内容正文:
专项 4 特殊方法测电功率
类型一 缺电流表
①使小灯泡正常发光:调节滑片的位置,使小
灯泡两端的电压等于额定电压 U额;
②利用电压表并联定值电阻(或已知最大阻
值的滑动变阻器)等效替代电流表,间接测
出通过小灯泡的电流 I额 . 示意图如下:
典例 1 某实验小组在“测量小灯泡的额定功
率”实验中,所用小灯泡标有“2. 5 V”字样,电
源电压不变. 请分别解答下列各小问:
(1)实验时,小华找来了一个已知阻值的定值
电阻 R0,设计了图甲所示的电路测小灯泡的额
定功率,连好电路后,操作步骤如下:
①断开 S1、闭合 S2,移动滑动变阻器的滑片,使
电压表示数等于 2. 5 V ;
②保持滑片位置不变,断开 S2 闭合 S1,记下电
压表示数 U.
③小灯泡额定功率表达式 P = .
甲
乙
(2)小明设计了如图乙所示的电路图测量小灯
泡的额定功率(图中 为电阻箱,可以调节
并显示接入电路的阻值). 请你将以下实验步
骤补充完整:
①电路连接后,闭合开关 S1,移动滑动变阻器的
滑片,使电压表示数为 2. 5 V ;
②保持滑片位置不动,断开开关 S1,闭合开关
S2,调节电阻箱接入电路的阻值, 使电压表示
数为 2. 5 V ,记下电阻箱的阻值 R;
③小灯泡的额定功率 P = (用已
知量和测量量符号表示).
类型二 缺电压表
①使小灯泡正常发光:利用电流表与定值电
阻(或者已知最大阻值的滑动变阻器)串联
等效替代电压表,调节滑片的位置,使电流表
的示数等于
U额
R0
. 示意图如下:
②利用电流表测出通过小灯泡的电流 I额 .
典例 2 小明同学在不使用电压表的情况下,
分别设计了不同的电路来测量小灯泡的额定功
率. 请你回答下列问题:
(1)已知定值电阻 R0 的阻值,小明用如图甲所
示的电路测额定电压为 2. 5 V 小灯泡的额定功
率,实验步骤如下:
①移动滑片,使电流表 A2 (选 “ A1 ” 或
“A2”)的示数为 ;
②读出另一个电流表的示数为 I;
③小灯泡额定功率表达式为 P额 =
.
甲
乙
14
(2)小明不用电压表,用如图乙所示的电路测
量已知额定电流的小灯泡的额定功率,已知小
灯泡的额定电流为 I额,定值电阻的阻值为 R0 .
实验步骤如下,请补充完整:
①闭合开关 S、S2,断开开关 S1,调节滑动变阻
器滑片,使电流表的示数为 I额;
②保持滑动变阻器的滑片不动, 断开开关 S2,
闭合开关 S、S1 ,记下此时电流表的示数为 I;
③小灯泡额定功率的表达式 P额 = I额( I - I额)
R0 .
1. 小青在“测量小灯泡的额定功率”实验中选
用的小灯泡标有“2. 5 V”字样.
甲
(1)图甲是小青连接的实验电路,同组的小
红同学发现图中有一根导线连接错误,请你
在这根导线上画“ × ”,并在图中改正.
(2)连接好电路后闭合开关,小青发现小灯
泡没有发光,但电流表、电压表有示数,接下
来应进行的操作是 向右调节滑动变阻器滑
片,观察小灯泡是否发光 .
(3)实验时,电压表的示数如图乙所示,则应
将滑动变阻器的滑片向 右 (填“左”或
“右”)端移到某一位置,才能使小灯泡正常工
作.若小灯泡正常发光时电流表示数为 0. 5 A,
则小灯泡的额定功率为 1. 25 W.
乙
丙
(4)小青经过思考,发现用两只电流表和一
个阻值为 R0 的定值电阻也可以测出小灯
泡的额定功率,她设计的电路如图丙所
示,具体操作是:闭合开关 S,调节滑动变
阻器的滑片使小灯泡正常发光,电流表 A1
的示数 I1 = ,此时电流表 A2
的示数为 I2,则小灯泡额定功率的表达式为
P额 = 2. 5 V × ( I2 - I1) . (用 I1、I2 表示)
2. 在探究“小灯泡的亮度与什么因素有关”的实
验中,小红找来额定电流均小于 0. 6 A,额定
电压是 2. 5 V 的灯 L1 和额定电压是 3. 8 V 的
灯 L2,先后接在电源电压恒为 6 V 的电路中,
按照如图所示的电路开始探究.
甲
乙
(1)请你用笔画线代替导线,根据图甲所示
的电路图,将图乙所示的实物图连接完整. 要
求:滑片 P 已处于滑动变阻器阻值最大的位置.
