用电压表电流表测小灯泡的电功率汇总.docx
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用电压表电流表测小灯泡的电功率汇总
用电压表、电流表测小灯泡功率
考点解读:
设计用电压表、电流表测定小灯泡的电功率的实验。
知道实验目的和器材,设计电路并选择器材,设计记录实验数据的表格;能辨认实验所使用的小灯泡的额定电压(或额定电流),能读出小灯泡正常发光的电流值(或电压值);学会规范、正确、熟练地连接电路,学会用滑动变阻器改变小灯泡两端的电压(或电流)。
实验设计思路:
根据电功率公式:
P=UI。
只要我们测出小灯泡两端的电压跟通过小灯泡的电流,我们就能应用公式算出小灯泡的电功率。
这就是用电压表和电流表测小灯泡功率的实验(伏安法测小灯泡功率),实验中,有了电池组、小灯泡、导线、电键、电流表、电压表,我们就能够测出小灯泡两端的电压跟通过小灯泡的电流,并算出小灯泡的电功率。
但是我们为了测出小灯泡的额定电功率,我们还应该有滑动变阻器,通过滑动变阻器改变小灯泡两端的电压使其达到额定电压,(或者通过滑动变阻器改变通过小灯泡的电流使其达到额定电流)从而算出小灯泡的额定电功率。
实验电路图:
见右图:
与伏安法测电阻实验的区别:
1.器材:
①电源;②滑动变阻器。
2.步骤:
闭合电键后,移动滑动变阻器时,眼睛观察什么?
3.数据处理:
例1.在测量额定电压为2.5伏,电阻约为12欧的小灯泡额定功率的实验中:
(1)在方框内画出实验电路图。
(2)实验器材:
电源、待测小灯泡、电键、若干导线、、、和。
(3)电源至少要节干电池串联使用。
(4)实验中需要测量的物理量是和。
(5)连接电路过程中,电流表应选用_________量程;电压表应选用__量程。
(6)若小灯泡正常发光时,电流表的示数如右图所示,则小灯泡的额定电流为_________,小灯泡的额定功率为__________。
答案:
(1)见右图。
(2)电流表;电压表;滑动变阻器。
(3)2。
(4)额定电压;额定电流。
(5)0~0.6安;0~3伏。
(6)0.2安;0.5瓦。
例2.在测小灯的额定功率的实验中:
(1)在方框内画出实验的电路图。
(2)根据电路图连接实物,要求当滑片向左移动时,电流表示数变大。
(3)在电路中接入滑动变阻器的目的是
。
闭合电键前,应该使滑动变阻器的阻值,这是为了;实验过程中,为了增大小灯泡两端的实际电压,应________(选填“增大”、“减小”)滑动变阻器的阻值。
(4)估计灯泡的电阻约10欧,本实验电压表的量程应为,电流表的量程应为。
(5)为了计算小灯泡的实际功率,应该记录下列中的物理量(填序号)。
A.滑动变阻器的阻值B.电源电压C.电压表的示数D.电流表的示数E.小灯跑的额定功率值F.小灯泡的额定电压值G.小灯泡的额定电流值
(6)某小灯泡上标有“2.5V0.5A”的字样,它的额定功率是;在实验中测得电压表、电流表的示数分别为2.6伏、0.55安,那么小灯泡的实际功率是。
答案:
(1)见右上图。
(2)见右下图。
(3)调节小灯泡两端电压为额定电压(或通过小灯泡的电流为额定电流);最大,使电路中电流最小,保护小灯泡和电流表、电压表;减小。
(4)0~0.6安;0~3伏。
(5)C;D。
(6)1.25瓦;1.43瓦。
例3.某同学在“测定小灯泡功率”的实验中,所用的电源电压为6伏,小灯泡L的额定电压为2.5伏。
他按右图所示的电路进行实验。
实验时,他调节滑动变阻器滑片的位置,观察小灯泡的发光情况,并设计表格、记录数据如下表所示:
实验次数
电压表示数
(V)
电流表示数
(A)
灯泡的亮度
灯泡的电
功率(W)
灯泡的平均
电功率(W)
1
2.0
0.17
比正常发光时暗
0.34
0.5
2
2.5
0.20
正常发光
0.5
3
3.0
0.22
比正常发光时亮
0.66
(1)请指出他的错误,并说出正确的方法及结果;
(2)分析表中实验数据,还能求得哪个物理量?
