考點專練：25 探究用電器的電功率實驗（原卷版）VIP

二十五、探究用電器的電功率實驗知識導(dǎo)航知識導(dǎo)航電功率的測量：Ⅰ、伏安法測燈泡的額定功率：①原理：P=UI②電路圖：③選擇和連接實物時須注意：電源：其電壓高于燈泡的額定電壓滑動變阻器：接入電路時要變阻，且調(diào)到最大值。根據(jù)能否調(diào)到燈泡的額定電壓選擇滑動變阻器。電壓表：并聯(lián)在燈泡的兩端“+”接線柱流入，“－”接線柱流出。根據(jù)額定電壓選擇電壓表量程。電流表：串聯(lián)在電路里““+”接線柱流入，“－”接線柱流出。根據(jù)I額=P額/U額或I額=U額/R選擇量程。Ⅱ測量家用電器的電功率：器材：電能表秒表原理：P=W/t例題演練例題演練1．實驗小組的同學(xué)做測量小燈泡不同發(fā)光情況下功率的實驗，所用電源為兩節(jié)新干電池，小燈泡的額定電壓是2.5V。（1）如圖是組內(nèi)一名同學(xué)連接的電路，其他同學(xué)指出電路中有一根導(dǎo)線連接錯誤，請你在連接錯誤的導(dǎo)線上打“×”，并用筆畫線代替導(dǎo)線將電路改接正確。（2）閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)移至最（選填“左”或“右”）端，電壓表示數(shù)接近電源電壓，則電路故障可能是。（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，找出額定電壓對應(yīng)下的額定電流，根據(jù)公式P＝UI求出；分析表格數(shù)據(jù)，歸納小燈泡的亮度變化與實際功率的關(guān)系。（4）排除故障后繼續(xù)實驗，測得的實驗數(shù)據(jù)及觀察到的小燈泡發(fā)光情況如表所示，分析實驗數(shù)據(jù)和實驗現(xiàn)象可知，小燈泡的額定功率為W；小燈泡的亮度變化與實際功率的關(guān)系為：小燈泡的實際功率越大，小燈泡。序號12345U/V0.71.01.52.53.0I/A0.140.160.200.270.30發(fā)光情況燈泡不亮燈泡不亮微弱發(fā)光正常發(fā)光很亮（5）除了表格列出的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象外，小組的同學(xué)還發(fā)現(xiàn)：燈泡亮度不同時，燈絲的電阻不同，請你根據(jù)這個發(fā)現(xiàn)，結(jié)合白熾燈的發(fā)光原理，提出一個可探究的科學(xué)問題：。（合理即可）2．小華在探究“小燈泡發(fā)光時的亮度與電功率的關(guān)系”的實驗中，所用的電源電壓是4V，小燈泡的額定電壓是2.5V，小燈泡兩端允許加的最大電壓為額定電壓的1.2倍。（1）請將圖甲的實驗電路連接完整；（2）小華在實驗連接的電路中，電流表接的是大量程，滑動變阻器的滑片滑到了阻值最大端。在檢查電路連接正確后，小明迅速試觸開關(guān)時觀察到電流表指針的偏轉(zhuǎn)角度（選填“較大”或“較小”）（3）小華重新連接電路并移動滑片P，記下多組對應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)，并繪制成圖乙所示的圖象。根據(jù)圖象信息，可計算出小燈泡的額定功率是瓦。小華發(fā)現(xiàn)該圖象不是直線，您認為出現(xiàn)這種情況的主要原因是；（4）小華想測定電動自行車上用作照明的LED（發(fā)光二極管）額定功率。通過實驗得到該LED的電流電壓圖象如圖丙所示，查閱資料知道該LED的額定電壓為3V，結(jié)合圖象可得該LED的額定功率為W。小明進一步發(fā)現(xiàn)，在額定電壓下工作時，LED比小燈泡亮，請對此現(xiàn)象作出解釋。3．小問想知道小燈泡的亮暗程度與什么因素有關(guān)。于是找來額定電流均小于0.6A，額定電壓是2.5V的燈L1和額定電壓是3.8V的燈L2，先后接在電源電壓恒為6V的電路中，按照如圖甲所示的電路開始探究。