初中物理电功率的测量实验.docx

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初中物理电功率的测量实验

第14讲实验：

电功率的测量

教学目标

1．掌握电功率测量的实验过程

【经典例题一】

1．在“测量小灯泡额定功率”的实验中，器材有：

电源（电压恒为3V）、开关、电压表和电流表各一只、额定电压为2.5V的灯泡、滑动变阻器（20Ω、1A）、导线若干。

（1）以画线代替导线，将图甲中的实物图连接完整。

（要求：

滑片向左移动时小灯泡变亮）

（2）闭合开关前，发现电流表的指针如图乙所示，其原因是　　；

（3）问题解决后，第一小组的同学通过改变滑动变阻器的阻值，得到了小灯泡的电流随其两端电压变化的图象，如图丙所示，则小灯泡的额定功率为　　W；

（4）第一小组的同学在实验中还发现，电压表与电流表示数的比值变大，原因是　　；

（5）第二小组的同学在准备进行实验时，发现电压表坏了，他们找到了一个阻值为10Ω的定值电阻R0，设计了如图丁所示的电路，也顺利的完成了实验：

①先闭合开关S、S1，断开S2，调节滑动变阻器，使电流表的示数为I1，则I1＝　　A；

②保持滑片P的位置不变，闭合开关S、S2，断开S1，读出电流表的示数为I2，则小灯泡的额定功率P额＝　　。

（用U额、I1、I2表示）

【变式练习】

2．小宇在“测定小灯泡电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω。

（1）电路连接如图1，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表有示数，电流表指针几乎不动，产生这个现象的原因可能是　　。

（2）排除故障后，根据实验数据画出如图2所示的U﹣I图象，小灯泡额定电流为　　，计算出小灯泡的额定功率是　　。

（3）完成上述实验后，小宇设计了如图3所示的电路，在不使用电压表的情况下测出了额定电流为I额的小灯泡的额定功率。

实验方案如下：

（电源电压不变，滑动变阻器R1的最大阻值为R0）

①按图2电路图连接电路；

②只闭合开关　　，移动R1滑片，使电流表的示数为I额，小灯泡正常发光；

③只闭合开关　　，保持R1滑片位置不动，移动R2滑片使电流表的示数为I额；

④保持　　（选填“R1”或“R2”）滑片位置不动，将另一个滑动变阻器滑片移到最左端，电流表的示数为I1，再将此滑动变阻器的滑片移到最右端，电流表的示数为I2；

⑤小灯泡额定功率的表达式为P额＝　　。

（用I额、I1、I2、R0表示）

3．小明在测量额定电压为3.8V的小灯泡电功率实验中，连接了如图甲所示的电路：

（1）小明在未检查电路连接是否正确的情况下，闭合开关，向左逐渐调节滑动变阻器的滑片，电压表的示数　　（选填“变大”、“变小”或“不变”）；

（2）小明分析电路后发现，一根导线连接有误，请你在图甲中连接错误的导线上打“×”，只改动一根导线，使电路连接正确；

（3）排除故障后，继续实验，分别记下了多组电压表和电流表示数，并绘制了如图乙所示的I﹣U图象。

某次实验时电流表示数如丙所示，此时小灯泡的电阻是　　Ω；此时它的额定功率是　　W；

（4）测出小灯泡的定功率后，某同学又把小灯泡两端电压调为额定电压的一半，发现测得的功率并不等于其额定功率的四分之一，其原因是　　；

（5）小明重新选择实验器材，不用电流表就测出了另一个额定电流为I＝0.3A的小灯泡的额定功率，设计的电路图如图丁所示。

请你将下列实验步骤补充完整，并计算出小灯泡的额定功率（电源电压恒为U，定值电阻R的阻值为8Ω）：

①开关S闭合，开关S1连接触点“2”时，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为　　时，小灯泡正常发光；