其大小为;
(3)当小灯泡正常发光时,突然小灯泡L发生断路,则此时电流表的示数为,电压表的示数为。
若小灯泡L发生短路,则此时电流表的示数为,电压表的示数为。
答案:
(1)灯泡的平均功率没有意义,只要算出额定电压下的电功率即可。
(2)小灯泡的电阻;12.6欧。
(3)0安;6伏;0.34安(变阻器电阻17.5欧);0伏。
实验步骤中的正常现象:
闭合电键前:
电灯不发光,电流表没有示数,电压表没有示数。
闭合电键后:
电灯发光(较暗),电流表有示数(较小),电压表有示数(较小)。
移动变阻器滑片:
电灯变亮,电流表示数变大,电压表示数变大。
例4.某同学做测定小灯泡功率的实验,当他连接完电路,合上电键后,灯不亮,电流表没有示数,电压表有较大示数。
当他移动滑动变阻器滑片后,灯仍不亮,电流表仍没有示数,电压表仍有较大示数。
(1)该同学所连接的电路可能为()
A.电灯处发生了断路B.电压表和电流表的位置颠倒
C.电压表串联入电路D.以上情况均有可能
(2)若将一根导线并联在电压表两端,电灯发光,电流表有读数,电压表无示数,则该同学所连接的电路为以上选项中的()
答案:
(1)D。
(2)C。
例5.某同学在“测定小灯泡电功率”的实验中,所用器材有电压为6伏的电源、标有“0.3安”字样的小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电键及导线若干根,且器材均完好。
他连接电路、闭合电键后,移动滑动变阻器的滑片P,观察小灯泡的发光情况,并记录表格如下:
实验次数
电流(安)
电压(伏)
灯泡的亮度
1
1.4
3.8
比正常发光时暗
2
1.5
3.5
正常发光
3
1.6
3.2
比正常发光时亮
(1)请指出该同学在实验中的错误;
__________________________________________________________________;
__________________________________________________________________。
(2)求出小灯泡的额定功率。
__________________________________________________________________。
答案:
(1)电压表接在了滑动变阻器两端;电流表读错了量程(读了0~3安档)。
(2)P=UI=2.5伏×0.3安=0.75瓦。
(P=UI=3.5伏×1.5安=5.25瓦。
P=UI=2.5伏×1.5安=3.75瓦。
P=UI=3.5伏×0.3安=1.05瓦。
)
例6.某同学在做“测定小灯泡功率”的实验时,实验器材完好,小灯泡上标有“0.25A”的字样,滑动变阻器标有“20Ω,2A”字样。
该同学连接电路后闭合电键,当他移动滑动变阻器的滑片时,发现电压表示数始终是2伏,电流表示数始终是0.2安。
该同学马上检查电路,重新连接电路。
再次闭合电键,他移动滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光,这时电压表的示数如右图所示。
(1)分析产生电压表、电流表示数始终不变的可能原因;
(2)简述该同学重新实验时是如何判定小灯泡正常发光的;
(3)求出小灯泡的额定功率。
答案:
(1)滑动变阻器接线柱接在了下面两个接线柱上;
(2)移动滑动变阻器的滑片,当电流表示数为0.2安时小灯泡正常发光;
(3)P=UI=3伏×0.25安=0.75瓦。
例7.某同学做“测定小灯泡功率”的实验,所用电源电压为4.5伏,小灯泡标有“2.5V”。
(1)在连接电路时,电键应该________。
(选填“断开”或“闭合”)
(2)该同学已将电路连接成如右图所示电路,请你添两根导线,连成正确的实验电路。
(3)在闭合电键前,变阻器的滑片P应移到____端。
(选填“左”或“右”)
实验次数
电压(v)
电流(A)
1
2.5
0.26
2
2.0
0.30
3
1.5
0.34
(4)若某同学闭合电键移动变阻器滑片P后,得到表格中的几组数据,分析数据,实验中发生了什么问题?
