实验24 伏安法测小灯泡功率的实验解析版Word格式.docx

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例如

的小灯泡电压表量程选0—3V，电流表选0—0.6A的量程。

3、滑动变阻器的允许通过最大电流要大于灯泡的正常工作电流，而其最大阻值应与灯泡的电阻差不多，以便调节效果明显。

4、滑动变阻器的作用：

①保护电路；

②将小灯泡两端电压调成额定电压。

5、实验多次测量的目的：

测量小灯泡在不同电压下的电功率，并进行比较。

6、相同电压下LED灯比小灯泡亮的原因是：

LED灯的电能转化光能的效率比白炽灯的高。

7、为什么不能通过求平均值求小灯泡的额定功率？

额定功率是小灯泡额定电压下的功率，多次测量算出的功率不是额定功率。

8、实验中，调节滑动变阻器发现小灯泡一直比较亮，是由于：

滑动变阻器接法错误，错误地接成了上面两个接线柱，相当于接入电路中的是导线。

9、实验中，调节滑动变阻器发现小灯泡一直比较暗，是由于：

滑动变阻器接法错误，错误地接成了，滑动变阻器的下面两个接线柱，电路中相当于接入了一个定值电阻。

10、实验中如果发现小灯泡不亮原因可能是：

灯泡被短路、干路断路、电池电压太小、灯泡被短路、电路中阻值过大，电流太小。

11、实验进行一段时间后发现，小灯泡有些变暗，电流表示数稍微减小，电池电压假设没有损耗，其中原因可能是：

小灯泡的电阻随温度的升高而增大，根据欧姆定律，使电流变小。

【创新母题】：

为了测量小灯泡的额定功率并探究小灯泡亮度与实际功率的关系，某校物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路，标有“2.5V”字样的小灯泡电阻约为10Ω，电源电压6V，可供选用的滑动变阻器有“10Ω1A”的R1和“20Ω1A”的R2。

（1）该实验的原理是：

。

（2）为了完成实验，你认为应该选用的滑动变阻器是_____。

（选填“R1”或“R2”）

（3）请用笔划线代替导线将图甲的实验电路补充完整_________。

（要求：

滑动变阻器滑片向右移动时，灯泡变亮）

（4）电路正确连按后，闭合开关，他们发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表指针明显偏转，你认为造成这一现象的原因可能是_____。

（选填字母）

A．电流表断路B．小灯泡短路C．小灯泡灯丝断了D．滑动变阻器短路

（5）排除故障后，当滑动变阻器的滑片移到某一位置时，某同学从“0﹣15V”量程的刻度线看出指针停在10V处，此时发现小灯泡亮度较；

若要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向_____移（选填“左”或“右”）直到小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是_____W。

（6）根据收集到的实验数据，同学们得出了灯泡亮度与实际功率的关系。

在分析论证过程中，勤于思考的小明发现小灯泡在不同亮度下，它两端的电压与电流的比值不一样，你认为其主要原因是_____。

（7）另一小组实验时，发现电流表已经损坏，为了测出该小灯泡的额定功率，小组在实验室选了一个10Ω的电阻R0和一个单刀双掷开关，设计了如图丙所示的电路并完成了该实验（电源电压不变）；

①闭合开关S，S1接b，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，记录电压表示数U1。

②闭合开关S，滑动变阻器滑片保持不动，S1接a，读出此时电压表示数为U2。

则小灯泡额定功率P额=________（用R0、U1、U2表示）。

【答案】：

（1）P=UI；

（2）R2；

（3）如下图

（4）C；

（5）暗；

右；

0.65（6）灯的电阻随温度的升高而变大；

（7）U1（U2-U1）/R0。

【解析】：

（1）测小灯泡的额定功率是利用伏安法来完成的，即原理是P=UI；

（2）灯的额定电压为2.5V，小灯泡电阻约为10Ω，由欧姆定律，灯的额定电流约为：

I=UL/R=2.5V/10Ω=0.25A，电源电压6V，当灯正常发光时，由串联电路的规律和欧姆定律，变阻器连入电路中的电阻：

R滑=（U-UL）/I=（6V-2.5V）/0.25A=14Ω；

选用的滑动变阻器“20Ω1A”的R2。

（3）滑动变阻器滑片向右移动时，灯泡变亮，即电流变大，电阻变小，故滑片以右电阻丝连入电路中与灯串联，如下所示：

（4）A．若电流表断路，整个电路断路，两表都没有示数，不符合题意；

B．若小灯泡短路，则电压表示数为0，电流表有示数，不符合题意；

C．若小灯泡灯丝断了，小灯泡不亮，电流表无示数，电压表与电源连通测电源电压，电压表指针明显偏转，符合题意；

D．若滑动变阻器短路，电流表有示数，电压表有示数，不符合题意，

故选C；

（5）灯在额定电压下正常发光，排除故障后，当滑动变阻器的滑片移到某一位置时，某同学从“0-15V”量程的刻度线看出指针停在10V处，则对应小量程的2V，小于灯的额定电压2.5V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向右移动，直到电压表示数为额定电压；

