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第三節(jié)測量小燈泡的電功率,考點測量小燈泡的電功率(10年4考)提示:見【實驗探究拓展】。,命題點測量小燈泡的電功率(2018山東東營中考)在“測量小燈泡額定功率”的實驗中,老師給同學(xué)們提供的器材有:小燈泡(額定電壓為2.5V,正常發(fā)光時燈絲電阻約為10Ω)、電源(電壓恒為6V)、電流表、電壓表、開關(guān)各一個,導(dǎo)線若干。若實驗室只有:R1(10Ω1A)、R2(50Ω0.2A)、R3(100Ω0.5A)三種規(guī)格的滑動變阻器可供選擇。(1)請畫出實驗電路圖。(2)通過估算,滑動變阻器應(yīng)選擇(選填“R1”“R2”或“R3”)(3)同學(xué)們檢查器材完好,按電路圖連接電路,當閉合開關(guān)時,發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)情況如圖甲所示,造成這種現(xiàn)象的原因是。,(4)同學(xué)們糾正了錯誤,正確連接好電路,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮,但電流表、電壓表均有示數(shù),請分析出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是。為測量小燈泡的額定功率,接下來的操作應(yīng)該是,讀出并記錄電流表的示數(shù)。(5)當小燈泡正常發(fā)光時,電流表的示數(shù)如圖乙,示數(shù)為,則小燈泡的額定功率為。,答案:(1)如解析圖所示(2)R3(3)電流表標有“+”“-”號的接線柱接反(4)小燈泡實際功率太小,不足以讓小燈泡發(fā)光調(diào)節(jié)滑動變阻器,使小燈泡兩端電壓為2.5V(5)0.26A0.65W解析:(1)電流表與小燈泡串聯(lián),電壓表并聯(lián)在小燈泡兩端。電路圖如圖所示。(2)因小燈泡額定電壓為2.5V,正常發(fā)光時燈絲電阻約為10Ω,所以小燈泡正常發(fā)光時的電流約為0.25A。電源電壓為6V,所以燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器兩端電壓為3.5V,所以滑動變阻器的最小電阻為,所以應(yīng)選R3。,(3)電流表指針反向偏轉(zhuǎn),情況為電流表標有“+”“-”號的接線柱接反。(4)電流表、電壓表均有示數(shù),說明電路正常,但小燈泡不放光,說明小燈泡實際功率太小,不足以讓小燈泡發(fā)光。(5)由圖乙可以讀出電流表示數(shù)為0.26A。小燈泡的額定功率為2.5V0.26A=0.65W。,考法測量小燈泡的電功率例題(2018河南商丘中考)小麗手里有一個標有“3.8V”字樣小燈泡,她想知道小燈泡正常工作時的電阻,于是在學(xué)校實驗室找來一些器材連接了如圖甲所示的實驗電路,電源電壓恒定不變。(1)閉合開關(guān)前,老師發(fā)現(xiàn)小麗連接的電路有一條導(dǎo)線沒有連接,請你在圖甲中用筆畫出這條連線。(要求滑片向左滑動時小燈泡變亮)(2)閉合開關(guān)前,將滑片移到(填“最右端”或“最左端”)。閉合開關(guān),移動滑動變阻器滑片,她發(fā)現(xiàn)燈泡始終不亮,電流表有示數(shù),電壓表無示數(shù),其故障原因可能是。(3)故障排除后,調(diào)節(jié)滑動變阻器使小燈泡正常發(fā)光,此時電流表的示數(shù)如圖乙所示,示數(shù)為A,小燈泡正常工作時的電阻是Ω。,(4)完成上述實驗后,小麗向老師要了一個已知阻值為R0的定值電阻和一個單刀雙擲開關(guān),借助部分現(xiàn)有的實驗器材,設(shè)計了如圖丙所示的實驗電路,測出了小燈泡的額定功率,請你幫她完成下列實驗步驟:①連接好實驗電路,閉合開關(guān)S1,將開關(guān)S2撥到觸點(選填“1”或“2”),移動滑片,使電壓表的示數(shù)為V。②保持滑片的位置不動,再將開關(guān)S2撥到觸點(選填“1”或“2”),讀出電壓表的示數(shù)為U。,③小燈泡額定功率的表達式為P額=(用已知量和測量表示),答案:(1)如圖所示(2)最右端燈泡短路了(或電壓表短路了)(3)0.3810,解析:(1)要求滑片向左滑動時小燈泡變亮,即電流變大,變阻器接入電路的電阻變小,故滑片以左的電阻絲連入電路中,如下圖所示。