初中物理之电功率实验

六、电功率实验1、考点：探究用电器的电功率实验；滑动变阻器的使用．（2010.厦门）在“测定小灯泡的电功率”实验中，电源电压6V，小灯泡L的额定电压是25v，电阻大约l0Ω左右，可供选用的滑动变阻器R1和R2的最大阻值分别为10Ω、50Ω，实验电路如图所示．（3）图（1）应该选用的滑动变阻器是（选填“R1”或“R2”）；（2）电路正确连接后．闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数，接下来应进行的操作是（填序号）；A．更换小灯泡B．检查电路是否断路C．向左移动滑动变阻器滑片D．向右移动滑动变阻器滑片（3）如图是根据实验数据绘成的U-I图象．根据图象提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率是W．当滑动变阻器的滑片向左移动时，小灯泡的电阻将变；（4）继续移动滑片，小灯泡突然熄灭，此时电流表示数为0，而电压表有示敷，那么发生的故障是，此时电压表的示数是V．分析：（1）知道灯泡额定电压和电阻，求出灯泡额定电流．滑动变阻器与灯泡串联．根据测量电路电压特点，求出灯泡正常工作时，滑动变阻器的电压，求出滑动变阻器的电阻．（2）灯泡不亮，电流表有示数，灯泡可能短路或电流太小．如果再移动滑动变阻器滑片，灯泡还不发光，电流也不变时，灯泡短路；如果移动滑片，灯泡变亮，电流表示数变大，说明电流太小．所以接下来移动滑片，使总电阻减小，确定灯泡不亮的原因．（3）根据图象获得灯泡2.5V时的电流，根据P=UI，计算额定功率．滑片左移，滑动变阻器接入电路的长度变短，电阻变小，总电阻变小，电路电流增大，灯泡电压增大，温度升高，灯丝电阻增大．（4）当灯泡电压超过额定电压会烧坏灯泡，电压表串联在电路中，电压表测电源电压．解：（1）灯泡正常工作时，IL=UL/RL=2.5V/10Ω=0.25A，滑动变阻器电压为：UR=U-UL=6V-2.5V=3.5V，滑动变阻器电阻为：R=UR/IL=3.5V/0.25A=14Ω．选择滑动变阻器R2．（2）电流表有示数，灯泡不亮，首先通过左移滑片，减小电路电阻，增大电路电流，来判断灯泡短路还是电路电流太小造成的灯泡不亮．（3）由图象找到灯泡2.5V的电流为0.2A．P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．左移滑片，滑动变阻器电阻减小，总电阻减小，电流增大，灯泡电压增大，灯丝温度升高，电阻增大．（4）继续左移，灯泡电压增大超过灯泡额定电压，烧断灯丝，电路断路，电流表示数为0，电压表串联在电路中，测电源电压，示数为6V．故答案为：（1）R2；（2）C；（3）0.5；大；（4）灯泡断路；6．2、考点：探究用电器的电功率实验；（2011.武汉）某同学利用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率．已知小灯泡L的额定电压为2.5V，定值电阻R0的阻值为20Ω，电源电压U保持不变．（1）请根据图甲将图乙中的实验电路连接完整（导线不允许交叉）（2）开关S连接触点“1”，滑动变阻器的滑片从最左端移到最右端时，电流表的指针在图丙所示的位置，则电源电压U=V．（3）开关S仍连接触点“1”，滑动变阻器的滑片向左移到某一位置时，电流表的示数为0.15A，则此时滑动变阻器接入电路的阻值为Ω；再将开关S连接触点“2”，电流表的示数为0.2A，则小灯泡的实际功率为W；为了使小灯泡正常发光，滑动变阻器的滑片应向滑动．分析：（1）由电路图连实物图，此电路是并联的．从电源正极开始，按照电流方向，先连其中一条支路，找到分点与合点，从分点开始连接另一条支路到合点，滑动变阻器在电路图和实物图中接入电路的部分要对应．（2）S连接触点“1”时，滑片处于最右端，只有R0接入电路，根据U=IR计算电源电压．（3）根据U=IR，先求R0的电压，再根据串联电路电压特点，求滑动变阻器电压，最后求滑动变阻器的最大阻值．S连接触点“2”时，根据U=IR，求滑动变阻器的电压，根据串联电压特点，求灯泡电压，根据P=UI，计算灯泡的实际功率．