第十二講第三節(jié)伏安法測小燈泡的電功率（原卷版）

第十二講：電功電功率第三節(jié)——伏安法測小燈泡的電功率一、伏安法測小燈泡的電功率1、實(shí)驗(yàn)原理：P=UI2、實(shí)驗(yàn)器材：電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干、小燈泡、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器。3、實(shí)驗(yàn)電路圖：如圖所示。4、實(shí)驗(yàn)步驟（1）按照電路圖連接好電路，便小燈泡在額定電壓下發(fā)光，測出小燈泡的電功率，并記錄在表格中。（2）使小燈泡兩端的電壓為額定電壓的1.2倍，觀察小燈泡的發(fā)光情況，測出小燈泡的電功率，并記錄在表格中。（3）使小燈泡兩端的電壓低于額定電壓，觀察小燈泡的發(fā)光隋況，測出小燈泡的電功率，并記錄在表格中。5、實(shí)驗(yàn)記錄表格序號電壓U/V電流I/A電功率P/W亮度123U實(shí)與U額關(guān)系P實(shí)與P額關(guān)系燈泡亮度U實(shí)>U額P實(shí)>P額較亮U實(shí)＝U額P實(shí)＝P額正常發(fā)光U實(shí)<U額P實(shí)<P額較暗6、特別提醒（1）根據(jù)小燈泡的額定電壓來確定電源電壓及電壓表的量程，然后估測小燈泡正常工作時(shí)的電流，再確定電流表的量程。（2）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)一直處于斷開狀態(tài)，閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)至阻值最大的位置。（3）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片位置，使小燈泡兩端的電壓恰好等于、略大于和略小于小燈泡的額定電壓。分別讀出此時(shí)電表的示數(shù)，并記錄在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表內(nèi)。（4）觀察小燈泡的亮度，分析小燈泡亮度與實(shí)際功率的關(guān)系。7、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)①連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)該打開，滑動(dòng)變阻器應(yīng)達(dá)到最大位置；②滑動(dòng)變阻器的作用：用于調(diào)節(jié)小燈泡兩端的電壓，使它分別等于額定電壓、高于和低于額定電壓的1/5③電表要選擇合適的量程，一般遵循“能小則小”的原則；④使小燈泡正常發(fā)光的操作(移動(dòng)滑片，眼睛注視測量小燈泡兩端電壓表示數(shù)為額定電壓)；⑤溫度對燈泡燈絲電阻的影響(溫度越高，燈絲電阻越大)；⑥實(shí)際電壓、實(shí)際功率與燈泡亮暗的關(guān)系(實(shí)際功率越大，燈泡越亮)；⑦實(shí)驗(yàn)中多次測量的目的(找電功率與電壓的關(guān)系及小燈泡亮度變化規(guī)律)；⑧不能用多次測量求出的電功率的平均值作為小燈泡的額定功率的原因(電壓改變，功率也改變)。注意事項(xiàng)解讀：（1）滑動(dòng)變阻器的作用：保護(hù)電路、改變燈泡兩端的電壓和通過燈泡的電流，從而改變燈泡的電功率；（2）連接電路前，開關(guān)應(yīng)斷開；閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器應(yīng)滑動(dòng)到阻值最大處；（3）電表量程及滑動(dòng)變阻器規(guī)格的選取；（4）使小燈泡正常發(fā)光的操作：移動(dòng)滑片，觀察電壓表示數(shù)，當(dāng)電壓表示數(shù)等于小燈泡額定電壓時(shí)，小燈泡正常發(fā)光；（5）動(dòng)態(tài)電路分析；（6）小燈泡的U－I圖像不是直線（或不同電壓下小燈泡電阻不同）的原因：燈絲電阻隨溫度的升高而增大。（7）燈泡亮暗程度與實(shí)際功率關(guān)系：小燈泡的亮暗由小燈泡實(shí)際功率決定，實(shí)際功率越大，小燈泡越亮；（8）實(shí)驗(yàn)中改變小燈泡兩端電壓的方式：通過移動(dòng)滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值大??；（9）伏安法測電阻和伏安法測電功率的異同點(diǎn)相同點(diǎn)：①實(shí)驗(yàn)電路相同；②實(shí)驗(yàn)方法相同，都是伏安法；③測量的物理量相同，都是測量電流和電壓。不同點(diǎn)：①實(shí)驗(yàn)原理不同，測電阻的實(shí)驗(yàn)原理是，測電功率的實(shí)驗(yàn)原理是；②實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方式不同，測電阻中，處理數(shù)據(jù)，多次測量求平均值減小實(shí)驗(yàn)誤差；而測電功率的實(shí)驗(yàn)中多次實(shí)驗(yàn)是尋找在不同電壓下的實(shí)際電功率與燈泡亮度之間關(guān)系。