初三物理教学第10讲电功率突破三—电功率实验教师版

10电功率突破三电功率实验知识导航 知识互联网 思路导航测量小灯泡额定电功率的几种方法1. 电压表、电流表齐全: (电路与伏安法测电阻的电路很相似) 先调节滑动变阻器, 使小灯泡两端电压达到额定电压; 再读出此时的额定电流, 说明: 不能先用伏安法多次测量取平均测出小灯泡的电阻, 再用, 因为R不是小灯泡正常发光时的电阻. 2. 缺少电流表: 用一个已知阻值的定值电阻和一个电流表串联后替代缺少的电压表(图甲).3. 缺少电压表: 用一个已知阻值的定值电阻和一个电压表并联后替代缺少的电流表(图乙). 图甲 图乙 电路中也可以用过设计开关的控制变为单表测量.模块一 测量小灯泡额定电功率夯实基础【例1】 (2013朝阳一模) 在“测定额定电压为2.5V小灯泡的电功率”的实验中, 小阳同学已连接好如下图甲所示的部分电路. (1) 在小阳所连接的电路中, 有两根导线还没连好, 请你帮他完成电路的连接(其他的导线不要变动); 次数123U/V22.53I/A0.40.42亮度暗 亮(2) 开关试触时, 若发现电流表无示数, 电压表示数较大, 其故障原因可能是 ; (3) 实验中小阳测出了三组数据, 记录在右表中. 若第一次实验时电流表的示数如图乙所示, 请将此示数读出并填入右表中;(4) 他测出小灯泡的额定功率是 W. ABCPDABCPD【答案】 (1) 电路连接如图所示(2) 灯丝断了或小灯泡接触不良(3) 0.36(4) 1【例2】 (2013东城一模) 小军要测量小灯泡的额定功率. 实验桌上备有如下器材: 电源、额定电压U0=3.5V的小灯泡L、滑动变阻器、已调零的电流表和电压表、开关, 导线若干. 他设计了如图甲所示的电路进行实验. (1) 请将实物电路图补充完整. (2) 连接好电路后, 请补充操作步骤: 闭合开关S, 调节滑动变阻器, 使 ; 此时电流表的示数如图乙所示, 电流为 A. (3) 小灯泡的额定功率P_W. 之后小军调节滑动变阻器测出多组数据, 绘出了小灯泡的电流与电压关系的U-I图像如图丙所示, 则图丙中有关此小灯泡功率P的图像可能正确的是 . 图丁POU2A B C DPOI2PU2OPI2O图丙【答案】 (1) 电路连接如图所示 (2) 电压表示数为3.5V; 0.24 (3) 0.84; D【例3】 (2013燕山一模) 小明利用电流表和已知阻值为R0的定值电阻, 测量额定电压为U0的小灯泡L正常发光时的电功率. 他选择了满足实验要求的实验器材, 连接了部分实验电路, 如图所示. (1) 请添加两根导线完成如图所示的实验电路的连接; (2) 请把小明的实验步骤补充完整: 闭合开关_, 断开开关_, ; 断开开关_, 闭合开关_, 保持滑动变阻器滑片位置不变, 记录此时电流表的示数为I; 则灯泡L的额定功率P_. (用已知量和实验中所测物理量的字母表示)【答案】 (1) 如图所示. (2) S、S1 ; S2 ; 调节滑动变阻器, 使电流表示数为U0/R0 S1 ; S、S2 U0(IU0/R0)RxR0S2S3S1【例4】 (2013昌平初三上期末) 小明想利用一块已经调好的电压表和阻值已知的电阻R0, 测量未知电阻Rx的阻值. 他选择了满足实验要求的实验器材, 并连接部分实验电路, 如图所示. (1) 为了测出电阻Rx的阻值, 请你只添加两根导线完成实验电路连接. (2) 开关S1、S3闭合, S2断开时, 电压表的示数为U1; (3) 开关S1、S2闭合, S3 断开时, 电压表的示数为U2. 请你利用U1、U2和R0表示Rx. Rx . 【答案】 (1) 如图所示 (2) U1R0/(U2-U1)RxR0S2S3S1【例5】 (2013顺义一模) 如图所示是小林在测量标有“2.5V”的小灯泡的额定功率时所设计的实验电路, 其中滑动变阻器R2上标有“20 1.5A”的字样. 