1、第五讲 测量灯泡电功率及电流热效应 知识讲解一伏安法测量小灯泡的电功率在实验上，用电压表测小灯泡两端的电压，用电流表测小灯泡中的电流，利用电功率的公式计算小灯泡的电功率，在额定电压下测出的电功率就是额定功率。这是物理学中常用的一种间接测量方法，这种方法又被称为“伏安法”。1实验步骤：（1）要把滑动变阻器滑片置于最大阻值处，开关断开，根据电路图连接实验电路；（2）闭合开关，移动滑片的位置，控制灯泡两端的电压，读出电流表的示数I并记录。2实验结论：（1）不同电压下，小灯泡的功率不同。实际电压越大，小灯泡功率越大；（2）小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定，实际功率越大，小灯泡越亮。（3）灯泡两端实际
2、电压等于额定电压时，灯泡正常发光；低于额定电压时，灯泡比正常发光时暗；高于额定电压时，灯泡比正常发光时更亮。 注意：在测量灯泡电功率实验中，若两电表都有示数，但灯泡不亮，是因为灯泡的实际功率太小，这时需要移动滑动变阻器滑片判断，若灯泡发光，则滑动变阻器最大阻值太大；若灯泡不发光，电表示数无变化，则滑动变阻器接了两个下接线柱。二单表法测小灯泡的电功率所谓单表法是指在实验上只有电流表，或者电压表，按照串并联电路的电流电压规律，设计合适的实验电路，来测量小灯泡的电功率。典型的单表法有如下几种情况：1只有电压表和定值电阻R，电阻R和小灯泡（额定电压为2.5V）串联，电路图如图所示： VS1S2S3ab
3、RR1（1）断开开关S2，闭合开关和，调节滑动变阻器滑片P的位置，直到电压表的示数为2.5V使小灯泡正常发光；（2）保持滑动变阻器的滑片P的位置不变，断开开关S3，闭合开关和，读出电压表的示数；（3）计算出小灯泡的电功率为：。2只有电流表和定值电阻R，电阻R和小灯泡（额定电压为2.5V）并联，电路图如图所示： ALabR（1）断开开关S3，闭合开关和，调节滑动变阻器滑片P的位置，直到电流表的示数，此时小灯泡正常发光，将数据记录在表格中；（2）断开开关S2，闭合开关S3，保持滑动变阻器的滑片P的位置不变，将电流表读数I2记录在表格中；（3）则小灯泡的功率为。三实验探究小灯泡的亮度小灯泡的亮度由小
4、灯泡的实际功率决定。实验上探究小灯泡的明暗，本质上是研究电功率的影响因素。主要分为以下的情况：1同一灯泡，电流越大，实际功率越大，灯泡亮度越大；2串联电路中，不同的两个灯泡，电流相同，电阻越大，实际功率越大，灯泡越亮（ ）；3并联电路中，不同的两个灯泡，电压相同，电阻越小，实际功率越大，灯泡越亮（ ）。四焦耳定律1电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电的时间成正比，这个规律叫做焦耳定律，公式为，热量的单位是焦耳（J）。焦耳定律是个实验定律，是电流热效应的定量反映，给出了定量的关系式，描述的是电能通过电流做功转化为内能的多少。2焦耳定律的计算（1）对于纯电阻电路（欧
5、姆定律适用）（2）对于非纯电阻电路，例如研究电动机及或电风扇等用电器的发热效应时，欧姆定律不适用，当电流通过这类用电器时，电能部分转化为内能，部分转化为机械能。（R指用电器的内阻，Q是用电器所产生的内能）(欧姆定律不适用)3焦耳定律探究实验：焦耳定律探究实验涉及到控制变量法和转换法的应用。转换法，是指在物理学实验中，对于一些看不见、摸不着的物质或物理问题，往往通过观察和研究它们在自然界中表现出来的外显特性、现象或产生的效应等，去认识事物的本质。以下面的实验为例：（1）控制变量法：电流产生的热量（）跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，图甲中，两个电阻串联在电路中，可以控制电流相同，通电时间相同，
