初中物理电功和电功率实验题

在验证焦耳定律 $(Q=I^2\mathit{Rt})$中电热与电阻的定性关系时，实验小组出现了如图三种电路连接情况（已知 $R_{甲}<R_{乙})$。闭合开关，三种电路的电流表指针均发生了偏转，经过一段时间后观察并记录2根玻璃管内液面上升的高度△ $h$，小组实验报告汇总如下表，请把表格空白处填写完整。

实验电路	玻璃管内液面高度	小组结论	你的合理解释与评价
$A$	液面都不上升	导体产生的热量跟电阻无关	（1）
$B$	液面都上升，且△ $h_{甲}<$△ $h_{乙}$	电流通过导体时，电阻越大，产生的热量就（2）	电流和时间都相同，验证了焦耳定律中 $Q$与 $R$的定性关系
$C$	液面都上升，且△ $h_{甲}$（3）　　△ $h_{乙}$	电流通过导体时，电阻越小，产生的热量就越多	（4）

如图是一款用锂电池供电的平衡台灯，悬挂在中间的木质小球是它的“开关”使用时只需要将上下两个小球靠近，小球就相互吸引，灯管发光。以下为平衡台灯参数：

额定电压：5伏

额定功率：5瓦

光源类型： $\mathit{LED}$

锂电池输出电压：5伏

锂电池容量：4800毫安时

（注：以4800毫安的电流放电能工作1小时）

（1）若 $A$球内置的磁体下端为 $N$极，则 $B$球内置磁体上端为　　极；

（2）求平衡台灯正常发光时电路中的电流；

（3）给该台灯充电时，充电器的输出电压为5伏、电流2安，充电效率为 $80\%$，则为用完电的台灯充满电至少需要多长时间？

如图是一款用锂电池供电的平衡台灯，悬挂在中间的木质小球是它的“开关”使用时只需要将上下两个小球靠近，小球就相互吸引，灯管发光。以下为平衡台灯参数：

额定电压：5伏

额定功率：5瓦

光源类型： $\mathit{LED}$

锂电池输出电压：5伏

锂电池容量：4800毫安时

（注：以4800毫安的电流放电能工作1小时）

（1）若 $A$球内置的磁体下端为 $N$极，则 $B$球内置磁体上端为　　极；

（2）求平衡台灯正常发光时电路中的电流；

（3）给该台灯充电时，充电器的输出电压为5伏、电流2安，充电效率为 $80\%$，则为用完电的台灯充满电至少需要多长时间？

某科学小组对电流通过导体产生热的多少与哪些因素有关进行了研究。装置如图，2只烧瓶内装满煤油，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝 $R_{甲}$ 和 $R_{乙}$ 。

猜想一：电热跟电流的大小有关，电流越大电热越多；

猜想二：电热跟导体的电阻大小有关，电阻越大电热越多。

为验证猜想一，设计以下方案：

①将电阻丝 $R_{甲}$ 和 $R_{乙}$ 串联在电路中，标出2根玻璃管内液面的位置，闭合开关记下电流表的读数 $I_1$ ，经过一段时间后标出2根玻璃管内液面的位置；

②当2根玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关记下电流表的读数 $I_2$ ，经过相同时间后标出2根玻璃管内液面的位置。

请回答下列问题：

（1）为使实验现象明显，经常会采用转换或放大的思想。为比较电热丝产生热量的多少，实验中体现这些思想的设计有 　　。（写出一条即可）。

（2）为验证猜想一，必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度，原因是 　　。

（3）科学研究倡导有依据的猜想，请说出生活中支持猜想二的一个实例： 　　。

小明同学用如图所示电路测量小灯泡的电功率，实验中电源电压保持不变，小灯泡的额定电压是 $2.5V$ 。

（1）请用笔画线代替导线，将图1中的实物电路连接完整，要求滑动变阻器滑片向右滑时电流表示数变大。

（2）连接电路时，开关应 　 　。

（3）正确连接好电路，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数。经检查，电压表完好，则故障可能是小灯泡 　　。

（4）排除故障后，在实验中，小明观察到电压表的示数如图2甲所示，此时小灯泡的电压是 　　 $V$ ；为了测出小灯泡的额定功率，小明应向 　　调节滑动变阻器的滑片。

（5）当电压表示数为 $2.5V$ 时。电流表的示数如图2乙所示，则小灯泡的额定功率是 　　 $W$ 。

小明同学用如图所示电路测量小灯泡的电功率，实验中电源电压保持不变，小灯泡的额定电压是 $2.5V$。

（1）请用笔画线代替导线，将图1中的实物电路连接完整，要求滑动变阻器滑片向右滑时电流表示数变大。

（2）连接电路时，开关应　　。

（3）正确连接好电路，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数。经检查，电压表完好，则故障可能是小灯泡　　。