(2)閉合開關(guān)前,為保護電路,應(yīng)使變阻器連入電路中的電阻最大,應(yīng)將滑片移到最右端;閉合開關(guān),移動滑動變阻器滑片,電流表有示數(shù),說明電路為通路,燈泡始終不亮,電壓表無示數(shù),其故障原因可能是燈泡短路了(或電壓表短路了)。,(4)實驗步驟:①連接好實驗電路,閉合開關(guān)S1,將開關(guān)S2撥到觸點2,移動滑片,使電壓表的示數(shù)為3.8V;②保持滑片的位置不動,再將開關(guān)S2撥到觸點1,讀出電壓表的示數(shù)為U;③小燈泡額定功率的表達式的推導(dǎo)過程:在開關(guān)的轉(zhuǎn)換過程中,電路的連接關(guān)系沒有改變,燈仍正常發(fā)光,所以在步驟②中,定值電阻的電壓為:UR0=U-3.8V,由歐姆定律可得,通過R0的電流:,對應(yīng)練(2017廣東中考)小明探究“電流一定時,導(dǎo)體消耗的電功率與導(dǎo)體電阻的關(guān)系”,現(xiàn)有實驗器材:穩(wěn)壓電源、電壓表、電流表、滑動變阻器、電阻箱(符號為)、開關(guān)及若干導(dǎo)線。,(1)為了完成此探究實驗,請你在圖甲的虛線框內(nèi)將實驗電路圖補充完整;若連接電路后,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)電壓表的指針偏轉(zhuǎn)如圖乙所示,其原因可能是。(2)實驗中利用公式計算電阻箱阻值不同時消耗的電功率,實驗過程需要記錄的物理量有:電阻箱兩端電壓U、通過電阻箱的電流I和。(3)在實驗中,小明需多次改變電阻箱的阻值進行測量,每改變一次阻值,都必須移動滑動變阻器的滑片來控制,多次改變電阻箱阻值的目的是。(4)完成上述實驗后,小明又從實驗室借了一個額定電壓為2.5V的小燈泡和一個單刀雙擲開關(guān),設(shè)計了圖丙所示實驗電路圖來測量小燈泡的額定功率,實驗如下:閉合開關(guān)S1,將開關(guān)S2撥到觸點2,把電阻箱調(diào)到10Ω,剛好使電壓表的示數(shù)為2.5V;再將開關(guān)S2撥到觸點1,讀出電壓表的示數(shù)為4.5V,小燈泡額定功率P=W。,答案:(1)電路圖見解析圖電壓表正負接線柱接反(2)P=I2R電阻箱的阻值R(3)電流不變多次進行實驗使實驗結(jié)論更具普遍性(避免偶然性)(4)0.5解析:(1)電壓表測電阻箱兩端電壓,電流表測電流,電阻箱與滑動變阻器串聯(lián),電路圖如圖所示。若連接電路后,閉合開關(guān),由圖乙可知,發(fā)現(xiàn)電壓表的指針反向偏轉(zhuǎn),其原因可能是電壓表正負接線柱接反。(2)該實驗的原理是利用P=I2R計算阻值不同的電阻箱的功率,然后進行比較分析;因此需要記錄的物理量有:電壓表示數(shù)U、電流表示數(shù)I、電阻箱的阻值R。,(3)本實驗是探究“電流一定時,導(dǎo)體消耗的電功率與導(dǎo)體電阻的關(guān)系”,即改變電阻箱的阻值時,需調(diào)節(jié)電路中的電流,使每次流過R的電流相等,故必須移動滑動變阻器的滑片來控制電流不變。為了尋找“電流一定時,導(dǎo)體消耗的電功率與導(dǎo)體電阻的關(guān)系”的普遍規(guī)律,需要多次改變電阻箱阻值,其目的是多次進行實驗使實驗結(jié)論更具普遍性(避免偶然性)。(4)首先使燈泡兩端的電壓為2.5V,使其正常發(fā)光,所以閉合開關(guān)S1,將S2撥到觸點2,調(diào)節(jié)電阻箱,使電壓表的示數(shù)為U燈=2.5V;再測定值電阻兩端的電壓,將開關(guān)S2撥到觸點1,保持電阻箱的阻值不變,讀出電壓表的示數(shù)U=4.5V,則電阻箱兩端的電壓UR=U-U燈=4.5V-2.5V=2V;電路中的電流:,則小燈泡額定功率:P=UI=2.5V0.2A=0.5W。,實驗點測量小燈泡的電功率考查方向:電路的連接、故障分析、測量小燈泡的額定功率、根據(jù)圖象分析問題、滑動變阻器的選取等。,注意事項:(1)按電路圖連接實物電路時注意:①連接過程中開關(guān)應(yīng)始終處于斷開狀態(tài)。②根據(jù)小燈泡的額定電壓值,估計電路中電流、電壓的最大值,選擇合適的量程,并注意正負接線柱的連接及滑動變阻器正確接法。③連接好以后,檢查一遍,保證電路連接正確。(2)合上開關(guān)前,應(yīng)檢查滑動變阻器滑片是否在最大值的位置處。(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器的過程中,要首先明白向什么方向可以使變阻器阻值變大或變小,怎么調(diào)能使小燈泡兩端電壓變大或變小。