北师大版初中九年级物理专项素养综合练(九)特殊法测电功率课件

第十三章电功和电功率专项素养综合全练(九)特殊法测电功率1.(跨学科·物理学与日常生活)(2024河南郑州高新区期末)如

图所示为某电能表的表盘,小明利用该电能表检测一只标识

为“220V,10W”节能灯的额定功率。他关闭其他用电器,

将该节能灯接入220V的测量电路,设计了四种测量方案,你

认为最可行的是

(

)DA.测量出电能表显示消耗1kW·h电能所用时间tB.测量出电能表显示消耗1W所用时间tC.测量出1min时间内电能表转盘转过的圈数nD.测量出电能表转盘转过1圈所用时间t解析

节能灯的额定功率为10W,消耗1kW·h电能所用时间

为:t=

=

=100h,因消耗1kW·h电能所用的时间t较长,不易操作,A不符合题意;电能表是测电能的仪器,不能显

示消耗的电功率,B不符合题意;2000r/(kW·h)表示电路中用

电器每消耗1kW·h的电能,电能表的转盘转2000圈,则节能

灯1min消耗的电能:W=

kW·h,节能灯的实际电功率:P=

=

=0.03nkW=30nW,因节能灯功率较小,节能灯工作1min电能表转盘转动不到一圈,无法测量,C不符合题

意;节能灯的功率:P=10W=0.01kW,电能表转盘转一圈消耗

的电能为W=

kW·h,节能灯需要工作的时间t=

=

=0.05h=180s,比较容易测量,D符合题意。故选D。2.(2024陕西西安实验中学期末)如图所示,如果电阻R的数值

和各电流表与电压表的示数都已知,哪一个图中的数据无法

让我们计算出灯泡L的电功率

(

)

D解析

A图中定值电阻和小灯泡串联,电压表测量的是小灯

泡两端的电压,示数记为UL,通过小灯泡的电流为I,则小灯泡

电功率的表达式是P=ULI;B图中定值电阻和小灯泡并联,电

流表测量各个支路上的电流,分别为IR和IL,则电源电压为U=

IRR,根据欧姆定律和并联电路电流的特点,则小灯泡电功率

的表达式是P=(IRR)IL;C图中定值电阻和小灯泡串联,两个电

压表分别测量小灯泡和电阻两端电压,由于电阻R和电压表

的示数都已知,所以根据欧姆定律可知流经电阻R的电流I=

,因为图中定值电阻和小灯泡串联,所以可知流经灯泡的电流也等于I,另一个电压表测出来灯泡两端的电压UL,所以

小灯泡电功率为P=ULI=

·UL;D图中定值电阻和小灯泡并联,电压表测量的是小灯泡两端的电压或电源电压,示数记为

UL,电流表测的是流经电阻的电流,而不是流经灯泡的电流,

所以无法求得小灯泡电功率。故选D。3.(2024河南师大附中期末)小灯泡的额定电压已知,定值电

阻R0的阻值已知,小明设计了四种不同的方案打算测量小灯

泡的额定功率,在电路不能重新拆接的条件下,其中不能够测

出小灯泡额定功率的是

(

)

B解析

A图中电压表测灯两端的电压,通过移动变阻器的滑

片,当灯两端的电压为额定电压时,用电流表测出通过灯的电

流,根据P=UI可求出灯的额定功率,A不符合题意。B图中只

有电流表,通过开关的转换,定值电阻与灯分别与变阻器串

联,无法确定灯是否正常发光,故不能求出灯的额定功率,B符

合题意。C图中只闭合S、S1,电压表测灯两端的电压,移动变

阻器的滑片,使电压表示数为U额,则灯正常发光;保持滑片位

置不动,断开S1,闭合S2,记下电压表的示数U1,此时电压表测R0

与灯两端的电压,因电路的连接关系没有改变,各电阻的大小和两端的电压没有改变,灯仍正常发光,由串联电路电压的规

律,R0两端的电压:U0=U1-U额,通过R0的电流,即灯的额定电流:I

=

,根据P=UI可求灯的额定功率,C不符合题意。D图中只闭合S、S2,R0与电流表串联后再与灯并联,通过移动变

阻器的滑片使电流表示数为

时,由欧姆定律和并联电路电压的规律,灯两端的电压为U额,灯正常发光;保持滑片位置

不变,只闭合S、S1,使电流表测灯与R0并联的总电流,因电路

的连接关系没有改变,各电阻的大小和通过的电流不变,灯仍正常发光,根据并联电路电流的规律求出灯的额定电流,根据

P=UI可得出灯的额定功率,D不符合题意。故选B。4.(新考法·设计实验)(2023湖北荆州中考)课后服务社团活动

中,“创新”兴趣小组在“测定小灯泡的电功率”的实验中

先用如图甲所示的器材进行实验,其中电源电压为6V,小灯

泡额定电压为2.5V(正常发光时电阻约为12Ω)。

(1)为能顺利完成该实验,下列不同规格的滑动变阻器应选用

(选填字母);A.“10Ω,0.5A”的滑动变阻器B.“20Ω,2A”的滑动变阻器C.“5Ω,1A”的滑动变阻器B (2)电路连接完成后,闭合开关,发现电压表示数接近电源电

