分層訓練：16.3測量電功率-(解析版)

學而優(yōu)教有方第十六章電流做功與電功率素養(yǎng)目標課時16.3測量電功率素養(yǎng)目標物理觀念伏安法測電功率：利用電壓表和電流表間接測量用電器電功率的方法叫做伏安法測電功率。科學思維學會間接測量的思維，將電功率計算公式和作為實驗原理，設計并進行實驗，測出用電器的電功率?？茖W態(tài)度與責任通過認識用電器正常工作和不正常工作對用電器的影響，養(yǎng)成科學使用用電器的意識。題型匯總：測電功率時實驗數(shù)據的分析和處理、測電功率過程中的實驗故障分析、利用電能表測算家用電器的電功率。知識梳理知識梳理【實驗目的】測量小燈泡的電功率【實驗原理】根據公式P=UI，測出燈兩端電壓和通過燈泡電流，計算出小燈泡的電功率。1.實驗情況分析用電器在額定電壓下工作時的功率叫額定功率。如果不是在額定電壓下叫實際功率，那么我們想要測量的是什么功率呢？實驗應測量以下三種情況下的實際功率：（1）使小燈泡在額定電壓下發(fā)光，測出其功率，觀察小燈泡亮度。（2）使小燈泡兩端電壓是額定電壓的1.2倍，測出其功率，并觀察小燈泡亮度。（3）使小燈泡兩端電壓低于額定電壓，測出其功率，并觀察小燈泡亮度。提醒：滑動變阻器的作用：保護電路，改變電阻來調節(jié)小燈泡兩端電壓，測小燈泡不同電壓下的電功率。2.制訂計劃與設計實驗(1)點撥思路：①電功率的計算公式是什么？提示：P＝UI。②由P＝UI可以看出，要測小燈泡的功率需測量的物理量有哪些？提示：燈泡兩端的電壓U與燈泡中的電流I。③如何使小燈泡兩端電壓正好等于其額定電壓呢？提示：串聯(lián)滑動變阻器，調節(jié)小燈泡兩端電壓。電路圖：（3）實物圖： 【實驗器材】干電池2節(jié)、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關各1只，“2.5V”的小燈泡1個（附燈座），導線若干。3.進行實驗與收集數(shù)據【實驗步驟】（1）按電路圖連接實物電路。（2）合上開關，調節(jié)滑動變阻器，使小燈泡兩端電壓為額定電壓，觀察小燈泡發(fā)光情況，記錄電流表、電壓表示數(shù)。（3）調節(jié)滑動變阻器，使小燈泡兩端電壓為額定電壓值的1.2倍，觀察燈泡發(fā)光情況，記錄電流表、電壓表示數(shù)。（4）調節(jié)滑動變阻器，使小燈泡兩端電壓低于額定電壓，觀察并做記錄。（5）斷開開關，整理實驗器材?！緦嶒灁?shù)據記錄】次數(shù)要求亮度電流電壓電功率1U=U額2U>U額3U<U額【注意事項】（1）連接電路過程中開關應始終處于斷開狀態(tài)。（2）根據小燈泡的額定電壓值，估計電路中電流、電壓的最大值，選擇合適的量程，并注意正負接線柱的連接及滑動變阻器正確接法。（3）合上開關前，應檢查滑動變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調整。（4）調節(jié)滑動變阻器的過程中，要首先明白向什么方向可以使變阻器阻值變大或變小，怎么調能使小燈泡兩端電壓變大或變小?！窘Y論】(1)不同電壓下，小燈泡的功率不同。實際電壓越大，小燈泡功率越大。(2)小燈泡的亮度由小燈泡的實際功率決定，實際功率越大，小燈泡越亮。考點突破考點突破考點一測量電功率大山做“測量小燈泡的額定功率”實驗，實驗電路如圖甲所示，實驗中電源電壓恒為6V，小燈泡的額定電壓，小燈泡正常發(fā)光時的電阻約為10Ω。

