特殊方法测电功率

特殊方法测电功率
专题诠释
在进行“测电功率”的实验时，常常用“伏安法”进行测量。

但是实验中如果受到特定条件的限制，如：缺电流表、缺电压表等，此时，就要根据所给的实验器材或实验电路，利用特殊方法测出电功率。

主要有以下几种类型：
1．如图ZT7－1甲所示是测量标有“3.8 V”字样的小灯泡额定功率的电路图。

图ZT7－1
(1)连接电路时，开关应处于________状态，滑动变阻器的滑片应移到最________端。

(2)当电压表示数为3.8 V时，电流表的示数如图乙所示，是________A，由此可得，小灯泡的额定功率为________W。

1/ 6
(3)在实验中，小明把电流表与电压表的位置互换，闭合开关后造成______(选填选项前的字母)。

A．电流表被烧坏B．电压表被烧坏C．小灯泡被烧坏D．小灯泡不亮
(4)小强的电流表损坏了，老师告诉他已经没有电流表可换了，而给了他一个已知阻值为R的定值电阻和若干个开关，小强重新设计了如图丙所示的电路，在不改变该电路连接的情况下，也能正确测出小灯泡的额定功率。

正确连接电路后，接下来的实验步骤是：
①_________________________________________________________________；
②保持滑片位置不动，断开开关S1，闭合开关S、S2，记下电压表的示数U2；
③得出小灯泡额定功率的表达式P＝________。

2．小明利用如图ZT7－2甲所示的电路图测量额定电压为2.5 V小灯泡的额定功率。

图ZT7－2
(1)闭合开关前，滑动变阻器滑片应调至________(选填“a”或“b”)端。

(2)闭合开关后，发现小灯泡不亮，但是电路各元件完好且连接无误，则小灯泡不发光的原因是__________________________________。

(3)闭合开关后，移动滑片P到某一位置时，电压表示数为2.3 V，若要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向______(选填“a”或“b”)端移动，使小灯泡正常发光，此时电流表的读数(如图乙所示)为______A，小灯泡的额定功率是________W。

(4)小明利用电压表和阻值为R0的定值电阻，也测出了此小灯泡的额定功率。

他选择了满足实验要求的实验器材，并连接了部分实验电路，如图丙所示。

①请只添加两条导线完成如图丙所示的实验电路的连接；
②请把小明的实验步骤补充完整：
a．断开开关S2，闭合开关S1、S3，移动滑动变阻器的滑片P，使灯两端的电压达到2.5 V；
b．保持滑动变阻器的滑片位置不变，断开开关S1，闭合开关S2、S3，记录电压表的示数为U；
c．请用R0及实验数据表示出小灯泡的额定功率：P额＝________。

►类型二安阻法测电功率
3．下列电路图中电源电压U保持不变，小灯泡的额定电压为U0，且U＞U0，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()
图ZT7－3
4．用如图ZT7－4所示的电路来测定额定电压为2.5 V的小灯泡的额定功率，已知R0阻值为10 Ω。

ZT7－4
(1)将实验过程补充完整：
a．对照电路图连接好电路，并将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处；
b．闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表A1示数I1为________A；
2/ 6
3 / 6
c ．然后读出此时电流表A 2的示数I 2；
d ．断开开关，整理器材。

(2)用测量所得的物理量和已知量符号表示出小灯泡的额定功率P ＝________。

(3)本题中的滑动变阻器的作用是____________、____________。

5．小明在测定“小灯泡电功率”的实验中，电源为两节干电池串联，小灯泡的额定电压为2.5 V 、电阻约为10 Ω。

(1)请你用笔画线代替导线，帮小明将图ZT7－5甲中的实物电路连接完整。

图ZT7－5
(2)闭合开关前，图甲滑动变阻器的滑片P 应位于________(选填“A ”或“B ”)端。

(3)闭合开关，移动滑片P 滑到某一点时，电压表示数如图乙所示，此时电压为________V ，若要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器滑片P 向________(选填“A ”或“B ”)端移动，使电压的示数为2.5 V 。

(4)某同学移动滑片P 记下多组对应电压表和电流表的示数，绘制成如图丙所示的I －U 图像，根据信息可算出小灯泡的额定功率是________W 。

(5)若在实验中连接好电路，闭合开关，移动变阻器滑片P ，小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，则原因可能是________(写一种即可)。

