测量小灯泡的电功率练习题.doc

测量小灯泡的电功率
　　知识要点
　　测量小灯泡的电功率的方法和原理：根据P=IU，要测量小灯泡的电功率，需要测量通过小灯泡的电流I和小灯泡两端的电压U，这就需要电流表和小灯泡串联，电压表并联在小灯泡两端，要测量小灯泡在不同电压下的电功率，就需要滑动变阻器和小灯泡串联，通过改变滑动变阻器的滑片位置，改变小灯泡两端的电压和小灯泡中的电流，实验电路图如图所示。

　　典型例题
　　例1、在“测量小灯泡电阻”和“测小灯泡功率”（小灯泡的额定电压为2.5V）两个实验中：
　　（1）都需要测出三组电压值和电流值，前者的目的是______________；后者的目的是________
　　（2）下表是李烁“测小灯泡功率”实验时记录的数据，由此可知小灯泡的额定功率P额=_______________W。

　　（3）同学们在交流实验体会时，有的同学提出：可以根据李烁的测量数据，在非额定电压条件下求出小灯泡的电阻，再由公式 ，求出小灯泡的额定功率P额'，请用这种方法根据表格中的数据算出P额'（要求有必要的计算过程），将P额和P额'进行比较，并分析说明产生这种差异的根本原因。
　　解：
　　（1）用电压表和电流表测小灯泡的电阻和电功率，测量电路和方法完全相同，前者利用 计算灯泡的电阻，后者利用P=IU计算灯泡的功率，测量过程中都要测出三组电压值和电流值，前者的目的是进行多次测量，求电阻的平均值，减小测量的误差；后者的目的是测小灯泡在额定电压下的额定功率和不在额定电压下的实际功率，并加以比较，寻求小灯泡的发光亮度和实际功率及实际电压的关系。
　　（2）小灯泡的额定电压为2.5V，由实验数据知道，灯泡两端电压等于额定电压时，通过灯泡的电流为0.22A，小灯泡的额定功率P额=IU额=0.22A×2.5V=0.55W。
　　（3）根据实验测得的数据，U1=3V时，I1=0.25A，此时灯泡的电阻 ，小灯泡的额定功率 ，P额'＜P额，原因是灯丝的电阻受温度的影响，电压高时，灯丝温度高，测得的电阻偏大，由 可知计算出的P额'值偏小，若选择U3=2V、I3=0.20A计算电阻R3，由 计算出的P额'值将偏大。
　　注意：本题考查分析处理实验数据、归纳总结得出实验结论的能力。通过解题，加深对用电压表、电流表测灯泡电阻和电功率实验的相同之处和不同之处的理解和掌握，同时探究发现灯泡灯丝的电阻是随温度升高（或实际电功率的增大）而增大的，通常我们解题认为灯丝电阻恒定不变，只是为了简化解决主要问题而采取的一种近似。
　　例2、下图是测定额定电压为2.5V小灯泡额定功率的实物连接图。

　　（1）请在方框内画出电路图。
　　（2）实验过程中某一时刻电压表示数如图甲所示，为了测得小灯泡的额定功率，闭合开关后，应把图中的滑动变阻器滑片P向__填“左”或“右”）移动，直至电压表示数为2.5V为止，这时电流表示数如图乙所示，为_________A，则此时灯泡的额定功率是_____________W。

　　（3）若电源电压为6V，滑动变阻器有“10Ω 1.5A”和“20Ω 1A”两种规格，那么实验中应选用规格为_________的滑动变阻器。
　　解：
　　（1）实验电路图如图所示；

　　（2）要使电压表示数为2.5V，变阻器的滑片P应向左移动；电压表示数为2.5V时，电流表的示数为0.24A，灯泡的额定功率P额=IU额=0.24A×2.5V=0.6W；
　　（3）灯泡正常发光时的电流I=024A，此时变阻器两端电压UR=U-U额=6V-2.5V=3.5V，变阻器连入电路的电阻 ，要使灯泡在实验中不致被烧坏，变阻器连入电路的电阻不得小于14.6Ω，实验中应选用规格为“20Ω 1A”的滑动变阻器。
　　注意：本题综合考查设计实验，选择器材、读取电表示数和分析处理实验数据的能力。用电压表和电流表测量灯泡的功率是一个非常重要的实验，应明确该实验的原理，会设计和连接实验电路，能根据欧姆定律和电功率公式通过计算和分析选择实验器材，理解各元件（特别是滑动变阻器）的作用，能收集、整理和处理实验数据并归纳总结得出实验结论，通过探究实验，提高综合运用知识的能力。
例3、实验探究：给你额定电压为6V的小灯泡一只，你能测出它发光的电功率吗？
　　[提出问题]
　　给你额定电压为6V的小灯泡一只，你能测出它发光的电功率吗？
　　[制定计划与设计实验]
　　① 根据电功率公式，要测电功率需测出电压U和电流I；
　　② 设计如图甲所示的电路进行实验，选择图乙所示的仪器和器材（用笔画线进行连接）；
　　③为比较不同电压下灯泡工作的功率，实验进行三次。

