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系統復習 第27課 電能（3）
一、知識梳理
1、實驗原理：根據公式P=UI，用電壓表測小燈泡兩端的電壓，用電流表測小燈泡中的電流，利用公式P＝UI計算電功率，在額定電壓下測出的電功率就是額定功率。這是物理學中常用的一種間接測量方法，這種方法又被稱為“伏安法”。
2、實驗電路：根據實驗的目的和原理設計如下電路。
3、實驗器材：小燈泡、電壓表、電流表、滑動變阻器、電源、開關、導線。
4、器材說明：用電流表和電壓表分別測出通過小燈泡的電流和其兩端電壓，因為要測量不同電壓下的功率，所以電路中要接入滑動變阻器，用來改變小燈泡兩端電壓。
5、實驗步驟：
（1）按電路圖連接好電路；
（2）閉合開關，調節滑動變阻器，使小燈泡兩端的電壓恰好等于小燈泡的額定電壓2.5V，觀察小燈泡的亮度，并記錄電流表和電壓表的示數。
（3）調節滑動變阻器，使小燈泡兩端的電壓約等于小燈泡額定電壓的1.2倍。觀察小燈泡的亮度變化，并記錄此時電流表和電壓表的示數（注意：小燈泡兩端的電壓不能超過它的額定電壓太多）。
（4）調節滑動變阻器，使小燈泡兩端的電壓約等于小燈泡額定電壓的0.8倍。觀察小燈泡的亮度變化，并記錄此時電流表和電壓表的示數。
（5）計算出三種情況下小燈泡的電功率
（6）斷開電路，整理器材。
6、實驗數據（記錄）表格：
實驗要求
發光情況
電流（A）
電壓（V）
電功率（W）
1
小燈泡在額定電壓下工作
正常
0.3
2.5
0.75
2
小燈泡兩端電壓是額定電壓的1.2倍
很亮
0.4
3
1.2
3
小燈泡兩端電壓低于額定電壓
暗
0.2
2
0.4
注意：在進行實驗時應注意以下幾點：
（1）電源電壓應高于小燈泡的額定電壓，例如，測定額定電壓為2.5 V的小燈泡的電功率時至少要選兩節干電池串聯作電源。
（2）電壓表的量程應大于小燈泡的額定電壓，電流表的量程要大于小燈泡正常工作電流。
（3）滑動變阻器允許通過的最大電流要大于燈泡的正常工作電流，而滑動變阻器的最大電阻值應與小燈泡的電阻差不多，以使調節效果明顯。
（4）根據串聯分壓原理進行判斷，準確熟練地調節滑動變阻器，使小燈泡在等于額定電壓、略高于額定電壓的和低于額定電壓三種條件下發光。尤其在做第二次實驗時，需小心調節滑動變阻器，以免因實驗電壓超過額定電壓太多而燒壞燈泡。
（5）開始連接電路時，要使開關斷開，閉合開關前，要把滑動變阻器滑片置于最大阻值處。
（6）開始實驗前，要檢查電路并試觸，實驗結束，要先斷開開關，再整理電路。
7、分析論證：由公式P=IU計算小燈泡的功率。（將計算結果填入表中，通過分析和比較得出）分析比較額定電功率和實際電功率大小問題，比較燈泡的亮暗程度與電功率間的關系。
（1）當U實=U額時， P實=P額?，正常發光
（2）當U實（3）當U實>U額時，P實> P額，較亮
8、實驗結論：
（1）不同電壓下，小燈泡的功率不同。實際電壓越大，小燈泡功率越大。
（2）小燈泡的亮度由小燈泡的實際功率決定，實際功率越大，小燈泡越亮。
9、實驗拓展：測小燈泡的電功率和用伏安法測電阻兩實驗有相似之處，也有明顯區別，列表對比分析如下：
實驗名稱
測小燈泡電阻
測小燈泡的功率
原理
R＝U/I
P＝UI
器材
電壓表、電流表、電源、滑動變阻器、開關、導線、被測的電阻或小燈泡
電路圖