(6)小花在测量过程中，若电压表不慎损坏，她设计了如图丁所示的电路，也测出了该小灯泡正常发光时的功率，其中定值电阻R ＝25 Ω，她的操作如下：①只闭合开关S 和S 2，调节滑动变阻器滑片，使电流表示数为I 1＝________A ；②闭合开关S 和S 1，断开开关S 2，保持滑动变阻器滑片的位置不动，读出电流表示数
为I 2；③小灯泡功率的表达式为P 额＝________(用符号表示)。

►类型三 等效替代法测电功率 6．2016·葫芦岛小华要测量额定电压为3.8 V 小灯泡的电阻，如图ZT7－6甲所示是他连接的部分电路，其中滑动变阻器规格为“30 Ω 1 A ”。

(1)请用笔画线代替导线将图甲中电路连接完整，使滑动变阻器连入的阻值最大。

图ZT7－6
(2)闭合开关，发现灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数，则电路故障的原因是____________。

此时电流表的示数为0.2 A ，可知电源电压为________V 。

(3)小华排除故障，并正确连接电路后，调节滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为2.1 V 时，电流表的示数如图乙所示，此时小灯泡的电阻为________ Ω，若让小灯泡正常发光，滑片应向________(选填“左”或“右”)移动。

(4)实验结束后，小峰也用相同的器材测量该小灯泡的额定功率。

实验中，他调节滑动变阻器的滑片，发现当电压表的示数为2.2 V 时，小灯泡正常发光。

则小峰是将电压表并联在图丙中的________(选填“ab ”“bc ”或“ac ”)之间。

若此时电流表示数为0.4 A ，则该小灯泡的额定功率为________W 。

(5)小峰想用此电路探究“导体中电流与电压的关系”，则他________(选填“能”或“不能”)得出正确结论。

(6)同学们完成实验后，老师又连接了如图丁所示的电路，让同学们用它测量
4 / 6
小灯泡的额定功率(已知小灯泡的额定电流为I 额、电源电压为U ，R 为电阻箱，可以直接读出它的阻值)。

请将实验过程补充完整。

①闭合开关S ，调节电阻箱，使电流表示数为________，并记下此时电阻箱的阻值为R ；
②小灯泡额定功率的表达式为P 额＝__________(用符号表示)。

7．一只额定电压是2.5 V 的小灯泡，正常工作时的电阻约为10 Ω，小明想测量它的额定功率。

现有如下器材：电源(电压恒为6 V)、电流表、电压表、开关各1个、规格分别为“10 Ω 1 A ”和“50 Ω 0.5 A ”的滑动变阻器2个，导线若干。

图ZT7－7
(1)小明设计了如图ZT7－7甲所示电路，他应选用规格为________的滑动变阻器。

(2)图乙是小明根据电路图连接的实物图，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡不亮，经检查是由于一根导线连接错误，请你在图乙中连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线。

(3)移动滑片，获得多组对应的电压、电流值，绘出如图丙所示的I －U 图像，则小灯泡的额定功率为________W ，正常发光时的电阻为________ Ω。

当滑片向左移动时，小灯泡的电阻值将________(选填“增大”或“减小”)。

(4)完成实验后，小明又利用其他器材对这只小灯泡的额定功率进行了测定。

图丁是他设计的电路，请补充完整实验步骤并写出测定额定功率的表达式。

实验步骤：
①首先闭合S 1，断开S 2移动滑动变阻器的滑片P ，使电压表的示数为2.5 V ；
②断开S 1，闭合S 2，保持变阻器的滑片P 不动，____________________________；P 额＝____________。

8．如图ZT7－8所示是用电压表和电流表测量某一小灯泡灯丝正常发光时的电阻和电功率所用的实物图。

该小灯泡正常发光时的电压为2.5 V ，电阻约为15 Ω。

图ZT7－8
(1)请你用笔画线代替导线，把图甲所示电路连接起来(要求：①连线不交叉；②滑片P 向左移动，灯泡变暗；③电流表、电压表选择合适的量程。

(2)在连接电路时，开关S 不应该________。

(3)闭合开关S 后，发现电压表示数为1.2 V ，这时应将滑片P 向________端滑动，直到电压表示数为________V 时，再读出电流表的示数，利用公式即可算出小灯泡正常发光时的电阻。