（4）排除故障后，在实验中，小明观察到电压表的示数如图2甲所示，此时小灯泡的电压是　　 $V$；为了测出小灯泡的额定功率，小明应向　　调节滑动变阻器的滑片。

（5）当电压表示数为 $2.5V$时。电流表的示数如图2乙所示，则小灯泡的额定功率是　　 $W$。

“测量小灯泡的额定功率”实验中，器材有电源、滑动变阻器、两个电流表、小灯泡 $(U_{额}$为 $3.8V)$、定值电阻 $R_0$（阻值为 $10\Omega )$、开关及若干导线。

（1）根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙中未画出的两条导线补充完整。

（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片 $P$应置于　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端。

（3）正确连接电路后闭合开关，发现灯不亮，两电流表有示数且相同，故障可能是　　或　　。

（4）排除故障后，为了测量小灯泡的额定功率，移动滑动变阻器的滑片，直到电流表 $A_2$示数为　　 $A$时，小灯泡正常发光，电流表 $A_1$的示数如图丙，该示数为　　 $A$，则小灯泡的额定功率为　　 $W$。

学习电学知识后，小明做了一系列相关实验来巩固学习成果。

（1）"探究并联电路的电流规律"的实验。

①连接如图甲所示电路时，还剩一根导线没连接，请你用笔画线代替导线，将电路实物图补充完整，要求电流表测L ₁的电流；

②小明分别测量图乙中A、B、C三点的电流，数据如下：

	A点电流I A/A	B点电流I B/A	C点电流I C/A
灯泡L 1、L 2并联	0.2	0.3

图丙是电流表在C点时的示数，则I _C为 　 　A；

③接下来他选用规格 　 　（选填"相同"或"不同"）的小灯泡，再次测量各点电流，这样操作的目的是 　     　。

（2）"测小灯泡额定功率"的实验

小明想测量额定电压为U _额的小灯泡的额定功率，却发现电流表损坏了，他又找来一个滑动变阻器R ₁（最大阻值为R ₁），设计了如图丁所示的电路，连接电路进行实验。

①小明移动滑片P ₀到b ₀端，闭合开关S，接下来操作步骤的合理顺序是 　 　（用字母表示）。

A．移动滑片P到a端；

B．保持滑片P ₀位置不动；

C．调节滑片P ₀使电压表的示数为U _额；

D．移动滑片P到b端，记录此时电压表的示数为U；

②小灯泡的额定功率P _额＝ 　 　（请用题中符号U _额、U、R ₁表示）。

小明设计的电路图如图1，小灯泡 $L_1$ 、 $L_2$ 的额定电压分别为 $2.5V$ 、 $1.5V$ 。

（1）根据电路图，用笔画线表示导线，把图2中的实物连接起来。

（2）电路正确连接后，闭合开关，两灯发光，如图3电压表 $V_1$ 的示数为 　　， $V_2$ 的示数为 $2.8V$ ， $L_2$ 是否正常发光？ 　　。

（3）小明将 $L_1$ 换成额定电压为 $2.5V$ 的 $\mathit{LED}$ ，闭合开关后发现 $\mathit{LED}$ 亮，而 $L_2$ 不亮。

①小明认为此时 $L_2$ 烧断，他判断是否正确？

　 　，依据是 　　。

②小芳认为 $L_2$ 两端电压不够，将图2中的电池增至三节。闭合开关，两灯不亮，此时 $V_1$ 、 $V_2$ 的示数均为 $4.4V$ ，这可能是 　　烧断（选填" $\mathit{LED}$ "" $L_2$ " $)$ 。

如图所示，在测量小灯泡电功率的实验中，已知小灯泡的额定电压为2.5V，电源为两节新干电池。

（1）实验原理　        　；

（2）正确连接电路并测量，得到如下数据：

实验序号	1	2	3	4	5
电压U/V	0.5	1.3	2.1	2.5	2.9
电流I/A	0.16	0.22	0.26	0.28	0.30
发光情况	不发光	较暗	较亮	正常发光	强烈发光

在第1组数据中，电压表和电流表虽然都有示数，却观察到灯泡不发光，主要原因是：　                　；由表格中的数据，计算出小灯泡的额定电功率P_额＝　 　W；

（3）下表是实验过程中出现的不正常现象及检测结果，请分析导致该现象的可能原因，从下列选项中选择一个原因，并将前面的字母填入表格。

A．小灯泡灯丝断了

B．滑动变阻器断路

C．滑动变阻器下面两个接线柱接入电路

现象	检测	原因
灯泡不亮，两表的示数均较小	移动滑片，灯泡仍不亮，两表的示数均不变	①
灯泡不亮，电压表的示数接近电源电压，电流表几乎无示数	取下灯泡，两表的示数均不变	②

现代人的生活节奏越来越快，常用电压力锅煮食物，又快又省电，如图是电压力锅和它的工作电路图。其正常工作时电压为U＝220V，加热时只有R₁工作，保温时只有R₂工作。保温时的额定功率为40W，R₁＝48.4Ω，S₁为压力开关，当压强达到设定值时S₁会自动断开S₂为限时开关，可以设定保温时间。（当S₁闭合时，S₂断开。当S₁断开后，S₂可限时闭合或断开）求：

