上海市2020年中考物理备考复习资料汇编专题02测量小灯泡的电功率二 30页

专题02 测定小灯的电功率（二） ‎ 第三部分 电源电压、小灯额定电压的判断 及滑动变阻器等器材的选择问题 ‎【例题1】（2018上海中考）现有器材：电源（电压有2、4、6、8、10和12伏六档）、电流表、电压表和电键各两个，滑动变阻器（标有“20欧 2安”字样）、 待测小灯泡（标有“2.2伏”字样）和待测电阻RX各一个，以及导线若干。小华要做“用电流表、电压表测电阻” 实验，小红同时要做“测定小灯泡的电功率”实验，但由于变阻器只有一个，两位同学讨论后，设计实验方案并分配器材，然后使用各自分得的器材进行实验。实验中，小华发现电路中电流表的最小示数为0.2安；小红观察到当小灯泡正常发光时电流表的示数为0.3安。‎ ‎（1）根据小华的实验的相关信息，‎ ‎（a）画出小华实验的电路图； （在答题纸的相应位置作图） ‎ ‎（b）电流表示数最小时测得的电阻Rx= 欧。‎ ‎（2）根据小红的实验的相关信息，‎ ‎（a）计算出小灯泡的额定功率P额； 。‎ ‎（b）计算说明实验中小红选择的电源电压档位。 。‎ ‎【答案】（1）（a）见下图；（b）10。（2）（a）0.66瓦；‎ 图1‎ ‎【解析】（1）（a）小华做测电阻的实验，小红做测小灯泡功率实验，由于只有一个滑动变阻器，实验中，因待测小灯上标有“2.2V”字样，表示灯的额定电压为2.2V，小灯正常发光时，所需电压应该为2.2V，而电源电压为2V，4V，6V，8V，10V，12V六档，故小红实验中需要用滑动变器来调节灯泡两端的电压为2.2V；而小华实验中可以不用滑动变阻器，根据R=U/I可知，只需改变电源电压即可进行多次测量，故小华实验的电路图如上图1所示。‎ ‎（b）在上面的电路中，当电源电压最小为2V时，电流表示数最小为0.2A，待测电阻得阻值： ‎ Rx＝UX/IX=2V/0.2A＝10Ω；‎ ‎（2）（a）小红观察到小灯正常发光时，电流表的示数为0.3安，小灯的额定功率： ‎ P＝ULIL＝2.2V×0.3A＝0.66W；‎ 30‎ ‎（b）因小红实验中，灯正常发光，故电源电压U ≥2.2V﹣﹣﹣﹣﹣①‎ 小红实验中，灯与变阻器串联，当变阻器的最大电阻连入电路中时，根据欧姆定律和串联电路电压的规律，电源电压最大值：U＝UL+IL×R滑大＝2.2V+0.3A×20Ω＝8.2V﹣﹣②，‎ 由①②得：小红实验中选择的电源电压档位为4V、6V、8V。‎ ‎ 【例题2】（2015上海中考）小华做“测定小灯泡的电功率”实验，实验器材齐全且完好，电源的电压有2、4、6、8、10和12伏六档，滑动变阻器有A、B两个（A标有“10Ω 1A”字样、B标有“20Ω 2A”字样），待测小灯标有“2.5V”字样。小华选用电源的电压为6伏档，并选取一个变阻器进行实验。他正确连接电路且实验步骤正确，闭合电键时，发现小灯发光较亮，电压表、电流表的示数分别如图14（a）、（b）所示。‎ ‎（a） （b）‎ 图14‎ ‎① 测定小灯的额定功率需要测量和记录的物理量是 ，判定该小灯正常发光的方法是 。‎ ‎② 小华在实验中，选用的变阻器是 （选填“A”或“B”）。‎ ‎③ 若要测出该小灯的额定功率，小华可采用的方法有：‎ 方法一 ；方法二 。‎ ‎【答案】①额定电压、额定电流；观察到电压表的示数为2.5伏时，小灯正常发光；②A；③换用滑动变阻器B；调整电源电压至4伏档。 ‎ ‎【解析】①测定小灯的额定功率需要测量和记录的物理量是额定电压与额定电流，判定该小灯正常发光的方法是电压表示数为额定电压“2.5V”；‎ ‎②由图示可知当变阻器的电阻最大值时，小灯泡的电压仍高于额定电压，所以小华在实验中，选用的变阻器是A；‎ 30‎ ‎③若要测出该小灯的额定功率，小华可采用的方法有：方法一是更换B 滑动变阻器；方法二是更换4V 档电源。‎ ‎ 【例题3】小华同学做“测定小灯泡电功率”实验。待测小灯的额定电压为“2.5V”或“4.0V”，滑动变阻器上标有“50Ω ‎2A”，实验器材齐全且完好。他连接电路后，将变阻器的滑片置于一端，闭合电键，移动滑片的过程中，观察到小灯发光始终较暗且亮度不变，电流表示数逐渐变大，电压表的指针始终处于图10所示位置。‎ 图10‎ ‎①小华在连接电路时的主要问题是： 。