(4)已知电压表示数为2.5 V 时，电流表的示数如图乙所示，该灯泡的额定功率
为________W 。

(5)实验时，小阳发现电流表已损坏，但手边还有另一只电压表V 1和电阻箱(元
可利用，请你利用这些元件重新设计一个测定小灯泡额定功率的方
案。

a ．在方框内画出新设计的电路图；
b ．按新设计的电路图连接好电路后，将滑动变阻器的滑片P 移到阻值最大处，再闭合开关，然后调节滑动变阻器的滑片P 和________，使接在小灯泡两端的电压表V 的示数为2.5 V ；
c ．记下此时另一块电压表V 1的示数U 和电阻箱连入电路中的阻值R 1；
d ．根据所测数据，写出计算小灯泡额定功率的表达式：P ＝________。

5 / 6
详解详析
1．(1)断开 左 (2)0.3 1.14 (3)D (4)闭合开关S 、S 1，断开S 2，移动滑片至某一位置，
使电压表的示数为3.8 V 3.8 V ×U 2－3.8 V
R
[解析] (1)连接电路时，开关应断开；由图甲知，滑动变阻器接入电路的电阻丝为右边段，此时为了保护电路，应将其滑片移至阻值最大处，即最左端。

(2)由图乙知，电流表所选的量程为0～0.6 A ，分度值为0.02 A ，故其示数为0.3 A ；小灯泡的额定功率为P ＝UI ＝3.8 V ×0.3 A ＝1.14 W 。

(3)把电流表与电压表的位置互换后，电压表串联在电路中，由于电阻很大，相当于断路，所以电流表无示数，灯泡不发光，电压表示数为电源电压；根据小灯泡的额定电压，电压表应选择0～15 V 量程，所以电压表不会被烧坏，故选D 。

(4)连好电路后，可先闭合开关S 、S 1，断开S 2，此时电压表测量灯泡两端的电压，移动滑片至某一位置，使电压表的示数为3.8 V ；保持滑片位置不动，断开开关S 1，闭合开关S 、S 2，此时电压表测量灯泡和电阻两端的总电压，记下电压表的示数U 2，则定值电阻两端的电压：U ＝
U 2－3.8 V ，所以电路中的电流：I ＝U R ＝U 2－3.8 V
R
，故小灯泡的额定功率：
P ＝UI ＝3.8 V ×U 2－3.8 V
R。

2． (1)b (2)电源电压过低(或滑动变阻器连入电路中的阻值过大) (3)a 0.3 0.75
(4)①如图所示 ②2.5 V ×（U －2.5 V ）
R
[解析] (1)为了保护电路，，即b 端。

(2)闭合开关后，发现小灯泡不亮，但是电路各元件完好且连接无误，只能说明此时电路中电流小，灯的实际功率较小，原因可能是电源电压低或滑动变阻器连入电路中的阻值过大等。

(3)闭合开关后，移动滑片P 到某一位置时，电压表示数为2.3 V ，小于额定电压，要增大电压表示数，就要减小变阻器分得的电压，根据串联“分压”，则要减小变阻器连入电路中的电阻，所以要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P 向a 端移动。

由图乙可知：电流表使用0～0.6 A 的量程，电流表的分度值为0.02 A ，则灯泡正常发光时的电流为0.3 A ，灯泡的额定功率P ＝UI ＝2.5 V ×0.3 A ＝0.75 W 。

(4)由题意可知：灯泡和定值电阻串联，电压表应先测量灯泡两端的额定电压2.5 V ；然后，保持滑片的位置不变，再测灯泡与定值电阻两端电压U ，则定值电阻两端的电压为U －U 额，电路中的电流I ＝
U －U 额R 0；故灯泡的额定电功率P 额＝U 额I ＝U 额×U －U 额R 0＝2.5 V ×U －2.5 V
R 0。

3．C [解析] 图A 中，当S 2闭合、S 3断开时，电流表把灯泡L 短路，灯泡不发光，其上端为正接线柱，下端为负接线柱；当S 2断开、S 3闭合时，电流表把定值电阻R 短路，其上端为负接线柱，下端为正接线柱；电流表两次连接线方法相反，在不改变电路连接式的情况下，无法进行测量；当两个都闭合或断开时，电流表均无示数，故测不出灯泡的额定功率，不合题意。

