2019-2020学年八年级物理新人教测量小灯泡的电功率-例题解析

2019-2020学年八年级物理新人教版测量小灯泡的电功率例题解析例1：下列判断中正确的是A.根据P=I2R可知，电阻越大，电功率也越大B.根据P=可知，电流做功越多，电功率越大C.根据P=UI可知，同一导体两端的电压越小，电功率也越小D.根据P=可知，电阻越大，电功率反而越小思路导航：电功率的大小不仅与某一个因素有关，应考虑到影响其大小的各种因素。（这一点常被部分同学忽视）在用P=I2R讨论电功率的大小时，就不但要考虑到电阻的大小，还必须要考虑电流的大小。同样其他选项的讨论也要综合考虑到多个因素。答案C中的同一导体就是限定了导体的电阻是一定的，（这是一个隐含条件）电压越小，导体中的电流也就越小，从而电功率越小。所以本题的答案选C。例2：如图1所示，L是“12V6W”的灯泡，R是一个滑动变阻器，A、B间的电压U为18V。当滑动变阻器的滑片P移至c处时，灯L正好正常发光。试求：图1（1）滑动变阻器接入电路的电阻值；（2）滑动变阻器上消耗的电功率。思路导航：解法一：由图可知，灯泡L和滑动变阻器是串联的，滑动变阻器接入电路中分去一部分电压，从而使灯泡正常发光。而题中告知当滑片处于c处时灯L正常发光，说明此时灯L在额定电压下工作，灯两端的电压正好等于12V，（灯泡正常发光是一个重要条件，解题时注意应用）消耗的功率为额定功率，即6W。而根据串联电路电压的特点可知，此时滑动变阻器两端的电压为U=（18-12）V，即为6V。由串联电路电压与电阻的关系可知：滑动变阻器接入电路的电阻为灯L电阻的一半，而灯正常发光时电阻由题设条件可求得，故滑动变阻器的电阻也可求得。再根据串联电路中电功率与电阻成正比的关系，即可知滑动变阻器上消耗的电功率。由RL===24Ω，（已知灯泡的额定电压和额定功率也就间接已知了灯泡的电阻）得R滑=RL=×24Ω=12Ω由PL∶P滑=RL∶R滑,得P滑=PL=×6W=3W。解法二：灯泡正常发光时通过灯泡的电流为IL===0.5A因为R与L串联，所以IR=IL=0.5AUR=U-UL=18V-12V=6VR===12Ω滑动变阻器消耗的电功率为PR=URI=6V×0.5A=3W解法三：灯泡正常发光时通过灯泡的电流为IL===0.5A电路的总电阻为R总===36Ω,灯泡的电阻RL===24Ω因为灯泡和滑动变阻器R串联，所以R滑=R总-RL=36Ω-24Ω=12ΩP总=U总IL=18V×0.5A=9WP滑=P总-PL=9W-6W=3W。(无论电路为何种连接方式，总电功率等于各用电器消耗的电功率之和)例3：某同学做“测定小灯泡的功率”实验，电源电压是1.5V的整数倍（即电源由几节干电池串联组成），滑动变阻器标有“5Ω3A”字样，所用小灯泡是额定电压为“2.2V”、“2.5V”和“3.8V”中的一个，估计小灯泡的额定功率在1.2W以内。该同学正确连接电路，闭合电键后，移动滑动变阻器的滑片，发现滑片在中点附近某位置时，（这是一个重要条件）小灯正常发光。此时电流表的示数如图2所示。求：图2（1）小灯正常发光时的电流，并简要说明理由；（2）小灯的额定电压，并简要说明理由；（3）小灯的额定功率。思路导航：本题中灯泡的额定电压和电源电压都不确定，只有可能的值，因此，我们只能先选用题中的部分条件进行适当的计算，然后把所得到的结果再和题中给定的条件进行比较、筛选，从而得出正确的结论。解：①估计小灯泡的最大额定电流：I最大===0.55A∴I额=0.3A(功率最大,电压最低,电流最大)②U滑=0.3A×2.5Ω=0.75V若电源电压U总=2×1.5V=3VU灯=3V-0.75V=2.25V∴U额=2.2V(若取额定电压为2.5V，则变阻器偏离中点的阻值将近1Ω，变阻器最大电阻只有5Ω，不符题设“中点附近”)若电源电压U总=3×1.5V=4.5VU灯=4.5V-0.75V=3.75V∴U额=3.8V（由于电源电压是1.5V的整数倍，所以不能确认灯泡的额定电压一定为2.2V。这一点常被忽视）③当小灯泡U额=2.2V时,P额=I额×U额=0.3A×2.2V=0.66W当小灯泡U额=3.8V时,P额=I额×U额=0.3A×3.8V=1.14W本题是一道开放性较强的习题，这就要求我们的思维要灵活，有创新，同一个问题要从不同角度、多个侧面去分析，去解决，但不能脱离实际去瞎想，从分析到结论都要符合题设条件。例4：如图3所示电路中，小灯泡上标有“8V3.2W”字样，滑动变阻器的最大阻值为40Ω，R1的阻值为18Ω。求：图3（1）小灯泡L的电阻；（2）S、S1、S2均闭合时，电压表的示数为9V，求电源电压及电阻R1上消耗的电功率；（3）断开S1、S2，闭合S，若接入电路中的电压表的量程改为0~3V，电流表的量程为0~0.6A，为了保证两表和小灯泡都能安全使用，滑动变阻器的阻值变化范围为多少？思路导航：本题电路的连接情况随着开关的断开闭合情况的改变也随着改变，因此，每次开关断开闭合情况、滑动变阻器滑片位置发生改变，都要分析电路中用电器的连接情况（最好能画出这时连接情况的简图）；（一定要重视这一分析过程）滑动变阻器滑动的过程中电压表、电流表的示数在变化，灯泡两端的电压和通过的电流也在变化，因此，在讨论滑动变阻器阻值变化范围时，电压表、电流表不能超过它们的量程，灯泡两端的电压不能超过其额定电压。解：（1）RL===20Ω（2）S、S1、S2均闭合时，灯泡L被短路，电阻R1、R2并联，电路如图4（a）。电源电压等于这时R2两端的电压U=9VR1的电功率为P1===4.5W。图4（3）当S1、S2断开，S闭合时电路连接情况如图4（b）灯泡L的额定电流为IL额===0.4A，所以电路中的电流不能超过0.4A（也不超过电流表的量程0.6A），（此值为电路安全使用的最大电流），此时变阻器连入电路的电阻最小：R总1===22.5ΩR变1=R总1-RL=22.5Ω-20Ω=2.5Ω.当滑动变阻器连入电路的电阻增大时，电流表示数减小，电压表示数却增大，电压表的量程为0~3V，所以变阻器两端的电压最大为3V，灯泡两端的电压UL=9V-3V