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07-专项综合全练（七） 实验探究：测量小灯泡的电功率
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这是一份07-专项综合全练（七） 实验探究：测量小灯泡的电功率，共7页。试卷主要包含了某同学测量额定电压为2，02 A,电流表的示数为0等内容，欢迎下载使用。
1.(2021北京门头沟期末)某同学测量额定电压为2.5 V的小灯泡L在正常发光时的电功率。
图18-5-1
(1)他连接了如图18-5-1甲所示的实验电路,其中有一个元件与导线连接有误,这个元件是: 。
(2)改正(1)中的错误后,闭合开关S,发现无论怎样调节滑动变阻器,电流表始终没有示数且小灯泡不发光,而电压表始终有示数且保持不变,则电路可能出现的故障是 。
(3)排除(2)中的故障后闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,小灯泡L在正常发光时电流表的示数如图乙所示,电流表的示数为 A,小灯泡L的额定电功率为 W。
2.(2021重庆沙坪坝校级月考改编)物理小组利用如图18-5-2甲所示的实验电路测量小灯泡的额定功率,电源电压为6 V不变,已知待测小灯泡L1的额定电压为4 V,额定功率约为1 W。
图18-5-2
(1)如图甲所示是小蒋同学连接的实物电路图,闭合开关后灯泡 (选填“发光”或“不发光”),图中只有一根导线连接错误,请你在图中用“✕”标出这根错接的导线,只改接一根导线使电路成为正确的电路(不能与其他导线交叉)。
(2)改成正确的电路连接后,移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为4 V时,电流表示数如图乙所示,小灯泡L1的额定功率为 W。
(3)小红同学找到另外一个外观一样,规格为“4 V 3 W”的小灯泡L2。两只灯泡灯丝的长度和材料一样,那么灯丝较粗的小灯泡是 。(填“L1”或“L2”)
伏阻法测电功率
3.(2021北京海淀月考)实验桌上有满足实验要求的如下实验器材:电源、已调零的电压表、滑动变阻器、已知阻值为R0的定值电阻和额定电压为6 V的小灯泡各一个,开关和导线若干。小明设计了如图18-5-3甲所示的测量额定电压为6 V的小灯泡额定电功率的电路图。
(1)他进行实验的步骤如下:
①按图甲连接实验电路,将滑动变阻器的滑片P移动到接入电路中阻值的最大处;
②断开开关S2、闭合开关S1,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为6 V;保持滑动变阻器的滑片P位置不变,闭合开关S2,记录电压表的示数为U(此过程中,电路各元件均完好);
③小明根据测得的数据,计算出小灯泡的额定功率为P额=6V×(U-6V)R0。
老师指出小明设计的电路图存在错误,按照这个错误方案,在小明操作无误、正确读数的情况下,测得的小灯泡的电功率 小灯泡的额定电功率(选填“大于”或“小于”)。
图18-5-3
(2)小明在老师的帮助下,改正了实验设计中的错误,正确连接了如图乙所示的实验电路,请把小明的实验步骤补充完整:
①断开开关S2,闭合开关S1、S3,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为6 V;
②保持滑动变阻器滑片P的位置不变, ,记录电压表的示数为U;
③小明根据测得的数据,计算出了小灯泡的额定功率。他又利用R0及实验数据计算出小灯泡正常工作的电流IL= ,电阻RL= 。
安阻法测电功率