图B 中，当S 2闭合、S 3断开时，电压表测灯泡L 两端的电压，其上端为正接线柱、下端为负接线柱；当S 3闭合、S 2断开时，电压表测定值电阻R 两端的电压，其上端为负接线柱，下端为正接线柱；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，故不合题意。

图C 中，将开关拨到2的位置，电压表测量的是灯泡L 两端的电压，调节滑动变阻器的滑片P ，使得电压表的示数为U 0，此时灯泡正常发光；将开关拨到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 1，则通过小灯泡的电流为I ＝U 1－U 0
R
，故小灯泡的额定功率是P ＝U 0I ＝
U 1－U 0
R
U 0，符合题意。

图D 中，将开关拨到1的位置，电流表把灯泡和电阻短路，电流表测量通过滑动变阻器的电流；将开关拨到2的位置，电流表把小灯泡短路，故测不出灯泡的额定功率，不合题意。

综上所述，本题选C 。

4．(1)0.25 A (2)I 1R 0I 2 (3)保护电路 改变电路中的电流
[解析] (1)通过电流表A 1的电流为I 1＝U R 0＝2.5 V
10 Ω
＝0.25 A 。

(2)电流表A 2测量的是通过小灯泡的电流I 2，所以小灯泡的额定功率P ＝I 1R 0I 2。

(3)连接电路时，将滑动变阻器的滑片滑到电阻最大位置，使电路中的电流不至于过大，起保护电路的作用；通过移动滑片来改变滑动变阻器连入电路中的电阻值，从而改变电路中的电流。

5． (1)如图所示 (2)A (3)2.2 B (4)0.5 (5)小灯泡断路 (6)0.1 I 1R (I 2－I 1)
[解析] (1)由于灯泡正常工作电流约为I ＝U R ＝2.5 V 10 Ω
＝0.25 A ，所以电流表应使用0～0.6 A 的量程。

(2)为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P 应位于阻值最大处，即A 端。

(3)由图乙可知：电压表使用0～3 V 的量程，分度值为0.1 V ，则此时灯泡电压为2.2 V ，低于其额定电压，为使灯泡正常发光，应增大灯泡两端电压；由串联“分压”可知：应减小变阻器连入电路的阻值，即滑片向B 端移动，使电压表的示数为2.5 V 。

(4)由图丙可知：当灯泡电压为2.5 V 时，通过灯泡的电流为0.2 A ，故小灯泡的额定功率为P ＝UI ＝2.5 V ×0.2 A ＝0.5 W 。

(5)由题意可知：小灯泡始终不亮，电流表无示数，则电路可能出现了断路，电压表有示数说明电压表两接线柱到电源间是通路，所以故障原因可能是灯泡断路。

(6)由题意可知：①闭合开关S和S2，断开S1，调节滑动变阻器R，使电流表示数I1＝U额
R＝
2.5 V
25 Ω
＝0.1 A；②闭合开关S和S1，断开开关S2，保持滑动变阻器的滑片位置不变，记录此时电流表的示数为I2；③通过灯泡的电流为I L＝I2－I1，故灯泡的额定功率为P＝I1R(I2－I1)。

6．(1)如图所示(2)灯泡短路6(3)7右(4)bc 1.52(5)不能(6)①I额②(U－I额R)I额
[解析] (1)～15 V的量程，并联在灯泡两端；灯泡与滑动变阻器串联接入电路，由于滑片在最左端，且已经连接了B接线柱，为使阻值最大，应将滑动变阻器右下接线柱与电源正极连接。

(2)闭合开关后，灯泡不亮，可能是灯泡断路或灯泡短路或灯泡之外电路存在断路；此时电压表无示数，电流表有示数，说明电路不存在断路，所以其故障是灯泡短路。

由于灯泡短路，电路中只有滑动变阻器，在闭合开关前，滑动变阻器的阻值在最大处，又知道I＝0.2 A，故电源电压U＝IR滑最大＝0.2 A×30 Ω＝6 V。

(3)由图乙可知：电流表的量程为0～0.6 A，分度值为0.02 A，则通过灯泡的电流I实＝0.3 A，
此时灯泡的电阻为R＝U实
I实
＝
2.1 V
0.3 A＝7 Ω。

已知小灯泡的额定电压为3.8 V，此时电压表示数为2.1
V，若让小灯泡正常发光，根据串联“分压”，则要增大灯泡两端电压，减小滑动变阻器两端电压，故将滑片向右移动。

