1、专题训练(五)特殊方法测量电功率类型1伏阻法测电功率1如图1所示电路中，电源电压已知，电阻R的阻值已知，根据电压表的示数，不能求出小灯泡电功率的电路是()图12. 在用伏安法测量标有“2.5 V”灯泡的额定功率的实验中，小明发现电流表已损坏，其他元件完好。图2(1)小明用已有的器材、5 电阻R0和另一块电压表，设计了如图2所示电路图。其中虚线框内的元件组合体相当于_。(2)小明进行了如下实验，请补充完整。连接好电路，将滑动变阻器连入电路的阻值调到_。闭合开关，移动滑片，使灯泡两端电压为_V。再读出R0两端的电压为1.5 V。(3)若实验操作正确，则灯泡的额定功率为_。3在“探究小灯泡在不同电压
2、下工作时的电功率是否相同”的实验中，实验室提供的器材及其规格如下：电源电压U恒为8 V，滑动变阻器的规格为“20 2 A”，小灯泡的额定电压U额2.5 V，额定功率小于1.2 W，两个阻值分别为10 、20 的定值电阻R0可供选择。图3(1)为使小灯泡两端电压有一较大的调节范围，小聪设计了如图3甲所示的电路，请用笔画线代替导线，完成图乙中实物电路的连接。图4(2)正确连接电路后进行实验，记录的数据如下表所示。当电压表示数为2.5 V时，电流表示数如图4所示，小灯泡的额定功率为_W。实验次数12345电压/V1.01.52.02.53.0电流/A0.240.320.3850.44电功率/W(3)
3、分析表中数据可得出结论：小灯泡工作时，消耗的电功率随电压的增大而_。根据数据还可判断出，小聪在实验中选用的是R0_的定值电阻。图5(4)完成实验后，爱动脑筋的小聪又想出一种测量小灯泡额定功率的方法，设计了如图5所示的电路，所用电压表量程为“015 V”，请将以下实验步骤补充完整。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_；滑片不动，再将开关S1拨至“2”，读出电压表示数为U0；小灯泡的额定功率：P额_(用U额、U0、R0表示)。若步骤中，在将开关S1拨至“2”时，不小心将滑片向右移动了少许，其他操作正确，则测出的小灯泡的额定功率比真实值_(选填“偏大
4、”或“偏小”)。4小明设计了如图6所示的电路图，只用电压表就测量出额定电压为U额的小灯泡的额定功率。已知电源电压恒为U，定值电阻的阻值为R0。请将实验步骤补充完整。图6(1)_(填三个开关闭合与断开情况)，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为_，小灯泡正常发光。(2)保持滑动变阻器滑片位置不动，_(填三个开关闭合与断开情况)，记录电压表示数为U滑。(3)小灯泡额定功率的表达式为P额_(用已知量和所测物理量符号表示)。类型2安阻法测电功率5(多选)如图7所示，几名同学在只有电流表时，利用一个已知阻值的电阻R0设计了四个测未知电阻Rx电功率的电路，其中不可行的是()图76 “测量小灯泡的额定功率”
5、的实验中，器材有电源、滑动变阻器、两个电流表、小灯泡(U额为3.8 V)、定值电阻R0(阻值为10 )、开关及若干导线。图8(1)根据图8甲，用笔画线代替导线，将图乙中未画出的两条导线补充完整。(2)闭合开关前，滑动变阻器滑片P应置于_(选填“A”或“B”)端。(3)正确连接电路后闭合开关，发现灯泡不亮，两电流表有示数且相同，故障可能是_或_。(4)排除故障后，为了测量小灯泡的额定功率，移动滑动变阻器的滑片，直到电流表A2示数为_A时，小灯泡正常发光，此时电流表A1的示数如图丙所示，该示数为_A，则小灯泡的额定功率为_W。7在“测量小灯泡电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为2.5 V，正常发光
6、时的电阻约为8 。图9(1)在图9甲中，有一根导线未连接，请用笔画线代替导线将电路连接完整。(2)闭合开关后，小灯泡不亮，电流表没有示数，电压表有较大的示数，经检查，导线连接完好，则电路故障可能是小灯泡发生了_(选填“短路”或“断路”)。(3)排除故障后，移动滑片P到某一位置时，电压表示数如图乙所示，为_V；此时要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向_(选填“左”或“右”)端移动。(4)移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图10(a)所示的IU图象，由图象可计算出小灯泡的额定功率是_W。图10(5)完成上述测量后，不用电压表，用如图(b)所示的电路也可测量已知额定电流的小灯泡