（1）請按照圖甲中的電路圖，用筆畫線代替導線將圖乙中的實物電路圖連接完整。要求：滑動變阻器的滑片向右移時燈泡變暗。

（2）連接電路時，開關應______。

（3）大山同學正確進行實驗，根據實驗數(shù)據作出的小燈泡的I—U圖像如圖丙所示，則小燈泡的額定功率是______W；某次實驗中，小明發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表都正常偏轉，小燈泡卻不發(fā)光，原因是______。

(4)實驗室中的滑動變阻器有兩種規(guī)格：A.“10Ω2A”，B.“50Ω1A”，可判斷本實驗中選用的滑動變阻器的規(guī)格為______(選填“A”或“B”)。

(5)同組的小玲同學，設計了如圖丁所示的電路，利用一已知阻值為的定值電阻，也測出了小燈泡的額定功率。請完成如下實驗步驟：

①連接好電路，閉合開關S、S1，斷開開關S2，調節(jié)滑動變阻器滑片使電壓表示數(shù)為；

②保持滑動變阻器滑片位置不變，______，記錄電壓表示數(shù)U；

③小燈泡的額定功率______用題中已知物理量表示【答案】斷開

燈的實際功率太小

閉合開關、，斷開開關

【解析】解：燈泡的額定電流大約為：，因此電壓表選擇的量程；將電流表的接線柱與電源的正接線柱相連；將滑動變阻器的左下接線柱與燈泡的右接線柱相連，如下圖所示：

；

為了保護電路，連接電路時，開關應斷開；

由圖像知，當燈的電壓是時，對應的電流值為，額定功率；

某次實驗中，小明發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表都正常偏轉，電路為通路，燈兩端電壓不為，卻發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，原因是：通過燈的電流過小，導致燈的實際功率過??；

燈泡正常發(fā)光時電路電流約為；

此時滑動變阻器兩端的電壓，

滑動變阻器接入電路的阻值為，

大于滑動變阻器“”的最大阻值，實驗時不能選該滑動變阻器，因此應選規(guī)格為“”的滑動變阻器；

實驗步驟：

連接好電路，閉合開關、，斷開開關，調節(jié)滑動變阻器滑片使電壓表示數(shù)為，此時燈泡正常發(fā)光；

保持滑動變阻器滑片位置不變，閉合開關、，斷開開關，讀出電壓表示數(shù)；

在中，電壓表測燈泡兩端電壓；

在中，電壓表測燈泡與定值電阻兩端電壓；

根據串聯(lián)電路電壓特點和歐姆定律可知，通過燈泡的電流：

，

燈泡額定功率：。

故答案為：如上圖所示；斷開；；燈的實際功率太?。?；閉合開關、，斷開開關；。

在測量小燈泡電功率的實驗中，電流表、燈泡、滑動變阻器以及開關串聯(lián)連接，根據歐姆定律求出燈泡額定電流的大約值，然后確定電流表的量程，并將電流表與燈泡串聯(lián)；將滑動變阻器與開關串聯(lián)，當滑動變阻器的滑片向右移動時燈泡變暗，連入電路的電阻變大，因此將滑動變阻器的左下接線柱連入電路；

為了保護電路，連接電路時，開關應斷開；

從圖像上找到額定電壓對應的點，讀出對應的電流，利用計算額定功率；某次實驗中，小明發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表都正常偏轉，電路為通路，燈兩端有電壓，卻發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，原因是：通過燈的電流過小，據此分析；

根據求出燈泡額定電流的大約值，由串聯(lián)電路特點求出燈泡正常發(fā)光時滑動變阻器兩端的電壓，然后由歐姆定律求出此時滑動變阻器接入電路的阻值，根據該阻值選擇滑動變阻器；

沒有電流表的情況下，利用定值電阻和電壓表代替電流表與燈泡串聯(lián)，首先使燈泡兩端的電壓等于，然后測出此時定值電阻兩端的電壓，便可求出電路中的電流，根據計算出燈泡的額定電功率。

“探究小燈泡的電功率”的實驗電路如圖甲所示，實驗中選擇“2.5V”規(guī)格的小燈泡，實驗中得到的U—I圖像如圖乙。下列說法不正確的是(

)

