2019-2020學(xué)年八年級物理新人教測量小燈泡的電功率-例題解析

2019-2020學(xué)年八年級物理新人教版測量小燈泡的電功率例題解析例1：下列判斷中正確的是A.根據(jù)P=I2R可知，電阻越大，電功率也越大B.根據(jù)P=可知，電流做功越多，電功率越大C.根據(jù)P=UI可知，同一導(dǎo)體兩端的電壓越小，電功率也越小D.根據(jù)P=可知，電阻越大，電功率反而越小思路導(dǎo)航：電功率的大小不僅與某一個因素有關(guān)，應(yīng)考慮到影響其大小的各種因素。（這一點(diǎn)常被部分同學(xué)忽視）在用P=I2R討論電功率的大小時，就不但要考慮到電阻的大小，還必須要考慮電流的大小。同樣其他選項的討論也要綜合考慮到多個因素。答案C中的同一導(dǎo)體就是限定了導(dǎo)體的電阻是一定的，（這是一個隱含條件）電壓越小，導(dǎo)體中的電流也就越小，從而電功率越小。所以本題的答案選C。例2：如圖1所示，L是“12V6W”的燈泡，R是一個滑動變阻器，A、B間的電壓U為18V。當(dāng)滑動變阻器的滑片P移至c處時，燈L正好正常發(fā)光。試求：圖1（1）滑動變阻器接入電路的電阻值；（2）滑動變阻器上消耗的電功率。思路導(dǎo)航：解法一：由圖可知，燈泡L和滑動變阻器是串聯(lián)的，滑動變阻器接入電路中分去一部分電壓，從而使燈泡正常發(fā)光。而題中告知當(dāng)滑片處于c處時燈L正常發(fā)光，說明此時燈L在額定電壓下工作，燈兩端的電壓正好等于12V，（燈泡正常發(fā)光是一個重要條件，解題時注意應(yīng)用）消耗的功率為額定功率，即6W。而根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)可知，此時滑動變阻器兩端的電壓為U=（18-12）V，即為6V。由串聯(lián)電路電壓與電阻的關(guān)系可知：滑動變阻器接入電路的電阻為燈L電阻的一半，而燈正常發(fā)光時電阻由題設(shè)條件可求得，故滑動變阻器的電阻也可求得。再根據(jù)串聯(lián)電路中電功率與電阻成正比的關(guān)系，即可知滑動變阻器上消耗的電功率。由RL===24Ω，（已知燈泡的額定電壓和額定功率也就間接已知了燈泡的電阻）得R滑=RL=×24Ω=12Ω由PL∶P滑=RL∶R滑,得P滑=PL=×6W=3W。解法二：燈泡正常發(fā)光時通過燈泡的電流為IL===0.5A因為R與L串聯(lián)，所以IR=IL=0.5AUR=U-UL=18V-12V=6VR===12Ω滑動變阻器消耗的電功率為PR=URI=6V×0.5A=3W解法三：燈泡正常發(fā)光時通過燈泡的電流為IL===0.5A電路的總電阻為R總===36Ω,燈泡的電阻RL===24Ω因為燈泡和滑動變阻器R串聯(lián)，所以R滑=R總-RL=36Ω-24Ω=12ΩP總=U總IL=18V×0.5A=9WP滑=P總-PL=9W-6W=3W。(無論電路為何種連接方式，總電功率等于各用電器消耗的電功率之和)例3：某同學(xué)做“測定小燈泡的功率”實驗，電源電壓是1.5V的整數(shù)倍（即電源由幾節(jié)干電池串聯(lián)組成），滑動變阻器標(biāo)有“5Ω3A”字樣，所用小燈泡是額定電壓為“2.2V”、“2.5V”和“3.8V”中的一個，估計小燈泡的額定功率在1.2W以內(nèi)。該同學(xué)正確連接電路，閉合電鍵后，移動滑動變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)滑片在中點(diǎn)附近某位置時，（這是一個重要條件）小燈正常發(fā)光。