初中物理电功和电功率实验题

小明用图甲所示的电路测量额定电压为 $2.5V$的小灯泡的额定功率。

（1）请你用笔画线代替导线，帮小明把图甲电路连接完整，要求滑动变阻器的滑片向左滑动时灯泡变亮。

（2）正确连接电路后，闭合开关，小灯泡不发光，电流表无示数，电压表示数约等于电源电压，则故障原因可能是　         　。

（3）故障排除后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为 $2.5V$．此时电流表的示数如图乙所示，则通过小灯泡的电流是　           　 $A$，小灯泡的额定功率是　            　 $W$。

（4）完成实验后，小明又设计了如图丙所示的电路图，只用电压表就测量出额定电压为 $U_{额}$的小灯泡的额定功率。已知电源电压恒为 $U$，定值电阻的阻值为 $R_0$．请将实验步骤补充完整。

①　        　（填三个开关闭合与断开情况），调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为　         　，小灯泡正常发光。

②保持滑动变阻器滑片位置不动，　          　（填三个开关闭合与断开情况），记录电压表示数为 $U_{滑}$。

③小灯泡额定功率的表达式 $P_{额}=$　        　（用已知量和所测物理量符号表示）。

如图所示是某款电养生壶及其铭牌的部分参数，当养生壶正常工作时，求：

额定电压	$220V$
频率	$50\mathit{Hz}$
额定功率	$1100W$
容量	$1L$

（1）养生壶正常工作的电阻。

（2）若该养生壶的加热效率为 $80\%$，在标准大气压下，将初温是 ${12}^{°}\text{C}$的一壶水烧开，需要多长时间？ $(c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)$， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3]$

（3）在物理综合实践活动中，小明和小丽同学利用所学习的物理知识，合作测量养生壶的实际功率。电表上标着“ $1200r/(\mathit{kW}·h)$”，他们把家中的其他用电器都与电源断开，仅让养生壶接入电路中烧水， $2\mathit{min}$电能表的转盘转了 $40r$，求电养生壶的实际功率。

小明在实验室探究电学实验，有如下器材：电压表、电流表、滑动变阻器、开关、电源（电压恒为4.5V）、定值电阻R（分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）、小灯泡（额定电压为2.5V）、导线若干。

（1）在探究“电流与电阻的关系”实验中：

①小明设计了如图甲所示电路，请你帮他将图乙所示的实物图连接完整。

②闭合开关前，要将滑动变阻器滑片移至　     　（选填“A”或“B“）端；电路中滑动变阻器起到保护电路和　                         　的作用。

③闭合开关，发现无论如何移动滑动变阻器的滑片，电流表有示数，电压表示数为零，此时电路出现的故障可能是　                           　。

④小明排除故障后继续实验，先将5Ω的电阻接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直到电压表示数为2.5V，记下电流表示数；断开开关，把5欧电阻换为10欧的电阻，再闭合开关，应向　     　（选填“A”或“B“）端移动滑动变阻器的滑片，才能使电压表示数仍为2.5V，同时再记下电流表的示数。

⑤为确保所给的5个定值电阻接入电路后都能正常进行实验，那么，应该选取最大阻值不小于　     　Ω的滑动变阻器。

（2）完成以上实验后，小明将定值电阻换成小灯泡，想要测量它的额定电功率。在不损坏小灯泡的情况下，移动滑动变阻器的滑片，记录多组小灯泡两端的电压值及对应的电流值，根据这些数据绘制出了小灯泡的“I﹣﹣U”关系图象（如图丙所示）。分析图象可知，小灯泡正常工作时灯丝电阻为　     　Ω，小灯泡的额定功率是　      　W．从图象还可以看出，小灯泡灯丝的电阻是　    　（选填“变化或“不变”）的，造成这一现象的原因是灯丝电阻随　    　升高而增大。

在测量额定电压为 $2.5V$ 小灯泡额定功率的实验中，电源电压恒定不变。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中电路连接完整，要求实验时向右移动滑片 $P$ 小灯泡亮度变暗。

（2）实验过程中，某小组的同学将所测得相关数据和现象记录如表：

物理量 次数	电压     $U/V$	电流     $I/A$	灯泡亮度	灯泡实际电功率     $P/W$	灯泡电功率的平均值     $P/W$
1	0.5	0.18	不亮	$P_1$	$P=\frac{P_1+P_2+P_3+P_4+P_5}{5}$
2	1	0.2	发暗光	$P_2$
3	2	0.3	发较亮光	$P_3$
4	2.5	0.32	正常发光	$P_4$
5	2.8	0.34	发光强烈	$P_5$