A.調節(jié)滑片過程發(fā)現(xiàn)燈泡亮度變化，這是由燈泡的實際功率變化引起的

B.小燈泡的額定功率為0.75W，正常發(fā)光時電阻為8.3Ω

C.實驗中發(fā)現(xiàn)小燈泡無法調到額定電壓，一定是因為電源電壓過小

D.用圖甲的電路，通過更換燈泡L的方法，能完成探究“電功率與電流的關系”【答案】C

【解析】解：、調節(jié)滑片，變阻器連入電路的阻值發(fā)生變化，這樣燈泡兩端電壓和電流都會發(fā)生變化，由知，其實際功率發(fā)生變化，所以燈泡亮度會發(fā)生改變，故A正確；

B、由圖像知，燈泡電壓等于額定電壓時，通過燈泡的電流為，

所以燈泡的額定功率：；

由歐姆定律，可得燈泡正常發(fā)光時電阻：，故B正確；

C、實驗中，移動滑片調節(jié)燈泡兩端電壓，但都無法使燈泡兩端電壓調到額定電壓，可能是電源電壓低于燈泡的額定電壓的原因；也可能是電源電壓過大，而變阻器的最大電阻過小，當變阻器的最大電阻連入電路中時，燈的電壓也高于，故C錯誤；

D、由知，電功率與電壓和電流有關，所以探究“電功率與電流的關系”時，可換用不同燈泡且保持電壓不變，測量電流再計算出電功率，從而得到電功率與電流的關系，故D正確。

考點二小燈泡亮度的比較將規(guī)格分別為“6V6W”和“6V3W”的甲、乙兩只小燈泡串聯(lián)后接到電壓為6V的電源上，兩燈均發(fā)光，忽略燈絲電阻的變化，則下列說法中正確的是(

)A.甲燈兩端電壓較大 B.通過乙燈的電流較大

C.甲燈較亮 D.乙燈較亮【答案】D

【解析】由燈泡的銘牌可知，兩燈泡的額定電壓相等，甲的額定功率大于乙的額定功率，

由可知，甲燈泡的電阻較小，乙燈泡的電阻較大，

兩燈泡串聯(lián)后接到的電源上時，串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以通過兩燈電流相等，故B錯誤；

由可知，乙燈兩端電壓大，故A錯誤；

小燈泡的亮暗程度是由燈泡的實際功率決定的，由可知，乙燈泡的實際功率較大，乙燈泡較亮，故C錯誤，D正確。分層提分分層提分題組A基礎過關練1.在“測量小燈泡的額定功率”的實驗中，所用的實驗器材有：穩(wěn)壓電源、滑動變阻器、小燈泡、電流表、電壓表、開關各一個，導線若干。某同學電路連接正確，閉合開關，小燈泡發(fā)光，但無論怎樣調節(jié)滑動變阻器的滑片，電壓表示數(shù)都達不到燈泡的額定電壓值，其原因可能是(

)A.小燈泡處斷路 B.電源電壓太低

C.電壓表量程選大了 D.滑動變阻器總電阻太大【答案】B

【解析】、如果小燈泡處斷路，則燈泡不會發(fā)光，故A不符合題意；

B、如果電源電壓太低，即使變阻器阻值最小，也有可能達不到燈泡的額定電壓，故B符合題意；

C、電壓表量程的大小，不會影響燈泡兩端的電壓，故C不符合題意；

D、變阻器是可以調節(jié)的，而且最小可調節(jié)至阻值為零，此時燈泡兩端電壓等于電源電壓，故D不符合題意。

2.在“測定小燈泡的額定功率”的實驗中，某同學電路連接正確，閉合開關，燈泡發(fā)光，但測試中無論怎樣調節(jié)滑動變阻器，電壓表示數(shù)都達不到燈泡的額定電壓值，其原因可能是(

)A.變阻器總電阻太大B.電壓表量程太大了C.電源電壓太低 D.燈泡燈絲斷開【答案】C

【解析】解：A、變阻器是可以調節(jié)的，而且最小可調節(jié)至阻值為零，此時燈泡兩端電壓等于電源電壓，因此該選項不合題意。

B、電壓表量程的大小，不會影響燈泡兩端的電壓，不合題意；

C、如果電源電壓太低，即使變阻器阻值最小，也有可能達不到燈泡的額定電壓，符合題意；

D、如果燈泡燈絲斷開，則燈泡不會發(fā)光，故D不符合題意。3.小明同學在測定額定電壓為“3.8V”的小燈泡的額定功率時，發(fā)現(xiàn)電壓表“0~15W”量程壞了，而“0~3V”量程完好，實驗所用其他器材完好，所用的電源電壓恒為6V，在不更換實驗器材的情況下，同學們幫助小明同學設計如圖所示的四種實驗電路圖，則能完成實驗的電路圖是(

)A. B.