‎ ‎②请判断小灯的额定电压和电源电压，并说明理由。 。‎ ‎③为了完成实验，小华同学需对电路连接进行的调整是： ；需对实验器材进行的调整是： 。‎ ‎【答案】①将小灯与滑动变阻器并联了；②小灯与滑动变阻器并联，U灯=U；小灯发光较暗，U灯4伏 此时小灯泡没有正常发光，U1<1.5伏，因此电源电压U=U1+U2<5.5伏 又因为电源电压为1.5伏的整数倍，所以U=4.5伏 小灯正常发光时，U2'=U-U1'=4.5伏-1.5伏=3伏 I1'=I2'=U2'/R2'=3伏/10欧=0.3安 P1=U1'I1'=1.5伏×0.3安=0.45瓦 ‎ ‎16．（2019长宁二模）小宁同学先后进行了“用电流表、电压表测电阻”和“测定小灯泡的电功率”实验，实验器材齐全且完好，电源电压为1.5伏的整数倍且保持不变，待测小灯L可能标有“2.5V”或“3.8V”字样，滑动变阻器标有“”字样。‎ ‎（a） （b） 图16 （c） ‎ 在“用电流表、电压表测电阻”的实验中，小宁同学正确连接电路，实验步骤正确。闭合电键S，当他把滑片P移动到滑动变阻器的中点和最大阻值之间时，电流表、电压表的示数如图16（a）、（b）所示，根据记录的数据，他计算得出了待测电阻Rx的阻值。‎ 然后，小宁继续“测定小灯泡的电功率”实验。他将小灯L与滑动变阻器串联接入电路中后，将电压表并联在某个元件的两端。闭合电键S，当他把滑片P移动到某位置时，小灯L正常发光，电流表、电压表示数如图16（a）、（c）所示。‎ ‎①小宁同学测得待测电阻Rx的阻值为 欧（计算结果精确到0.1欧），测量电阻的实验过程中存在的不足之处是 。‎ ‎②请在答题纸的方框内画出小宁同学“测定小灯泡的电功率”实验的电路图。 ‎ ‎③根据相关信息，通过计算得出电源电压U及小灯L的额定功率P额。 ‎ ‎【答案】① 6.1；没有多次测量，求取平均来减小误差。②电路图（略）；③6伏，0.684瓦。‎ ‎【解析】①R =U/I=1.1伏/0.18安= 6.1欧；测量电阻的实验过程中存在的不足之处是：没有多次测量，求取平均来减小误差。‎ ‎② 电路图（略），电压表与待测电阻并联。‎ 由题意可知：在“用电流表、电压表测电阻”实验中，‎ ‎ Ux＝1.1伏，10欧＜R滑＜20欧 30‎ 电源电压U滑＝IR滑＝0.18安×R滑 ‎1.8伏＜U滑＜3.6伏 ‎ 因为U＝Ux＋U滑 所以，2.9伏＜U＜4.7伏┄┄┄①‎ ‎ “测定小灯泡的电功率”实验中，电压表示数可能为0.7伏或3.5伏，即U滑＝0.7伏或3.5伏，又因为电源电压为1.5伏的整数倍，‎ 所以：U＝3.8伏＋0.7伏＝4.5伏或U＝2.5伏＋3.5伏＝6伏┄┄┄②‎ ‎ 由①与②可知，电源电压为4.5伏，UL额＝3.8伏 ‎ P额＝U额I额＝3.8伏×0.18安＝0.684瓦 ‎17．（2019浦东新区二模）在“测定小灯泡的电功率”实验中，小华所用的电源电压有2、4、6、8和10V五档且保持不变，滑动变阻器有“20Ω 2A”和“50Ω 1.5A”可供选择，小灯标有“0.3A”字样，电表均选用学校实验室常用电表。他选择其中一个滑动变阻器进行实验，正确连接电路，使滑动变阻器阻值最大，闭合电键观察到电流表指针位置如图13所示。继续移动滑片，当电压表指针位于最大值时，小灯泡仍未正常发光。经过思考后，小华断开电键，仅仅调整了电压表连入电路中的位置，又闭合电键继续实验，当小灯泡正常发光时两电表示数乘积为0.66瓦。‎ 图13‎ A ‎0.6‎ ‎3‎ ‎①请说明小华判断小灯正常发光的理由： ；‎ ‎②他所选用滑动变阻器的规格为 ，电源电压为 伏；‎ ‎③请通过计算求出小灯的额定电功率。 ‎ ‎【答案】①当电流表示数为0.3安时，小灯正常发光；②“20Ω 2A”； 6伏；③ 1.14瓦。‎ ‎【解析】①当电流表示数为0.3安时，小灯正常发光； ‎ ‎②正确连接电路，使滑动变阻器阻值最大，闭合电键，电流I=0.2A，‎ 滑动变阻器两端的最大电压UR=IR=0.2安×20欧=4伏 或滑动变阻器两端的最大电压UR=IR=0.2安×50欧=10伏（舍去），‎ 所以变阻器的规格为“20Ω 2A”；‎ 当电压表指针位于最大值3伏（选用的是小量程，若用大量程时，则为15伏，不存在）时，仍未正常发光，所以闭合电键时，小灯两端的电压小于3伏，电源电压U：3伏