初中物理尖子生自主招生培優(yōu)講義版塊17 電功率 專題17-9 特殊方法測電功率 （學(xué)生版）

頁專題17-9特殊方法測電功率知識·解讀一、方法概述常規(guī)的測電功率的實(shí)驗(yàn)方法是伏安法，即利用電壓表和電流表分別測出用電器兩端的電壓和通過用電器的電流，根據(jù)P＝UI計(jì)算出電功率；由于測量器材的限制，在缺少一個儀表的條件下，某個物理量不能直接測量，此時可借助定值電阻或電阻箱等來完成對該物理量的測量，常用的方法有伏阻法、安阻法、替代法。二、具體方案器材和目的電路圖實(shí)驗(yàn)步驟表達(dá)式只有電流表沒有電壓表：電源、開關(guān)、滑動變阻器、電流表兩個、定值電阻R0、額定電壓為U額的小燈泡，測小燈泡的額定功率1.閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片使電流表A1示數(shù)為I1＝eq\f(U額,R0)2.讀出此時電流表A2的示數(shù)為I2P額＝U額I2P額＝(I2－eq\f(U額,R0))U額只有電壓表，沒有電流表：電源電壓6V、開關(guān)、電壓表(0～3V,0～15V)、滑動變阻器、定值電阻R0，測額定電壓為3.8V小燈泡的額定功率1.閉合開關(guān)，移動滑片使電壓表示數(shù)為3.8V，此時燈泡正常發(fā)光2.再將電壓表接在定值電阻R0兩端，測出電壓為U0，即電流I＝eq\f(U0,R0)P額＝3.8V·eq\f(U0,R0)只有電壓表，但最大量程不能使用：電源電壓6V、開關(guān)、電壓表(0～3V)、滑動變阻器、定值電阻R0，測額定電壓為3.8V小燈泡的額定功率1.閉合開關(guān)，移動滑片使R0和滑動變阻器的總電壓為2.2V，小燈泡正常發(fā)光2.滑片不動，用電壓表測R0的電壓為U0P額＝3.8V·eq\f(U0,R0)電源、開關(guān)、導(dǎo)線、電壓表已知最大阻值為R0的滑動變阻器，測額定電壓為U額的定值電阻的額定功率1.閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑片使滑動變阻器的電阻最小，電壓表測出總電壓U2.移動滑片使滑動變阻器的電阻最大，測出R的電壓為U1，則滑動變阻器的電壓為(U－U1)，求出電流I＝eq\f(U－U1,R0)3.定值電阻的阻值R＝eq\f(U1,I)＝eq\f(U1R0,U－U1)P額＝eq\f(U\o\al(2,額)U－U1,U1R0)(說明：先通過測量計(jì)算出R的電阻，再用公式P＝eq\f(U\o\al(2,額),R)求額定功率)典例·解讀例1、同學(xué)們在“測量額定電壓為2.5V小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖甲所示。實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234電壓U/V1.02.03.04.0電流I/A0.100.170.230.25（1）閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動變阻器的滑片P移到最________端。（2）實(shí)驗(yàn)時，電壓表和電流表讀數(shù)記錄在上表中。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，同學(xué)們想知道小燈泡的額定功率，卻發(fā)現(xiàn)沒有測小燈泡正常工作時的電流，有同學(xué)認(rèn)為可利用表中某組數(shù)據(jù)求出電阻RL，再利用P額＝eq\f(U額2,RL)求出小燈泡的額定功率。請指出該方法錯誤的原因：________________________________________。（3）有同學(xué)將表中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖乙所示的的I－U曲線，由圖可知小燈泡的額定功率為________W。（4）如果電壓表損壞，增加一個電流表、兩個開關(guān)和阻值為10Ω的定值電阻R0，如何測量小燈泡的額定功率？小明同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路。首先閉合開關(guān)S、S1，移動滑片直到電流表A1的示數(shù)I1為0.25A，然后斷開開關(guān)S1、閉合開關(guān)S2，讀出電流表A2的示數(shù)為I2。請?jiān)u價(jià)他的實(shí)驗(yàn)方案，如果正確，請寫出小燈泡額定功率的表達(dá)式（全部用字母表示）；如果不正確，請簡述改進(jìn)方案。