電功率變式測(cè)量歸類解讀

陜西省西咸新區(qū)灃西新城大王初級(jí)中學(xué)(710301) 李參軍

陜西省西安市藍(lán)田縣湯峪鎮(zhèn)史家寨初級(jí)中學(xué)(710518) 楊小榮

電功率測(cè)量是初中物理最重要的實(shí)驗(yàn)之一，而且其變式測(cè)量的方法可以不斷的翻新，可以很好的考查學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)創(chuàng)新解決問(wèn)題的能力。在創(chuàng)新教育不斷深入開(kāi)展的今天，電功率的變式測(cè)量越來(lái)越受到命題者的青睞，已經(jīng)成為中考命題一個(gè)新的熱點(diǎn)。下面，筆者就對(duì)這類考題進(jìn)行較為全面的歸類，給出每類題目的解題思路，并以典型考題加以具體說(shuō)明。

1 利用單表和阻值已知的定值電阻測(cè)量小燈泡額定功率

中考中電功率變式測(cè)量最常見(jiàn)的方法就是利用單表和阻值已知的定值電阻測(cè)量小燈泡額定功率。這類題目關(guān)鍵是把定值電阻和電流表串聯(lián)當(dāng)作電壓表或把定值電阻和電壓表并聯(lián)當(dāng)作電流表使用，利用串聯(lián)時(shí)通過(guò)燈泡和定值電阻的電流相等或并聯(lián)時(shí)加在它們兩端電壓相等來(lái)使問(wèn)題得以解決。

例1:(2020年十堰中考，節(jié)選)測(cè)量小燈泡額定電功率的實(shí)驗(yàn)中，電源電壓恒為6 V，小燈泡額定電壓U額=2.5 V，若電壓表?yè)p壞，小明利用1個(gè)定值電阻R0和2個(gè)開(kāi)關(guān)，設(shè)計(jì)了如圖1所示的電路，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：①只閉合開(kāi)關(guān)S和S1，調(diào)節(jié)滑片P，使電流表示數(shù)為_(kāi)_______；②保持滑片P位置不動(dòng)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)________，閉合其他開(kāi)關(guān)，讀出電流表示數(shù)為I；③小燈泡的額定功率表達(dá)式為P額=________(用題中物理量字母表示)。

2 利用電壓表和最大阻值已知滑動(dòng)變阻器測(cè)量小燈泡額定功率

利用電壓表和最大阻值已知滑動(dòng)變阻器測(cè)量小燈泡額定功率的思路和利用電壓表和阻值已知的定值電阻測(cè)量小燈泡額定功率的基本思路類似。這種方案中通過(guò)滑片的移動(dòng)就可達(dá)到電壓表測(cè)量不同用電器電壓的目的，所以比較方便。

例2:(2020年深圳中考，節(jié)選)小明想測(cè)量額定電壓為U額的小燈泡的額定功率，卻發(fā)現(xiàn)電流表?yè)p壞了，他又找來(lái)一個(gè)滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為R1)，設(shè)計(jì)了如圖2所示的電路，連接電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

(1)小明移動(dòng)滑片P0到b0端，閉合開(kāi)關(guān)S，接下來(lái)操作步驟的合理順序是______(用字母表示)。

A.移動(dòng)滑片P到a端

B.保持滑片P0位置不動(dòng)

C.調(diào)節(jié)滑片P0使電壓表的示數(shù)為U額

D.移動(dòng)滑片P到b端，記錄此時(shí)電壓表的示數(shù)為U

(2)小燈泡的額定功率P額=________(請(qǐng)用題中符號(hào)U額、U、R1表示)。

3 利用改變電壓表位置測(cè)量小燈泡額定電功率

當(dāng)小燈泡的額定電壓大于電壓表的小量程而電壓表的大量程損壞時(shí)，如果小燈泡正常工作時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端電壓小于電壓表小量程，則仍可利用基本的伏安法測(cè)量小燈泡電功率，但是電壓表需要改接和滑動(dòng)變阻器并聯(lián)。

例3:(2020年金華中考)某班同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室做“測(cè)定小燈泡額定電功率”的分組實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)老師提供給各小組的實(shí)驗(yàn)器材如下：規(guī)格為3.8 V的小燈泡、學(xué)生電源(電壓恒為6 V、電流表(0～0.6 A,0～3 A)、電壓表(0～3 V,0～15 V)、滑動(dòng)變阻器(20 Ω 1 A)、開(kāi)關(guān)各1只，導(dǎo)線若干。小麗組同學(xué)發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)桌上的電壓表0～15 V的量程已損壞，其他器材完好。他們經(jīng)討論后認(rèn)為，用該電壓表0～3 V的量程，通過(guò)改變電壓表的連接位置也能測(cè)出小燈泡的額定功率。他們的實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：

