内容正文:
专题 特殊方法测量小灯泡的电功率
类型一 安阻法
1. (2021·内江)某同学要测量小灯泡L的电功率,所用的实验器材有:
A. 电源E(电压恒为4.5V)。
B. 电流表A1(量程为0~200mA)。
C. 电流表A2(量程为0~500mA)。
D. 定值电阻R0(阻值为20Ω)。
E. 滑动变阻器R(阻值为0~20Ω)。
F. 待测小灯泡L(额定电压为3.6V)。
G. 开关S一个,导线若干。
(1) 如图甲所示为该同学设计的电路图。请根据电路图,用笔画线代替导线将图乙实物图连接完整。
(2) 若电流表A1和A2流过的电流分别为I1、I2,利用I1、I2、R0表示:小灯泡两端的电压为 I1R0 ,通过小灯泡的电流为 I2-I1 。
I1R0
I2-I1
(3) 实验时,先将滑动变阻器的滑片移至最 右 (选填“左”或“右”)端,闭合开关并调节滑动变阻器滑片的位置,读取相应的I1和I2,所得的实验数据如表所示。
I1/mA 63 88 124 144 166
I2/mA 229 299 379 424 470
根据实验数据可得,当电流I1=144mA时,小灯泡的实际功率为 0.8 W(结果保留一位小数)。
右
0.8
(4) 如果用另一个定值电阻Rx来代替定值电阻R0,其他条件均不变,为了能够测量小灯泡的额定功率,所用电阻Rx的阻值不能小于 18 Ω。
18
类型二 伏阻法
2. (2022·中山期末)小珍在测量小灯泡额定功率的实验时,老师只给她提供了如下器材:标有“2.5V”的小灯泡、电源(电压不变)、滑动变阻器、开关、单刀双掷开关、电压表、阻值为10Ω的定值电阻R0、导线若干。经过认真思考后,她根据所给定的器材设计了如图甲所示的实验电路。
(1) 闭合开关S,将S1拨到触点 a (选填“a”或“b”),移动滑片P,使电压表的示数为 2.5 V。
(2) 在确保整个电路安全情况下,保持滑片P位置不变,将开关S1拨到另一触点,此时电压表的示数如图乙所示,为 6.5 V;通过计算可知小灯泡的额定功率是 1 W。
a
2.5
6.5
1
3. (2022·眉山模拟)某实验小组的同学用图甲所示器材测量小灯泡电功率。待测小灯泡L的额定电压为2.5V,额定功率小于1W,电源为两节干电池,滑动变阻器R的规格为“20Ω 1A”,图甲所示是该实验小组没有连接完整的电路。
(1) 请你用笔画线代替导线,在图甲中把电路连接完整(滑动变阻器向右移动滑片,灯泡变亮)。
(2) 排除故障后,当滑动变阻器的滑片移到某一位置时,某同学从“0~15V”量程的刻度线看出指针停在10V处,若要测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向 右 (选填“左”或“右”)移,直到小灯泡正常发光为止。
右
(3) 勤于思考的轩轩根据收集到的实验数据发现,小灯泡在不同亮度下,它两端的电压与电流的比值不一样,他根据多组实验数据描绘出的I-U图像如图乙所示,当灯泡两端的电压为额定电压的一半时,灯泡的实际功率P实 > (选填“>”“<”或“=”)P额。
>
(4) 在某次调节中,滑动变阻器接入电路的阻值减小了ΔR1,小灯泡的阻值变化了ΔR2,则ΔR1 > (选填“>”“<”或“=”)ΔR2。
(5) 完成上面实验后小华利用一个电压表与两个滑动变阻器测量小灯泡的额定功率,如图丙所示。已知小灯泡的额定电压为U0,R2的最大阻值为Rm,请将下列实验步骤补充完整:
>
① 闭合开关S和S1,使小灯泡发光,发现电压表示数小于U0,此时应将R2的滑片向a端移动,直至电压表的示数为U0。
② 断开S1,闭合S2,保持R2滑片位置不变,调节R1,使电压表的示数为U0。
③ 保持R1滑片位置不变,调节R2,当滑片在a端时电压表示数为U1,当滑片在b端时电压表示数为U2。
④ 小灯泡额定功率的表达式P额'= (用已知量和所测物理量的符号表示)。
类型三 替代法
4. 现有器材:铭牌模糊的小灯泡,仅能看清标有“0.25A”字样,电源电压恒定。开关、单刀双掷开关、电流表各一个,导线若干,滑动变阻器R'(10Ω 2A),电阻箱R(0~999.9Ω)。
(1) 如图所示为小明测量小灯泡L额定功率时连接的实物图。
① 图中有一根线连接错误,请在这根线上画“✕”,并用笔画线代替导线在图中改正。
② 为了保护电路,闭合开关S1前,应将滑片P移到滑动变阻器的 A (选填“A”或“B”)端。
A
③ 闭合开关S1,将单刀双掷开关S2扳向触点 1 (选填“1”或“2”),调节滑动变阻器的接入电阻,使电流表的示数为0.25A。
1
④ 将开关S2扳向另一端,保持滑动变阻器滑片位置不变,调节电阻箱的接