第14讲 实验：电功率的测量-2021年中考物理电学满分训练营15讲

初中物理电学满分训练营15讲 第十四讲 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】 一．实验探究题（共8小题） 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　没有将电流表的指针调零　； （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　0.5　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　灯丝电阻随着温度的升高而增大　； （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＝　0.25　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＝　U额（I2﹣I1）　。（用U额、I1、I2表示） 【解答】解： （1）因滑片向左移动时小灯泡变亮，即电流变大，电阻变小，故变阻器左下接线柱连入电路中，如下所示： （2）闭合开关前，发现电流表的指针如图乙所示，其原因是：没有将电流表的指针调零； （3）根据图丙小灯泡的电流随其两端电压变化的图象知，灯在额定电压2.5V时的电流为0.2A，则小灯泡的额定功率为：P＝UI＝2.5V×0.2A＝0.5W； （4）由欧姆定律，电压表与电流表示数的比值变大，即灯的电阻，灯的电阻变大原因是灯丝电阻随着温度的升高而增大； （5）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＝0.25A； 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， 在①中，电流表测定值电阻的电流，电流表的示数为I1＝0.25A，值电阻的电压为2.5V，由并联电路电压的规律，灯的电压为2.5V，灯正常发光； 在②中，电流表测灯与R0并联的总电流，因电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯仍正常发光，根据并联电路电流的规律，灯的额定电流： I额＝I2﹣I1，则小灯泡的额定功率： P额＝U额I额＝U额（I2﹣I1）。 故答案为： （1）如上所示；（2）没有将电流表的指针调零；（3）0.5；（4）灯丝电阻随着温度的升高而增大；（5）①0.25；②U额（I2﹣I1）。 【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　灯泡断路　。 （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　0.25A　，计算出小灯泡的额定功率是　0.625W　。 （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　S1　，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　S2　，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　R2　（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＝　I额2•　。（用I额、I1、I2、R0表示） 【解答】解：（1）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表指针几乎不动，电路可能断路，电压表有示数，则电压表与电源连通，产生这个现象的原因可能是灯泡断路； （2）根据实验数据画出如图2的U﹣I图象知，灯在额定电压下的电流为0.25A，小灯泡的额定功率是： P＝UI＝2.5V×0.25A＝0.625W； （3）①按电路图3连接电路。 ②只闭合开关S1，移动R1滑片，使电流表的示数为I额，灯泡正常发光。 此时灯泡与R1串联； ③只闭合开关S2，保持R1滑片位置不动，移动R2滑片，使电流表的示数为I额， 此时R1与R2串联，因为电路中电流仍为I额，所以R2＝RL； ④保持R2滑片位置不动，将另一个滑动变阻器（R1）滑片移到最左端，电流表的示数为I1，再将此滑动变阻器（R1）的滑片移到最右端，电流表的示数为I2； ⑤由串联电路特点和欧姆定律可得： U＝I1R2