1)根据如图甲所示电路,用笔画线代替导线,将图乙中未画出的两条导线补充完整。
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于　　　　(选填“A”或“B”)端。
(3)正确连接电路后闭合开关,发现灯泡不亮,两电流表有示数且相同,故障可能是
　　　　　　　　　或　　　　　　　　　。
(4)排除故障后,为了测量小灯泡的额定功率,移动滑动变阻器的滑片,直到电流表A2的示数为　　　　A时,小灯泡正常发光。电流表A1的示数如图所示,该示数为　　　　A,则小灯泡的额定功率为　　　　W。
7.[2020·铜仁节选] 某市举办的中学生物理实验大赛中,小华所在小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。在实验测量的过程中,电压表损坏,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,仍测出了小灯泡的额定功率,他们所设计的实验电路如图所示,请根据电路图和操作步骤完成下列问题:
(1)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,此时小灯泡正常发光。
(2)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。
(3)则小灯泡的额定功率P额=　　　　(用U额、I1、I2表示)。
8.在“测量小灯泡电功率”的实验中,同学们发现小灯泡的额定电压标识已经模糊不清,已知小灯泡的额定电流为I额,但又发现桌上没有电压表,于是他们设计了如图所示的电路,也测出了小灯泡的额定功率(电源电压已知,用U表示),请完成下列步骤:
　 (1)闭合开关S1,将S2拨至　　　(选填“A”或“B”)端,调节滑动变阻器的滑片使　 。
(2)将S2拨至　　　　(选填“A”或“B”)端,同时　　　　　　　　　　　　　 (选填“适当调节滑动变阻器的滑片”或“保持滑动变阻器的滑片不动”),读出电流表示数为I。
(3)小灯泡的额定功率表达式为P=　　　　(用已知量和测量量符号表示)。
类型三　替代法测小灯泡的电功率
9.小灯泡的额定电压为2.5 V,为了测量小灯泡的额定功率,小华设计了如图所示电路。L是小灯泡,R是电阻箱,RP是滑动变阻器,S是单刀单掷开关,S1是单刀双掷开关。
(1)按电路图连接好实物电路,连接时开关应　　　　,并将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处。
(2)闭合开关S后,应先把开关S1接到触点　　　(选填“1”或“2”),调节滑动变阻器,使电压表的示数为　　　　V,然后把开关S1接到另一触点,保持滑片不动并调节电阻箱R,直到电压表的示数为　　　　V,读出此时电阻箱的示数为10 Ω,则小灯泡的额定功率为　　 W。
10.小鹭利用电流表和电阻箱测量小灯泡的电功率,设计并连接了如图甲所示的部分实验电路。
(1)请你添加一根导线,将如图甲所示的实物图补充完整,并使滑动变阻器的滑片P向右移动时接入电路的阻值变大。
(2)闭合开关S1,将开关S2扳向　　　　(选填“1”或“2”),调节滑动变阻器使电流表的示数为I1,如图乙所示,I1=　　　　A。
(3)将开关S2扳向另一端,保持　　　　　　　不变,调节　　　　　　的阻值R,使电流表的示数仍为I1。
(4)若此时R=7.0 Ω,小灯泡的实际功率P1=　　　W。
(5)若小灯泡的额定电流为I0=2I1,以下关于额定功率P0与实际功率P1的数值关系,你认为最有可能的是　　　　　。
A.P0=2P1 B.P0=3P1
C.P0=4P1 D.P0=5P1
答案
1.(1)电流表　(2)①最大　②2.5　(3)0.75
2.(1)5.5　(3)U额·　偏小
3.(1)闭合S、S2,断开S1　U-U额
(2)闭合S、S1,断开S2
(3)U额××(U-U滑)
[解析] 实验步骤:(1)闭合S、S2,断开S1,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为U-U额,小灯泡正常发光;(2)保持滑动变阻器滑片位置不动,闭合S、S1,断开S2,记录电压表示数为U滑。(3)在(1)中,定值电阻短路,灯泡与变阻器串联,电压表测变阻器两端的电压,根据串联电路电压的规律,此时灯泡两端电压等于其额定电压;在(2)中,灯泡短路,变阻器与定值电阻串联,根据串联电路电压的规律和分压原理有:=,R滑=R0;
在(1)中,由欧姆定律,通过变阻器的电流即灯泡的额定电流:IL==×(U-U滑),则小灯泡额定功率的表达式:P额=U额IL=U额××(U-U滑)。
4.I1R0　I1I2R0　5.BD
6.(1)如图所示
(2)A　(3)灯泡L断路　电阻R0短路
(4)0.38　0.7　1.216
7.(1)0.25　(3)U额(I2-I1)
[解析] (1)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,此时小灯泡正常发光;(2)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;(3)在(2)中,电流表测灯泡与R0并联的总电流,因电路的连接关系没有改变,各电阻的大小和通过的电流不变,灯泡仍正常发光,根据并联电路电流的规律,灯泡的额定电流:IL=I2-I1,小灯泡的额定功率:P额=U额(I2-I1)。
8.(1)B　电流表示数为I额
(2)A　保持滑动变阻器的滑片不动
(3)
[解析] (1)根据电路图可知应首先让灯泡正常工作,即电流表的示数为灯泡的额定电流,所以应闭合开关S1,将S2拨到B端,移动滑片,使电流表的示数等于灯泡的额定电流I额。(2)将S2拨至A端,同时保持滑动变阻器的滑片不动,读出电流表示数为I。(3)根据欧姆定律可得:滑动变阻器连入电路的电阻R滑=;当滑动变阻器与灯泡串联时,根据串联电路电压的规律可得灯泡的额定电压为U额=U-I额R滑=U-I额,则小灯泡的额定功率为P=U额I额=U-I额I额=。
9.(1)断开　(2)1　2.5　2.5　0.625
10.(1)如图所示
(2)1　0.2
(3)滑动变阻器的滑片位置　电阻箱
(4)0.28　(5) D

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