（10）多次測量的目的①在測量小燈泡電功率實(shí)驗(yàn)中，多次測量的目的是為了研究小燈泡的亮度（或電功率）與小燈泡兩端電壓的關(guān)系；②在測量小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)中，多次測量的目的是研究小燈泡的電阻是否與溫度有關(guān)；③在測量定值電阻阻值的實(shí)驗(yàn)中，多次測量的目的是為了求平均值，以減小實(shí)驗(yàn)誤差；（11）不能用多次測量求電功率平均值作為小燈泡的額定功率的原因：忽略了溫度對小燈泡電阻的影響，即小燈泡兩端電壓改變，實(shí)際功率也改變；二、特殊法測電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(shí)間t進(jìn)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(diǎn)講述的方法。在測量電功率實(shí)驗(yàn)中，又分為測量用電器的實(shí)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(shí)驗(yàn)探究題中，作為拓展延伸內(nèi)容出現(xiàn)，屬于電學(xué)內(nèi)容的難點(diǎn)。電功率的表達(dá)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(jìn)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。缺電流表設(shè)計(jì)思路：缺電壓表設(shè)計(jì)思路知識鞏固練一、選擇題1、已知小燈泡的額定電壓，小明打算增加一個(gè)定值電阻R0，只利用一只電表，通過操作開關(guān)來測量小燈泡的額定功率。下列圖中是小明設(shè)計(jì)的四種不同方案的電路圖。其中能夠測出小燈泡額定功率的是（）A.甲和丙 B.丙和丁 C.乙和丙 D.乙和丁2、在“測量小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)連接好電路，閉合開關(guān)后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，當(dāng)滑動(dòng)變阻器進(jìn)入電路中的電阻變大時(shí)，電壓表的讀數(shù)電隨著變大，則發(fā)生這一現(xiàn)象的原因是(????)A.電壓表的正、負(fù)接線柱接錯(cuò)了 B.電壓表的量程選擇不合適

C.電壓表壞了 D.電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)3、在測定小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)中，已知小燈泡的額定電壓為2.5V，秀秀同學(xué)通過正確實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)如下表。分析數(shù)據(jù)得到的下列結(jié)論，正確的是（）A.燈絲的電阻隨電壓增大而減小B.小燈泡的額定功率為0.8WC.小燈泡的額定功率為四次電功率的平均值D.通過小燈泡的電流與它兩端的電壓成正比4、在“測量小燈泡的電功率”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)連接好電路，閉合后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，當(dāng)滑動(dòng)變阻器連接入電路的電阻變大時(shí)，電壓表的讀數(shù)也隨著變大，反之，隨著變小，則發(fā)生這一現(xiàn)象的原因是()A．電壓表的正、負(fù)接線柱接反了B．電壓表的量程選擇不合適C．電壓表壞了D．電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)5、研究電功率與電壓、電流的關(guān)系時(shí)，連接了如圖所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的說法，不合理的是（）A.該電路所示實(shí)驗(yàn)可研究電功率與電壓的關(guān)系B.該實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸鲭娏飨嗤瑫r(shí)電功率與電壓成正比C.小燈泡電功率的大小可通過燈泡的亮度來比較D.該實(shí)驗(yàn)選擇的兩個(gè)小燈泡燈絲的電阻不同6、某同學(xué)利用如圖所示電路，測量額定電壓為2.5V的小燈泡的額定功率，下列說法錯(cuò)誤的是()A．閉合開關(guān)前，滑片P應(yīng)滑到B端B．閉合開關(guān)后，小燈泡不發(fā)光，一定是小燈泡燈絲斷了C．當(dāng)電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)，測出通過小燈泡的電流，可算出小燈泡的額定功率D．小燈泡的實(shí)際功率越大，小燈泡越亮7、小燈泡額定電壓為6V，額定功率估計(jì)在7～12W之間，小佳按圖甲所示的電路測定小燈泡的功率，所用電流表的量程有0～0.6A、0～3A兩擋，電壓表的量程有0～3V、0～15V兩擋，將它們連入電路時(shí)，小佳做了正確選擇與操作，變阻器滑到某處時(shí)兩電表示數(shù)如圖乙、丙所示，則()A．小燈泡額定功率為7.5WB．在5V電壓下小燈泡的功率為7.5WC．在1V電壓下小燈泡的功率為7.5WD．