C. D.【答案】B

【解析】A.電壓表測的是電源電壓，不合題意；

B.測的是滑動變阻器電壓，符合題意；

C.電壓表與燈泡串聯(lián)，電路斷路不合題意；

D.電壓表測的是燈泡電壓，燈泡的額定電壓超過電壓表的量程，無法測量，不合題意。4.歸納總結是學習物理的常用方法。利用如圖所示的電路可完成四個經典的電學實驗：a、探究電流與電壓的關系；b、探究電流與電阻的關系；c、伏安法測定值電阻的阻值：d、伏安法測小燈泡電功率。小坤進行了以下總結，其中正確的是(

)A.a實驗中可用小燈泡替代定值電阻

B.b實驗中滑動變阻器的作用是控制定值電阻兩端的電壓不變

C.c實驗中滑動變阻器的作用是為了方便多次測量尋找普遍規(guī)律

D.d實驗中把定值電阻換成小燈泡，測小燈泡的實際功率應該移動滑片多次測量求出電功率并計算平均值【答案】B

【解析】解：A、探究電流與電壓的關系，要控制電阻大小不變，而燈的電阻隨溫度的變化而變化，實驗中不能用小燈泡替代定值電阻，A錯誤；

B、探究電流與電阻的關系，要控制電阻的電壓不變，b實驗中滑動變阻器的作用是控制定值電阻兩端的電壓不變，B正確；

C、伏安法測定值電阻的阻值實驗中，滑動變阻器的作用是改變電阻的電壓和電流，多次測量取平均值減小誤差，C錯誤；

D、伏安法測小燈泡電功率實驗中，移動滑片多次測量是為了得出燈在不同電壓下的功率，研究燈的亮度與燈的實際功率的關系，D錯誤。

題組B能力提升練5.小晴同學做“測量額定電壓為2.5V燈泡的額定功率”的實驗中。

(1)請完成如圖1所示實驗電路的連接，請將電壓表接入電路。

(2)實驗原理是：______。

(3)在開關閉合前，圖1中滑動變阻器的滑片應置于______端(選填“左”或“右”)。

(4)小晴同學調節(jié)滑動變阻器使電壓表的示數(shù)如圖2所示，此時電流表的示數(shù)如圖3所示，讀出電流表示數(shù)為______A，則小燈泡的額定功率為______W?！敬鸢浮縋=UI右

【解析】解：小燈泡額定電壓為，故電壓表應選小量程，將電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，如下圖所示：

；

在測小燈泡的額定功率的實驗中，用電壓表測燈泡兩端的電壓，用電流表測通過燈泡的電流，利用求出燈泡的功率，故本實驗的實驗原理是；

為了保護電路，在開關閉合前，圖中滑動變阻器的滑片應置于阻值最大處，即最右端；

小晴同學調節(jié)滑動變阻器使電壓表的示數(shù)如圖所示，電壓表選用小量程，分度值，其示數(shù)為，此時電流表的示數(shù)如圖所示，電流表選用小量程，分度值，其示數(shù)為，小燈泡額定功率為：。

故答案為：見解答圖；；右；；。

6.某同學利用圖甲所示的電路測量小燈泡的電功率，小燈泡的額定電壓為。

(1)用筆畫線代替導線，將圖甲中的電路補充完整(導線不得交叉)；

(2)連接電路后，閉合開關，燈泡不亮，電流表和電壓表都有示數(shù)，但是數(shù)值較小，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，小燈泡都不發(fā)光，兩電表示數(shù)均無變化，產生這一故障的原因可能是：______；