此時電流表的示數(shù)如圖2所示。求：圖2（1）小燈正常發(fā)光時的電流，并簡要說明理由；（2）小燈的額定電壓，并簡要說明理由；（3）小燈的額定功率。思路導(dǎo)航：本題中燈泡的額定電壓和電源電壓都不確定，只有可能的值，因此，我們只能先選用題中的部分條件進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠嬎?，然后把所得到的結(jié)果再和題中給定的條件進(jìn)行比較、篩選，從而得出正確的結(jié)論。解：①估計小燈泡的最大額定電流：I最大===0.55A∴I額=0.3A(功率最大,電壓最低,電流最大)②U滑=0.3A×2.5Ω=0.75V若電源電壓U總=2×1.5V=3VU燈=3V-0.75V=2.25V∴U額=2.2V(若取額定電壓為2.5V，則變阻器偏離中點(diǎn)的阻值將近1Ω，變阻器最大電阻只有5Ω，不符題設(shè)“中點(diǎn)附近”)若電源電壓U總=3×1.5V=4.5VU燈=4.5V-0.75V=3.75V∴U額=3.8V（由于電源電壓是1.5V的整數(shù)倍，所以不能確認(rèn)燈泡的額定電壓一定為2.2V。這一點(diǎn)常被忽視）③當(dāng)小燈泡U額=2.2V時,P額=I額×U額=0.3A×2.2V=0.66W當(dāng)小燈泡U額=3.8V時,P額=I額×U額=0.3A×3.8V=1.14W本題是一道開放性較強(qiáng)的習(xí)題，這就要求我們的思維要靈活，有創(chuàng)新，同一個問題要從不同角度、多個側(cè)面去分析，去解決，但不能脫離實際去瞎想，從分析到結(jié)論都要符合題設(shè)條件。例4：如圖3所示電路中，小燈泡上標(biāo)有“8V3.2W”字樣，滑動變阻器的最大阻值為40Ω，R1的阻值為18Ω。求：圖3（1）小燈泡L的電阻；（2）S、S1、S2均閉合時，電壓表的示數(shù)為9V，求電源電壓及電阻R1上消耗的電功率；（3）斷開S1、S2，閉合S，若接入電路中的電壓表的量程改為0~3V，電流表的量程為0~0.6A，為了保證兩表和小燈泡都能安全使用，滑動變阻器的阻值變化范圍為多少？思路導(dǎo)航：本題電路的連接情況隨著開關(guān)的斷開閉合情況的改變也隨著改變，因此，每次開關(guān)斷開閉合情況、滑動變阻器滑片位置發(fā)生改變，都要分析電路中用電器的連接情況（最好能畫出這時連接情況的簡圖）；（一定要重視這一分析過程）滑動變阻器滑動的過程中電壓表、電流表的示數(shù)在變化，燈泡兩端的電壓和通過的電流也在變化，因此，在討論滑動變阻器阻值變化范圍時，電壓表、電流表不能超過它們的量程，燈泡兩端的電壓不能超過其額定電壓。解：（1）RL===20Ω（2）S、S1、S2均閉合時，燈泡L被短路，電阻R1、R2并聯(lián)，電路如圖4（a）。電源電壓等于這時R2兩端的電壓U=9VR1的電功率為P1===4.5W。圖4（3）當(dāng)S1、S2斷開，S閉合時電路連接情況如圖4（b）燈泡L的額定電流為IL額===0.4A，所以電路中的電流不能超過0.4A（也不超過電流表的量程0.6A），（此值為電路安全使用的最大電流），此時變阻器連入電路的電阻最?。篟總1===22.5ΩR變1=R總1-RL=22.5Ω-20Ω=2.5Ω.當(dāng)滑動變阻器連入電路的電阻增大時，電流表示數(shù)減小，電壓表示數(shù)卻增大，電壓表的量程為0~3V，所以變阻器兩端的電壓最大為3V，燈泡兩端的電壓UL=9V-3V