高考物理二轮专题复习专题13 伏安法和特殊法测量小灯泡的电功率解析版.docx

1、高考物理二轮专题复习 专题13 伏安法和特殊法测量小灯泡的电功率解析版专题13 伏安法和特殊法测量小灯泡的电功率测量小灯泡的电功率是初中电学的一个重要实验，是电功率一章的最后一节内容，是前面内容的一个升华，知识性综合性强。在各省市中考的试卷中，主要以实验题的形式考查。一、伏安法测量小灯泡的电功率：1.实验原理：P=UI。2.电路的设计：用电压表测出小灯泡两端的电压，用电流表测出通过小灯泡的电流，为了多次测量，还需要滑动变阻器，还要用到组成电路必备的元件：电源、开关、导线，所以电路如下：3.实验步骤和记录表格：（1）按电路图连接实物图，连接时，开关断开，滑动变阻器“一上一下”接入电路。（2）检查

2、电路无误后，将滑片移动阻值最大处，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数等于小灯泡的额定电压，观察小灯泡的亮度，并记下电压表和电流表的示数； （3）调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压为额定电压的1.2倍，观察小灯泡的发光情况，并记下电压表和电流表的示数； （4）调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压为额定电压的0.8倍，观察小灯泡的发光情况，并记下电压表和电流表的示数；（5） 比较灯泡的电功率和小灯泡的亮度，得出结论。U/VI/AP/W 小灯泡的亮度123 4. 实验结论：（1）当U实=U额时，P实=P额，用电器正常工作；当U实U额时，P实P额，用电器容易烧坏；当U实U额时， P实P额

3、，用电器不能正常工作。（2）不同电压下，小灯泡的功率不同，实际电压越大，小灯泡功率越大。 （3）小灯泡的亮度是由小灯泡的实际功率决定的，实际功率越大，小灯泡越亮。5. 交流讨论：（1）滑动变阻器的作用：保护电路；改变小灯泡两端的电压。（2）小灯泡的IU图像是一条曲线，原因是灯丝电阻随温度的升高而增大。（3）使小灯泡的电压高于额定电压时，要注意观察电压表示数的变化，以免电压过高，烧坏小灯泡。（4）多次测量的目的是为了测量不同电压下小灯泡的实际功率，不是为了多次测量求平均值，所以设计的表格中没有“平均功率” 这一栏。不能用多次测量求出的电功率的平均值作为小灯泡的额定功率，是因为电压改变，功率也改变

4、，求平均值无意义。（5）小灯泡不亮的原因可能原因之一是滑动变阻器连入电路中的阻值太大，小灯泡的实际功率太小。滑动变阻器的规格选取利用来确定。（6）小灯泡两端的电压无法达到调到额定电压的原因：电源电压过低或滑动变阻器的阻值太小。（7）电表量程的选择：电压表的量程一般根据题干已知的电源电压、小灯泡的额定电压或实物图中电池的节数来判断；电流表的量程由或来确定。二、特殊方法测小灯泡的电功率：（1）缺少电流表：只有电压表时，无法直接测出电流，因此想办法测电流是实验的关键。为了测电流，往往是构造串联电路，使通过小灯泡的电流与通过定值电阻的电流相等，间接测出电流。电路设计实验步骤表达式已知U额、R0（1）闭

5、合S、S1，移动滑片，使电压表示数为U额； （2）断开S1，闭合S2，保持滑片位置不变，读出电压表的示数U1。已知I额、R0（1） 闭合S、S1，移动滑片，使电压表的读数I额R0；（2）断开S1，闭合S2，保持滑片位置不变，读出电压表示数U1。 已知U额、R0（1）闭合S，调节R2的滑片到最左端，调节R1的阻值使电压表的示数为U额；（2）保持R1的位置不变，将R2的滑片调到最右端，读出电压表的示数U。（2）缺少电压表：只有电流表时，无法直接测出电压，因此想办法测电压是实验的关键。为了测电压，往往是构造并联电路，使小灯泡两端的电压与定值电阻的电压相等，间接测出电压。电路设计实验步骤表达式已知 U