4.(2021山东泰安期中改编)在测定小灯泡额定功率的实验中,现有如下器材:额定电压为U0的小灯泡、电源(电压未知)、一个阻值为R的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、一个单刀双掷开关和若干导线。实验时不能忽略灯丝的电阻随温度的变化,设计的实验电路图如图18-5-4所示,测量小灯泡额定功率的主要步骤和需要测量的物理量如下:
图18-5-4
①计算当R两端的电压为U0时,通过它的电流为 ;
②将S拨至“1”,调节滑动变阻器,使电流表的示数为步骤①中计算的数值;
③保持滑动变阻器滑片不动,将S拨至“2”,读出电流表示数I;
④本实验中,小灯泡额定功率的表达式:P= 。
转换法测电功率
5.(2021天津和平期末改编)在“测量小灯泡的电功率”实验中,电源电压为4.5 V且保持不变,待测小灯泡的额定电压为2.5 V。
小虎想出一种不用电流表测量小灯泡额定功率的方法,设计了如图18-5-5所示的电路,R0为5 Ω的定值电阻,请将以下实验步骤补充完整。
图18-5-5
①检查电路无误后,闭合开关S,将开关S1拨至“1”,调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为 V;
②滑片不动,再将开关S1拨至“2”,读出电压表示数为1 V;
③小灯泡的额定功率:P额= W;若步骤②中,在将开关S1拨至“2”时,不小心将滑片向左移动了少许,其他操作正确,则测出的小灯泡额定功率将 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
电能表法测电功率
6.(2021广东佛山南海月考)(1)本峰和海辉两位同学周末在海辉同学家里看电视,海辉突然灵机一动,张老师刚讲过如何利用电能表测用电器的电功率,我们也测一下电视机的功率吧,于是他们观察了一下电能表,发现上面标有3 000 imp/(kW·h)的字样,再利用手中的手表就测出了电视机的电功率,请你把他们的方法写出来。
① ;
② 。
电功率的表达式:P= 。
(2)他们测出海辉家电视机的电功率后,本峰同学想,我家的电视机的电功率是多少呢,于是提出上他家看一下他家电视机的电功率是多少,两人一起来到本峰同学家后想用同样的方法测出电视机的电功率,但是一看电能表发现表盘上的信息都看不清了,海辉犯起了愁,本峰突然灵机一动说我有办法,于是他找来了一只白炽灯,上面标有“220 V 100 W”字样,那么请你把本峰的方法写出来,并写出电功率的表达式。
① ;
② 。
电功率的表达式:P= 。
伏安法测电功率
1. 答案 (1)变阻器 (2)灯泡断路 (3)0.3 0.75
解析 (1)变阻器应按一上一下连入电路中,图甲所示的实验电路将变阻器的上面两个接线柱连入电路中,连接有误。
(2)改正(1)中的错误后,闭合开关S,发现无论怎样调节滑动变阻器,电流表始终没有示数,小灯泡不发光,则电路可能断路,而电压表始终有示数且保持不变,电压表与电源连通,则电路可能出现的故障是灯泡断路。
(3)电流表选用小量程,分度值为0.02 A,电流表的示数为0.3 A,小灯泡L的额定电功率为:P=UI=2.5 V×0.3 A=0.75 W。
2. 答案 (1)见解析 (2)0.88 (3)L2
解析 (1)由图甲知,电压表被串联接入电路中,电流表与灯泡并联,所以闭合开关后灯泡不发光;本实验中,应将电流表与灯泡串联,电压表与灯泡并联,由此改接电路如图所示。
(2)当电压表示数等于灯泡额定电压4 V时,灯泡正常发光,由图乙可知,电流表的量程为0~0.6 A,分度值为0.02 A,所以此时通过灯泡的电流为0.22 A,则小灯泡额定功率P额1=U额1I=4 V×0.22 A=0.88 W。
(3)两灯额定电压相同,灯泡L2的额定功率较大,由R=U2P知,L2的电阻较小,而两只灯泡灯丝的长度和材料一样,所以L2的灯丝较粗。
