2021_2021学年初中物理电学同步专题点拨与强化专题37特殊方法测量电功率含实验相关的电路故障分析含解析.docx

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1、专题37 特殊方法测量电功率（一）利用电能表测电功率测量原理：。测量方法：单独将待测用电器接入电路，测出电能表在时间t内转盘转过的圈数，即可用电器的功率表达式为（二）伏阻法测量小灯泡的额定功率【题型1】一位同学想要测量额定电压为的小灯泡的额定功率，现有如下器材可供选用：电源（电压未知且不变）、滑动变阻器、定值电阻R0（阻值已知）、电压表2个，1个单刀单掷开关、导线若干。实验步骤：（1）如图连接电路，开关断开，滑动变阻器阻值调到最大；（2）闭合开关S，调节滑片P，使电压表V的示数为；（通过调节滑动变阻器，让小灯泡两端电压等于已知额定电压，即让小灯泡正常发光）（3）不改变滑片P的位置，记下此时电压

2、表V0的示数，则电路中的电流；（4）小灯泡的额定功率表达式：【题型2】一位同学想要测量额定电压为的小灯泡的额定功率，现有如下器材可供选用：电源（电压未知且不变）、滑动变阻器、定值电阻R0（阻值已知）、电压表1个，3个单刀单掷开关、导线若干。实验步骤：（1）如图连接电路，开关断开，滑动变阻器阻值调到最大；（2）闭合S和S1，断S2，移动滑片P，使电压表的示数等于灯泡的额定电压；（第一步的目的一样，通过调节滑动变阻器，让小灯泡两端电压等于已知额定电压，即让小灯泡正常发光）（3）保持滑片的位置不变，断开开关S1，再闭合开关S2，读出电压表示数为；（第二步的目的一样，在滑动变阻器位置不变时，通过调节开

3、关，改变电表的测量对象，用符号表示出电表前后的物理量，得到未知量的表达式）（4）小灯泡额定功率表达式：【题型3】一位同学想要测量额定电压为的小灯泡的额定功率，现有如下器材可供选用：电源（电压未知且不变）、滑动变阻器、定值电阻R0（阻值已知）、电压表1个、1个单刀单掷开关、1个单刀双掷开关、导线若干。实验步骤：按设计电路图连接电路，连接电路时，开关处于断开状态，滑动变阻器的滑片置于阻值最大处；闭合开关S、将S1拨到触点1，移动滑片，使电压表的示数为额定电压；闭合开关S，将S1拨到触点2，滑片位置保持不变，记录电压表的示数；小灯泡的额定功率表达式为注意：（1）实验中单刀双掷开关的作用是改变电表的测

4、量对象，没有改变灯泡和已知电阻的串、并联情况，即二者前后连接方式应相同、二者都要接入电路（串联仍为串联，并联仍为并联）；（2）实验中滑动变阻器的作用是让小灯泡获得额定电压值，即能够正常发光。在后续实验中，滑动变阻器的滑片不能再移动；【题型4】小灯泡的额定电压为，为了测量小灯泡的额定功率，小华设计了如图所示的电路。L是小灯泡，R是电阻箱，RP是滑动变阻器，两个开关。实验步骤：按图连接实物，连接过程中开关断开，滑动变阻器调节到阻值最大处；闭合S2，断开S1，调节滑动变阻器直到电压表示数为灯泡额定电压；保持滑动变阻器滑片不动，断开S2，闭合S1，调节电阻箱，使电压表示数变为，记录电阻箱阻值R；小灯泡

5、额定功率为方法解读：实验中借助电阻箱来测量小灯泡的电阻，然后根据求出小灯泡的额定功率，除了用电压表，还可以采用电流表进行测量，其目的都是让电阻箱示数等于小灯泡的电阻，所以也叫替代法。电压表在实验中起到标志性作用。（三）安阻法测量小灯泡的额定功率【题型1】一位同学想要测量额定电压为的小灯泡的额定功率，现有如下器材可供选用：电源（电压未知且不变）、滑动变阻器、定值电阻R0（阻值已知）、电流表2支、开关、导线若干。实验步骤：（1）如图连接实物电路，开关断开，滑动变阻器阻值调到最大；（2）闭合开关S，调节滑片P的位置，使电流表A0的示数I0等于，表示灯泡此时正常发光；（3）不改变滑片P的位置，记下电流

