第十八章 电功率 实验专题-2024-2025学年人教版九年级物理全一册

电功率实验专题 一、测量小灯泡的电功率 实验目的：测量小灯泡的电功率 ① 测量小灯泡额定功率和不在额定电压时的实际功率 ② 探究小灯泡的亮度与实际功率的关系  实验原理：P = UI  实验器材：电流表 电压表 电源 开关 导线 滑动变阻器 小灯泡  实验电路图  根据实验结果可以看出 U 实=U 额 P 实=P 额 灯正常发光 U 实<U 额 P 实<P 额 灯比正常发光 U 实>U 额 P 实>P 额 灯比正常发光 灯有可能被  比一比 比较两盏灯的亮度，应比较它们的 ， 的灯泡亮。 例 1：甲灯标有“PZ 220 V 40 W”，乙灯标有“PZ 220 V 100 W”，将两盏灯并联接在 220 V 电路中，比较两灯的亮度。 例 2：甲灯标有“PZ 220 V 40 W”，乙灯标有“PZ 220 V 100 W”，将上述两灯串联接在 220 V 电路中，比较两灯的亮度。 二、电功率的特殊测量 （一）只有电流表，缺少电压表 测量电压：使小灯泡正常发光：利用电流表串联定值电阻 R0（或已知最大阻值为R0 的滑动变阻器），等效替代电压表与小灯泡并联，调节滑片的位置，使电流表的示数等于 例 1：物理实验小组的同学在用 U额=2.5V 的小灯泡进行实验时，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= 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= （用 U额，I1，I2表示） 例 2：小明想测量额定电压为 U额的小灯泡的额定功率，设计了如图所示的电路，已知电源电压为 U，定值电阻的阻值为 R0。请帮小明将实验步骤补充完整： ①只闭合开关 S，S1，移动滑动变阻器的滑片，使电流表示数为 ，小灯泡正常发光； ②只闭合开关 S，S2，使滑动变阻器的滑片 （选填“向左移” “保持不动” 或“向右移”），读出电流表的示数为 I； ③小灯泡的额定功率表达式为 P 额= （用字母表示） （二）只有电压表，缺少电流表 测量电流：利用电压表并联定值电阻（或已知最大阻值为 R0 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 例 3：利用如图所示电路，测出额定电压为 U 额的小灯泡的额定功率（定值电阻 R0阻值已知，电源电压未知）。 ①闭合开关 S，S1，断开开关 S2，调节滑动变阻器 R 的滑 片，使电压表的示数为 U 额; ②保持滑动变阻器的滑片不动，断开开关 S1，闭合开关 S，S2，读出电压表的示数为 U1; ③则小灯泡的额定功率 P 额= （用 U 额，U1，R0表示）。 例 4:小雨的电流表坏了，老师给他一个已知最大阻值为 R0 的滑动变阻器、一个 阻值未知的定值电阻 R1、电压保持不变的电源、若干开关和导线，小雨重新设计 了如图所示的电路图，按电路图连接电路，并正确测出小灯泡的额定功率 P 额。具体实验步骤如下: ①断开开关 S2，闭合开关 S1和 S3，调节滑动变阻器的滑片 p 至 a 端，电压表的 示数为 U1; 再将滑片 P 调至 b 端，电压表示数为 U2 , 则 R1= （用 U1、U2 和 R0表示） ②断开关 S1 和 S3，闭合开关 S2，调节滑动变阻器的滑片 P，使电压表的示数 为 ；（?额为己知量， 表示小灯泡的额定电压） ③不改变滑动变阻器的滑片 P 的位置，断开开关 S2和 S3, 闭合开关 S1,电压表示 数为 U3,则 P 额= （用?额、?1、?2、?3和 R0表示） 三、练一练 1. 在测量额定电压为 3.8V 小灯泡的电功率实验中: (1) 图甲为小华连接的电路,其中有一根导线连接错误，请你在连接错误的这根导线上打“×”,并用笔画线代替导线画出正确的接线。 (2) 电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮,电流表和电压表示数都很小，接下来小华应进行的操作是 。（填字母） A. 更换小灯泡 C. 检查开关是否接触不良 B.移动滑动变阻器的滑片 D. 检查电压表是否断路 (3) 电压表示数为 3.8V 时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W。 (4) 下表是另一组同学在测量额定电压为2.5V小灯泡的电功率时的数据及发光 情况。在交流讨论过程中，小华发现该组有一次实验中的电流值是编造的。 你认为是第次，判断的理由是 2. “测量小灯泡的电功率”实验，小华同学设计了如图甲所示的电路图.所用电学器材如下：电源（6V）、额定电压为 2.5V 的小灯泡（正常发光时电阻约为 11Ω）、 电流表 (0∼0.6A,0∼3A)、电压表(0∼3V,0∼15V)、滑动变阻器 R1 标有 “10Ω1A”、滑动变阻器 R2标有“20Ω1.5A”、开关、导线若干。 (1) 进行实验： 1 连接电路时，应选用滑动变阻器 （选填“R1”或 “R2” ）进行实验，电流表量程应选 （选填 “0~0.6A”或“0~3A”）更合理。 