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7测定小灯泡的电功率

发布时间:2013-12-16 14:43:33  

实验七 测定小灯泡的电功率

一、实验介绍

考纲要求:设计用电流表、电压表测定小灯泡的电功率实验。知道实验目的和器材,设计记录实验数据和表格;能辨认实验所使用的小灯泡的额定电压(或额定电流),能读出小灯泡正常发光时的电流值(或电压值);学会规范、正确、熟练地连接电路,学会用滑动变阻器改变小灯泡两端的电压(或电流)

(一)设计方案

1.测量小灯泡的电功率需要先测量哪些物理量

2.观察一些电器设备的铭牌、说明书,记下他们的部分额定值,计算尚未标明的额定值,

(二)实验要求

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: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。 (用电流表和电压表分别测出通过小灯泡的电流和其两端电压,因为要测量不同电压下的功率,所以电路中要接入滑动变阻器,用来改变小灯泡两端电压。)

实验装置:

实验步骤:

1.观察小灯泡,小灯泡的额定电压为__________。

2.根据电路图连接电路

3.滑动变阻器的滑片移到最大阻值处,闭合电建。

4.调节滑动变阻器的滑片,观察小灯泡的亮暗程度随电压表示数的变化情况。

5.当电压表示数为额定电压时,记下电流表的示数。

6.当电压表示数略高于额定电压和略低于额定电压时,分别记下电压表、电流表的示数。

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.闭合电键前,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.使用滑动变阻器时,要明白滑片向什么方向移动可以使变阻器连入电路的阻值变大或变小,怎么调能使小灯泡两端电压变大或变小。

4.电源电压、滑动变阻器的最大阻值的选取应合理

二、考情分析

例1.(2008年上海中考)小华同学在“测定小灯泡的功率”实验中,所用电源电压为

4.5V、7.5V和9V中的一个,滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样,小灯泡标有“4.5V”字样,估计小灯泡的额定功率小于1.5W。他按图连接好电路,先将变阻器的滑片移至__________端(选填“A”或“B”),然后闭合电键S,再移动变阻器的滑片P,观察到小灯泡发光逐渐变________(选填“亮”或“暗”)。当小灯泡正常发光时,变阻器的滑片P恰好在中点上(即连入电路的电阻为10Ω)。小华所用的电源电压为________V,小灯泡的额定功率为__________W。

第1题图

【出题背景】

本题是以测量小灯泡额定功率的实验为载体考电学实验的综合分析能力。

【解题思路】

在电学实验中,如果在实验电路中连接了滑动变阻器,为确保电路安全,在合上电键前应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处。

因为小灯的额定电压为4.5伏,电源电压一定大于4.5伏。

如果电源电压为9伏,那么当小灯正常发光时,滑动变阻器两端的电压也为4.5伏,通过的电流为0.45安,发光的电功率为2.025瓦,与条件不符。

因此电源电压为7.5伏,额定电流为0.3安,额定功率为1.35瓦。

例2.(2009年上海中考)小张、小李和小王三位同学各自进行“测定小灯泡电功率”的实验。实验中使用的小灯标有“2.5V”字样,滑动变阻器标有“20Ω 2A”字样,电源电压为6伏且不变。

第2题图

(1)小张连接的电路如图所示,图中尚有一根导线未连接,请用笔画线代替导线在图中正确连接。

(2)小李正确连接电路,闭合电键,移动变阻器的滑片,电压表的示数__________(选填“变大”或“变小”);当变阻器的滑片恰好在中点上(即它接入电路的电阻为10欧),小灯泡正常发光,小灯的额定功率为__________瓦。

(3)小王正确连接电路,闭合电键,移动变阻器的滑片,小灯始终不亮。小王在查找电路故障时发现,电流表的示数为0、电压表示数为6伏。若电路中只有一处故障且只发生在小灯或滑动变阻器上,电路故障是_______________________________________________。

【出题背景】

本题考查对电路的综合分析、计算等各方面的能力。串联电路时初中物理重点研究的一种电路连接方式。在串联电路中利用滑动变阻器不断改变电路中的电阻值,当小灯泡两端的电压为额定电压时,小灯泡正常发光,读出小灯泡的电流,即可求出小灯泡的电功率。

