内容正文:
物 理
临 沂
第三部分 满分冲关
专题八 特殊方法测小灯泡的电功率
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思维方法
(1)当实验器材中没有电压表时,可以用电流表和已知电阻串联来替代电压表.即:
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(2)当实验器材中没有电流表时,可以用电压表和已知电阻并联来替代电流表.即:
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缺电压表在“测量一个小灯泡电功率”的实验中,若实验室电压表损坏,某同学用一个已知阻值为R0的定值电阻代替电压表,并设计了如图所示电路,在电源电压保持不变情况下,也正确地测出了一个额定电流为I额的小灯泡的额定功率,其实验步骤如下:
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(1)闭合S1,断开S2,移动滑动变阻器R的滑片至 最左端 ,电路为定值电阻R0的简单电路,电流表的示数为I1,由欧姆定律可得,电源电压:U总= I1R0 .
(2)闭合S2,断开S1,滑动变阻器和灯泡串联接入电路,调节滑动变阻器R的滑片使小灯泡 正常发光 ,电流表示数为I额.(此时该电路的总电阻为RL+R滑== )
最左端
I1R0
正常发光
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(3) 保持滑动变阻器R的滑片不动 ,闭合S1,断开S2,滑动变阻器和定值电阻R0串联接入电路,记下电流表的示数为I2.(此时该电路的总电阻为R总= = )
(4)分析与计算:
①滑动变阻器接入电路的电阻:R滑= R总-R0=-R0 .
保持滑动变阻器R的滑片不动
=
R总-R0=-R0
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②由(2)中电路的总电阻为RL+R滑=可得,灯泡的电阻:RL= -R滑=-(-R0)=-+R0 .
-R滑=-(-R0)=-+R0
③小灯泡额定功率的表达式:P额=RL= + R0) .
(-+R0)
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解题要点:求出小灯泡正常发光时的电阻值是解题关键.调节滑动变阻器使小灯泡正常发光(此时为额定电压和额定电流),利用定值电阻计算出滑动变阻器的电阻,再得到小灯泡正常发光时的电阻.
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缺电流表小明在测量小灯泡电功率的实验中,选用的电源电压为4.5V,小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为5Ω和阻值为R0的电阻,用如图所示的电路测量小灯泡的电功率,请你完成下面的步骤.
(1)闭合开关S、S1,电压表测量 小灯泡两端 的电压,移动滑片P使电压表的示数为U1,即 小灯泡 两端的电压是U1.
(2)滑片P的位置 保持不动 ,只断开开关S1,闭合开关S2,电压表测量小灯泡和定值电阻两端的电压,记下电压表的示数为U2.
小灯泡两端
小灯泡
保持不动
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①定值电阻两端的电压是U0= U2-U1 ,定值电阻中的电流I0== .
②定值电阻和小灯泡 串联 ,小灯泡中的电流是I=I0= .
U2-U1
串联
(3)分析与计算:
③小灯泡的功率:P=UI= .
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拓展:若测量小灯泡的额定电功率,需要改变实验步骤1为:闭合开关 S、S1,移动滑片P使电压表的示数为2.5V ,小灯泡的额定电功率为 .
S、S1,移动滑片P使电压表的示数为2.5V
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考向1 缺电流表
1.(2022自贡节选)李英同学不用电流表,但增加了一只阻值已知的定值电阻R0,用如图所示的电路进行实验,测量出了该小灯泡的额定功率.
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具体步骤如下:闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电压U额;然后保持 滑片位置 不变,将电压表接在“a”处的导线换接到“b”处,读出电压表的示数U,利用此方法测量出小灯泡的额定功率,其表达式为P= U额 (用已知量和所测量的物理量符号表示).
滑片位置
U额
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2.(2022镇江节选)用如图所示电路来测量一只额定电压为4V的小灯泡的额定功率.
(1)仅闭合S1,调节滑动变阻器R2的滑片至某一位置,使电压表示数为4V.
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(3)该小灯泡的额定功率为 0.8 W.
0.8
(2)在保持 滑片位置不动 的情况下,仅闭合S2,调节电阻箱R1使电压表示数为 4 V,此时R1接入电路的阻值为20Ω.
滑片位置不动
4
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3.(2022荆州)某物理实验小组的同学设计了如图所示的实验电路,测出了小灯泡的额定功率.电源电压未知但恒定不变,小灯泡的额定电压为U额,R1和R2为滑动变阻器,R1的最大阻值为R0,实验步骤如下:
(1)闭合开关S、S1,断开开关S2,调节R1的阻值,使电压表的示数为U额.
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(2)闭合开关S、S2,断开开关S1,保持R1的阻值不变,调节R2的阻值,使电压表的示数为U额.
(3)保持R2的阻值不变,将R1的滑片P调至最左端,记下电压表的示数U1,再将R1的滑片P调至最右端,记下