(1)按圖3電路先將電壓表(0～3 V)接在小燈泡兩端，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為3 V，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，拆下電壓表；

(2)保持滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變，再將該電壓表接在________兩端；

(3)閉合開(kāi)關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片向________(填“左”或“右”移動(dòng)，直到電壓表示數(shù)為_(kāi)_______伏，讀出此時(shí)電流表的示數(shù)，算出小燈泡的額定電功率。

點(diǎn)評(píng)：當(dāng)小燈泡額定電壓略大于3 V，而其正常工作時(shí)加在變阻器兩端的電壓小于3 V時(shí)，可以通過(guò)把電壓表和滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，使電壓表示數(shù)為U-U額的方法來(lái)測(cè)量小燈泡的額定功率。這時(shí)計(jì)算額定功率必須是P額=U額I，而不能用電壓表示數(shù)。另外，實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要注意不能使滑動(dòng)變阻器兩端電壓太大，本題先使燈泡兩端電壓為3 V就注意了這一細(xì)節(jié)，這也可能是今后命題的考點(diǎn)。

4 先測(cè)量小燈泡正常工作時(shí)電阻再根據(jù)P=U2/R測(cè)量其額定功率

由P=UI和I=U/R可得P=U2/R，所以只要設(shè)法測(cè)量出小燈泡正常工作時(shí)的電阻，就可以通過(guò)P=U2/R計(jì)算出其額定功率。這時(shí)電阻的測(cè)量一般利用的等效替代法。

例4:(2020年咸寧中考，節(jié)選)小強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了拓展，利用如圖4所示的電路，測(cè)出了另一只已知額定電流為I1的小燈泡的額定功率，請(qǐng)完成實(shí)驗(yàn)步驟：

(1)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電流表示數(shù)為_(kāi)_______；

(2)保持滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變，開(kāi)關(guān)S2連接a，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電流表示數(shù)為I1，讀出電阻箱的示數(shù)為R0；

(3)則小燈泡的額定功率表達(dá)式P額=____(用字母表示)。

結(jié)合式(5)OFDI出口效應(yīng)的回歸結(jié)果和式(7)OFDI進(jìn)口效應(yīng)的回歸結(jié)果，我們可以發(fā)現(xiàn)浙江省對(duì)外直接投資總體上是出口互補(bǔ)型和進(jìn)口替代型的.OFDI每變化一個(gè)單位，浙江省對(duì)樣本國(guó)的出口就增加0.10%單位，浙江省對(duì)樣本國(guó)的進(jìn)口就減少0.004%單位，出口增加的幅度大于進(jìn)口減少的幅度，表明浙江省對(duì)外直接投資與出口是互補(bǔ)關(guān)系，與進(jìn)口是替代關(guān)系，出口互補(bǔ)效應(yīng)大于進(jìn)口替代效應(yīng)．因此，我們得到的主要結(jié)論是：從總體上來(lái)說(shuō)浙江省對(duì)外直接投資是貿(mào)易互補(bǔ)型的.

5 利用電能表和秒表測(cè)量電功率

例5:(2020年蘇州中考)圖5為學(xué)校實(shí)驗(yàn)室中某電能表的表盤。

(1)該電能表示數(shù)為_(kāi)_______kW·h。

(2)小明利用該電能表和秒表檢測(cè)一只標(biāo)識(shí)為“220 V 10 W”節(jié)能燈的額定功率。他關(guān)閉其他用電器，將節(jié)能燈接入220 V的測(cè)量電路，設(shè)計(jì)了以下三種測(cè)量方案：

方案一：測(cè)量出電能表顯示消耗1 kW·h電能所用的時(shí)間t；

方案二：測(cè)量出1 min時(shí)間內(nèi)電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)n；

方案三：測(cè)量出電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過(guò)1圈所用時(shí)間t。

①若使用方案二，小明計(jì)算額定功率的關(guān)系式應(yīng)該為：P=____(單位：W，用數(shù)字和n表示)。

②比較三種方案，最可行的是方案________。

解題思路：(1)電能表讀數(shù)是1 469.5 kW·h。