________（選填“正確”或“錯誤”），____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?！尽敬鸢浮?1)右；(2)小燈泡的電阻隨溫度變化而變化；(3)0.5(4)錯誤改進(jìn)方案：同時閉合S、S1、S2，調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使電流表A1的示數(shù)為0.25A，讀出此時電流表A2的示數(shù)為I2，小燈泡的額定功率為P額＝2.5V×I2【解析】(1)由圖甲可知，閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動變阻器滑片P移到最大阻值處的右端。(2)先求出燈泡的電阻RL，再用P額＝eq\f(U額2,RL)計(jì)算燈泡的額定功率，該方法不可行，因?yàn)闊艚z的電阻受溫度影響，在不同電壓下(不同溫度下)，燈絲的電阻不同。(3)由圖乙的I－U曲線可知，額定電壓為2.5V時，通過燈泡的電流為I＝0.2A，則小燈泡的額定功率為P＝UI＝2.5V×0.2A＝0.5W。(4)題述方案不能確定S2閉合時小燈泡兩端的電壓為小燈泡的額定電壓，故錯誤。改進(jìn)方案：同時閉合S、S1、S2；調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使電流表A1的示數(shù)為0.25A，此時小燈泡兩端的電壓為2.5V，讀出此時電流表A2的示數(shù)為I2，則小燈泡的額定功率為P額＝2.5V×I2。培優(yōu)·訓(xùn)練1、用電壓表和已知阻值的定值電阻測小燈泡的電功率，在測量時，如圖所示，將燈泡與已知阻值為R0的電阻串聯(lián)，用電壓表測出電阻R0兩端的電壓U1，求出通過R0的電流I，即通過燈泡的電流為I＝________，再用電壓表測出燈泡兩端的電壓U2，運(yùn)用公式P＝UI即可求出燈泡的電功率P＝________。2、用如圖所示的電路來測量燈泡的額定功率，小燈泡上標(biāo)有“2.5V”字樣，R0阻值已知。（1）將實(shí)驗(yàn)過程補(bǔ)充完整：A.對照電路圖連接好電路，并將滑動變阻器的滑片滑至阻值最大處。B.閉合開關(guān)，________________________________________________________________________。C.斷開開關(guān)，整理器材。（2）小燈泡額定功率的表達(dá)式：P額＝________。（用測量量和已知量符號表示）（3）寫出本實(shí)驗(yàn)中滑動變阻器的作用：____________________________________________________。3、在“測量小燈泡的額定功率”實(shí)驗(yàn)中，燈泡上標(biāo)有“3.8V”字樣，電源電壓恒定。（1）請你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中的實(shí)物電路連接完整。（2）連接完實(shí)驗(yàn)電路后，用開關(guān)試觸時，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表幾乎無示數(shù)，電壓表的示數(shù)接近電源電壓，其故障原因可能是_____________________。（3）故障排除后，開始實(shí)驗(yàn)，在移動滑動變阻器滑片的過程中，眼睛應(yīng)注視________的示數(shù)，直到燈泡正常發(fā)光，此時電流表的示數(shù)如圖乙所示，則燈泡的額定功率為________W。（4）完成上述實(shí)驗(yàn)后，小聰向老師借了一個已知阻值為R0的電阻和一個單刀雙擲開關(guān)，借助部分現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路，也測出了燈泡的額定功率。請完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：①閉合開關(guān)S1，將S2撥到觸點(diǎn)2，移動滑片，使電壓表的示數(shù)為________V；②再將開關(guān)S2撥到觸點(diǎn)1，保持滑片的位置不動，讀出電壓表的示數(shù)U；③燈泡額定功率的表達(dá)式為P額＝________________。（用已知量和測量量符號表示）4、用電流表和已知阻值的定值電阻測小燈泡的電功率，在測量時，如圖所示，將燈泡與已知阻值為R0的電阻并聯(lián)，用電流表A1測出通過電阻R0的電流I1，用電流表A2測出通過燈泡L的電流I2，R0兩端的電壓：U＝________，燈泡的電功率：P＝________。