2019九年级物理上册 6.4 灯泡的电功率（测量小灯泡的电功率）精讲精练 （新版）教科版.doc

1测量小灯泡的电功率测量小灯泡的电功率初中物理测量小灯泡的电功率【考点精讲】 1. 原理与电路图的设计 生活中我们常见的小灯泡上往往只标额定电压，而不标额定功率。所以，有时需要知 道小灯泡的额定功率是多大，或者探究小灯泡在不同电压下工作时的功率大小、发光情况 等，就需要设计实验来测量灯泡的功率，其测量的原理是：PUI。因此，我们的实验设计 就是要测量灯泡两端的电压和通过灯泡的电流。这种设计方法也可以称作“伏安法”。常 见的电路图如下：其中电路中的滑动变阻器是用来改变灯泡两端电压的，它可以使灯泡正常发光或变亮、 变暗，除此之外还可以改变电路中的电流，对电路起保护作用。 2. 电源电压、电流表和电压表量程的选择及滑动变阻器的接线方法 在实验时，有时我们需要选择合适的器材来测量灯泡的功率，选择的主要依据是小灯 泡的额定电压，即小灯泡上所标的电压。 如某个小灯泡上标着“3.8V”字样，这表明该灯泡的额定电压是3.8V，我们应该选大 于3.8V的电源，否则，灯泡就无法正常工作，相应的电压表的量程要用015V；常见的小 灯泡在工作时，电流一般都不会超过0.6A，所以，中考时在测量小灯泡电功率的实验中， 电流表的量程往往都是选00.6A的，很少出现例外的情况；至于滑动变阻器的接线问题， 我们要采用“一上一下”的接法，在滑动变阻器的四个接线柱中，上面的两个相当于一个， 选哪个都可以，但下面两个接线柱选择的不同，滑片移动时电阻大小的变化是不同的，所 以有些中考题在这方面有专门要求，同学们在做题时要慎重。 3. 实物电路的连接、注意事项、找寻错误电路2在连接电路时最好先把串联电路连好后，再把电压表接在小灯泡的两端，这样可以避 免连接时出现错误；还要注意连接时开关要断开，滑动变阻器的滑片移到阻值最大的位置； 要正确选择电流表和电压表的量程，注意正、负接线柱的接法是否正确，这也是电路连接 过程中常出现错误的地方。 4. 实验步骤 （1）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡在额定电压下发光，观察其亮度， 把对应的电压值和电流值填入设计好的表格中。次数电压U / V电流I / A功率P / W发光情况123（2）移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡在高于额定电压1.2倍的电压下发光，观察其 亮度，把对应的电压值和电流值填入表格中。 （3）再次移动滑片，使小灯泡在低于额定电压下发光，观察其亮度，把对应的电压值 和电流值填入表格。 （4）根据公式PUI，计算出小灯泡的额定电功率和实际电功率并填入表格中。 5. 电路故障的判断 在实验过程中，往往会出现诸多故障，正确地判断和快速地排除故障，这也是实验技 能强弱的重要表现之一。 电路故障的判断是学习的难点，总的说有两种：开路和短路。如果开关闭合，电流表 有示数，小灯泡不亮往往是短路，也可能是滑动变阻器的阻值过大；3如果开关闭合，电路中无电流时，常常是开路，出现开路时，哪部分电路两端有电压， 则开路往往就发生在那部分电路中。究竟是哪部分电路出现故障，还要根据具体的情况来判断。 6. 分析实验数据和得出结论实验表明，小灯泡的发光亮度与其实际功率有关，实际电功率越大，灯泡越亮；灯泡 越亮，其灯丝温度越高，灯丝的电阻值也越大，因为金属导体的电阻会随着温度的升高而 增大。【典例精析】 例题 1 某同学利用如图所示电路，测量额定电压为 2.5V 小灯泡的额定功率，下列说 法错误的是（ ）4A. 闭合开关前，滑片 P 应移到 B 端 B. 闭合开关后，小灯泡不发光，一定是小灯泡灯丝断了 C. 