专题七 测电功率
类型一 伏安法测电功率
1.在测小灯泡电功率的实验中,电源电压为3 V且保持不变,小灯泡额定电压是2.5 V。
(1)为完成实验,请用笔画线代替导线,将图甲连接完整(滑片向右滑动时电阻变大)。
(2)在实验过程中,调节滑动变阻器的滑片,当电压表示数为2 V时,电流表示数如图乙所示,此时通过小灯泡的电流为 A;为了测出小灯泡的额定功率,滑动变阻器的滑片应向 移(选填“左”或“右”),使电压表的示数为2.5 V。
(3)移动滑动变阻器的滑片,记下多组电压表及对应电流表的示数,并画出图丙所示的I-U图像,从图像中可算出小灯泡的额定功率为 W。
2.孙雯同学到实验室做“测定小灯泡额定功率”的实验。被测小灯泡的额定电压为2.5 V,电阻约为10 Ω。实验室有如下器材:电源(电压为6 V)、电流表(0~0.6 A、0~3 A)、电压表(0~3 V、0~15 V)、开关各一只,导线若干,滑动变阻器R(50 Ω 0.5 A)。
(1)电压表应选用 挡。
(2)如图1是她实验的电路,但连接不完整,请你帮她完成电路的连接,要求:滑动变阻器的滑片P向右移动时,小灯泡变亮。
(3)实验电路接好后,合上开关时,她发现电路出现故障,主要有下表所列的两种情况,请根据现象和检测结果指出故障的可能原因。
故障现象
检测
故障原因
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小灯泡较暗、两表的
示数均较小
移动滑动变阻器
滑片,现象不变
小灯泡不亮、电压表示
数较大、电流表无示数
取下小灯泡,两表
的示数不变
(4)排除故障后,小明测得的数据如下表,当小灯泡正常发光时电流表和电压表的示数如图2甲和乙所示,请你替小明把电流表和电压表的示数记在表中,并计算小灯泡的额定功率。
实验序号
电压表示
数
电流表示
数
小灯变暗
程度
功率
1
2.0 V
0.20 A
暗
0.4 W
2
正常发光
3
3.0 V
0.28 A
较亮
0.84 W
(5)小明分析表中数据后发现:当灯丝两端电压改变时,灯丝电阻也在改变。你认为引起灯丝电阻变化的原因是: 。
类型二 电能表测电功率
3.小明家节能灯上的铭牌模糊不清,他想利用家里的电能表测量节能灯的额定电功率。
(1)如图是小明家的电能表,可知用电器总功率不能超过 W;
(2)小明研究节能灯耗能情况时,观察到1 min内电能表指示灯闪烁了50次,由此可知电路中电流做功的功率为 W;
(3)小明感到此结果与普通节能灯的功率明显不符,其原因最可能是 。
A.小明家的节能灯比较特殊,功率很大
B.小明在时间测量中存在一定的误差
C.小明没有完全关闭其他的用电器
(4)小明解决了研究中存在的问题后,再次进行实验,但发现计时1 min时,电能表指示灯还未闪烁,因此无法计算节能灯的电功率,请你分析,以下
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方案能更好地帮助小明测出节能灯的电功率。
A.测量3 min内电能表指示灯闪烁的次数,计算出节能灯的电功率
B.测量电能表指示灯闪烁3次所用时间,计算出节能灯的电功率
4.一家庭用的白炽灯标有“220 V ?W”字样,额定功率数值已模糊不清。小明想到利用如图所示的家庭电能表[表盘上标有“3 200 imp/(kW·h)”,表示每消耗1 kW·h的电能,指示灯闪烁3 200次]也能测出其额定功率。
(1)该电能表允许通过的最大电流是 A;
(2)为完成实验,还需补充的一个器材是 ;
(3)请设计出测量该白炽灯电功率的实验方案,写出合理的实验步骤及最终表达式。
实验步骤:
最终表达式(用所测出的物理量表达): 。
类型三 特殊方法测电功率
5.(2018·山西模拟)在“测量小灯泡的额定功率”实验中,小灯泡上标有“3.8 V”的字样,电源电压恒定不变。
(1)请你用笔画线代替导线将图甲中的实物电路连接完整,要求滑片向左移动时小灯泡变亮。
(2)闭合开关移动滑动变阻器滑片,发现小灯泡始终不亮,电流表有示数,电压表无示数,其故障原因可能是 。
