初中物理电功和电功率实验题

在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，实验电路如图1所示，其中R₁＞R₂。

实验一：探究电流产生的热量与电阻大小的关系：

（1）请按照图1中的电路图将图2实物图连接完整；

（2）实验电路按照图1中的电路图连接是为了控制通电时间相同和控制 　     　；电阻丝放出热量的多少，通过 　     　来进行判断。

（3）为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，a、b两瓶中要装入 　     　相等、初温相同的同种液体。为了在较短时间内达到明显的实验效果，实验时选用煤油而不选水，是因为煤油的比热容 　     　水的比热容（选填“大于”、“等于”或“小于”）。

实验二：探究电流产生的热量与电流大小的关系：

（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同。实验发现：用电阻丝R₁加热的煤油，在实验一中温度升高△t₁，在实验二中温度升高△t₁′，则△t₁′　     　2△t₁（选填“大于”、“等于”或“小于”），该实验说明电流产生的热量与电流大小 　     　正比例关系（选填“成”或“不成”）。实验中，用电阻丝R₂加热煤油重复以上实验步骤，也可以得出相同的结论。

（5）如果在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体，并接入两根阻值 　     　的电阻丝（选填“相同”或“不同”），就可用这个装置来探究两种不同液体的吸热性质。假设a烧瓶中液体的质量为m，瓶中电阻丝的阻值为R，测出通过它的电流为I，通电一段时间t后，温度计的示数变化量为△t，若不计热量损失，则a液体的比热容为 　     　（用所给出的物理量写出比热容的表达式）。

小科发现家中电压力锅的铭牌上标有“ $1100W$”字样。他在学习了电能表的相关知识后，想利用家中的电能表来测量电压力锅的实际电功率，看看测出的实际电功率和铭牌上的功率是否相符。

（1）要测量电压力锅的实际电功率，除了家中的电能表，还需要的测量工具是　　。

（2）如图是小科家上月初和上月末的电能表的表盘，他家上月消耗的电能为　　度。

（3）小科家同时工作的家用电器总功率不得超过　　 $W$。

（4）测量时，他断开家里其他用电器，只让电压力锅单独工作 $3\mathit{min}$，观察到电能表指示灯闪烁了80次，则电压力锅在这段时间内消耗的电能是　　 $\mathit{kW}·h$，该电压力锅的实际电功率是　　 $W$．他发现电压力锅的实际电功率与铭牌上标的功率不相符，导致这一现象的原因可能是　　。

如图是小金研究电动机转动是否对小灯泡的亮度有影响的电路图，开始小金先抓住转轴合上开关，观察小灯泡的亮度，接着放开转轴让电动机转动，继续观察小灯泡亮度的变化（已知：小灯泡的电阻为 $R$，电动机线圈电阻为 $r$，电源电压为 $U)$，由此请你回答：

（1）在电动机未转动时， $t$时间内电流在电路中产生的热量为　　（填写表达式）；

（2）在电动机转动时，电流所做的功　　电流在电路中产生的热量（选填“大于”“等于”或“小于” $)$；

（3）小金判断电动机转动后小灯泡会更亮，你认为小金的判断正确吗？并根据学过的知识给以解释。

小黎同学测定标有“ $2.5V$”字样（正常工作电流大约是 $0.25A)$小灯泡的额定功率，现有器材：电源（电压恒为 $6V)$，电流表（量程 $0-0.6A)$，电压表（量程 $0-3V)$，开关、导线若干，另有三种规格的滑动变阻器可供选择： $R_1\left(10\Omega 1A\right)$、 $R_2(20\Omega 0.5A)$、 $R_3(100\Omega 0.1A)$。按如图甲的实验电路进行实验，请完成下列问题：

（1）通过估算，滑动变阻器应选用　　，连接好电路后，闭合开关 $S$，小黎同学发现无论怎样移动滑动变阻器滑片 $P$，小灯泡都不发光，此时电流表示数为零，但电压表有示数，则故障为　　；

$A$．灯泡断路   $B$．灯泡短路

$C$．变阻器断路   $D$．电阻器短路

（2）排除故障后，闭合开关 $S$，电压表示数为 $2.0V$，此时应将滑片 $P$向　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端移动，使电压表示数为　　 $V$，再读出电流表示数，即可求出小灯泡的额定功率。老师告诉小黎，电压表有示数时内部有微弱的电流通过，如果考虑这个微弱电流的影响，所测小灯泡的额定功率偏　　（选填“大”或“小” $)$