当电压表示数为 2.5V 时，测出通过小灯泡的电流，可算出小灯泡的额定功率 D. 实验还可得知，小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮 思路导航：闭合开关前，滑片应移到 B 端，使其阻值取最大值；闭合开关后，小灯泡 不发光的原因有很多，并不一定是小灯泡灯丝断了；当电压表示数为 2.5V 时，测出通过小 灯泡的电流，可算出小灯泡的额定功率；小灯泡的亮度要看小灯泡的实际功率，实际功率 越大，小灯泡越亮。 答案：B例题2 （哈尔滨）小明按如图所示电路测量小灯泡功率，备有器材规格如下：电源电 压恒为6V，小灯泡额定电压为2.5V，灯泡正常发光时灯丝电阻约为10，变阻器甲的规格 “10 1A” 、乙的规格“50 0.5A” ，电流表量程有“00.6A” 、 “03A” ，电压表量程 有“03V” 、 “015V” ，下列说法不正确的是（ ）A. 当电压表示数为2.5V时，灯泡消耗的功率等于额定功率 B. 为减小误差，电压表量程选“03V” ，电流表量程选“00.6A” C. 变阻器应选择甲“10 1A” D. 由本实验可发现，灯泡在不同电压下，实际功率不同，亮度不同 思路导航：当电压表示数为 2.5V 即灯泡两端的电压为 2.5V 时，灯泡消耗的功率等于额定功率，故 A 正确；灯泡的额定电流为 I 0.25A，所以电流表的量程选U R2.5V 10 00.6A，故 B 正确；灯泡正常发光时，变阻器两端的电压 URUUL6V2.5V3.5V，变阻器接入电路中的电阻 R1410，所以变阻器选“50 0.5A” ，故UR IR3V 0.25A C 不正确；由本实验可发现，灯泡在不同电压下，实际功率不同，亮度不同，故 D 正确。 答案：C例题 3 小红用如图甲所示的电路测定小灯泡的额定功率，小灯泡的额定电压为 2.5V，灯丝电阻约为 6。除小灯泡外，实验室提供的器材有：电压为 6V 的电源，电流表 （00.6A、03A） ，电压表（03V、015V） ，滑动变阻器 R1（20 1.5A） ，滑动变阻 器 R2（5 1A） ，开关一个，导线若干。实验中，小红经过分析将电流表选用了 （00.6A）量程。5为保证实验的顺利进行，提高实验的准确性，电压表量程应该选 ，滑动变 阻器应该选 。 请按照小红设计的电路图，帮助她用铅笔画线代替导线，把乙图中实物连接图补充 完整。 闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到 端（选填“左”或“右” ） ；实验中，由 于某种原因，导致电压表的示数变为零，电流表的示数增大，则电路可能出现的故障是 。 思路导航：小灯泡的额定电压是 2.5V，因此电压表量程选择 03V；电源电压是 6V，要想使小灯泡正常发光，必须串联一个滑动变阻器起分压作用：分担的电压 U6V2.5V3.5V，电路中的电流等于灯泡的额定电流，即 II灯0.4A，则此时滑动变阻器接入电路的阻值为 R8.75，因此U1 R12.5V 6U I3.5V 0.4A 选择 R1（20 1.5A） 。 电压表量程选择 03V，滑动变阻器按照“一上一下”的方式接入电路，如下图所 示： 做任何电学实验，连接电路时开关都要断开，滑片移到最大阻值处，滑动变阻器下 端选择的是左端的接线柱，因此滑片要移到右端；电压表示数为零，说明电压表被短路或 者与电源连接部分有断路，因为电流表有示数，所以电路无断路，因此电路故障是电压表 局部短路（或小灯泡 L 局部短路） 。 答案：03V 量程；R1（20 1.5A） 实物连接图如下：右；电压表局部短路（或小灯泡 L 局部短路） 。例题 4 在测量“小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电流为 0.3 A，灯丝阻值在 1015 之间。