苏科版物理九年级下册15.2 （第二课时）伏安法测量小灯泡电功率（原卷版）

专项十五电功和电热2电功率第2讲伏安法测量小灯泡电功率【知识梳理】电功率的测量利用功能关系：用电能表测用电器消耗的电能W。用秒表测用电器的用电时间t。由定义式_____计算出电功率。利用伏安法：实验室中，常常通过电流和电压的测量来间接得知用电器的电功率。电功率与电压、电流的关系：_____实验：伏安法测量小灯泡的电功率原理：P=UI器材：电源、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡、灯座、开关、导线若干。实验注意事项：开关应处于状态滑动变阻器滑片P处于_____处(目标是为了_____)；按照电路图连接实物图。在连接电路时先连接串联的主电路，后连接电压表；注意电表的连接，量程的选择；检查有无短、断路故障；实验步骤(多次测量)：能过调节滑片P的位置，通常分三次使灯泡两端电压分别等于额定电压、低于额定电压、高于额定电压，分别记下此时的电流表、电压表示数和小灯泡的发光情况。得到两个结论：因为灯泡的灯丝电阻随温度变化而变化，所以，实际电压不同，实际功率不同，所以__________！灯泡亮度由实际电功率决定。【易混淆点】伏安法测量小灯泡的电功率实验目的：学习用电压表和电流表测量小灯泡的额定功率和实际功率，并加以比较。实验原理：要测量小灯泡的电功率，根据电功率公式，可以用电压表测出小灯泡两端的电压，用电流表测出通过小灯泡的电流。实验器材：电源、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡、开关、导线若干。设计并进行实验：按照图所示的电路图连接好实验电路，连接电路时，开关处于断开状态，滑动变阻器的滑片置于最大阻值处。检查电路连接无误后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，使小灯泡两端的电压等于额定电压，记录电压表与电流表的示数，观察并记录小灯泡的发光情况。调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端的电压小于小灯泡的额定电压，记录电压表和电流表的示数，观察并记录小灯泡的发光情况。调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端的电压约为额定电压的1.2倍，记录电压表与电流表的示数，观察并记录小灯泡的发光情况。整理好实验器材。用公式计算出小灯泡的额定功率和实际功率，记录在下表中。实验序号电压/V电流/A电功率/W小灯泡亮度12.50.310.78正常22.00.250.50较暗33.00.381.14较亮分析与论证分析表格中的实验数据后，发现小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡的电功率越大，灯泡发光越亮。小灯泡的亮度直接由它的实际功率决定。小灯泡两端的实际电压只有在不高于额定电压时，才处于安全使用状态。小灯泡的实际功率有多个，额定功率只有一个。实验结论当实际电压等于额定电压时，小灯泡的实际功率等于额定功率，小灯泡正常发光。当实际电压低于额定电压时，小灯泡的实际更率小于额定功率，小灯泡发光较暗。当实际电压高于额定电压时，小灯泡的实际功率大于额定功率，小灯泡发光较亮。注意事项电源电压应高于灯泡的额定电压；滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的正常工作电流，滑动变阻器的最大阻值应与小灯泡的电阻差不多，这样会使滑动变阻器的调压效果明显。连接电路时，电压表的量程要参照小灯泡的额定电压来选择，电流表的量程应根据灯泡的额定电流来选择，如果灯泡的额定电压或电流位置，则要采用试触的方法判断。连接电路时，开关要断开，防止由于电路连接错误而发生短路，损坏电流表。闭合开关前，要将滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置，以防止电路中电流过大，其保护电路作用。调节小灯泡两端的电压高于额定电压时要注意缓慢调节滑动变阻器的滑片，实际电压不能超过额定电压的1.2倍，同时通电时间不能过长，否则容易烧坏小灯泡。注意：伏安法测小灯泡电功率与伏安法测电阻阻值的异同。相同点：①实验电路基本相同，可采用同一电路；②实验方法相同，都是伏安法；③测量的物理量相同，都测量电流I和电压U。不同点：①实验原理不同，测小灯泡电功率的实验原理，测电阻阻值的实验原理是；②数据处理方式不同，测电阻阻值时需要多次测量，最后求平均值以减小实验误差，而测小灯泡电功率时也需要多次测量，但不能用来求平均值，而是寻找不同电压下的电功率有什么规律。实验中电路故障分析故障现象故障原因灯泡不亮闭合开关，灯泡不亮，电压表、电流表有示数①滑动变阻器接成定值电阻②电源电压太低闭合开关，灯泡不亮，电压表、电流表无示数①电源、电流表、开关或滑动变阻器损坏②接线柱接触不良③连接导线断裂闭合开关，灯泡不亮，电流表几乎无示数，电压表指针明显偏转①灯泡的灯丝断了或灯座与灯泡接触不良②电流表和电压表的位置互换了电表问题电流表与电压表的指针向没有刻度的方向偏转电流表和电压表的“﹢”“－”接线柱接反了电流表与电压表的指针偏转角度很小①电表的量程都选择过大②电源电压过低电表的指针超过最大刻度①量程选择过小②电路中出现短路滑动变阻器问题滑动变阻器的滑片滑动时，电表示数及灯泡的亮度无变化滑动变阻器连接错误，没有遵循“一上一下”的接线原则，使滑动变阻器接成了定值电阻无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数总小于灯泡的额定电压电源电压过低闭合开关瞬间，灯泡发出强光后立即熄灭，电流表指针偏转后又回到零刻度线处，电压表仍有示数灯泡两端电压过高，滑动变阻器的滑片没有置于阻值最大位置知识点一：测量小灯泡的电功率【探究重点】伏安法测导体电阻实验和伏安法测小灯泡的电功率实验区别实验所用器材相同，电路图基本相同，测量方法相同，记录的数据也基本相同。区别：1．原理不同R=U/I，P=UI；2．测电阻时，为了减小误差而应多次测量求平均值；测电功率时，通过每组实验的数据求出的是用电器在不同电压下的实际功率，所以绝对不能求几次实验结论的平均值(滑动变阻器的调节作用不同)。【典例分析】如图所示，是小强同学做电学实验时所画电路图的一部分，其中小灯泡的铭牌看不清楚，根据此图，可以直接研究的问题是()A．测小灯泡正常发光的电阻B．测小灯泡消耗的电能C．测小灯泡实际电功率D．测小灯泡额定电功率【真题操练】(2020·无锡)在测量额定电压为2.5V的小灯泡的电功率时。小红所观察和记录的结果如表所示。小灯泡两端的电压U/V0.51.01.522.53通过小灯泡的电流I/A0.120.160.190.230.250.28小灯泡的亮度暗→亮正常发光过亮分析实验记录，她得出了以下结论①小灯泡的额定功率为0.625W②小灯泡的实际功率越大，亮度越亮③小灯泡的电阻随两端的电压升高而增大①小灯泡和阻值为2Ω的定值电阻串联接在电压为3V的电源两端时，能正常发光，其中正确的是()A．