要使灯泡正常工作，灯泡电压要增大，电路电流增大，电路总电阻减小，滑动变阻器电阻减小，滑片右移．解：（1）从电源正极开始，按照电流方向依次连接电流表、滑动变阻器、R0、触点“1”、S，到电源负极，补全电路，滑动变阻器接右半段，接右下端接线柱．分点在滑动变阻器和R0之间任意接线柱，合点在S点．从分点开始，经灯泡、触点“2”到S点，如图．（2）S连接触点“1”，滑片移到最右端，只有R0接入电路．电流表使用的0～0.6A量程，每一个大格代表0.2A，每一个小格代表0.02A，电流为0.3A，所以电源电压：U=IR0=0.3A×20Ω=6V．（3）滑片左移某一位置，滑动变阻器与R0串联，I1=I0=0.15A．R0两端电压为：U0=I0R0=0.15A×20Ω=3V．所以滑动变阻器电压为：U1=U-U0=6V-3V=3V．所以滑动变阻器连入电路的电阻为：R1=U1/I1=3V/0.15A=20Ω．S连接触点“2”，电流表示数为0.2A，灯泡与滑动变阻器串联，IL=I2=0.2A．滑动变阻器电压：U2=I2R1=0.2A×20Ω=4V．灯泡电压为：UL=U-U2=6V-4V=2V．所以，PL=UL/IL=2V×0.2A=0.4W．要使灯泡正常发光，灯泡电压从2V增大到2.5V，电路电流要增大，总电阻减小，滑动变阻器连入电阻减小，滑动变阻器接右半段，滑片右移．3、考点：探究用电器的电功率实验；滑动变阻器的使用．（2011.北京）小丽用伏安法测量标有“2.5V0.5A”的小灯泡L的电功率，她正确连接如图所示实物电路后，闭合开关S，发现小灯泡L不发光．于是她认为：小灯泡L不发光，一定是由于小灯泡L所在电路断路或小灯泡L短路造成的．经老师检查发现，图中电路元件均无故障，且电路连线完好．请你选用图所示电路中的元件，设计一个实验证明小丽的观点是错误的．请你画出实验电路图，并简述实验步骤和实验现象．实验电路图分析：电路连接正常，灯泡不亮，应该是电路电流太小，使灯泡与滑动变阻器串联，闭合开关前，滑片处于最大阻值处，灯泡不亮．通过移动滑动变阻器滑片，使滑片电阻减小，电路总电阻减小，电路电流增大来观察灯泡逐渐变亮，说明小丽观察是错误的．解：实验电路图：实验步骤和实验现象：按图连接电路，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大端，闭合开关S，观察到小灯泡L不发光．移动滑动变阻器的滑片，使滑动变阻器连入电路中的电阻逐渐减小，观察到小灯泡L逐渐变亮．这一实验现象说明小丽的观点是错误的．灯泡不亮有三个原因：a、电路正常，滑动变阻器连入电阻电阻太大，电路电流太小，不能使灯泡发光．b、灯泡短路，电流表有示数，电压表测导线电压，无示数．c、灯泡断路，电流表无示数，电压表串联在电路中，电压表测电源电压，有示数．首先移动滑动变阻器滑片，判断是电路正常还是故障，然后利用电压表、电流表判断故障问题．4、考点：探究用电器的电功率实验；电流表的读数方法；滑动变阻器的使用；电功的计算．（2011.芜湖）在“测定小灯泡电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，灯丝电阻约为8Ω．（1）某同学连接的电路如左图所示，请指出其中的两处错误或不妥：①；②。（2）将上述错误或不妥改正后，闭合开关，如果发现灯泡发出特别耀眼的光，且此时电流表、电压表都有示数，则出现该现象的原因可能是．（3）实验时，调节滑动变阻器，当电压表的示数为V时，灯泡正常发光，此时电流表的示数如乙图所示，读数为A，该灯泡的额定功率为W．（4）该实验还可以测定小灯泡的电阻，根据以上实验数据，这个小灯泡正常工作时的电阻为Ω．分析：（1）在实物图中找连接错误之处，一般从电流表、电压表、滑动变阻器的使用方法上考虑：电压表量程选择要看灯泡的额定电压，电流表的量程要通过I=U/R计算得出，还要注意电压表和电流表的正负接线柱和连入电路的方法．滑动变阻器要从接线柱的选择和滑片位置考虑．（2）灯泡亮的耀眼→电流太大→电路总电阻太小→滑动变阻器的滑片没在最大阻值处．