________________________________________________。
(5)根据表格中的数据可推理出小灯泡的额定功率为________瓦。
(6)若某同学闭合电键后,小灯泡即耀眼地亮了一下熄灭了,且电流表示数为零,电压表示数为4.5伏。
发生这种现象的原因是___________________________________________。
答案:
(1)断开。
(2)如右图。
(3)右;
(4)电压表接在了滑动变阻器两端;
(5)0.75瓦;
(6)小灯泡灯丝烧断。
例8.某同学在做“测定小灯泡的功率”实验中,所用电源的电压为6伏特,小灯泡的额定电压为3.8伏特。
在测定小灯泡的额定功率时,该同学发现实验所用电压表的0—15伏特量程档坏了,而0—3伏特量程档完好,实验所用的其他器材也都完好。
在不更换实验器材的条件下,这位同学想了一个巧妙的办法测出了小灯泡的额定功率。
请画出该同学的实验电路图,并简要说明判断小灯泡是否正常发光的方法和理由。
答案:
电路图如右图;移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为2.2伏时,小灯泡两端电压为3.8伏(电源电压减去滑动变阻器两端电压),小灯泡正常发光。
解题要诀:
两个关系:
U=U灯+U变;
I=I灯=I变。
三个重要数据:
电源电压;
滑动变阻器最大电阻。
小灯泡的额定电压(或额定电流)
四个关键词:
电路连接正确;
实验步骤正确;
小灯泡正常发光(或较暗或较亮)
滑动变阻器滑片位置。
例9.某同学在做“测定小灯泡的功率”实验中,所用滑动变阻器的阻值范围为0—20欧,额定电流为2安,灯泡上标的字样模糊。
他按图a所示的电路图正确连接电路进行实验。
实验时,他把滑片P从B向A移动,观察灯泡发光情况,发现滑片P移到中点附近某位置时,灯泡发光正常。
此时电压表V1、V和电流表A的示数如图b所示。
请你读出三只电表的示数,求出该同学测得小灯泡的额定功率。
图a图b
答案:
2.2伏;4.5伏;0.24安。
P=UI=2.2伏×0.24安=0.528瓦。
例10.某同学用导线把电源(电压为4.5伏)、电键、电流表、标有“20Ω2A”字样的滑动变阻器、小灯泡连成串联电路进行实验,其中灯泡上只有所标“0.2A”(指小灯正常工作电流)字样清晰可见。
闭合电键后,他调节滑动变阻器的滑片位置,使小灯正常发光,这时,他发现滑片的位置恰好在中点上(即滑动变阻器连入电路的电阻为10欧)。
经过思考、分析,该同学得出了小灯泡的额定功率。
(1)请画出该同学的实验电路图。
(2)简要说明该同学如何判定小灯是正常发光的。
(3)求出小灯泡的额定功率。
答案:
(1)如右图;
(2)移动滑动变阻器的滑片,当电流表示数为0.2安时小灯泡正常发光;
(3)U变=I变R变=0.2安×10欧=2伏;
U灯=U-U变=4.5伏-2伏=2.5伏;
P灯=U灯I灯=2.5伏×0.2安=0.5瓦。
例11.某同学在“测定小灯泡的功率”实验中,所用电源的电压为6伏,滑动变阻器标有“20Ω2A”字样,灯泡上标的字样模糊,但其额定电压可能是2.2伏或3.8伏。
他按图a所示的电路进行实验。
实验时,他调节滑动变阻器滑片P的位置,观察小灯的发光情况,当他认为小灯接近正常发光时,再去观察电压表和电流表的示数,观察到的现象如图b所示。
该同学经过思考、分析后,重新进行实验,使小灯正常发光,此时,滑片P的位置恰好在中点上(即滑动变阻器连入电路的电阻为10欧)。
(1)简述产生图b所示现象的原因;
(2)求出小灯泡的额定功率。
答案:
(1)电压表量程选择太小;(同时说明小灯泡额定电压大于3伏,为3.8伏)电流表正负接线柱接反。