6、表A的示数；（4）小灯泡的额定功率【题型2】一位同学想要测量额定电压为的小灯泡的额定功率，现有如下器材可供选用：电源（电压未知且不变）、滑动变阻器、定值电阻R0（阻值已知）、电流表各一个，三个单刀单掷开关、导线若干。（1）如图连接实物电路，开关断开，滑动变阻器阻值调到最大；（2）闭合S和S1，断开S2，移动滑片P，使电流表的示数为U额/R0，表示灯泡此时正常发光；（3）闭合S2，断开S1,保持滑片的位置不变，读出电流表的示数为；（4）小灯泡额定功率【题型3】一位同学想要测量额定电压为的小灯泡的额定功率，现有如下器材可供选用：电源（电压未知且不变）、滑动变阻器、定值电阻R0（阻值已知）、电流表各

7、一个，1个单刀双掷开关、导线若干。（1）如图连接实物电路，开关断开，滑动变阻器阻值调到最大；（2）闭合S1，S2掷向接线柱1，调节滑动变阻器，使电流表的示数为U额/R0；（3）闭合S1，S2掷向接线柱2，保持滑片P的位置不变，读出电流表示数为；（4）小灯泡额定功率为实验评估：实验中，单刀双掷开关的作用是改变电表的测量对象，相当于减少电表的个数；电路中的电表都为理想电表，即不考虑电流表的分压作用和电压表的分流作用。精选习题1如图所示，电路中R 的阻值已知，小灯泡额定电压为 2.5 V，在不拆电路的情况下能测出小灯泡额定功率的是ABCD【答案】B【解析】根据已知电阻R和小灯泡的额定功率，计算出在小

8、灯泡额定电压下通过小灯泡的额定电流，再根据，计算出小灯泡的额定功率。ACD无论开关如何组合，A都无法得到小灯泡正常发光通过小灯泡的电流，C无法得到小灯泡正常发光时的电压，D分别闭合开关时，电压表不能保证都是正进负出，故无法测出小灯泡的额定功率，故ACD不符合题意；B当开关S和闭合，调节滑动变阻器，使电压表的示数为2.5V，保持滑片位置不变，断开开关，闭合开关，测出灯和定值电阻两端的电压，由欧姆定律可得通过灯的电流再根据可得，小灯泡的额定功率故B符合题意。故选B。2在电源电压恒定、R0阻值已知的情况下，只用电流表测量额定电流为I额的小灯泡的电功率，下列四种设计方案不能得到灯泡额定功率的是（）AB

9、CD【答案】C【详解】计算灯泡额定功率，需要知道其额定电压与额定电流：A电流表A1与灯泡串联，电流表A2与R0并联，之后整体再并联，当电流表A1示数达到小灯泡的额定电流时，根据电流表A2示数与R0即可计算出灯泡两端的额定电压，故能得到灯泡的额定功率，故A不符合题意；B电流表A1与灯泡串联，整体再与R0并联，电流表A2测量干路电流，当电流表A1示数达到小灯泡的额定电流时，R0支路电流为电流表A2示数与电流表A1示数之差，可计算出灯泡两端的额定电压，故能得到灯泡的额定功率，故B不符合题意；C电流表每次只能与电阻R0或灯泡组成串联，二者没有关联性，故不能得到灯泡的额定功率，故C符合题意；D先只闭合开

10、关S1，电流表A与灯泡串联，整体再与R0并联，调节电流表示数达到小灯泡的额定电流时，只闭合开关S2，灯泡与R0并联，电流与测量干路电流，R0支路电流为电流表A2示数与电流表A1示数之差，可计算出灯泡两端的额定电压，故能得到灯泡的额定功率，故D不符合题意。故选C。3在“测量小灯泡功率”的实验中，小灯泡的铭牌上仅能看清“0.3A”字样，现用电压未知的电池组、电压表或电流表、滑动变阻器、电阻箱、单刀双掷开关、导线等，来测量灯泡额定功率，以下设计的方案中不可行的是（）ABCD【答案】A【详解】A无论接a还是接b都不能控制通过L的电流达到0.3A，故A不可行，故A符合题意；B让S2接a，R0调到固定阻值

11、不变，调节滑动变阻器，使电压表的示数达到R0的0.3倍，此时L正常发光，并记录电压表的示数为U0，R0与灯L的串联，电流为0.3A；S2接b，R0与L的电压为U1，U1-U0就是灯L的额定电压，再根据P=UI，可以计算出灯泡的额定功率，故B可行，故B不符合题意；CS2接b，调节滑动变阻器，使电流表的示数达到0.3A，此时L与R0两端的电压相等，保持R0的电阻不变，将S2接a，此时的电流表示数为I1，通过R0的电流为I1-0.3A，根据欧姆定律即可计算出R0两端的电压，也是L两端的电压；再根据P=UI即可得到L的额定功率，故C可行，故C不符合题意；DS2接a，R0阻值保持不变，调节滑动变阻器，使

