你们好,我是伯乐名师说化学我最强工作室的姚老师,明天给你们分享的是山东高考关于伏安法测小灯泡电功率的考查。
伏安法测功率是小学数学的一个重点,也是一个难点,主要考查实验原理、连接电路图和实物图、连接电路的注意事项、电表读数、数据剖析与处理、电路故障剖析、实验设计与评价、U-I图象的应用等知识点。
解题要点
1、实验原理P=UI:电路图如右图
2、注意点:
(1)电流表阻值常常根据灯泡的额定电流来选择。
(2)电压表的量常常根据
或
选择,滑动变阻器的最大电阻通常和灯泡的电阻差不多,以使调节疗效显著;
(3)滑动变阻器的作用:
①保护电路
②使小灯泡达到额定电流
(4)本实验中多次检测的目的是:测出小灯泡在不怜悯况(照度)下的功率。
(5)灯泡的照度取决于灯泡的实际功率,小灯泡钨丝的阻值随气温的下降而减小;
(6)灯泡的功率不能求平均值,由于灯泡在不同电流下功率不同,取平均值没有意义。
例题
图甲是小明朋友设计的测小灯泡点功率的实验电路(灯泡额定电流U额=2.5V).
(1)小明所接的实验电路存在联接错误,但只需改动一根导线,即可使电路联接正确,请你在应改动的导线上打“×”,并用笔划线取代导线画出正确的接法.
(2)电路联接正确后,闭合开关发觉小灯泡不亮,但电压表有示数,接出来应进行的操作是.
A.更换小灯泡
B.检测开关是否闭合
C.联通滑动变阻器滑片
D.检测电流表是否断路
(3)正确操作后,小灯泡发光,这时电流表的时数为2V,则应向联通滑动变阻器的滑片,直至时为止,此时电压表的示数(如图乙所示)为A,则小灯泡的额定功率为W.
(4)同组的明月朋友也设计了一个电路图(如图丙),测出了该小灯泡正常发光时的功率,其中定值内阻的电阻R=25Ω,正确操作过程如下:
①只闭合开关S和,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为I1=A;
②闭合开关S和,断掉开关,保持滑动变阻器滑片的位置不动,读出电压表示数为I2;
③小灯泡额定功率表达式为P额=(用符号表示).
解答
(1)测小灯泡的功率实验中电流表、灯泡、滑动变阻器应串联在电路中,电流表测灯泡两端电流.由图,电压表与灯泡并联了,可以将灯泡两侧联接电源正极的导线改接到滑动变阻器的左上接线柱,如图所示:
(2)正确的操作,在闭合开关前,滑动变阻器是在电阻最大处,电压表有示数,小灯泡不亮,说明电路中电阻太大,故选C;
(3)小灯泡发光,这时电流表的时数为2V,要使灯泡正常发需提升灯泡两端电流,由串联电路的分压原理可知应将滑片向左联通,直至电流表示数为2.5V为止,由图乙知电压表使用0﹣0.6A阻值,分度值0.02A,所以灯泡正常发光时通过的电压为0.3A,所以灯泡的额定功率:P=UI=2.5V×0.3A=0.75W;
(4)由实验电路图可知主要检测步骤:
①闭合开关S和S2,断掉S1,调节滑动变阻器使R,使电压表示数
;
②闭合开关S和S1,断掉开关S2,保持滑动变阻器的电阻不变,记录此时电压表的示数为I2;
③通过灯泡的电压IL=I2-I1,则灯泡L的额定功率P=U额(I2-I1).
故答案为:
(1)见上图;
(2)C;
(3)左;电流表示数为2.5V;0.3;0.75;
(4)①S2;0.1;②S1;S2;③U额(I2-I1).
【点评】本题考查了电路联接和实验操作、电流表的读数以及电功率的估算等,要注意检测小灯泡额定功率的实验,通常依照伏安法进行实验,若无电压表可依照串联电压的电压特性进行设计实验;若无电流表可依照并联电路的电流特性设计实验.
练习1
1、夏日炎炎,虫子孳生,传播病症,令人苦恼.小明按照虫子在夜晚具有趋光性(尤其是红色光)的特性,准备自制驱蚊灯.小明从废旧节日彩灯上拆得一个黑色小灯泡,其额定电流为2.5V.为测得小灯泡的额定功率,小明找来蓄电瓶组(电流为6V)、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线等,展开实验探究小丽做检测小灯泡电功率的实验(小灯泡标有“2.5V”字样).
(1)如图甲所示,小丽所接的实验电路存在联接错误,但只需改动一根导线,即可使电路联接正确.请你在应改动的导线上打“×”,并用笔划线取代导线画出正确的接法.
(2)闭合开关S前,滑片P应置于使滑动变阻器滑片置于端.
(3)闭合开关s后,小灯泡不亮,观察发觉:小灯泡是完好的;电流表有示数;电压表表针指向零刻度线.电路可能存在的故障是.