7、的额定功率，已知小灯泡的额定电流为I额，定值电阻的阻值为R0，实验步骤如下，请补充完整：_；闭合开关S、S1，断开开关S2，记录下此时电流表的示数为I；小灯泡的额定功率的表达式为P额_。类型3等效替代法测电功率)8有一只小灯泡的铭牌上仅能看清“0.5 A”的字样，小强为了测量该小灯泡的额定功率，进行了如下实验：图11(1)他连接了如图11甲所示的电路，闭合开关后移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡不亮，电流表的示数始终为零，电压表的示数接近3 V保持不变，为了排除故障，接下来的操作合理的是_(选填字母)。A拧紧开关两端的接线柱B拧紧小灯泡和它两端的接线柱(2)他测量小灯泡额定功率的实验原理是_(填
8、公式)，图甲中_(填仪器名称)的量程选择不合理。(3)排除故障后，正确连接电路，使小灯泡正常发光，此时电压表示数如图乙所示为_V，小灯泡的额定功率为_W。(4)小强对实验进行了拓展，利用如图丙所示的电路，测出了另一只已知额定电流为I1的小灯泡的额定功率，请完成实验步骤：闭合开关S1，开关S2连接b，移动滑动变阻器的滑片，使电流表示数为_；保持滑动变阻器的滑片位置不变，开关S2连接a，调节电阻箱的阻值，使电流表示数为I1，读出电阻箱的示数为R0；则小灯泡的额定功率表达式为P额_(用字母表示)。9小明利用电压表和电阻箱测量额定电压为2.5 V的小灯泡L正常发光时的电功率PL。他选择了满足实验要求的
9、实验器材，并连接了部分实验电路，如图12所示。图12(1)请只添加两条导线完成如图所示的实验电路的连接。(2)请把小明的实验步骤补充完整：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2.5 V；断开开关S3，闭合开关S1、S2，_，调节电阻箱接入电路的阻值R0，使电压表的示数仍然为2.5 V，记录实验数据。(3)请用已知量和测量量表示出PL，PL_。答案1C解析 图A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，示数为U1，通过小灯泡的电流为I，小灯泡的电功率是PU1I。图B中，定值电阻和小灯泡串联，电压表测量定值电阻两端的电压，示数为U2，小灯泡两端的
10、电压为U1UU2，通过小灯泡的电流为I，则小灯泡的电功率是PU1I。图C中，定值电阻和小灯泡并联，电压表测量电源电压，电源电压已知，电压表的测量是多余的，无法求出通过小灯泡的电流，因此无法测出小灯泡的电功率。图D中，当开关闭合时，电压表测电源电压，示数为U，当开关断开时，定值电阻R与小灯泡串联，电压表测小灯泡两端电压，示数为U1，通过小灯泡的电流为I，小灯泡的电功率是PU1I。2(1)电流表(2)最大2.5(3)0.75 W解析 (1)R0的阻值已知，根据电压表V2的示数，由欧姆定律I可计算出电路中的电流，故虚线框内的元件组合体相当于电流表。(2)连接好电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移
11、动到最大阻值处；由题意知，需要测小灯泡的额定功率，而小灯泡只有在额定电压下的功率才是额定功率，故移动滑片，使电压表V1的示数为小灯泡的额定电压，即2.5 V。(3)实验过程中，当电压表V1的示数为2.5 V时，R0两端电压U2为1.5 V，电路中的电流：I0.3 A，则小灯泡的额定功率：PU1I2.5 V0.3 A0.75 W。3(1)如图所示(2)1.05(3)增大10(4)5.5 V偏小解析 (1)根据小灯泡的额定电压U额2.5 V、额定功率小于1.2 W可得出其额定电流小于I0.48 A，所以电流表应使用00.6 A的量程。(2)电流表的示数为0.42 A，所以此时小灯泡的电功率为P额U
12、额I额2.5 V0.42 A1.05 W。(3)从表中可看出当电流最大时，电压表示数为3 V，此时电阻R0和滑动变阻器分得的电压为UUUL8 V3 V5 V，所以可得出R0和变阻器接入电路的阻值之和为R11.4 ，说明选用的是R010 的定值电阻。(4)闭合开关S，将开关S1拨至“1”，此时R0和变阻器串联，电压表测R0和变阻器两端的总电压，要使灯泡正常工作，则R0和变阻器分到的电压为8 V2.5 V5.5 V，所以应调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为5.5 V；滑片不动，再将开关S1拨至“2”，此时电压表测量的是电阻R0两端的电压，读出电压表示数为U0，则电路中的电流应为I；小灯泡的额定功率