压,电流表无示数,小灯泡不亮。那么出现该故障的原因是

;(3)故障排除后重新连接电路,闭合开关,移动滑片,电压表的

示数如图乙所示,为了测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻

器的滑片向

端移动(选填“左”或“右”);(4)通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示,

则小灯泡的额定功率

W;(5)实验结束后,某同学设计了如图丁所示的电路来测量额定小灯泡断路

左0.5电压为6V的小灯泡的额定功率。已知电源电压为18V,定

值电阻R的阻值为20Ω。实验步骤如下:①开关S、S1闭合,S2断开,调节滑动变阻器R'的滑片,使小灯

泡正常发光;②保持滑片位置不动,开关S、S2闭合,S1断开,此时电压表的

示数为8V;③再将滑动变阻器的滑片移至最右端,此时电压表的示数为

14V;④小灯泡的额定功率P额=

W。1.8解析

(1)已知小灯泡额定电压为2.5V,正常发光时电阻约

为12Ω,则小灯泡正常发光时的电流约为I'=

=

=

A;根据串联电路电压规律以及欧姆定律可知,此时滑动变阻器

接入电路的阻值为R滑=

=

=16.8Ω>10Ω,所以滑动变阻器应选用“20Ω,2A”,即B;(2)电路连接完成后,闭

合开关,发现电流表无示数,小灯泡不亮,说明电路可能断路,

电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压

表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,即出现该故障的原因是小灯泡断路;(3)电压表选用

小量程,分度值为0.1V,其示数为2.2V,小于灯泡额定电压2.5

V,为了测量小灯泡的额定功率,应增大灯泡两端电压,根据

串联电路电压规律,应减小滑动变阻器两端电压,根据分压规

律,应减小滑动变阻器接入电路的阻值,故应将滑动变阻器的

滑片向左端移动;(4)由图丙可知,当灯泡两端电压为2.5V时,

通过灯泡的额定电流为0.2A,则小灯泡额定功率为PL=ULIL=

2.5V×0.2A=0.5W;(5)实验步骤:①开关S、S1闭合,S2断开,滑动变阻器滑片左边的电阻与灯泡串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,要使小

灯泡正常发光,则灯泡两端的电压为6V,根据串联电路电压

的规律可得:U滑=U-U额=18V-6V=12V,所以,调节滑动变阻

器的滑片,使电压表的示数为12V,则灯泡正常发光;②保持

滑片位置不动,开关S、S2闭合,S1断开,滑动变阻器的全部电

阻R'与定值电阻R串联,电压表测量滑动变阻器滑片左边电阻

两端的电压,此时电压表示数为U左=8V;由于滑动变阻器的

全部电阻连入电路,为了间接测出定值电阻R两端的电压,所

以需要测出滑动变阻器两端的电压,故再将滑动变阻器的滑片移至最右端,此时电压表示数为滑动变阻器两端的电压,即

U'=14V;③在步骤②中,滑动变阻器的全部电阻R'与定值电

阻R串联,根据串联电路电压的规律可得,R两端的电压为:UR=

U-U'=18V-14V=4V,由分压规律可得:

=

,所以滑动变阻器滑片左边电阻的阻值:R左=

·R=

×20Ω=40Ω;故在步骤①中,灯的额定电流为:I额=

=

=0.3A,则小灯泡的额定功率:P额=U额I额=6V×0.3A=1.8W。5.(新考法·设计实验)(2023辽宁朝阳中考)小红想测量标有

“2.5V”字样小灯泡的电功率,从实验室找来了电源、电压

表、电流表、滑动变阻器、开关和导线若干,进行了如下实

验。

(1)用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整。答案如图所示

(2)检查无误后,闭合开关,发现电流表无示数,小灯泡不亮,电

压表示数接近电源电压。造成这一故障的原因可能是小灯

泡

。断路

(3)排除电路故障后,闭合开关,移动滑片,当小灯泡正常发光

时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为

W;接下来她又测量了几组对应的电压值和电流值,并绘制

了小灯泡的I-U图像,如图丙所示。(4)小红认为,利用图甲的装置也可以探究电流与电压的关

系。小明认为小红的观点不合理,理由是

。(5)小红还想测出另一个额定电压为U额的小灯泡正常发光时

的电阻,在保证电路安全的前提下,设计了如图丁所示的电路0.75

灯丝电阻随温度的变化而变化(电源电压恒定大于U额且未知,滑动变阻器R最大阻值未知,

定值电阻阻值为R0),请将实验步骤补充完整:①闭合S、S2,断开S1,移动滑片P,使电压表示数为

;②闭合S、S1,断开S2,保持滑片P位置不变,读出电压表的示数

为U1;③闭合S、S1,断开S2,

,读出电压表的示数为U2;④小灯泡正常发光时的电阻RL=

(用U1、U2、U额、R0表示)。U额滑片移动到最左端解析

(1)测量标有“2.5V”字样小灯泡的电功率时,电压

表与小灯泡并联接入电路中;(2)电流表无示数,灯泡不亮,说

明电路是断路,电压表示数接近电源电压,说明与电压表并联

部分以外的电路是通路,故造成这一现象的原因可能是小灯

泡断路;(3)图中电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.

3A,则小灯泡的额定功率是:P=UI=2.5V×0.3A=0.75W;(4)

探究电流与电压的关系时,需要控制与电压表并联的电阻的

阻值不变,根据图丙可知,小灯泡灯丝的电阻是变化的,所以

不能完成实验探究;(5)①闭合S、S2,断开S1,移动滑片P,使电压表示数为U额,此时灯泡正常发光;②闭合S、S1,断开S2,保持

滑片P位置不变,读