①小灯泡的额定功率为 　　 $W$ 。

②表格中有一处设计不合理，请指出不合理的设计是 　　；

③分析表中数据还发现灯丝电阻跟 　　有关。

（3）测量额定电压为 $U_0$ 的小灯泡额定功率，物理科代表设计了图乙所示的电路 $(R_0$ 为已知的定值电阻， $R$ 为滑动变阻器）。

①断开开关 $S_1$ ，闭合开关 $S_2$ ，移动滑动变阻器滑片 $P$ ，当电流表示数为 　　时，小灯泡恰好正常发光；

②保持滑动变阻器滑片 $P$ 位置不变，闭合开关 $S_1$ ，断开开关 $S_2$ ，记下电流表示数为 $I$ ；

③推导出小灯泡 $L$ 的额定功率表达式 $P_{额}=$ 　　（用物理量 $U_0$ 、 $R_0$ 和 $I$ 表示）

小明选用如下器材：5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω的定值电阻、最大阻值为30Ω的滑动变阻器、学生电源、电流表、电压表、开关导线若干，进行探究。

（1）探究“电流与电阻的关系”，电源电压为6V，控制电压为2.5V。

①请你帮助小明按照图甲所示电路，用笔画代替导线把图乙中的实物电路连接完整。要求：当滑动变阻器的滑片向左移动时，电流表的指针偏转角度变大

②电路连接正确后，小明用开关试触，发现电压表指针偏转角度很大，电流表无示数，该现象产生的原因是定值电阻发生　    　（填“断路”或“短路”）；

③排除故障后，把5Ω的电阻接入电路，使其两端的电压为2.5V并记下对应的电流值。当把5Ω换为10Ω的电阻后，使其两端的电压恢复到2.5V，此时滑动变阻器连入的阻值，跟原来的相比　    　（填“变大”或“变小”）；

④当小明把25Ω的电阻接入电路中时，发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片都不能使电阻两端电压达到2.5V．电阻两端控制电压2.5V不变，为保证六个电阻单独接入电路中完成实验，应该调节电源使其电压不超过　     　V

⑤由数据得出：当电压一定时，电流与电阻成　    　。

（2）测量小灯泡的额定功率。小明又把定值电阻换成额定电压为3.8V的小灯泡，并把电压表的量程换成0～15V．调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为3.8V，此时电流表的示数如图丙所示，其示数为　    　A，则小灯泡正常发光时的电阻为　    　Ω。

通过大量的实验数据。小明绘制了小灯泡的电流与电压关系图象。由图丁可得出，当灯泡的实际功率变大时，其电阻会　    　（填“变大”“变小”或“不变”）

（3）完成上面实验后，小明想测量额定电压为U_额的小灯泡的额定功率，设计了如图戊所示的电路，已知电源电压为U，定值电阻的阻值为R₀．请帮小明将实验步骤补充完整：

①只闭合开关S、S₁，移动滑动变阻器的滑片，使电流表示数为　     　，小灯泡正常发光；

②只闭合开关S、S₂，使滑动变阻器的滑片　        　（填“向左移”“保持不动”或“向右移”），读出电流表的示数为I；

③小灯泡的额定功率表达式为P_额＝　           　（用字母表示）。

某物理兴趣小组的同学们设计了如甲图所示的电路，其中电源电压不变，灯泡 $L$标有“ $12V6W$”，滑动变阻器 $R$的规格为“ $20\Omega$　 $1A$”。如图乙是定值电阻 $R_0$和灯泡 $L$的电压与电流的关系图象。当断开开关 $S_1$、闭合开关 $S$和 $S_2$，并将滑动变阻器的滑片 $P$位于 $R$最右端时，灯泡 $L$的实际功率为 $1.6W$。

求：（1） $R_0$的阻值；

（2）灯泡正常发光 $10\mathit{min}$，电流通过灯泡所做的功；

（3）电源电压；

（4）电路消耗的最大电功率。

王同学想测量额定电压是2.5V的小灯泡的额定功率，他使用了三节新干电池、“20Ω1A”的滑动变阻器、电压表、电流表、开关和若干导线，连接了如图甲所示的电路。

（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该滑动到最　     　（选填“左”或“右”）端，这样做的目的是　            　。

（2）他闭合开关后，又立即断开了开关，否则会损坏　      　（选填“灯泡”、“电流表”或“电压表”）

（3）他检查电路，发现一处连接错误，只改变了一根导线的连接就将电路修改正确，请你在错误的导线上打“×”，并补画上正确的连线。

（4）实验中，他调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数从1.5V变化到3V，画出了如图乙所示的图象，由于灯丝的电阻随温度的升高而可以判断图象的横坐标为　   　（选填“电压”或“电流”）。