6、额（1）闭合S、S1，移动滑片，使电流表的示数为；（2）断开S2，闭合S1，读出电流表的示数I1。已知I额、R0（1）闭合S、S2，移动滑片，使电压表的读数I额；（2）断开S2，闭合S1，保持滑片位置不变，读出电流表示数I1。已知I额（1）只闭合S1，移动滑片，使电流表示数为I额；（2）断开S1，闭合S2，保持滑片位置不变，调节电阻箱，当电流表示数为I额时，读出电阻箱连入电路中的电阻R。已知I额、U（1）只闭合S1，移动滑片，使电流表示数为I额；（2）保持滑片P位置不变，再闭合S2，读出电流表示数I。一、中考题型分析中考中，测量小灯泡的电功率是必考的电学实验之一，伏安法测电功率主要考查电路的连

7、接、电路故障、电流表的读数及电功率的计算，特殊方法测电功率侧重考查电路的设计、实验步骤及表达式的书写，实验题为主。二、典例精析考点一：伏安法测量小灯泡的电功率：典例一： (2019武汉)某同学利用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率。实验中电源电压保持不变，小灯泡的额定电压是2.5 V。甲乙（1）该同学接错了一根导线，请你在这根导线上打“”，并补画出正确的那根导线。（2）正确连接电路后，用开关进行试触，发现电流表指针不偏转，而电压表指针明显偏转，故障原因可能是_ _(选填“电流表”“滑动变阻器”或“小灯泡”)断路。（3）排除故障后，按正确的步骤进行实验。小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则

8、小灯泡的额定功率是_ _W，此时小灯泡的电阻是_ _。(结果保留两位小数) (4)继续调节滑动变阻器，让小灯泡两端的电压逐渐降低，小灯泡逐渐变暗，这段时间内，若小灯泡电阻变化量的绝对值是R1，滑动变阻器接入电路的电阻变化量的绝对值是R2，则R1和R2大小关系正确的是_ _(填字母标号)。AR1R2 BR1R2 CR1R2 D无法比较【解析】（1）测量小灯泡电功率的实验中，电源、电流表、滑动变阻器、小灯泡和开关串联，电压表并在小灯泡两端。而电路中，电压表没有与灯并联，且使灯与电压表短路了，改正电路如下所示： （2）由于正确连接电路后，用开关进行试触，发现电流表指针不偏转，说明电流表示数为零，电路

9、可能断路；而电压表指针明显偏转，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，所以故障原因可能是小灯泡断路；（3）由图乙图可知，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流表示数是0.26A，所以小灯泡的额定功率P=UI=2.5V0.26A=0.65W，由欧姆定律，此时小灯泡的电阻。（4）设电源总电压为U，原来的电流为I1，移动滑片后电流为I2，由于小灯泡两端的电压逐渐降低，小灯泡逐渐变暗，此时灯的电压增小，通过灯的电流也减小，即I1I2，由欧姆定律可知，R总2R总1；滑片移动后电路的总电阻大于原来的电路总电阻，由P=UI知道，灯功率减小，灯丝的温度降低，小灯泡阻值随温度的减小而

10、变小，由电阻的串联规律知道，小灯泡阻值减小的值R1 小于变阻器连入电路中增大的值R2 ，故选择C。【考点】伏安法测量小灯泡的电功率。典例二：(2019重庆A)在测小灯泡电功率实验中，小杨同学选用的器材有：额定电压为2.5 V的灯泡、电流表、电压表开关、学生电源、滑动变阻器和若干导线等。（1）请根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙中的实物电路连接完整（要求：向右移动滑动变阻器滑片时，电路中的电流变小，且导线不能交叉）； （2）连接电路时，开关S必须 ，滑动变阻器的滑片 P应调到最_阻值处；（3）正确连接电路后，闭合开关S，发现电压表无示数，电流表有示数，原因是灯泡_（其它部分均完好）；（4）故障排

11、除后，滑片移至某处，电压表表盘如图丙所示，其读数为U1= V，再读出电流表的示数I1，由此算出此时灯泡电功率P=_（用字母表示）；（5）小杨同学继续移动滑片P ，将两电表对应的示数记录到下表中实验序号12345电压表示数/VU11.01.52.02.5电流表示数/AI10.140.180.200.24则灯泡的额定功率为_W， 他分析表中数据，发现灯泡的电阻也在变化，主要原因是灯丝的电阻随温度的升高而_。【答案】（1）见解析 （2）断开 大 （3）短路 （4）0.7V U1I1 （5）0.6W 增大【解析】（1）测小灯泡电功率实验中，滑动变阻器应“一上一下”串联接入电路中，又因为向右移动滑片P时