12、电流表的示数达到0.3A，再将S2接b，此时L正常发光；根据R0的阻值和电流计算出R0的电功率，L与R0的电功率相等，故D可行，故D不符合题意。故选A。4如图所示的电路中，电源电压U保持不变，小灯泡的额定电压为U0，且UU0，定值电阻的阻值为R在不改变电路连接的情况下，能测出小灯泡额定功率的是（）ABCD【答案】C【详解】AS2闭合S3断开时，电流表把灯泡短路，灯泡不发光；S2断开S3闭合时，电流表把电阻短路；两个都闭合或断开时，电流表均无示数测不出灯泡的额定电流，故A不正确；BS2闭合S3断开，电压表测电灯两端的电压，其上端为正极、下端为负极； S3闭合S2断开，电压表测定值电阻R两端的电压

13、，其上端为负极，下端为正极；电压表的两次接线方法相反，在不改变电路连接方式的情况下，无法进行测量，故B不正确；C开关处于1的位置，电压表测量的是灯泡和电阻串联后的两端电压U；开关处于2的位置，电压表测量的是灯泡的两端电压U0，则小灯泡的电流为I=，小灯泡的额定功率表达式是P=U0I=U0，故C正确；D开关处于1的位置，电流表把灯泡和电阻短路，电流表测量滑动电阻的电流；开关处于2的位置，电流表把小灯泡短路，测量的是通过电阻的电流测不出灯泡的额定电流，故D不正确5已知小灯泡的额定电压，小明打算增加一个定值电阻R0，只利用一只电表，通过操作开关来测量小灯泡的额定功率下列图乙中是小明设计的四种不同方案

14、的电路图其中能够测出小灯泡额定功率的是（）A甲和丙B乙和丙C乙和丁D丙和丁【答案】B【解析】甲图中只闭合S2时，定值电阻与灯串联，电路中只有电压表，电表测定值电阻的电压；当只闭合S1时，电压表测灯与定值电阻的电压，由于无法确定灯是否正常发光，故甲图不可行；乙图中只闭合S2，移动变阻器的滑片，使电压表示数为小灯泡的额定电压U额，则灯正常发光；保持滑片位置不动，闭合S1，断开合S2，记下电压表的示数U1，此时电压表测R0与灯的电压，由于电路的连接没有改变，各电阻的大小和电压没有改变，灯仍正常发光，由串联电路电压的规律知道，R0的电压U0 =U1 -U额，通过R0的电流，即灯的额定电流：I=，再根据

15、P=UI可计算出灯的额定功率，故乙图可行；将S2往右上方打，则灯与R0并联，电流表测通过R0的电流，移动滑片使电流表示数是I=，由并联电路电压的规律知道，当灯的电压一定为U额时，灯正常发光；保持滑片位置不动，将S2往左下方打，记下电流表示数I，即为灯与定值的总电流，因电路的连接没有改变，各电阻的大小和电压没有改变，通过灯与定值电阻的电流不变，灯仍正常发光，根据并联电路电流的规律，灯的额定电流IL =I-，根据P=UI可计算灯的额定功率，故丙图可以；丁图中只有电流表，通过开关的转换，定值电阻与灯分别与变阻器串联，无法确定灯是否正常发光，故丁图不可行6如图所示的四个电路中，电源电压已知，电阻R的阻

16、值已知，根据电压表或电流表的示数，无论直接还是间接均不能求出灯泡电功率的电路是（）ABCD【答案】A【解析】由A图知道，定值电阻和小灯泡并联，电压表测量电源电压，由于电源电压已知，所以电压表的测量是多余的，又因为无法求出通过小灯泡的电流，所以，不能求出小灯泡的功率，故A符合题意；由B图知道，定值电阻和小灯泡并联，小灯泡两端的电压等于电源电压U，电流表测量干路的总电流I，由欧姆定律知道，通过定值电阻的电流是：，由并联电路电流的特点知道，通过小灯泡的电流是：，即小灯泡电功率的表达式是：，故B不符合题意；由C图知道，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，设示数计为U1，由欧姆定律知道