本题还考察对电路故障的分析判断能力。初中物理电学中常见的电路故障为短路和断路。短路时由于电路中某处电阻减小为零,从而使电流变大;断路是因为电路中某处断开,电阻值增大而使得电流不通过。

【解题思路】

a.在做“测定小灯泡电功率”实验的过程中,电压表应并联在小灯的两端,所以电压表的“-”接线柱与小灯泡的右接线柱之间应连接一根导线。

b.在实验过程中电键刚闭合时,滑动变阻器连入电路的电阻为最大,此时电路中的电流为最小。所以移动变阻器的滑片时,变阻器的电阻逐渐变小,电路中的电流逐渐变大,小灯泡两端的电压(电压表示数)也逐渐变大。

c.由串联电路的电压特点,知道滑动变阻器的电压为6伏-3.5伏=2.5伏,即小灯的额定电流也可求出为0.35安,额定功率求出为0.875瓦。

d.由于电流表示数为零,则故障为断路,断路处的电压为电源电压,,所以可判断出是小等故障。

例3.(2011年上海中考)小华同学做“测定小灯泡的电功率”实验,现有学生电源(电压为2伏的整数倍),待测小灯(标有“2.5V”字样、额定功率在0.5瓦~0.8瓦之间)、电压表、电流表、滑动变阻器、电键以及导线若干;他正确串联实验器材,然后,将电压表并联在电路中。闭合电键后,继续移动变阻器的滑片,观察到随着小灯泡亮度逐渐而增加,电压表的示数逐渐变小。他经过思考后,继续移动变阻器的滑片使小灯泡继续发光,并记下了此时电压表和电流表的示数。

①请画出小华同学连接的实验电路图

②如果将小华所记录的电压表和电流表的示数相乘,得到的电功率为1.65瓦。请根据相关信息计算出小灯泡的额定功率。

【出题背景】

“测定小灯泡电功率”实验题是历年上海市中考考查的重点,因为它涉及了电学中串联电路特点、电功率等知识以及电路实验操作的相关内容,可以说大部分电路的考核点都与之有关,知识的综合性较高,同样对考生的阅读、分析、推理能力要求也比较高。

【解题思路】

a.要求画出实验电路图。这是一个小灯与滑动变阻器串联的实验电路,其关键点在于

电压表并联的位置。根据条件“观察到随着小灯亮度的增加,电压表的示数变小”,可以得出电压表一定并联在滑动变阻器的两端。

b.要求计算小灯的额定功率。由于电压表并联在滑动变阻器两端,则电压表示数与电流表示数的乘积不是小灯的额定功率。现已知小灯的额定电压为2.5伏,额定功率在0.5瓦~0.8瓦之间,可计算出小灯的额定电流在0.2安~0.32安之间。又因为电压表与电流表示数的乘积为1.65瓦,可计算出电压表的示数在8.25伏~5.16伏之间。即电源电压的取值范围在10.75伏~7.66伏之间。由题意,电源电压为2伏的倍数,则电源电压只能为8伏或10伏,则可得出小灯的额定功率:当电源电压为8伏是,额定功率为0.75瓦,电源电压为10伏时,额定功率为0.55瓦。

三、立即冲刺

基础题

1、某同学在“测定小灯泡额定功率”的实验中,所用小灯标有“2.5V”字样,

(1)请你在虚线框中画出正确的电路图。(用2B铅笔在答题纸的相应位置作图)。连接电路时,电键应处于 状态。

(a)

图16

(b)

(2)当小灯正常发光时,电流表示数如图16(b)所示,则小灯泡的额定功率为瓦,实验中,移动滑动变阻器的滑片是为了 。

2、在“测定小灯泡的电功率”实验中,请完成空格处的内容。

① :测定小灯泡在不同电压下的电功率。

② 实验原理: 。

③ 在图14所示的电路中,为了测出额定电压

为2.5伏小灯泡的额定功率,闭合电键S,移动滑动

变阻器的滑片P,眼睛应注意观察 的示

数;当电压表的示数为2.5伏时,电流表的示数为

0.3安,则小灯泡的额定功率为 瓦。

图14

3、在“测定小灯泡的电功率”实验中,实验器材齐全、完好,电源由新干电池组成,小灯标有“2.5V”字样,滑动变阻器标有“20Ω 2A”字样。小陈同学按图14(a)所示的电路