（3）同组的小李用甲图实验中的电源、电压表、滑动变阻器，另选单刀双掷开关， $R_0=30\Omega$的定值电阻，按乙图所示的电路来测量该小灯泡的额定功率，你认为此方案　　（选填“可行”或“不可行” $)$

某实验小组的同学设计了如图甲所示的电路图来测量小灯泡的电功率。已知待测小灯泡的额定电压为 $3.8V$ ，小灯泡的额定功率估计在 $1.2W$ 左右。

（1）连接电路前，开关应 　　（选填"断开"或"闭合" $)$ ，电流表的量程应选用 　　（选填" $0~0.6A$ "或" $0~3A$ " $)$ ；

（2）用笔画线代替导线，将乙图中的实物图连接完整。要求：闭合开关后，当滑动变阻器的滑片 $P$ 向左移动时，电流表示数增大；

（3）在调节滑动变阻器滑片 $P$ 的过程中，记录并绘制出通过小灯泡的电流与电压的关系图线，如图丙中的 $a$ 线所示，分析可知，小灯泡的电阻随温度的升高而 　　（选填"增大"、"减小"或"不变" $)$ ；将该小灯泡与一定值电阻 $R$ 串联后接入 $U=6V$ 的电源两端（已知定值电阻的电流与电压的关系图线，如图丙中的 $b$ 线所示），则电路中的总功率为 　　 $W$ 。

小琳想知道一只标明“ $220V40W$”白炽灯不发光时的灯丝电阻有多大，她设计了图甲所示电路原理图，并招来器材动手实验。

（1）按照如图甲所示连接电路，检查无误后闭合开关 $S$，调节滑动变阻器 $R$，电压表和电流表的示数分别如图乙、丙所示，此时灯丝电阻为　　 $\Omega$。

（2）小琳设想如果没有电压表，能否再找一只电流表和一个定值电阻来代替电压表，于是她设计了如图丁所示电路原理图 $(R_0$为阻值已知的定值电阻），连接电路并检查无误后闭合开关 $S$，调节滑动变阻器 $R$，当电流表示数分别为 $I_1$， $I_2$时，灯丝电阻 $R_L=$　　（用 $R_0$， $I_1$， $I_2$表示测量结果）。

（3）小琳用公式 $R=\frac{U^2}{P}$计算出灯泡正常发光时的电阻为 $1210\Omega$，比（1）中测量的电阻大得多，请你帮助小琳给出合理的解释　　。

（4）小琳根据图乙和丙的示数，计算了此时灯泡实际消耗的电功率与灯泡额定功率相差　　 $W$。

在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，提供了如图的实验器材，其中 $R_1>R_2$

实验一：探究电流产生的热量与电阻的关系

（1）请按照图中的电路图将对应实物图连接完整；

（2）电路中电阻丝的连接方式是为了控制　　；电阻丝放出热量的多少，通过　　来进行判断；

（3）闭合开关，经过一定时间，用电阻丝 $R_1$加热的煤油温度升高了△ $t_1$，用电阻丝 $R_2$加热的煤油温度升高了△ $t_2$，那么△ $t_1$　　△ $t_2$（选填“大于”，“等于”或“小于“ $)$。

实验二：探究电流产生的热量与电流的关系

（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑动触头，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同。实验发现：用电阻丝 $R_1$（或 $R_2)$加热的煤油，温度升高量△ $t_1$’（或△ $t_2$’ $)$　　2△ $t_1$（或2△ $t_2)$（选填“大于”，“等于”或“小于” $)$，该实验说明电流产生的热量与电流　　正比例关系。

（5）你认为做这个实验产生误差的主要原因是　　。

小凯和小明为了弄清一个未知电阻的阻值，小凯将未知电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和电源连接成了如图甲所示的电路，小凯正准备闭合开关时，旁边的小明急忙拦住他，说线接错了。

