初中物理电功和电功率解答题

某兴趣小组探究串联电路中电阻消耗的电功率与电流的关系，电路如图甲所示。滑动变阻器滑片 $P$ 从最右端向最左端移动的过程中， $R_1$ 的 $U-I$ 图象如图乙所示。求：

（1） $R_1$ 的阻值；

（2）电路消耗的最大功率；

（3）当 $R_2$ 消耗的电功率为 $0.5W$ 时， $R_2$ 的阻值。

在"测量小灯泡的电功率"的实验中，电源电压为 $3V$ ，灯泡额定电压为 $2.5V$ 。

（1）请根据图甲，将图乙所示的实物电路用笔画线连接完整；

（2）在连接电路时，开关应 　，滑动变阻器的滑片 $P$ 应置于 　　端（选填" $A$ "或" $B$ " $)$ ；

（3）移动滑片 $P$ ，当电压表的示数为 $1.5V$ 时，电流表的示数如图丙所示，其示数为 　　 $A$ ，小灯泡此时的电功率为 　　 $W$ ．要测量小灯泡的额定功率，需将滑片 $P$ 向 　　端移动（选填" $A$ "或" $B$ " $)$ 直到电压表的示数为 $2.5V$ ；

（4）实验中，小灯泡突然熄火，电流表示数为零，电压表示数变大，电路中的故障可能是 　　。

如图甲所示是"测量小灯泡电功率"的实验装置，电源电压为 $4V$ 且保持不变，小灯泡额定电压为 $2.5V$ ，电阻约为 $9\Omega$ ，滑动变阻器标有" $20\Omega 1A$ "字样。

（1）请用笔划线代替导线把图甲中的实物电路连接完整；

（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片应调至 　 $B$ 　（选填" $A$ "或" $B$ " $)$ 端；

（3）正确连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表、电压表指针均有偏转，则小灯泡不发光的原因是 　　；

（4）实验中，电压表示数如图乙所示，要使小灯泡正常发光，应将滑片向 　　（选填"左"或"右" $)$ 移；

（5）一实验小组的数据如表所示：

实验序号	1	2	3	4	5
$U/V$	0.3	1.5	2.0	2.5	2.9
$I/A$	0.06	0.20	0.24	0.28	0.30

老师在检查时指出第 　　次实验的数据无法从实验中测得，理由是 　　。该小灯泡的额定功率是 　　 $W$ ；

（6）另一实验小组在原有器材基础上，不使用电流表，增加一个阻值已知、大小合适的定值电阻 $R_0$ 和若干开关、导线也能测出小灯泡的额定功率，请你在图丙的方框内画出该小组的实验电路图（要求：电路只连接一次并考虑灯丝电阻受温度变化的影响）

如图所示， $L$ 是" $12V36W$ "的灯泡， $R_1$ 是阻值为 $30\Omega$ 的定值电阻， $R_2$ 是最大阻值为 $20\Omega$ 的滑动变阻器，电源电压和灯泡电阻均不变，求：

（1）灯泡的阻值；

（2）开关 $S$ 、 $S_1$ 均闭合，滑片 $P$ 移到最左端时，灯泡恰好正常发光，求此时通过 $R_1$ 的电流；

（3）闭合开关 $S$ ，断开开关 $S_1$ ，求在滑片 $P$ 移到最右端，电路消耗的总功率及通电 $1\mathit{min}$ 灯泡消耗的电能。

在如图所示的电路中，电源电压恒定， $R_1$ 为定值电阻， $R_2$ 为滑动变阻器 $(a$ 、 $b$ 为其两端点）。开关 $S$ 闭合后，当滑动变阻器的滑片 $P$ 在 $a$ 、 $b$ 之间滑动的过程中，电压表的示数变化了 $3V$ ，电阻 $R_1$ 的电功率变化范围是 $1.2W~2.7W$ ，则电源电压为 　 　 $V$ ，滑动变阻器 $R_2$ 的最大阻值为 　　 $\Omega$

某物理研究小组设计了一个压力报警装置，工作原理如图甲所示。 $\mathit{OBA}$为水平杠杆， $\mathit{OA}$长 $100\mathit{cm}$， $O$为支点， $\mathit{OB}:\mathit{BA}=1:4$；已知报警器 $R_0$的阻值恒为 $10\Omega$，压力传感器 $R$固定放置，压力传感器受到的压力 $F$与 $R$的阻值变化的关系如图乙所示。当托盘空载时，闭合开关 $S$，电压表的示数为 $1V$：当托盘所受的压力增大，电压表的示数达到 $2V$时，报警器 $R_0$开始发出报警信号。托盘、压杆和杠杆的质量均忽略不计，电压表的量程为 $0~3V$．