同上
同上
分析
對比分析測量結果。
結論
測電阻采取多次測量求平均值的方法求導體的電阻，而測電功率不能求平均值
伏安法測小燈泡的電阻要多次測量求平均值減小誤差，而測小燈泡的電功率為何不能也求平均值呢？
解釋：隨著小燈泡兩端的電壓和通過小燈泡的電流的改變，小燈泡的功率也在改變，不同的電壓下，小燈泡的電功率不同，小燈泡的實際功率是不斷變化的，因此求功率的平均值是沒有意義。為了比較在不同電壓下小燈泡的功率和發光情況，所以電功率不能求平均值。
二、查漏補缺，自我檢測
1.右圖為小寒同學連接的實驗電路。當閉合開關S，將滑動變阻器的滑片P向右滑動時（ ）
A.電壓表的示數減小，電流表的示數增大
B.電壓表的示數增大，電流表的示數減小
C.電壓表和電流表的示數都增大
D.電壓表和電流表的示數都減小
2．在 “測定小燈泡額定功率”的實驗中，當手移動變阻器滑片時，眼睛應觀察（ ）
A．燈泡的發光情況 B．變阻器滑片的位置
C．電壓表的示數 D．電流表的示數
3．[2017·紹興·20]用如圖電路測定小燈泡的功率，所用電源的電壓應________（選填“大于”、“等于”或“小于”）燈泡的額定電壓，要使滑動變阻器滑片向左移動時，電流表示數變小，導線e端應連接在滑動變阻器的________接線柱上。
4.小金在做“測定小燈泡電功率”的實驗時，所用電源電壓為4.5伏，小燈泡額定電壓為2.5伏。
（1）按電路圖連接成實物圖后，閉合開關，發現小燈泡不亮、電流表指針不動、電壓表指針有明顯的偏轉，則電路故障原因可能是 ；
（2）故障排除后重新閉合開關，移動滑動變阻器滑片P到某一位置時，電壓表的示數如圖乙，若要測量小燈泡的額定功率，應將圖甲中滑片P向 （填“A”或“B”）端移動，使電壓表的示數為2.5伏；
（3）小金同學移動滑片P，記下多組對應的電壓表和電流表的示數，并繪制成圖丙所示的圖像。根據圖像信息，可計算出小燈泡的額定功率是 瓦。該圖像不是直線，主要原因是 。
5．做“測小燈泡額定功率”實驗時，小燈泡上標有“2．5V”字樣。
（1）連接電路時，開關S應斷開，防止因電路 (填“短路”或“開路”)而損壞儀器；
（2）按圖甲所示的電路圖，在不改變原有連接情況下，請你把圖乙電路連接完整；
（3）實驗中，當電壓表示數為2．5V時，電流表示數如圖丙所示，則小燈泡額定功率為 W。
6．某同學利用如圖所示電路，測定額定電壓為3.8伏的小燈泡電功率。
（1）連接電路時，開關S應處于 狀態。
（2）實驗數據記錄如下表：
實驗次數
電壓（伏）
電流（安）
電功率（瓦）
1
1.5
0.18
2
2.5
0.23
3
3.8
0.28
4
4.5
0.31
該燈泡的額定功率為 瓦。
（3）結合表中數據判斷：在不拆開電路的情況下，能否繼續研究“電流與電壓的定量關系”？并說明理由。答： 。
7．小明設計了如圖甲所示的電路圖，用來測定額定電壓為“2.5伏”的小燈泡的電功率。各元件都完好，電源電壓保持不變。
（1）小明將各元件連接成如圖乙所示的電路，請指出其中的錯誤：__________________。
（2）電路調整正確后，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，當觀察到__________時，表明小燈泡正常發光，并記錄電流表的示數。