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

（6）取下小灯泡，将阻值为5Ω、10Ω、15Ω的三个定值电阻分别接入电路中原小灯泡位置，可利用该电路探究“电压一定时，电流与电阻的关系”。控制电压一定时，不可以选取的电压值是　     　

A.1.5V B.2V C.2.5V D.3V

小刚在实验室利用图甲所示的实验装置测量额定电压为 $2.5V$小灯泡的额定功率（电源电压恒定）。实验步骤如下：

（1）开关闭合前，应将滑片移到变阻器的 　　（选填“最左”或“最右” $)$端；

（2）闭合开关，移动变阻器的滑片，电流表有示数，而电压表没有示数，故障的原因可能是小灯泡 　　（选填“短路”或“断路” $)$；

（3）排除故障后，移动变阻器的滑片到某一位置时，电压表的示数为 $1V$，此时应将变阻器的滑片向 　　（选填“左”或“右” $)$滑动，直到电压表的示数为 $2.5V$时为止，此时电流表的示数如图乙所示，则电流值为 　　 $A$，小灯泡的额定功率为 　　 $W$。

（4）根据实验数据绘制的通过小灯泡的电流随其两端电压变化的图像，如图丙所示，该图像不是直线的原因是 　　。实验中小灯泡随着它两端电压的增大而逐渐变亮，是因为小灯泡的亮度是由它的 　　决定的。

（5）小刚又设计了如图丁所示的电路，测出了只标有额定电流为 $0.3A$的小灯泡的额定功率。电源电压恒定，变阻器 $R_1$的最大阻值为 $10\Omega$，实验操作如下：

①闭合 $S_1$，断开 $S_2$，移动变阻器 $R_1$的滑片，使电流表的示数为 $0.3A$；

②闭合 $S_2$，断开 $S_1$，保持变阻器 $R_1$的滑片位置不动，移动变阻器 $R_2$的滑片，使电流表的示数仍为 $0.3A$；

③　　，将变阻器 $R_1$的滑片移到最左端，电流表的示数为 $0.6A$，再将变阻器 $R_1$的滑片移到最右端，电流表的示数为 $0.2A$；

④小灯泡的额定功率为 　　 $W$。

在测量标有“3.8V”字样的小灯泡的额定功率实验中，器材有电压为6V的电源，小灯泡（电阻约为10Ω）、电压表（0～3V，0～15V）、电流表（0～0.6A，0～3A）、滑动变阻器R₁“5Ω 1A”、滑动变阻器R₂“10Ω 1A”、开关各一个，导线若干。

（1）如图甲所示的电路中有一条导线连接错误，请在错误的导线上打“×”，并画出改正后的导线。

（2）为了完成实验，应该选择的滑动变阻器是　    　（填“R₁”或“R₂”）。

（3）电路连接正确后，闭合开关，滑片位于某一位置时，电压表示数为3V．为了测量小灯泡的额定功率，应将滑片向　   　（填“左”或“右”）移动。

（4）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则电流表的示数为　     　A，小灯泡的额定功率为　    　W，实验得出的结论：小灯泡的实际功率　   　，小灯泡越亮。

（5）实验时发现通过小灯泡的电流与它两端的电压不成正比，是因为灯丝电阻与　　有关。

（6）实验中若电压表的“0～15V”量程损坏，　    　（填“能”或“不能”）测小灯泡额定功率。

利用所学的知识，完成下面的电学试验。

（一 $)$探究电流与电压、电阻关系

（1）小霞连接了如图甲所示的部分实验电路，请用笔画线代替导线，将电源正确接入电路。

（2）连接好电路，用开关试触，发现电压表指针能转到右侧无刻度处，电流表指针几乎不动。故障原因可能是定值电阻发生　　（填“短路”或“断路）。

（3）排除故障后，正确进行实验，测得三组实验数据，如上表所示。分析表中数据，可得出结论：在电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成　　。

试验次数	1	2	3
电压 $U/V$	1.0	2.0	3.0
电流 $I/A$	0.1	0.2	0.3

（4）小霞继续用图甲电路探究电流与电阻的关系。分别接入三个不同阻值的电阻，保持电源电压 $6V$不变，调节滑动变阻器的滑片，保持电压表示数不变，记下电流表示数，绘制了如图乙所示图象并得出结论。

