中考物理培优(含解析)之测量小灯泡电功率的探究实验
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1、测量小灯泡原电功率测量小灯泡电功率的探究实验实验目的:测量小灯泡在不同电压下工作时的电功率。实验原理:根据公式 P=UI,用电压表测小灯泡两端的电压,用电流表测小灯泡中的电流,利用公式 PUI 计算电功率,在额定电压下测出的电功率就是额定功率。这是物理学中常用的一种间接测量方法,这种方法又被称为“伏安法”。实验电路:根据实验的目的和原理设计如下电路。实验器材:小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线。器材说明:用电流表和电压表分别测出通过小灯泡的电流和其两端电压,因为要测量不同电压下的功率,所以电路中要接入滑动变阻器,用来改变小灯泡两端电压。实验步骤:( 1)按电路图连接好电路;(
2、 2)闭合开关,调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压2.5V,观察小灯泡的亮度,并记录电流表和电 压表的示数。( 3)调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的 1.2 倍。观察 小灯泡的亮度变化,并记录此时电流表和电压表的示数(注意:小灯泡两端的电压不能超过它的额定电压太多)。( 4)调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的 0.8 倍。观察小灯泡的亮度变化,并记录此时电流表和电压表的示数。( 5) 计算出三种情况下小灯泡的电功率( 6)断开电路,整理器材。实验数据(记录)表格:实验要求 发光情况 电流(A)电压(V)电功率(W)1 小灯泡
3、在额定电压下工作 正常 0.3 2.5 0.752 小灯泡两端电压是额定电压的 1.2倍很亮 0.4 3 1.23 小灯泡两端电压低于额定电压 暗 0.2 2 0.4分析论证:由公式 P=IU 计算小灯泡的功率。(将计算结果填入表中,通过分析和比较得出)分析比较额定电功率和实际电功率大小问题,比较灯泡的亮暗程度与电功率间的关系。(1 )当 U 实 =U 额 时, P 实 =P 额 ,正常发光( 2)当 U 实 U 额 时,P 实 P 额 ,较亮实验结论:( 1)不同电压下,小灯泡的功率不同。实际电压越大,小灯泡功率越大。( 2)小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定,实际功率越大,小灯泡越亮。典型
4、例题 王明同学准备测量额定电压为 2.5V 的小灯泡在实际工作时的功率,根据已有器材,他设计好了电路原理图,并完成了实物连接,如图所示。(1 )请你用笔画线代替导线,帮他将实物电路连接完整。(2 )在某次测量过程中,闭合开关后,电压表和电流表的示数如下图所示,则电压表的示数为 V,电流表的示数为 A,则此时小灯泡的功率为 W, (留两位小数)还可以算出小灯泡此时的电阻为_。(3 )滑动变阻器的滑片 P 向 B 端滑动后,通过小灯泡的电流将 ,小灯泡的电功率将 。 (均选填“增大” 、 “减小”或“不变” ) (4 ) (王明同学经过多次测量与计算后,得到了一组功率 P 与电压的平方 U2 的数
5、据,下列各图中能正确表示 P 与 U2 的关系的是_(设灯丝电阻不变) 。解析:(1)电压表测量灯泡两端的电压,由于灯泡的额定电压为 2.5V3V,所以电压表应该选择 03V 的量程;(2)电压表量程为 03V,分度值为 0.1V,所以其示数为1.2V,电流表的量程为 00.6A,分度值为 0.02A,所以其示数为 0.4A,根据欧姆定律可得;(3)滑动变阻器的滑片 P 向 B 端滑动时,换的变阻器接入电路1.V=4AURI的电阻变小,即电路的电阻变小,在电压不变时,电阻变小,电流增大;串联电路的电流处处相等,所以通过灯泡的电流也变大,根据 可知,电阻一定时,电流增大,电2IR=功率增大;(4