13、： P额U额I。若步骤中，在将开关S1拨至“2”时，不小心将滑片向右移动了少许，则会导致电路中的电流减小，计算出来的额定功率也偏小。4(1)闭合S、S2，断开S1UU额(2)闭合S、S1，断开S2(3)U额(UU滑)解析 (1)闭合S、S2，断开S1，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为UU额，小灯泡正常发光。(2)保持滑动变阻器滑片位置不动，闭合S、S1，断开S2，记录电压表示数为U滑。(3)在(1)中，定值电阻短路，灯泡与变阻器串联，电压表测变阻器两端的电压，调节其示数为UU额，根据串联电路电压的规律，灯泡两端电压为额定电压；在(2)中，灯泡短路，变阻器与定值电阻串联，根据串联电路电压的规
14、律和分压原理有：，则R滑R0；在(1)中，由欧姆定律可知，通过变阻器的电流即灯泡的额定电流：IL(UU滑)；则小灯泡额定功率的表达式：P额U额ILU额(UU滑)。5BD6(1)如图所示(2)A(3)灯泡断路R0短路(4)0.380.71.216解析 (1)变阻器按“一上一下”连入电路中，电流表A2与定值电阻R0串联后与灯泡并联。(2)闭合开关前，滑动变阻器滑片P应置于阻值最大处，即A端。(3)电流表A1测干路电流，电流表A2测定值电阻中的电流，正确连接电路后闭合开关，发现灯泡不亮，两电流表有示数且相同，则两电流表串联在电路中，故障可能是灯泡断路或R0短路。(4)定值电阻R0的阻值为10 ，灯泡
15、的额定电压为3.8 V，灯泡在额定电压下正常发光，由欧姆定律可知，移动滑动变阻器的滑片，当电流表A2的示数为I0.38 A时，小灯泡正常发光；电流表A1的示数如图丙所示，为0.7 A，由并联电路电流的规律，灯泡的额定电流为IL0.7 A0.38 A0.32 A，则小灯泡的额定功率为PULIL3.8 V0.32 A1.216 W。7(1)如图所示(2)断路(3)2.2右(4)0.75(5)闭合开关S、S2，断开开关S1，调节滑动变阻器R的滑片P，使电流表示数为I额R0(II额)I额解析 (1)灯泡正常发光时的电流约为I0.3 A，所以电流表选用小量程，电流从其正接线柱流入，从负接线柱流出。(2)
16、电流表无示数，说明电路断路；电压表有示数，说明电压表的正、负接线柱与电源两极相连。因此电路故障为灯泡断路。(3)电压表使用03 V量程，每一个大格代表1 V，每一个小格代表0.1 V，故其示数为2.2 V。要使灯泡正常工作，灯泡两端电压需从2.2 V增大到2.5 V，就要减小变阻器两端的电压，根据分压原理，滑动变阻器连入电路中的电阻要减小，故应将滑片向右端移动，使电压表的示数为2.5 V。(4)由图象可知，灯泡在2.5 V电压下工作时的电流为0.3 A，故小灯泡的额定功率PUI2.5 V0.3 A0.75 W。(5)实验步骤：闭合开关S、S2，断开开关S1，调节滑动变阻器R的滑片P，使电流表示
17、数为I额；闭合开关S、S1，断开开关S2，记录此时电流表的示数为I；算出小灯泡的额定功率。实验分析：通过定值电阻R0的电流：I0II额，定值电阻R0两端的电压：U0I0R0(II额)R0，因为灯泡两端的电压等于定值电阻两端的电压，所以灯泡的额定功率为P额U0I额R0(II额)I额。8(1)B(2)PUI电流表(3)2.41.2(4)I1I12R0解析 (1)他连接了如图甲所示的电路，闭合开关后移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡不亮，电流表的示数始终为零，电路可能断路，电压表的示数接近3 V保持不变，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的部分断路了，为了排除故障，接下来的操作合理的是拧紧小灯泡和它
18、两端的接线柱。(2)他测量小灯泡额定功率的实验原理是PUI；灯泡的额定电流为0.5 A，则电流表应选用小量程，故图甲中电流表的量程选择不合理。(3)电压表选用小量程，分度值为0.1 V，示数为2.4 V，小灯泡的额定功率为PUI2.4 V0.5 A1.2 W。(4)小强对实验进行了拓展，利用的是等效替代法：闭合开关S1，开关S2连接b，移动滑动变阻器的滑片，使电流表示数为I1；保持滑动变阻器的滑片位置不变，开关S2连接a，调节电阻箱的阻值，使电流表示数为I1，读出电阻箱的示数为R0；在中，灯泡与变阻器串联，电流表测电路中的电流，电流表示数为I1，灯泡正常发光；在中，电阻箱与变阻器串联，使电流表示数仍为I1，则电阻箱的阻值R0等于灯泡正常发光时的电阻，则小灯泡的额定功率为P额I12R0。9(1)如图所示(2)保持滑片位置不变(3)解析 (3)因变阻器连入电路中的阻值大小不变，电压表示数保持不变，根据等效替代法，电阻箱的阻值R0与灯泡正常发光时的电阻大小相等，所以灯泡的额定功率的表达式为P。
