搜索
第三节测量小灯泡的电功率实验探究拓展考点必备梳理考点测量小灯泡的电功率(10年4考)提示:见【实验探究拓展】。实验探究拓展考题初做诊断命题点测量小灯泡的电功率(2018·山东东营中考)在“测量小灯泡额定功率”的实验中,老师给同学们提供的器材有:小灯泡(额定电压为2.5V,正常发光时灯丝电阻约为10Ω)、电源(电压恒为6V)、电流表、电压表、开关各一个,导线若干。若实验室只有:R1(10Ω1A)、R2(50Ω0.2A)、R3(100Ω0.5A)三种规格的滑动变阻器可供选择。(1)请画出实验电路图。(2)通过估算,滑动变阻器应选择(选填“R1”“R2”或“R3”)(3)同学们检查器材完好,按电路图连接电路,当闭合开关时,发现电流表指针偏转情况如图甲所示,造成这种现象的原因是。实验探究拓展考题初做诊断(4)同学们纠正了错误,正确连接好电路,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数,请分析出现这种现象的原因是。为测量小灯泡的额定功率,接下来的操作应该是,读出并记录电流表的示数。(5)当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙,示数为,则小灯泡的额定功率为。甲乙实验探究拓展考题初做诊断答案:(1)如解析图所示(2)R3(3)电流表标有“+”“-”号的接线柱接反(4)小灯泡实际功率太小,不足以让小灯泡发光调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压为2.5V(5)0.26A0.65W解析:(1)电流表与小灯泡串联,电压表并联在小灯泡两端。电路图如图所示。(2)因小灯泡额定电压为2.5V,正常发光时灯丝电阻约为10Ω,所以小灯泡正常发光时的电流约为0.25A。电源电压为6V,所以灯泡正常发光时滑动变阻器两端电压为3.5V,所以滑动变阻器的最小电阻为,所以应选R3。3.5V0.25A=14Ω实验探究拓展考题初做诊断(3)电流表指针反向偏转,情况为电流表标有“+”“-”号的接线柱接反。(4)电流表、电压表均有示数,说明电路正常,但小灯泡不放光,说明小灯泡实际功率太小,不足以让小灯泡发光。(5)由图乙可以读出电流表示数为0.26A。小灯泡的额定功率为2.5V×0.26A=0.65W。实验探究拓展考法必研突破考法测量小灯泡的电功率例题(2018·河南商丘中考)小丽手里有一个标有“3.8V”字样小灯泡,她想知道小灯泡正常工作时的电阻,于是在学校实验室找来一些器材连接了如图甲所示的实验电路,电源电压恒定不变。(1)闭合开关前,老师发现小丽连接的电路有一条导线没有连接,请你在图甲中用笔画出这条连线。(要求滑片向左滑动时小灯泡变亮)(2)闭合开关前,将滑片移到(填“最右端”或“最左端”)。闭合开关,移动滑动变阻器滑片,她发现灯泡始终不亮,电流表有示数,电压表无示数,其故障原因可能是。(3)故障排除后,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,示数为A,小灯泡正常工作时的电阻是Ω。实验探究拓展考法必研突破(4)完成上述实验后,小丽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,测出了小灯泡的额定功率,请你帮她完成下列实验步骤:①连接好实验电路,闭合开关S1,将开关S2拨到触点(选填“1”或“2”),移动滑片,使电压表的示数为V。②保持滑片的位置不动,再将开关S2拨到触点(选填“1”或“2”),读出电压表的示数为U。实验探究拓展考法必研突破③小灯泡额定功率的表达式为P额=(用已知量和测量表示)实验探究拓展考法必研突破答案:(1)如图所示(2)最右端灯泡短路了(或电压表短路了)(3)0.3810(4)①23.8②1③3.8V×𝑈-3.8V𝑅0实验探究拓展考法必研突破解析:(1)要求滑片向左滑动时小灯泡变亮,即电流变大,变阻器接入电路的电阻变小,故滑片以左的电阻丝连入电路中,如下图所示。(2)闭合开关前,为保护电路,应使变阻器连入电路中的电阻最大,应将滑片移到最右端;闭合开关,移动滑动变阻器滑片,电流表有示数,说明电路为通路,灯泡始终不亮,电压表无示数,其故障原因可能是灯泡短路了(或电压表短路了)。