资源简介 一、实验目的:伏安法测定小灯泡的额定功率实验原理:P=UI实验电路图:如图实验有关注意事项:①连接电路时,开关应该打开,滑动变阻器应达到最大位置;②滑动变阻器的作用:用于调节小灯泡两端的电压,使它分别等于额定电压、高于和低于额定电压的1/5③电表要选择合适的量程,一般遵循“能小则小”的原则;④使小灯泡正常发光的操作(移动滑片,眼睛注视测量小灯泡两端电压表示数为额定电压);⑤温度对灯泡灯丝电阻的影响(温度越高,灯丝电阻越大);⑥不能用多次测量求出的电功率的平均值作为小灯泡的额定功率的原因(电压改变,功率也改变)。二、实验目的:单伏法测定小灯泡的额定功率三、实验目的:单安法测定小灯泡的额定功率例1、小金利用如图甲所示的电路来测量小灯泡的额定功率。小灯泡额定电压为2.5V,电源电压恒定。(1)依据图甲,请在答题卷上用笔画线代替导线,将图乙中的实物图补充完整。(2)小金正确连接实物电路,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片至某位置时,电压表示数如图丙所示,此时灯泡两端电压为________V。接下来调节滑动变阻器的滑片向________(选填“A”或“B”)端移动,直至小灯泡正常发光。例2、某同学想测量某个仅标有“0.25A”字样的灯泡的额定功率,电源电压为6V且恒定。(1)检查器材时,该同学发现电压表存在如图甲所示的两个问题:一是指针位置不对;二是部分刻度模糊不清。出现指针位置不对的原因是________。(2)该同学认为不更换电压表也能测出灯泡的额定功率,他进行了如下操作:①解决指针问题后,按规范步骤连接的部分电路图乙,请你用笔画线代替导线帮他连接完整________。②连接好电路并检查无误后,闭合开关。在移动变阻器滑片时,眼睛要注视________的变化,当灯泡正常发光时,滑片正好在变阻器的中点。在滑片移动过程中,电流表示数从0.2A增大到0.25A,电压表示数从2.0V开始增大。(3)该同学根据实验数据计算如下:该同学的同桌发现步骤b的结果有错,请你指出错误的原因:________。灯泡的额定功率是?(写出计算过程).例3、小乐通过实验测量标有“2.5V” 字样的小灯泡的额定功率,回答问题:(1).小乐按图甲所示电路图连接电路,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为2.5V时,电流表的示数如图乙所示,可得小灯泡的额定功率为 W.(2).小乐在实验中发现电流表损坏了,但她认为不使用电流表也能完成实验,于是她又向老师要了1个阻值为R的定值电阻和2个开关,重新设计了如图丙所示的电路,正确连接电路后的实验步骤是:①闭合开关S、S1,断开S2,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.5V;②保持滑动变阻器的滑片位置不变, ,记下电压表示数U1;③小灯泡的额定功率P= 。(写出字母表达式, 用灯泡额定电压U0及R0、U1表示)1.小明同学利用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率。电源电压保持不变,小灯泡的额定电压是2.5V。(1)连接好电路,闭合开关,小灯泡发光,但电压表示数为0,经检查,图中a、b、c、d四根导线有一根断了,则该导线是________。(2)排除故障后,实验中小明同学移动滑动变阻器的滑片P到某位置时,电压表示数如图乙所示,若他想测量小灯泡的额定功率,应将图甲中滑片P向________(选填“左”或“右”)端适当移动。(3)按正确的步骤进行实验,小明进行了三次重复实验,每次电压表的示数均为2.5V,电流表的示数分别为0.30A、0.30A、0.32A,则小灯泡的额定功率为________。(答案保留小数点后两位)(4)完成实验后,老师告诉同学们,电压表的内阻很大,它并联在电路中时,有极小的电流通过电压表,可以忽略不计。