(2)U变=U-U灯=6伏-3.8伏=2.2伏;
I变=
=
=0.22安=I灯;
P灯=U灯I灯=3.8伏×0.22安=0.836瓦。
(U变=U-U灯=6伏-2.2伏=3.8伏;
I变=
=
=0.38安=I灯;
P灯=U灯I灯=2.2伏×0.38安=0.836瓦。
)
例12.某同学利用电源、电流表、电压表、电键、标有“50Ω2A”字样的滑动变阻器和若干导线测定小灯泡的额定功率。
其中灯泡上所标“0.3A”字样清晰可见,电压表0—15伏档损坏,小灯的额定功率估计为1.5瓦左右。
该同学实验步骤正确。
当闭合电键时,电压表和电流表的示数分别为2伏和0.2安。
接着他边思考边实验,直至小灯正常发光,这时滑动变阻器的滑片恰好在中点上(即变阻器连入电路的电阻为25欧)。
(1)画出小灯正常发光时的电路图,
(2)简述判定小灯正常发光的理由。
(3)求出小灯泡的额定功率。
答案:
(1)如右图;
(2)移动滑动变阻器的滑片,当电流表示数为0.3安时小灯泡正常发光;
(3)U’变=I’变R’变=0.2安×50欧=10伏;
U=U’变+U’灯=10伏+2伏=12伏;
U变=I变R变=0.3安×25欧=7.5伏;
U灯=U-U变=12伏-7.5伏=4.5伏;
P灯=U灯I灯=4.5伏×0.3安=1.35瓦。
例13.某同学做“测定小灯泡的功率”实验,电源电压是1.5伏的整数倍(即电源由几节干电池串联组成),滑动变阻器标有“5Ω3A”字样,所用小灯是额定电压为“2.2V”、“2.5V”和“3.8V”中的一个,估计小灯的额定功率在1.2瓦以内。
该同学正确连接电路,闭合电键后,移动滑动变阻器的滑片,发现滑片在中点附近某位置时,小灯正常发光。
此时电流表的示数如图所示。
求:
(1)小灯正常发光时的电流,并简要说明理由。
(2)小灯的额定电压,并简要说明理由。
(3)小灯的额定功率。
答案:
(1)0.3安,因为若是1.5安,那么无论小灯泡的额定电压为“2.2V”、“2.5V”和“3.8V”中的哪一个,小灯的额定功率都将超过1.2瓦。
(2)U变=I变R变=0.3安×2.5欧=0.75伏;
当小灯泡的额定电压为“2.2V”,U=U变+U灯=2.2伏+0.75伏=2.95伏;
当小灯泡的额定电压为“2.5V”,U=U变+U灯=2.5伏+0.75伏=3.25伏;
(不是1.5伏的整倍数,不合题意)
当小灯泡的额定电压为“3.8V”,U=U变+U灯=3.8伏+0.75伏=4.55伏。
(3)P灯=U灯I灯=2.2伏×0.3安=0.66瓦。
P灯=U灯I灯=3.8伏×0.3安=1.14瓦。
例14.某同学做“测定小灯泡的功率”实验,电源电压是1.5伏的整数倍(即电源由几节干电池串联组成),所用小灯泡是额定电流为0.35安,所用滑动变阻器为“20Ω2A”和“10Ω1A”中的一个,该同学正确连接电路,实验步骤正确。
闭合电键S后,观察到小灯泡发光较暗,电压表的示数为2伏,电流表的示数如右图所示,则电流表的示数为_________安,该同学所用的电源电压为________伏,滑动变阻器的最大阻值为__________欧。
该同学移动滑动变阻器的滑片,继续实验,当小灯正常发光时,滑片的位置正好在变阻器的中点上,则小灯泡的额定功率为___________瓦。
答案:
0.2;6;20;0.875。
例15.某同学在测定小灯泡额定功率的实验中,所用的电源电压是1.5伏的整数倍(即电源由几节干电池串联组成),滑动变阻器标有“20Ω2A”字样,小灯泡上“2.5V”字样清晰可见,估计小灯泡的额定功率在0.3~1.3瓦之间。
该同学正确连接电路,闭合电键后,移动滑动变阻器的滑片P,使小灯泡正常发光,此时滑片P的位置恰好在中点上。
(1)简述该同学是如何判定小灯泡正常发光的;
