单表测灯泡的电功率
【考情分析】
关于“单表测灯泡的电功率”这一节用电压表和已知阻值电阻测灯泡的电功率、用电流表和已知阻值电阻测灯泡的电功率。
【知识点睛】
伏安法测灯泡的电功率实验是初中物理最重要的实验之一，但除此方法外，还有几种测功率的特殊方法。
1.有电流表、无电压表的方案设计
由于不能直接利用电压表测出电压，所以可以利用电流表多次测量电路中的电流，运用并联分流原理，或利用开关的断开、闭合引起电路结构的改变，设计等效实验方案。
2.有电压表、无电流表的方案设计
由于不能利用电流表测出电流，所以必须利用电压表多次测电压，运用串联分压原理进行设计。
例1在“测定小灯泡功率与电阻”的实验中，电源电压为6V，小灯泡的额定电压为3.8V．
（1）请在图甲中用笔画线代替导线，完成电路连接．
（2）连接电路，闭合开关后，灯泡不亮，电压表有示数且接近电源电压，电流表指针几乎不动，产生这一现象的原因可能是______________________．
（3）排除故障后，在将滑动变阻器的滑片从一端缓慢移到另一端的过程中，发现电压表示数U与滑片移动距离x的关系如图乙所示，电压调节非常不方便，这是由于选用了___________（选填“A”或“B”）滑动变阻器．可供选用的滑动变阻器：
滑动变阻器A（阻值范围0-500Ώ，滑片行程10cm）；
滑动变阻器B（阻值范围0-50Ώ，滑片行程10cm）．
（4）换用了另一个滑动变阻器并接通电路后，移动滑片位置，当电压表的示数为3.8V时，电流表的示数如图丙所示，则其额定功率____________W．
（5）实验中刚刚测完上述（4）中的一个数据，电流表突然损坏了．他们找到了一个阻值为10Ώ的定值电阻和一个单刀双掷开关并设计出电路图（如图1），重新进行了测量．请完成以下步骤：
步骤一：S2与接线柱1接通，闭合S1，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为________________
步骤二：（1分）保持滑动变阻器阻值________（选填“变大”、“不变”、“变小”），将S2改与接线柱2接通，读取电压表读数UR．
步骤三：断开S1、S2，整理器材．
写出灯泡额定功率的表达式P=______________________．（用已知量和测量量表示）
（6）小刚想在上述实验的甲图基础上，进一步研究“一段电路中的电流跟电路两端电压的关系”，获得多组灯泡两端电压和电流的数据之后，发现电流与电压不成正比，请指出他的实验方法的不合理之处______．
（7）小刚又用图2进行“伏安法测电阻”，如果考虑到电流表本身有一定的电阻（有分压作用），电压表本身也有一定的电阻（有分流作用），则测量值比真实值_____________（选填“偏大”、“偏小”或“相同”）；如果电压表和电流表的读数分别为U和I，而它们自身电阻分别为Rv和RA，则Rx更准确的表达式为______（数学表达式用已知字母表示）．
表并联部分断路，可能是灯泡断路；
（3）由图乙可知，滑片移动时灯泡两端电压的变化开始很不明显，说明滑动变阻器选择最大的阻值较大，选择的是________________A；
（4）由实物电路图可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，则丙图中电流表的示数为0.5A；
灯的功率P=UI=3.8V×0.5A=1.9W；
（5）实验步骤：
①电路图如图所示．
由①②得：灯的额定电流：
小灯泡的额定功率为：
（6）研究一段电路中的电流跟电路两端电压的关系时要控制电阻不变，而灯丝的电阻随温度的变化而变化，是他的实验方法的不合理之处；
（7）图2中，根据并联电路电流的规律，电流表示数大于实验通过待测电阻的电流，根据R=U /I ，所测电阻偏小；
根据分流原理：
根据并联电路电流的规律，
待测电阻
由③④⑤得：
答案:
（1）见解析
（2）灯泡断路
（3）A
（4）1.9
（5）3.8 不变
（6）灯丝的电阻随温度的变化而变化
（7）偏小
【总结】
测定小灯泡额定功率的实验，涉及到实物电路图的连接、电路故障的判断、滑动变阻器规格的选择、电流表的读数以及实验的设计和误差的分析等，涉及到的知识点较多，综合性强，平时注意多积累相关知识、多总结解题方法
练习题
1. 小明学习了电功率后，用额定电压分别为2.5V、6V的灯泡L1和L2设计了如图1所示的电路图，来探究灯泡的发光亮度与哪些因素有关．
（1）探究L1的亮度时，只闭合S、S1，发现灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数，则电路故障可能是：_____________________．排除故障后，继续实验，收集的数据及现象如表一．
表一
（2）探究L2的亮度时，只闭合S、S2，进行实验，收集的数据及现象如表二．
表二
分析两表可知，同一规格的小灯泡发光亮度取决于_______________，不同规格的小灯泡发光亮度还应与______________的转化效率有关．
（3）完成探究后，小明用直流电源、电流表、滑动变阻器、电阻箱各1个，2个开关S1、S2及若干条导线，对额定电流为0.2A的小灯泡的额定功率进行了测定．请在图2虚线框内画出他设计的电路图，并写出实验步骤及测定额定功率的表达式．
实验步骤：________________________表达式：P额=______________________
2.在“测量小灯泡的额定功率”实验中,已连接的部分电路如图a所示.图中电源电压恒定,小灯泡上只能看到“3.8V”字样.
(1)请你用笔画线代替导线,将图中的实物电路连接完整.
(2)正确连接实验电路后,开关试触时,发现灯
泡不亮,电流表无示数,电压表有示数.其故障原因可能是:________.
(3)故障排除后开始实验,当变阻器滑片滑到图示位置时,电压表的示数为3.0V.接着应将滑片向________滑动,直至灯泡两端电压为额定电压,此时电流表的示数如图b所示.则灯泡的额定功率为________W.
(4)实验时某小组学生发现电流表损坏,他们想设计一个不用电流表测定该小灯泡额定功率的实验.于是向老师要了一个阻值为R0的定值电阻(阻值适当)和一个单刀双掷开关(符号为),借助原有的实验器材,顺利完成了实验.假如由你来做该实验,要求电路只连接一次,请设计实验方案.
①在虚线框内画出实验电路图.
②简述实验步骤:________.(用相应的字母表示测出的物理量)
③写出灯泡额定功率的表达式P额=________.(用已知量和测量量表示)
答案：
1.
（1）灯泡短路（2）实际电功率 电能转化为光能（3）见解析
实验步骤：
①根据电路图连接实物电路图；
②只闭合S1，移动变阻器滑片，使电流表示数为0.2A；
③断开S1，闭合S2，滑片不动，调节电阻箱，当电流表示数为0.2A时，读出电阻箱连入电路中的电阻为R；
则灯泡的额定功率表达式：P额=I额U额=0.2A×（0.2A×R）=（0.2A）2R
实验步骤：
①根据电路图连接实物电路图；
②只闭合S1，移动变阻器滑片，使电流表示数为0.2A；
③断开S1，闭合S2，滑片不动，调节电阻箱，当电流表示数为0.2A时，读出电阻箱连入电路中的电阻为R；
则灯泡的额定功率P额=I额U额=0.2A×（0.2A×R）=（0.2A）2R
2.
（1）
（2）小灯泡断路
（3）右 1.52
（4）①②
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