17、，通过小灯泡的电流表是：，所以，小灯泡电功率的表达式是：，故C不符合题意；由D图知道，定值电阻和小灯泡串联，电压表测量的是定值两端的电压，设示数计为U2，小灯泡两端的电压是：，由欧姆定律知道，通过小灯泡的电流表达式是：，所以，小灯泡电功率的表达式是：，故D不符合题意，综上所述，销售气体收入A符合题意，故选A。7为了测量未知电阻Rx的阻值，某同学利用一只电压表（量程分别是3V和15V）设计了图所示的电路，已知R0的阻值，电源电压可调，各器材完好。他设计了实验步骤：闭合S1，电压表示数是U1；再闭合S2，电压表示数是U2。(1)当他进行到步骤时，发现实验不能进行下去，原因可能是_；(2)纠正错误后

18、，他完成了实验，并计算出了Rx_（用符号表示）；(3)他测出的Rx存在的缺陷是：_；(4)为了弥补这一缺陷，他的操作是：_。【答案】电压表量程太小了没有多次测量求平均值减小误差调节电源电压进行多次测量【详解】(1)1闭合S1，R0与Rx串联，电压表测量电阻R0两端的电压，电压表示数是U1；再闭合S2，Rx被短路，此时电压表测量电源电压，电压表的示数会增大，且当他进行到步骤时，发现实验不能进行下去，说明电压表量程太小了，需要换用大量程，读出电压表示数是U2;(2)2闭合S1，电压表测量电阻R0两端的电压，电压表示数是U1，此时电路的电流为：再闭合S2，Rx被短路，电压表测量电源电压，示数为U2，

19、根据串联电路电压的特点，则未知电阻Rx的电压为U2U1，根据串联电路电流的特点，通过待测电阻的电流大小为：则待测电阻的阻值：(3)3根据题意可知，实验中没有多次测量求平均值减小误差；(4)4为了多次测量求平均值减小误差，可以调节电源电压进行多次测量。8在测量小灯泡额定电功率时，电压表出现了故障不能使用，小明向老师借了一只阻值为10欧的定值电阻，设计了如图所示的电路，按下面的顺序测量额定电压为的小灯泡的额定功率.(1)测量时，先闭合开关S和S1，调节滑动变阻器，当电流表的示数为_时，小灯泡正常工作(2)断开所有开关后，保持滑片的位置不动，再将开关和_闭合，读出电流表的示数为 .则通过小灯泡的电流

20、为_.(3)算出小灯泡的额定功率 _.【答案】0.25 A S2 0.4A 1W 【详解】1测量时，先闭合开关S和S1，小灯泡与R0并联，此时电流表测通过电阻R0的电流，小灯泡正常发光,则灯泡两端的电压等于额定电压,此时电流表的示数应为：；23断开所有开关后，保持滑片的位置不动，再将开关和S2闭合，读出电流表的示数为，此时电流表测干路电流，则灯泡的电流：；4算出小灯泡的额定功率:.9小明欲测量一只小灯泡的额定功率，器材如下：待测小灯泡（额定电压为2.5V）、电源（电压恒为6V）、电流表（00.6A、03A）、电压表（03V、015V）、滑动变阻器、开关各一只，导线若干。(1)如图甲所示是小明开

21、始时连接的电路，仔细观察发现该电路存在连接错误，但只需改动一根导线，即可使电路连接正确，请你在应改动的导线上打“”，并用笔画线代替导线在原图上画出正确的接法；_(2)电路连接正确后，闭合开关发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，接下来应进行的操作是_；A检查灯泡是否断路 B检查灯泡是否短路C检查开关接触是否良好 D移动滑动变阻器滑片(3)正确操作后，当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示为_A，小灯泡的额定功率为_W；(4)小明还想换一种方法测定该小灯泡的额定功率，于是向老师要了一个R0=10的定值电阻和一个单刀双掷开关，借助原有的实验器材，设计了如图丙所示的电路，实验步骤如下：步骤一：

22、闭合S1，S2与接线柱a接通，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V；步骤二：再将S2与接线柱b接通，滑动变阻器的滑片位置不变，此时电压表的示数为3V；步骤三：断开S1、S2，整理器材。根据实验数据，小灯泡的额定功率为_W。【答案】 D 0.3 0.75 0.875 【详解】(1)1如图原电路中，电压表串联在电路中，而电流表与小灯泡并联，正确的连接是电压表与小灯泡并联，电流表串联在电路中，如图所示(2)2电路连接正确后，闭合开关发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，很有可能是由于滑动变阻器刚开始接入阻值较大，小灯泡实际功率较小，小于发光功率，所以电压表和电流表有示数而小灯泡不亮，因

