專題24 伏安法測電功率-2020-2021九年級物理同步專題剖析（解析版）

1、專題24 電功率的測量Ø 特殊法測額定功率電功率的測量分為專業(yè)的功率表測量，也可以根據(jù)電能表消耗的電能（轉(zhuǎn)過的圈數(shù)）和時間t進行測量。測量原理：。還可以根據(jù)，通過測量電壓和電流來間接測量電功率，也是教材重點講述的方法。在測量電功率實驗中，又分為測量用電器的實際功率和額定功率，測量額定功率屬于測量電功率中的一種特殊情況，也是中考?？嫉念}型，常常出現(xiàn)在實驗探究題中，作為拓展延伸內(nèi)容出現(xiàn)，屬于電學內(nèi)容的難點。電功率的表達式給出了一種測量額定功率的方法，叫伏安法。但是缺少電流表或電壓表的情況下就需要通過特殊方法來進行測量，大致將測量方法分為伏阻法、安阻法、替代法等。在中考中，常常出現(xiàn)的是已知

2、額定電壓的題型，所以本講只是針對額定電壓情況，對于已知額定電流情況不作討論。Ø 伏阻法測量小燈泡的額定功率 題型一例1.一位同學想要測量額定電壓為的小燈泡的額定功率，現(xiàn)有如下器材可供選用：電源（電壓未知且不變）、滑動變阻器、定值電阻R0（阻值已知）、電壓表2個，1個單刀單擲開關、導線若干。實驗步驟：（1）如圖連接電路，開關斷開，滑動變阻器阻值調(diào)到最大；（2）閉合開關S，調(diào)節(jié)滑片P，使電壓表V的示數(shù)為；（通過調(diào)節(jié)滑動變阻器，讓小燈泡兩端電壓等于已知額定電壓，即讓小燈泡正常發(fā)光）（3）不改變滑片P的位置，記下此時電壓表V0的示數(shù)，則電路中的電流；（4）小燈泡的額定功率 題型二例2.一位同

3、學想要測量額定電壓為的小燈泡的額定功率，現(xiàn)有如下器材可供選用：電源（電壓未知且不變）、滑動變阻器、定值電阻R0（阻值已知）、電壓表1個，3個單刀單擲開關、導線若干。實驗步驟：（1）如圖連接電路，開關斷開，滑動變阻器阻值調(diào)到最大；（2）閉合S和S1，斷S2，移動滑片P，使電壓表的示數(shù)等于燈泡的額定電壓；（第一步的目的一樣，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器，讓小燈泡兩端電壓等于已知額定電壓，即讓小燈泡正常發(fā)光）（3）保持滑片的位置不變，斷開開關S1，再閉合開關S2，讀出電壓表示數(shù)為；（第二步的目的一樣，在滑動變阻器位置不變時，通過調(diào)節(jié)開關，改變電表的測量對象，用符號表示出電表前后的物理量，得到未知量的表達式）（

4、4）小燈泡額定功率（第三步的目的一樣，書寫表達式，格式為：） 題型三例3.一位同學想要測量額定電壓為的小燈泡的額定功率，現(xiàn)有如下器材可供選用：電源（電壓未知且不變）、滑動變阻器、定值電阻R0（阻值已知）、電壓表1個、1個單刀單擲開關、1個單刀雙擲開關、導線若干。實驗步驟：按設計電路圖連接電路，連接電路時，開關處于斷開狀態(tài)，滑動變阻器的滑片置于阻值最大處；閉合開關S、將S1撥到觸點1，移動滑片，使電壓表的示數(shù)為額定電壓；閉合開關S，將S1撥到觸點2，滑片位置保持不變，記錄電壓表的示數(shù)；小燈泡的額定功率表達式為 注意：（1）實驗中單刀雙擲開關的作用是改變電表的測量對象，沒有改變燈泡和已知電阻的串、

5、并聯(lián)情況，即二者前后連接方式應相同、二者都要接入電路（串聯(lián)仍為串聯(lián)，并聯(lián)仍為并聯(lián)）；（2）實驗中滑動變阻器的作用是讓小燈泡獲得額定電壓值，即能夠正常發(fā)光。在后續(xù)實驗中，滑動變阻器的滑片不能再移動； 題型四（替代法）例4.小燈泡的額定電壓為，為了測量小燈泡的額定功率，小華設計了如圖所示的電路。L是小燈泡，R是電阻箱，RP是滑動變阻器，兩個開關。實驗步驟：按圖連接實物，連接過程中開關斷開，滑動變阻器調(diào)節(jié)到阻值最大處；閉合S2，斷開S1，調(diào)節(jié)滑動變阻器直到電壓表示數(shù)為燈泡額定電壓；保持滑動變阻器滑片不動，斷開S2，閉合S1，調(diào)節(jié)電阻箱，使電壓表示數(shù)變?yōu)?，記錄電阻箱阻值R；小燈泡額定功率為 方法解讀：