以下是他所设计的部分实验步骤, 请你帮他补充完整: SLR2R1R1(1) 将电压表调零, 断开开关; (2) 将R1的阻值调为最大, , 闭合开关S, 调节R1使电压表的示数为U1=2.5V, 记录数据; (3) 保持R1的滑片位置不变, , 读出并记录电压表的示数U2, 断开开关S. 根据上述过程进行测量得到的数据, 可以计算出小灯泡的额定功率为: P额= . 【答案】 (2) 滑动变阻器R2的滑片置于a端; (3) 滑动变阻器R2的滑片置于b端; 模块二 六次探究实验及数据处理夯实基础【例6】 (2013西城二模) 实验桌上有如下器材: 符合实验要求的电源一个、已调零的电流表和电压表各一只、滑动变阻器一个、电阻箱一个、开关一个、导线若干. 请你选用上述器材, 设计一个实验证明“当通过导体的电流保持不变时, 导体消耗的电功率与电阻的关系为P = kR (k为常量)”. 要求: (1) 画出实验电路图; (2) 写出实验步骤; (3) 画出实验数据记录表. PRSAR1V【答案】 (1) 实验电路图: (2) 实验步骤: 按电路图连接电路. 断开开关S, 调节电阻箱R的阻值. 闭合开关S, 适当移动滑动变阻器的滑片, 使电流表A的示数为I, 用电压表V测量电阻箱R两端的电压U, 将R、I、U的数据记录在实验记录表中. 仿照步骤, 分别改变5次电阻箱R的阻值, 每次移动滑动变阻器的滑片, 使电流表A的示数仍为I, 用电压表V分别测量各次相应的电压U, 并分别将R、I、U的数据记录在实验记录表中. 利用公式P=UI, 分别计算出6次电阻箱R消耗的电功率P的数值, 并分别记录在实验记录表中. (3) 实验数据记录表: R/I / AU /VP /W【例7】 (2013平谷二模) 实验桌上提供了如下器材: 符合实验要求的电源一个、定值电阻R0一只、滑动变阻器一个、量程满足实验要求的电压表、电流表各一只; 开关一个. 小刚想利用实验桌上的器材, 设计一个实验证明: “定值电阻的电功率与电压的平方成正比”. (1) 在答题卡中的虚线框内画出实验电路图. (2) 写出实验步骤. (3) 根据实验要求, 设计一个记录实验数据的表格. R0【答案】 (1) 实验电路图如图所示.(2) 实验步骤: 按电路图连接实验电路, 电流表、电压表指针调零, 将滑动变阻器滑片P调到阻值最大位置; 闭合开关, 调节滑动变阻器使电流表示数为I1, 读出电压表示数为U1, 将I1 、U1记录在表格中; 再次调节滑动变阻器使电流表示数为I2, 读出电压表示数为U2, 将I2、U2记录在表格中; 仿照步骤(3)再做四次实验, 将四次实验电流表示数I3 I6、电压表示数U3U6记录在表格中; 根据公式: P=UI计算出每次的总电功率并记录在表格中; 利用已知数据计算出U2的六次数值,并记录在表格中. (3) 实验表格: I/AU/VU2/ V 2P/W【例8】 (2012海淀一模) 实验桌上有如下实验器材: 一个满足实验要求的电源(两端电压值符合实验要求且保持不变)、阻值已知的定值电阻一个, 电阻箱(电路图符号)一个, 滑动变阻器一个, 已调零的电流表一块、电压表两块, 开关一个, 导线若干. 请选用上述实验器材, 设计一个实验证明“在R1与R2串联的电路中, 如果R1的电阻值和通过它的电流保持不变, 则电阻R1与R2消耗的总功率P与电阻R2消耗的功率P2的关系为P= P2+ b(b为一个不变量)”. 请画出实验电路图; 写出实验步骤; 画出实验数据记录表. ARPSV2R1R2V1【答案】 (1) 实验电路图如图所示. (2) 实验步骤: 按电路图连接电路. 将滑动变阻器阻值调到最大值, 闭合开关S, 调节电阻箱R2的阻值为适当值. 