(3)排除故障后,开始实验,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为3.8 V,此时电流表的示数为0.4 A,则小灯泡的额定功率是 W。
(4)完成上述实验后,小红又找来了一个阻值为R0的定值电阻和两个开关。并借助部分现有的实验器材,设计了如图乙所示的电路,也测出了小灯泡的额定功率。请完成下列的实验步骤:
①闭合开关 ,移动滑片,当电压表的示数为3.8 V时,停止移动滑片;
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②保持滑片的位置不动, ,读出此时电压表的示数为U;
③小灯泡额定功率的表达式为P额= (用已知量和测量量表示)。
6.(2019·改编预测)在“测量小灯泡的电功率”的实验中,小灯泡的额定电压为“2.5 V”,正常发光时的电阻约为8 Ω。
(1)在图甲中,有一根导线未连接,请用笔画线代替导线将电路连接完整。
(2)闭合开关后,小灯泡不亮,电流表没有示数,电压表有较大的示数,经检查,导线连接完好,则电路故障可能是小灯泡发生了 (选填“短路”或“断路”)。
(3)移动滑片P到某一位置时,电压表示数如图乙所示,为 V;此时要测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向 (选填“左”或“右”)端移动。
(4)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I-U图像,由图像可计算出小灯泡的额定功率是 W。
(5)完成上述测量后,不用电压表,用如图丁所示的电路也可测量已知额定电流的小灯泡的额定功率,已知小灯泡的额定电流为I额,定值电阻的阻值为R0,实验步骤如下,请补充完整:
① ;
②闭合开关S、S1,断开开关S2,记录下此时电流表的示数为I;
③小灯泡的额定功率的表达式为P额= 。
7.(2018·攀枝花)小明同学利用电流表和电阻箱测量小灯泡的功率,设计并连接了如图甲所示的实物电路。
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(1)为了保护电路,闭合开关S1前,应将滑片P移到滑动变阻器的 (选填“A”或“B”)端。
(2)闭合开关S1,将单刀双掷开关S2扳向“1”,调节滑动变阻器的阻值,使电流表的示数为I1,如图乙所示,I1= A。
(3)将开关S2扳向“2”,保持滑动变阻器的阻值不变,调节变阻箱的阻值R,使电流表的示数仍为I1,此时R=5 Ω;则步骤(2)中小灯泡的电阻R1= Ω,测量小灯泡电阻的方法是 (选填“控制变量法”或“等效替代法”)。
(4)步骤(2)中小灯泡的实际功率P1= W。
(5)若小灯泡的额定电流为I0=2I1,以下关于小灯泡额定功率P0与实际功率P1的数值关系,你认为最有可能的是 。
A.P0=2P1 B.P0=3P1
C.P0=4P1 D.P0=5P1
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答案精解精析
必胜题·测易
1.答案 (1)见解析 (2)0.2 左 (3)0.625
2.答案 (1)0~3 V (2)如图所示
(3)滑动变阻器下面两个接线柱接入电路 小灯泡断路
(4)2.5 V 0.24 A 0.6 W (5)灯丝的阻值随温度升高而增大
3.答案 (1)4 400 (2)1 000 (3)C (4)B
4.答案 (1)40 (2)秒表 (3)①其他用电器开关断开,只让白炽灯发光;
②用秒表记录下电能表指示灯闪烁n次所用时间t h P=n3 200t kW
5.答案 (1)如图所示
(2)小灯泡短路 (3)1.52
(4)①S1和S3 ②断开S3,闭合S2 ③3.8V×(U-3.8V)R0
6.答案 (1)如图所示
(2)断路 (3)2.2 右 (4)0.75
(5)①闭合开关S、S2,断开开关S1,调节滑动变阻器R的滑片P,使电流表示数I1=I额 ③R0(I-I额)I额
7.答案 (1)B (2)0.2 (3)5 等效替代法 (4)0.2 (5)D
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