183測量小燈泡的電功率（原卷版）

第十八章電功率18.3測量小燈泡的電功率一、伏安法測小燈泡的電功率【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繙y量小燈泡在不同電壓下工作時(shí)的電功率【實(shí)驗(yàn)器材】干電池兩節(jié)，開關(guān)一個(gè)，電流表一個(gè)，電壓表一個(gè)，滑動變阻器一個(gè)，額定電壓為2.5V的小燈泡一個(gè)，導(dǎo)線若干【實(shí)驗(yàn)原理】【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】由可知，要測量小燈泡L的功率需要同時(shí)獲得通過小燈泡L的電流及小燈泡L兩端的電壓，故電路連接如圖所示，電壓表測量小燈泡L兩端的電壓，電流表測量通過小燈泡L的電流。（1）將小燈泡L接入電路，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使得電壓表示數(shù)為額定電壓U額，電流表示數(shù)為I1，觀察小燈泡的亮度。（2）調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使得電壓表示數(shù)為1.2U額，電流表示數(shù)為I2。（3）再次調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使得電壓表示數(shù)為另一值0.8U額，電流表示數(shù)為I3。（4）將數(shù)據(jù)匯入表格，計(jì)算三次實(shí)驗(yàn)小燈泡的實(shí)際功率【數(shù)據(jù)記錄】(數(shù)據(jù)僅供參考)序號電壓表示數(shù)U電流表示數(shù)I電功率P燈泡亮度12.5V0.21A0.53W正常23V0.260.78W更亮32V0.17A0.34W更暗【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】1．不同電壓下，小燈泡的功率不同。實(shí)際電壓越大，小燈泡的實(shí)際功率越大。2．小燈泡的亮度由小燈泡的實(shí)際功率決定，實(shí)際功率越大，小燈泡越亮?！咀⒁馐马?xiàng)】1．在連接電路時(shí)，開關(guān)要斷開。2．在閉合開關(guān)之前，滑動變阻器應(yīng)調(diào)節(jié)到阻值最大處以保護(hù)電路。3．滑動變阻器的在實(shí)驗(yàn)中的作用①保護(hù)電路；②改變小燈泡兩端的電壓及通過小燈泡的電流。4．實(shí)驗(yàn)多次的目的：使小燈泡在不同電壓下工作。5．在電壓高于小燈泡額定電壓時(shí)，需小心調(diào)節(jié)滑動變阻器，以免因?qū)嶒?yàn)電壓超過額定電壓太多而燒壞燈泡。6．由于任何用電器在不同電壓的實(shí)際功率不相同，故在測量小燈泡功率的實(shí)驗(yàn)中，不能在不同電壓下多次實(shí)驗(yàn)取平均值，平均值無意義。二、缺少電壓表的測量方法思路一：借助定值電阻，利用電流表計(jì)算出燈泡額定電壓或額定電流，利用P=UI算出額定功率。器材限制：電源電壓未知，1個(gè)電流表，1個(gè)滑動變阻器，1個(gè)已知阻值為R0的定值電阻（1）已知小燈泡的額定電壓U額，電路圖步驟數(shù)據(jù)處理1．閉合，，斷開，調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，使得電流表示數(shù)為，此時(shí)燈泡正常發(fā)光；2．閉合，，斷開，電流表測出通過R0與L的合電流I總。燈泡的額定電流：燈泡的額定功率：1．閉合，接a，調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，使得電流表示數(shù)為，此時(shí)燈泡正常發(fā)光；2．閉合，接b，電流表測出通過R0與L的合電流I總。（2）已知小燈泡的額定電流I額電路圖步驟數(shù)據(jù)處理1．閉合，，斷開，調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，使得電流表示數(shù)為I額，此時(shí)燈泡正常發(fā)光；2．閉合，，斷開，電流表測出通過R0與L的合電流I總。燈泡的額定電壓：燈泡的額定功率：1．閉合，接a，調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，使得電流表示數(shù)為I額，此時(shí)燈泡正常發(fā)光；2．閉合，接b，電流表測出通過R0與L的合電流I總。思路二：滑動變阻器等效替代燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，利用P=I2R算出額定功率。器材限制：電源電壓未知，1個(gè)電流表，1個(gè)最大阻值為R0的滑動變阻器R1，另一個(gè)滑動變阻器R2已知小燈泡的額定電流I額電路圖步驟數(shù)據(jù)處理1．閉合，，斷開，調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，使得電流表示數(shù)為I額，此時(shí)燈泡正常發(fā)光；2．閉合，，斷開，保持滑動變阻器R1阻值不變，調(diào)節(jié)滑動變阻器R2，使得電流表示數(shù)也為I額；3．保持滑動變阻器R2阻值不變，將滑動變阻器R1滑片調(diào)至最左端，記下此時(shí)的電流表示數(shù)I1；4．