6、實驗中借助電阻箱來測量小燈泡的電阻，然后根據(jù)求出小燈泡的額定功率，除了用電壓表，還可以采用電流表進行測量，其目的都是讓電阻箱示數(shù)等于小燈泡的電阻，所以也叫替代法。電壓表在實驗中起到標志性作用。Ø 安阻法測量小燈泡的額定功率 題型一例5.一位同學想要測量額定電壓為的小燈泡的額定功率，現(xiàn)有如下器材可供選用：電源（電壓未知且不變）、滑動變阻器、定值電阻R0（阻值已知）、電流表2支、開關、導線若干。實驗步驟：（1）如圖連接實物電路，開關斷開，滑動變阻器阻值調(diào)到最大；（2）閉合開關S，調(diào)節(jié)滑片P的位置，使電流表A0的示數(shù)I0等于，表示燈泡此時正常發(fā)光；（3）不改變滑片P的位置，記下電流表A的示

7、數(shù)；（4）小燈泡的額定功率 題型二例6.一位同學想要測量額定電壓為的小燈泡的額定功率，現(xiàn)有如下器材可供選用：電源（電壓未知且不變）、滑動變阻器、定值電阻R0（阻值已知）、電流表各一個，三個單刀單擲開關、導線若干。（1）如圖連接實物電路，開關斷開，滑動變阻器阻值調(diào)到最大；（2）閉合S和S1，斷開S2，移動滑片P，使電流表的示數(shù)為U額/R0，表示燈泡此時正常發(fā)光；（3）閉合S2，斷開S1,保持滑片的位置不變，讀出電流表的示數(shù)為；（4）小燈泡額定功率 題型三例7.一位同學想要測量額定電壓為的小燈泡的額定功率，現(xiàn)有如下器材可供選用：電源（電壓未知且不變）、滑動變阻器、定值電阻R0（阻值已知）、電流表各

8、一個，1個單刀雙擲開關、導線若干。（1）如圖連接實物電路，開關斷開，滑動變阻器阻值調(diào)到最大；（2）閉合S1，S2擲向接線柱1，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表的示數(shù)為U額/R0；（3）閉合S1，S2擲向接線柱2，保持滑片P的位置不變，讀出電流表示數(shù)為；（4）小燈泡額定功率為 實驗評估：實驗中，單刀雙擲開關的作用是改變電表的測量對象，相當于減少電表的個數(shù)；電路中的電表都為理想電表，即不考慮電流表的分壓作用和電壓表的分流作用。1.如圖所示是小剛同學測量小燈泡電功率的電路圖，當閉合開關時，發(fā)現(xiàn)燈L不亮，電壓表有明顯示數(shù)，電流表示數(shù)為零，若故障只出現(xiàn)在變阻器R和燈L中的一處，則下列判斷正確的是（）A.變阻器R

9、短路B.變阻器R斷路C.燈L短路D.燈L斷路【答案】D【解析】由圖可知，燈泡和滑動變阻器串聯(lián)，電流表測量電路中的電流，電壓表測量燈泡兩端的電壓；當閉合開關時，小燈泡不發(fā)光，電流表無示數(shù)，說明電路是斷路；而電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源之間是接通的，且故障只出現(xiàn)在變阻器R和燈L中的一處，所以故障是與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路。故選：D。2.研究電功率與電壓、電流的關系時，連接了如圖所示電路進行實驗。下列關于該實驗的說法，不合理的是（）A.該電路所示實驗研究電功率與電壓的關系B.該實驗能得出電流相同時，電功率與電壓成正比C.小燈泡電功率的大小通過燈泡的亮度來比較D.該實驗選擇的兩個小燈泡燈絲的電阻不同【

10、答案】B【解析】A、從圖可知兩燈泡串聯(lián)，通過兩燈泡的電流相同，所以該電路所示實驗可以研究電功率與電壓的關系；故A正確；B、兩個燈泡亮度不同，間接反映電功率大小，但是由于燈泡的亮暗無法準確反映實際功率的大小，所以不能得出“電流相同時，電功率跟電壓成正比”這個結論，故B錯誤；C、為了判斷燈泡的功率大小，我們可以通過觀察燈泡的亮度來判斷燈泡功率的大小，燈泡越亮燈泡的功率越大。故C正確；D、兩燈泡串聯(lián)，流過它們的電流相同，LI、L2規(guī)格不同，則燈泡兩端的電壓不同，因此設計此實驗可以探究電功率與電壓的關系；故D正確。故選：B。3.將兩只電壓表按圖所示電路連接?！疤骄侩姽β逝c電壓的關系”，下列說法錯誤的是

