教材同步復(fù)習(xí)第一部分第十二章 電學(xué)綜合模塊五 伏安法實(shí)驗(yàn)考向3測(cè)量小燈泡的電功率
核心素養(yǎng)實(shí)驗(yàn)
【設(shè)計(jì)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】1．實(shí)驗(yàn)原理：P＝UI.2．實(shí)驗(yàn)裝置圖實(shí)驗(yàn) 測(cè)量小燈泡的電功率
3．滑動(dòng)變阻器的作用：(1)保護(hù)電路；(2)改變電路中的電流；(3)改變小燈泡兩端的電壓．4．電表的量程選擇及滑動(dòng)變阻器規(guī)格的選取(1)電壓表的量程一般根據(jù)題干已知的電源電壓、小燈泡的額定電壓或?qū)嵨飯D中電池的節(jié)數(shù)來判斷．
5．電路故障分析．6．動(dòng)態(tài)電路分析．7．確定小燈泡正常發(fā)光的操作：移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，同時(shí)視線應(yīng)注意觀察電壓表的示數(shù)，當(dāng)電壓表的示數(shù)等于小燈泡的額定電壓時(shí)，小燈泡正常發(fā)光．8．移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表示數(shù)始終達(dá)不到U額的原因分析：滑動(dòng)變阻器最大阻值太小或電源電壓太大．9．實(shí)驗(yàn)中多次測(cè)量的目的：測(cè)量小燈泡在不同電壓下的實(shí)際功率或觀察在不同電壓下小燈泡的發(fā)光情況．
【交流與反思】13．小燈泡的U－I圖像是曲線的原因：溫度越高，小燈泡燈絲的電阻越大.14．不能用多次測(cè)量求平均值的方法計(jì)算小燈泡的額定功率的原因：小燈泡兩端電壓改變，功率也改變．15．分析電流表、電壓表的內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響：電壓表測(cè)小燈泡兩端的電壓，電壓表測(cè)量值準(zhǔn)確，電流表測(cè)量值偏大，故小燈泡電功率測(cè)量值偏大．
16．實(shí)驗(yàn)中電壓表示數(shù)太大無法測(cè)小燈泡的額定功率，應(yīng)采取的措施：減小電源電壓或換阻值更大的滑動(dòng)變阻器．17．相同額定電壓下LED燈比白熾燈亮的原因：LED燈的電能轉(zhuǎn)化為光能的效率比白熾燈的高得多．
【例】某班同學(xué)到實(shí)驗(yàn)室做“測(cè)量小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)．被測(cè)小燈泡的額定電壓為2.5V，電阻約為10Ω.實(shí)驗(yàn)室有如下器材：電源(電壓為6V)、電流表(0～0.6A,0～3A)、電壓表(0～3V,0～15V)、開關(guān)各一個(gè)、導(dǎo)線若干、滑動(dòng)變阻器三個(gè)：R1(5Ω0.5A)、R2(50Ω0.5A)、R3(100Ω1A)．同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)的電路如圖甲所示．(1)請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙中的實(shí)物電路連接完整．
(2)最合適的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用______(選填“R1”“R2”或“R3”)．(3)實(shí)驗(yàn)前在檢查儀器時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表指針如圖丙所示，則接下來的操作是______________________________.(4)閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)．若電路中僅有一處故障，這個(gè)故障可能是______________.R2將指針調(diào)至零刻度線(調(diào)零)小燈泡短路
(5)排除故障后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，小華進(jìn)行了4次測(cè)量，并將有關(guān)數(shù)據(jù)及現(xiàn)象記錄在表格中．在第1次實(shí)驗(yàn)中小燈泡不亮的原因是________________________.分析表中信息，可知小燈泡的額定功率為_________W.小燈泡的實(shí)際功率太小0.75測(cè)量次數(shù)電壓U/V電流I/A實(shí)際功率P/W小燈泡的亮度10.50.120.06不亮21.50.200.30偏亮32.50.30正常42.80.320.90更亮
(6)閉合開關(guān)，當(dāng)電壓表的示數(shù)如圖丁所示時(shí)，要測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片向______(選填“左”或“右”)端移動(dòng)，直至電壓表的示數(shù)為________V.右2.5
(7)由圖戊可知，通過小燈泡的電流與其兩端的電壓________(選填“成”或“不成”)正比，這是因?yàn)開________________________________________________________________.(8)測(cè)量小燈泡的電功率__________(選填“需要”或“不需要”)多次測(cè)量求平均值，原因是________________________________________________________.(9)若把小燈泡換成一個(gè)定值電阻，還可探究_____(填字母)的關(guān)系．A．電流與電阻B．電流與電壓不成小燈泡燈絲電阻隨溫度的升高而增大(或小燈泡燈絲電阻受溫度的影響)不需要不同電壓下小燈泡的實(shí)際功率不同，求平均值沒有意義B