(4)闭合开关后,欲测小灯泡的额定功率,若发觉电流表的示数是2.2V,则应调节滑动变阻器;
(5)若在实验中拆电压表测小灯泡电功率,不慎将电流表和电压表互换了位置,则小灯泡将(填“不亮”、“很亮”、“正常发光”、“烧毁”).
(6)排除故障后,调节滑动变阻器的滑片P直到电流表的示数为V,此时小灯泡处于额定工作状态,按照下图所示电压表的示数可知其额定功率为w.
(7)另一组朋友把检测的数据记录在下表中,老师发觉有不妥之处.你觉得不妥在.
实验次数
电流U/V
电压I/A
电功率P/W
额定功率P/W
1.2
0.13
0.156
0.494
2.5
0.25
0.625
2.7
0.26
0.702
(8)悉心的张雪朋友又勾勒出图像,发觉是一条曲线,这说明为何会这样?.
解答
(1)电流表检测小灯泡两端的电流,应并联在小灯泡两端,改正电路图如下:
(2)为了保护电路,所以闭合开关前,需将滑动变阻器的滑片移至电阻最大处,即上端;
(3)灯泡不亮,灯泡断路、短路或灯泡之外电路断路;电压表无示数,电路断路;电流表示数较大,电流表与电源两端联接,电流表并联部份以外无断路,电流表并联部份发生断路,即小灯泡断路;
(4)要测灯泡的额定功率,应使灯泡两端的电流为2.5V,即电流表的示数为2.5V,使电流表的示数由2.2V减小到2.5V时,应减小电路中的电压,减少电路中的总阻值,即滑动变阻器内阻减少,滑片往右端联通;
(5)电流表和电压表位置互换,电流表串联在电路中,电流表的内阻很大,电路电压很小,不能使灯泡发光;
(6)小灯泡处于额定工作状态,应调节电流表示数为2.5V;电压表接的是0.6A阻值,分度值为0.02A,此时电压表的示数为0.24A,灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×0.24A=0.6W;
(7)记录表中求三次功率的平均值当成其额定功率是错误的,灯泡的额定功率是指在额定电流下的功率;
(8)图像是一条曲线,说明通过灯泡的电压与两端的电流不成反比,缘由是灯泡的内阻随气温的变化而发生改变.
故答案为:
(1)实物图联接如上图;
(2)左;
(3)小灯泡断路;
(4)右;
(5)不亮;
(6)2.5;0.6;
(7)求三次功率的平均值作为其额定功率;
(8)灯泡中的电压与其电流不成反比;钨丝内阻随气温而变化.
练习2
2.如图甲为“测量小灯泡电功率”的实验,灯泡上标有“2.5V”的字样(小灯泡的功率大于1W).
(1)请按照实验目的拆电压表测小灯泡电功率,用笔划线取代导线,将图甲所示的实物联接成实验电路(要求滑动变阻器划片右移时,灯泡变暗).
(2)按照以上联接形式,闭合开关前滑动变阻器划片应滑到端(选“A”或“B”).
小刘正确联接电路并检测无误后,闭合开关,发觉灯泡不亮,电流表表针显著偏转,电压表表针不偏转.剖析故障缘由是.
(3)解决了上述问题后,小刘发觉灯泡发光了.假若要使灯泡正常发光,小刘应当调节滑动变阻器的滑片,使灯泡两端的电流为V.
(4)小灯泡正常发光时,电压表的读数如图乙所示,则灯泡的额定功率为.
(5)若电源电流为6V实验室提供的滑动变阻器有“10Ω1.5A”和“20Ω1A”两种尺寸,则本实验中应选用尺寸为的滑动变阻器.
解答
(1)灯泡额定电流为2.5V,电流表选3V阻值,滑动变阻器、灯泡串连接入电路,电流表并联在灯泡两端;滑动变阻器的滑片P往右端联通时小灯泡变暗,说明电路中的电压变小,内阻变大,滑动变阻器应接A接线柱,电路图如图所示:
(2)闭合开关前,将滑动变阻器的滑片移至电阻最大处,正式滑片移至A端
闭合开关,发觉灯泡不亮,电流表表针显著偏转,电压表表针不偏转.故障缘由是小灯泡断路;
(3)灯泡在2.5V下正常发光,所以使灯泡在2.5V下正常发光,所以调节滑动变阻器的滑片,灯泡两端的电流为2.5V.
(4)电压表使用的0~0.6A阻值,每一个大格代表0.2A,每一个小格代表0.02A,电压为0.24A.P=UI=2.5V×0.24A=0.6W.
(5)灯泡与滑动变阻器串联,按照串联电路的电流和电压的特性,
灯泡正常工作时,滑动变阻器的电流为:U′=U﹣UL=6V﹣2.5V=3.5V,
此时滑动变阻器的阻值为:
,
“10Ω1.5A”电阻太小,“20Ω1A”电阻和电压都合适.所以选择“20Ω1A”滑动变阻器.
故答案为:
(1)见上图;
(2)A;小灯泡断路;
(3)2.5;
(4)0.6W;
(5)20Ω1A.
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