5、（多選）如圖所示，幾個同學(xué)在只有電流表時，利用一個已知阻值的電阻R0設(shè)計(jì)了四個測未知電阻Rx電功率的電路，其中不可行的是（）6、為了測定標(biāo)有“2.5V”字樣小燈泡的額定功率，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路圖，其中定值電阻R0的阻值為5Ω。丙（1）請你依據(jù)電路圖用筆畫線代替導(dǎo)線，把圖乙連接完整。（導(dǎo)線不得交叉）（2）正確連接好電路后，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電流表A1的示數(shù)為________A時，小燈泡正常發(fā)光。此時電流表A2的示數(shù)如圖丙所示，則小燈泡的額定功率為________W。（3）在實(shí)驗(yàn)測量過程中，電流表A1與R0串聯(lián)的作用相當(dāng)于________。7、如圖甲所示是小盛同學(xué)設(shè)計(jì)的測小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)電路（燈泡的額定電壓U額＝2.5V）。（1）小盛所連接的實(shí)驗(yàn)電路存在錯誤，但只需改動一根導(dǎo)線，即可使電路連接正確，請你在應(yīng)改動的導(dǎo)線上打“×”，并用筆畫線代替導(dǎo)線畫出正確的接法。（2）電路連接正確后，閉合開關(guān)發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表有示數(shù)，接下來應(yīng)進(jìn)行的操作是________。A、更換小燈泡B、檢查開關(guān)是否閉合C、移動滑動變阻器的滑片D、檢查電壓表是否斷路（3）正確操作后，小燈泡發(fā)光，這時電壓表的示數(shù)為2V，則應(yīng)向________（選填“左”或“右”）移動滑動變阻器的滑片，直到電壓表的示數(shù)為________時為止，此時電流表的示數(shù)（如圖乙所示）為________A，則小燈泡的額定功率為________W。（4）同組的明月同學(xué)也設(shè)計(jì)了一個電路圖（如圖丙所示），測出了該小燈泡正常發(fā)光時的功率，其中定值電阻的阻值R＝25Ω，正確操作過程如下：①只閉合開關(guān)S和________，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電流表示數(shù)為I1＝________A；②閉合開關(guān)S和_______，斷開開關(guān)_______，保持滑動變阻器滑片的位置不動，讀出電流表示數(shù)為I2；③小燈泡額定功率的表達(dá)式為P額＝________________。（用測量量和已知量符號表示）8、小明要測定標(biāo)有“3.8V”小燈泡正常發(fā)光時的電阻，選擇一些器材連接了如圖甲所示電路。(1)同組的小芳發(fā)現(xiàn)小明所選的器材不能完成此實(shí)驗(yàn)，其原因是____________________________。并且電路連接也有錯誤，如果此時閉合開關(guān)，小燈泡_______(選填“發(fā)光”或“不發(fā)光”)，電壓表_______(選填“有示數(shù)”或“無示數(shù)”)。請你在接錯的那根導(dǎo)線上打“×”，并另畫一根導(dǎo)線，使電路連接正確。(2)小明重新選擇合理器材，將電路改接正確后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使小燈泡正確發(fā)光，此時電流表示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡正常發(fā)光時的電阻是_______Ω。(3)小明還測量了小燈泡在不同電壓下的電流，并根據(jù)所測得數(shù)據(jù)繪制了小燈泡的I－U圖像，如圖丙所示，根據(jù)圖像可知電流與電壓并不成正比，原因是燈絲的電阻隨溫度升高而_______。在這個圖像中，橫軸應(yīng)該表示的是_______(選填“電壓”或“電流”)。(4)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小明又設(shè)計(jì)了如圖丁所示的電路，只用電壓表來測量額定電壓為2.5V的小燈泡的額定功率。已知滑動變阻器R的最大阻值為15Ω，電源電壓恒定，其測量過程如下：①閉合開關(guān)S、S2，斷開S1，將滑動變阻器的滑片移到最上端，電壓表示數(shù)為4.5V。