伏阻法测电功率
3. 答案 (1)小于 (2)②断开开关S3,闭合开关S1、S2
③U-6VR0 6VU-6V×R0
解析 (1)对比图甲和图乙,发现图乙比图甲多一开关S3。断开开关S2、闭合开关S1,灯、定值电阻R0和变阻器串联,电压表测灯两端的电压,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为6 V,灯正常发光;保持滑动变阻器的滑片P位置不变,如果能像图乙中一样,断开S3,闭合开关S1、S2,各电阻和其两端电压大小不变,灯仍正常发光,电压表测灯与R0的总电压UL0,根据串联电压的规律,可求出R0两端的电压为U0=UL0-6 V,由欧姆定律可求出通过R0的电流I0=U0R0=UL0-6VR0,即灯的额定电流,故灯的额定功率:P额=U额I0=6 V×UL0-6VR0;而根据图甲的实际操作步骤②中,保持滑动变阻器的滑片P位置不变,闭合开关S2,此时R0短路,灯与变阻器串联,记录电压表的示数为U,此时,电压表示数U为灯两端的电压,而不是灯与R0的总电压UL0,因变阻器连入电路中的电阻不变,根据分压原理,此时测量出灯两端的电压U比灯与R0的总电压UL0小,即U(2)①断开开关S2,闭合开关S1、S3,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为6 V;
②保持滑动变阻器滑片P的位置不变,断开开关S3,闭合开关S1、S2,记录电压表的示数为U;
③在①中,电压表测灯两端的电压,在②中,电压表测灯与R0的总电压,在开关转换过程中,各电阻和其两端电压大小不变,灯仍正常发光,根据串联电路电压的规律,R0两端的电压为:U0=U-6 V,根据欧姆定律和串联电路电流的规律,R0中的电流即灯的额定电流为:IL=U0R0=U-6VR0;由欧姆定律,小灯泡正常工作的电阻:RL=ULIL=6VU-6VR0=6VU-6V×R0。
安阻法测电功率
4. 答案 ①U0R ④U0I-U0R
解析 ①由欧姆定律可得,当R两端的电压为U0时,通过它的电流为IR=U0R;
②将S拨至“1”,调节滑动变阻器,使电流表的示数为步骤①中计算的数值,此时灯泡与R并联,它们两端的电压相等且都等于U0,灯泡正常发光;
③保持滑动变阻器滑片不动,将S拨至“2”,读出电流表示数I,灯泡仍正常发光,电流表测干路电流,所以通过灯泡的电流IL=I-IR=I-U0R;
④本实验中,小灯泡额定功率的表达式:P=U0IL=U0I-U0R。
转换法测电功率
5. 答案 ①2 ③0.5 偏大
解析 ①闭合开关S,将开关S1拨至“1”时,小灯泡、R0和滑动变阻器串联,电压表测R0和滑动变阻器两端的总电压,要测量小灯泡的额定功率,需使小灯泡两端的电压等于其额定电压,则电压表的示数UV=U-U额=4.5 V-2.5 V=2 V;
②滑片不动,再将开关S1拨至“2”时,小灯泡、R0和滑动变阻器仍串联,电压表测R0两端的电压U0,则U0=1 V,由串联电路中各处的电流相等可知,此时电路中的电流I=U0R0=1V5Ω=0.2 A;
③小灯泡的额定功率P额=U额I=2.5 V×0.2 A=0.5 W;若步骤②中,在将开关S1拨至“2”时,不小心将滑片向左移动了少许,其他操作正确,则变阻器接入电路的电阻变小,电路的总电阻变小,由I=UR可知,测量的电流变大,所以测出的小灯泡额定功率将偏大。
电能表法测电功率
6.答案 见解析
解析 (1)①关闭家中其他用电器,只让电视机单独工作,记录一段时间t内电能表指示灯闪烁了n次。
②电视机在上述时间内消耗的电能为
W=13 000 kW·h×n=n3 000 kW·h
实际功率P=Wt=n3 000 kW·ht
(2)①关闭家中其他用电器,只让电视机单独工作,记录一段时间t内电能表指示灯闪烁了n1次。