①小是发现只要改接一根导线就可以连接正确，请你检查一下电路，指出改接的是　　（选填： $a$、 $b$、 $c$、 $d$、 $e$、 $f$、 $g)$

②故障排除后，电阻两端的电压表示数如图乙所示，其读数为　　 $V$．（保留两位小数）

③小凯在实验中通过调节滑动变阻器滑片，测出通过电阻 $R$的不同电流和对应的电压值，如下表所示：

$U/V$	0.5	1.0	1.6	1.9	2.5
$I/A$	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5

根据表中的数据在图丙中画出电阻 $R$的 $I-U$关系图象。

④由③中图象求出该电阻的阻值为　　 $\Omega$．（保留一位小数）

⑤将图甲所示电路改成如图丁所示电路，电源电压保持不变，已知 $R_1:R_2:R_3=2:1:1$，测得开关 $S$断开时 $R_2$中的电流为 $I$，消耗功率为 $P$；则开关 $S$闭合后， $R_1$中的电流值为　　 $I$， $R_3$消耗的功率为　　。

小王用如图甲所示的实验装置测量额定电压为2.5V的小灯泡电功率时，电源电压为3V，若所用器材均能满足实验需要。

（1）用笔画线菩代导线，将实物电路连接完整：

（2）连接电路时，开关要 　   　（选填“断开”或“闭合”）；滑动变阻器滑片应该移到连入电路阻值 　   　位置；

（3）实验过程中，当电压表示数为2.5V时小灯泡正常发光，由图乙可知，此时电流表的示数为 　   　A，小灯泡正常发光时的电阻为 　   　Ω，小灯泡的额定功率为 　   　W；

（4）小王受此实验启发，想测定电动自行车上用作照明的LED（发光二极管）额定功率。在老师的帮助下通过实验得到该LED的I﹣U图象如图丙所示。由图象可知LED灯的电阻随电压的增大而 　   　（选填“增大、“不变”或“减小”）。查阅资料知道该LED的额定电压为3V，结合图象可得该LED的额定功率为 　   　W。

小聪同学做“测量小灯泡的电功率”的实验，所用器材有电压恒为 $6V$的电源。额定电压为 $2.5V$的小灯泡以及符合实验要求的电表，开关和导线，如图甲是小聪没有连接完整的电路。

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲的电路连接完整。

（2）小聪同学连接电路后闭合并关，移动滑动变阻器滑片 $P$，发现小灯泡始终不亮，电压表指针明显偏转，电流表指针无偏转，故障可能是　　

$A$．小灯泡短路；

$B$．小灯泡断路；

$C$．滑动变阻器短路；

$D$．滑动变阻器断路

（3）小聪同学纠正错误后闭合开关，移动滑动变阻器滑片 $P$，使小灯泡正常发光，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为　　 $W$。

（4）老师告诉小聪，与小灯泡的电阻相比较，电流表的电阻非常小，电压表的电阻非常大，由于电流表、电压表电阻的影响，测量后计算出的电功率值会　　（选填“偏大”“偏小”或“不变” $)$。

小兵同学通过实验测量灯泡 $L_1$ 、 $L_2$ 的额定功率， $L_1$ 、 $L_2$ 分别标有" $2.5V$ "和" $3.8V$ "字样，电源电压恒为 $6V$ ，电压表只有 $0~3V$ 量程可以用。

（1）如图甲所示，是小兵设计的测 $L_1$ 额定功率的实验电路图，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接（要求滑片向 $A$ 端移动灯泡变亮）。

（2）连好电路后，按实验规范操作，先把滑动变阻器的滑片 $P$ 移到 　　（选填" $A$ "或" $B$ " $)$ 端，然后闭合开关 $S$ ，小兵发现 $L_1$ 不发光，电流表有示数，电压表无示数，则电路的故障可能是 $L_1$ 　　（选填"断路"或"短路" $)$ 。

（3）排除故障后，按实验规范操作，刚闭合开关 $S$ 时，电压表示数为 $1V$ ，电流表示数如图丙所示，读数为 　　 $A$ ，滑动变阻器的最大阻值为 　　 $\Omega$ ；调节滑片 $P$ 得到如表中的数据， $L_1$ 的额定功率为 　　 $W$ 。

实验次数	1	2	3
电压  $\left(V\right)$	1.0	2.5	2.8
电流（A）		0.30	0.32

（4）小兵在原电路中用 $L_2$ 替换 $L_1$ 开始测量 $L_2$ 的额定功率，按实验规范操作，刚闭合开关 $S$ 时，电压表示数为 $1.5V$ ，接着小兵发现该电路无法完成测量，于是设计了一个新方案：把电压表改接到滑动变阻器两端，只需调节滑片 $P$ 使电压表示数为 　　 $V$ ， $L_2$ 就会正常发光。

