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系统复习 第27课 电能（3）
一、知识梳理
1、实验原理：根据公式P=UI，用电压表测小灯泡两端的电压，用电流表测小灯泡中的电流，利用公式P＝UI计算电功率，在额定电压下测出的电功率就是额定功率。这是物理学中常用的一种间接测量方法，这种方法又被称为“伏安法”。
2、实验电路：根据实验的目的和原理设计如下电路。
3、实验器材：小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线。
4、器材说明：用电流表和电压表分别测出通过小灯泡的电流和其两端电压，因为要测量不同电压下的功率，所以电路中要接入滑动变阻器，用来改变小灯泡两端电压。
5、实验步骤：
（1）按电路图连接好电路；
（2）闭合开关，调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压2.5V，观察小灯泡的亮度，并记录电流表和电压表的示数。
（3）调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的1.2倍。观察小灯泡的亮度变化，并记录此时电流表和电压表的示数（注意：小灯泡两端的电压不能超过它的额定电压太多）。
（4）调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的0.8倍。观察小灯泡的亮度变化，并记录此时电流表和电压表的示数。
（5）计算出三种情况下小灯泡的电功率
（6）断开电路，整理器材。
6、实验数据（记录）表格：
实验要求
发光情况
电流（A）
电压（V）
电功率（W）
1
小灯泡在额定电压下工作
正常
0.3
2.5
0.75
2
小灯泡两端电压是额定电压的1.2倍
很亮
0.4
3
1.2
3
小灯泡两端电压低于额定电压
暗
0.2
2
0.4
注意：在进行实验时应注意以下几点：
（1）电源电压应高于小灯泡的额定电压，例如，测定额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率时至少要选两节干电池串联作电源。
（2）电压表的量程应大于小灯泡的额定电压，电流表的量程要大于小灯泡正常工作电流。
（3）滑动变阻器允许通过的最大电流要大于灯泡的正常工作电流，而滑动变阻器的最大电阻值应与小灯泡的电阻差不多，以使调节效果明显。
（4）根据串联分压原理进行判断，准确熟练地调节滑动变阻器，使小灯泡在等于额定电压、略高于额定电压的和低于额定电压三种条件下发光。尤其在做第二次实验时，需小心调节滑动变阻器，以免因实验电压超过额定电压太多而烧坏灯泡。
（5）开始连接电路时，要使开关断开，闭合开关前，要把滑动变阻器滑片置于最大阻值处。
（6）开始实验前，要检查电路并试触，实验结束，要先断开开关，再整理电路。
7、分析论证：由公式P=IU计算小灯泡的功率。（将计算结果填入表中，通过分析和比较得出）分析比较额定电功率和实际电功率大小问题，比较灯泡的亮暗程度与电功率间的关系。
（1）当U实=U额时， P实=P额?，正常发光
（2）当U实（3）当U实>U额时，P实> P额，较亮
8、实验结论：
（1）不同电压下，小灯泡的功率不同。实际电压越大，小灯泡功率越大。
（2）小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定，实际功率越大，小灯泡越亮。
9、实验拓展：测小灯泡的电功率和用伏安法测电阻两实验有相似之处，也有明显区别，列表对比分析如下：
实验名称
测小灯泡电阻
测小灯泡的功率
原理
R＝U/I
P＝UI
器材
电压表、电流表、电源、滑动变阻器、开关、导线、被测的电阻或小灯泡
电路图
同上
同上
分析
对比分析测量结果。
结论
测电阻采取多次测量求平均值的方法求导体的电阻，而测电功率不能求平均值
伏安法测小灯泡的电阻要多次测量求平均值减小误差，而测小灯泡的电功率为何不能也求平均值呢？
解释：随着小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流的改变，小灯泡的功率也在改变，不同的电压下，小灯泡的电功率不同，小灯泡的实际功率是不断变化的，因此求功率的平均值是没有意义。为了比较在不同电压下小灯泡的功率和发光情况，所以电功率不能求平均值。
二、查漏补缺，自我检测
1.右图为小寒同学连接的实验电路。当闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向右滑动时（ ）
A.电压表的示数减小，电流表的示数增大
B.电压表的示数增大，电流表的示数减小
C.电压表和电流表的示数都增大
D.电压表和电流表的示数都减小
