版块17 电功率 专题17-9 特殊方法测电功率 （学生版） 初中物理尖子生自主招生培优讲义83讲

专题17-9 特殊方法测电功率 知识·解读 一、方法概述 常规的测电功率的实验方法是伏安法，即利用电压表和电流表分别测出用电器两端的电 压和通过用电器的电流，根据P＝U 计算出电功率；由于测量器材的限制，在缺少一个 仪表的条件下，某个物理量不能直接测量，此时可借助定值电阻或电阻箱等来完成对该 物理量的测量，常用的方法有伏阻法、安阻法、替代法。 二、具体方 器材和目的 电路图 实验步骤 表达式 只有电流表没有电压 表：电源、开关、滑 动变阻器、电流表两 个、定值电阻R0、额 定电压为U 额的小灯 泡，测小灯泡的额定 功率 1 闭合开关，移动滑 动变阻器的滑片使电 流表1示数为1＝ 2 读出此时电流表2的 示数为2 P 额＝U 额2 P 额＝(2－)U 额 只有电压表，没有电 流表： 电源电压6 V、开 关、电压表(0～3 V,0 ～15 V)、滑动变阻 器、定值电阻R0，测 额定电压为38 V 小灯 泡的额定功率 1 闭合开关，移动滑 片使电压表示数为38 V，此时灯泡正常发光 2 再将电压表接在定 值电阻R0两端，测出 电压为U0，即电流＝ P 额＝38 V· 只有电压表，但最大 量程不能使用：电源 电压6 V、开关、电 1 闭合开关，移动滑 片使R0和滑动变阻器 的总电压为 22 V，小 P 额＝38 V· 第 1 页 / 共 9 页 压表(0～3 V)、滑动 变阻器、定值电阻 R0，测额定电压为38 V 小灯泡的额定功率 灯泡正常发光 2 滑片不动，用电压 表测R0的电压为U0 电源、开关、导线、 电压表已知最大阻值 为R0的滑动变阻器， 测额定电压为U 额的定 值电阻的额定功率 1 闭合开关，调节滑 片使滑动变阻器的电 阻最小，电压表测出 总电压U 2 移动滑片使滑动变 阻器的电阻最大，测 出R 的电压为U1，则 滑动变阻器的电压为 (U－U1)，求出电流＝ 3 定值电阻的阻值R＝ ＝ P 额＝(说明：先通 过测量计算出R 的 电阻，再用公式P ＝求额定功率) 典例·解读 例1、同学们在“测量额定电压为25 V 小灯泡电功率”的实验中，设计的实验电路图如图 甲所示。 （1）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P 移到最_ _______ 端。 （2）实验时，电压表和电流表读数记录在上表中。实验结束后，同学们想知道小灯泡的 额定功率，却发现没有测小灯泡正常工作时的电流，有同学认为可利用表中某组数据求 出电阻RL，再利用P 额＝求出小灯泡的额定功率。请指出该方法错误的原因：_ _______ _ _______ _ _______ _ _______ _ _______ 。 第 2 页 / 共 9 页 实验次数 1 2 3 4 电压U/V 10 20 30 40 电流/ 010 017 023 025 （3）有同学将表中数据转换为图乙所示的的－U 曲线，由图可知小灯泡的额定功率为_ __ _____。 （4）如果电压表损坏，增加一个电流表、两个开关和阻值为10 Ω 的定值电阻R0，如何 测量小灯泡的额定功率？小明同学设计了如图丙所示的电路。首先闭合开关S、S1，移 动滑片直到电流表1的示数1为025 ，然后断开开关S1、闭合开关S2，读出电流表2的 示数为2。请评价他的实验方，如果正确，请写出小灯泡额定功率的表达式（全部用字 母表示）；如果不正确，请简述改进方。_ _______ （选填“正确”或“错误”），_ ___ ____ _ _______ _ _______ _ _______ _ _______ _ _______ _ _______ _ _______ _ ___ _ _______ _ _______ _ _______ _ _______ _ _______ _ _______ _ _______ _ _______ _ _______ _ ______ _ _ _______ 。 【答】(1)右；(2)小灯泡的电阻随温度变化而变化；(3)05 (4)错误 改进方：同时闭合S、S1、S2，调节滑动变阻器R，使电流表1的示数为025 ，读 出此时电流表2的示数为2，小灯泡的额定功率为P 额＝25 V×2 【解析】(1)由图甲可知，闭合开关前，应将滑动变阻器滑片P 移到最大阻值处的右端。