(3)該同學排除故障后，移動滑動變阻器的滑片到某一位置，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，此時小燈泡兩端的電壓為______V要測量小燈泡的額定電功率，應將圖甲中滑動變阻器的滑片向______(填“A”或“B”)端移動，使電壓表的示數(shù)為2.5V；

(4)移動滑動變阻器的滑片，記下多組電壓和電流值，并繪制成圖丙所示的U—I圖象，根據圖象的信息可以計算出小燈泡的額定電功率為______W；

(5)為了用電流表、電阻箱和滑動變阻器，測量額定電流為I額的小燈泡的額定電功率，該同學設計了如圖丁所示的電路。操作步驟為：

①閉合開關S、S1，斷開S2，移動滑動變阻器的滑片，使電流表的示數(shù)為I額，此時小燈泡正常發(fā)光；

②保持滑動變阻器滑片的位置不動，閉合開關S、S2，斷開S1，調節(jié)電阻箱R，使電流表的示數(shù)為I額，讀出此時電阻箱的電阻值為R0，則小燈泡的額定電功率的表達式為______?！敬鸢浮炕瑒幼冏杵魍瑫r接下面兩個接線柱

A

【解析】解：(1)實驗中，電壓表應該并聯(lián)在小燈泡兩端，如下圖所示：

(2)閉合開關，電流表和電壓表都有示數(shù)，則電路為通路，無論怎樣移動滑片，燈泡不亮，但說明燈泡實際功率很小，電路電流很小，滑動變阻器不能改變電路電阻，可能的電路故障是：滑動變阻器同時接下面兩個接線柱；

(3)圖甲可知，電壓表的量程是0-3V，電壓表的分度值是0.1V，由圖乙可知故此時電壓表的示數(shù)是2.2V；

燈在額定電壓下正常發(fā)光，而此時小燈泡兩端的電壓為2.2V，小于燈的額定電壓2.5V，應增大燈的電壓，根據串聯(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，使電壓表的示數(shù)為2.5V。

(4)根據繪制的小燈泡的I_U圖象，當燈的電壓為2.5V時，電流為0.2A，小燈泡的額定功率是

；

(5)保持滑動變阻器滑片的位置不動，閉合開關S、S2，斷開S1，調節(jié)電阻箱R，使電流表的示數(shù)為I額，根據等效替代法，此時電阻箱的電阻值等于小燈泡正常發(fā)光時的電阻等于R0，則小燈泡的額定電功率的表達式為

。

題組C培優(yōu)拔尖練7.某同學為了測量額定電壓為的小燈泡在不同電壓下的電功率，連接了如圖甲所示的電路。(1)閉合開關前，滑動變阻器的滑片應放置在_____端；(選填“左”或“右”)(2)閉合開關后，移動滑動變阻器的滑片，結果發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，電流表指針不動，但電壓表有明顯的示數(shù)。則電路故障可能是小燈泡_________；(選填“短路”或“斷路”)(3)排除故障后，該同學閉合開關S，調滑動變阻器的滑片，測量了小燈泡在不同電壓下的電流值，并根據實驗數(shù)據繪制出小燈泡的I—U圖像如圖乙所示，由圖像可得，小燈泡的額定功率P_______W；(4)如圖乙所示，小燈泡的電流隨電壓變化的圖像不是一條直線，由此可推斷出小燈泡的電阻是_________的。(選填“不變”或“變化”)【答案】右

斷路

變化

【解析】為了保護電路，開關閉合前，滑動變阻器的滑片必須位于阻值最大處，故滑片需要位于最右端。

發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，電流表指針不動，說明可能存在斷路，但電壓表有明顯的示數(shù)，說明電壓表所在的電路是通的，那么只能是電壓表所測的燈泡斷路。

從圖乙可知，小燈泡的額定電壓為，當電壓為時，電流的大小為，小燈泡的額定功率：。

電流與電壓的圖像是一條傾斜的直線，說明電流與電壓成正比，是定值電阻，而現(xiàn)在小燈泡的電流與電壓圖像不是直線，說明電流與電壓之比不是定值，是變化的，那么電壓與電流之比即為電阻也是變化，故小燈泡的電阻是變化的。

小華在