(2)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片 P,小
红发现灯 L1 始终不亮,电压表有示数,电流
表无示数,则故障原因可能是 L1 断路 .
(3)小红排除故障后,按上图所示的电路继
续进行实验:
①闭合开关,移动滑动变阻器的滑片 P 使灯
L1 发光,测出灯 L1 的相关物理量,记录和计
算结果如下表:
次数 电压 / V 电流 / A 实际功率 / W 电阻 / Ω
1 1. 6 0. 20 0. 32 8. 00
2 2. 5 0. 24 0. 60 10. 42
3 2. 8 0. 26 0. 73 10. 77
24
②请将记录数据时遗漏的物理量和单位填入
表格的空格处.
(4)小红注意到灯 L1 的亮度变化是:第二次
比第一次亮,第三次比第二次更亮. 结合表中
数据得出的结论是 小灯泡的亮度与灯的实际
电功率有关,实际电功率越大,小灯泡越亮 .
(5)用 L2 替换 L1 重复上面的实验时,需要改
变 电压 表的量程,发现灯 L2 的亮度变化
规律与灯 L1 相似.
(6)完成上述实验后,小华向老师要了一个
已知阻值为 R0 的定值电阻和一个单刀双掷
开关,借助部分现有的实验器材,设计了如图
丙所示的实验电路,测出了灯 L2 的额定功
率,请你帮她完成下列实验步骤:
丙
①连接好实验电路,闭合开关 S1,将开关
S2 拨到触点 2,移动滑动变阻器的滑片,使
电压表的示数为 3 . 8 V.
②保持滑动变阻器的滑片的位置不动,再将
开关 S2 拨到触点 1 (填“1”或“2”),读出
电压表的示数为 U.
③小灯泡额定功率的表达式为 P额 =
(用已知量和测量量符号表示).
3. 小明想测量标有“2. 5 V”字样小灯泡的额定功
率,从实验室找来了学生电源(电压恒为 6 V)、
电流表、电压表、滑动变阻器、开关和导线
若干.
甲
(1)如图甲所示为小明连接的实验电路,闭
合开关前发现电路中有一根导线连接错误,
请在连接错误的导线上画“ × ”,并用笔画线
代替导线将电路连接正确.
(2)闭合开关试触时,发现电流表无示数,小
灯泡不亮,电压表指针迅速打到右边没有刻
度的 地 方. 造 成 这 一 现 象 的 原 因 可 能
是 小灯泡断路 .
(3)排除电路故障后闭合开关,移动滑片,当
小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,
则小灯泡的额定功率为 1 W.
乙
丙
(4)同组的小红认为,应该多次测量不同电
压下小灯泡的功率,求出平均值才更精确,你
认为是否合理,为什么?
.
(5)小红在继续实验时发现电流表突然损坏,
于是又找来了一个阻值为 10 Ω 的定值电阻
R0,设计了如图丙所示的电路,也测出了该小
灯泡的额定功率,请将实验步骤补充完整.
①只闭合开关 S、S2,移动滑动变阻器的滑片
P,使电压表的示数为 2. 5 V;
②只闭合开关 S、S1 ,保持滑动变阻器的
滑片 P 不动,读出电压表的示数为 U;
③小灯泡的额定功率 P = (用
已知量和测量量符号表示).
4. 在“测量小灯泡额定功率”实验中,
提供的器材有:电压恒为 4. 5 V 的
电源,额定电压为 2. 5 V 的待测小
34
灯泡(电阻约为 8 Ω),电流表(0 ~ 0. 6 A,0 ~
3 A),电压表(0 ~ 3 V,0 ~ 15 V),开关和导
线若干,另有标有“30 Ω 2 A”的滑动变阻
器 R1 和标有“5 Ω 1 A”的滑动变阻器 R2 .
(1)小明检查仪器时,发现电流表指针如图
甲所示,接下来应进行的操作是 调零 .
甲
乙
(2)若小明设计的电路如图乙所示,请选择
合适的量程,并用笔画线代替导线将图乙的
实物电路连接完整.
(3)本实验选择的滑动变阻器是 R1 (填
“R1”或“R2”).
(4)小明把滑片移到最左端,闭合开关,发现
小灯泡不亮,电流表示数为零,电压表的指针
迅速打到右边没有刻度的地方. 小明立马断
开开关,为了排除故障,小明接下来的操作合
理的是 A (填字母序号).
A. 拧紧小灯泡和它两端的接线柱
B. 拧紧开关两端的接线柱
C. 检查滑动变阻器是否短路
(5)改正错误后,小明正确实验,根据实验数
据绘制出 I - U 图像如图丙所示,图中阴影部
分面积的物理含义是 电压为 1 V,电流为
0. 1 A 时小灯泡的实际电功率 .