【能力提升】(10)另一位同學(xué)小田結(jié)合學(xué)過的電學(xué)知識(shí)進(jìn)一步分析：家里的電燈有時(shí)雖然暗些，但是電燈的實(shí)際功率變小了，消耗的電能也少了．由此他想到此時(shí)家里使用電熱水壺?zé)故强梢允‰娏耍南敕▽?duì)嗎？請(qǐng)簡要說明理由：_______________________________________________________________________________________________________________________________.不對(duì)，因?yàn)闊_一壺水，水吸收的熱量是一定的，即消耗的電能一定，根據(jù)W＝Pt可知，若實(shí)際功率變小，則通電時(shí)間變長，并不能省電
(11)若小燈泡的額定電流為I0＝2I1，以下關(guān)于額定功率P0與實(shí)際功率P1的數(shù)值關(guān)系，你認(rèn)為最有可能的是_____(填字母)．A．P0＝2P1B．P0＝3P1C．P0＝4P1D．P0＝5P1D
重慶真題精練
1．(2019·重慶A卷16題8分)在測(cè)小燈泡電功率實(shí)驗(yàn)中，小楊同學(xué)選用的器材有：額定電壓為2.5V的燈泡、電流表、電壓表、開關(guān)、學(xué)生電源、滑動(dòng)變阻器和若干導(dǎo)線等．(1)請(qǐng)根據(jù)圖甲，用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙中的實(shí)物電路連接完整(要求：向右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片時(shí)，電路中的電流變小，且導(dǎo)線不能交叉)；
(2)連接電路時(shí)，開關(guān)S必須________，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)調(diào)到最______阻值處；(3)正確連接電路后，閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)，原因是燈泡________(其他部分均完好)；(4)故障排除后，滑片移至某處，電壓表表盤如圖丙所示，其讀數(shù)為U1＝________V，再讀出電流表的示數(shù)I1，由此算出此時(shí)燈泡電功率P1＝________(用字母表示)；斷開大短路0.7U1I1
(5)小楊同學(xué)繼續(xù)移動(dòng)滑片P，將兩電表對(duì)應(yīng)的示數(shù)記錄到下表中.則燈泡的額定功率為________W，他分析表中數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)燈泡的電阻也在變化，主要原因是燈絲的電阻隨溫度的升高而________.0.6實(shí)驗(yàn)序號(hào)12345電壓表示數(shù)/VU11.01.52.02.5電流表示數(shù)/AI10.140.180.200.24增大
【解析】(1)測(cè)小燈泡電功率實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器應(yīng)“一上一下”串聯(lián)接入電路中，由題知，向右移動(dòng)滑片P時(shí)電流變小，所以滑動(dòng)變阻器接入的阻值應(yīng)變大，由題圖乙知應(yīng)將其左下接線柱接入電路，如答圖所示；(2)為了保護(hù)電路，連接電路時(shí)，開關(guān)S必須斷開，并將滑動(dòng)變阻器的滑片P調(diào)到最大阻值處；(3)正確連接電路后，閉合開關(guān)，電流表有示數(shù)，說明電路是通路，但電壓表沒有示數(shù)，說明在電壓表兩接線柱之間的電路是短路，其他部分均完好，所以出現(xiàn)故障的原因是小燈泡短路；
(4)由題圖丙知，電壓表使用0～3V量程，分度值為0.1V，所以U1＝0.7V，此時(shí)電流表的示數(shù)為I1，所以此時(shí)小燈泡的電功率P1＝U1I1；(5)小燈泡兩端電壓等于2.5V時(shí)正常發(fā)光，由題中表格可知此時(shí)通過小燈泡的電流為0.24A，所以小燈泡的額定功率：P＝UI＝2.5V×0.24A＝0.6W；由題中表格數(shù)據(jù)知，小燈泡兩端電壓越大時(shí)，通過它的電流也越大，其實(shí)際功率越大，溫度越高，但電壓變化比電流變化大，所以小燈泡電阻增大．
2．(2016·重慶A卷17題9分)同學(xué)們?cè)凇疤骄啃襞莸牧炼扰c功率的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，所用電源電壓為6V，燈泡的額定電壓U0＝3.8V，額定功率在1～1.5W的范圍內(nèi)．(1)按圖甲所示的電路圖，請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙的電路補(bǔ)充完整．
(2)小杜同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過程中，將滑動(dòng)變阻器的滑片P緩慢向B端移動(dòng)，小燈泡的實(shí)際功率將________(選填“變大”“變小”或“不變”)；同時(shí)觀察到小燈泡的亮度將變______(選填“亮”或“暗”)．(3)另一組的小張同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表示數(shù)如圖丙所示，此時(shí)電流表的示數(shù)是________A，電壓表的示數(shù)是_____V，經(jīng)分析造成這種現(xiàn)象的原因是_________________________________________________________.變大亮0.22電壓表量程接錯(cuò)，誤以為接的是0～15V，實(shí)際接了0～3V
大燈泡電阻隨溫度的變化而變化，題中所求電阻值RL與燈泡正常發(fā)光時(shí)的阻值不相等
由U＝IR可知，燈泡兩端的電壓變大，即電壓表的示數(shù)變大；因燈泡的亮暗取決于其實(shí)際功率的大小，所以，由P＝UI可知，燈泡的實(shí)際功率變大，燈泡變亮．(3)由題圖乙可知，電流表所選量程為0～0.6A，則由題圖丙指針位置可知，此時(shí)電流表的示數(shù)是0.2A，由燈泡的額定電壓U0＝3.8V可知，電壓表應(yīng)接0～15V的量程，若接在0～15V量程，那么由指針位置可知，此時(shí)電壓為10V，而電源電壓為6V，所以沒有接在0～15V量程，接在0～3V量程，故此時(shí)電壓表的示數(shù)為2V，由此可知，電壓表量程接錯(cuò)，誤以為接的是0～15V，實(shí)際接了0～3V．