11、（）A.小燈泡的實際電功率可以通過燈泡的亮度來判斷B.選用的兩只小燈泡規(guī)格必須相同C.將小燈泡串聯(lián)是為了控制通過燈泡的電流相同D.將其中一只電壓表移接到電源兩端也可以完成實驗【答案】B【解析】A、燈泡的亮暗取決于實際功率的大小，所以小燈泡的實際電功率可以通過燈泡的亮度來判斷，故A正確；B、探究電功率與電壓的關系時，應控制電流相等，而兩燈的電壓不同，由歐姆定律可知兩燈的電阻應不同，即兩只小燈泡的規(guī)格不同，故B錯誤；C、將小燈泡串聯(lián)是為了控制通過燈泡的電流相同，故C正確；D、探究電功率與電壓的關系時，應控制電流相等，比較兩燈的電壓大小，若將其中一只電壓表移接到電源兩端，根據(jù)串聯(lián)電壓的規(guī)律可得出另一

12、個燈的電壓，所以也可以完成實驗，故D正確。故選：B。4.在“測定小燈泡額定功率”的實驗中，當手移動變阻器滑片時，眼睛應觀察（）A.燈泡的發(fā)光情況B.變阻器滑片的位置C.電流表的示數(shù)D.電壓表的示數(shù)【答案】D【解析】在實驗中，當移動變阻器滑片時，眼睛應觀察電壓表示數(shù)，測出小燈泡在不同電壓小工作時的電流強度，并計算出對應的電功率；故選：D。5.如圖所示的四個電路中，電源電壓已知，電阻R的阻值已知，根據(jù)電壓表或電流表的示數(shù)，無論直接還是間接均不能求出燈泡電功率的電路是（）A.B.C.D.【答案】C【解析】A、圖中定值電阻和小燈泡串聯(lián)，電壓表測量的是小燈泡兩端的電壓，示數(shù)計為U1.根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電

13、路電壓和電流的特點，通過小燈泡的電流表達式為I，則小燈泡電功率的表達式是PU1I；B、圖中定值電阻和小燈泡并聯(lián)，電流表測量干路的總電流I，小燈泡兩端的電壓等于電源電壓U.根據(jù)歐姆定律和并聯(lián)電路電流的特點，通過小燈泡的電流表達式為I1I，則小燈泡電功率的表達式是PUI1U（I）；C、圖中定值電阻和小燈泡并聯(lián)，電壓表測量電源電壓，電源電壓已知，電壓表的測量是多余的，無法求出通過小燈泡的電流，因此無法測出小燈泡的功率；D、圖中定值電阻和小燈泡串聯(lián)，電壓表測量的是定值兩端的電壓，示數(shù)計為U2.根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路電壓和電流的特點，小燈泡兩端的電壓為U1UU2，通過小燈泡的電流表達式為I，則小燈泡電功

14、率的表達式是PU1I。故選：C。6.小青在“測量小燈泡的額定功率”實驗中，選用的小燈泡標有“2.5V”字樣。（1）如圖甲是小青測量小燈泡額定功率不完整的實物電路，請用筆畫線代替導線將電路連接完整；（2）連接好電路后閉合開關，小青發(fā)現(xiàn)小燈泡沒有發(fā)光，但電流表有示數(shù)，接下來應進行的操作是C（選填標號）；A.更換小燈泡B.檢查開關是否閉合C.移動滑動變阻器滑片D.檢查電壓表是否斷路（3）實驗時，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，則應將滑片向A（選填“A”或“B”）端移到某一位置，才能使小燈泡正常工作。若正常工作時電流表示數(shù)為0.5A，則小燈泡的額定功率為1.25W；（4）完成上述實驗后，小青又設計了一種測額定

15、功率的方案，如圖丙所示，R0是阻值已知的定值電阻。請完成下列操作：連接好電路，閉合開關S，將開關S1撥到觸點A（選填“A”或“B”），移動滑片，使電壓表的示數(shù)為小燈泡的額定電壓U1；保持滑片的位置不動，再將開關S1撥到另一觸點，讀出電壓表的示數(shù)U2；用U1、U2、R0表示小燈泡的額定功率，則表達式P?！敬鸢浮恳娫囶}解答內(nèi)容【解析】（1）電壓表應并聯(lián)到燈泡的兩端，燈泡的額定電壓為2.5V，所以電壓表選用的是小量程；如圖所示：；（2）閉合開關前，滑動變阻器阻值調(diào)至最大，連接好電路后閉合開關，小青發(fā)現(xiàn)小燈泡沒有發(fā)光，但電流表有示數(shù)，說明電路是通路，由于滑動變阻器的阻值最大，根據(jù)歐姆定律可知，電路中的