①实验中小霞选取的滑动变阻器是　　（填“ $60\Omega 0.5A$”“ $30\Omega 1.0A$”或“ $20\Omega 1.2A$” $)$。结合所选的滑动变阻器，把三个定值电阻分别接入电路完成实验，电阻两端控制不变的电压最大是　　 $V$。

②把 $5\Omega$和 $20\Omega$的电阻分别接入电路，控制电阻两端的电压不变，先后两次滑动变阻器的电功率之比是　　。

（二 $)$测量额定电流为 $0.5A$小灯泡 $L_1$的额定功率

小霞选用了一只电压表，一个“ $6V3W$”的小灯泡 $L_2$，设计了如图丙所示的实验电路，其中电源电压恒为 $12V$，请完成下面实验步骤：

（1）如图丙所示，图中 $a$、 $b$处虚线框内，分别为电压表或开关 $S_2$，则在 $a$框内应是　　

（2）正确选择元件并连接电路后，闭合开关 $S$、 $S_1$，断开开关 $S_2$，调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为　　 $V$．此时小灯泡 $L_1$正常发光。

（3）再闭合开关 $S$、 $S_2$，断开 $S_1$，滑动变阻器滑片的位置不变，读出电压表示数如图丁所示，为　　 $V$。

（4）则小灯泡 $L_1$的额定功率为　　 $W$。

小杨同学找到一盏标有" "字样的小灯泡，其额定电功率已模糊不清。她选用如图所示器材测量额定电功率，电源电压恒为 。

（1）图甲所示的实验电路有2段导线未连接，请你用笔画线代替导线将电路补画完整（要求：连线不交叉，滑片 向 端移动时灯泡发光变亮）。

（2）小杨连接电路并检查后。将滑动变阻器的电阻调到最大，再闭合 　　，缓慢移动滑片 ，发现电流表示数有明显变化但电压表无示数，此故障的原因可能是灯泡 　　（选填"短路"或"断路" 。

（3）排除故障后，眼睛注视着电压表和灯泡，移动滑片 逐次改变小灯泡两端的电压，并将测得的数据记录在表中。当电压表的示数为 时应向 　　（选填" "或" " 端移动滑片 ；当电压表的示数为 时电流表的示数如图乙所示，小灯泡的额定电功率为 　　 ；细心的小杨通过分析数据还发现通过小灯泡的电流与两端的电压不成正比，其原因可能是 　　。

数据序号	1	2	3	4	5
电压	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5
电流	0.16	0.20	0.22	0.25

（4）同组的小会同学在此基础上继续探究电流跟电阻的关系，她又增加了五个阻值分别为 、 、 、 、 的定值电阻，其余器材不变。用定值电阻分别更换图甲中的小灯泡，通过实验得到如图丙所示的电流随定值电阻变化的图像，则实验中所用滑动变阻器的最大阻值至少是 　　（选填下列选项前的字母）。

A．
B．
C．
D．

小明在探究"电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关"的实验中，提出了下列猜想：

A．与通电时间有关

B．与电阻大小有关

C．与电压大小有关

D．与电流大小有关

实验器材有：阻值不同的电阻丝若干、蓄电池、火柴、开关和导线若干。

请回答下列问题：

（1）探究猜想A时，将某一电阻丝接入电路，保证安全的情况下使火柴头充分接触电阻丝，闭合开关一段时间后火柴头才燃烧，这一现象说明：

①电阻丝产生的热量通过 　     　的方式传递给火柴头；

②电阻丝产生的热量与通电时间 　     　（选填"有关"或"无关"）；

（2）探究猜想B时，如图所示，将10Ω和20Ω的电阻丝串联接入电路，把两根相同的火柴头分别接触电阻丝（设火柴头与整根电阻丝接触）；

①小明思考，若相同时间内仅有一根电阻丝上的火柴头燃烧，据此能否判断该电阻丝产生的热量多？ 　     　（选填"能"或"不能"）；

②闭合开关较长时间后，发现两电阻丝均发热，但火柴头都没有燃烧。在不改变电源电压的情况下，选择下列哪组电阻丝进行实验更可行？ 　     　（填字母序号）

A.20Ω 30Ω

B.15Ω 15Ω

C.5Ω 25Ω

（3）小明通过上述实验发现：电阻越大，电流产生的热量越多。评估该实验时小明认为：串联电路中不同阻值的电阻两端所分电压不同，那么电流产生的热量与电阻大小有关的结论似乎不可靠。如果改变两电阻丝的连接方式，能否合理完成对猜想B的方案设计 　     　？请你说明理由 　     　。

【实验名称】测量小灯泡的电功率

【实验器材】额定电压为 $2.5V$ 的小灯泡（电阻约 $10\Omega )$ 、电压为 $6V$ 的电源、电流表、电压表、滑动变阻器 $\left(50\Omega 5A\right)$ 、开关、导线若干。