(2)先求出灯 泡的电阻RL，再用P 额＝计算灯泡的额定功率，该方法不可行，因为灯丝的电阻受温度影响， 在不同电压下(不同温度下)，灯丝的电阻不同。(3)由图乙的－U 曲线可知，额定电压为25 V 时，通过灯泡的电流为＝02 ，则小灯泡的额定功率为P＝U＝25 V×02 ＝05 。(4)题述 方不能确定S2闭合时小灯泡两端的电压为小灯泡的额定电压，故错误。改进方：同时闭合 S、S1、S2；调节滑动变阻器R，使电流表1的示数为025 ，此时小灯泡两端的电压为25 V，读出此时电流表2的示数为2，则小灯泡的额定功率为P 额＝25 V×2。 培优·训练 1、用电压表和已知阻值的定值电阻测小灯泡的电功率，在测量时，如 图所示，将灯泡与已知阻值为R0的电阻串联，用电压表测出电阻 R0两端的电压U1，求出通过R0的电流，即通过灯泡的电流为＝_ __ _____，再用电压表测出灯泡两端的电压U2，运用公式P＝U 即可 求出灯泡的电功率P＝_ _______ 。 2、用如图所示的电路来测量灯泡的额定功率，小灯泡上标有“25 V”字样，R0 阻值已知。 （1）将实验过程补充完整： 对照电路图连接好电路，并将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处。 第 3 页 / 共 9 页 B 闭合开关，_ _______ _ _______ _ _______ _ _______ _ _______ _ _______ _ _______ _ ______ _ _ _______ 。 断开开关，整理器材。 （2）小灯泡额定功率的表达式：P 额＝_ _______ 。（用测量量和已知量符号表示） （3）写出本实验中滑动变阻器的作用：_ _______ _ _______ _ _______ _ _______ _ ______ _ _ ____ _ ______ 。 3、在“测量小灯泡的额定功率”实验中，灯泡上标有“38 V”字样，电源电压恒定。 （1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。 （2）连接完实验电路后，用开关试触时，发现 灯泡不亮，电流表几乎无示数，电压表的示数 接近电源电压，其故障原因可能是_ _______ _ __ __________。 （3）故障排除后，开始实验，在移动滑动变阻器滑片的过程中，眼睛应注视_ _______ 的示数，直到灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则灯泡的额定功率为_ ___ ____。 （4）完成上述实验后，小聪向老师借了一个已知阻值为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2，移动滑片，使电压表的示数为_ _______ V； ②再将开关S2拨到触点1，保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U； ③灯泡额定功率的表达式为P 额＝_ _______ _ _______ 。（用已知量和测量量符号表 示） 4、用电流表和已知阻值的定值电阻测小灯泡的电功率，在测量时， 如图所示，将灯泡与已知阻值为R0的电阻并联，用电流表1测出 通过电阻R0的电流1，用电流表2测出通过灯泡L 的电流2，R0两 端的电压：U＝_ _______ ，灯泡的电功率：P＝_ _______ 。 5、（多选）如图所示，几个同学在只有电流表时，利用一个已知阻值的电阻R0设计了四 个测未知电阻Rx电功率的电路，其中不可行的是（ ） 第 4 页 / 共 9 页 6、为了测定标有“25 V”字样小灯泡的额定功率，某同学设计了如图甲所示的电路图，其 中定值电阻R0的阻值为5 Ω。 丙 （1）请你依据电路图用笔画线代替导线，把图乙连接完整。（导线不得交叉） （2）正确连接好电路后，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使电流表1的示数为_ _ ______时，小灯泡正常发光。