2．在 “测定小灯泡额定功率”的实验中，当手移动变阻器滑片时，眼睛应观察（ ）
A．灯泡的发光情况 B．变阻器滑片的位置
C．电压表的示数 D．电流表的示数
3．[2017·绍兴·20]用如图电路测定小灯泡的功率，所用电源的电压应________（选填“大于”、“等于”或“小于”）灯泡的额定电压，要使滑动变阻器滑片向左移动时，电流表示数变小，导线e端应连接在滑动变阻器的________接线柱上。
4.小金在做“测定小灯泡电功率”的实验时，所用电源电压为4.5伏，小灯泡额定电压为2.5伏。
（1）按电路图连接成实物图后，闭合开关，发现小灯泡不亮、电流表指针不动、电压表指针有明显的偏转，则电路故障原因可能是 ；
（2）故障排除后重新闭合开关，移动滑动变阻器滑片P到某一位置时，电压表的示数如图乙，若要测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向 （填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5伏；
（3）小金同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的图像。根据图像信息，可计算出小灯泡的额定功率是 瓦。该图像不是直线，主要原因是 。
5．做“测小灯泡额定功率”实验时，小灯泡上标有“2．5V”字样。
（1）连接电路时，开关S应断开，防止因电路 (填“短路”或“开路”)而损坏仪器；
（2）按图甲所示的电路图，在不改变原有连接情况下，请你把图乙电路连接完整；
（3）实验中，当电压表示数为2．5V时，电流表示数如图丙所示，则小灯泡额定功率为 W。
6．某同学利用如图所示电路，测定额定电压为3.8伏的小灯泡电功率。
（1）连接电路时，开关S应处于 状态。
（2）实验数据记录如下表：
实验次数
电压（伏）
电流（安）
电功率（瓦）
1
1.5
0.18
2
2.5
0.23
3
3.8
0.28
4
4.5
0.31
该灯泡的额定功率为 瓦。
（3）结合表中数据判断：在不拆开电路的情况下，能否继续研究“电流与电压的定量关系”？并说明理由。答： 。
7．小明设计了如图甲所示的电路图，用来测定额定电压为“2.5伏”的小灯泡的电功率。各元件都完好，电源电压保持不变。
（1）小明将各元件连接成如图乙所示的电路，请指出其中的错误：__________________。
（2）电路调整正确后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当观察到__________时，表明小灯泡正常发光，并记录电流表的示数。
（3）为了进一步探究小灯泡的亮度与实际电功率的关系，小明继续调节滑动变阻器的滑片，并记录数据如右表，发现第2次实验小灯泡最亮，此时小灯泡的实际电功率为_______瓦。
实验次数
1
2
3
电压表示数/伏
2.5
2.8
2.0
电流表示数/安
0.32
0.35
0.27
8.在做“测定小灯泡的电功率”实验时，选用的器材有电压为6V的电源，额定电压为2．5V的小灯泡，以及滑动变阻器、电流表、电压表、开关和导线等。下图是没有连接完的实物电路。
（1）请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整。
（2）连好电路闭合开关，发现电压表指针偏转很小，其原因可能是 (写出一种即可)。
（3）经适当调整后，闭合开关，移动滑片P到某处，发现电压表的示数为2．2V，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向 端滑动。
（4）通过移动滑片P，测得多组数据，绘制成U - I，图像如上图。据此可计算出小灯泡正常发光时，滑动变阻器消耗的功率是 W(设电源电压保持不变)。
9．某兴趣小组在测量额定电压为2.5伏小灯泡电功率的实验中，实验电路图如图甲所示。
（1）闭合开关前，应将滑动变阻器滑片P移到 ；
实验次数
1
2
3
4
电压U/伏
1.0
2.0
3.0
4.0
电流I/安
0.10
0.17
0.23
0.25

（2）实验时，电压表和电流表读数记录上表中。实验结束后，同学们想知道小灯泡的额定功率，却发现没有测小灯泡正常工作时的电流，能否利用表中数据求出小灯泡的额定功率？有同学认为可利用表中某组数据求出电阻R，再利用P额=U额2/R求出小灯泡的额定功率。请判断是否可行并说明理由 ；
（3）有同学将表中数据转换为图乙的U—I曲线，由图可知小灯泡的额定功率为 瓦。
10．小明在进行“测量小灯泡的功率”的实验时，实验台上提供的器材有：6V蓄电池、电流表（0—0.6A，0-3A）、电压表(0-3V，0-15V）、滑动变阻器（50Ω 1.5A）、额定电压为2. 5V的小电灯（正常发光时的电阻约为7Ω)、开关各一个，导线若干。