（5）小兵根据新方案连好电路，按实验规范操作，刚闭合开关 $S$ 时，发现电压表示数超过了量程，立即断开开关思考解决办法，请你对此说出一种合理的解决办法： 　　。

小华利用如图甲所示的电路测量额定电压为3.8V的小灯泡的额定功率。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲的实物图连接完整（要求滑动变阻器滑片向右移动时灯泡变亮）。

（2）小华在连接电路最后一根导线时灯泡立即发光，则她连接电路时存在的错误是 　        　。

（3）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 　        　W。实际测量时，电压表有示数时内部有微弱的电流通过，若考虑这个微弱电流的影响，则所测小灯泡的额定功率偏 　        　。

（4）小明想利用小华的实验器材测量一未知电阻R _x的阻值，发现电流表损坏，善于动脑的小明认真思考后，利用小华实验中小灯泡的额定电压U _额和测得的额定电流I _额，设计如图丙所示电路，测出R _x的阻值，请你帮助小明补全实验步骤。

①先闭合开关S、S ₁，调节滑动变阻器滑片使电压表示数为 　        　；

②再断开开关S ₁，闭合开关S ₂，保持滑动变阻器滑片位置不变，读出此时电压表示数为U；

③待测电阻R _x＝ 　        　（用所测物理量和已知物理量符号表示）

"圆梦"学习小组在"测量小灯泡的电功率"实验中，小灯泡额定电压为 。

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整（导线不得交叉）。（其他接法合理即可）

（2）正确连接电路后，闭合开关，发现电流表指针不动。但用手按住开关，发现电流表指针摆动，出现这种现象的原因是 　　。

（3）排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 　　 。

（4）小组的同学在实验中又测出了几组数据，请你帮他们设计一个实验记录表格。

用如图甲所示电路测量额定电压为 $2.5V$ 的小灯泡的电阻，根据实验数据绘制的小灯泡的 $I-U$ 图象如图乙所示。

（1）为保证实验顺利进行，应选用 　　（选填序号）滑动变阻器。

$A.$  "  $10\Omega 0.5A$ "

$B.$  "  $50\Omega 0.3A$ "

$C.$  "  $100\Omega 0.2A$ "

（2）用笔画线代替导线，将图甲所示电路补充完整。

（3）电路连接完整后闭合开关，小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，可能是小灯泡 　　。

（4）排除故障后进行实验，当滑动变阻器的滑片位于某一位置时，电流表示数如图丙所示，为测量小灯泡正常发光时的电阻，应将滑片向 　　（选填"左"或"右" $)$ 移动。

（5）由图象可知，小灯泡正常发光时的电阻为 　　 $\Omega$ ；额定功率为 　　 $W$ 。

（6）由图象可知，实验过程中小灯泡的电阻是逐渐变大的，滑动变阻器接入电路的电阻是逐渐变小的，则小灯泡电阻的变化量△ $R_L$ 　　（选填"大于"、"小于"或"等于" $)$ 滑动变阻器电阻的变化量△ $R$ 。

在研究导体电阻与哪些因素有关的实验中，小明采用了图中所示的电路。闭合开关，夹子 $P$向左滑动时，电阻丝连入电路的长度变长，观察到电流表示数变小，灯的亮度变暗。小明在得出导体电阻与长度关系的同时，还得出”灯泡的亮度由电流大小决定“的结论。

（1）你认为小明关于灯泡的亮度由电流大小决定的结论是　的。

（2）小丽用 $L_1$ “ $6V3W$ “和 $L_2$” $6V2W$ “的两个小灯泡及 $6V$的电源等器材，设计如下实验来验证小明的结论是否正确，请你帮她将实验步骤填写完整：

①将两个小灯泡串联，接到 $6V$的电路中，则通过两灯的电流　　；灯　　两端的电压较大；可观察到灯　　较亮；

②将两个小灯泡并联，接到 $6V$的电路中，则两灯两端的电压　　；通过灯　　的电流较大，可观察到灯　　较亮。

（3）由以上实验可以得出灯泡的亮度由　　决定。