图连接电路,在利用电键S进行试接触操作的过程中,发现电压表的示数如图14(b)所示,经过观察和思考后,他发现产生这一现象的原因是:___________________。调整后,重新进行实验,当小灯正常发光时,滑片的位置恰好在变阻器的中点上(即它接入电路的电阻为10欧),电压表的示数_______伏,电流表的示数为_______安,小灯的额定功率为_____________瓦。

(a) (b)

图14

4、小明在做“测量小灯泡电功率”的实验中,所用器材有额定电压为“2.5V”的小灯泡,

以及符合实验要求的电源、滑动变阻器、电表、电键和导线。实验前电压表和电流表已调零,实验时用导线a、b、c、d、e、f、g按图10方式连接电路。

(1)闭合电键前应把滑动变阻器滑片P调到 (选填“A”或“B”)端。

(2)闭合电键,调节滑动变阻器,结果出现了下列现象,请分析其原因:

①小灯泡不亮,电压表的示数始终为3伏,电流表的示数始终为零,则可能是元件 出现断路;

②小灯泡能发光,电流表有示数,电压表的示数始终为零,则可能是导线 出现断路。

(3)小明排除故障后,调节滑动变阻器,测得右表中的三组数据。则小灯泡的额定功率为 瓦。

5、某同学用电源、电压表、电流表、标有“20?2A”字样的滑动变阻器、电键及导线若干做“测定小灯泡功率”实验。小灯上标有“3.8伏”字样,他正确连接电路,实验步骤正确,闭合电键S,观察到电流表示数为0.3安,电压表示数为0伏,灯不亮,他移动滑动变阻器的滑片,灯始终不亮。该同学断开电键,换用一个相同规格的灯接入电路,重新进行实验,当闭合电键,移动滑动变阻器的滑片,发现滑片在中点位置时,小灯正常发光。请分析前面小灯不能正常发光的原因___________,电源电压为__________伏,小灯正常发光时,变阻器连入的电阻为____________欧,小灯的额定功率为_________瓦

6、在“测定小灯泡电功率”的实验中,实验室提供的滑动变阻器有A:“5Ω 3A”,B:“20Ω 2A”,C:“50Ω 1.5A”三种,小灯泡上标有“2.2V”字样,电源电压为6伏不变。

①某同学连接的电路如图15所示,有一根导线尚未连接,请用笔线代替导线连接,使滑动变阻器连入电路中电阻值最大。

②该同学正确连接好电路,闭合电键,移动滑动变阻器的滑片到中点位置时,小灯恰好正常发光。此时电流表示数如图16所示,则小灯正常发光的电流为 安,滑动变阻器选用的是 (选填字母),小灯的额定功率为 瓦。

图16

7、小明、小华和小红三位同学各自进行“测定小灯泡电功率”的实验。实验中所用器材规格均相同,小灯标有“3.8V”字样,电源电压为6伏且保持不变。

(1)小明连接的电路如图16所示,图中尚有一根导线未连接,请用笔线代替导线在图中正确连接。要求:若将变阻器的滑片向左移动,闭合电键S后,能使它接入电路中的电阻最大。

(2)小华实验步骤正确,闭合电键后,观察到小灯泡不发光,电压表无示数,电流表的示数为0.3安,若电路中只有一处故障,且只发生在小灯L或变阻器R上,则电路中存在的故障可能是 。

(3)小红正确连接电路,闭合电键后,移动变阻器的滑片,发现无法精确测出小灯泡的额定功率,经思考后她将电路图略作调整,接着她移动变阻器的滑片,当观察到电压表的示数为 伏时,小灯正常发光。若此时变阻器的滑片恰好在中点上,求:小灯的额定功率。

8、小王和小李同学用完全相同的器材测定相同规格的小灯泡的电功率,他们所用电源电压不变,滑动变阻器上标有“5? 1A”字样,小灯标有“0.3A”字样,估计小灯的额定功率在1.2瓦左右。

(1)小王正确连接了实验电路。

图16

(2)小王在实验时他严格按照正确的

实验步骤操作,闭合电键时,观察到电压表、

电流表的示数分别如图16(a)、(b)。

(3)小李正确串联实验器材,然后将

电压表并联在电路中。闭合电键,移动变阻器的滑a 图16

b 片,观察到随着小灯的亮度逐渐增加,电压表的示数逐渐变小。当电流表的示数为_________安时,小灯泡正常发光,此时小李观察到电压表的指针也与16(a)所示相同。

