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專題分類突破七　實驗專題：電功率測量 探究點　1　普通方法測量電功率 【例1】　一個額定電壓是2.5 V的小燈泡，其正常工作時電阻約10 Ω。小明想測定這個小燈泡的額定功率，實驗室中有如下器材： 甲　　　　　　　　乙　　　　　　　　丙 例1(1)圖 電流表、電壓表、開關各一個，三個規(guī)格分別為A：“5 Ω　1 A”，B：“20 Ω　0.5 A”，C：“1 kΩ　1 A”的滑動變阻器，導線若干，電源(電壓為6 V)。 (1)小明設計了如圖甲所示電路圖，通過分析你認為小明應選用規(guī)格為 __B__(選填“A”“B”或“C”)的滑動變阻器。 (2)圖乙已連接了部分電路。請你根據圖甲所示電路圖，用筆畫線代替導線，將電路連接完整。 【答案】 (2)如圖所示 例1答圖 (3)小明正確選擇了滑動變阻器，按圖甲的電路圖連接好電路，閉合開關，發(fā)現燈泡發(fā)光較暗，電流表有示數，任意移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數不變(示數不為零)且小于2.5 V。具體原因是__滑動變阻器選用了A、B兩個接線柱__。 (4)小明排除故障后，繼續(xù)實驗。當電壓表的示數為2.5 V時，電流表的示數如圖丙所示，小燈泡的額定功率是__0.75__W。 例1(2)圖 (5)小明根據測量燈泡實際功率的多組實驗數據，作出了I—U圖象，如圖所示。結果發(fā)現圖線不是直線，這表明燈泡的電流與電壓__不成__(選填“成”或“不成”)正比，這是因為__燈絲電阻隨溫度變化而變化__。 變式　如圖所示是某規(guī)格的小燈泡L和定值電阻R的U－I圖象。 (1)圖中表示小燈泡U－I圖象的是__②__(填序號)； (2)若它們串聯、并聯時總電阻的值分別為R串和R并，請在對應的圖上坐標區(qū)域內畫出它們的U－I圖象(R串、R并的U－I圖象分別用③和④表示)； 變式圖 【答案】 (2)如答圖 變式1答圖 探究點　2　特殊方法測功率 【例2】　小燈泡額定電壓已知，在如圖所示電路中R阻值已知，無電壓表也能測出該燈泡額定功率的是(　C　) A　　　　　　　　　　　　B C　　　　　　　　　　　　　D 變式訓練2圖 變式　如圖所示電路，電源電壓不變，R是定值電阻。將一個“6 V　2 W”的小燈泡接在a、b兩點間，小燈泡恰能正常發(fā)光；若換一個“6 V　3 W”的小燈泡接在a、b兩點間，則這個小燈泡(　A　) A. 比正常發(fā)光時暗些 B．比正常發(fā)光時亮些 C．恰能正常發(fā)光 D．燈絲將會被燒壞 考點　3　家庭電路測用電器的電功率 【例3】　杭州中考電視機可以用遙控器關機而不用斷開電源，這種功能叫做待機功能。這一功能雖給人們帶來了方便，但在待機狀態(tài)下電視機仍然要消耗電能卻鮮為人知。例如小明家的一臺34寸彩色電視機的待機功率大約是10瓦，假如他家電視機平均每天開機4小時，看完電視后總是用遙控器關機而不切斷電源。試計算： (1)小明家一年(365天)中因這臺電視機待機浪費的電能是多少千瓦時？ (2)請你設計一種測電視機待機功率的方法。 (3)請你就電視機待機功能的正確使用方法提出一條建議。 解：(1)小明家電視機一年的待機時間為：t＝(24－4)h365＝7 300 h； 一年待機消耗的電能為：W＝Pt＝0.01 kW7 300 h＝73 kwh； 答：消耗電能為73 kWh； (2)方法1：利用秒表和電能表，關閉其他所有用電器，只讓待測電視機處于待機狀態(tài)，測出在一段時間t內電能表表盤轉過的圈數n，再根據P＝的關系計算出電視機的待機功率； 方法2：利用交流電流表和交流電壓表測出電視機待機時通過的電流與兩端的電壓，再根據P＝UI的關系計算出電視機的待機功率。 (3)長時間不看電視時應采用關機切斷電源的方法，而不采用待機的方法。 