12、电流变小，即滑动变阻器接入的阻值应变大，由图乙知道，应将其左下接线柱接入电路，如图所示：（2）为了保护电路，连接电路时，开关S必须断开，并将滑动变阻器的滑片P应调到最大阻值处； （3）正确连接电路后，闭合开关，电流表有示数，说明电路是通路，但电压表没有示数，说明在电压表两接线柱之间的电路是短路，其它部分均完好，所以出现故障的原因是小灯泡短路；（4）由图丙可知，电压表使用03V量程，分度值0.1V，所以U10.7V，此时电流表的示数I1，所以此时灯泡电功率P1U1I1；（5）灯泡电压等于2.5V时正常发光，由表格可知此时通过灯泡的电流为0.24A，所以灯泡的额定功率PUI2.5V0.24A0.6

13、W；由表中数据知，灯泡两端电压越大时，通过它的电流也越大，其实际功率越大，温度越高，但电压变化比电流变化大，所以灯泡电阻增大。（1）见上图；（2）大；（3）短路；（4）0.7；U1I1；（5）0.6；增大。【考点】伏安法测量小灯泡的电功率。考点二：特殊方法测小灯泡的电功率：典例一：（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10）、滑动变阻器两个（R甲：“10 1A“；R乙：“50 0.5A“）、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 （

14、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 （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10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）：闭合开关S，S1接b，调节滑动变阻器R使小灯泡正常发光，记录电压表示数U1。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

15、小灯泡额定功率P额 （用R0、U1、U2表示）。【答案】（1）UI （2）R乙 （3）见解析 （4）10.4 （5）。【解析】（1）测量小灯泡的电功率实验的原理是PUI；（2）电源电压恒为6V，小灯泡L的额定电压为2.5V，电阻约为10，由欧姆定律得，灯的额定电流大约为，根据串联电路的规律及欧姆定律，变阻器连入电路的电阻，所以选用滑动变阻器R乙；（3）用电压表测出小灯泡两端的电压，用电流表测出通过小灯泡的电流，为了多次测量，还需要滑动变阻器，还要用到组成电路必备的元件：电源、开关、导线，所以电路如下：（4）由第2次实验数据可知，当小灯泡达到额定电压2.5V时，电流为0.24A，由欧姆定律得，小

16、灯泡正常发光时的电阻；（5）闭合开关S，S1接b，调节滑动变阻器R使小灯泡正常发光，电压表示数U1就是当小灯泡的额定电压；闭合开关S，滑动变阻器滑片保持不动，S1接a，此时电压表示数为U2就是R0和灯泡两端的总电压。两次电路结构不变，保持滑片位置不动，各电阻的大小不变，灯始终正常发光，根据串联电路电压的规律，此时定值电阻的电压为U2U1；由欧姆定律灯的额定电流，则小灯泡额定功率。【考点】特殊方法测量小灯泡的电功率。典例二：（2019黄冈）在用伏安法测量标有“2.5V”灯泡额定功率的实验中，小明发现电流表损坏，其他元件完好。（1）小明用已有的器材、5电阻R0和另一块电压表，设计了如图所示电路图。

17、其中虚线框内的元件组合体相当于_。（2）小明进行了如下实验，请补充完整。连接好电路，将滑动变阻器连入电路的阻值调到_。合上开关，移动滑片，使灯泡两端电压为_V。再读出R0两端的电压为1.5V。（3）若实验操作正确，则灯泡的电功率为_ _W。【答案】（1）电流表 （2）最大 2.5 （3）0.75。【解析】（1）由电路图可知，灯泡L和电阻R0串联，串联电路中各处的电流相等，电压表V2测量R0两端的电压，根据欧姆定律可以计算出通过R0的电流，串联电路中各处的电流相等，通过灯泡L的电流等于通过R0的电流，所以虚线框内的元件组合体相当于电流表；（2）连接好电路，将滑动变阻器连入电路的阻值调到最大处；闭

18、合开关，移动滑片，使灯泡两端电压达到额定电压为2.5V；读出R0两端的电压为1.5V。（3）通过R0的电流，由串联电路电流的规律得到通过灯泡的电流为0.3A，灯泡的电功率P=UI=2.5V0.3A=0.75W。【考点】特殊方法测量小灯泡的电功率。1、（2019江西）实验:测量小灯泡的电功率。实验中选择的小灯泡的额定电压为2.5V。【实验步骤】（1）请你用笔画线代替导线，把图中的电路连接完整(导线不准交叉)，并要求滑动变阻器的滑片向左移动时，小灯泡会变亮； （2）正确连接电路后，闭合开关，电流表指针不动，但用手按住开关，发现电流表指针摆动，出现这种现象的原因是_；（3）查明原因，排除故障，正确操