6、电阻不同，探究电流产生热量跟电阻的关系；图乙中，右面容器中两个电阻并联，可以控制其电流小于左面容器中电阻中的电流，通电时间相同，电阻相等，探究电流产生热量跟电流的关系；（2）转换法：实验中无法直接测量电阻丝产生的热量，使用间接的方法。在上图中，在两个透明容器中密闭着等量的空气，电阻丝发热，使得空气受热，压强增加，在气体压强的作用下，U型管两侧的液面高度差增加，从而定性地判断出电阻丝产生热量的多少。专题一、电动机模型：电动机不转动时，为纯电阻电路，Q=W，所有公式都能用；转动时为非纯电阻电路，W=W机+Q,只能用通用公式专题二、范围问题：根据各元件的要求来分析电路电流、电压、电阻的变化范围（注意
7、用电器不能超过额定电压、额定电流；电表不超过量程；滑动变阻器不超允许通过的最大电流） 用电器功率 看电压：U最大，P最大；U最小，P最小专题三、电功率极值问题 滑动变阻器功率 看电阻：R滑等于R定，P滑最大 电路总功率 看电流：I最大，P总最大； I最小，P总最小 真题演练1、（2022临沂中考20题）图甲所示电路，电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V.闭合开关后，将滑动变阻器的滑片从最右端向左移动到某一位置的过程中，两电表的示数关系如图乙所示。下列判断正确的是（ ） 甲 乙A.小灯泡的额定功率为0.625W B.电路的最大总功率为1.2WC.小灯泡的灯丝阻值越来越小 D.R的阻值变
8、化范围为2082、（2019临沂中考20题）如图甲所示电路的电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V，图乙是小灯泡的I-U图象。闭合开关S后，下列判断正确的是（）A. 滑动变阻器的滑片P向左滑动时，灯泡变暗B. 电流表示数为0.4A时，灯泡的电阻是25C. 电压表示数为2.5V时，小灯泡的功率是1.25WD. 小灯泡正常发光时，滑动变阻器的电功率是0.25W3、（2022沂水一模20题）图甲是通过小灯泡L的电流与其两端电压的关系图像，现将小灯泡L与电阻R连入如图乙所示的电路中，闭合开关s，小灯泡的实际功率为1.8W，电压表示数为12V.关于该电路中各物理量的计算结果，错误的是（ ）A.通过小
9、灯泡的电流为0.3AB.电阻R的阻值为40C.电源电压为18VD.电路消耗的总功率为3.6W4、（2021沂水二模20题）如图甲所示电路，电源电压恒为6V，滑动变阻器R的规格为“25 1A”，电流表量程选择“00.6A”，电压表量程选择“03V”，小灯泡标有“4.5V 0.3A”字样，其I-U图像如图乙所示，闭合开关S，为保证电路安全，在移动滑片P的过程中，下列选项正确的是A小灯泡的最小功率是0.75WC电流表的最小示数是0.15AB电路的最大功率是3.6WD变阻器的调节范围是12255、（2021郯城一模20题）如图所示，电源电压为6V，电流表量程为“00.6A”，滑动变阻器规格为“10 1
10、A”，小灯泡标有“3V 1.8W”（不考虑温度对灯丝电阻的影响）。在保证电路各元件安全的情况下，移动滑动变阻器的滑片，下列选项正确的是( )A小灯泡的额定电流是0.5AB.电流表的示数变化范围是00.6AC电压表的示数变化范围是23VD.滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是5106、（2022兰陵二模26题）一台直流电动力机,把它接入0.2V电压的电路时,电机不转,通过电动机的电流为0. 4A;把它接人个2.0V电压的电路中,电动机正常工作,通过电动机的电流是1.0A。则电动机是的线圈电阻是_;额定功率是_W ;正常工作1min ,线圈产生的热量_J。7、（2020临沂中考31题）在“测量额定电
11、压为2.5V的小灯泡的电功率”的实验中。(1)用笔画线代替导线，将图甲补充完整（ ）；(2)正确连线后闭合开关，小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，电路故障可能是小灯泡_；(3)排除故障后，移动滑片至某一位置时电压表的示数为2.2V，为使小灯泡正常发光，应将滑片向_（选填“左”或“右”）移动；(4)当电压表的示数为2.5V时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定电流为_A；额定功率为_W；(5)下表记录了部分实验数据，分析数据可知，小灯泡的电阻随电压的增大而_（选填“增大”“减小”或“不变”）；实验序号电压U/V电流I/A电功率P/W灯泡亮度11.00.140.14很暗21.70.220