保持滑動變阻器R2阻值不變，將滑動變阻器R1滑片調(diào)至最右端，記下此時(shí)的電流表示數(shù)I2。燈泡正常發(fā)光的電阻：燈泡的額定功率：思路三：通過求出滑動變阻器使小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，進(jìn)而求出小燈泡額定電壓，從而得到小燈泡的額定功率。器材限制：電源電壓未知，1個(gè)電流表，1個(gè)滑動變阻器，1個(gè)已知阻值為R0的定值電阻已知小燈泡的額定電流I額電路圖步驟數(shù)據(jù)處理1．閉合，，斷開，調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，使得電流表示數(shù)為I額，此時(shí)燈泡正常發(fā)光；2．保持滑動變阻器R1阻值不變，閉合，，斷開，此時(shí)電流表示數(shù)為I1；3．閉合，，斷開，將滑動變阻器R1滑片滑到最左端，此時(shí)電流表示數(shù)為I2，可求出電源電壓U。電源電壓：燈泡正常發(fā)光時(shí)R1的電阻：燈泡的額定電壓：燈泡的額定功率：三、缺少電流表的測量方法思路一：借助定值電阻，利用電壓表計(jì)算出燈泡額定電壓或額定電流，利用P=UI算出額定功率。器材限制：電源電壓未知，1個(gè)電壓表，1個(gè)滑動變阻器，1個(gè)已知阻值為R0的定值電阻（1）已知小燈泡的額定電壓U額電路圖步驟數(shù)據(jù)處理1．閉合，，斷開，調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，使得電壓表示數(shù)為U額，此時(shí)燈泡正常發(fā)光；2．閉合，，斷開，電壓表測出R0與L兩端的合電壓U合。燈泡的額定電流：燈泡的額定功率：1．閉合，接a，調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，使得電壓表示數(shù)為U額，此時(shí)燈泡正常發(fā)光；2．閉合，接b，電壓表測出R0與L兩端的合電壓U合。（2）已知小燈泡的額定電流I額電路圖步驟數(shù)據(jù)處理1．閉合，，斷開，調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，使得電壓表示數(shù)為，此時(shí)燈泡正常發(fā)光；2．閉合，，斷開，電壓表測出通過R0與L的合電壓U合。燈泡的額定電壓：燈泡的額定功率：1．閉合，接a，調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，使得電壓表示數(shù)為，此時(shí)燈泡正常發(fā)光；2．閉合，接b，電壓表測出通過R0與L的合電壓U合。思路二：滑動變阻器等效替代燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，利用算出額定功率。器材限制：電源電壓未知，1個(gè)電壓表，1個(gè)最大阻值為R0的滑動變阻器R1，另一個(gè)滑動變阻器R2已知小燈泡的額定電壓U額電路圖步驟數(shù)據(jù)處理1．閉合，，斷開，調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，使得電壓表示數(shù)為U額，此時(shí)燈泡正常發(fā)光；2．閉合，，斷開，保持滑動變阻器R1阻值不變，調(diào)節(jié)滑動變阻器R2，使得電壓表示數(shù)也為U額；3．保持滑動變阻器R2阻值不變，將滑動變阻器R1滑片調(diào)至最左端，記下此時(shí)的電壓表示數(shù)U1；4．保持滑動變阻器R2阻值不變，將滑動變阻器R1滑片調(diào)至最右端，記下此時(shí)的電流表示數(shù)U2。燈泡正常發(fā)光的電阻：思路三：通過求出滑動變阻器使小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，進(jìn)而求出小燈泡額定電流，從而得到小燈泡的額定功率。器材限制：電源電壓未知，1個(gè)電壓表，1個(gè)滑動變阻器，1個(gè)已知阻值為R0的定值電阻已知小燈泡的額定電壓U額電路圖步驟數(shù)據(jù)處理1．閉合，，斷開，調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，使得電壓表示數(shù)為U額，此時(shí)燈泡正常發(fā)光；2．保持滑動變阻器R1阻值不變，閉合，，斷開，此時(shí)電壓表示數(shù)為U1；3．閉合，，斷開，將滑動變阻器R1滑片滑到最左端，此時(shí)電壓表示數(shù)為U2，即為電源電壓U。電源電壓：燈泡正常發(fā)光時(shí)R1的電阻：燈泡的額定電流：燈泡的額定功率：注意：1．無論哪種方法測燈泡額定功率，首先都要先通過滑動變阻器調(diào)節(jié)燈泡至正常工作狀態(tài)。在填寫實(shí)驗(yàn)步驟時(shí)，請注意這一點(diǎn)。2．考試題目一般不會讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，而是提供一個(gè)實(shí)驗(yàn)電路圖，并已給出部分實(shí)驗(yàn)步驟，只需補(bǔ)充完整即可。因此，不要求學(xué)生把電路圖記下來，而只要能做到看懂電路圖的設(shè)計(jì)思路，了解到每一步驟的目的，補(bǔ)充完整步驟即可。