(2)分析并求出小灯泡的额定功率(写出两种可能)。
答案:
(1)移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为2.5伏时小灯泡正常发光;
(2)两节干电池:
U=3伏,
U变=U-U灯=3伏-2.5伏=0.5伏;
I变=
=
=0.05安=I灯;
P灯=U灯I灯=2.5伏×0.05安=0.125瓦。
(不在小灯泡的额定功率范围)
三节干电池:
U=4.5伏,
U变=U-U灯=4.5伏-2.5伏=2伏;
I变=
=
=0.2安=I灯;
P灯=U灯I灯=2.5伏×0.2安=0.5瓦。
四节干电池:
U=6伏,
U变=U-U灯=6伏-2.5伏=3.5伏;
I变=
=
=0.35安=I灯;
P灯=U灯I灯=2.5伏×0.35安=0.875瓦。
五节干电池:
U=7.5伏,
U变=U-U灯=7.5伏-2.5伏=5伏;
I变=
=
=0.5安=I灯;
P灯=U灯I灯=2.5伏×0.5安=1.25瓦。
六节干电池:
U=9伏,
U变=U-U灯=9伏-2.5伏=6.5伏;
I变=
=
=0.65安=I灯;
P灯=U灯I灯=2.5伏×0.65安=1.625瓦。
(超出小灯泡的额定功率范围)
例16.甲、乙两位同学分别用电源、电压表、电流表、电键、标有“10Ω2A”字样的滑动变阻器和若干导线,分别测定小灯泡的额定功率,两人所用的小灯泡及仪器完全相同,估计小灯泡的额定功率在1.5瓦左右,他们分别连接电路后,闭合电键,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡变亮,电流表、电压表示数均发生变化,当小灯泡正常发光时,电流表都接在0~0.6安量程上,两只滑动变阻器的滑片都恰好在中点上(即滑动变阻器连入电路的电阻为5欧),而甲、乙两位同学观察到的电压表示数却不同,如图所示。
(1)简述甲、乙两位同学观察到的电压表示数不同的原因;
(2)求出小灯泡的额定功率。
答案:
(1)甲、乙同学分别将电压表接在了小灯泡和滑动变阻器两端;
(2)A:
U变=U-U灯=6伏-1.5伏=4.5伏;
I变=
=
=0.9安=I灯;
P灯=U灯I灯=1.5伏×0.9安=1.35瓦。
(错)
B:
U变=U-U灯=6伏-4.5伏=1.5伏;
I变=
=
=0.3安=I灯;
P灯=U灯I灯=4.5伏×0.3安=1.35瓦。
例17.甲、乙两位同学分别做“测定小灯泡的功率”实验,他们使用的电源电压相同且不变,选用的滑动变阻器上都标有“20Ω2A”字样,待测的两小灯额定电流均为0.35安,额定功率均大于0.85瓦。
甲同学正确连接电路进行实验,当小灯泡正常发光时,观察到的电压表示数如图a所示。
且滑动变阻器的滑片恰好在中点上(即滑动变阻器连入电路的电阻为10欧)。
乙同学在实验中观察到当小灯泡正常发光时,电压表示数如图b所示。
甲、乙两位同学一起讨论、思考、分析后,得出了两小灯的额定功率。
求:
(1)甲同学所测小灯泡的额定功率。
;
(2)乙同学所测小灯泡的额定功率。
答案:
(1)U甲变=I甲变R甲变=0.35安×10欧=3.5伏;
U=U甲变+U甲灯=2.5伏+3.5伏=6伏;
P甲灯=U甲灯I甲灯=2.5伏×0.35安=0.875瓦。
(2)(P乙灯=U乙灯I乙灯=2.2伏×0.35安=0.77瓦<0.85瓦)
U乙灯=U-U乙变=6伏-2.2伏=3.8伏;
P乙灯=U乙灯I乙灯=3.8伏×0.35安=1.33瓦。
例18.在测定小灯泡额定功率的实验中,某同学选用4节新的干电池作电源,额定电压为3.8伏的小灯泡(估计额定功率为1瓦左右),以及实验所需的其他器材,该同学连接电路后闭合电键,小灯泡较暗,当他移动滑动变阻器时发现电压表、电流表示数始终不变。
该同学马上检查电路并重新连接如图。