(4)電壓表、電流表使用前要調(diào)零,讀數(shù)時要認清儀表所選量程和對應(yīng)的分度值,讀數(shù)時視線要正對刻度盤指針所指位置。,問題探究:(1)實驗中,滑動變阻器的作用有哪些?【提示】①保護電路;②調(diào)節(jié)小燈泡兩端的電壓,使小燈泡兩端的電壓略低于、等于或高于額定電壓。(2)怎樣選擇電壓表、電流表的量程?【提示】電壓表量程的選擇參照小燈泡的額定電壓,選擇大于額定電壓的量程(有時也可以根據(jù)題目中給出的圖示、表格數(shù)據(jù)等信息進行選擇);電流表量程的選擇采用“試觸法”,保證指針偏轉(zhuǎn)角度超過一半,能選小量程的不用大量程(有時也可以根據(jù)圖示提供的信息或計算等方法進行選擇)。(3)在測量過程中,手和眼的分工是怎樣的?【提示】手移動滑動變阻器的滑片,眼觀察電壓表的示數(shù),當示數(shù)達到小燈泡的額定電壓值時,停止移動滑片。,(4)多次測量數(shù)據(jù)的目的是什么?能不能用多次測量求平均值的方法求小燈泡的額定功率?【提示】多次測量是為了測出不同電壓下燈泡的功率、比較功率和電壓的關(guān)系;不能用多次測量求平均值的方法求小燈泡的額定功率。小燈泡的額定功率是指在額定電壓下的功率,因此應(yīng)先從測量數(shù)據(jù)中找到額定電壓值和對應(yīng)的電流值,根據(jù)公式P=UI求解。常見的電路故障:(1)燈泡不亮,電壓表有明顯示數(shù),電流表無示數(shù)——燈泡斷路;(2)燈泡不亮,電流表有示數(shù),電壓表無示數(shù)——燈泡短路;(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片的位置,燈泡亮度不變,電流表、電壓表示數(shù)不變——滑動變阻器接入錯誤。,例題(2017河北中考)小明利用如圖所給的實驗器材測量小燈泡的額定功率,已知電源電壓恒為6V,小燈泡正常工作時的電壓為3.8V,電阻約為12Ω,滑動變阻器的規(guī)格為“20Ω2A”。,(1)請用筆畫線代替導(dǎo)線,完成圖甲實物電路的連接。(2)正確連接電路后,用開關(guān)試觸,燈泡不亮,電壓表瞬間滿偏,電流表指針幾乎不動,電路的故障是。(電路只有一處故障)(3)排除故障后,繼續(xù)實驗,閉合開關(guān),移動滑片,當電壓表的指針在某電壓值時(請在圖乙中標出相應(yīng)的電壓值),小燈泡正常發(fā)光,電流表的示數(shù)如圖丙所示,小燈泡的額定功率是W。(4)測量完燈泡的額定功率后,小明又測量了幾組數(shù)據(jù),計算后發(fā)現(xiàn)燈絲電阻隨其兩端電壓的增大而增大,原因是。,答案:(1)如圖所示(2)滑動變阻器斷路(3)1.14(4)燈絲電阻隨溫度升高而增大,解析:(1)測量小燈泡的額定功率實驗中,電流表應(yīng)與燈泡串聯(lián),由歐姆定律可知燈泡正常發(fā)光的電流約為,由此完成電路連接如答案圖所示。(2)正確連接電路后,用開關(guān)試觸,燈泡不亮,電流表指針幾乎不動,說明電路可能有斷路,電壓表瞬間滿偏,說明電壓表到電源間是通路,所以電路的故障是與電壓表并聯(lián)的滑動變阻器斷路了。(3)根據(jù)圖丙,電流表的量程為0~0.6A,其分度值為0.02A,所以燈泡正常發(fā)光時的電流為0.3A,則燈泡的額定功率P=UI=3.8V0.3A=1.14W。(4)隨著電壓的變大,通過燈絲的電流變大,燈絲產(chǎn)生的熱量變大,燈絲的溫度升高,燈絲的電阻值變大,即燈絲電阻隨溫度升高而增大。,拓展練(5)小紅也利用上述器材對該小燈泡的額定功率進行了測量,實驗電路圖如圖所示,實驗結(jié)束后,兩人對實驗進行了交流與評估。①小紅的實驗結(jié)果誤差較大,理由是。②小明的實驗更不容易操作,理由是。,答案:(5)①電壓表應(yīng)選擇0~15V量程,量程過大,所以電壓的測量不夠精確②電源電壓6V,操作中電壓表先使用0~15V量程,調(diào)節(jié)變阻器后再使用0~3V量程,操作比較麻煩解析:由題知,電源電壓恒為6V,而小燈泡額定電壓為3.8V,①由小紅的實驗電路圖知,電壓表應(yīng)選擇0~15V量程,量程過大,所以電壓的測量不夠精確;②由題圖甲知,小明的實驗中電壓表測滑動變阻器兩端電壓,閉合開關(guān)前變阻器阻值要滑到最大值處,由串聯(lián)電路的分壓原理知,所以電壓表要使用0~15V量程,調(diào)節(jié)滑動變阻器后,因為燈泡正常發(fā)光電壓為3.8V,變阻器兩端此時電壓為6V-3.8V=2.2V,所以為了精確測量再將電壓表換成0~3V量程,所以操作麻煩。,