真題講練講1（2021年山東煙臺九年級期中）朵朵和同學(xué)們在做電學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中，選擇了以下器材：電源電壓恒為3V，電阻R阻值為5Ω、10Ω、20Ω、40Ω、50Ω各一個(gè)，額定電壓為2.5V的小燈泡一個(gè)，滑動變阻器標(biāo)有“20Ω1A”字樣，電流表、電壓表各一只，開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。（1）朵朵和同學(xué)們經(jīng)過討論，依次完成了“探究電流與電壓的關(guān)系”三次實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)，如圖甲、乙、丙所示。由圖甲改進(jìn)為圖乙是為保證實(shí)驗(yàn)過程中_____這一因素不變；由圖乙改進(jìn)為圖丙是因?yàn)槭褂没瑒幼冏杵骷饶鼙Ｗo(hù)電路，又能通過調(diào)節(jié)滑動變阻器使電阻R兩端的電壓_____（選填“改變”或“保持不變”）；（2）請用筆畫線代替導(dǎo)線，幫助朵朵按電路圖丙將圖丁中實(shí)物電路連接完整；（3）在用圖丁的實(shí)物電路探究“電流與電壓的關(guān)系”時(shí)，朵朵將5Ω電阻接入電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器，得到四組數(shù)據(jù)（如表）；實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234電壓U/V0.51.01.52.0電流I/A0.10.20.30.4分析論證時(shí)，同組小軍通過計(jì)算，認(rèn)為表中第一組數(shù)據(jù)是錯(cuò)誤的，請指出錯(cuò)誤原因_____；（4）在繼續(xù)用圖丁的實(shí)物電路探究“電流與電阻的關(guān)系”時(shí)，朵朵先將5Ω電阻接入電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)為2V，記下電流值；然后將5Ω電阻換成10Ω電阻，她的下一步操作是：將滑動變阻器的滑片向_____（選填“A”或“B”）端移動，直到_____（選填“電流表”或“電壓表”）的示數(shù)為_____V。同組的小明改用50Ω的電阻繼續(xù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑動變阻器滑片，都無法使電壓表示數(shù)達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的值，你認(rèn)為“電壓表的示數(shù)無法達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的值”的原因可能是_____；A．滑動變阻器的最大值太大 B．電壓表量程選小了C．滑動變阻器的最大值太小 D．變阻器燒壞了（5）朵朵和同學(xué)們完成上述探究活動后，想測量一只額定電壓為2V小燈泡的額定功率，但發(fā)現(xiàn)電壓表被別的同學(xué)拿走了，于是她借助一個(gè)10Ω的電阻，設(shè)計(jì)了如圖所示的電路，測小燈泡的額定功率。具體操作如下：①只閉合開關(guān)S1、S2，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表的示數(shù)為_____A時(shí)，小燈泡恰好正常發(fā)光；②只閉合開關(guān)S1、S3，保持滑動變阻器滑片的位置不變，讀出電流表示數(shù)為I；③P燈＝_____（用已知量和測量值表示，數(shù)值要求帶單位）。變式練1小華同學(xué)在測定“額定電壓為2.5V的小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)中，電源電壓保持不變。（1）實(shí)驗(yàn)中有一根導(dǎo)線連接錯(cuò)誤，請?jiān)谶B接錯(cuò)誤的導(dǎo)線上畫“×”并用筆畫線代替導(dǎo)線完成電路的正確連接；（2）閉合開關(guān)后，移動滑動變阻器的滑片P到某處，電壓表示數(shù)如圖乙所示，若想要測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑動變阻器的滑片P向______（填“左”或“右”）端移動，直到電壓表的示數(shù)為______V，此時(shí)電流表的示數(shù)如圖丙所示，則小燈泡的額定功率為______W；（3）實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小燈泡兩端的電壓逐漸增大時(shí)，通過他的電流也隨之增大，燈泡的亮度也變亮，這說明燈泡的亮度取決于它的______；（4）小組同學(xué)設(shè)計(jì)了下面A、B、C三種電路圖，測量另一個(gè)小燈泡的額定功率（額定電壓已知）其中R0是一個(gè)阻值已知的定值電阻，S為單刀雙擲開關(guān)（S可以連接“a”或“b”），則以下______（選填字母）測量方案不可行。A．B．C．講2（2022年山東德州九年級期中）小青在“測量小燈泡的額定功率”實(shí)驗(yàn)中，選用的小燈泡標(biāo)有“2.5V”字樣。