6、)根据 ,可知在电阻不变时,电功率与电压的平方成正比,所以2UPR=选择 A。答案:(1)作图如图所示:(2 ) 1.2 0.4 0.48 30 (3)增大 增大 (4)A 针对练习 1 .在测量小灯泡电功率的实验中,电源电压为 4.5V,小灯泡的额定电压为2.5V,小灯泡正常发光时的电阻约为 10。来源:ZXXK(1 )请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。要求:当滑动变阻器的滑片向左移动时,连入电路的电阻变大;连线不得交叉。(2 )小明同学闭合开关,移动滑片 P 到某一位置时,电压表示数(如图乙所示)为 v,若他想测量小灯泡的额定功率,应将图甲中滑动变阻器的滑片 P 向 (选填
7、“A”或“B” )端移动,使电压表的示数为 2.5V。(3 )小明同学继续移动滑片 P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图丙所示的 IU 关系图像,根据图像信息,可计算出小灯泡的额定功率是 W,还可以得出:小灯泡的实际功率随实际电压的增大而 (选填“增大” 、 “减小”或“不变” ) 。(4 )小红同学按同一电路连接好最后一根导线,灯泡立即发出明亮耀眼的光,并很快熄灭,检查后发现连线正确,请你找出她在实验中两个操作不当之处是: , 。针对练习 2 某同学在做“ 测定小灯泡的电功率”实验中,器材齐全、完好,电源由几节干电池组成(电压为 1.5 伏的整数倍且保持不变) ,待测小灯标有“
8、0.2 安”字样,滑动变阻器标有“20 欧 2 安”字样。 来源:Z。xx 。k.Com(1 )他连接完电路闭合电键 S 后,观察到电表的示数分别为 1.3 伏和 0.16 安,继续移动变阻器的滑片,发现两电表的示数均不发生变化,则其原因是_。(2 )经过思考,该同学发现操作中的不当之处,重新正确连接电路进行实验。他移动变阻器的滑片,小灯泡正常发光,此时滑片的位置恰好在变阻器中点上(即滑动变阻器连入电路的电阻为 10) 。请说出该同学判断小灯正常发光的理由 。(3 )小灯泡正常发光时的功率 。 (写出计算过程)针对练习 3 图甲是“测量小灯泡电功率”实验的电路图,已知小灯泡的额定电压为2.5V
9、。乙甲1PA BLS (1 )请用笔画线代替导线,将图甲中的电压表接入电路。(2 ) 调节滑动变 阻器,使电压表的示数为 2.5V,电流表的示数如图 16 乙所示,则小灯泡的额定功率是_W。1、 小阳和小华两位同学各自进行“测定小灯泡电功率” 的实验实验中使用的小灯泡上标有“2.5V”字样,滑动变阻器上标有“30 1A”字样(1 )小阳连接的电路如图 1 所示,实验步骤正确,闭合开关后,发现小灯泡发光较暗,电流表、电压表的示数如图 2( a)、(b)所示,他所用的电源电压为 V接着他移动滑动变阻器的滑片 P,当观察到电压表的示数为 2.5V 时,此时滑动变阻器的滑片恰好在中点上,小灯泡正常发光
10、时的功率为 W(保留两位小数)(2 )小华正确连接了电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片 P,观察到小灯泡始终不亮,电流表有示数,电压表的示数为零若电路中只存在一处故障,则故障是 2、小亮同学做测定“小灯泡的额定电功率 ”实验时所用器材有电压为 6V 的电源、额定电压为 25V 的小灯泡(小灯泡的额定功率小于 1W) 、滑动变阻器(50 1A) 、以及符合实验要求的电压表和电流表、开关和导线。如图(甲)是小亮同学没有连接完整的电路。(1 )请你用笔画线代替导线,将图(甲)所示的电路连接完整。来源:(2 )小亮同学连好电路后闭合开关,移动滑动变阻器滑片 P,发现小灯泡始终不亮,电压表有示数,电流
11、表无示数,则故障可能是 。(3 )小亮同学排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器滑片 P,同时,眼睛应观察 (选填序号) 。A小灯泡亮度 B电压表示数 C电流表示数 D滑动变阻器滑片(5 )小亮同学移动滑动变阻器滑片 P 到某处时,电压表的示数为 22V,要测量小灯泡的额定功率时,应将滑片 P 向 端移动(选填“A”或“B“ ) 。当小灯泡正常发光时,电流表示数如图(乙)所示,则小灯泡的额定功率是 W.甲 乙BAPS3、在“测定小灯泡的额定功率”的实验中,实验器材如图所示,小灯泡额定电压为 2.5V。(1 )在方框内画出你设计的实验电路图。(2 )小赵同学连接好电路后,闭合开关时,发现灯光特别亮,