12、.374较暗32.5正常43.00.320.96较亮(6)若仅将小灯泡换成阻值为5的定值电阻，利用本实验器材还能完成下列哪个实验_（选填序号）。A探究电流与电阻的关系 B探究电流与电压的关系8、（22河东一模28题）用图甲所示电路测量额定电压为2.5V的小灯泡的功率，电源电压为6V，小灯泡的灯丝阻值约10，可供选择的滑动变阻器有两只：R1(40 0.5A)、R2(60 0.3A)。（1）用笔画线代替导线，将图甲所示电路连接完整。（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑到最_（选填“左”或“右”）端。闭合开关后，小灯泡不亮，两电表指针均有微弱偏转，接下来应_（选填序号）。A.检查电路故障B.换用小
13、量程电表C.移动滑动变阻器滑片，观察现象（3）实验过程中，某时刻电流表示数如图乙所示，为_A。根据实验数据描绘小灯泡的I-U图象如图丙所示，则小灯泡的额定功率为_W。（4）由图象可知，当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比_（选填“变大”“变小”或“不变”）；本实验所选用的滑动变阻器是_。 随堂练习1、小芳同学在做电学实验时，实物图如图所示，电源电压恒为4.5V，电压表量程“03V”，灯L标有“2.5V 1.25W”（设灯丝电阻不变），滑动变阻器规格为“20 1A”，在不损坏电路元件的情况下进行实验，下列说法正确的是（） A.灯泡的最小功率是0.162W B.该电路的最大功率是4.05
14、WC.电路中电流变化的范围是0.3A0.4AD.滑动变阻器的阻值应在410之间变化2、如图所示是某一直流电动机提升重物的示意图，重物质量m=50kg，电源提供给电动机的电压为U=110V，通过电动机的电流为I=5A，不计各种摩擦，当电动机使物体以v=0.9m/s的速度匀速向上运动10s时，消耗的电能为_J，电阻为_。 3、如图甲、乙是“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，其中，两个透明容器中都有一段电阻丝，密封着等量的空气。（1）实验装置甲是探究电流产生的热量与_大小的关系，实验装置乙是探究电流产生的热量与_大小的关系。（2）实验前，应使两个U形管中的液面高度_，该实验方案是通过U形
15、管中液面的_来反映电流产生热量的多少。（3）实验中，甲装置通电一会后，刘欣同学观察发现右边U形管中的液面上升较快，这一实验现象表明，在电流_，通电时间相同时，电阻越大，电阻产生的热量_。若乙图右侧2个电阻均加入到容器中，则_侧液面高。4、如图所示，在测量小灯泡的电功率的实验中（小灯泡的额定电压为2.5V）。（1）在电路连接时，开关闭合前滑动变阻器的滑片P应滑到_（选填“A”或“B“）端。（2）图甲是未连接好的实验电路，请你用笔画线代替导线将它连接完成。（3）连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，则故障原因可能是小灯泡_（选填“短路”或“断路”）。（4）故障排除后，移动变阻器的滑片，当电压表的示数为2.5V时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是_W，小灯泡正常工作时的电阻是_（保留一位小数）。（5）根据测出的数据，画出了小灯泡的电流与电压的关系图象，如图丙所示，发现图线是弯曲的，其主要原因是温度升高、灯丝电阻_（选填“增大”或“减小”）。（6）若把这样的两只灯泡串联接在4V的电源上，则此时两个小灯泡消耗的实际功率总和是_W。