丙
(6)老师说:虽然电压表的内阻很大,但电路
接通后仍有微小电流流过电压表;虽然电流
表的内阻很小,但是电路接通后电流表的两
端仍有微小的电压. 请你根据这一事实并结
合电路图分析判断,该电路会导致测量的小
灯泡电功率偏 大 (填“大”或“小”).
(7)当小灯泡两端的电压为额定电压的一半
时,小灯泡的实际功率 P实 > (填“ > ”
“ = ”或“ < ”) 14 P额 .
(8)小明增加了一个阻值为 10 Ω 的定值电
阻 R0,只利用一只电表,通过简单操作(开关
S 接“a”“b”各一次)来测量已知额定电压的
小灯泡的额定功率,下图是他设计的两种不
同方案的电路图,则以下判断正确的是 B
(填字母序号).
A. 两种方案都能
B. 两种方案都不能
C. A 方案能,B 方案不能
D. A 方案不能,B 方案能
44
2.(1)电能 (2)20 3000 (3)1020.3 差
3.(1)W 焦耳 J (2)功 电能 (3)电压
进阶避“坑”练、进阶巩固练:
1.电功率 电功(电能) 1 8
2.220 20 123.4 4400
考点二 进阶过基础:
1.P 瓦特 瓦 W 做功快慢 2.103 106 3.P=Wt
4.(1)正常工作 额定电压 实际电压 (2)< = >
进阶避“坑”练、进阶巩固练:
1.该节能灯的额定功率是24W 0.11
2.15 9 3.1.2 0.6
考点三 进阶过基础:
1.内 2.平方 电阻 正 3.I2Rt
进阶巩固练:
1.通过电炉丝和导线的电流相同,由于电炉丝的电阻远远大于导线的电阻,根
据焦耳定律Q=I2Rt可知,在通电时间相同的情况下,电流通过电炉丝产生
的热量远远大于电流通过导线产生的热量
2.C 3.162 R1 R1 729
()*+,-.
1.6 3 2.D 3.A 4.2100 1.2 粗
5.6 4∶1
6.保温 55 否
【解析】开关S闭合、S1断开时,电路中只有 R1,电路中电阻较大;开关 S、S1
均闭合时,R1、R2并联,电路中电阻较小;由P=
U2
R可知,当电源电压一定时,
电路中电阻越大,电功率越小,处于保温挡;电路中电阻越小,电功率越大,处
于加热挡;所以开关S闭合、S1断开时,处于保温挡;开关 S、S1均闭合时,处
于加热挡.由题意知R1=20R2=20×44Ω=880Ω,电热水壶的正常保温功
率P保湿 =
U2
R1
=(220V)
2
880Ω
=55W.开关S、S1均闭合时,处于加热挡,R1、R2的
电功率分别为P1=P保湿 =55W,P2=
U2
R2
=(220V)
2
44Ω
=1100W,电热水壶的
正常加热功率P加热 =P1+P2=55W+1100W=1155W.1200r/(kW·h)
表示电路中用电器每消耗1kW·h的电能,电能表的转盘转1200转,转盘
转20r时,电热水壶消耗的电能W= 201200kW·h=
1
60kW·h,电热水壶的实
际功率P实际 =
W
t=
1
60kW·h
1
60h
=1kW=1000W,所以 P加热 >P实际,电热水壶
不是正常工作,即填否.
7.C 【解析】A.如图,当开关 S1闭合,S2断开时,两电阻串联;两开关都闭合
时,只有R1工作,只能有两个不同挡位,故 A不符合题意;B.如图,当开关 S
接1时,两电阻串联;当开关接2时,只有R2工作,只能有两个不同挡位,故B
不符合题意;C.如图,当S1闭合,开关 S接1时,两电阻并联;当 S1闭合,开
关S接2时,只有R1工作;当S1断开,开关S接2时,两电阻串联,可以实现
三个不同挡位调节,故C符合题意;D.如图,当 S1闭合、S2断开时,R1工作;
当两开关都闭合时,两电阻并联,只能有两个不同挡位,故 D不符合题意.故
选C.
8.AC
9.(1) (2)左 (3)2.5 (4)2.2 0.528 小灯泡的亮
度 (5)越大 (6)5
【解析】(1)本实验是为了测量小灯泡的电功率,所以滑动变阻器使用“一上
一下”的接线柱串联接入电路,电压表并联在小灯泡两端,因为小灯泡的额定电
压为2.5V,所以电压表的量程选择0~3V,如答案图所示.