　　[进行实验与收集证据]
　　通过实验（步骤略），得到如下数据：

　　[交流与合作]
　　请你讨论下列问题以便同其他同学交流：
　　（1）完成上面数据表的填写；
　　（2）写出计算灯泡额定功率的计算过程。
　　答：1、按照实验电路图连接电路要按照一定顺序进行。可以从电池组的正极开始，依次连接开关S、电流表A、灯泡L、滑动变阻器，最后连到电池组负极，然后把电压表并联接在灯泡L两端，连接电路时要注意，电流必须从电表的正接线柱流入，从负极接线柱流出；滑动变阻器取金属杆两端的一个接线柱和电阻线两端的一个接线柱连入电路。电路如图所示；

　　2、根据实验记录的数据和电功率公式可计算得出，U1=6.0V时，P1=3W；U2=5.5V时，P2=2.53W；U3=5.0V时，P3=2.1W。
　　3、由实验测得的数据知，当灯泡两端电压等于额定电额时，灯泡中的电流I=0.50A，灯泡的额定功率
　　P额=IU额=0.50A×6.0V=3.0W
　　注意：本题是一道科学探究试题，题目围绕“提出问题”、“制定计划与设计实验”、“进行实验与收集证据”、“交流合作”等科学探究的环节对物理研究方法进行考查，把科学探究和科学内容的学习和考查放在同等重要的地位，试题突出科学探究和科学素质的培养，体现研究过程和方法，显现了今后中考物理命题的方向和趋势。
　　课堂练习：
　　1、测量小灯泡的电功率实验中，依据的原理是__________________________________________________。
　　2、小灯泡两端的电压为6V，通过的电流为0.5A，则该灯泡的实际电功率是______________W.
　　3、一个电暖器标有“220V 2000W”的字样。加在电暖器两端的电压是220V，则此电暖器的额定电功率是______W，通过电暖器的电流是__________A。若加在电暖器两端的电压调为100V，则通过的电流是__________A（不考虑温度对电热丝的影响），这时电暖器的实际功率是___________W。
　　4、将一个标有“36V 18W”的灯泡接入电路中，测得通过灯泡的电流是0.4A，那么灯泡的实际功率________额定功率（填“大于”、“等于”或“小于”）。
　　5、测量小灯泡功率的实验中，连接电路时，应注意：①开关必须是___的；②闭合开关前，应使滑动变阻器的滑片滑到__________的位置。
　　6、灯泡亮度的大小说明了灯泡的：（　 ）
　　A、额定功率的大小　 B、两端电压的大小
　　C、实际功率的大小 　B、通过的电流的大小
　　7、现有两个额定电压均为6V的灯泡串联在同一电路中，如图所示，当开关闭合后L1两端的电压是6V，两灯都正常发光，则下列说法中不正确的是：（　 ）

　　A、L2两端的电压也一定是6V　 　B、L2与L1的额定电功率也一定相同
　　C、L2的电阻比L1的大　　　 　　D、L2与L1的实际电功率相同
　　答案：
　　1、P=U·I　
　　2、3　
　　3、2000，9.1，4.6，460　
　　4、小于　
　　5、断开，电阻最大　
　　6、C　
　　7、C
测试
　　选择题
　　1、两只额定电压都是220V的灯泡，标志模糊不清，要比较它们的额定功率，可观察灯丝的粗细，则（　 ）
　　 A、灯丝细的功率大　 　　 B、灯丝细而长的功率大
　　 C、灯丝粗而短的功率大 　 D、灯丝粗而短的功率小
　　2、在测定小灯泡额定功率的实验中，电路上串联一个滑动变阻器，为的是（　 ）
C、调节小灯泡两端的电压　 　 D、调节小灯泡的额定功率
　　3、在“测定小灯泡功率”的实验中，若把电流表并联在电灯两端，把电压表串联在电路中，如图所示，则闭合开关S后，可能出现的情况是（　 ）

