测量小灯泡的电功率

1 测量小灯泡的电功率测量小灯泡的电功率 作者 李明作者 李明 南京市江宁区上坊中学南京市江宁区上坊中学 用电压表 电流表测量小灯泡电功率的实验是初中电学实验的重点之一 也是各省市中考重点考查的实验之一 考试中 除了考查实验原理 电路图 连接实物电路和读仪表的能力外 为了培养同学们动手动脑的能力 还出现了 一些创新性题型 如考查对电路故障分析和解决实际问题的能力等等 笔者对 近年来中考中出现的相关考点进行了归纳整理 希望对学生了解和掌握该实验 有所帮助 一 知识梳理一 知识梳理 实验目的 实验目的 测量小灯泡在不同电压下工作时的电功率 实验原理 实验原理 根据公式P UI 测出灯两端电压和通过灯泡电流 计算出小灯 泡的电功率 实验器材 实验器材 电源 小灯泡 电压表 电流表 滑动变阻器 开关 导线 实验电路 实验电路 根据实验的目的和原理设计如下电路 实验注意事项 实验注意事项 1 按电路图连接实物电路时注意 1 连接过程中开关应始终处于断开状态 2 实验前 首先要根据小灯泡的额定电压 需选择合适的电源 并估计电路 中电流 电压的最大值 选择合适量程的电流表 电压表 同时还要注意电流 表 电压表正负接线柱的连接 选择滑动变阻器要满足通过滑片的移动能改变 小灯泡两端的电压略大于 等于和略小于灯泡的额定电压 并保证正确接法 一上一下 2 合上开关前 应检查滑动变阻器滑片是否在最大值的位置上 若不是 要弄清楚什么位置是最大位置并调整 3 调节滑动变阻器的过程中 要首先明白向什么方向可以使变阻器阻值变大或 变小 怎么调能使小灯泡两端电压变大或变小 4 根据串联分压的原理 熟练地调节滑动变阻器 测出小灯泡在三种不同电压 下使用时的实际功率 但不要误以为三次测量后要计算平均功率 小灯泡的电 功率是随电压的变化而变化的 这与伏安法测电阻中多次测量取平均值来减小 误差是不同的 小灯泡的电功率的测量是没有平均值而言的 也是没有物理意 义的 二 中考考查类型及典例二 中考考查类型及典例 2 中考考查类型一中考考查类型一 实验所需测定的物理量 实验过程中操作的顺序及其原因实验所需测定的物理量 实验过程中操作的顺序及其原因 分析 重要实验步骤及仪器安装 电路连接以及对实验数据分析并求解相关问分析 重要实验步骤及仪器安装 电路连接以及对实验数据分析并求解相关问 题的考查 题的考查 典型题例一 在 测定小灯泡额定功率 的实验中 电源为两节新的干电池 小灯泡的额定电压为 2 5V 灯丝的电阻约为 8 滑动变阻器上标有 15 1A 字样 1 实验的原理 用公式表示 是 2 请在虚线框内画出该电路的电路图 3 在连接电路时 开关应处于 状态 滑动变阻器的滑片应调到 处 4 请用笔画线代替导线 把图中的电路元件连接成实验电路 连线不得交 叉 5 实验过程中 调节滑动变阻器 当电压表的示数为 V 时 灯泡正常 发光 若此时电流表的示数如图所示 则通过灯泡的电流为 A 小灯泡的 额定功率是 W 6 为了能得到比较准确的小灯泡的额定功率 小明改变了接入电路的滑动变 阻器的阻值 分别得到三组数据 算出三个电功率值 再求平均值 他这样做 合理吗 为什么 答 7 正确连接好电路 闭合开关后 发现灯泡两端的电压只有 2V 这时应调 节滑动变阻器的滑片向 移动 依实物图 使电压表的读数为 V 才能使小灯泡正常发光 8 实际实验的有关记录与计算如下表 实验次数电压 V电流 A功率 W 12 00 260 52 22 50 300 75 33 00 320 96 3 该同学注意到小灯泡的亮度变化是 第一次比第二次暗 第三次比第二次 亮 你认为 根据他观察的现象和实验数据分析 可得出一些什么结论呢 请 说出两点 两点的意思应不同 答案 1 P UI 2 如下图所示 3 断开 滑动变阻器最大阻值处 4 略 5 2 5 0 3 0 75 6 不合理 实验测量的是小灯泡在三种不同电压下使用时的实际功率 小灯泡的电功率是随电压的变化而变化的 小灯泡的电功率的测量是没有平均 值而言的 也是没有物理意义的 7 略 依实物图 2 5 8 灯泡两 端电压越大 功率越大 灯泡实际功率越大 灯泡越亮 中考考查类型二 根据所给测量工具或自选测量工具或在测量工具不够的情 中考考查类型二 根据所给测量工具或自选测量工具或在测量工具不够的情 况下 如何设计实验来测量小灯泡的额定功率况下 如何设计实验来测量小灯泡的额定功率 测定小灯泡电功率通常采用伏安法 用电压表测电压 用电流表测电流 测定小灯泡电功率通常采用伏安法 用电压表测电压 用电流表测电流 但如果缺少其中某一电表或其中某一电表量程损坏 如何采用转换法 来设计但如果缺少其中某一电表或其中某一电表量程损坏 