实验探究拓展考法必研突破(3)故障排除后,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,此时灯的电压为3.8V,此时电流表的示数如图乙所示,图中电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.38A,由I=𝑈𝑅可得,小灯泡正常工作时的电阻:RL=𝑈𝐼=3.8V0.38A=10Ω。实验探究拓展考法必研突破(4)实验步骤:①连接好实验电路,闭合开关S1,将开关S2拨到触点2,移动滑片,使电压表的示数为3.8V;②保持滑片的位置不动,再将开关S2拨到触点1,读出电压表的示数为U;③小灯泡额定功率的表达式的推导过程:在开关的转换过程中,电路的连接关系没有改变,灯仍正常发光,所以在步骤②中,定值电阻的电压为:UR0=U-3.8V,由欧姆定律可得,通过R0的电流:IR0=𝑈𝑅0𝑅0=𝑈-3.8V𝑅0。根据串联电路电流的规律,即灯的额定电流为:I额=IR0=𝑈-3.8V𝑅0。则小灯泡额定功率的表达式为:P额=U额I额=3.8V×𝑈-3.8V𝑅0。实验探究拓展考法必研突破对应练(2017·广东中考)小明探究“电流一定时,导体消耗的电功率与导体电阻的关系”,现有实验器材:稳压电源、电压表、电流表、滑动变阻器、电阻箱(符号为)、开关及若干导线。实验探究拓展考法必研突破(1)为了完成此探究实验,请你在图甲的虚线框内将实验电路图补充完整;若连接电路后,闭合开关,发现电压表的指针偏转如图乙所示,其原因可能是。(2)实验中利用公式计算电阻箱阻值不同时消耗的电功率,实验过程需要记录的物理量有:电阻箱两端电压U、通过电阻箱的电流I和。(3)在实验中,小明需多次改变电阻箱的阻值进行测量,每改变一次阻值,都必须移动滑动变阻器的滑片来控制,多次改变电阻箱阻值的目的是。(4)完成上述实验后,小明又从实验室借了一个额定电压为2.5V的小灯泡和一个单刀双掷开关,设计了图丙所示实验电路图来测量小灯泡的额定功率,实验如下:闭合开关S1,将开关S2拨到触点2,把电阻箱调到10Ω,刚好使电压表的示数为2.5V;再将开关S2拨到触点1,读出电压表的示数为4.5V,小灯泡额定功率P=W。实验探究拓展考法必研突破答案:(1)电路图见解析图电压表正负接线柱接反(2)P=I2R电阻箱的阻值R(3)电流不变多次进行实验使实验结论更具普遍性(避免偶然性)(4)0.5解析:(1)电压表测电阻箱两端电压,电流表测电流,电阻箱与滑动变阻器串联,电路图如图所示。若连接电路后,闭合开关,由图乙可知,发现电压表的指针反向偏转,其原因可能是电压表正负接线柱接反。(2)该实验的原理是利用P=I2R计算阻值不同的电阻箱的功率,然后进行比较分析;因此需要记录的物理量有:电压表示数U、电流表示数I、电阻箱的阻值R。实验探究拓展考法必研突破(3)本实验是探究“电流一定时,导体消耗的电功率与导体电阻的关系”,即改变电阻箱的阻值时,需调节电路中的电流,使每次流过R的电流相等,故必须移动滑动变阻器的滑片来控制电流不变。为了寻找“电流一定时,导体消耗的电功率与导体电阻的关系”的普遍规律,需要多次改变电阻箱阻值,其目的是多次进行实验使实验结论更具普遍性(避免偶然性)。(4)首先使灯泡两端的电压为2.5V,使其正常发光,所以闭合开关S1,将S2拨到触点2,调节电阻箱,使电压表的示数为U灯=2.5V;再测定值电阻两端的电压,将开关S2拨到触点1,保持电阻箱的阻值不变,读出电压表的示数U=4.5V,则电阻箱两端的电压UR=U-U灯=4.5V-2.5V=2V;电路中的电流:,则小灯泡额定功率:P=UI=2.5V×0.2A=0.5W。I=𝑈𝑅𝑅=2V10Ω=0.2A实验探究拓展考法必研突破实验点测量小灯泡的电功率考查方向:电路的连接、故障分析、测量小灯泡的额定功率、根据图象分析问题、滑动变阻器的选取等。实验目的测量小灯泡的电功率实验要求分别测量小灯泡在实际电压等于额定电压、略大于额定电压、小于额定电压时的电功率实验原理P=UI实验电路图实验探究拓展考法必研突破实验器材小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线实验步骤1.按电路图连接实物电路。2.