求：

（1）电源电压；

（2）当报警器开始报警时，压力传感器受到的压力；

（3）当托盘受到的压力为 $120N$时，报警器是否报警；

（4）当电路输出的电功率与电路在安全状态下输出的最大电功率的比值为 $5:6$时，托盘受到的压力。

图甲是温度自动报警器。控制电路中，电源电压 $U=5V$，热敏电阻 $R_2$的阻值与温度的关系如图乙所示：工作电路中，灯泡 $L$标有“ $9V0.3A$”的字样， $R_4$为电子嗡鸣器，它的电流达到某一固定值时就会发声报警，其阻值 $R_4=10\Omega$，在 $R_2$温度为 ${20}^{°}\text{C}$的情况下，小明依次进行如下操作：闭合开关 $S_1$和 $S_2$，灯泡 $L$恰好正常发光，此时 $R_0$的电功率为 $P_0$；将 $R_1$的滑片调到最左端时，继电器的衔铁刚好被吸下，使动触点与下方静触点接触：调节 $R_3$的滑片，当 $R_3$与 $R_4$的电压之比 $U_3:U_4=4:1$时，电子嗡鸣器恰好能发声，此时 $R_0$的电功率为 $P_0\text{'}$， $P_0\text{'}:P_0=4:9$，已知电源电压，灯丝电阻都不变，线圈电阻忽略不计，求：

（1）灯泡 $L$的额定功率；

（2）当衔铁刚好被吸下时，控制电路的电流；

（3）将报警温度设为 ${50}^{°}\text{C}$时， $R_1$接入电路的阻值；

（4）工作电路的电源电压 $U_x$。

如图甲所示的电路中，电源电压为 $24V$，电阻 $R_2=20\Omega$，电压表的量程为 $0~15V$．闭合 $S$后，调节滑片 $P$使电压表示数为 $8V$。

（1）电路中的电流为多少？

（2） $R_1$消耗的电功率为多少？

（3）撤去图甲中的 $R_1$、 $R_2$，现有定值电阻 $R_3=10\Omega$，两个滑动变阻器 $R_4$、 $R_5$（最大阻值分别为 $20\Omega$和 $50\Omega )$，请将 $R_4$、 $R_5$其中之一和 $R_3$填入图乙所示的虚线框内。要求：

①闭合 $S$，自由移动滑片 $P$时电压表安全工作且示数不为零， $R_3$两端电压有最大的变化范围。

②按要求完成图乙的电路图。

②求 $R_3$两端电压的变化范围。

在学习了电学知识后，小宝对家里新买的号称“大功率电热毯”进行了研究。他对电热毯的工作电路图进行简化处理后绘制出了如图所示的等效电路图并研究。电路安全保护装置部分小宝由于没有学到相关知识打算以后再研究。

按照说明书介绍，电热毯工作电路等效电源的电压低于 $220V$．通过旋转电热毯的开关，电路可以达到3个档位。如图所示，档位1：单独闭合 $S_1$；档位2：同时闭合 $S_1$、 $S_2$；档位3：同时闭合 $S_1$、 $S_2$、 $S_3$。

小宝根据说明书提供参数进行计算后发现，不考虑灯丝电阻随温度变化，当电热毯处于档位1时，灯泡 $L$ 的功率为其额定功率的 $\frac{9}{16}$， $R_2$消耗的功率为 $1w$；当电热毯处于档位3时，灯泡 $L$正常发光， $R_1$消耗的功率为 $64W$。

请你根据题目所给的信息，完成以下问题。

（1）当电热毯处于档位1时， $R_1$、 $R_2$、灯泡 $L$一起　串　联工作。

当电热毯处于档位2时， $R_1$、 $R_2$、灯泡 $L$中只有　　工作。

（2）求电热毯处于档位1时，灯泡两端实际电压与其额定电压之比 $\frac{U_L}{U_{额}}=$？

（3）求电热毯处于档位3时，通电50秒电流通过 $R_2$产生的热量？

如图甲所示，电源电压保持不变， $R_1$是定值电阻，小灯泡 $L$的额定电压是 $6V$且灯丝电阻不随温度变化。当闭合开关 $S_1$、 $S_3$，断开开关 $S_2$，调节滑动变阻器 $R_2$的滑片，使电压表示数从 $1V$变为 $3V$的过程中，电路总功率变化了 $3.6W$，其中电压表示数为 $3V$时，电流表示数为 $0.3A$；滑动变阻器 $R_2$的电功率 $P_2$与电压表示数 $U_1$的关系如图乙所示，滑动变阻器 $R_2$的滑片在 $a$点、 $b$点时，对应电压表示数为 $U_a$、 $U_b$，且 $U_b=8U_a$．求：