此时电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流大小为0.26A，则小灯泡的额定功率是：

P=UI=2.5V×

0.26A=0.65W；

（6）灯的实际功率越大，灯越亮，灯的温度越高，因灯的电阻随温度的升高而变大，故灯丝的电阻越大，由欧姆定律，灯两端的电压与电流的比值即为灯的电阻，故不一样。

（7）因为R0与灯泡串联，所以R0两端的电压为U2-U1，所以干路电流I=（U2-U1）/R0，

所以P额=U1I=U1（U2-U1）/R0。

练习1：

（2019●毕节）在“测量小灯泡的电功率”的实验中，实验室提供的器材有：

小灯泡

（额定电压为2.5V，正常发光时灯丝电阻约为9Ω）、电源（电压恒为6V）、电流表、电压

表、滑动变阻器、开关各一个，导线若干。

（1）小杨同学检查器材完好后，按图1所示的电路图连接电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于　　（选填“A”或“B”）端。

（2）当闭合开关时，发现电流表指针偏转情况如图2所示，造成这种现象的原因是　　。

（3）小杨同学纠正了错误，正确连接好电路，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，请分析出现这种现象的原因是　　。

（4）为测量小灯泡的额定功率，接下来的操作应该是调节滑动变阻器，　　，读出并记录电流表的示数。

（5）当电压表的示数如图3所示，电路中的电流为0.3A时，则小灯泡的实际功率为　　W。

（1）B；

（2）电流表正负接线柱接反了造成的；

（3）小灯泡实际功率太小，不足以让小灯泡发光；

（4）使小灯泡两端电压为2.5V；

（5）0.72。

（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片在阻值最大处，即B端；

（2）由图2所示电流表可知，测量电流过程中，电流表指针反向偏转，这是由于电流表正负接线柱接反了造成的；

（3）闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表和电压表示数均较小，则说明滑动变阻器的电阻较大，使得灯泡的实际功率太小造成；

（4）要想测量小灯泡的额定功率，此时应减小滑动变阻器的阻值，使小灯泡两端电压为2.5V；

（5）电压表选择0～3V量程，每一个大格代表1V，每一个小格代表0.1V，电压表的示数为2.4V，小灯泡的实际功率为：

P＝UI＝2.4V×

0.3A＝0.72W。

练习2：

（2019●枣庄）在“测量小灯泡的电功率”实验中，提供的器材有：

6V的电源一个，

2.5V的小灯泡（电阻约为10Ω）一个，电流表（0～0.6A，0～3A）和电压表（0～3V，0～

15V）各一个，“50Ω2A”的滑动变阻器A和“10Ω1A”的滑动变阻器B各一个，开关一个，

导线若干。

（1）通过估算，你应选用的滑动变阻器是　　（选填“A”或“B”）。

（2）闭合开关前，经检查发现某同学连接的电路有一根导线连接错误，请你在图甲中错误的连线上画“×

”，并只移动一根导线，用笔画线代替导线将电路连接正确。

（3）连线好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，则故障原因可能是小灯泡　　（选填“短路”或“断路”）。

（4）故障移除后，移动变阻器的滑片，当电压表的示数为2.5V时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是　　W，小灯泡正常工作时的电阻是　　Ω，（小数点后保留1位小数）

（5）根据测出的数据，作出了小灯泡的电流I与电压U的关系图线，发现该图线不是一条直线，如图丙所示，其原因是温度升高，灯丝电阻　　（选填“增大”或“减小”）。

（1）A；

（2）如下；

（3）短路；

（4）0.75；

8.3；

（5）增大。

解：

（1）2.5V的小灯泡，电阻约为10Ω，由欧姆定律，灯的额定电流约为：

I

0.25A，由串联电路的规律及欧姆定律，灯正常发时变阻器连入的电阻：

R滑

14Ω，故选滑动变阻器是A；

（2）原电路中，灯短路了，电压表串联在电路中是错误的，灯与电流表串联，电压表与灯并联，如下所示：

（3）连线好电路后，闭合开关，电流表有示数，则电路为通路，发现小灯泡不亮，电压表无示数，则故障原因可能是小灯泡短路；

（4）故障移除后，移动变阻器的滑片，当电压表的示数为2.5V时，电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.3A，则小灯泡的额定功率是：