假如考虑了电压表的影响,则测量的小灯泡额定功率比小灯泡真实的额定功率________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。2.小胡按照如图所示的电路图连接好电路,测量一只额定电压为2.5V的灯泡的电功率,部分实验数据和现象如下表。实验次数 电压表示数/V 电流表示数/A 灯泡亮度1 1 0.2 较暗2 2.5 / 正常发光3 6 几乎为0 不发光(1)分析表中实验数据可知,所用电源电压约为________ V。(2)若小胡手边有A“1.5A 50Ω”和B“2.0A 20Ω”两种规格的滑动变阻器,上面实验中他所选的滑动变阻器为________。(3)完成上述实验后,小胡向老师要了一个变阻箱和一个单刀双掷开关,借助部分现有的实验器材,设计了如图所示的电路,也测出了灯泡的额定功率。请完成下列实验步骤:①闭合开关S1,将S2拨到触点2,移动滑片调整到R0,使电压表的示数为2.5V;②________,保持滑片的位置不动,读出电压表的示数U;③灯泡额定功率的表达式为P额=________(用已知量和测量量表示)。3.小虎利用如图甲所示的电路“探究小灯泡的亮度和电功率的关系”,已知小灯泡的额定电压为3.8V。(1)如图甲,连接的电路有错误。请你在错误连线上画“×”。并用笔画出正确的导线。(2)电路正确连接后,闭合开关发现小灯泡不亮,但电流表和电压表均有示数,接下来首先进行的操作是 。A.检查滑动变阻器是否断路B.移动滑动变阻器的滑片C.检查小灯泡是否断路 D.检查开关是否接触良好(3)实验过程中,当小灯泡正常发光时电流表示数如图乙所示,此时小灯泡的电阻为 Ω。(4)如果该实验电源用干电池,至少需要 节干电池。小虎设计了如下的实验表格。正确完成实验后,可以得出的结论是 。电压/V 0.8U额定 U额定 1.2U额定电流/A电功率/W小灯泡的亮度(5)小虎设计了A、B、C三种电路图,试图测量另一个小灯泡的额定功率(额定电压已知),其中R0为10Ω的定值电阻,S为单刀双掷开关(S可以连接“a”或“b”),则以下测量方案可行的是 (选填字母)。1.某班同学在实验室做“测定小灯泡额定电功率”的分组实验。实验老师提供给各小组的实验器材如下:规格为“3.8V”的小灯泡、学生电源(电压恒为6V)、电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(0~3V,0~15V)、滑动变阻器(“20Ω 1A”)、开关各一只,导线若干。(1)小金组按图甲正确连接电路,闭合开关,调节滑动变阻器,当电压表的示数为3.8伏时,小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为________瓦;(2)小丽组同学发现,实验桌上的电压表0~15V的量程已损坏,其它器材完好。他们经讨论后认为,用该电压表0~3V的量程,通过改变电压表的连接位置也能测出小灯泡的额定功率。他们的实验操作步骤如下:步骤一:按图甲电路先将电压表(0~3V)接在小灯泡两端,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为3伏,断开开关,拆下电压表;步骤二:保持滑动变阻器的滑片位置不变,再将该电压表接在________两端;步骤三:闭合开关,将滑动变阻器的滑片向________(填“左”或“右”)移动,直到电压表示数为________伏,读出此时电流表的示数,算出小灯泡的额定电功率。反思:实验原理相同的情况下,我们可以采用不同的实验途径来完成实验。2.为了探究小灯泡亮度与实际功率的关系,小雨设计了如图甲所示的实验电路,已知小灯泡的额定电压是“2.5V”,请完成下列题目。