②保持滑动变阻器滑片位置不动，使开关S1连接触点1，这时电压表的示教为U1；小灯泡额定功率的表达式为P额＝　　（用题中已知或所测物理量的字母表示）。

4．实验老师为“测量小灯泡额定功率”准备了如下器材：

电源（电压恒为6V）开关、电压表和电流表各一只、额定电压为2.5V的待测小灯泡（电阻约为10Ω）、滑动变阻器（“20Ω1A”）、导线若干。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物图连接完整（要求：

滑片向右移动灯泡变亮）。

（2）闭合开关前电流表的指针如图乙所示，其原因是　　。

（3）故障排除后，调节滑动变阻器的滑片，并绘制了小灯泡的电流随其两端电压变化的关系如图丙所示，则小灯泡的额定功率为　　W。

（4）小陈同学为了验证电流跟电阻的关系，他又借到了一个滑动变阻器（50Ω0.5A）和五个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω），其余器材不变。

用定值电阻更换甲图中的灯泡，小陈同学得到如图丁所示的电流随定值电阻变化的图象，则实验中他所用的滑动变阻器是　　（选填字母：

A.20Ω1AB.50Ω0.5A），若某次实验中滑动变阻器连入的阻值为14Ω，则所用定值电阻的阻值为　　Ω。

（5）下课前老师布置了一道课后作业。

要求：

在只有下列实验器材的前提下测出未知定值电阻Rx的阻值。

实验器材：

电阻Rx、电源（电压恒定但未知）、滑动变阻器（已知最大阻值为R0）、电流表、开关、导线若干。

小张同学设计了如图戊所示的电路图，用以下步骤测Rx的阻值。

①闭合开关S，移动滑片P至B端，记下电流表示数I1

；

②移动滑片P至A端，记下电流表示数I2（I2未超过电流表的量程）；

③请帮他写出Rx的表达式：

Rx＝　　（用字母R0、I1、I2表示）。

5．小明在“探究小灯泡在不同电压下工作时的电功率”的实验时，实验室提供了如下器材：

电源（电压恒为8V），一个电流表，一个电压表，滑动变阻器“20Ω2A”，小灯泡（额定电压2.5V，额定功率小于1.2W），一个阻值已知的定值电阻R0，开关及导线若干。

（1）请根据图甲所示的电路图，用笔画线代替导线，完成实验电路图乙的连接（要求：

滑动变阻器的滑片P向右滑动时灯变亮；连线不能交叉）。

（2）正确连接电路后，闭合开关进行实验，记录的数据如下表所示。

当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图丙所示，小灯泡的额定功率为　　W．

1

2

3

4

5

电压/V

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

电流/A

0.24

0.32

0.38

0.44

电功率/W

（3）分析表中数据可得出结论：

小灯泡工作时，消耗的电功率随电压的增大而　　（选填“增大”、“不变”或“减小”），小灯泡的实际功率由　　（选填“额定功率”、“额定电压”或“实际电压”）决定。

（4）完成实验后，利用上述器材，小明又想出一种测量小灯泡额定功率的方法，设计了如图所示的电路，所用电压表量程为“0～15V”，请将以下实验步骤补充完整。

①检查电路无误后，闭合开关S，将开关S1拨至“1”，调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为　　V；

②滑动变阻器滑片不动，再将开关S1，拨至“2”读出电压表示数为U0；

③小灯泡的额定功率P额＝　　（用U额、U0、R0表示）。

若步骤②中，在将开关S1拨至“2”时，不小心将滑片向右移动了少许，其他操作正确，则测出的小灯泡额定功率比真实值　　（选填“偏大”或“偏小”）。

6．在“测量小灯泡的电功率”实验中，小丹设计了如图甲所示的电路图，已知小灯泡的额定电压为2.5V，滑动变阻器规格为“20Ω1A”，电源是由2节新干电池串联组成。

（1）用笔画线代替导线，帮助小丹按电路图甲将图乙电路连接完整（要求导线不交叉，且滑片P向B端移动时，滑动变阻器阻值变大）。

（2）连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡不发光，电流表有示数，电压表无示数，则电路故障可能是灯泡　　（选填“短路”或“断路”）。