P＝UI＝2.5V×

0.3A＝0.75W，由欧姆定律，小灯泡正常工作时的电阻是：

R

8.3Ω；

（5）如图丙所示，小灯泡的电流I与电压U的关系图线不是一条直线，其原因是温度升高，灯丝电阻增大。

练习3：

（2019•济宁）小明用如图14所示的电路测量额定电压为2.5V小灯泡的电功率.

（1）电源电压为6V,小灯泡的电阻约为10Ω有两个不同规格的滑动变阻器:

甲标有“10Ω1A”,乙标有“50Ω2A”,实验时应该选择滑动变阻器（选填“甲”或“乙”）。

实验次数

灯泡两端电压U/V

通过灯丝电流I/A

灯泡电功率P/W

灯泡的亮度

1

2.20

0.28

比正常发光暗

2

2.50

0.30

正常发光

3

2.80

0.32

比正常发光亮

（2）小明将实验数据和现象填写在下表中

①可得出的实验结论:

（写出一条即可）;

②小灯泡的额定功率为W

（3）小明用上面的实验器材测量电阻R2阻值时,发现电压表已损坏,重新设计电路,选了一个阻值已知的R1,连接电路如图所示。

他先将导线C端接到电流表“一”接线柱上,电流表读数为I1,后将导线C端接到电流表“3”接线柱上,电流表读数为I2,则R的阻值为（用已知字母表示）。

（1）乙；

（2）①电灯泡的实际功率随实际电压变化而变化，实际功率越大，灯越亮；

②0.75；

（3）I2R1/（I1-I2）。

（1）灯的额定电压为2.5V,小灯泡的电阻约为10Ω,由欧姆定律可知,灯的额定电流约为:

I=UL/R=2.5V/10Ω=0.25A,根据串联电路电压的规律,此时变阻器连入电路的电阻:

R滑=（U-UL）/I=（6V-2.5V）/0.25A=14Ω>

10Ω,故选用“50Ω2A”滑动变阻器,即选用乙；

（2）①根据P=UI,由表中数据计算3次实验的功率分别为:

0.616W、0.750W、0.896W,故可得出的实验结论:

灯的实际功率越大,灯越亮;

②灯在额定电压下的电流为0.30A,小灯泡的额定功率为:

P=ULIL=2.5V×

0.30A=0.750W；

（3）将导线C端接到电流表“-”接线柱上,R1与Rx并联,此时电流表测干路电流I1,将导线C端接到电流表“3”接线柱上,R1与Rx并联,此时电流表测通过R1的电流I2,则定值电阻R1两端电压U1=I2R1,根据并联电路的特点,通过Rx的电流为Ix=I1-I2,Rx两端的电压Ux=U1;

故电阻Rx的阻值为:

Rx=

=

。

练习4：

（2019•泰安）要测量一个额定电压为4.5V小灯泡的电功率，小灯泡正常工作时的电阻约为10Ω．现有器材：

电源（电压恒为8V），电流表，电压表，开关、导线若干，另有两种规格的滑动变阻器可供选择：

R1（5Ω，1A）、R2（20Ω，1A）。

请完成下列问题：

（1）滑动变阻器应选用　　。

（2）选出合适的滑动变阻器后，某同学将实验器材连成如图甲所示的实验电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移至　　端（选填“a”或“b”）。

闭合开关后，逐渐向另一端移动滑片P，观察到的现象是　　。

（多选）

A．小灯泡变亮，电压表示数变大B．小灯泡变亮，电流表示数变大

C．小灯泡不发光，电流表示数接近0D．小灯泡不发光，电压表示数接近8V

（3）造成上述现象的原因是其中有一条导线连接错误，请将该条错误导线打上”×

“号：

并用笔画线代替导线把它改到正确的位置上。

（4）线路改正后，移动滑片P，当电压表的示数为　　V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则该小灯泡的额定功率为　　W。