實驗次數(shù)電流/A實際功率/W電阻/Ω11.60.200.3222.50.2410.4232.80.260.7310.77（1）小問連接好電路后閉合開關(guān)，燈L1幾乎不發(fā)光，移動滑片P也不能改變燈的亮度。原因是。（2）小問排除故障后，繼續(xù)進行實驗：①閉合開關(guān)，滑片P向A端移動，使燈L1發(fā)光，測出燈L1的相關(guān)物理量，記錄和計算結(jié)果如表所示：②請將設(shè)計表格時遺漏的物理量和單位填入表格中的空格處。（3）小問注意到燈L1的亮度變化是：第二次比第一次亮，第三次比第二次更亮。結(jié)合表中數(shù)據(jù)得出的結(jié)論是。（4）用L2替換L1重復(fù)上面的實驗時，需要改變的量程，發(fā)現(xiàn)燈L2的亮度變化規(guī)律與燈L1相似。（5）小問在實驗結(jié)束后與同學(xué)們討論：有同學(xué)認為“把燈L1換成定值電阻，該實驗可以用來研究導(dǎo)體中的電流與電壓的關(guān)系?！澳阏J為這種說法（選填“正確”或“錯誤”）。4．小明同學(xué)為了探究小燈泡亮度與實際功率的關(guān)系，設(shè)計了如圖所示的實驗電路，小燈泡標有“2.5V”的字樣。（1）如圖是小明連接的實驗電路，同組的小紅同學(xué)發(fā)現(xiàn)圖中有一根導(dǎo)線連接錯誤，請你在這根導(dǎo)線上打“×”，并在圖中改正。（2）電路連接正確后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，而電流表有示數(shù)，電壓表沒有示數(shù)，則可能的故障是。（3）排除故障后，小明進行了4次測量，并將有關(guān)數(shù)據(jù)及現(xiàn)象記錄在表格中。實驗序號電壓U/V電流I/A電阻R/Ω電功率P/W燈泡的亮度10.50.163.10.08不亮21.70.247.10.41較暗32.50.288.90.70正常43.00.3010.00.90很亮（4）實驗中小燈泡的電阻變化的原因是。（5）小明測得小燈泡的額定功率為W，另一位同學(xué)認為，無需測量，也能計算出小燈泡的額定功率。他利用已經(jīng)測量的其中一組數(shù)據(jù)，計算出0.5V電壓下小燈泡的電阻R，再根據(jù)P＝計算小燈泡在2.5V下的額定功率。那么按此方案算出的小燈R泡的額定功率與前一步測量的額定功率相比（選填“偏大”“偏小”或“相等”）。（6）小聰認為，為了得到小燈泡準確的額定功率，應(yīng)求出上述表格中多組小燈泡電功率的平均值作為小燈泡的額定功率，這種數(shù)據(jù)處理方法是（選填“正確”或“錯誤”）的。5．小明在“探究小燈泡在不同電壓下工作時的電功率”的實驗時，實驗室提供了如下器材：電源（電壓恒為6V）、電流表、電壓表滑動變阻器（“20Ω2A”）、小燈泡（額定電壓為2.5V，額定功率小于1.2W）、開關(guān)及導(dǎo)線若干。實驗序號電壓U/V電流I/A電功率P/W燈泡亮度11.00.140.14很暗21.70.220.374較暗32.5正常43.00.320.96較亮（1）請你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中的實物電路連接完整。（導(dǎo)線不得交叉）（2）正確連線后，閉合開關(guān)，移動滑片，電流表示數(shù)幾乎為零，電壓表的示數(shù)接近電源電壓且?guī)缀醪蛔?。若電路中只有一處故障，該故障可能是。?）排除故障后，移動滑片至某一位置時電壓表的示數(shù)為2.2V，為使小燈泡正常發(fā)光，應(yīng)將滑片向（選填“左”或“右”）移動。（4）上表記錄了部分實驗數(shù)據(jù)，當電壓表的示數(shù)為2.5V時，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的額定功率為W。