19、作，得到下表所示数据请将表中内容补充完整；实验序号电压U/V电流I/A电功率P/W灯泡亮度12.00.280.56发光暗淡22.50.320.80_33.00.361.08发光强烈由表中数据可知，该灯的额定电功率为_W。（4）利用上述电路，用定值电阻替换小灯泡，测量该定值电阻的阻值，请在虚线方框中设计一个记录的表格。【答案】（1）见解析 （2）开关接触不良 （3）正常发光 0.80 （5）见解析。【解析】（1）由表中数据可知，小灯泡电流小于0.6A，所以电流表应选小量程；滑动变阻器与应小灯泡串联，且“一上一下”接入电路，由于滑动变阻器的滑片向左移动时，小灯泡会变亮，因此滑动变阻器应接左下接线柱

20、，如图所示：（2）正确连接电路后，闭合开关，电流表指针不动，但用手按住开关，发现电流表指针摆动，说明开关接触不良；（3）小灯泡的额定电压为2.5V，由表中数据可知，U=2.5V时，电流I=0.32A，小灯泡的额定功率P=UI=2.5V0.32A=0.80W，此时小灯泡正常发光；（4）伏安法测定值电阻的实验需测量电流、电压，且至少需测量3次，并求平均值减小误差，故表格设计如下（横表竖表均可）：实验序号电压U/V电流I/A电阻R/平均电阻R/123【考点】伏安法测量小灯泡的电功率。2、（2019泰州）在“测量小灯泡的功率”实验中,小灯泡的额定电压为2.5V。（1）按照图甲正确连好电路，闭合开关，小

21、灯泡不亮，两表指针均有偏转，造成该现象的原因不可能的是_；A小灯泡断路 B小灯泡两端电压太小 C滑动变阻器阻值太大 D电源电压太小（2）移动滑片，当电压表的示数为_V时，小灯泡正常工作,读出此时电流表的示数为0.3A，则小灯泡的额定功率为_W；（3）根据实验测得的数据画出小灯泡I-U关系图像如图乙(坐标轴上的数值已被擦除),分析图像可知,当小灯泡两端电压减小时,小灯泡的电阻_ (选填“增大”“ 减小”或“不变”) ；（4）当小灯泡两端电压为2V时,其实际功率在以下哪个范围内:_A.P实0.48W B.0.48WP实0.6W C0.6WP实0.75W D. P实0.75W【答案】（1）A （2）

22、2.5 0.75 （3）减小 （4）B。【解析】（1）按照图甲正确连好电路，闭合开关，小灯泡不亮，两表指针均有偏转，说明电路处于通路状态，不存在断路现象，所以该现象的原因不可能的是选项A。小灯泡不亮，可能是小灯泡两端电压较小，也可能是因为电源电压太小或滑动变阻器阻值太大分压较多造成的。（2）因为小灯泡额定电压为2.5V，电压表测量小灯泡两端电压，所以移动滑片,当电压表的示数为2.5V时，小灯泡正常工作，读出此时电流表的示数为0.3A，则小灯泡的额定功率为P=UI=2.5V0.3A=0.75W；（3）根据，结合I-U关系图像可知，当小灯泡两端电压减小时，通过小灯泡的电流减小的越来越快，即越来越大

23、，所以电阻减小； （4）小灯泡额定电压下工作时的电阻，假设小灯泡的电阻不随外界环境变化而改变，那么当小灯泡两端电压为2V时，根据欧姆定律可得，解得I=0.24A；但根据第（3）问中得出的结论可知，电阻随着电压减小而减小的越来越快，所以实际上此时灯泡的电阻小于额定工作时的电阻，即此时实际电流应大于0.24A，故此时小灯泡的电功率P实2V0.24A，所以其实际功率一定大于0.48W；又因为随着电压减小，电流也减小，当小灯泡两端电压为2.5V时，电流为0.3A，所以当电压为2V时，I0.3A，所以此时小灯泡的 P实2V0.3A，即小于0.6W，故B正确。【考点】伏安法测量小灯泡的电功率。3、（201

24、9眉山）测量小灯泡额定功率的实验中，器材如下：待测小灯泡（额定电压为2.5V）、电源（电压恒为6V）、电流表（00.6A、O3A）、电压表(O3V、015V)、滑动变阻器、开关各一只，导线若干。（1）如图甲所示是某同学开始时连接的电路，仔细观察发现该电路存在连接错误，但只需改动一根导线，即可使电路连接正确。请你在应改动的导线上打“”，并用笔画线代替导线画出正确的接法。（2）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，接下来应进行的操作是_。A检查灯泡是否断路 B检查灯泡是否短路C检查开关接触是否良好 D移动滑动变阻器的滑片（3）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，