（1）R2；

（2）a；

C、D；

（3）见解析；

（4）4.5；

1.8。

（1）灯的额定电压为4.5V，小灯泡正常工作时的电阻约为10Ω，由欧姆定律，灯的额定电

流约为：

I=UL/R=4.5V/10Ω=0.45A，由串联电路的规律和欧姆定律，灯正常发光时，变阻器

连入电路的电阻：

R滑＝（U-UL）/I=（8V-4.5V）/0.45A≈7.8Ω；

故选用变阻器R2；

（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大处a端；

电路中，灯与电流表并联，电压表串联在电路中测电源电压，故电压表示数不变（为8V）；

因电压表内阻很大，电路中的电流几乎为0，灯不发光，

故闭合开关后，逐渐向另一端移动滑片P，观察到的现象是C、D；

（3）原电路中，灯与电流表并联，电压表串联在电路中是错误的，电流表与灯串联，电压表与灯并联，如下所示：

（4）线路改正后，移动滑片P，当电压表的示数为4.5V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.4A，则该小灯泡的额定功率为：

P＝ULIL＝4.5V×

0.4A＝1.8W。

练习5：

（2019●长春）科技小组要测量额定电压为5V的小灯泡的电功率，可用的器材有：

一个电压表和一个电流表（只有0~0.6A量程可用）．电源两端的电压恒定．

（1）按如图甲所示电路图确连接电路．闭合开关前，将滑动变阻器滑片移到端（选填“左”或“右”）．

（2）闭合开关，记录电压表、电流表示数：

调节滑动变阻器并记录多组数据．当电流表示数为0.6A时，电压表示数低于5V．根据数据绘制出小灯泡的电流I与电压U的关系图像如图乙所示，由图像可知，灯丝电阻随温度的升高而。

（3）为测量小灯泡的额定功率，小组同学拆除电流表后再接通电路，调节滑动变阻器直至电压表示数为5V；

保持滑动变阻器的滑片位置不变，断开开关，将电压表替换AB间导线接入电路，闭合开关，电压表小数为5.4V，则此时小灯泡亮度比正常发光时：

将滑动变阻器的滑片移到最左端，电压表示数变为7.2V．则小灯泡的额定功率为W．

（1）右；

（2）变大；

（3）暗；

4。

（1）开始实验前，为保护电流，滑动变阻器接入电路的阻值应该为最大值，如图所示的电路图中，当滑动变阻器移动到最右端时，电阻最大；

（2）在I-U图像中，图像的斜率表示I/U的数值，即电阻的倒数l/R，由图像可知，斜率在逐渐减小，所以电阻的倒数逐渐减小，所以电阻逐渐变大；

（3）当电压表示数为5V时，滑动变阻器一部分接入电路，当电压表代替导线AB接入电路时，由于电压表相当于断路，所以此时滑动变阻器全部阻值都接入电路，接入电路的总电阻变大，根据串联正比分压的原则，滑动变阻器两边的电压变大，所以小灯泡两端的电压减小，小于5V，小于正常发光时的电压，故亮度变暗；

由图像可知，当电压表示数为1.8V时，电路的电流最小，所以此时滑动变阻器全部接入电路，由题干可知，当取下电压表放在AB两点间时，由于电压表相当于断路，所以滑动变阻器接入电路的方式发生了变化，由左端接入变成了全部接入电路，当滑动变阻器全部接入电路时，滑动变阻器两边的电压为7.2V，所以电源电压为9V．由R=U/I可知，滑动变阻器最大电阻Rmax=Up/Imin=7.2V/0.36A=20Ω，小灯泡的额定电压为5V，当小灯泡正常发光时，取下电压表放在AB两点间，电压表示数是5.4V，全部滑动变阻器的电压是7.2V，说明此时滑片位于总阻值1/4处，说明小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值是总阻值的1/4，就是5Ω，此时的电流滑动变阻器两边的电压为4V，干路电流I=4V/5Ω=0.8A，故小灯泡的额定功率P额=U额I=4W．

练习6：

（2019•宜宾）在“测量小灯泡的电功率”的实验中，实验室提供如下器材：

电源（电压恒为6V）、电压表和电流表各一个、额定电压为2.5V的待测小灯泡L（电阻约为10Ω）、滑动变阻器两个（R甲：

“10Ω1A”；

R乙：

“50Ω0.5A”）、开关S、导线若干。

（1）该实验的原理是电功率P=________；

（2）实验中，应选用的滑动变阻器是________（选填“R甲’或“R乙”）；

（3）选用滑动变阻器后，请你根据以上器材设计一个测量小灯泡电功率的实验电路图，并画在图11甲的虚线框内；

（4）某小组在实验中记录了3组小灯泡的电流随电压变化的情况，如图11乙所示，完成实验后小组进一步求得该小灯泡正常发光时的电阻为________Ω（保留到小数点后一位）；