（5）分析表中數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：小燈泡工作時，消耗的電功率隨其兩端電壓的增大而（選填“增大”“不變”或“減小”）。6．在“探究小燈泡在不同電壓下工作時的電功率”的實驗時，實驗室提供了如下器材：電源（電壓恒為8V），一個電流表，一個電壓表，滑動變阻器“20Ω、2A”，小燈泡（額定電壓2.5V，額定功率小于1.2W），一個阻值已知的定值電阻R0，開關(guān)及導(dǎo)線若干。12345電壓/V1.01.52.02.53.0電流/A0.240.320.380.44電功率/W（1）用筆畫線代替導(dǎo)線把圖甲所示的電路連接完整。（連線不能交叉）（2）正確連接電路后，閉合開關(guān)進行實驗，記錄的數(shù)據(jù)如下表所示。當電壓表示數(shù)為2.5V時，電流表示數(shù)如圖乙所示，小燈泡的額定功率為W。（3）分析表中數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：小燈泡工作時，消耗的電功率隨電壓的增大而（選填“增大”、“不變”或“減小”），小燈泡的實際功率由（選填“額定功率”、“額定電壓”或“實際電壓”）決定。（4）一實驗小組由于電壓表被損壞，又想出一種測量小燈泡額定功率的方法，電路設(shè)計如圖丙所示：R0阻值為10Ω，請將以下實驗步驟補充完整。①檢查電路無誤后，閉合開關(guān)S、S1，斷開S2，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片直至電流表示數(shù)I1＝A時，小燈泡正常發(fā)光；②滑動變阻器滑片不動，斷開S1，閉合S2，讀出電流表的示數(shù)為I2；③小燈泡的額定功率P額＝（用U額、I1、I2表示）。若步驟②中，不小心將滑片向右移動了少許，其他操作正確，則測出的小燈泡額定功率比真實值（選填“偏大”或“偏小”）。7．小僑同學(xué)在“探究小燈泡亮度與實際功率關(guān)系”的實驗中，找來了電壓為6V的電源，額定電壓為2.5V的小燈泡（電阻約為10Ω），電流表、電壓表各一只，滑動變阻器一個，并關(guān)一個，導(dǎo)線若干，組裝電路。（1）如圖甲所示，檢查時發(fā)現(xiàn)有一條導(dǎo)線連接錯誤，請在錯誤的導(dǎo)線上畫“×”，并只移動一條導(dǎo)線，用筆畫線代替導(dǎo)線將電路圖連接正確。（2）電路連接正確后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電壓表有示數(shù)，電流表沒有示數(shù)，則可能出現(xiàn)的故障是。A.小燈泡斷路B.小燈泡短路C.滑動變阻器短路D.滑動變阻器阻值過大（3）小僑同學(xué)排除電路故障后，繼續(xù)實驗，共進行了4次測量，并將相關(guān)數(shù)據(jù)記錄在表格中，當電壓表示數(shù)為1.5V時，電流表示數(shù)如圖乙所示，請根據(jù)電流表示數(shù)把表格補充完整。實驗序號電壓U/V電流I/A電阻R/Ω電功率P/W燈泡的亮度10.50.163.10.08不亮21.57.1較暗32.50.288.90.70正常43.00.3010.00.90很亮（4）小僑同學(xué)根據(jù)實驗?zāi)康姆治鰧嶒灁?shù)據(jù)及現(xiàn)象，可以得出結(jié)論：小燈泡的亮度隨著實際功率的增大而變（選填“亮”或“暗”）；小僑（選填“能”或“不能”）將小燈泡的電阻求平均值。（5）完成上述實驗后，小僑同學(xué)又設(shè)計了一種測量額定功率的方案，如圖丙所示，R0是阻值已知的定值電阻。請完成下列操作：①連接好電路，閉合開關(guān)S，將開關(guān)S1撥到觸點（選填“A”或者“B”），移動滑片，使電壓表的示數(shù)為小燈泡的額定電壓U1；②保持滑片的位置不動，再將開關(guān)S1撥到另一觸點，讀出電壓表的示數(shù)U2；③用U1、U2、R0表示小燈泡的額定功率，則表達式P＝。