如何采用转换法 来设计 实验进行测量 实验进行测量 1 1 电压表和定值电阻替代法测量小灯泡的额定功率 电压表和定值电阻替代法测量小灯泡的额定功率 典型题例二 现有电压表 滑动变阻器 已知阻值的电阻 R0 额定电压为 2 5V 的待测小灯泡 电池组 开关各一个 导线若干 利用以上器材测定该小灯泡 的额定功率 要求 在方框内画出实验电路图 1 写出实验的步骤 2 写出测定小灯泡的额定功率的表达式 答案 1 如下图所示 2 实验步骤 4 a 根据电路图连接电路 电压表并联在小灯泡的两端 b 闭合开关 调节滑动变阻器 使电压表的示数为 2 5V c 滑片不动 再将电压表并联在 R0两端 闭合开关记下电压表的示数 U2 3 小灯泡的额定功率为P UI 2 5V U2 R0 2 2 电流表和定值电阻替代法测量小灯泡的额定功率 电流表和定值电阻替代法测量小灯泡的额定功率 典型题例三 现有电流表 滑动变阻器 已知阻值的电阻 R0 额定电压为 2 5V 的待测小灯泡 电池组 开关各一个 导线若干 利用以上器材测定该小灯泡 的额定功率 要求 1 在方框内画出实验电路图 2 写出实验的步骤 3 写出测定小灯泡的额定功率的表达式 答案 1 如下图所示 2 实验步骤 a 根据电路图连接电路 先将电流表与电阻 R0串联 b 闭合开关 调节滑动变阻器 使电流表的示数 I0和 R0的乘积为 2 5V c 滑片不动 再将电流表与小灯泡串联 闭合开关记下电流表的示数 I 3 小灯泡的额定功率为P UI 2 5V I 3 3 伏安法的转换法测小灯泡的额定功率 伏安法的转换法测小灯泡的额定功率 典型题例四 在用电流表 电压表测小灯泡功率的实验时 灯泡上标有 3 4V 字样 小红设计了实验电路图 如图甲所示 并连接了部分实验电路 如图乙所示 1 请帮助小红完成实验电路的连接 2 假若电压表 15V 量程损坏 3V 量程能正常使用 电源电压为 6V 且稳定不 变 仍利用现有的器材完成实验 你认为如何操作 5 答案 1 略 2 将电压表接在滑动变阻器两端 调节滑片 当电压表的示数为 2 6V 时 就表明灯泡正常工作了 记下电流表的示数 4 4 通过测量小灯泡正常发光时的电流来测量小灯泡的额定功率 通过测量小灯泡正常发光时的电流来测量小灯泡的额定功率 典型题例五 萧宏同学设计了一种实验方案测量额定电压为 3 8V 小灯泡的额定 功率 其中电源电压未知 电阻 R 的阻值已知 方案为 1 电路图如上图所示 将开关 S 拨到位置 1 移动滑片 P 至任一位 置 读出电流表的示数 I1 2 将开关 S 拨到位置 2 滑片位置不动 读出电流表的示数 I2 3 现算出灯泡的电阻 RL 请你用所测的物理量表示 再根据 P0 U02 RL 计算出小灯泡的额定功率 他按此方案测量 发现实验结果与真实 值相差较大 原因是 仔细分析后 他认为要准确测出灯泡的额定功率 只需将上述步骤 1 改为 答案 1 I1R I2 I1 2 灯丝电阻随温度而变 测出的 R 值不是正常工作状态下的电阻 3 开关 S 拨到位置 1 移动滑片 直至电流表示数为 3 8V R 中考考查类型三中考考查类型三 实验故障分析 实验故障分析 电学实验中的故障一般有这样几种情况 连接电路时 开关未断开 滑动电学实验中的故障一般有这样几种情况 连接电路时 开关未断开 滑动 变阻器未以最大阻值接入电路 电表连接方式错误 电压表并联 电流表串联 变阻器未以最大阻值接入电路 电表连接方式错误 电压表并联 电流表串联 电表量程选择错误 电表测量对象错误 滑动变阻器连接错误 用电器短路 电表量程选择错误 电表测量对象错误 滑动变阻器连接错误 用电器短路 用电器断路等等 用电器断路等等 典型题例六 小明在用电流表和电压表测量额定电压为 2 5V 小灯泡电功率的实 验中 所用仪表完好 按照电路图连好电路后 在实验过程中分别出现了下列 情况 请你帮他找出各自故障的原因 1 连接好电路 闭合开关后 看到电流表指针如下图所示偏转 原因是 6 2 将最后一根导线刚连好 马上看到灯泡发光 原因是 3 闭合开关后发现灯泡不亮 你认为电路故障原因不可能不可能是 灯泡没有旋进灯座 开关接触不良 灯泡的灯丝断了 电流表被短路 4 连接好电路 闭合开关后 发现小灯泡不亮 而电压表有示数 电流表示 数为零 产生这一现象的原因是 写出一条 即可 5 连完电路并闭合开关后 发现小灯泡不亮 电压表示数为零 电流表有示 数 产生这一现象的原因是 6 接好电路后 闭合开关发现小灯泡特别亮 其原因是 7 当闭合开关时 小灯泡较暗 滑动变阻器滑片移动时不能改变小灯泡的亮 暗程度 其原因是 8 若在实验中电流表 电压表都正常工作而且都有示数 灯泡能发光 滑