12、这表明他在闭合开关前没有 。(3 )小赵同学移动滑动变阻器的滑片 P,记下了三组对应的电压表和 电流表的示数,如下表所示。由此可知,他在实验中,电压表选择的量程应该是 ;该小灯泡的额定功率是 W。4、在“测量小灯泡电功率” 的实验中,小灯泡的额定电压为 2.5V,电阻大约为 10,有两个规格分别为“10 1A”、 “50 2A”的滑动变阻器,电源电压为 6V(1)本实验中应选择规格为 的滑动变阻器;图甲中已有部分电路连好,请用笔画线代替导线将电路连接完整,使变阻器滑片右移时灯泡变暗;(2)某同学闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现灯泡的亮度很暗且不变,可能的原因是 ;(3)排除故障后,移动滑
13、动变阻器的滑片,进行了多次测量,其中小灯泡正常发光时电流表示数如图乙所示为 A,小灯泡的额定功率为 W;(4)完成实验后,小红还想探究“导体中的电流与导体电阻”的关系,她选用两个电阻R1、R 2(R1R 2),设计的电路图如图丙所示:小红分别用电压表测出了 R1、R 2 两端的电压请你判断:通过以上操作,她能探究出“导体中的电流与导体电阻”的关系吗?(选填“能”或“不能” ) ,你判断的依据是: 实验序号 电压表示数/V 电流表示数/A 电功率/W1 1.5 0.162 2.5 0.23 3 0.24来:Zxxk.Com5、要求测只额定电压; 为 2.5V 小灯泡的电功率。(1)按照电路图 a
14、.将图 b 中的实物图连接成实验电路。(2 )在电路连接过程中开关应处于 状态,闭合开关前,要把滑 动变阻器的滑片移到 (根据你连接的实物电路选填“最右端”或“最左端” )(3 )实验时某次电压表的示数为 2.20V,对应电流表示数如图 c 所示,则小灯泡此时的电功率为 W,要想测出小灯泡的额定功率,接下来的操作是: 。6、小佳想要测定小灯泡的额定功率,他选用了以下器材:标有“2.5V”字样的小灯泡(老师告诉他,该 小灯泡正常工作电流在 0.3A 左右) ,电源为 6V 的恒稳蓄电池,量程为“00.6A”与“03A”的电流表,量程为“03V”与“015V”的电压表,开关,导线可是在选择滑动变阻
15、器时他犹豫了,因为有三种规格的滑动变阻器 ,分别标有“10 1A”、 “20 0.5A”、 “50 0.2A”字样(1 )估算一下,请你帮小佳选择一只合适的滑动变阻器 ;来源:Z|xx|k.Com(2 )如图(甲)所示,小佳连接了一部分电路后又纠结了,请你在不改变他已经连接部分的前提下,再帮他连接完整(用笔画线,注意导线间不要相互交叉) ;(3 )连接完整后,小佳按正 确程序操作,闭合开关 S,发现灯泡不亮,电流表指针偏转明显,而电压表指针几乎不动,仔细检查,连接无误那么出现该状况的原因应该是 (选填“A、B、C、D” )A电压表内部断路了 B灯泡的灯丝断了C灯座内部出现了短路 D滑动变阻器的
16、电阻线断了(4 )在老师的指点下,小佳自己排除了故障,再闭合开关 S,灯泡亮了,但发光很暗,观察电压表示数,仅有 1.8V,这时小佳应将滑片 P 向 端(选填“A”或“B”)适当滑动;(5 )当小灯泡两端的电压达到额定电压后,电流表的示数如图(乙)所示,则小佳测得小灯泡的额定功率是 W1. 在测量小灯泡电功率的实验中,电源电压为 4.5V,小灯泡的额定电压为 2.5V,小灯泡正常发光时的电阻约为 10。(1)请你用笔画线代替导线,将如图甲中的实物电路连接完整。要求:当滑动变阻器的滑片向 A 端移动时,连入电路的电阻变大,连线不得交叉。_(2)小刚同学闭合开关,移动滑片 P 到某一位置时,电压表
17、示数(如图乙所示)为_V,若他想测量小灯泡的额定功率,应将如图甲中滑动变阻器的滑片 P 向_(选填“A”或“B”)端移动,如图内的U 图象是小刚根据多组实验数据绘制的,根据图象可得小灯泡的额定功率为_W。(3)由实验中 一 U 图象发现小灯泡电阻是变化的,影响其变化的主要因素是_。(4)若把小灯泡换成一个定值电阻,还可探究_ 的关系。A.电流与电阻 B.电流与电压2. 【2017 苏州卷 】在测定额定电压为“2.5V”小灯泡电功率的分组实验中:来源:(1 )请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整(2 )小明闭合开关后,发现灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,则故障可能是 排除故障后,
