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滚动小专题(七) 测量小灯泡的电功率
01 典例精析
(2018·潍坊)要测量一个额定电压为3.8 V的小灯泡的功率，小灯泡工作时的电阻约为10 Ω.现有电流表、电压表、开关各一个，规格分别为“10 Ω 1 A”、“50 Ω 0.5 A”和“500 Ω 0.1 A”的滑动变阻器各一个，导线若干，电源(8 V)一个．
图1 图2
(1)为完成实验，应该选取规格为__“50__Ω__0.5__A”__的滑动变阻器．
(2)选出合适的滑动变阻器后，将实验器材连成如图1所示的实验电路，闭合开关，将滑动变阻器滑片向右移动，观察到的现象是__BD__(多选)．
A．小灯泡变亮，电压表示数变大
B．电流表示数为零，小灯泡不亮
C．电流表示数变大，电压表示数变小
D．电压表示数接近8 V，且示数不变
(3)造成上述现象的原因是其中有一条导线连接错误，请将该导线打上“×”号；并用笔画线代替导线把它改到正确的位置上．
解：
(4)线路改正后，移动滑片，记录多组电流和电压，并在坐标纸上作出I－U关系图象，如图2所示．由图可知小灯泡的额定功率为__1.14__W；当小灯泡两端电压为3 V时，灯泡电阻为__12__Ω.
【拓展训练1】 若实验中电流表损坏，另增加两只开关和一个定值电阻R0，小明组设计了如图甲所示的电路图．已知小灯泡的额定电压为U额，请帮忙完成实验操作：
①闭合__S、S1__，移动滑动变阻器滑片，使电压表的读数为__U额__；②断开S1，闭合S2，保持滑片P位置不变，读出电压表的示数为U1.
小灯泡电功率P额＝__·U额__．
甲 乙
【拓展训练2】 利用相同的器材，小红组设计了如图乙所示的电路图，已知小灯泡的额定电流为I额，请帮忙完成实验操作：
①闭合__S、S1__，移动滑动变阻器滑片，使电压表的读数为__I额·R0__；②断开S1，闭合S2，保持滑片P位置不变，读出电压表的示数为U1.
小灯泡电功率P额＝__(U1－I额·R0)I额__．
【拓展训练3】 在没有电压表的情况下，小刚设计了如图丙所示的电路，测出了额定电压已知的小灯泡的电功率，他的实验操作如下：
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①闭合__S、S2__，移动滑动变阻器滑片，使电流表的读数为____；②断开S2，闭合S1，保持滑片P位置不变，读出电流表的示数为I1.
小灯泡电功率P额＝__(I1－)U额__．
丙 丁
【拓展训练4】 在没有电压表的情况下，小强在小刚的方案上稍作修改，设计了如图丁所示的电路，测出了额定电流已知的小灯泡的电功率，他的实验操作如下：
①闭合S、S2，移动滑动变阻器，使电流表的读数为I额；②断开S2，闭合S1，保持滑片P位置不变，读出电流表的示数为I1.
小灯泡电功率P额＝__(I1－I额)R0·I额__．
02 专题训练
1．(2018·秦皇岛海港区模拟)某实验小组用伏安法测量小灯泡的电功率，待测小灯泡的额定电压为2.5 V.
(1)连接的电路如图甲所示，其中有一根导线接错了，请在接错的导线上打“×”，并把它改接到正确的位置上．
解：
(2)连接电路时开关应处于__断开__状态，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至最__右__(填“左”或“右”)端．
(3)检查电路连接无误后，闭合开关S，灯泡较暗，电压表无示数，电流表有示数．产生这一现象的原因可能是__电压表损坏__．
(4)故障排除后进行实验，通过移动滑片记录了多组数据，并作出了如图乙所示的I－U图象．据图可知小灯泡的额定功率为__0.75__W.
(5)若将图甲中小灯泡换成定值电阻，其他元件不变，下列实验中可完成的是__B__．
A．探究通电导体产生的热量与电阻的关系
B．探究电流与电压的关系
C．探究电流与电阻的关系
【拓展】将该小灯泡与一个10 Ω的定值电阻串联后接入电压为3 V的电源两端，此时小灯泡的实际功率是__0.2__W.
2．小明做测量小灯泡电功率的实验．器材有：一个电源(电压保持不变)、两个小灯泡、一个滑动变阻器、电流表和电压表各一个、开关、导线若干 .
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(1)请用笔画线代替导线，将如图所示的实物电路连接完整．
解：
(2)闭合开关前，应将滑动变阻器滑片移到最__右__(填“左”或“右”)端．
(3)小明将L1和L2分别接入如图所示的电路中，进行测量，实验数据及现象已记录在下面的表格中．实验过程中更换实验器材时，断开开关后，用L2替换L1的同时，还必须要进行的操作是__电压表更换大量程__．
电压表示数
U1/V
电流表示数
I1/A
小灯泡的
亮度
L1
1
1.5
0.20
较暗
2
2.5
0.30
正常
3
3.0
0.32
更亮
L2
4
3
0.18
较暗
5
3.5
0.20
正常
6
4.0
0.22
更亮
(4)灯泡L2的额定功率为__0.7__W．小明从数据中还发现，小灯泡的电阻不是固定不变的，你认为影响灯泡电阻的因素是__温度__．
【拓展】在两次实验中，两个小灯泡正常发光时，滑动变阻器两次接入电路的阻值之比为10∶9，则电源电压为__5__V，L2正常发光时，L2的电功率与滑动变阻器的电功率之比为__7∶3__．
3．(2018·襄阳)小芳到实验室做“测量小灯泡额定功率”的实验时，老师只给她提供了如下器材：标有“3.8 V”字样的小灯泡、电源、滑动变阻器、开关、两个电压表V1和V2(没有电流表)、阻值为10 Ω的定值电阻R0、导线若干．她根据所给定的器材经过认真思考后设计了正确的实验电路，如图甲是该电路的不完整电路图．
(1)请你将图甲中电路图补充完整．
解：
(2)闭合开关后，为了测量小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器，使电压表V1的示数为__3.8__V，此时电压表V2的示数如图乙所示，小灯泡的额定功率为__0.76__W.
