初中物理人教版九年级全册第2节 电功率精品学案及答案

第十八章 电功率

第3节  测小灯泡的电功率

教材考点梳理

一、伏安法测电功率实验

1.实验原理：P=UI

2.实验电路图：

3.实验器材：电源、开关、导线、小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器。

▲ 敲桌子：滑动变阻器的作用：

（1）保护电路。

（2）改变小灯泡两端电压，使灯泡正常发光。

4.会连接实物电路：

5.电流表和电压表量程的选择：

（1）电压表：  A.根据隐含条件选。

B.根据额定电压选：如“3.8V”灯泡，选大量程。

C.根据电源电压选：如3V电源，选小量程。

（2）电流表： A.根据隐含条件选。

  B.根据I=P/U估测选：如“2.5V1W”灯泡，选小量程。

C.根据I=U/R选：如：“2.5V”灯泡电阻约6Ω，则选小量程。

6.电路连接注意事项：

（1）连接电路时，开关要断开。

（2）电流表串联，电压表并联，“正进负出”。

（3）滑动变阻器： A.按“上下各一”的原则串联接入电路。

B.闭合开关前，滑片移到阻值最大处。

7.实验步骤：

（1）设计电路图并连接实物电路。

（2）检查无误后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，直到电压表示数为额定电压，记下此时的电流表示数，并观察灯泡发光情况。

（3）断开开关，根据P=UI算出额定功率。

（4）重复实验，测出实际电压小于U额、略大于U额时的电功率。

8.测量灯泡额定功率的操作：

移动滑片，观察电压表示数，使电压表示数等于灯泡的额定电压。

9.电路连接正确，开始小灯泡不亮的原因：

滑动变阻器连入电路的阻值太大，小灯泡的实际电功率太小。

10.实验中多次测量的目的：

（1）测量小灯泡在不同电压下的实际功率：

     灯泡两端电压越大，电功率越大。

（2）得出普遍规律：

灯泡实际功率越大，发光越亮。

11.小灯泡的U－I图像不是直线的原因：

灯丝电阻随温度的升高而增大

12. 不能求电功率平均值的原因：

电压改变，灯泡电功率也改变。

二、伏安法测电功率和测电阻的异同：

三、电路故障分析：

1.闭合开关，如果灯泡不发光，电压表无示数，电流表有示数，可能为灯泡被短路。

2.闭合开关，如果灯泡不发光，电压表有示数，电流表无示数，可能为灯泡开路。

3.如果电压表和电流表有示数，灯泡一定没有毛病，则灯泡不发光可能是因为变阻器连入阻值过大，灯泡的实际功率太小。

4.灯泡较暗，两表的示数均较小，移动滑片，灯泡亮度及电表示数均不变：同时接了滑动变阻器下面两个接线柱。

5.灯泡很亮，两表的示数均较大，移动滑片，灯泡亮度及电表示数均不变：同时接了滑动变阻器上面两个接线柱。

6.灯泡发光，两表均有示数，移动滑片，电流表、电压表示数的变化相反：电压表与滑动变阻器并联。

7.接好最后一根导线，灯泡就发出耀眼的光：连接电路时开关没有断开，滑动变阻器的滑片没有移到阻值最大处。

重难点突破

1．（2023安徽）用图1所示电路测量小灯泡的电阻和电功率，电源电压为4.5V，小灯泡L的额定电压为2.5V。滑动变阻器的规格为“50Ω 1.5A”。

（1）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移至_______（选填“a”或“b”）端；

（2）正确连接电路后，闭合开关S，调节滑动变阻器进行多次测量，部分实验数据如上表所示。第4次测量时，电流表示数如图2所示，此时小灯泡的电阻为_______Ω，电功率为_______W；

（3）由实验数据可以判断，小灯泡正常发光时的电阻可能为_______（选填“①”“②”或“③”）。

①7.60Ω　　②8.93Ω　　③10.60Ω

2．（2023湖北荆州）课后服务社团活动中，“创新”兴趣小组在“测定小灯泡的电功率”的实验中先用如图甲所示的器材进行实验，其中电源电压为6V，小灯泡额定电压为2.5V（正常发光时电阻约为12Ω）。