当滑片P在b端时,他再次闭合电键s,电压表和电流表的示数如图所示。
他将滑片P向a端移动的过程中,发现当小灯泡正常发光时,滑片P正好在滑动变阻器的中点上。
(1)分析电压表、电流表示数始终不变的原因;
(2)求出小灯泡的额定功率。
答案:
(1)滑动变阻器接线柱接在了下面两个接线柱上;
(2)U’变=U-U’灯=6伏-2伏=4伏;
R’变=
=
=20欧;
U变=U-U灯=6伏-3.8伏=2.2伏;
I变=
=
=0.22安=I灯;
P灯=U灯I灯=3.8伏×0.22安=0.836瓦。
例19.某同学用电源、电压表、电流表、滑动变阻器、电键和若干导线,测定小灯泡的额定功率。
滑动变阻器上标有“10Ω,1A”。
估计小灯泡的额定功率在1瓦以内,所用小灯泡的额定电压是“2.2V”或“2.5V”。
该同学连接电路正确,闭合电键后,移动滑动变阻器的滑片,发现电流表示数无变化,电压表示数始终是4伏。
接着他边思考边实验,直到小灯泡正常发光,这时滑动变阻器的滑片恰好在中点附近,此时电流表示数如图所示。
(1)指出该同学在实验中曾经可能发生的问题;
(2)小灯泡正常发光时的电流,并简单说明理由;
(3)小灯泡的额定电压,并简单说明理由;
(4)小灯泡的额定功率。
答案:
(1)小灯泡处发生断路;(说明电源电压为4伏)
(2)0.28安,若1.4安,无论额定电压是“2.2V”或“2.5V”,小灯泡的额定功率都将超过1瓦。
(3)2.5伏,因为:
U变=I变R变=0.28安×5欧=1.4伏;
U灯=U-U变=4伏-1.4伏=2.6伏;接近2.5伏。
(4)P灯=U灯I灯=2.5伏×0.28安=0.7瓦。
例20.某同学用电源、电压表、电流表、滑动变阻器、电键和若干导线,测定小灯泡的额定功率。
所有元件均完好,小灯上标有2.5V字样,电阻约为10Ω左右。
实验室提供6V和9V两套稳压电源,以及标有“10Ω,1A”和“20Ω,1A”两套滑动变阻器。
该同学经过思考、分析后选择了其中一组电源和滑动变阻器,正确连接电路,闭合电键移动滑片,发现当小灯正常发光时滑动变阻器的滑片移过了3/10的距离。
(1)请写出该同学所选择的电源和滑动变阻器并简述理由。
(2)求出小灯的额定功率。
答案:
(1)电源选6V的,若选用9V的,那么即使用“20Ω,1A”的滑动变阻器并且滑片在接入电路电阻最大位置时,小灯两端的电压已经达到3伏左右,超出了小灯的额定电压。
滑动变阻器选用“20Ω,1A”的,若选用“10Ω,1A”的,那么即使用6V的电源并且滑动变阻器的滑片在接入电路电阻最大位置时,小灯两端的电压已经达到3伏左右,超出了小灯的额定电压。
(2)U变=U-U灯=6伏-2.5伏=3.5伏;
I变=
=
=0.25安=I灯;
P灯=U灯I灯=2.5伏×0.25安=0.625瓦。
例21.某同学利用如右上图所示的电路测定小灯泡的额定功率,所用电源电压为12V且保持不变,小灯泡的额定电压为4.5V、5.2V、6V中的一个。
该同学实验步骤正确,闭合电键S,观察到电流表、电压表的示数如图(a)、(b)所示。
当他把滑动变阻器的滑片移到中点位置附近时,小灯泡恰好正常发光,此时电流表的示数如右下图所示。
(1)请读出小泡灯正常发光时的电流,并简要说明理由。
(2)求出小泡灯的额定功率。
答案:
(1)0.7安,此时小灯泡正常发光,应该比图(a)中示数大,但是指针偏转角度比图(a)中小,说明用的是大量程。
(2)闭合电键时,电压表示数为2.4伏,因为此时电路中串联了滑动变阻器,小泡灯两端电压小于电源电压12伏。
电流表示数为0.48安,因为此时小灯泡未达到额定电压,电流应该比正常发光时0.7安小。
U’变=U-U’灯=12伏-2.4伏=9.6伏;
R’变=
=
=20欧;