只有① B．只有①② C．只有①②③ D．①②③④都正确知识点二：测量小灯泡电功率实验【探究重点】电能表测用电器的电功率步骤：1．使室内其他用电器均停止工作，只让待测用电器工作；2．记下电能表转盘转过一定转数n所用的时间t；3．计算用电器的实际功率。【典例分析】小华在“测量小灯泡的电功率”的实验中，选择了额定电压为2.5V的小灯泡，电源电压保持6V不变，滑动变阻器规格为“50Ω1A”。(1)小华连接的电路如图甲所示，闭合开关，电流表有示数，小灯泡(亮/不亮)；(2)检查后发现电路连线存在一处错误，请你在错误的导线上面“×”，用笔画线代替导线，画出正确的连线；(3)排除故障后闭合开关，移动滑片，当电压表示数为2V时，电流表的示数如图乙所示，此时灯泡的功率为W，要测灯泡的额定功率，则应将滑动变阻器的滑片向(左/右)移动，调节过程中，眼睛应注视(滑动变阻器/电压表/电流表)；(4)小华还想探究“电流与电阻的关系”，她将小灯泡换成5Ω的定值电阻，电路其他部分的连接均未改变，实验时保持定值电阻两端的电压为2V不变，当完成第一组实验，小华断开开关，拆下5Ω的电阻，改接15Ω的电阻，对于接下来的操作，小华认为：应闭合开关，移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为2V，记下电流表示数。小华的做法(合理/不合理)，原因是。【真题操练】一只小灯泡的额定电压为2.5V，正常发光时的电流约为0.3A，小明想测量这个小灯泡的额定功率，实验室中有如下器材，一个电压表、一个电流表，一个开关，电源、滑动变阻器、导线若干。(1)请你用笔画线代替导线，将电路连接完整。(2)电路正确连接后，闭合开关，发现小灯泡不亮。电流表无示数，电压表有示数，出现这一故障的原因可能是。(3)排除故障后，闭合开关并移动滑动变阻器的滑片，这一过程中眼睛要一直观察表示数的变化，直到小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为W。知识点三：特殊法测量小灯泡电功率【典例分析】在“测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率”实验中。(1)请用笔画线代替导线将如图甲所示的电路连接完整。(2)闭合开关前，图甲中滑动变阻器的滑片P应位于(选填“”或“”)端。(3)连接好电路后，闭合开关，小明发现无论怎样调节滑动变阻器滑片P，小灯泡都不发光，电压表的示数为零，电流表有示数，电路故障可能是。(4)排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P到某一位置，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W。(5)实验中，发现电压表突然损坏了，于是增加一个已知阻值的定值电阻和两个开关，利用一只电流表，也可以测出小灯泡的额定功率。实验电路如图丙所示(电源电压恒定但未知)，请你完成实验。①闭合开关S、S1，断开开关S2，移动滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数为；②保持滑动变阻器的滑片P不动，，读出电流表的示数为；③请写出小灯泡额定功率的表达式：(用、、表示)。【真题操练】(2020·镇江)小华用图1所示电路来测量小灯泡的电功率(部分器材的规格已标明)(1)图1是小华正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验电路。请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处∶①____；②____｡(2)闭合开关进行实验，小华发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数始终为3V，而电流表示数始终为零，已知仅导线发生故障，则图1中导线____(选填“①”､“②”或“③”)发生了____(填写故障名称)(3)小华进行了六次实验，记录实验数据并在U-I图像中描点，得到小灯泡两端的电压与电流的关系图像如图2所示，则根据记录的数据和图像可知∶①小灯泡的额定功率为____W｡②实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为____A.5Ω2AB.10Ω2AC.20Ω1AD.30Ω1A(4)实验结束后，小华继续对滑动变阻器两端电压与通过它的电流关系进行了探究，则他画出的U-I图像应为图3中的虚线____(选填“①”､“②”或“③”)，你选择的依据是____｡如图所示，是小强同学做电学实验时所画电路图的一部分，其中小灯泡的铭牌看不清楚，根据此图，可以直接研究的问题是()A．测小灯泡正常发光的电阻B．测小灯泡消耗的电能C．测小灯泡实际电功率D．测小灯泡额定电功率在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡额定电压为2.5V(电阻约为10Ω)，电源电压为4.5V。(1)本实验的实验原理是，连接电路时开关应处于状态；(2)请你用笔画线代替导线将图甲中电路连接完整(要求：连线不得交叉)；(3)若有规格分别为“5Ω1A”，“20Ω0.5A”，“50Ω0.2A”的三个滑动变阻器供选择，为了使实验能顺利进行，他应选用规格为的滑动变阻器连入电路；(4)连接好电路后，闭合开关，移动滑片P到某一位置，电压表的示数是1.8V，若要测量小灯泡的额定功率，应将实物电路中滑动变阻器滑片P向(选填“A”或“B”)端移动，才能使电压表的示数为2.5V；(5)当电压表示数为2.5V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示为A，则小灯泡的额定功率是W；(6)若继续使用该实验电路，还可以进行的实验有(只要求填写一个实验名称)。(2020·湖北省武汉市中考模拟五)小柯同学做“测定小灯泡的电功率”的实验，现有电源(电压保持6V不变)、待测小灯泡(标有“0.28A”字样)、电流表、电压表(只有0～3伏档完好)、滑动变阻器、开关及导线若干，正确连接电路后进行实验。(1)在移动变阻器滑片至某一位置时，小柯发现电压表示数如图(a)已满刻度，电流表示数如图(b)所示，读出电流表的示数为________A，但小灯泡仍无法正常发光。(2)小柯经过思考重新连接电路进行实验，将新测得的三组数据记录在下表中。实验序号电压U/(伏)电流I(安)13.00.2422.20.2831.70.30①请根据相关信息分析，将方框中小柯重新连接的电路补充完整；②求出该小灯泡的额定功率为________W。在“测量小灯泡电功率”的实验中(小灯泡标有“2.5V”字样)。(1)如图甲所示，正确连接电路后，闭合开关，小明发现无论怎样调节滑动变阻器，灯泡都不亮，电流表无示数，电压表有示数，则电路故障可能是