(4)当电压表的示数为2.2 V时，小灯泡正常发光，说明电压表测量的是滑动变阻器两端电压，即小峰是将电压表并联在图丙中的bc之间；已知此时电流表示数为I额＝0.4 A，则该小灯泡的额定功率P额＝U额I额＝3.8 V×0.4 A＝1.52 W。

(5)由于灯泡电阻随温度的变化而变化，不是定值，不能用小灯泡代替定值电阻R，所以不能探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”实验而得出结论。

(6)由题意可知：小灯泡的额定电流为I额，则闭合开关S，调节电阻箱，使电流表示数为I额，并记下此时电阻箱的阻值为R，则电阻箱两端电压U R＝I额R，小灯泡两端电压U L＝U－U R＝U －I额R；由于串联电路中电流处处相等，则小灯泡的额定功率为P额＝U L I额＝(U－I额R)I额。

7．(1)“50 Ω0.5 A”(2)如图所示(3)0.512.5增大
(4)调节电阻箱，使电压表的示数为2.5 V，记下此时电阻箱的示数为R
（2.5 V）2
R [解析] (1)由题意可知：小灯泡的额定电压是2.5 V，正常工作时的电阻约为10 Ω，则小泡正常发光时，通过小灯泡的电流约是I＝
U L
R＝
2.5 V
10 Ω
＝0.25 A；此时滑动变阻器两端的电压U滑＝U －U L＝6 V－2.5 V＝3.5 V，则滑动变阻器接入电路的电阻R′＝
U滑
I＝
3.5 V
0.25 A＝14 Ω＞10 Ω，所以应选择“50 Ω0.5 A”的滑动变阻器。

(2)由图乙可知：电压表串联在电路中，小灯泡与滑动变阻器并联，故连接错误。

电压表应并联在灯泡两端，滑动变阻器与小灯泡串联。

(3)由图丙可知：当小灯泡两端的电压等于额定电压U L＝2.5 V时，对应的电流I L＝0.2 A，则小灯泡的额定功率为P L＝U L I L＝2.5 V×0.2 A＝0.5 W；小灯泡的电阻为R L＝
U L
I L＝
2.5 V
0.2 A＝12.5 Ω；当滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路的阻值变小，根据串联“分压”可知：小灯泡两端的电压变大，由图丙可知：小灯泡两端的电压越大，电阻越大，则当滑片向左移动时，小灯泡的阻值增大。

(4)利用电阻箱可以等效替代小灯泡正常发光时的阻值：断开S1，闭合S2，保持变阻器的滑片P不动，调节电阻箱，使电压表的示数为2.5 V，记下此时电阻箱的示数为R，此时电阻箱的阻值和小灯泡正常发光时的电阻大小相等，故小灯泡的额定功率为P额＝U额I额＝
U额2
R＝
（2.5 V）2
R。

8．(1)如图甲所示(2)闭合(3)右
2.5(4)0.35(5)a.如图丙所示b．电阻
箱c．2.5 V×
U
R1
[解析] (1)由题意可知：灯泡的额定
电压为2.5 V，则电压表选择0～3 V的
量程，且与灯泡并联；灯泡正常发光时的电流约为I＝
U
R＝
2.5 V
15 Ω
≈0.17 A＜0.6 A，则电流表选择0～0.6 A量程，且与灯泡串联；滑动变阻器滑片向左移，灯泡变暗，电流变小，滑动变阻器电阻变大，滑动变阻器接右下端接线柱。

(2)为了保护电路，连接电路时，开关处于断开状态，不应该闭合。

(3)要使灯泡正常工作，电压表示数必须从1.2 V增大到2.5 V，电路中的电流必须增大，即滑动变阻器电阻要减小，故滑片向右移。

(4)由图乙可知：电流表使用0～0.6 A的量程，分度值0.02 A，则灯泡正常发光时的电流为0.14 A；故灯泡的额定功率为P＝U额I额＝2.5 V×0.14 A＝0.35 W。

(5)根据题意电流表损坏，故可把灯泡与电阻箱串联，两只电压表分别测灯泡与电阻箱两端电压；由于小灯泡正常发光时电路中的电流I L＝I1＝
U
R1，故灯泡的额定功率为P＝U L I L＝2.5 V×
U
R1。

6/ 6。