用电流表A测量电路的电流I0, 用电压表V1测量R1和R2两端的电压U1, 用电压表V2测量电阻R2 两端的电压U2, 将 I0、U1、U2的数据记录在实验记录表中. 断开开关S, 改变电阻箱R2的阻值后, 闭合开关S, 再调节滑动变阻器使电流表的示数仍为I0, 用电压表V1测量R1和R2 两端的电压U1, 用电压表V2测量电阻R2两端的电压U2, 将U1、U2的数据记录在实验记录表中. 仿照步骤, 再进行4次实验. 利用公式P=U1I0和P2=U2I0, 分别计算出6次电阻R1与R2消耗的总功率P和电阻R2消耗的功率P2的数值, 并分别记录在实验记录表中. (3) 实验数据记录表: I0/AU1/VU2/VP2/WP/W【例9】 (2012大兴一模) 小航用实验探究电阻一定时, 电阻消耗的电功率与通过该电阻电流之间的关系. 实验所记录的数据如下表所示. 请你对表格中的数据进行分析, 归纳出本次实验中电功率与电流之间的关系式: . R/ 202020202020I/ A0.10.20.30.40.50.6U/ V2.04.06.08.010.012.0P / W0.20.81.83.25.07.2【答案】 P=(20W/A2)I2【例10】 (2012延庆一模) 小林利用定值电阻R进行实验, 记录的实验数据如下表所示. 表中U为电阻R两端的电压, P为电阻R的电功率. 请根据表中数据归纳电功率P与电压U的关系: 在 的条件下, P = . U/A6912151821P/W1.22.74.87.510.814.7 【答案】 电阻R不变; 【例11】 (2013门头沟一模) 小华在研究“电阻消耗的电功率与该电阻阻值之间的关系”时, 记录的实验数据如下表所示. 请你对表格中的数据进行分析, 归纳出电功率与电阻阻值之间的关系式为: . R/102030405060I/A0.40.40.40.40.40.4U/V4812162024P/W1.63.24.86.48.09.6【答案】 P=(0.16W/)R【例12】 (2013海淀初三上期末) 定值电阻R消耗的电功率P随电阻两端电压U变化的图像如图所示. 请根据图像判断: 当R两端的电压U为2V时, 电阻R消耗的电功率P为_W. P/WU/V01234565101520253035【答案】 4W模块三 利用函数图像计算问题夯实基础【例13】 如图所示是一个小灯泡的电流和电压变化规律图像, 物理学中叫做伏安特性图像. 由图像可知, 当通过小灯泡的电流为0.3A时, 灯泡消耗的功率为 ; 当小灯泡两端的电压为4V时, 灯泡灯丝的电阻为 . 【答案】 0.6W; 10【例14】 标有“6V 1.5W”的小灯泡, 通过它的电流随电压变化的关系如图所示. 若把这样的两只灯泡串连接在8V的电源上, 则此时每只灯泡的电阻及功率为 ( )A. 24 0.67WB. 24 0.8WC. 20 0.96WD. 20 0.8W【答案】 D【例15】 如图所示, 电源电压保持不变, 小灯泡的额定电压为12V. 闭合开关S后, 当滑片P从最右端滑到最左端的过程中, 小灯泡的IU关系图像如图2所示. 则小灯泡的额定功率为 W, 电源电压为 V, 滑动变阻器的最大阻值为 . 【答案】 24; 12; 9【例16】 如图所示是电阻甲和乙的UI图像. 若将甲、乙串联在某一电路中, 当电流为0.1A时, 电源电压为 V; 若将甲、乙并联在电源电压为1.5V电路中, 电路消耗的总功率为 W. 【答案】 2; 0.6【例17】 (2013石景山二模) 额定电压均为6V的甲乙两灯泡, 通过甲乙灯泡的电流随两端电压变化关系如图所示, 由此可知甲灯泡的额定功率为 W. 若将甲乙两灯泡串联接在电压为6V的电源上时, 甲乙两灯泡消耗的功率之比为 . 