（5）另一小组实验时，发现电流表已经损坏，为了测出该小灯泡的额定功率，小组在实验室选了一个10Ω的电阻R0和一个单刀双掷开关，设计了如图11丙所示的电路并完成了该实验（电源电压不变）；

（1）UI

（2）R乙

（3）

（4）10.4

（5）

（1）电功率P=UI。

（2）灯泡的额定电流大约为：

I=UL/R=2.5V/10Ω=0.25A，灯泡与滑动变阻器串联，则滑动变阻器需要的阻值为：

R滑=（U-UL）/I=6V-2.5V=14Ω，故需要选择滑动变阻器R乙。

（3）根据实验要求：

滑动变阻器、小灯泡、电流表串联，电压表与小灯泡串联，按要求作图即可。

（4）由欧姆定律得：

R=U/I=2.5V/0.24A=10.4Ω。

（5）因为R0与灯泡串联，所以R0两端的电压为U2-U1，所以干路电流I=（U2-U1）/R0，

练习7：

（2019•孝感）某班同学分成两个小组做了以下不同的实验：

（1）第一小组观察小灯泡的亮度与实际功率的关系，小灯泡的额定电压为2.5V实物电略连接如图所示。

①开关闭合后，会发现　　（选填“电压表”或“电流表”）的指针反偏；

②将错误连接改正后，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为0.2V时，发现灯泡不亮，你认为其原因是　　（填写选项前的字母序号）

A：

小灯泡断路B：

小灯泡的实际功率太小

③继续调节滑动变阻器，使电压表的示数为2.5V，灯泡正常发光，电流表的示数为0.30A；

再调节滑动变阻器使电压表的示数达到3.0V，灯泡强烈发光，此时灯泡的实际功率　　（选填“小于”或“等于”或“大于”）1.08W。

（2）第二小组测量额定电压为3.8V的小灯泡的额定功率，采用如甲所示的电路图，其中电源电为4.5V，R＝10Ω。

①闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为　　A，灯泡正常发光；

②保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开开关，将电流表改接到灯泡所在的支路，与灯泡串联，闭合开关后，电流表的示数如图乙所示，则此时通过灯泡的电流为　　A；

③灯泡的额定功率为　　W。

（1）①电压表；

②B；

③小于；

（2）①0.38；

②0.4；

③1.52。

（1）①电流从电压表负接线柱流入了，故开关闭合后，会发现电压表的指针反偏；

②灯的额定电压为2.5V，而灯的实际电压为0.2V时，故灯的实际电流很小，根据P＝UI灯的功率太小，灯不发光，选B；

③电压表的示数为2.5V，灯泡正常发光，电流表的示数为0.30A，灯的额定功率：

0.3A＝0.75W；

根据P＝U²

/R，在电阻不变时，电功率与电压的平方成正比，电压表的示数达到3.0V为额定电压的3.0V/2.5V＝1.2倍，若灯的电阻不变，

则灯泡的实际功率为：

P实＝（1.2）2×

0.75W＝1.08W，但因灯的电阻随温度的升高而变大，根据P＝U²

/R，故此时灯泡的实际功率小于1.08W；

（2）①灯在额定电压下正常发光，根据并联电路各支路电压相等，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为I′＝U’/R’＝3.8V/10Ω＝0.38A，灯泡正常发光；

②保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开开关，将电流表改接到灯泡所在的支路，与灯泡串联，闭合开关后，电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，则此时通过灯泡的电流为0.4A；

③灯泡的额定功率为：

P＝ULIL＝3.8V×

0.4A＝1.52W。

练习8：

（2019•襄阳）小明同学用如图甲所示的实验电路来测定“小灯泡的额定电功率”,所用电源电压为6V,小灯泡额定电压为2.5V,电阻约为10左右。

（1）甲图是小明同学连接的错误电路,在应改动的一根导线上打“×

”,并用笔画线代替导线画出正确的接法。

（2）正确连线后,闭合开关,小灯泡立即发出明亮耀眼的光,并很快熄灭,他接下来的操作是。

（3）故障排除后,开始进行实验。

逐步移动滑动变阻器滑片,看到如图乙所示的电压表示数,为使灯泡正常发光,应向（选填“左