所提供的器材有：电流表、电压表、电源（电压恒为 6 V） 、开关各一个， 滑动变阻器（“5 2A” 、 “20 1A” ）两个，导线若干。 （1）如图所示是小明没有连接完的实物电路，请你用笔画线代替导线将实物图补充完 整。6（2）小明选用的滑动变阻器的规格为。 （3）闭合开关，移动滑片，当电流表的示数为 0.3 A 时，电压表的示数如上图所示， 读数为V，小灯泡的额定功率为W。 （4）小红没用电压表，但多用了一个开关，其他器材与小明的相同，也测出了小灯泡 的额定功率。请在虚线框内画出她设计的电路图，并写出实验步骤及测定额定功率的表达 式。实验步骤： ； ； 表达式：P额。思路导航：（1）小灯泡的额定电流为 0.3A，灯丝阻值在 1015 之间，则其额定电 压约为 34.5V，故应将电压表接线柱“15”与小灯泡右端相连；（2）当小灯泡正常发光时，电路中的总电阻 R总20；灯丝阻值在 1015 之间，此时滑动变阻U总 I额6V 0.3A 器有效阻值约为 105，故应用选择“20 1A”的滑动变阻器；（3）此时电压表选择 的量程是“015V” ，示数为 4V，故小灯泡的额定功率 P额U额I额 4V×0.3A1.2W；（4）没有电压表，不能直接测出小灯泡的额定电压，题设中已知小灯 泡的额定电流，要想求出它的额定功率，只需间接测量出它的额定电压即可。具体方法是： 可调节滑动变阻器使电流表的示数为小灯泡的额定电流 0.3A，保持滑动变阻器的阻值不变， 设计一个短路开关使小灯泡被短路，再记下电流表的示数 I，则滑动变阻器接入电路中的阻值为，它与小灯泡串联时分得的电压为×0.3A，那么小灯泡的额定电压为6V I6V I6V×0.3A，小灯泡的额定功率为 PUI（6V×0.3A）×0.3A（1）6V I6V I0.3A I ×1.8W。 答案：（1）如甲图所示（2）20 1A （3）4 1.2 （4）如乙图所示 只闭合 S1，移动滑片 P，使电流表的示数为 0.3A；滑片 P 位置不变，再闭合 S2，电流表的示数为 I；（1）0.3A I7×1.8W【总结提升】 另类测量小灯泡电功率的方法 方法导引：缺少电流表（电压表） ，也就是无法测量出灯泡正常工作情况下的电流（电 压） ，那么我们就必须借助于电路的变化（主要运用电路中不同开关的闭合和断开达到目的） ，通过另一种途径得出灯泡正常工作时的电流（电压） ，然后再用公式 PUI 求出其额定功 率。（一）缺少电流表 实验器材：额定电压已知的灯泡、电源、电压表、定值电阻 R、滑动变阻器各一个， 开关两个。 实验电路：如图所示：实验步骤：（1）闭合开关 S1，移动滑动变阻器的滑片 P，使电压表的示数等于灯泡的 额定电压，让灯泡正常发光； （2）保持滑片的位置不变，断开开关 S1，再闭合开关 S2，读出电压表的示数为 U；（3）求出灯泡额定功率的数学表达式：PU额×RUU额。（二）缺少电压表 实验器材：额定电压已知的灯泡、电源、电流表、定值电阻 R、滑动变阻器各一个， 开关两个。 实验电路：如图所示：实验步骤：（1）闭合开关S1，断开S2，移动滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数为U额/R，表示灯泡此时正常发光； （2）闭合开关 S2，断开 S1，保持滑片的位置不变，读出电流表的示数为 I； （3）求出灯泡额定功率的数学表达式：PU额×（IU额/R） 在伏安法测量灯泡功率的实验中，如果缺少电流表或电压表，往往要添加一个定值电阻。 若缺少电流表，通常是将灯泡与定值电阻组成串联电路，运用电路中的电流处处相等，求8得功率；若缺少电压表，就要将灯泡与定值电阻组成并联电路，由电路中各支路两端的电 压相等，使灯泡正常发光，从而求得结果。