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 1.5 0.20 0.3 较暗3 2.5 正常4 3.0 0.26 0.78 很亮(1)图甲是小雨连接的实验电路,请用笔画线代替导线,将实验电路补充完整。(2)电路连接正确后,闭合开关,发现小灯泡不亮,而电流表无示数,电压表有示数。则可能的故障是 。(3)排除故障后,移动滑片至某一位置时电压表的示数为2.2V,为使小灯泡正常发光,应将滑片向 (选填“左”或“右”)移动,直到小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W。如表所示是小雨测量的数据表格,有同学认为,无需测量,也能计算出小灯泡的额定功率,可以利用表格中的其中一组数据,计算出1.5V电压下小灯泡的电阻R,再根据P计算小灯泡在2.5V下的额定功率。那么按此方案算出的小灯泡的额定功率与上一步测量的额定功率相比 (选填“偏大”、“偏小”或“相等”)。(4)由实验得出结论:小灯泡两端的电压越高, ,灯泡越亮。(5)同学小侨又设计了一种测量额定功率的方案,如图丙所示,R0是阻值已知的定值电阻,请你将步骤补充完整:①连接好电路,闭合开关S,将开关S1拨到触点 (选填“A”或“B”),移动滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电压U1;②保持滑片的位置不动,再将开关S1拨到另一触点,读出电压表的示数U2;③用U1、U2、R0表示小灯泡的额定功率,则表达式P= 。3.小明为了探究小灯泡的功率与电压的关系,找来一个标有“2.5V”字样的小灯泡,连接了如图甲所示的电路图:(1)小明同学连接的电路中,开关闭合后,电压表示数为 ,于是他发现电路连接存在明显错误,请你在图中将改动的导线上打“×”,并用笔画线代替导线在图甲中画出正确的接法;(2)改正错误后,闭合开关,小明将变阻器的滑片P向右移动,小灯泡会 (选填“变亮”、“变暗”或“不变”),小灯泡的亮度由 来决定。(3)小明根据实验数据商出如图乙所示I﹣U图像,发现小灯泡的电流与电压 (选填“成”或“不成”)正比,其原因是 。(4)小明在测小灯泡额定电功率时发现电流表出现了故障,无法使用,于是他们又找来了一个已知阻值的定值电阻R0和一个单刀双掷开关S2,设计了如图丙所示实验电路,实验步骤如下所示:①闭合开关S1,将S2拨到 (选填“1”或“2”)上,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为2.5V;②只将S2拨到另一个位置上,记录电压表的示数U;③小灯泡的额定功率的表达式:P= (用已知量和测量量表示,数值要有单位)。答案及解析例1、(1)(2)2.30;B【解析】(1)根据甲图确定电路的串并联关系,注意电表的量程和接线柱的选择,以及变阻器接线“一上一下”。(2)根据丙图确定电压表的量程和分度值,然后读出电压表的示数。将电压表的示数与额定电压2.5V比较,确定电压表的示数增大还是减小,然后根据U=IR确定电流表的示数变化,再根据“电流与电阻的反比关系”确定变阻器的阻值变化,最终确定滑片的移动方向。【解答】(1)根据甲图可知,除了电压表与灯泡并联外,其它的都是串联。因为2.5V<3V,所以电压表选择0~3V的量程,它的“3”接线柱已经与灯泡右端相连,只需将“-”接线柱与灯泡左端相连即可,如下图所示:(2)根据丙图可知,电压表量程0~3V,分度值为0.1V,示数为2.3V。因为2.3V<2.5V,所以电压表的示数要增大,根据U=IR可知,电流表的示数要增大,而变阻器的阻值要减小,则:调节滑动变阻器的滑片向B端移动,直至小灯泡正常发光。例2、(1)电压表未调零(2);电流表(3)灯泡的电阻会随温度的改变而改变 0.875W【解析】(1)在使用电流表前,指针一定要指零,否则会对测量的结果产生影响。如果指针不指零,那么就要进行调整。