在5V電壓下小燈泡的功率為1.5W二、實(shí)驗(yàn)探究題8、某實(shí)驗(yàn)小組做“測量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)，電路如圖甲所示。已知電源電壓為3V，小燈泡的額定電壓為2.5V。(1)閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)置于(選填“A”或“B”)端，目的是。(2)實(shí)驗(yàn)中，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表指針反偏，其原因是。(3)排除電路故障后，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片P到某位置時(shí)，電壓表的示數(shù)為2.2V，若想測量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片P向(選填“A”或“B”)端移動(dòng)；當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，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。9、在測定額定電壓為2.5V的小燈泡電功率的分組實(shí)驗(yàn)中：甲乙(1)請用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中的實(shí)物電路連接完整。(2)小明閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，則故障可能是。排除故障后，移動(dòng)滑片使小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡額定功率為W。(3)小華在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)，算出了小燈泡的平均功率(如表)，你認(rèn)為這樣處理數(shù)據(jù)是(選填“合理”或“不合理”)的，理由：。實(shí)驗(yàn)序號電壓U/V電流I/A功率P/W平均功率eq\o(P,\s\up6(－))/W①2.00.260.52②2.50.280.70③2.80.300.840.69(4)下列描述小燈泡功率P隨滑動(dòng)變阻器阻值R變化情況的圖像中，正確的是。ABCD10、小明和同學(xué)在打掃實(shí)驗(yàn)室時(shí)，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)桌上有一個(gè)燈泡，燈泡上標(biāo)明額定電壓為4V，額定功率看不清楚。小明很想知道它的額定功率，剛好桌上還有電阻箱、電流表、開關(guān)、12V的穩(wěn)壓電源各一個(gè)，小明用它們連成了如圖所示的電路，其中R為電阻箱，小明測出了電流表示數(shù)隨電阻箱阻值變化的幾組值，并將其記錄在如下的表格中。電流/A0.900.800.500.360.280.20電阻/Ω81020304050（1）當(dāng)電路中電流為0.8A時(shí)，小燈泡的電阻是Ω；（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，小燈泡的額定功率為；（3）小明的同學(xué)看了小明的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后算出了小燈泡正常工作的電阻，根據(jù)這個(gè)電阻值分析出表格中電流為0.2A的數(shù)據(jù)是錯(cuò)的，理由是；小明的同學(xué)認(rèn)為利用圖示器材還能進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)，其中無法完成的是。A．探究小燈泡的亮度與燈泡功率的關(guān)系B．探究導(dǎo)體中的電流與電壓的關(guān)系C．探究串聯(lián)電路中電流的特點(diǎn)11、為測量規(guī)格“6.3V0.15A”小燈泡的額定功率，提供的實(shí)驗(yàn)器材有：蓄電池(輸出電壓約10V)、滑動(dòng)變阻器(有“10Ω2A”“50Ω1.5A”兩種規(guī)格)、電流表、電壓表各一只。(1)圖甲是小張測量時(shí)的電路圖和所連接的部分實(shí)物連線圖，請你根據(jù)電路圖補(bǔ)全實(shí)物連線圖。(2)實(shí)驗(yàn)中，小徐同學(xué)選擇了規(guī)格為“10Ω2A”的滑動(dòng)變阻器，你預(yù)計(jì)會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？說明理由：。(3)在某次測量中，電流表、電壓表讀數(shù)如圖乙所示，則電流表讀數(shù)為，電壓表讀數(shù)為，此時(shí)應(yīng)使滑動(dòng)變阻器的阻值(選填“變大”“變小”或“不變”)，才能測量小燈泡的額定功率。12、在測定小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)中（所用燈泡的額定電壓U0＝3.8V）：（1）王強(qiáng)小組采用圖1所示的方案，這種測量方法叫做；測量時(shí)發(fā)現(xiàn)閉合開關(guān)后，無論怎樣移動(dòng)滑片P，燈都不亮，電流表示數(shù)始終為0，電壓表示數(shù)約為6V，則電路中出現(xiàn)的故障可能是：