16、電流較小，燈泡的實際功率過小，所以接下來應進行的操作是移動滑動變阻器滑片，改變電路中電流的大小，觀察燈泡是否發(fā)光，故C正確；（3）圖乙中電壓表選用03V的小量程，分度值為0.1V，電壓大小為1.9V；燈在額定電壓下正常發(fā)光，電壓表示數(shù)為1.9V時，小于燈的額定電壓2.5V，應增大燈的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應減小變阻器的電壓，由分壓原理，應減小變阻器連入電路中的電阻大小，故滑片向A端移動到合適位置，直到電壓表示數(shù)為額定電壓2.5V；燈泡的額定功率為：PUI2.5V×0.5A1.25W；（4）連接好電路，閉合開關S，將開關S1撥到觸點A點，移動滑片，當電壓表的示數(shù)為小燈泡的額定電

17、壓U12.5V時，小燈泡正常發(fā)光；保持滑片的位置不動，再將開關S1撥到另一觸點，電壓表測量的是燈泡與定值電阻兩端的總電壓，讀出電壓表的示數(shù)U2；此時R0兩端的電壓為：U0U2U1；此時為串聯(lián)電路，則電路中的電流為：I，小燈泡的額定功率表達式為：PU1。故答案為：（1）如圖；（2）C；（3）A；1.25；（4）。7.某同學為測量額定電壓為2.5V小燈泡的額定功率，連接了如圖甲所示的部分電路。請按要求完成下列問題：（1）請?zhí)砑右粭l導線將圖甲中的實物圖連接完整。（2）在連接電路時，開關應處于斷開狀態(tài)，連好電路后開始實驗，閉合開關前，滑動變阻器的滑片P應置于A端（選填“A”或“B”）。（3）閉合開關后

18、，他發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，則可能是A.滑動變阻器發(fā)生斷路B.小燈泡發(fā)生斷路C.小燈泡發(fā)生了短路D.滑動變阻器發(fā)生短路（4）實驗過程中，調(diào)節(jié)滑動變阻器使小燈泡正常發(fā)光，此時電流表示數(shù)如圖乙所示，電流表的示數(shù)為0.3A，則小燈泡的額定功率P0.75W?！敬鸢浮恳娫囶}解答內(nèi)容【解析】（1）測額定電壓為2.5V燈泡額定功率的實驗中，電壓表應選擇03V量程與燈泡并聯(lián)，實物圖如圖所示：（2）為了保護電路，應使電路中的電阻最大、電流最小，閉合開關前，滑動變阻器的滑片P應置于最大阻值的A端；（3）由題知，閉合開關后發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)；A.若滑動變阻器發(fā)生斷路，

19、整個電路斷路，兩表都沒有示數(shù)，故A不符合題意；B.若小燈泡發(fā)生斷路，燈不亮，電流表沒有示數(shù)，此時電壓表串聯(lián)在電路中測電源電壓，則電壓表有示數(shù)，故B符合題意；C.若小燈泡發(fā)生了短路，電壓表也被短路而沒有示數(shù)，故C不符合題意；D.若滑動變阻器發(fā)生短路，電路為通路，兩表都有示數(shù)，故D不符合題意；故選B；（4）由圖乙知，電流使用的00.6A量程，分度值為0.02A，其示數(shù)為0.3A，即燈泡正常發(fā)光時通過的電流I0.3A，燈泡正常發(fā)光時的功率，即額定功率為：PUI2.5V×0.3A0.75W。故答案為：（1）如圖所示；（2）A；（3）B；（4）0.3；0.75。8.小華想知道小燈泡的亮暗程度與哪些因素有關，于是找來額定電流均小于0.6A，額定電壓為2.5V的燈L1和額定電壓為3.8V的燈L2，先后接在電源電壓恒為6V的電路中，按照如圖所示的電路進行探究：（1）小華連接電路后閉合開關，燈L1幾乎不發(fā)光，接下來操作移動滑片的位置，再觀察燈泡L1亮度的變化。（2）電路正常，按圖所示的電路繼續(xù)進行實驗：閉合開關，移動滑片P，測出燈L1的相關物理量，記錄和計算結果如表：次數(shù)電壓U/V電流I/A實際功率P/W電阻R/11.60.2022.00.229.0932.50.2410.42小華