（3）排除故障后，缓慢移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V，电流表示数如图丙所示为　　A，则小灯泡的额定功率为　　W，此时灯丝的电阻为　　Ω。

（4）小丹继续测量小灯泡两端电压略高于额定电压时的电功率，滑动变阻器的滑片应向　　端调节（选填“A”或“B”），观察到小灯泡变亮。

（5）表是小丹根据实验测得的多组数据，她通过分析数据发现小灯泡灯丝的电阻是变化的，则影响小灯泡灯丝电阻变化的主要因素是　　。

实验次数

1

2

3

4

5

电压U/V

1.0

1.5

2.0

2.5

2.8

电流I/A

0.12

0.16

0.18

0.22

（6）小丹经过思考，发现用两只电流表和一个阻值为R0的定值电阻也可以测出小灯泡的额定功率，她设计的电路如图丁所示，具体操作是：

闭合开关S，调节滑动变阻器使电流表A1的示数为I1时，小灯泡正常发光，此时电流表A2的示数为I2则小灯泡额定功率的表达式为P＝　　（用I1、I2、R0表示）

7．某同学利用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率，小灯泡的额定电压为2.5V。

（1）用笔画线代替导线，将图甲中的电路补充完整（导线不得交叉）；

（2）连接电路后，闭合开关，灯泡不亮，电流表和电压表都有示数，但是数值较小，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡都不发光，两电表示数均无变化，产生这一故障的原因可能是：

　　；

（3）该同学排除故障后，移动滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示，此时小灯泡两端的电压为　　V．要测量小灯泡的额定电功率，应将图甲中滑动变阻器的滑片向　　（填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V；

（4）移动滑动变阻器的滑片，记下多组电压和电流值，并绘制成图丙所示的U﹣I图象，根据图象的信息可以计算出小灯泡的额定电功率为　　W；

（5）为了用电流表、电阻箱R和滑动变阻器，测量额定电流为I额的小灯泡的额定电功率，该同学设计了如图丁所示的电路。

操作步骤为：

①闭合开关S、S1，断开S2，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为I额，此时小灯泡正常发光；

②保持滑动变阻器滑片的位置不动，闭合开关S、S2，断开S1，调节电阻箱R，使电流表的示数为I额，读出此时电阻箱的电阻值为R0，则小灯泡的额定电功率的表达式为P额＝　　。

8．在“测量小灯泡额定功率”的实验中，实验器材有：

两节新干电池、电流表、电压表、额定电压2.5V的小灯泡，滑动变阻器、开关，导线若干，实物电路如图甲所示。

（1）甲图中有一根导线连接错误，请在导线上画“×”并在图上改正（所画的导线用实线且不能交叉）。

（2）改正错误后进行实验，根据实验数据描出的小灯泡的I﹣U图象如图乙所示，则小灯泡额定功率是　　W。

（3）仅用该实验装置中的器材，以下探究活动能够完成的是　　。

A．测量小灯泡的电阻

B．探究串联电路电流的特点

C．探究串联电路电压的特点

D．探究电流与电压的关系

（4）完成上面实验后，小明又设计了如图丙所示的电路，测出了额定电流为I额小灯泡L2的额定功率。

实验方案如下：

（电源电压不变，滑动变阻器R1的最大阻值为R1，滑动变阻器R2的最大阻值为R2）

①只闭合开关S和S2，移动R1滑片，使电流表示数为I额。

②只闭合开关S和S1，保持R1滑片位置不动，移动R2滑片，使电流表的示数为I额．保持滑动变阻器　　的滑片位置不动，将另一个滑动变阻器滑片移到最左端，电流表的示数为I1，再将此滑动变阻器的滑片移到最右端，电流表的示数为I2，则小灯泡额定功率的表达式P额＝　　。

（用I额、I1、I2、R1、R2中的字母表示）