(2)①在测灯泡额定功率的实验中,除了电压表与灯泡并联外,其他的元件都是串联,要注意电表的量程和接线柱的选择,变阻器接线注意“一上一下”;②当通过灯泡的电流等于额定电流时,灯泡正常发光;(3)灯丝的电阻不是定值,而是随温度的升高而增大。当滑片在变阻器的最左边时,变阻器全部使用,首先根据U变=U总-UL计算出变阻器的电压,再根据计算出变阻器的最大阻值。当电流为0.25A时,首先根据计算出此时的总电阻,再根据RL'=R总'-R变'计算出此时灯泡的电阻,最后根据计算灯泡的额定功率。【解答】(1)检查器材时,该同学发现电压表存在如图甲所示的两个问题:一是指针位置不对;二是部分刻度模糊不清,出现指针位置不对的原因是电压表未调零。(2)①根据实物图可知,灯泡应该与电流表串联,由于额定电流为0.25A<0.6A,所以电流表选择0-0.6A的接线柱,只需将灯泡的右端与电流表上“0.6”的接线柱相连即可,如下图所示:②连接好电路并检查无误后,闭合开关。在移动变阻器滑片时,眼睛要注视电流表的变化,当灯泡正常发光时,滑片正好在变阻器的中点。在滑片移动过程中,电流表示数从0.2A增大到0.25A,电压表示数从2.0V开始增大。(3)该同学的同桌发现步骤b的结果有错,错误的原因:灯泡的电阻会随温度的改变而改变 。当滑片在变阻器的最左边时,变阻器全部使用,变阻器的电压U变=U总-UL=6V-2.0V=4V;变阻器的电阻;当电流为0.25A时,总电阻;此时灯泡的电阻RL'=R总'-R变'=24Ω-10Ω=14Ω;灯泡的额定功率。例3、(1)0.75(2)闭合开关S、S2,断开S1(合理即可);【解析】(1)根据乙图确定电流表的量程和分度值,然后读出灯泡的额定电流,最后根据P=UI计算灯泡的额定功率。(2)在串联电路中,各处电流都相等,即,只要测出灯泡正常发光时定值电阻R0两端的电压即可,关键是开关切换时,保证灯泡与定值电阻始终处于串联状态,据此分析解答。【解答】(1)根据乙图可知,电流表选择量程0~0.6A,分度值为0.02A,那么灯泡的额定电流为0.3A,则小灯泡的额定功率为:P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。(2)①闭合开关S、S1,断开S2,此时电压表测灯泡两端的电压。移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数U0=2.5V;②保持滑动变阻器的滑片位置不变,闭合开关S、S2,断开S1,此时电压表测灯泡与R0的总电压,记下电压表示数U1;③通过灯泡的额定电流为:;小灯泡的额定功率P0=U0I0=。1.(1)c (2)左 (3)0.77W (4)偏大【解析】(1)闭合开关后,灯泡发光,说明灯泡的两个接线柱与电源两极之间连接正常。电压表的示数为零,应该是它的两根导线没有接好。因为b导线是电流的必经之路,所以断掉的导线只能是a。(2)首先根据乙图读出电压表的示数,然后与额定电压相比,判断电压表的示数变化方向,进而确定电流的大小变化,然后根据电流变化确定变阻器的阻值变化,最终确定滑片的移动方向。(3)将三个额定电流求出平均值,然后根据P=UI计算出灯泡的额定功率;(4)首先根据并联电流规律判断通过灯泡的电流的大小变化,然后根据P=UI确定灯泡功率的变化。【解答】(1)连接好电路,闭合开关,小灯泡发光,但电压表示数为0,经检查,图中a、b、c、d四根导线有一根断了,则该导线是c。、(2)根据乙图可知,电压表选择量程0~3V,分度值为0.1V,那么示数为2.2V<2.5V。如果要测量灯泡的额定功率,那么电压表的示数要增大,根据U=IR可知,通过电路的电流要增大,那么变阻器的阻值要变小,即滑片向左移动。(3)小灯泡的额定电流:; 那么灯泡的额定功率:P=UI=2.5V×0.31A=0.77W。(4)根据并联电路电流规律I总=I1+I2可知,如果考虑电压表的影响,那么通过灯泡的电流会偏大,根据P=UI可知,测量的灯泡的额定功率比小灯泡的真实的额定功率偏大。2.