（3）要测灯泡额定功率，电压为额定电压2.5V，读出额定电流，根据P=UI，计算额定功率．根据R=U/I，计算正常工作时的电阻．解：（1）电流从电流表的负接线柱流入，从正接线柱流出，指针会反偏．滑动变阻器都接下面两个接线柱，移动滑片不会改变灯泡的电压和电流．（2）灯泡亮的耀眼→电流太大→电路总电阻太小→滑动变阻器的滑片没再最大阻值处，滑动变阻器不能起到保护电路的作用．（3）灯泡正常发光时的电压为额定电压，电压表示数为2.5V，灯泡电流大约为I=U/R=2.5V/8Ω=0.31A，所以，电流表使用的0～0.6A，每一个大格代表0.2A，每一个小格代表0.02A，电流为0.34A，P=UI=2.5V×0.34A=0.85W，R'=U/I′=2.5V/0.34A=7.35Ω．故答案为：（1）①电流表正负接线柱接反；②滑动变阻器都接下面两个接线柱；（2）滑动变阻器的滑片没有位于最大阻值处；（3）2.5；0.34；0.85；（4）7.35．5、考点：探究用电器的电功率实验；(2011.苏州）小明按如图所示电路图做“测量灯泡的电功率”的实验．实验室可提供下列器材：A．电流表B．电压表C．滑动变阻器R（阻值0～20Ω）D．电阻为6Ω的待测灯泡I，（电阻不随温度变化）E．电源E（电压4.5V并保持不变）F．开关S及导线若干（1）根据电路图和实验室提供的器材，可判断出：实验时通过灯泡的最小电流为A；加在灯泡两端的最大电压为V；（2）若小明所选电压表的量程为0～3V、电流表的量程为0～0.6A，实验要求测量时通过灯泡的电流至少为电流表满刻度的三分之一．则测出的灯泡的功率范围只能是．（3）小明按电路图连接好电路后进行实验，由于电路中某一处有故障，当闭合开关时电压表无示数．为查出电路故障，小明进一步观察并检查电路．当检查到电源、开关、电压表、电流表、导线及其连接都完好时，小明结合前面的观察，就可判断出电路的故障：如果小明观察到，则故障是；如果小明观察到，则故障是．（4）排除故障后，小明继续进行实验，在对测量数据的记录和处理时，他设计了如下表格．你认为这张表格的设计是（正确/错误）的．次数U/VI/AP/W平均值P/W123分析：（1）在电源电压一定时，滑动变阻器滑片移到右端时，电路电阻最大，电路电流最小．当滑动变阻器滑片移到左端时只有灯泡接在电源上，灯泡电压与电源电压相等．（2）当电压表为满量程的1/3时，电流表的指针是否在1/3量程以上．如果电流表的指针在1/3量程到满量程之间，此时电压表示数为灯泡的最小电压，根据P=UI能计算灯泡的最小功率，否则不符合要求．当电流表为满量程的1/3时，电压表的指针是否在1/3量程以上．如果电压表的指针在1/3量程到满量程之间，此时电流表示数为灯泡的最小电流，根据P=UI能计算灯泡的最小功率，否则不符合要求．当电压表为满量程时，电流表的指针是否在1/3量程以上．如果电流表的指针在1/3量程到满量程之间，此时电压表示数为灯泡的最大电压，根据P=UI能计算灯泡的最大功率，否则不符合要求．当电流表为满量程时，电压表的指针是否在1/3量程以上．如果电压表的指针在1/3量程到满量程之间，此时电流表示数为灯泡的最大电流，根据P=UI能计算灯泡的最大功率，否则不符合要求．（3）电压表无示数，有三种情况：一是电压表并联的电路短路，电压表测导线，电压示数为0；二是电压表并联以外的地方断路；三是电路完好，电压表坏了．具体是什么地方断路，由电流表判断，经检查，电源、开关、电压表、电流表导线完好，连接无问题，问题在灯泡与滑动变阻器上．（4）灯泡两端电压增大，电流增大，功率增大，设计功率的平均值是错误的．解：（1）当滑片滑到最右端，电路电阻最大为：R=R'+RL=6Ω+20Ω=26Ω，所以电路最小电流为：I=U/R=4.5V/26Ω=0.173A．滑片滑到最左端时，灯泡两端电压最大，等于电源电压，灯泡电压为4.5V．（2）当灯泡两端电压为1V时（1/3量程），灯泡电流为：I1=U1/RL=1V/6Ω=0.16A＜0.2A（1/3量程），不符合题意．当灯泡中的电流为0.2A时（1/3量程），灯泡电流为U1′=I1′/RL=0.2A×6Ω=1