此时电流表2的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为 _ _______ 。 （3）在实验测量过程中，电流表1与R0串联的作用相当于_ _______ 。 7、如图甲所示是小盛同学设计的测小灯 泡电功率的实验电路（灯泡的额定电 压U 额＝25 V）。 （1）小盛所连接的实验电路存在错误， 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。 （2）电路连接正确后，闭合开关发现小灯泡不亮，但电流表有示数，接下来应进行的 操作是_ _______ 。 、更换小灯泡 B、检查开关是否闭合 、移动滑动变阻器的滑片 D、检查电压表 是否断路 （3）正确操作后，小灯泡发光，这时电压表的示数为2 V，则应向_ _______ （选填 “左”或“右”）移动滑动变阻器的滑片，直到电压表的示数为_ _______ 时为止，此时 电流表的示数（如图乙所示）为_ _______ ，则小灯泡的额定功率为_ _______ 。 （4）同组的明月同学也设计了一个电路图（如图丙所示），测出了该小灯泡正常发光 时的功率，其中定值电阻的阻值R＝25 Ω，正确操作过程如下： ①只闭合开关S 和_ _______ ，调节滑动变阻器的滑片，使电流表示数为1 ＝ 第 5 页 / 共 9 页 _ _______ ； ②闭合开关S 和_ ______ ，断开开关_ ______ ，保持滑动变阻器滑片的位置不动，读出 电流表示数为2； ③小灯泡额定功率的表达式为P 额＝_ _______ _ _______ 。（用测量量和已知量符号表 示） 8、小明要测定标有“38 V”小灯泡正常发光时的电阻，选择一些器材连接了如图甲所示电 路。 (1)同组的小芳发现小明所选的器材不能完成此实验，其原因是_ ______ _ ______ _ ______ _ ______。并且电路连接也有错误，如果此时闭合开关，小灯泡_ ______ (选填“发光” 或“不发光”)，电压表_ ______ (选填“有示数”或“无示数”)。请你在接错的那 根导线上打“×”，并另画一根导线，使电路连接正确。 (2)小明重新选择合理器材，将电路改接正确后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使 小灯泡正确发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电阻是_ _____ _Ω。 (3)小明还测量了小灯泡在不同电压下的电流，并根据所测得数据绘制了小灯泡的－U 图 像，如图丙所示，根据图像可知电流与电压并不成正比，原因是灯丝的电阻随温度升高 而_ ______ 。在这个图像中，横轴应该表示的是_ ______ (选填“电压”或“电流”)。 (4)上述实验结束后，小明又设计了如图丁所示的电路，只用电压表来测量额定电压为 25 V 的小灯泡的额定功率。已知滑动变阻器R 的最大阻值为15 Ω，电源电压恒定， 其测量过程如下： ①闭合开关S、S2，断开S1，将滑动变阻器的滑片移到最上端，电压表示数为45 V。 ②_ ____ _ ______ _ ________ (填三个开关闭合与断开情况)，移动滑动变阻器的滑片，使电 压表示数为_ ______ V，这时小灯泡正常发光。 ③闭合开关S、S2，断开S1，保持滑动变阻器滑片的位置不变，电压表示数为3 V。 ④小灯泡的额定功率P 额＝_ ______ 。 第 6 页 / 共 9 页 9、小灯泡的额定电压为25 V，为了测量小灯泡的额定功率，小华设计了如图所示的电路。 L 是小灯泡，R 是电阻箱，RP是滑动变阻器，S1是单刀双掷开关。 （1）按电路图连接好实物电路，连接时开关应_ ______ ，并将滑 动变阻器滑 片滑至阻值最大处。 （2）闭合开关S 后，应先将开关S1接到触点_ ______ （选填“1”或“2”），调节 滑动变阻器，使电压表的示数为_ ______ V，然后把开关S1接到另一触点，并调节 电阻箱R，直到电压表示数为_ ______ V，读出此时电阻箱的示数为10 Ω，则小灯泡的 额定功率为_ ______ 。 