（3）為了進一步探究小燈泡的亮度與實際電功率的關系，小明繼續調節滑動變阻器的滑片，并記錄數據如右表，發現第2次實驗小燈泡最亮，此時小燈泡的實際電功率為_______瓦。
實驗次數
1
2
3
電壓表示數/伏
2.5
2.8
2.0
電流表示數/安
0.32
0.35
0.27
8.在做“測定小燈泡的電功率”實驗時，選用的器材有電壓為6V的電源，額定電壓為2．5V的小燈泡，以及滑動變阻器、電流表、電壓表、開關和導線等。下圖是沒有連接完的實物電路。
（1）請你用筆畫線代替導線，將實物電路連接完整。
（2）連好電路閉合開關，發現電壓表指針偏轉很小，其原因可能是 (寫出一種即可)。
（3）經適當調整后，閉合開關，移動滑片P到某處，發現電壓表的示數為2．2V，要測量小燈泡的額定功率，應將滑片P向 端滑動。
（4）通過移動滑片P，測得多組數據，繪制成U - I，圖像如上圖。據此可計算出小燈泡正常發光時，滑動變阻器消耗的功率是 W(設電源電壓保持不變)。
9．某興趣小組在測量額定電壓為2.5伏小燈泡電功率的實驗中，實驗電路圖如圖甲所示。
（1）閉合開關前，應將滑動變阻器滑片P移到 ；
實驗次數
1
2
3
4
電壓U/伏
1.0
2.0
3.0
4.0
電流I/安
0.10
0.17
0.23
0.25

（2）實驗時，電壓表和電流表讀數記錄上表中。實驗結束后，同學們想知道小燈泡的額定功率，卻發現沒有測小燈泡正常工作時的電流，能否利用表中數據求出小燈泡的額定功率？有同學認為可利用表中某組數據求出電阻R，再利用P額=U額2/R求出小燈泡的額定功率。請判斷是否可行并說明理由 ；
（3）有同學將表中數據轉換為圖乙的U—I曲線，由圖可知小燈泡的額定功率為 瓦。
10．小明在進行“測量小燈泡的功率”的實驗時，實驗臺上提供的器材有：6V蓄電池、電流表（0—0.6A，0-3A）、電壓表(0-3V，0-15V）、滑動變阻器（50Ω 1.5A）、額定電壓為2. 5V的小電燈（正常發光時的電阻約為7Ω)、開關各一個，導線若干。
（1）小明在實驗中電流表應該選擇 的量程，電壓表應該選擇 的量程；
（2）他實驗的電路圖如圖所示，請你在虛線框內根據該電路圖畫出實物連接圖。
(3)、若閉合開關后，發現燈泡不發光，電流表的示數為零，電壓表的示數為6V,產生此故障的原因可能是下列情況中的 和 （填寫序號）
A.小電燈短路 B.小電燈的燈絲斷了 C.小電燈的燈座接觸不良
D.電壓表的正、負接線柱反接 E.變阻器滑片接觸不良
(4)、排除故障后，調節滑動變阻器測得如表中所示的三組數據，則小電燈的額定功率為 w。
11.在“測定額定電壓為2.5伏小燈泡功率”的實驗中。
（1）右圖中電路連接尚未完成，E應與滑動變阻器的 接線柱相連接，F接線柱應與電壓表上標有 的接線柱相連。
（2）調節滑動變阻器的滑片，當小燈泡正常發光時電流表的示數為0.3安，則小燈泡的額定功率是 瓦。
（3）小柯在實驗中有下列操作：
①讀出電流表的示數
②移動變阻器滑片到阻值最大的位置上，再閉合開關
③斷開開關，連接電路
④測量并記錄數據，計算小燈泡的額定功率
⑤移動變阻器滑片，使電壓表的示數為2.5伏，其合理的順序為 ④。
（4）小妍也獨立地完成電路連接。當她閉合開關，調節變阻器滑片時發現：燈泡變亮時，電壓表的示數卻減小；燈泡變暗時，電壓表的示數卻增大。已知器材是完好的。請推測，電路中的電壓表是怎樣連接的？ 。