（1）小明在实验中电流表应该选择 的量程，电压表应该选择 的量程；
（2）他实验的电路图如图所示，请你在虚线框内根据该电路图画出实物连接图。
(3)、若闭合开关后，发现灯泡不发光，电流表的示数为零，电压表的示数为6V,产生此故障的原因可能是下列情况中的 和 （填写序号）
A.小电灯短路 B.小电灯的灯丝断了 C.小电灯的灯座接触不良
D.电压表的正、负接线柱反接 E.变阻器滑片接触不良
(4)、排除故障后，调节滑动变阻器测得如表中所示的三组数据，则小电灯的额定功率为 w。
11.在“测定额定电压为2.5伏小灯泡功率”的实验中。
（1）右图中电路连接尚未完成，E应与滑动变阻器的 接线柱相连接，F接线柱应与电压表上标有 的接线柱相连。
（2）调节滑动变阻器的滑片，当小灯泡正常发光时电流表的示数为0.3安，则小灯泡的额定功率是 瓦。
（3）小柯在实验中有下列操作：
①读出电流表的示数
②移动变阻器滑片到阻值最大的位置上，再闭合开关
③断开开关，连接电路
④测量并记录数据，计算小灯泡的额定功率
⑤移动变阻器滑片，使电压表的示数为2.5伏，其合理的顺序为 ④。
（4）小妍也独立地完成电路连接。当她闭合开关，调节变阻器滑片时发现：灯泡变亮时，电压表的示数却减小；灯泡变暗时，电压表的示数却增大。已知器材是完好的。请推测，电路中的电压表是怎样连接的？ 。
12．为测量规格“6.3Ｖ，0.15A”小灯泡的额定功率，提供的实验器材有：蓄电池（输出电压约10V）、滑动变阻器（有“10Ω，2A”、“50Ω，1.5A”两种规格）、电流表、电压表各一只。
（1）下图是小张测量时所连接的部分实物连线图，请你根据电路图补全实物连线图。
（2）实验中，小徐同学选择了规格为“10Ω，2A”的滑动变阻器，你预计会出现什么现象？说明理由。
（3）在某次测量中，电流表、电压表读数如图所示，则电流表读数为 ，电压表读数为 ，
此时应如何改变滑动变阻器的阻值才能测量小灯泡的额定功率？ （选填“变大”“变小”“不变”）
13．[2018·金华、丽水·29]小科想知道标有“3.8V”字样的小灯泡正常工作时的电功率，于是连接了如图所示的实验电路。电源电压6伏恒定不变，滑动变阻器规格为“50Ω 1A”。
（1）请你用笔画线代替导线，将电路连接完整；
（2）正确连接电路，闭合开关，发现小灯泡不亮。小科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，小科进行了正确操作，观察到的现象和测得的数据如下：
实验次数
1
2
3
4
5
发光情况
很暗
较暗
较亮
亮
很这
电压U/伏
1
2
3
3.8
4.5
电流I/安
0.2
0.22
0.25
0.30
0.34
由表中数据可得，小灯泡的额定功率是 瓦；
（4）小科根据表中数据，计算了各次实验的灯丝电阻，分析后认为，闭合开关前灯丝的阻值小于5欧姆，小科的理由是 。
参考答案
1．A
2．C
3．大于；d
解析：（1）电源电压要大于灯泡的额定电压，灯泡才能正常工作；（2）当滑片向左移动时，电流表示数减小，连入的电阻增大，则变阻器接入电路的接线柱应是d。
4．
（1）小灯泡处断路
（2）B
（3）0.5；灯丝温度升高，电阻增大（或灯丝电阻随温度升高而增大）
5．
（1）短路；
（2）如图；
（3）0.7
6．
（1）断开
（2）1.06（或1.064、1.1、1）
（3）不能。因为灯丝电阻会发生变化（或无法控制变量等合理即可，作出正确判断即给1分，判断错误不给分）
7．
（1）电流表没有与小灯光串联，电压表没有与小灯泡并联；
（2）电压表示数为2.5伏；
（3）0.98
8.
（1）
（2）①滑动变阻器阻值太大；②电压表选用量程过大（其它答案合理的同样给分）
（3）右
（4）0.7
9．
（1）阻值最大处（或最右端）
（2）不行，因为小灯泡的阻值随温度的变化而变化
（3）0.5
10．
（1）0∽0.6A 0∽3V
（2）
（3）B、C
（4）0.9瓦
11．
（1）D或C 3 ；
（2）0.75 ；
（3）③②⑤①（最后出现④也可。少答一个或错答一个均不得分）；
（4）电压表并联在滑动变阻器两端。
12．
（1）见右图

（2）现象：小灯泡烧坏（或不正常发光）
理由：滑动变阻器与小灯泡串联，两者电压之比等于电阻之比，R滑≤10Ω 滑动变阻器的阻值太小
∴滑动变阻器分担的电压过少，小灯泡的实际电压大于额定电压
（3）0.08A 2.5V 变小
13．
（1）见图
（2）电压表有示数，电流表无示数（或电压表示数为6伏，电流表示数为0）
（3）1.14
（4）灯泡灯丝电阻随着温度的降低而减小，实验中很暗时灯丝电阻为5欧，没有通电时，温度更低，所以电阻会更小

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