8．在測量小燈泡電功率的實驗中，提供的器材有：3V的電源、標有“2.5V”的小燈泡、滑動變阻器R、電流表、電壓表、開關(guān)及導(dǎo)線若干。（1）小虎所接的實驗電路如圖甲所示，電路中部分連接不合理，但只需改動一根導(dǎo)線，即可使電路連接正確。請你在應(yīng)改動的導(dǎo)線上打“×”，并用筆畫線代替導(dǎo)線畫出正確的接法。（2）小明改正錯誤后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，電壓表示數(shù)接近電源電壓，故障的原因可能是。（3）排除故障后，實驗中，當電壓表示數(shù)為2V，為了測出小燈泡的額定功率，他應(yīng)該把滑片P向（選填“A”或“B”）移動。（4）小華進行多次實驗，得到小燈泡兩端的電壓與電流的關(guān)系圖像如圖乙實線所示，則根據(jù)圖像可知，滑動變阻器兩端電壓與通過它的電流關(guān)系U﹣I圖像應(yīng)為圖乙中的虛線（選填“①”、“②”或“③”），小燈泡的額定功率為W，可確定實驗中所使用的滑動變阻器的最大阻值不小于Ω。（5）小明為了測出小燈泡的額定功率，他利用如圖丁所示的電阻箱和滑動變阻器設(shè)計測量電路，但在實際操作時將開關(guān)S2撥到位置1時，無法調(diào)到額定電壓，從而無法測出額定功率。其原因是。9．小明用圖甲所示的電路來測量小燈泡的電功率，已知電源電壓為3V恒定不變，小燈泡的額定電壓為2.5V。（1）請用筆畫線代替導(dǎo)線將圖甲中滑動變阻器連入電路，要求滑片向左滑動時，燈泡亮度變大；（2）連接電路時，開關(guān)應(yīng)該。（3）實驗中，小明發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器，兩電表指針始終處于圖乙所示位置，則接線柱間（填接線柱的數(shù)字編號）出現(xiàn)了（選填“短路”或“斷路”）；（4）故障排除后，小明從滑動變阻器接入電路阻值最大時開始記錄數(shù)據(jù)，得到小燈泡U﹣I圖像如圖丙所示，則小燈泡的額定功率是W，小明所用到的滑動變阻器的規(guī)格是下列四個選項中的（選填選項前字母）；A.“5Ω2A”B.“15Ω2A”C.“25Ω2A”D.“30Ω2A”（5）當燈泡兩端的實際電壓為額定電壓一半時，燈泡的實際電功率為P1，當通過燈泡的實際電流為額定電流的一半時，燈泡的實際電功率為P2。則P1P2（選填“大于”“小于”或“等于”）。10．在“測量小燈泡的電功率”的實驗中，電源電壓6V恒定不變，小燈泡的額定電壓為2.5V（電阻約為10Ω）。（1）請用筆畫線代替導(dǎo)線將圖甲的電路連接完整（要求滑動變阻器滑片向左移動時燈泡變亮）。（2）閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片移到端（選填“A”或“B”）。（3）閉合開關(guān)發(fā)現(xiàn)燈泡不亮移動滑片燈泡仍不亮，突然小明的文具盒掉到桌上，燈泡亮了，小明敲了幾下桌子，燈泡又熄滅了。出現(xiàn)這種故障的原因是。A.開關(guān)短路B.燈泡短路C.電壓表斷路D.燈泡接觸不良（4）排除故障，再次閉合開關(guān)，移動滑片，當電壓表的示數(shù)為V時，小燈泡正常發(fā)光，此時電流表的示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的額定功率為W。（5）實驗中滑動變阻器的最大阻值不能小于Ω。（6）完成實驗后，愛動腦筋的小明又設(shè)計了一種不用電流表測量小燈泡的額定功率的方案，設(shè)計的電路圖如圖丙所示，請將下列實驗步驟補充完整。①檢查電路無誤后，閉合開關(guān)S和S1，斷開開關(guān)S2，移動滑動變阻器滑片P，使電壓表的示數(shù)為U額；②，閉合開關(guān)S和S2，斷開開關(guān)S1，讀出電壓表的示數(shù)U1；③小燈泡額定功率的表達式：P額＝（用U額、U1、R0表示）。11．小