(3)她还进一步设计出了如图丙所示电路图测量小灯泡额定功率，调节滑动变阻器，使电流表A2的示数为__0.38__A时，再读出电流表A1的示数，即可计算小灯泡的额定功率．
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(4)小明说，利用丙图，把R0更换成未知电阻Rx，把小灯泡的额定电流和额定功率当作已知条件(灯丝电阻随温度而变化)，可以测出未知电阻Rx的阻值．方法为：调节滑动变阻器，使电流表A1的示数为__0.2__A时，读出电流表A2的示数，即可计算Rx的阻值．
4．(2018·西宁)在测量额定电压为3.8 V的小灯泡电功率实验中，小明同学连接了如图甲所示的电路(电源电压4.5 V保持不变，电路元件完好，接线柱接线牢固)．
(1)在未检查电路连接是否正确的情况下，闭合开关，调节滑动变阻器滑片，电流表的示数将__变化__，电压表的示数将__不变__．(填“变化”或“不变”)
(2)检查电路发现一处错误，指出连接错误的导线是__d__(填“a”“b”“c”或“d”)．
(3)排除故障后，继续实验，分别记下了多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制了如图乙所示的I－U图象．某次实验时电流表示数如图丙所示，电流表的示数为__0.18__A，此时小灯泡的电阻是__10__Ω；当小灯泡正常发光时，它的额定功率是__1.064__W.
(4)若实验过程中电压表的大量程损坏，在不添加任何器材的情况下，请你在虚线框内设计能测量小灯泡额定功率的实验电路图．
解：
5．(2018·保定二模)小明测量额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率．
(1)如图甲所示，小明所接的实验电路存在连接错误，但只需改动一根导线，即可使电路连接正确．请你在应改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接法．
解：
(2)改正错误后，在闭合开关前，小明应将滑动变阻器的滑片调到__A__(填“A”或“B”)端．
(3)实验过程中，当电压表示数为2.5 V时，小灯泡达到额定功率，此时电流表的示数如图乙所示，小灯泡的额定功率为__0.65__W.
(4)若在实验中，不慎将电压表和电流表互换了位置，其他连接正确，则小灯泡将__不亮__(填“不亮”“很亮”“正常发光”或“烧毁”)．
(5)测出小灯泡的额定功率后，小明又把小灯泡两端的电压调为额定电压的一半，发现测得的实际功率不等于其额定功率的，请你帮助分析出现这种现象的原因是__小灯泡的电阻随温度的降低而减小__．
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【拓展】完成上述实验后，小明进行了反思，如果刚才电压表被损坏了，能不能换成其他的实验器材来完成实验呢，经过思考，他用了一个已知阻值为R0的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的电路，也测出了灯泡的额定功率，请完成下列实验步骤：
①闭合开关S1，将S2拨到触点“1”，移动滑片，使电流表的示数为____；
②再将开关S2拨到触点“2”，保持滑片的位置不变，读出电流表的示数I；
③灯泡额定功率的表达式为P额＝__2.5__V×(I－)__．(用已知量和测量量表示)
6．(2018·包头)小聪利用如图甲所示的电路测量额定电压为2.5 V的小灯泡的额定功率．
(1)请用笔画线代替导线，将图甲的实物图连接完整，要求滑动变阻器滑片P向右移动时小灯泡变亮．
解：
(2)连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不发光，电流表示数不为零，电压表示数为零，则故障可能是小灯泡__短路__．
(3)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__0.6__W．在实际测量中，电压表有示数时内部有微弱的电流通过，如果考虑这个微弱电流的影响，则所测小灯泡的额定功率偏__大__．
(4)利用如图丙所示的电路也可以完成该实验，请完成下列填空(电源电压不变，R1和R2为滑动变阻器，R2的最大电阻为R0)．
①只闭合开关S和S1，调节__R2__，使电压表的示数为2.5 V.
②只闭合开关__S、S2__，调节R1，使电压表的示数仍为2.5 V.
③接着将R2的滑片P调至最左端，记下电压表的示数为U1；再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数为U2，则小灯泡额定功率的表达式P额＝____(用U额、R0、U1、U2表示)．
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．
(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__B__(填“A”或“B”)端．
(2)闭合开关S1，将单刀双掷开关S2扳向“1”，调节滑动变阻器使电流表的示数为I1，如图乙所示，I1＝__0.2__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＝__5__Ω.这种测量小灯泡电阻的方法是__等效替代法
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__(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＝__0.2__W.
(5)若小灯泡的额定电流为I0＝2I1，以下关于灯泡额定功率P0与实际功率P1的数值关系，你认为最有可能的是__D__．
A．P0＝2P1 B．P0＝3P1
C．P0＝4P1 D．P0＝5P1
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