(1)6(2)A(3)闭合S1,将S2拔到1;2.5V×【解析】(1)根据电路图可知,当灯泡断路时,电压表串联在电路中。根据串联电路电压与电阻成正比可知,电压表的内阻很大,所以它的示数接近电源电压;(2)当电流最小时,电路中的电阻最大,根据表格计算出此时的变阻器接入的阻值即可;(3)测量灯泡的额定功率,关键是测量灯泡在额定电压下的电流。将一个定值电阻R0与灯泡串联,二者的电流相等,因此只要灯泡正常发光时,通过R0的电流就是灯泡的额定电流。首先让电压表与灯泡并联,调节变阻器,使其示数等于2.5V,此时灯泡正常发光。再让电压表测灯泡和R0的总电压,二者电压之差就是R0的电压,最后根据功率的计算式计算即可。【解答】(1)根据表格可知,当电流表的示数为0时,电压表的示数为6V,那么电源电压等于电压表的示数6V。(2)根据表格可知,最小电流为0.2A,电压表的示数为1V,那么变阻器的阻值为:;则选用的变阻器为“1.5A 50Ω”。(3)①闭合开关S1,将S2拨到触点2,移动滑片,使电压表的示数为2.5V;②闭合S1,将S2拔到1,保持滑片的位置不动,读出电压表的示数U;③R0两端的电压U0=U-2.5V;通过灯泡的额定电流:;灯泡的额定功率: P额= U额I额=2.5V×。3.解:(1)如图甲,将变阻器的金属杆连入电路上是错误的,应按一上一下连入电路中,如下所示:(2)电路正确连接后,电流表和电压表均有示数,电路为通路,发现小灯泡不亮,说明电路的电流过小,故接下来首先进行的操作是移动滑动变阻器的滑片,选B;(3)当小灯泡正常发光时电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.38A,由欧姆定律可得此时小灯泡的电阻为:R10Ω;(4)1节干电池电压为1.5V,灯的额定电压为3.8V,从实验表格中可知,需要调节滑动变阻器使得灯泡两端的电压为1.2U额定,即1.2U额定=1.2×3.8V=4.56V,故至少需要4节干电池。小虎设计了如下的实验表格。正确完成实验后,可以得出的结论是灯的实际功率越大,灯越亮;(5)A、S打到a,通过移动滑片的位置,使灯的电压为额定电压;保持滑片位置不动,S打到b若该电路中没有电流表,电压表和定值电阻应起到测量电流的作用,故将灯与定值电阻串联后再与变阻器串联;要测灯的额定功率,首先使灯正常发光,先将电压表与灯并联,通过移动滑片的位置,使灯的电压为额定电压;保持滑片位置不动,通过开关的转换,使电压表测灯与定值电阻的电压,因此时各电阻的大小和电压不变,灯仍正常工作,根据串联电路电压的规律,可求出此时定值电阻的电压,由欧姆定律可求出灯的额定电流,根据P=UI可求出灯的额定功率;B、要测灯的额定功率,应先使灯正常发光,在没有电压表的情况下,电流表与定值电阻R0应起到电压表的测量作用,故将R与电流表串联后再与灯并联,通过移动变阻器的滑片使电流表示数为I1时,由并联电路电压的规律,灯的电压为额定电压,灯正常发光;保持滑片位置不变,通过开关的转换,使电流表测灯与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,灯仍正常发光,根据并联电路电流的规律求出灯的额定电流,根据P=UI写出灯的额定功率的表达式,B可行;C、无论S打到a或b,无法确定灯是否正常发光,C不可行。故选A、B。故答案为:(1)如上所示;(2)B;(3)10;(4)4;灯的实际功率越大,灯越亮;(5)A、B。1.(1)1.52 (2)滑动变阻器;左;2.2【解析】(1)根据乙图读出灯泡的额定电流,然后根据P=UI计算灯泡的额定功率;(2)当灯泡正常发光时,灯泡两端的电压为3.8V,此时变阻器两端的电压U变=U总-UL=6V-3.8V=2.2V<3V。既然电压表的0~15V的量程损坏,那么不妨将电压表与变阻器并联,当它的示数为2.2V时,小灯泡正常发光,据此分析解答。