（1）为能顺利完成该实验，下列不同规格的滑动变阻器应选用______（选填字母）；

A．“10Ω 0.5A”的滑动变阻器

B．“20Ω 2A”的滑动变阻器

C．“5Ω 1A”的滑动变阻器

（2）电路连接完成后，闭合开关，发现电压表示数接近电源电压，电流表无示数，小灯泡不亮。那么出现该故障的原因是____________；

（3）故障排除后重新连接电路，闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图乙所示，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向______端移动（选填“左”或“右”）；

（4）通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示，则小灯泡的额定功率为______W；

（5）实验结束后，某同学设计了如图丁所示的电路来测量额定电压为6V的小灯泡的额定功率。已知电源电压为18V，定值电阻R的阻值为20Ω。实验步骤如下：

①开关S、S1闭合，S2断开，调节滑动变阻器R'的滑片，使小灯泡正常发光；

②保持滑片位置不动，开关S、S2闭合，S1断开，此时电压表的示数为8V；

③再将滑动变阻器的滑片移至最右端，此时电压表的示数为14V；

④小灯泡的额定功率P额=______W。

参考答案

1.【答案】（1）b（2）10     0.9     （3）②

【解析】（1）为保护电路，连接电路时滑动变阻器滑片应置于最大阻值处，则应将滑动变阻器的滑片P移至b端。

（2）第4次测量时，电流表示数如图2所示，从图2可以看到，电流表的量程为0.6A，分度值为0.02A，指针指在刻度盘的中间，电流示数为0.3A。再从表格中得知，电压表的示数为3.0V，即小灯泡的电压为3.0V，根据欧姆定律的变换式可知，此时小灯泡的电阻为

根据电功率的公式可知，此时小灯泡的电功率为

（3）第4次测量时，小灯泡的电阻为10Ω。从表中的数据可以看到，随着灯泡电压的增大，灯泡实际功率增大，灯丝温度升高，灯丝的电阻值在增大。小灯泡正常发光时，其电压为2.5V，这电压值在第3次实验与第4实验之间，那么电阻值也应该在第3次实验与第4实验之间。第3次实验是8Ω，第4实验是10Ω，则这电阻值在8Ω与10Ω之间。

故选②。

2.【答案】（1）B     （2）小灯泡断路     （3）左     （4）0.5     （5）1.8

【解析】（1）小灯泡额定电压为2.5V（正常发光时电阻约为12Ω）。额定电流约为，此时滑动变阻器接入电路中的阻值约为，由此可知，应选“20Ω 2A”的滑动变阻器。故选B。

（2）电路连接完成后，闭合开关，发现电流表无示数，小灯泡不亮，说明电路存在断路，电压表示数接近电源电压，说明电压表并联在电源两端，测电源电压，与电压表并联的电路部分存在断路，故小灯泡断路。

（3）由图乙可知，电压表选择小量程，分度值为0.1V，示数为2.2V。为了测量小灯泡的额定功率，应增加小灯泡两端的电压，减小滑动变阻器两端的电压，由分压原理可知，应减小滑动变阻器接入电路的电阻，故将滑动变阻器的滑片向左移动。

（4）由图丙可知，当电压为2.5V时，电流为0.2A。因此小灯泡的额定功率是P额=U额I额=2.5V×0.2A=0.5W

（5）开关S、S1闭合，S2断开，滑动变阻器滑片左边的电阻与小灯泡串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，要使小灯泡正常发光，则灯泡两端的电压UL=6V，根据串联电路电压的规律可得U滑=U-UL=18V-6V=12V，所以，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为12V时，小灯泡正常发光。保持滑片位置不动，开关S、S2闭合，S1断开，滑动变阻器的全部电阻R′与定值电阻R串联，电压表测量滑动变阻器滑片左边电阻两端的电压，此时电压表示数为U左=8V，由于滑动变阻器的全部电阻连入电路，为了间接测量出定值电阻R两端的电压，需要测量出滑动变阻器两端的电压，故再将滑动变阻器的滑片移至最右端，此时电压表示数为滑动变阻器两端的电压，即U′=14V，在②中，滑动变阻器的全部电阻R′与定值电阻R串联，根据串联电路电压的规律可得，R两端的电压UR=U-U′=18V-14V=4V，此时电路中的电流，当电压表示数为U左=8V时，滑动变阻器滑片左边电阻的阻值，故在①中，小灯泡的额定电流为，则小灯泡的额定功率P额=ULIL=6V×0.3A=1.8W