25、示数为_A，小灯泡的额定功率为_W，小灯泡正常发光的电阻为_。（4）完成上述实验后，另有同学设计了如图丙所示的电路，测出了额定电流为I额的小灯泡的额定功率。电源电压不变，滑动变阻器R1的最大阻值为R，实验方案如下：按电路图连接电路。只闭合开关S1，移动R1的滑片，使电流表的示数为I额，灯泡正常发光。只闭合开关S2，保持R1的滑片位置不动，移动R2的滑片，使电流表的示数为I额。保持R2的滑片位置不动，将R1的滑片移到最左端，电流表的示数为I1，再将R1的滑片移到最右端，电流表的示数为I2。小灯泡额定功率的表达式为P额_（用I额、I1、I2、R表示）【答案】（1）见解析 （2）D （3）0.30.

26、758.33（4）。【解析】（1）测量小灯泡电功率的实验中，电源、电流表、滑动变阻器、小灯泡和开关串联，电压表并在小灯泡两端。而原电路中，灯泡与电流表、滑动变阻器并联联，电压表串联接入电路了。通过观察，只需将灯泡左边接线柱上的导线断开，改接到电源负极或电压表负接线柱上，就能满足正确电路的需要了。所以电路如下所示：（2）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，说明电路没有断路。灯泡不亮是因为滑动变阻器接入阻值太大，所以只需移动滑片，减小它连入电路的阻值，增大电路中的电流，灯泡就可以发光，故选D。（3）从实物连接图可以看出，电流表所接的0-0.6A量程，所以此时的示数为

27、0.3A；由于小灯泡的额定电压为2.5V，所以根据P=UI得，小灯泡的额定功率P=UI=2.5V0.3A0.75W；由欧姆定律可得，小灯泡正常发光时的电阻。（4）只闭合S1，移动R1的滑片，使灯泡的电流达到I额，灯泡此时正常发光；断开S1，闭合S2且保持R1阻值不变，再移动R2的滑片，使电流再次等于I额，则此时R2=R灯；保持R2阻值不变，再将R1的滑片分别移动到左端，此时R1连入的电阻为零，只有R2接入电路，电流表的示数为I1，所以电源电压U=I1R2；将R1的滑片移到最右端，此时R1全部阻值接入电路，为R，电流表的示数为I2，所以电源电压U=I2R2+I2R。由于电源电压不变，所以I1R2

28、=I2（R+R2）解得，由于灯泡正常发光时，R灯=R2，所以灯泡的额定功率。【考点】特殊方法测量小灯泡的电功率。4、（2019河南）在“探究小灯泡在不同电压下工作时的电功率是否相同”的实验中，实验室提供了如下器材：电源电压U恒为8V，滑动变阻器规格为“20 2A“，小灯泡的额定电压U额=2.5V，额定功率小于1.2W，两个阻值分别为10、20的定值电阻R0可供选择。（1）为使小灯泡两端电压有一较大的调节范围，小聪设计了如图甲所示的电路，请用笔画线代替导线，完成图乙中实物电路的连接。（2）正确连接电路后，进行实验，记录的数据如表所示。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

29、率为_ _W。实验次数物理量12345电压/V1.01.52.02.53.0电流/A0.240.320.380.44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_。根据数据还可判断出，小聪在实验中选用的是R0=_的定值电阻。（4）完成实验后，爱动脑筋的小聪又想出一种测量小灯泡额定功率的方法，设计了如图丁所示的电路，所用电压表量程为“015V”，请将以下实验步骤补充完整。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_；滑片不动，再将开关S1，拨至“2”，读出电压表示数为U0；小灯泡的额定功率：P额=_。（用U额、U0、R0表示）若步骤中，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”）。【答案】（1）见解析 （2）1.05 （3）增大 10 （4）5.5V 偏小。【解析】（1）由电路图可知，电源、电流表、小灯泡、电阻R0、滑动变阻器和开关串联，电压表并在小灯泡两端。由P=UI得，小灯泡最大额定电流约为0.6A,所以电流表选择0-0.6A的量程，小灯泡的左接线柱与R0的左接线柱连接，故实物图连接情况如下：