【解答】(1)根据乙图可知,电流表选择的量程是0~0.6A,分度值为0.02A,那么灯泡的额定电流为0.4A,因此灯泡的额定功率为:PL=ULIL=3.8V×0.4A=1.52W;(2)步骤二:保持滑动变阻器的滑片位置不变,再将该电压表接在滑动变阻器两端;步骤三:闭合开关,将滑动变阻器的滑片直到电压表示数为:U变=U总-UL=6V-3.8V=2.2V;因为原来电压表的示数为3V,要变为2.2V,因此变阻器的电压变小,根据串联电路电压与电阻成正比的规律可知,变阻器的阻值应该变小,即滑片向左移动。2.解:(1)结合表中数据确定两表的量程可知两表选小量程,电流表与小灯泡串联,电压表并联在小灯泡两端,正确连接如图;(2)电路连接正确后,闭合开关,小灯泡不亮,电流表无示数,说明电路可能出现了断路故障,电压表有示数,说明电压表、电流表、滑动变阻器、开关与电源之间是接通的,所以故障为灯泡断路;(3)电压表的示数为2.2V低于小灯泡的额定电压,所以应该增大小灯泡两端的电压,灯泡才能正常发光,根据串联分压的规律可知,应减小滑动变阻器连入电路的电阻从而减小滑动变阻器两端的电压,所以应将滑片向左移动;由图可知,电流表选用的是小量程,分度值为0.02A,示数为0.24A,小灯泡的额定功率是:P额=U额I额=2.5V×0.24A=0.6W;灯的电阻随温度的升高而变大,用已经测量的其中一组数据,计算出1.5V电压下小灯泡的电阻R,小于灯在额定电压下的电阻,再根据P计算小灯泡在2.5V下的额定功率,则按此方案算出的小灯泡的额定功率与前一步测量的额定功率相比偏大;(4)由实验得出结论:小灯泡的实际电压越高,实际电流越大,实际电功率越大,灯泡越亮;(5)①连接好电路,闭合开关S,将开关S1拨到触点A,移动滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电压U1;②保持滑片的位置不动,再将开关S1拨到另一触点(B),读出电压表的示数U2;③在①中,电压表测灯的电压,灯正常发光;在②中,电压表测灯与R0的电压,因此时各电阻的大小和电压不变,灯仍正常工作,根据串联电路电压的规律,此时定值电阻的电压:U0=U2﹣U1;通过定值电阻的电流:I0,即灯的额定电流,小灯泡的额定功率表达式:P=U1×IL=U1。故答案为:(1)见解析;(2)灯泡断路;(3)左;0.6;偏大;(4)实际电功率越大;(5)①A;③U1。3.解:(1)由电路图可知,灯泡和电压表被短路了,开关闭合后,电压表示数为0V;实验中,电压表应并联在灯泡两端,且灯泡与电流表串联,改接电路如图所示:(2)改正错误后,闭合开关,将变阻器的滑片P向右移动,滑动变阻器接入电路的阻值变小,总电阻变小,电源电压不变,根据欧姆定律可知电路中的电流变大,根据串联分压特点可知滑动变阻器两端的电压变小,根据串联电路的电压特点可知灯泡两端的电压变大,根据P=UI可知小灯泡的实际功率变大,故小灯泡会变亮,所以小灯泡的亮度由实际功率决定的;(3)小明根据实验数据画出如图乙所示I﹣U图像,为一曲线,故小灯泡的电流与电压不成正比,其原因是灯泡的灯丝电阻随温度的升高而增大;(4)①闭合开关S1,将S2拨到1上,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为2.5V,此时定值电阻与灯泡串联,电压表测灯泡两端电压,所以灯泡正常发光;②只将S2拨到2上,记下电压表的示数U,电压表测量小灯泡和R0两端总电压U,则R0两端电压为U﹣2.5V,根据串联特点和欧姆定律可得电路中电流I′;③小灯泡的额定功率的表达式:P=U额I′=2.5V。故答案为:(1)0V;如图;(2)变亮;实际功率;(3)不成;灯泡的灯丝电阻随温度的升高而增大;(4)1;2.5V。浙教版科学九年级“期末冲刺”专题复习讲义(十七)小灯泡功率的测定 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