（1）如圖甲是小青測量小燈泡額定功率不完整的實(shí)物電路，請用筆畫線代替導(dǎo)線將電路連接完整；（2）連接好電路后閉合開關(guān)，小青發(fā)現(xiàn)小燈泡沒有發(fā)光，但電流表有示數(shù)，接下來應(yīng)進(jìn)行的操作是_____（選填標(biāo)號）；A．更換小燈泡 B．檢查開關(guān)是否閉合 C．移動滑動變阻器滑片 D．檢查電壓表是否斷路（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，則應(yīng)將滑片向_____（選填“A”或“B”）端移到某一位置，才能使小燈泡正常工作。若正常工作時(shí)電流表示數(shù)為0.5A，則小燈泡的額定功率為_____W；（4）實(shí)驗(yàn)后小青得到結(jié)論，小燈泡的亮度取決于_____；（5）完成上述實(shí)驗(yàn)后，小青又設(shè)計(jì)了一種測額定功率的方案，如圖丙所示，R0是阻值已知的定值電阻。請完成下列操作：①連接好電路，閉合開關(guān)S，將開關(guān)S1撥到觸點(diǎn)_____（選填“A”或“B”），移動滑片，使電壓表的示數(shù)為小燈泡的額定電壓U1；②保持滑片的位置不動，再將開關(guān)S1撥到另一觸點(diǎn)，讀出電壓表的示數(shù)U2；③用U1、U2、R0表示小燈泡的額定功率，則表達(dá)式P＝_____。變式練2在“測小燈泡額定電功率”的實(shí)驗(yàn)中，電源電壓為6V保持不變，小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω；（1）請根據(jù)電路圖把實(shí)物圖連接完整；（2）實(shí)驗(yàn)中所用滑動變阻器除了有保護(hù)電路的作用外，還有______的作用；（3）連接電路時(shí)，剛連接好最后一根導(dǎo)線，小燈泡立即發(fā)光，且發(fā)現(xiàn)電壓表的指針如下圖所示偏轉(zhuǎn)，則連接電路時(shí)存在的問題是：______；（4）正確連接好電路后，閉合開關(guān)，移動滑動變阻器滑片，小燈泡不發(fā)光，電流表無示數(shù)，電壓表的示數(shù)接近電源電壓，則故障可能是小燈泡______；（5）排除故障后繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將測得的數(shù)據(jù)記錄在下面表格中；實(shí)驗(yàn)次數(shù)電壓U/V電流I/A電功率/W小燈泡的發(fā)光情況10.50.16不發(fā)光210.2較暗31.50.25較亮42.5正常發(fā)光530.32發(fā)出耀眼的光小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表的示數(shù)如下圖所示，則小燈泡的額定功率是：______W；（6）第1次實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，原因是______；（7）同組的小敏認(rèn)為對于此實(shí)驗(yàn)的意義是便于求出平均功率達(dá)到減小測量誤差的目的；你對小敏此觀點(diǎn)的評價(jià)是______（需說明理由）；（8）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小組同學(xué)對測量結(jié)果進(jìn)行誤差分析，考慮到電壓表中也有電流通過，該電路所測小燈泡的額定功率與真實(shí)值相比______(選填“偏大”或“偏小”)；（9）將小燈泡換成一個(gè)定值電阻，還可探究電流與______的關(guān)系（選填“電壓”或“電阻”）；（10）在“測量小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)中，利用如下圖所示的電路測出了額定電流為I額的小燈泡的額定功率，其中R0的阻值已知，請你將下列實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整：①閉合S、S1，斷開S2，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片使電壓表示數(shù)為______；②保持滑動變阻器的滑片位置不變，閉合S、S2，斷開S1，讀出電壓表示數(shù)為U；③小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻RL＝______，額定功率P額＝______。（用I額、R0、U表示）講3（2021年遼寧朝陽九年級期末）在“測小燈泡電功率實(shí)驗(yàn)”中，電源電壓為3V，小燈泡額定電壓為2.5V。（1）閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)調(diào)至最______（填“左”或“右”）端。閉合開關(guān)，移動滑片，當(dāng)電壓表示數(shù)為1.5V時(shí)，電流表示數(shù)如圖乙所示，則此時(shí)小燈泡的功率為______W。若使小燈泡正常發(fā)光，應(yīng)將滑片向______（填“左”或“右”）端移動；（2）完成上述實(shí)驗(yàn)后，小敏設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路，測出了額定電流為I的小燈泡的額定功率。實(shí)驗(yàn)方案如下：（電源電壓