丙乙甲0.10.20.30.40I/AU/V2468图23L1L2S 【答案】 1.5; 2:1【例18】 如图甲所示电路, 电源两端电压保持不变, R0是定值电阻, R1是滑动变阻器. 图乙中A为通过电阻R0的电流与其两端电压关系的图线, B为通过小灯泡L的电流与其两端电压关系的图线. 闭合开关S1, 断开开关S2, 调节滑动变阻器到某一位置c(图中未画出), 电压表的示数为4V, 电流表的示数为0.4A. 再将开关S2闭合, 将滑动变阻器调到最左端的a点, 则此时电路消耗的总功率为 W. P甲bR1aS2S1AVR0L乙U/VI/ABA0.10.20.30.40.50.60.712345670【答案】 4.2闭合S1, 断开S2, P置于C点 S1、S2闭合, P置于最左端 根据图像A求得R0=30, 灯泡在电流为0.4A时, 其两端电压为2V, 则电源电压U=UC+UL=6V. 则第2状态电路中, 灯泡两端及定值电阻R0两端电压均为6V, 根据图像, 求得电路消耗的总功率: P总=4.2W. 复习巩固【练1】 (2012昌平二模) 实验桌上有如下实验器材: 稳压电源(使用时电源电压保持不变)一个、电阻箱一个、滑动变阻器一个, 电流表、电压表各一块, 开关一个, 导线若干. 请用上述实验器材设计实验, 证明“当电压一定时, 电阻消耗的电功率P跟电阻R的关系为: P =k/R(k为常量)”. 画出实验电路图, 写出实验步骤, 并设计实验数据记录表. 【答案】 电路图(见右图) 实验步骤: 调节电流表、电压表使指针在零刻线位置, 按照电路图连接实验电路, 断开开关S, 滑动变阻器滑片P在阻值最大处; 闭合开关S, 调节电阻箱阻值R, 记录此时电阻值, 移动滑动变阻器滑片P至某位置, 读出电流表的示数I、电压表的示数U, 并把R、I和U的数值记录在表格中; 调节电阻箱阻值R, 移动滑动变阻器滑片P使电压表示数仍为U, 读出电流表的数值I, 并把R、U和I的数值记录在表格中; 仿照步骤, 再做4次, 把对应R、U和I的数值记录在表格中; 根据公式P=IU及I、U的数据计算出电阻箱的电功率P , 并把数据记录在表格中. 实验记录表格R/I /AU /VP /W【练2】 (2013昌平初三上期末) 小林利用定值电阻R进行实验, 记录的实验数据如下表所示. 表中I为通过电阻R的电流, P为电阻R的电功率. 请根据表中数据归纳电功率P与电流I的关系: 在 的条件下, P = . I/A0.20.30.40.50.60.7P/W1.22.74.87.510.814.7 【答案】比例计算复习:【练3】 (2013平谷一模) 将两个定值电阻串联接到电压为U的电源两端, R1消耗的功率为P1, R2消耗的功率为3P1. 将这两个定值电阻并联接在同一电源两端时, 下列说法中正确的是( ) A. 串联时R1与R2两端的电压之比为31B. 并联时R1消耗的功率为16P1C. 并联时通过R1与R2的电流之比为13D. 并联时两电阻消耗的总功率为P1【答案】 B【练4】 (2013燕山一模) 某灯泡直接连在电压不变的电源两端, 灯泡的电功率为16W, 现通过长导线将该灯泡连接到原来的电源上, 灯泡的电功率为9W, 若灯泡的电阻不变, 则长导线消耗的电功率为 W .【答案】 3【练5】 (2013朝阳一模) 两盏额定电压都是U的电灯,它们的额定功率分别为100W和25W, 假设灯丝的电阻不随温度变化, 如果将它们串联后接到电压为U的电路中,两盏灯的实际功率分别为P1和P2, 则P总为 W. 【答案】 20【练6】 (2013房山一模) 如图所示, 电源两端电压为220V且保持不变, 当开关接通点时, 电热器正常工作; 当开关S接通点时, 电热器的实际功率是它额定功率的, 消耗的功率为, 若的阻值是电阻的6倍, 则电热器的额定功率是 W. 【答案】 540电子节能灯人类