2 正确连接电路，闭合开关后，电压表和电流表 都没有示数，电路故障可能是 。 A. 滑动变阻器短路 B. 电流表断路 C. 电压表断路 3 闭合开关，调节滑动变阻器滑片 P，使小灯泡两端的电压分别低于、等于、高于额定电压，记下电压值和电流值，并观察小灯泡的亮度，把实验数 据和观察到的现象记录在表格里。 （2）分析与归纳，由表格中数据可得： 1 小灯泡额定功率为 。 2 小灯泡亮度由 决定。 3.在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压恒为 3.0V，小灯泡的额定电压为 2.5V，滑动变阻器的规格为“20Ω1A”。 (1) 兴趣小组的同学连接好如图甲所示的电路后，闭合开关之前，滑动变阻器 的滑片应置于 端 （选填“M”或“N”）。 (2) 闭合开关后，发现小灯泡不亮，电流表示数为 0，电压表示数为 3.0V，你 认为产生该现象的原因是 发生了断路。 排除故障后，为了测量小灯泡的额定电功率，手在移动滑动变阻器的滑片 时，眼睛应观察 。 (3) 小明移动滑动变阻器的滑片过程中，测量出了 4 组实验数据，描点并绘制 出了通过滑动变阻器的电流 I 随其两端电压 U 变化的图像，如图乙所示。 当电压表示数为 V时，小灯泡正常发光，此时小灯泡的功率为 W。 同组的小英通过计算指出曲线上所标出的五个点中， 点并不是实验直接 测得的数据，她的理由是： 4. 在“测量小灯泡的电功率”实验中，电源电压为 4.5V，小灯泡额定电压为 2.5V，图甲是未连接完整的实验电路： (1) 用笔画线代替导线，将图甲的实验电路连接完整（要求滑动变阻器的滑片 P 向 B 端移动时电流表的示数变大）。 (2) 闭合开关后，小明发现小灯泡不发光，电流表示数几乎为零，电压表示数接近 4.5V，则电路的故障可能是 （填一种情况即可）。 (3) 排除故障后，调节滑动变阻器的滑片，如图乙所示，电压表的示数为 ， 为了测小灯泡的额定功率，应将滑片向 （选填“A”或“B”）端移动。 (4) 改变滑片 P 的位置，获得多组对应的电压、电流值，绘制了如图丙所示的I−U 图像，由图像可知，小灯泡的额定功率为 W。 (5) 由图丙可知小灯泡正常发光时的电阻是 Ω，小灯泡 的电阻是变化的，原因是灯丝电阻受 的影响。 5.小明和同学们想要测量额定电流为 0.3A 小灯泡的额定功率，却发现电压表已经 损坏，于是他们利用“20Ω2A”的滑动变阻器以及原有器材（电源电压恒为 4.5V）， 又设计了如图所示电路，测量过程如下： (1) （填开关通断情况），移动滑动变 阻器的滑片，当电流表的示数为 0.3A 时，小灯泡正常 发光。 (2) 保持滑动变阻器的滑片位置不动， （填 开关通断情况），记下电流表的示数为 0.3A。 (3) 则小灯泡的额定电功率为 W。 6. 小鹏想测量标有“0.5A”字样小灯泡的额定功率。老师从实验室中拿出最大阻 值未知的滑动变阻器 R2和一个电压未知的电源（以上两器材均能满足实验要 求），经过思考，利用原有的“20Ω1A”滑动变阻器 R1和电流表等器材，小鹏设 计了如图所示的电路，请你帮他完成实验。 (1) 为了完成实验请在图中的虚线框中填上滑动变阻器 R1，R2。 (2) 先将 R1，R2 的滑片移至最右端。闭合开关 S、S1，断开开关 S2，再将 R2 的滑片移至最左端，电流表的示数为 0.3A。 (3) 将 R2的滑片移至最右端。断开开关 S1，闭合开关 S、S2、向左移动 的 滑片，直至电流表的示数为 0.5A。 (4) ，断开开关 S2，闭合开关 S、S1，电流表的示数恰好为 0.24A。 (5) 小灯泡的额定功率 P 额= W。 7. 小明设计了如图所示的电路，测量小灯泡的额定功率。已知滑动变阻器 R1最 大阻值为 R0，小灯泡额定电压为 U额（U 额小于电源电压）。请将实验步骤补充完整。 (1) 闭合开关 ，调节滑动变阻器 R2的滑片，使电压表 示数为 U 额，小灯泡正常发光。 (2) 闭合开关 S1 S2，使滑动变阻器 R2的滑片 （选填“保持不动”“滑到最左端”或“滑到最右端”），滑动变阻器R1滑片 （选填“保持不动” “滑到最左端”或“滑到最右端”），记下此时电压表示数为 U1。 (3) 闭合开关 S1、S2，滑动变阻器 R2滑片 （选填“保持不动”“滑到最左 端”或“滑到最右端”），记下此时电压表示数为 U2。 (4) 小灯泡额定功率 P 额= （选用字母 U1、U2、U 额、R0表示）。 8. 小明设计了如图所示的电路，用一个电压表或电流表，测量额定电压为 U 额 的小灯泡 L2的额定功率，已知定值电阻的阻值为 R0，电源电压未知。请你完 成下面的步骤。 (1) 将 （选填“电压表并联在 ab 间”“电流表串 联在 a 点”或“电流表串联在 b 点”），只闭合开关 S 和 S1，调节滑动变阻器的滑片使电表的示数为 ， 灯泡正常发光； (2) 只闭合开关 S 和 S2，变阻器滑片位置 （选填“保持不动”“向右移动” 或“向左移动”），读出电表的示数 U 或者是 I； (3) 小灯泡 L2的额定功率表达式为 P 额= 学科网（北京）股份有限公司 $$