。(2)排除故障后，移动滑片P到某一位置时，电压表示数如图乙所示，为了继续完成实验，应将滑片P向

(A/B)端移动。小明根据实验所测的数据，作出如图丙所示的图像，则小灯泡的额定功率为

W。(3)测量结束后，小明应先

，然后拆除

上的导线，再拆除其他导线。(4)小明对本实验进行了拓展思考，以下探究活动用该实验装置中的器材不能完成的是 ()A.测量小灯泡的电阻 B.探究串联电路电流的特点C.探究串联电路电压的特点 D.探究电流与电压的关系如图所示，在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，电阻大约为10Ω，有两个规格分别为“10Ω1A”的A滑动变阻器和“50Ω2A”的B滑动变阻器，电源电压为6V。(1)本实验中应选择(选填“A”或“B”)滑动变阻器。(2)请你用笔画线代替导线将如图甲中的实物电路连接完整，要求滑动变阻器的滑片向右移动时，灯的亮度逐渐变亮。(3)连好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，但电压表有示数。则电路故障是。(4)故障解决后，继续进行实验，发现电压表的示数如图乙所示，要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向(选填“右”或“左”)端移动，继续实验并根据实验中电压表示数和电流表示数作出如图丙所示图像，则小灯泡的额定功率为W。(5)小明观察电流表和电压表均标有电阻值，请教老师后得知这是电表的电阻，根据图甲所示的电路测出的小灯泡的额定功率跟真实值相比(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。(6)若电流表损坏了，小华利用现有的实验器材，增加了一个阻值为10Ω定值电阻R1，单刀双掷开关，来测量小灯泡的额定功率。请帮他设计一个电路图画在虚线框中。(7)实验结束后，小明将该小灯泡单独与一个25Ω的定值电阻R2串联后接入电源两端，此时R2的功率是W。如图是测量额定电压为3.8V的小灯泡的电功率的实物电路，小灯泡的电阻约为8Ω。(1)请完成实物图的连接，要求滑片向左滑动小灯变亮；(2)连接电路时开关应，滑动变阻器滑片应置于(选填“”或“