②关闭家中其他用电器,只让白炽灯单独工作,记录相同时间t内电能表指示灯闪烁了n2次。
相同时间内白炽灯和电视机指示灯闪烁的次数之比就是它们的功率之比,即:P电视P灯=n1n2
∵P灯=100 W
∴P电视=n1n2P灯=100n1n2 W。
1.(2021北京门头沟期末)某同学测量额定电压为2.5 V的小灯泡L在正常发光时的电功率。
图18-5-1
(1)他连接了如图18-5-1甲所示的实验电路,其中有一个元件与导线连接有误,这个元件是: 。
(2)改正(1)中的错误后,闭合开关S,发现无论怎样调节滑动变阻器,电流表始终没有示数且小灯泡不发光,而电压表始终有示数且保持不变,则电路可能出现的故障是 。
(3)排除(2)中的故障后闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,小灯泡L在正常发光时电流表的示数如图乙所示,电流表的示数为 A,小灯泡L的额定电功率为 W。
2.(2021重庆沙坪坝校级月考改编)物理小组利用如图18-5-2甲所示的实验电路测量小灯泡的额定功率,电源电压为6 V不变,已知待测小灯泡L1的额定电压为4 V,额定功率约为1 W。
图18-5-2
(1)如图甲所示是小蒋同学连接的实物电路图,闭合开关后灯泡 (选填“发光”或“不发光”),图中只有一根导线连接错误,请你在图中用“✕”标出这根错接的导线,只改接一根导线使电路成为正确的电路(不能与其他导线交叉)。
(2)改成正确的电路连接后,移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为4 V时,电流表示数如图乙所示,小灯泡L1的额定功率为 W。
(3)小红同学找到另外一个外观一样,规格为“4 V 3 W”的小灯泡L2。两只灯泡灯丝的长度和材料一样,那么灯丝较粗的小灯泡是 。(填“L1”或“L2”)
伏阻法测电功率
3.(2021北京海淀月考)实验桌上有满足实验要求的如下实验器材:电源、已调零的电压表、滑动变阻器、已知阻值为R0的定值电阻和额定电压为6 V的小灯泡各一个,开关和导线若干。小明设计了如图18-5-3甲所示的测量额定电压为6 V的小灯泡额定电功率的电路图。
(1)他进行实验的步骤如下:
①按图甲连接实验电路,将滑动变阻器的滑片P移动到接入电路中阻值的最大处;
②断开开关S2、闭合开关S1,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为6 V;保持滑动变阻器的滑片P位置不变,闭合开关S2,记录电压表的示数为U(此过程中,电路各元件均完好);
③小明根据测得的数据,计算出小灯泡的额定功率为P额=6V×(U-6V)R0。
老师指出小明设计的电路图存在错误,按照这个错误方案,在小明操作无误、正确读数的情况下,测得的小灯泡的电功率 小灯泡的额定电功率(选填“大于”或“小于”)。
图18-5-3
(2)小明在老师的帮助下,改正了实验设计中的错误,正确连接了如图乙所示的实验电路,请把小明的实验步骤补充完整:
①断开开关S2,闭合开关S1、S3,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为6 V;
②保持滑动变阻器滑片P的位置不变, ,记录电压表的示数为U;
③小明根据测得的数据,计算出了小灯泡的额定功率。他又利用R0及实验数据计算出小灯泡正常工作的电流IL= ,电阻RL= 。
安阻法测电功率
4.(2021山东泰安期中改编)在测定小灯泡额定功率的实验中,现有如下器材:额定电压为U0的小灯泡、电源(电压未知)、一个阻值为R的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、一个单刀双掷开关和若干导线。实验时不能忽略灯丝的电阻随温度的变化,设计的实验电路图如图18-5-4所示,测量小灯泡额定功率的主要步骤和需要测量的物理量如下:
图18-5-4
①计算当R两端的电压为U0时,通过它的电流为 ;
②将S拨至“1”,调节滑动变阻器,使电流表的示数为步骤①中计算的数值;
③保持滑动变阻器滑片不动,将S拨至“2”,读出电流表示数I;
④本实验中,小灯泡额定功率的表达式:P= 。
转换法测电功率
5.(2021天津和平期末改编)在“测量小灯泡的电功率”实验中,电源电压为4.5 V且保持不变,待测小灯泡的额定电压为2.5 V。
小虎想出一种不用电流表测量小灯泡额定功率的方法,设计了如图18-5-5所示的电路,R0为5 Ω的定值电阻,请将以下实验步骤补充完整。
图18-5-5
①检查电路无误后,闭合开关S,将开关S1拨至“1”,调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为 V;
②滑片不动,再将开关S1拨至“2”,读出电压表示数为1 V;
③小灯泡的额定功率:P额= W;若步骤②中,在将开关S1拨至“2”时,不小心将滑片向左移动了少许,其他操作正确,则测出的小灯泡额定功率将 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
电能表法测电功率
6.(2021广东佛山南海月考)(1)本峰和海辉两位同学周末在海辉同学家里看电视,海辉突然灵机一动,张老师刚讲过如何利用电能表测用电器的电功率,我们也测一下电视机的功率吧,于是他们观察了一下电能表,发现上面标有3 000 imp/(kW·h)的字样,再利用手中的手表就测出了电视机的电功率,请你把他们的方法写出来。
① ;
② 。
电功率的表达式:P= 。
(2)他们测出海辉家电视机的电功率后,本峰同学想,我家的电视机的电功率是多少呢,于是提出上他家看一下他家电视机的电功率是多少,两人一起来到本峰同学家后想用同样的方法测出电视机的电功率,但是一看电能表发现表盘上的信息都看不清了,海辉犯起了愁,本峰突然灵机一动说我有办法,于是他找来了一只白炽灯,上面标有“220 V 100 W”字样,那么请你把本峰的方法写出来,并写出电功率的表达式。
① ;
② 。
电功率的表达式:P= 。
伏安法测电功率
1. 答案 (1)变阻器 (2)灯泡断路 (3)0.3 0.75
解析 (1)变阻器应按一上一下连入电路中,图甲所示的实验电路将变阻器的上面两个接线柱连入电路中,连接有误。
(2)改正(1)中的错误后,闭合开关S,发现无论怎样调节滑动变阻器,电流表始终没有示数,小灯泡不发光,则电路可能断路,而电压表始终有示数且保持不变,电压表与电源连通,则电路可能出现的故障是灯泡断路。
(3)电流表选用小量程,分度值为0.02 A,电流表的示数为0.3 A,小灯泡L的额定电功率为:P=UI=2.5 V×0.3 A=0.75 W。
2. 答案 (1)见解析 (2)0.88 (3)L2
解析 (1)由图甲知,电压表被串联接入电路中,电流表与灯泡并联,所以闭合开关后灯泡不发光;本实验中,应将电流表与灯泡串联,电压表与灯泡并联,由此改接电路如图所示。
(2)当电压表示数等于灯泡额定电压4 V时,灯泡正常发光,由图乙可知,电流表的量程为0~0.6 A,分度值为0.02 A,所以此时通过灯泡的电流为0.22 A,则小灯泡额定功率P额1=U额1I=4 V×0.22 A=0.88 W。
(3)两灯额定电压相同,灯泡L2的额定功率较大,由R=U2P知,L2的电阻较小,而两只灯泡灯丝的长度和材料一样,所以L2的灯丝较粗。
伏阻法测电功率
3. 答案 (1)小于 (2)②断开开关S3,闭合开关S1、S2
③U-6VR0 6VU-6V×R0