12．為測量規格“6.3Ｖ，0.15A”小燈泡的額定功率，提供的實驗器材有：蓄電池（輸出電壓約10V）、滑動變阻器（有“10Ω，2A”、“50Ω，1.5A”兩種規格）、電流表、電壓表各一只。
（1）下圖是小張測量時所連接的部分實物連線圖，請你根據電路圖補全實物連線圖。
（2）實驗中，小徐同學選擇了規格為“10Ω，2A”的滑動變阻器，你預計會出現什么現象？說明理由。
（3）在某次測量中，電流表、電壓表讀數如圖所示，則電流表讀數為 ，電壓表讀數為 ，
此時應如何改變滑動變阻器的阻值才能測量小燈泡的額定功率？ （選填“變大”“變小”“不變”）
13．[2018·金華、麗水·29]小科想知道標有“3.8V”字樣的小燈泡正常工作時的電功率，于是連接了如圖所示的實驗電路。電源電壓6伏恒定不變，滑動變阻器規格為“50Ω 1A”。
（1）請你用筆畫線代替導線，將電路連接完整；
（2）正確連接電路，閉合開關，發現小燈泡不亮。小科觀察到兩電表的示數情況是 ，由此判斷故障是小燈泡斷路；
（3）排除故障后，小科進行了正確操作，觀察到的現象和測得的數據如下：
實驗次數
1
2
3
4
5
發光情況
很暗
較暗
較亮
亮
很這
電壓U/伏
1
2
3
3.8
4.5
電流I/安
0.2
0.22
0.25
0.30
0.34
由表中數據可得，小燈泡的額定功率是 瓦；
（4）小科根據表中數據，計算了各次實驗的燈絲電阻，分析后認為，閉合開關前燈絲的阻值小于5歐姆，小科的理由是 。
參考答案
1．A
2．C
3．大于；d
解析：（1）電源電壓要大于燈泡的額定電壓，燈泡才能正常工作；（2）當滑片向左移動時，電流表示數減小，連入的電阻增大，則變阻器接入電路的接線柱應是d。
4．
（1）小燈泡處斷路
（2）B
（3）0.5；燈絲溫度升高，電阻增大（或燈絲電阻隨溫度升高而增大）
5．
（1）短路；
（2）如圖；
（3）0.7
6．
（1）斷開
（2）1.06（或1.064、1.1、1）
（3）不能。因為燈絲電阻會發生變化（或無法控制變量等合理即可，作出正確判斷即給1分，判斷錯誤不給分）
7．
（1）電流表沒有與小燈光串聯，電壓表沒有與小燈泡并聯；
（2）電壓表示數為2.5伏；
（3）0.98
8.
（1）
（2）①滑動變阻器阻值太大；②電壓表選用量程過大（其它答案合理的同樣給分）
（3）右
（4）0.7
9．
（1）阻值最大處（或最右端）
（2）不行，因為小燈泡的阻值隨溫度的變化而變化
（3）0.5
10．
（1）0∽0.6A 0∽3V
（2）
（3）B、C
（4）0.9瓦
11．
（1）D或C 3 ；
（2）0.75 ；
（3）③②⑤①（最后出現④也可。少答一個或錯答一個均不得分）；
（4）電壓表并聯在滑動變阻器兩端。
12．
（1）見右圖

（2）現象：小燈泡燒壞（或不正常發光）
理由：滑動變阻器與小燈泡串聯，兩者電壓之比等于電阻之比，R滑≤10Ω 滑動變阻器的阻值太小
∴滑動變阻器分擔的電壓過少，小燈泡的實際電壓大于額定電壓
（3）0.08A 2.5V 變小
13．
（1）見圖
（2）電壓表有示數，電流表無示數（或電壓表示數為6伏，電流表示數為0）
（3）1.14
（4）燈泡燈絲電阻隨著溫度的降低而減小，實驗中很暗時燈絲電阻為5歐，沒有通電時，溫度更低，所以電阻會更小

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