　　 A、灯泡不亮　 　　　　　　　 B、电流表指针有明显偏转　
　　 C、电压表示数为电源电压　 　 D、电流表被烧坏
　　4、在“测定小灯泡的功率”的实验中，某同学电路连接正确，闭合开关，灯泡发光，但无论怎样调节滑动变阻器，电压表的示数虽然有变化，却始终达不到灯泡的额定电压，其原因可能是下述的哪一种（　 ）
　　 A、变阻器的电阻太大　 　 B、电压表的量程太大　
　　 C、电源电压太低　 　　　 D、电流表的量程太大
　　5、在下图所示的电路中，电源电压为6V，当开关S闭合时，只有一个灯泡发光，且电压表的示数为6V，产生这一现象的原因可能是（　 ）

　　 A、灯L1短路　 B、灯L2短路　 C、灯L1断路　 D、灯L2断路
　　6、有一位同学在做测量小灯泡功率的实验时（电路如图），闭合开关时发现灯泡不亮，电流表无示数，但电压表有示数，请对照电路图分析，电路的故障是

　　 A、ab间断路　 B、cd间断路　 C、ef间断路　 D、ef间短路
　　7、一位同学在做测小灯泡功率的实验，正确连好电路后，闭合开关时发现灯泡特别亮，这说明它在闭合开关前

　　 A、滑片一定置于b端　 B、滑片一定置于中点　
　　 C、滑片可能置于a端　 D、滑片可能置于b端
探 究 活 动
　　1、给你电流表、电压表、滑动变阻器，可调节电压的电源及小灯泡各一个、开关、导线若干，你能设计出几个电学实验？
　　2、家庭电路中有一只标有铭牌的灯泡正常发光，现给你的器材有电能表、电流表、电压表、手表，请你想出三种方法搞清这只灯泡此时的功率，说明道理、并写出表达式。
　　帮你分析：
　　1、(1) 用伏特表直接测电源电压
　　 　(2) 用滑动变阻器改变电路中的电流
(3) 用伏安法测小灯泡电阻
　　　 (4) 用伏安法测小灯泡功率
　　 　(5) 保持滑片位置不动，改变电源电压，验证I随电压变化而变化规律
　　　 (6) 测小灯泡在不同情况下的电阻，验证灯丝电阻随温度升高而增大的结论
　　2、(1)观察铭牌可知灯泡额定功率，也是此时（正常发光时的）实际功率。
　 　　(2)关闭家中所有用电器，用电能表和手表测一定时间t内该灯消耗的电能W，则 。
　　 　(3)已知家庭电路电压为220V，用电流表测灯中电流为I，则P额=220V×I。
　 　　(4)可用电压表和电流表同时测灯两端电压U和灯中电流。
动　手　动　脑
　　1、某同学用一个电源（不知电压）、两个开关，一个电流表、一个滑动变阻器R（20Ω，2A）和若干导线来测一个小灯泡的额定功率，小灯泡上仅标有“0.2A”字样，额定电压已看不清楚。他经过思考后，设计并连接了电路。在进行实验时，他发现滑动变阻器的滑片P在中点时，小灯泡能正常发光，最后，该同学测出了小灯泡的额定功率。
　　（1）、你知道这个小灯泡的额定电流是多大吗？
　　（2）、请你动脑想一想，该同学是怎样连接电路的，请你帮他画出实验电路图。
　　（3）、请你简要说明这个同学测这个小灯泡额定功率的步骤、所测的物理量，并写出有关的计算过程和这个小灯泡额定功率的数学表达式。
　　答案：
　　（1）小灯泡的额定电流是0.2A
　　（2）电路图如图

　　（3）将S2闭合，断开S1，P移到b端读出安培表示数为I，则电源电压U=IR=20Ω·I
　　断开S2闭合S1将滑片P调到中点安培表的示数为0.2A。（因小灯泡正常发光）
　　故小灯泡两端电压U额：U-U变=20ΩI-0.2A×10Ω
　　小灯泡的额定功率　 P额=U额·I=(20Ω×I-0.2A×10Ω)I