合上开关,调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压为额定电压,观察小灯泡发光情况,记录电流表、电压表示数。3.调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压为额定电压值的1.2倍,观察灯泡发光情况,记录电流表、电压表示数。4.调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压低于额定电压,观察并做记录结论1.不同电压下,小灯泡的功率不同。实际电压越大,小灯泡功率越大。2.小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定,实际功率越大,小灯泡越亮实验探究拓展考法必研突破注意事项:(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根据小灯泡的额定电压值,估计电路中电流、电压的最大值,选择合适的量程,并注意正负接线柱的连接及滑动变阻器正确接法。③连接好以后,检查一遍,保证电路连接正确。(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处。(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)电压表、电流表使用前要调零,读数时要认清仪表所选量程和对应的分度值,读数时视线要正对刻度盘指针所指位置。实验探究拓展考法必研突破问题探究:(1)实验中,滑动变阻器的作用有哪些?【提示】①保护电路;②调节小灯泡两端的电压,使小灯泡两端的电压略低于、等于或高于额定电压。(2)怎样选择电压表、电流表的量程?【提示】电压表量程的选择参照小灯泡的额定电压,选择大于额定电压的量程(有时也可以根据题目中给出的图示、表格数据等信息进行选择);电流表量程的选择采用“试触法”,保证指针偏转角度超过一半,能选小量程的不用大量程(有时也可以根据图示提供的信息或计算等方法进行选择)。(3)在测量过程中,手和眼的分工是怎样的?【提示】手移动滑动变阻器的滑片,眼观察电压表的示数,当示数达到小灯泡的额定电压值时,停止移动滑片。实验探究拓展考法必研突破(4)多次测量数据的目的是什么?能不能用多次测量求平均值的方法求小灯泡的额定功率?【提示】多次测量是为了测出不同电压下灯泡的功率、比较功率和电压的关系;不能用多次测量求平均值的方法求小灯泡的额定功率。小灯泡的额定功率是指在额定电压下的功率,因此应先从测量数据中找到额定电压值和对应的电流值,根据公式P=UI求解。常见的电路故障:(1)灯泡不亮,电压表有明显示数,电流表无示数——灯泡断路;(2)灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数——灯泡短路;(3)调节滑动变阻器滑片的位置,灯泡亮度不变,电流表、电压表示数不变——滑动变阻器接入错误。实验探究拓展考法必研突破例题(2017·河北中考)小明利用如图所给的实验器材测量小灯泡的额定功率,已知电源电压恒为6V,小灯泡正常工作时的电压为3.8V,电阻约为12Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω2A”。实验探究拓展考法必研突破(1)请用笔画线代替导线,完成图甲实物电路的连接。(2)正确连接电路后,用开关试触,灯泡不亮,电压表瞬间满偏,电流表指针几乎不动,电路的故障是。(电路只有一处故障)(3)排除故障后,继续实验,闭合开关,移动滑片,当电压表的指针在某电压值时(请在图乙中标出相应的电压值),小灯泡正常发光,电流表的示数如图丙所示,小灯泡的额定功率是W。(4)测量完灯泡的额定功率后,小明又测量了几组数据,计算后发现灯丝电阻随其两端电压的增大而增大,原因是。实验探究拓展考法必研突破答案:(1)如图所示(2)滑动变阻器断路(3)1.14(4)灯丝电阻随温度升高而增大实验探究拓展考法必研突破解析:(1)测量小灯泡的额定功率实验中,电流表应与灯泡串联,由欧姆定律可知灯泡正常发光的电流约为,由此完成电路连接如答案图所示。(2)正确连接电路后,用开关试触,灯泡不亮,电流表指针几乎不动,说明电路可能有断路,电压表瞬间满偏,说明电压表到电源间是通路,所以电路的故障是与电压