18、移动滑片使小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡额定功率为 W.(3 )小华在进行实验数据处理时,算出了小灯泡的平均功率(如下表) ,你认为这样处理数据是 (合理不合理)的,理由: .(4 )下列描述小灯泡功率 P 随滑动变阻器阻值 R 变化情况的图像中,正确的是 3. 【2017泰安卷 】有一个小灯泡标有 5.0V 字样,要测定它的额定功率已知小灯泡正常发光时的电阻值约 10,电源电压为 6V(1 )请你用笔画线代替导线,连接完成实验电路(2 )闭合开关前,滑动变阻器滑片应该在 端(选填 “a”或“b”) (3 )某次连接线路后,闭合开关灯不亮,电流表有示数,电压表没有示数,猜想
19、以下 3 种故障,其中可能的是 A可能是灯丝断了 B可能是开关接线处断路 C可能是小灯泡的灯座短路为避免出现上述故障时损坏电流表,选择的滑动变阻器的最大阻值应不小于 (4 )排除故障后,移动变阻器滑片,观察当 表示数为 时,再记录另一个电表4. 小科想知道标有“3.8V”字样的小灯泡正常工作时的电功率,于是连接了如图所示的实验电路。电源电压 6 伏恒定不变,滑动变阻器规格为 “50 1A”。(1 )请你用笔画线代替导线,将电路连接完整_;(2 )正确连接电路,闭合开关,发现小灯泡不亮。小科观察到两电表的示数情况是_,由此判断故障是小灯泡断路;来源:(3 )排除故障后,小科进行了正确操作,观察到
20、的现象和测得的数据如下:由表中数据可得,小灯泡的额定功率是_瓦;(4 )小科根据表中数据,计算了各次实验的灯丝电阻,分析后认为,闭合开关前灯丝的阻值小于 5 欧姆,小科的理由是 _。5. 【 2017山西卷】小明同学在“ 测量小灯泡的电功率” 的实验中,小灯泡的额定电压为2.5V,电源为两节新干电池,滑动变阻器标有:“20 1A”字样(1 )实验电路如图甲所示,但电路连接不完整,请你用笔画线代替导线,完成电路(2 )小明将电路连好后,闭合开关,发现小灯泡发光很微弱,电流表、电压表均有示数,左右移动滑动变阻器的滑片 P,小灯泡亮度和两表示数均不变,其原因可能是 (3 )改正电路后,小明同学调节滑
21、动变阻器观察到电压表示数为 2V,为使小灯泡两端电压达到额定电压,应将滑动变阻器的滑片 P 向 (选填“左”或“ 右”)调节当小灯泡正常发光时,电流表示数如乙所示,该小灯泡的额定电功率为 W(4 )小明依次测出了六组实验数据,如表所示请你根据表中数据在图丙所示的坐标纸上作出小灯泡的 IU 图象 电压 U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 2.9电流 I/A 0.10 0.16 0.20 0.22 0.26电功率P/W亮度变化 暗 亮(5 )通过计算分析以上数据,你还有什么新的发现: (写出一条即可)6. 某实验小组的同学在进行“ 测量小灯泡的额定功率”的实验中,现有器材:电源(电压恒
22、为 6V) 、开关、电压表、电流表各一个,导线若干,额定电压为 3.8V 的待测小灯泡(电阻约为 12) ,滑动变阻器两个(A:“52A“;B:“20 0.5A”) 。(1 )该实验的实验原理是_;实验中,应选用的滑动变阻器是_(选填“A”或“B”) 。(2 )如图甲所示是小田同学连接的实物电路图,图中只有一根导线连接错误,请你在图中用“”标出这根错接的导线,只改接一根导线使电路成为正确的电路_(不能与其他导线交叉) 。(3 )小田确认电路连接无误后闭合开关,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡始终不发光且电压表的示数都接近电源电压,则电路的故障是_。(4 )排除故障后,移动滑动变阻器的 滑片
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