(4)依据上述现象和数据可以求出他们所用的电源电压为_________伏,当小灯泡正常发光时小李同学的实验中变阻器接入电路的电阻为_________欧,小灯泡的额定电压为_________伏,额定功率为_________瓦。

9、某同学做“测定小灯泡的电功率”实验,电源电压为1.5伏的整数倍(几节干电池组成),滑动变阻器上标有“5Ω 3A”字样,小灯泡的额定电压为“2.2伏”、“2.5伏”和“3.8伏”中的一个,连接电路如图13所示。闭合电键,移动滑动变阻器的滑片,发现滑片在中点附近时小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图14所示,则小灯泡的额定电流为 安,小灯泡的额定电压为 伏,小灯泡的额定功率为 瓦。

图13 图14

10、小明同学做“测定小灯泡的电功率”实验。他按图13正确连接电路,所用电源电压为

4.5伏且不变,小灯上标有“2.5V”字样。

①该实验中,串联一个滑动变阻器的目的是为了 。 ②闭合电键前,应先将图13中滑动变阻器R的滑片P移至最__

端(选填“左”或“右)。

③闭合电键后,他发现两电表的示数均不发生变化。

Ⅰ 若灯L或变阻器R发生故障,则故障原因是 。

Ⅱ 若灯L和变阻器R同时发生故障,则故障原因是 。 ④小明换用相同规格的完好器材按正确步骤重新实验,发现当小灯正常发光时电流表的示数为0.2安,则小灯的额定功率为 瓦,此时变阻器R连入电路的电阻为 欧。

图13

二、提高题

1、一个额定电压是2.5伏的小灯泡,其正常工作时电阻约10欧。小明想测定这个小灯泡的额定功率,实验室中有如下器材:电流表、电压表、电键各一个,两个规格分别为 A:“5Ω 1A”,B:“20Ω 0.5A”,的滑动变阻器,导线若干,电源(电压为6伏)。

(1)小明设计了如图19(a)所示电路图,通过分析你认为小明应选用规格为填A或B)的滑动变阻器。

(2)图(b)已连接了部分电路。请你根据图19(a)所示电路图.用笔画线代替导线,将电路连接完整。

03 C P D B 3

A + (a) 图19 (b)

(c)

(3)小明正确选择了滑动变阻器,按图19(a)的电路图连接好电路,闭合电建,发现灯泡发光较暗,电流表有示数.任意移动滑动变阻器的滑片,电压表示数不变(示数不为零)且小于2.5伏。发生上述原因的是 。

(4)小明排除故障后,继续实验。当电压表的示数为2.5V时.电流表的示数(如图19(c)所示),小灯泡的额定功率是 瓦。

(5)小明根据测量灯泡实际功率的多组实验数据,作出了U—I

图象,如图20所示。结果发现图线不是直线,这表明灯泡

的电流与电压 (填“成”或“不成”)正比,

这是因为 。 图20 2、小明在做“测定小灯泡的电功率”实验中,电源电压保持不变。待测小灯所标字样模糊,但其额定电压可能是2.5伏或3.8伏,小灯的额定功率在1.5瓦以内。滑动变阻器有两种规格,分别标有“10Ω 2A”、“5Ω 3A”的字样。小明正确连接电路,且操作正确。闭合电键后,观察到小灯发光较暗,电压表示数如图14(a)所示。他经过分析知道了原因,同时也发现无法直接准确测得小灯的额定电压。小明经过思考、分析,重新进行实验,移动变阻器的滑片在中点附近某位置时,恰好使小灯泡正常发光,此时电流表、电压表的示数如图14(b)、(c)所示。

(a)

图14 (b (c)

小明所测小灯的额定电压为 伏,小灯的额定功率为 瓦。实验中所用滑动变阻器的最大电阻为 欧,所用电源的电压为 伏。

3、某同学做“测定小灯泡的功率”实验,所用器材有电源、待测小灯(标有“2.0V”字样、额定功率在0.4瓦~1.2瓦之间)、两个电压表、滑动变阻器(“10Ω 1.5A”、“20Ω 2A”和“50Ω 1A”中的某一个)、电键以及导线若干。他经过思考后,将两个电压表分别接在滑动变阻器和电源两端进行实验。