②_____________________(填三個開關(guān)閉合與斷開情況)，移動滑動變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)為_______V，這時小燈泡正常發(fā)光。③閉合開關(guān)S、S2，斷開S1，保持滑動變阻器滑片的位置不變，電壓表示數(shù)為3V。④小燈泡的額定功率P額＝_______W。9、小燈泡的額定電壓為2.5V，為了測量小燈泡的額定功率，小華設(shè)計(jì)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，S1是單刀雙擲開關(guān)。（1）按電路圖連接好實(shí)物電路，連接時開關(guān)應(yīng)_______，并將滑動變阻器滑片滑至阻值最大處。（2）閉合開關(guān)S后，應(yīng)先將開關(guān)S1接到觸點(diǎn)_______（選填“1”或“2”），調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)為_______V，然后把開關(guān)S1接到另一觸點(diǎn)，并調(diào)節(jié)電阻箱R，直到電壓表示數(shù)為_______V，讀出此時電阻箱的示數(shù)為10Ω，則小燈泡的額定功率為_______W。10、小鷺利用電流表和電阻箱測量小燈泡的電功率，設(shè)計(jì)并連接了如圖甲所示的部分實(shí)驗(yàn)電路。甲乙（1）請你添加一條導(dǎo)線，將圖示的實(shí)物圖補(bǔ)充完整，并使滑動變阻器的滑片P向右移動時接入電路的阻值變大。（2）閉合開關(guān)S1，將開關(guān)S2扳向_______（選填“1”或“2”），調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表的示數(shù)為I1，如圖乙所示，I1＝_______A。（3）將開關(guān)S2扳向另一端，保持_______的阻值不變，調(diào)節(jié)_______的阻值R，使電流表的示數(shù)仍為I1。（4）若此時R＝7.0Ω，則小燈泡的實(shí)際功率P1＝_______W。（5）若小燈泡的額定電流為I0＝2I1，以下關(guān)于額定功率P0與實(shí)際功率P1的數(shù)值關(guān)系，你認(rèn)為最有可能的是_______。（填序號）A.P0＝2P1B.P0＝3P1C.P0＝4P1D.P0＝5P111、小麗同學(xué)手里有一個標(biāo)有“3.8V”字樣的小燈泡，她想知道小燈泡正常工作時的電阻，于是在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室找來一些器材連接了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路，電源電壓恒定不變。(1)小麗測小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)原理是_______。(2)請你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中的實(shí)物連接完整(要求滑片向左移燈泡變亮)，并在虛線框內(nèi)畫出電路圖。(3)閉合開關(guān)，移動滑動變阻器滑片，她發(fā)現(xiàn)燈泡始終不亮，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，其故障原因是____________________________。(4)故障排除后，調(diào)節(jié)滑動變阻器使小燈泡正常發(fā)光，此時電流表的示數(shù)如圖丙所示，示數(shù)為_______A，小燈泡正常工作時的電阻是_______Ω。(5)完成上述實(shí)驗(yàn)后，小麗向老師要了一個已知阻值為R0的定值電阻和一個單刀雙擲開關(guān)，借助部分現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)了如圖丁所示的實(shí)驗(yàn)電路，測出了小燈泡的額定功率，請你幫她完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：①連接好實(shí)驗(yàn)電路，閉合開關(guān)S1，將開關(guān)S2撥到觸點(diǎn)2，移動滑片，使電壓表的示數(shù)為_______V。②保持滑片的位置不動，再將開關(guān)S2撥到觸點(diǎn)1，讀出電壓表的示數(shù)為U。③小燈泡額定功率的表達(dá)P額＝_____