10、小鹭利用电流表和电阻箱测量小灯泡的电功率，设计并连接了如图甲所示的部分实验 电路。 甲 乙 （1）请你添加一条导线，将图示的实物图补充完整，并使滑动变阻器的滑片P 向右移 动时接入电路的阻值变大。 （2）闭合开关S1，将开关S2扳向_ ______ （选填“1”或“2”），调节滑动变阻器使电 流表的示数为1，如图乙所示，1＝_ ______ 。 （3）将开关S2扳向另一端，保持_ ______ 的阻值不变，调节_ ______ 的阻值R，使电流 表的示数仍为1。 （4）若此时R＝70 Ω，则小灯泡的实际功率P1＝_ ______ 。 （5）若小灯泡的额定电流为0＝21，以下关于额定功率P0与实际功率P1的数值关系， 你认为最有可能的是_ ______ 。（填序号） P0＝2P1 BP0＝3P1 P0＝4P1 DP0＝5P1 11、小丽同学手里有一个标有“38 V”字样的小灯泡，她想知道小灯泡正常工作时的电阻， 于是在学校实验室找来一些器材连接了如图甲所示的实验电路，电源电压恒定不变。 第 7 页 / 共 9 页 (1)小丽测小灯泡电阻的实验原理是_ ______ 。 (2)请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物连接完整(要求滑片向左移灯泡变亮)，并在 虚线框内画出电路图。 (3)闭合开关，移动滑动变阻器滑片，她发现灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表无示 数，其故障原因是_ ______ _ ______ _ ______ _ ______ 。 (4)故障排除后，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，示 数为_ ______ ，小灯泡正常工作时的电阻是_ ______ Ω。 (5)完成上述实验后，小丽向老师要了一个已知阻值为R0的定值电阻和一个单刀双掷开 关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丁所示的实验电路，测出了小灯泡的额定功 率，请你帮她完成下列实验步骤： ①连接好实验电路，闭合开关S1，将开关S2拨到触点2，移动滑片，使电压表的示数 为_ ______ V。 ②保持滑片的位置不动，再将开关S2拨到触点1，读出电压表的示数为U。 ③小灯泡额定功率的表达P 额＝_ ______ _ ______ (用已知量和测量量表示)。 12、小峰同学在做“用伏安法测量定值电阻R 的阻值”的实验中： (1)请你按照图甲所示的电路图，用笔画线代替导线，将图乙未连接好的电路连接完整。 (2)实验前，为保护电路，滑动变阻器的滑片应置于_ ______ (选填“”或“B”)端。 (3)闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，发现电压表始终无示数，电流表有示数，其原因 可能是_ ______ (填字母)。 、滑动变阻器断路 B、定值电阻R 断路 、定值电阻R 短路 (4)排除故障后，当电压表示数为25 V 时，电流表示数如图11－丙所示，则通过定值 第 8 页 / 共 9 页 电阻R 的电流是_ ______ ，它的阻值是_ ______ Ω。 (5)实验中需要移动滑动变阻器的滑片多次测量，其目的是_ ______ _ ______ _ ______ 。 (6)小峰同学还想用图11－丁所示电路“测量小灯泡电功率”。已知小灯泡的额定电压 为25 V，电源电圧6 V，滑动变阻器、B 分别标有“50 Ω 1 ”和“30 Ω 15 ”字样。 ①闭合开关S、S1，断开S2，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为_ ______ V，此 时小灯泡正常发光。 ②闭合开关S、S2，断开S1，保持移动滑动变阻器_ ______ 的滑片不动，移动滑动变 阻器_ ______ 的滑片，使电压表示数为25 V。 ③保持移动滑动变阻器B 的滑片不动，移动滑动变阻器的滑片至阻值最大处，此时电 压表示数为1 V。则灯的额定功率P 额＝_ ______ 。 第 9 页 / 共 9 页