【实验步骤】

（1）用笔画线代替导线将图甲中的电路连接完整（要求：滑动变阻器连入电路时阻值最大）；

（2）电路连接时开关应 　　。小明同学检查电路无误后，闭合开关，发现灯泡不亮但电流表和电压表均有较小的示数，接下来他应该 　　；

（3）小明同学进行实验得到部分实验数据如表，则小灯泡的额定功率为 　　 $W$ ；当小灯泡两端电压为 $1.5V$ 时，小灯泡的亮度 　　（选填"正常"、"较暗"或"较亮" $)$ 。

实验次数	电压     $U/V$	电流     $I/A$	小灯泡亮度	电功率     $P/W$
1	2.5	0.30
2	1.5	0.22
3	3.0	0.32

【拓展】好学的小明同学又向老师要了一个 $R_0=20\Omega$ 的定值电阻，用来替换电路中的电流表。替换后电路如图乙所示，并设计下列方案测量小灯泡的额定功率。

（1）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数等于小灯泡的额定电压；

（2）保持滑片位置不变，电压表所接的 $b$ 接点不动，只断开 $a$ 接点，改接到 $c$ 接点上，测定值电阻 $R_0$ 两端的电压 $U_0$ ；

（3）计算小灯泡的额定功率。

仔细分析发现此方案无法测出小灯泡的额定功率，其原因是：① 　　；② 　　。

小明用图甲所示的电路，做伏安法测定值电阻实验。

（1）按图甲连接电路，闭合开关，调节滑动变阻器滑片后，电流表示数为 $0.3A$，此时电压表的示数如图乙所示，则定值电阻 $R_x$的阻值为　　 $\Omega$；

（2）为了使测量结果更准确，小明进行了多次测量，记录了每次测量中电压表和电流表的数值，计算出每次测量所对应的 $R_x$的阻值，再求 $R_x$的　　；

（3）小明又设计了另一种测量电阻 $R_x$的方案，电路图如图丙所示，电路中定值电阻 $R_0$的阻值已知，电源电压未知。请你完善下列相关操作步骤，并写出电阻 $R_x$的表达式；

①断开 $S_1$，闭合 $S$、 $S_2$，用电压表测　　两端电压，读出电压表示数为 $U_1$；

②　　（填各开关的状态），用电压表测 $R_x$两端电压，读出电压表示数为 $U_2$；

③电阻 $R_x$的阻值表达式为 $R_x$　　（用 $U_1$、 $U_2$、 $R_0$表示）。

（4）小明在完成实验后，利用图丁所示的电路，测出了额定电流为 $I_{额}$的小灯泡 $L$的额定功率。电路中定值电阻 $R_0$的阻值已知，电源电压和滑动变阻器的最大阻值未知。请你完善下列相关操作步骤，并写出小灯泡 $L$的额定功率的表达式。

①断开 $S_2$，闭合 $S$、 $S_1$，调节滑动变阻器的滑片，使电流表示数为　　，小灯泡 $L$正常发光；

②断开 $S_1$，闭合 $S$、 $S_2$，　　，读出电流表示数为 $I_1$；

③断开 $S_1$，闭合 $S$、 $S_2$，调节滑片至最左端，读出电流表示数为 $I_2$；

④小灯泡的额定功率的表达式为 $P_{额}=$　　（用 $I_{额}$、 $I_1$、 $I_2$、 $R_0$表示）。

在“测量小灯泡的电功率”实验中，电源电压恒为6V，小灯泡的额定电压为2.5V。

（1）小明按甲电路图连接对应的电路如图乙所示。闭合开关前，小明发现他连接的电路有错误，只要改接一根导线就可以。请在这根接错的导线上打“×”，在图乙中用笔画线代替导线画出正确的连接。

（2）错误改正后，闭合开关调节滑片P至某一位置时，电压表示数2V；为测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向　   　（填“左”或“右”）移动，使电压表示数为　   　V，此时电流表示数如图丙为　     　A，则小灯泡的额定功率为　    　W。

（3）实验完成后，小明又想利用电源（电压未知）、阻值为R₀的定值电阻、电压表一个、开关三个、导线若干，测出未知定值电阻R₁的阻值。小明经过思考，设计出实验电路图（如图丁所示），实验步骤如下：（请将空白处补全）

①闭合开关S，S₁和S₂，读出电压表示数为U₁；

②　        　，读出电压表示数为U₂；

③未知定值电阻表达式R₁＝　           　。