①请画出该同学连接的实验电路图。

②若实验中,当灯泡正常发光时,滑片P

的位置恰好在中点上(即它接入电路的电阻为

最大阻值的一半),且两个电压表的示数如图15

(a)、(b)所示,请根据相关信息计算出小灯

的额定功率。(写出计算过程)

4、某同学做“测定小灯泡的电功率”实验,滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样,小灯标有“2.2V”字样,所有器材均完好。他正确连接电路,实验步骤正确,闭合电键后,两电表的示数如图14所示,此时电流表示数为 安,电源电压为 伏;继续移动滑动变阻器的滑片,当小灯正常发光时,电流表指针与刚闭合电键时相比正好偏转了3小格,小灯正常发光时的电流为 安,小灯的额定功率为 瓦。

15

5、小明同学做“测定小灯泡的功率”实验,电源电压是1.5伏的整数倍(即电源由几节干电池串联组成),滑动变阻器标有“50Ω 2A”字样,小灯标有“0.3A”字样,且额定电压为“3.8V”、“4.5V”和“6.3V”中的一个,额定功率在1.0瓦~1.9瓦之间。他正确连接电路,闭合电键后,移动滑动变阻器的滑片,当观察到电流表的示数为 安时,小灯正常发光,发现滑片在中点附近某位置。

请根据相关信息计算出小灯的额定功率。

6、在“测定小灯泡的电功率”实验中,所用电源的电压为4.5伏。小灯泡L标有“2.5V”字样,滑动变阻器标有“20Ω 1Α”字样。

①小王同学在实验时,把电压表串联在电路中、电流表并联在灯泡L的两端,电路其他部分连接正确。若闭合电键,会造成________。(选填“电压表损坏”、“电流表损坏”、“灯泡损坏”或“灯泡不亮”)

②小华同学正确连接电路,闭合电键时,观察到灯泡L闪亮一下后立即熄灭,原因可能是______________________________。

③小明同学正确连接电路,实验操作 规范。闭合电键后,记录的电压表和电流 表的示数如右表所示。

由表可知,灯泡L的额定功率为________瓦。

④若灯泡L两端最大可加2.8伏电压,为保证实验时电路中各元件的安全,参照小明的实验数据,滑动变阻器接入电路的阻值不得小于________欧。

7、小华和小明同学做“测定小灯泡的电功率”实验,现有电源(电压为6伏)、电压表、电流表、滑动变阻器两个(甲标有“20Ω 2A”、乙标有“50Ω 2A”字样)、电键及导线若干,已知两个小灯的额定电压分别为2.5伏和3.5伏。小华和小明各自选取一个变阻器、小灯及其它器材连接电路,闭合电键后,移动变阻器的滑片,直至两个电路中电压表的示数均为3.5伏时,发现两小灯均已正常发光。这时,小华电路中变阻器的滑片在中点位置附近、电流表的示数如图13所示;小明对比后发现电路中小灯的亮度比小华选用的小灯暗。两位同学交流后,发现其中一位同学的电路连接有误。小明将此时电压表和电流表的示数相乘,得到的电功率为1.05瓦。

① 实验中电路连接有误的是_______(选填“小华”或“小明”)。 ② 小华同学选用的变阻器为_______(选填“甲”或“乙”),所测小灯的额定功率为_______瓦。

③ 求小明同学所测小灯的额定功率。

8、甲、乙两同学分别做“测定小灯泡的功率”实验,他们使用的器材中,电源电压相同且不变,滑动变阻器上都标有“20Ω 2A”字样,待测的两小灯额定电流均为0.35安。甲同学正确连接电路,闭合电键后,移动滑动变阻器的滑片,当小灯正常发光时,电压表示数如图17(a)所示,此时滑动变阻器的滑片恰好在中点(即它接入电路的电阻为10欧)。乙同学连接电路后,闭合电键,移动滑动变阻器的滑片,当小灯正常发光时,电压表示数如图17(b)所示,且观察到乙同学的小灯比甲同学的小灯亮。

(1)请画出乙同学连接的实验电路图

b)

图17 (a) 图13

(2)甲同学所测小灯的额定功率P额甲。 (3)乙同学所测小灯的额定功率P额乙。

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