(2)闭合开关前,为了保护电路,滑片应位于滑动变阻器的阻值最大处,根据
电路图可知,下接线柱接在了右端,所以滑动变阻器的滑片应置于左端.
(3)闭合开关,移动滑片,当电压表的示数为小灯泡的额定电压,即2.5V时,
小灯泡正常发光,读出电流表示数,根据电功率公式P=UI可测得额定功率.
(4)如题图所示,因为电压表的量程选择的是0~3V,所以根据指针所在的
位置可得,电压表的示数为2.2V,电流表的示数为0.24A,可测得小灯泡的
实际功率为P实 =U实 I实 =2.2V×0.24A=0.528W.因为研究的是小灯泡发
光情况与电功率的关系,所以还需要增加记录的内容是:小灯泡的亮度.
(5)由表格可知,小灯泡两端电压越大,通过小灯泡的电流越大,由公式 P=
UI可知,小灯泡的实际功率越大.
(6)当小灯泡正常发光时U灯 =U额 =2.5V,因为使用的还是原来的小灯泡,
所以根据表格可知,小灯泡正常发光时,通过小灯泡的电流为0.26A,又因为
使用的还是原来的电源,所以此时R0两端的最大电压为U0=U-U灯 =4.5V-
2.5V=2V,根据欧姆定律I=UR可得 R0的最大阻值为 R0=
U0
I=
2V
0.26A≈
7.7Ω,故R0应选5Ω的.
10.(1)
(2)电流表未调零
(3)小灯泡断路 (4)左 2.5 0.75
(5)
I2额 I2R′
I1-I2
【解析】(5)小王同学设计了如图丁所示的电路,测出了额定电流为I额 的另
一只小灯泡的额定功率,电源电压不变,滑动变阻器R1的最大阻值为R′,实
验方案如下:①按电路图连接电路;②只闭合开关 S1,移动 R1的滑片,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的滑片位置
不动,移动R2的滑片,并使电流表的示数为I额,记下接入的阻值为R0;此时
RL=R2接入 =R0;④保持R2的滑片位置不动,将R1的滑片移到最左端,电流表
的示数为I1,再将R1的滑片移到最右端,电流表的示数为I2;此时U=I1R0=
I2(R0+R′),则有RL=R0=
I2R′
I1-I2
;⑤小灯泡额定功率的表达式为P额 =U额 I额 =
I额
2RL=I额
2 I2R′
I1-I2
=
I2额 I2R′
I1-I2
.
实验探究 实验一
一题过实验:
典例1
(1) (2)小灯泡断路 (3)向右移动滑动变阻器的滑片P
(4)0.625 增大 (5)增大 (6)错误 不同电压下小灯泡的电功率不同,
求平均值无意义 (7)B (8)偏大 (9)偏大 灯丝的电阻随温度的升高而增
大,电压为3V时灯丝的电阻小于正常发光时的电阻 (10)滑动变阻器 2.2
实验探究 实验二
一题过实验:
典例2 (1)U形管两侧液面的高度差 ① (2)电阻 (3)不是 电流 1∶2
4∶1 (4)电阻R3断路 (5)煤油 煤油的比热容比水的小,温度变化更明显
./
4
# 6789:$;<
./!01
类型一
典例1 (1)①2.5V ③2.5V×(U-2.5V)R0
(2)①2.5V ②使电压表示数为2.5V ③(2.5V)
2
R
类型二
典例2 (1)① A2
2.5V
R0
③2.5V×(I-2.5VR0
)
(2)②断开开关S2,闭合开关S、S1 ③I额(I-I额)R0
23451
1.(1) (2)向右调节滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否
发光 (3)右 1.25 (4)2.5VR0
2.5V×(I2-I1)
2.(1) (2)L1断路 (3)电流/A (4)小灯泡的亮度与灯
的实际功率有关,实际功率越大,小灯泡越亮 (5)电压
(6)①3.8 ②1 ③3.8V×U-3.8VR0
3.(1) (2)小灯泡断路 (3)1
(4)不合理,不同电压下小灯泡的实际功率不同,求平均值无意义 (5)①2.5
②S、S1 ③2.5V×
3.5V×U
(6V-U)×10Ω
4.(1)调零 (2) (3)R1 (4)A (5)电压为1V,电流为
0.1A时小灯泡的实际功率 (6)大 (7)> (8)B
./
5
# =$;<>?@ABCD
1.解:(1)根据题意知道,完成一次洗涤消耗的电能
W1=Pt=0.25kW×0.5h=0.125kW·h
故一度电可供该洗衣机完成洗涤的次数
n=WW1
= 1kW·h0.125kW·h=8(次)
(2)由Q=cmΔt知道,该电热水器一度电可将自来水加热至45℃
的质量为
—3—