23、此接下来的操作应是移动滑动变阻器。(3)34通过实物图连接情况分析得出电流表接入的是分度为0.02A的00.6A量程，因此乙图中示数为0.3A，则小灯泡的额定功率P=UI=2.5v0.3A=0.75W(4)5闭合S1，S2与接线柱a接通，电压表示数为2.5V，由于电源电压为6V。则滑动变阻器两端电压为Ux=3.5V再将S2与接线柱b接通，滑动变阻器的滑片位置不变，此时电压表的示数为3V，则滑动变阻器接入电阻Rx=R0=10小灯泡额定电流灯泡额定功率10小宇用图甲的电路图测量“小灯泡正常发光时的电阻”，选用的电源电压为3.0V，小灯泡的额定电压为2.5V。(1)正确连接电路后，发现灯泡不亮，电压

24、表电流表均有示数，接下来他应该_。A.更换小灯泡B移动滑动变阻器滑片的同时观察电压表示数C移动滑动变阻器滑片的同时观察电流表示数(2)小宇测量时，当电压表的示数如图乙所示时，测得的灯泡电阻_灯泡正常发光时的电阻（选填“大于”“小于”或“等于”）。(3)实验时，闭合开关，两表均有示数，若将小灯泡从灯座中取走，电压表示数_（选填“变大”“变小”或“不变”）。(4)通过移动滑动变阻器，多次测量小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流，画出了通过小灯泡的电流随其两端电压变化的图像，如图丙所示，在该图像中发现电流与电压不成正比，这是因为_，实验中多次测量是为了_。(5)分析图像，小宇不仅测出了小灯泡正常发光时

25、的电阻，还测出了小灯泡的额定功率是_W，此时滑动变阻器的阻值为_。(6)活动最后，老师提出挑战，增加一个已知阻值的定值电阻R0，只利用一只电表，通过操作开关来测量这个小灯泡的额定功率（额定电压仍为2.5V，额定电流未知）。如图是同学们设计的四种不同方案的电路图。其中能够测出小灯泡额定功率的是_。【答案】B小于变大灯的电阻随温度的变化而变化得出普遍性的规律0.5 2.5 B 【详解】(1)1闭合开关后，电流表有示数，说明电路是通路，灯泡正常，也不是断路，可能是连入电阻太大，电路中电流太小所致，下一步操作：移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光，同时观察电压表示数，即应进行B项操作。(2)2小宇测

26、量时，当电压表的示数如图乙所示时，电压表选用小量程，分度值为0.1V，电压为1.8V，灯的电压小于灯的额定电压，通过灯的电流小于灯的额定电流，根据PUI，灯的实际功率小于灯的额定功率，灯的温度小于正常发光时的温度，故测得的灯泡电阻小于灯泡正常发光时的电阻。(3)3实验时，闭合开关，两表均有示数，若将小灯泡从灯座中取走，则电压表串联在电路中测电源电压（原来测灯的电压），由串联电路电压的规律，电压表示数变大。(4)45如图丙所示，在该图像中发现电流与电压不成正比，这是因为灯的电阻随温度的变化而变化，实验中多次测量是为了得出普遍性的规律。(5)67分析图像，灯在额定电压下的电流为0.2A，小灯泡的额

27、定功率是PULI2.5V0.2A0.5W由串联电路的规律及欧姆定律，此时滑动变阻器连入电路的阻值为(6)8A定值电阻与灯串联，电路中只有电压表，只闭合S2，电表测定值电阻的电压；当只闭合S1时，电压表测灯与定值电阻的电压，无法确定灯是否正常发光，故A不符合题意；B只闭合S2，移动变阻器的滑片，使电压表示数为2.5V，则灯正常发光；保持滑片位置不动，闭合S1，断开合S2，记下电压表的示数U1，此时电压表测R0与灯的电压，因电路的连接没有改变，各电阻的大小和电压没有改变，灯仍正常发光，由串联电路电压的规律，R0的两端电压为U0U12.5V由欧姆定律可得出通过R0的电流，即灯的额定电流为根据PUI可求灯的额定功率，故B符合题意；C无论将S2接a（电压表测定值电阻的电压）还是将接b（电压表测灯与定值电阻3的电压），不能确定是否正常发光，故C不符合题意；D图中只有电流表，通过开关的转换，定值电阻与灯分别与变阻器串联，无法确定灯是否正常发光，故D不符合题意。故选B。15