變式　愛物理的笑笑同學晚上放學回家，他想和爸爸一起利用家里面的電能表測量家用電器的電功率，爸爸非常高興，愿意和笑笑一起進行實驗。他們觀察了家里面的電能表如圖所示，并注意到家中的燈泡比平常要亮一些，笑笑猜測可能是燈泡兩端的電壓超過了220 V。家中此時僅有一只標有“PZ 220－100”字樣的白熾燈在工作，聰明的笑笑和爸爸配合記錄發(fā)現，電能表在20 min內轉了121轉。 (1)這只電燈的電阻多大？(電燈的電阻保持不變) (2)在20 min內，這只電燈消耗的電能是多少？ (3)此時該燈泡的實際功率多大？家中的實際電壓是多少？ 變式圖 解：(1)由P＝可得，電燈的阻值： R＝＝＝484 Ω； (2)電燈消耗的電能：W＝ kWh＝1.452105 J； (3)燈泡的實際功率：P＝＝＝121 W； 由P＝可得，U實＝＝＝242 V。 1．在用電流表與電壓表測小燈泡額定功率的實驗中，已知小燈泡上標有“3.8 V”字樣。 (1)請用筆畫線將圖甲中的電路連接完整。 【答案】 (1)圖略 (2)實驗中小新同學的電流表損壞了，老師告訴他已經沒有電流表可換，而給了他一個已知阻值為R的定值電阻和若干個開關，小新重新設計了如圖乙所示的電路，測量小燈泡的額定功率。請你幫他補全實驗步驟和表達式：①按照電路圖正確連接電路；②斷開開關S2，閉合開關S、S1，調節(jié)滑動變阻器，使得__電壓表的示數為U1＝3.8_V(或電壓表示數為燈泡的額定電壓)__；③保持滑片位置不動，斷開開關S1，閉合開關S、S2，記下電壓表的示數為U2；則測得小燈泡額定功率的表達式為P＝__或(若表 達式中包含字母U1，則在前面一空中必須交代U1為額定電壓或為3.8 V)　(電源電壓未知)。 　　　甲　　　　　　　　　乙 變式2圖 (3)小新經過進一步的實驗發(fā)現，小燈泡燈絲電阻隨溫度的升高而增大，他還想比較以下兩種情況下燈泡實際電功率的大小關系：①燈泡實際電壓為額定電壓一半時的實際電功率P1；②燈泡實際電流為額定電流的一半時的實際電功率P2；利用所學物理知識請你幫他比較出P1與P2之間正確關系應該為：P1__大于__P2。 (4)若用阻值分別為10 Ω、20 Ω、30 Ω的定值電阻分別代替圖甲中的小燈泡，還可以完成“探究電流與電阻關系”實驗，實驗過程中始終保持電壓表示數為3 V，為能完成探究，則滑動變阻器最大阻值至少為__30__Ω(設此時電源電壓為6 V且恒定不變)。 2．在一次測定小燈泡額定功率的實驗中，老師提供了下列器材：額定電流為I0的小燈泡、電源(電壓未知)、一個阻值為R的定值電阻、一個滑動變阻器、一個電流表(或電壓表)、一個單刀雙擲開關和若干導線。請你設計實驗的電路圖，并寫出實驗的主要步驟和額定功率的表達式。 【答案】方法一：電路圖如圖(1)所示 第2題答圖(1) 　　第2題答圖(2) 步驟：第一步：S擲向2，移動滑片P，使電壓表的示數為I0R。 第二步：S擲向1，保持滑片不動，記下電壓表的示數U。 表達式：P＝(U－I0R)I0。 方法二：電路圖如圖(2)所示。 步驟：第一步：S擲向1，移動滑片P，使電流表的示數為I0。 第二步：S擲向2，保持滑片不動，記下電流表的示數I。 表達式：P＝I0(I－I0)R。 3．小宇從商場買回一個銘牌上規(guī)格為“220 V　1 000 W”的電爐。由于目前市場上某些商品存在的質量問題，小宇準備在家中對這個電爐進行檢驗，看看它是否能達到額定功率。請你幫他想一個簡便的方法，盡快地作出判斷。給你提供的器材是小宇家中的電能表(如圖所示)、電源插座(電壓220 V)和計時器等。 第3題圖 答： (1)準備一只有秒數顯示的電子表，關閉家中所有用電設備。 (2)將電爐和電源接通后，從某一時刻開始對電能表表盤轉動次數進行記錄，并同時開始記時。 (3)設電能表表盤轉動的次數為k，所用的時間為t(s)。 (4)計算電爐的實際功率 P＝＝. (5)如果P≈1 000 W，說明電爐在額定功率上達到質量要求。