解析 (1)对比图甲和图乙,发现图乙比图甲多一开关S3。断开开关S2、闭合开关S1,灯、定值电阻R0和变阻器串联,电压表测灯两端的电压,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为6 V,灯正常发光;保持滑动变阻器的滑片P位置不变,如果能像图乙中一样,断开S3,闭合开关S1、S2,各电阻和其两端电压大小不变,灯仍正常发光,电压表测灯与R0的总电压UL0,根据串联电压的规律,可求出R0两端的电压为U0=UL0-6 V,由欧姆定律可求出通过R0的电流I0=U0R0=UL0-6VR0,即灯的额定电流,故灯的额定功率:P额=U额I0=6 V×UL0-6VR0;而根据图甲的实际操作步骤②中,保持滑动变阻器的滑片P位置不变,闭合开关S2,此时R0短路,灯与变阻器串联,记录电压表的示数为U,此时,电压表示数U为灯两端的电压,而不是灯与R0的总电压UL0,因变阻器连入电路中的电阻不变,根据分压原理,此时测量出灯两端的电压U比灯与R0的总电压UL0小,即U
②保持滑动变阻器滑片P的位置不变,断开开关S3,闭合开关S1、S2,记录电压表的示数为U;
③在①中,电压表测灯两端的电压,在②中,电压表测灯与R0的总电压,在开关转换过程中,各电阻和其两端电压大小不变,灯仍正常发光,根据串联电路电压的规律,R0两端的电压为:U0=U-6 V,根据欧姆定律和串联电路电流的规律,R0中的电流即灯的额定电流为:IL=U0R0=U-6VR0;由欧姆定律,小灯泡正常工作的电阻:RL=ULIL=6VU-6VR0=6VU-6V×R0。
安阻法测电功率
4. 答案 ①U0R ④U0I-U0R
解析 ①由欧姆定律可得,当R两端的电压为U0时,通过它的电流为IR=U0R;
②将S拨至“1”,调节滑动变阻器,使电流表的示数为步骤①中计算的数值,此时灯泡与R并联,它们两端的电压相等且都等于U0,灯泡正常发光;
③保持滑动变阻器滑片不动,将S拨至“2”,读出电流表示数I,灯泡仍正常发光,电流表测干路电流,所以通过灯泡的电流IL=I-IR=I-U0R;
④本实验中,小灯泡额定功率的表达式:P=U0IL=U0I-U0R。
转换法测电功率
5. 答案 ①2 ③0.5 偏大
解析 ①闭合开关S,将开关S1拨至“1”时,小灯泡、R0和滑动变阻器串联,电压表测R0和滑动变阻器两端的总电压,要测量小灯泡的额定功率,需使小灯泡两端的电压等于其额定电压,则电压表的示数UV=U-U额=4.5 V-2.5 V=2 V;
②滑片不动,再将开关S1拨至“2”时,小灯泡、R0和滑动变阻器仍串联,电压表测R0两端的电压U0,则U0=1 V,由串联电路中各处的电流相等可知,此时电路中的电流I=U0R0=1V5Ω=0.2 A;
③小灯泡的额定功率P额=U额I=2.5 V×0.2 A=0.5 W;若步骤②中,在将开关S1拨至“2”时,不小心将滑片向左移动了少许,其他操作正确,则变阻器接入电路的电阻变小,电路的总电阻变小,由I=UR可知,测量的电流变大,所以测出的小灯泡额定功率将偏大。
电能表法测电功率
6.答案 见解析
解析 (1)①关闭家中其他用电器,只让电视机单独工作,记录一段时间t内电能表指示灯闪烁了n次。
②电视机在上述时间内消耗的电能为
W=13 000 kW·h×n=n3 000 kW·h
实际功率P=Wt=n3 000 kW·ht
(2)①关闭家中其他用电器,只让电视机单独工作,记录一段时间t内电能表指示灯闪烁了n1次。
②关闭家中其他用电器,只让白炽灯单独工作,记录相同时间t内电能表指示灯闪烁了n2次。
相同时间内白炽灯和电视机指示灯闪烁的次数之比就是它们的功率之比,即:P电视P灯=n1n2
∵P灯=100 W
∴P电视=n1n2P灯=100n1n2 W。
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