（1）定值电阻 $R_1$的阻值。

（2）电源电压。

（3）滑动变阻器 $R_2$的滑片从 $a$点滑到 $b$点过程中， $R_2$接入电路的阻值范围。

（4）当闭合开关 $S_1$、 $S_2$，断开开关 $S_3$，滑动变阻器 $R_2$的滑片在中点时，小灯泡 $L$恰好正常发光，其电功率为 $P_L$；当滑动变阻器 $R_2$的滑片在阻值最大处时，小灯泡 $L$的电功率为 $P_L\text{'}$．则 $P_L$与 $P_L\text{'}$之比是多少？

如图所示的电路，电源电压恒定， $R_1$、 $R_2$为两个定值电阻， $L$为“ $2.5V0.5W$”的小灯泡。开关 $S_1$、 $S_2$、 $S_3$均闭合时，电流表 $A_1$的示数为 $0.55A$， $A_2$的示数为 $0.1A$；保持 $S_1$闭合，断开 $S_2$、 $S_3$，小灯泡 $L$恰好正常发光。求：

（1）小灯泡正常发光时的阻值 $R_L$；

（2）小灯泡正常发光 $1\mathit{min}$所消耗的电能；

（3）电源电压和电阻 $R_1$、 $R_2$的阻值。

如图所示， $R_0$是阻值为 $10\Omega$的定值电阻， $R$为滑动变阻器，灯泡上标有“ $4V2W$ “字样，且小灯泡的阻值始终保持不变。当断开 $S_2$，闭合 $S$、 $S_1$时，灯泡恰好正常发光，电压表示数为 $U_1$；断开 $S_1$，闭合 $S$、 $S_2$，将滑动变阻器的滑片 $P$置于中点时，电压表数为 $U_2$，已知 $U_2$与 $U_1$相差 $1V$，求：

（1）灯泡的额定电流；

（2）电源的电压；

（3）滑动变阻器最大阻值；

（4）该电路消耗的最小电功率。

如图所示是某款电热水壶及其铭牌的部份参数，当电热水壶正常工作时，求：

额定电压	$220V$
频率	$50\mathit{Hz}$
额定功率	$1000W$
容量	$1.5L$

（1）电热水壶的电阻；

（2）将一壶水从 ${25}^{°}\text{C}$加热到 ${100}^{°}\text{C}$时，水吸收的热量 $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$；

（3）若加热一壶水所需时间为 $10\mathit{min}$，电热水壶的热效率。

在测量“小灯泡电功率”的实验中，已知电源电压为 $3V$，小灯泡额定电压为 $2.5V$，图甲是未连接完整的实验电路。

（1）请你用笔画线代替导线将实物电路连接完整（要求：滑片 $P$向右移动时，小灯泡变亮）

（2）闭合开关后，缓慢移动滑动变阻器的滑片 $P$，当电压表的示数如图乙所示时，其示数为　　 $V$。

（3）改变滑片 $P$的位置，获得多组对应的电压、电流值，如下表所示。由表可知，随着电压的增大，小灯泡的电功率　　（选填“增大”、“不变”或“减小” $)$。

数据序号	1	2	3	4	5	6	7
发光情况	熄灭	熄灭	微光	较暗	不很亮	较亮	明亮
电压 $U/V$	0.2	0.5	1.0	1.3	1.7	2.0	2.5
电流 $I/A$	0.10	0.20	0.38	0.42	0.48	0.52	0.56

（4）根据上表中数据，请在图丙中画出 $I-U$关系图象。

（5）根据图线可求得，当小灯泡两端电压为 $2.2V$时，小灯泡的实际功率为　　 $W$（结果保留一位小数）。

如图甲是定值电阻 $R_0$和有“ $6V6W$”灯泡 $L$的信息图象。将它们接入图乙所示的电路，其中电源电压不变，滑动变阻器 $R$最大阻值为 $8\Omega$，当只闭合开关 $S$、 $S_1$，滑片 $P$位于 $R$最右端时，灯泡 $L$的实际功率为 $\mathit{lW}$．求：

（1） $R_0$的阻值；

（2）灯泡正常发光 $100s$，电流通过灯泡产生的热量；

（3）电源电压；

（4）电路消耗的最大电功率。