（1）当锅内气压为150kPa时，锅内气体对锅盖（假设受力面积为400cm²）的压力。

（2）保温电阻R₂的阻值。

（3）现用电压力锅煮食物，锅内的水和食物总质量是1.5kg，初温是30℃，加热到110℃时食物煮好，所用时间是5min，已知水和食物混合物的比热容c＝2.0×10³J/（kg•℃），则此次电压力锅煮食物的效率是多少？

在“测量小灯泡的额定功率”实验中，已连接的部分电路如图甲所示，图中电源电压恒定，小灯泡上只能看到“3.8V”字样。

（1）请你用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整。

（2）正确连接实验电路后，根据实物图，在图乙的虚线框中画出对应的电路图。

（3）当滑动变阻器滑片滑到图示位置时，电压表的示数为4.0V，接着应将滑片向　　滑动，直至灯泡两端电压为额定电压，此时电流表的示数如图丙所示，则灯泡的额定功率为　      　W。

（4）实验中测得许多组灯泡的电流值和电压值，绘制了如图丁所示的图象，计算出灯泡的电阻不是一个定值，小明得出结论：灯泡的电阻随电压的增大而增大，小明的说法是否正确？　     　请说明原因：　                                        　。

小明测量未知电阻R_x的阻值，已知电源电压为6V且保持不变。

（1）请用笔画线代替导线，将图中实物图补充完整（导线不允许交叉），要求滑动变阻器的滑片P向右移动时电流表的示数变大；

（2）正确连接电路后，小明闭合开关，发现电压表无示数，电流表有示数，故障的原因可能是电阻R_x　     　（填“短路”或“断路”）。

（3）排除故障后，小明闭合开关，调节滑动变阻器，测量了三组电压值和对应的电流值，根据每组电压及电流的值，算出每组电阻R_x的阻值，要想得到最终的测量结果，他接下来的做法是　                         　。

（4）实验结束后，小明和同组的小刚想测量小灯泡的额定功率，他们将定值电阻换成额定电压为3.8V，电阻大约为10Ω的小灯泡，实验中他们发现电压表0～15V量程损坏，他们关于实验方案展开了讨论。

小刚：将图中的电阻R_x换成小灯泡后，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端的电压为2V，读出电流表的示数，计算出小灯泡的电阻后，利用公式 $P=\frac{U_{额}{}^{\text{2}}}{R}$计算出小灯泡的额定功率。

小明：应该将电压表并联在滑动变阻器的两端，调节滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为　    　V时，小灯泡两端的电压为额定电压，读出此时电流表的示数，计算出小灯泡的额定功率。

①请你将小明的方案补充完整；

②小刚和小明用各自的方法进行了测量和计算，发现测量结果相差较大，这是什么原因呢？

求助老师后，老师提醒他们，导体的电阻受温度的影响，于是他们利用小刚的实验电路，让小灯泡两端的电压逐次下调，使灯丝的温度不断降低，灯泡变暗直至完全不发光，测得小灯泡的电阻逐渐变小，于是他们明白了，由于灯丝的电阻随温度降低发生变化，导致小刚的测量结果比小明的测量结果　     　（填“大”或“小”）。

室内空气干燥时，可用加湿器给空气加湿，如图甲示数是某型号电热加湿器，简化电路图如图乙，部分技术参数如下表，加湿器的发热电阻（虚线框内的部分）浸没在水中，水箱中的水沸腾后，即可喷出蒸汽，增加空气湿度，移动R的滑片P可调节气雾量大小。

额定电压	200V
最大气雾功率	100W
最小气雾功率	22W
水箱容积	30L
适用面积	20﹣40m^2

（1）当R的滑片P在最左端时，加湿器以最大气雾功率正常工作，求R₀的电阻值。

（2）当R的滑片P在最右端时，加湿器以最小气雾功率正常工作，求R的最大阻值。

（3）已知水箱内加入初温为15℃，质量为0.1kg的纯净水，加湿器正常工作了7分钟，水刚好沸腾产生蒸汽，求此过程中加湿器的功率[水的比热容为c＝4.2×10³J（kg•℃），环境为标准大气压，不计热量损失]

小东在做“测量小灯泡的功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V。

（1）根据电路图甲，用笔画线代替导线将图乙中的实物电路图连接完整。

（2）正确连接电路后，闭合开关前，图乙中滑动变阻器的滑片应位于最　   　（填“左”或“右”）端。闭合开关后，发现小灯泡不亮，电压表示数为零，电流表示数不为零，她提出了如下猜想：①小灯泡短路；②电压表断路；③电流表断路，则猜想　    　（填一种可能）可能正确的。

（3）排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片到某一位置，电压表示数如图丙，读数是　    　V，此时应将滑片向　    　（填“左”或“右”）端移到合适位置，读出电压表，电流表示数，即可算出小灯泡额定功率。

（4）小东将滑片移动到不同位置，逐一读出两表示数后画出小灯泡U﹣I图象如图丁，发现小灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要因素是　   　。