初中物理电功和电功率实验题

小洋和同学们通过暑期的勤工俭学为残疾人老王买了一辆电动轮椅。为了帮助老王正确使用，小洋研究了说明书，电动轮椅的原理简图如图所示。他了解到，操纵杆可操纵双刀双掷开关 $S$以及滑动变阻器 $R_1$的滑片 $P$．前推操纵杆时轮椅慢慢前进，继续前推操纵杆时轮椅快速前进；后拉操纵杆时轮椅慢慢后退。蓄电池的电压 $U=24V$（保持不变）， $R_2$为定值电阻。

（1）原理图中双刀双掷开关 $S$中间的连接物（深色部分）为　　（选填“导体”或“绝缘体” $)$；

（2）从原理图和以上描述可知，当开关接到　　、　　两个接线柱时，轮椅前进。若轮椅以 $3m/s$的速度匀速前进了 $8s$，此过程中轮椅受到的平均阻力为 $5N$，电池的输出功率为 $25W$，求此过程中轮椅工作的效率；

（3）当轮椅后退时电动机的功率是 $7W$，此时电流表示数为 $0.5A$，求 $R_2$的阻值。

小华同学做“测定小灯泡的功率”的实验，所用灯泡的额定电压是2.5V．

（1）如图是她实验的电路，但连接不完整，请你用笔画线代替电线帮他完成电路的连接．
（2）电路连接完整后，闭合开关，发现电流表示数为0，电压表有示数，如果故障只可能出在灯泡或滑动变阻器上，则故障原因是                                             ．
（3）排出故障，闭合开关，当向右移动滑动变阻器的滑片P时，电压表的示数将      ，电流表的示数将          ．（均填“变大”、“变小”或“不变”）
（4）实验的有关记录如表：

实验次数	1	2	3
电压（V）	1.50	2.50	2.80
电流（A）	0.16	0.25	0.26
功率（W）	0.24		0.728
灯丝电阻（Ω）	9.4		10.8

①请你计算出对应的功率填入表中对应栏内．
小华同学注意到灯的亮度变化是：第一次比第二次暗，第三次比第二次更亮．你认为，根据她观察的现象和实验数据分析，你可得出一些什么结论是                                  ．
②她还注意到，这个实验记录也可以用来计算灯丝的电阻，请你计算出对应的电阻填入表中对应栏内．小华有些纳闷儿：导体的电阻不是与电压、电流无关吗？怎么三次计算的灯丝电阻却不一样呢？请你对此作出恰当的解释：                                                                         ．

在“测小灯泡电功率实验”中，电源电压为3V，小灯泡额定电压为2.5V。

（1）请用笔画线代替导线将图甲所示的实物电路连接完整（要求：滑动变阻器的滑片向右移动时小灯变亮）。

（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调至最　    　（填“左”或“右”）端。

（3）闭合开关后，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，则电路故障原因是　                                                                     　。

（4）故障排除后，闭合开关，移动滑片，当电压表示数为1.5V时，电流表示数如图乙所示，则此时小灯泡的功率为　    　W．若使小灯泡正常发光，应将滑片向　   　（填“左”或“右”）端移动。

（5）若将图甲中小灯泡换成定值电阻，其他元件不变，下列实验可完成的是　    　

A．探究通电导体产生的热量与电阻的关系

B．探究电流与电压的关系

C．探究电流与电阻的关系。

小明在拆装手电筒时，发现手电筒的小灯泡上标有“3.8V”的字样，但上面的电流值已经模糊不清，他想通过实验测量该灯泡正常发光时的电功率，图甲为他所连的实验电路，电源由三节干电池串联构成。
(1)经检查发现电路接线有错误，小雨只做了一处改动就闭合开关进行实验．请在他接错的导线上打上“×”，并改正。
(2)电路连接正确后好，闭合开关后，发现灯泡不发光，电流表无示数，但电压表示数接近电源电压，则产生此故障的原因可能是        。
(3)排除故障后继续实验时，小雨移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为3.8V 时，电流表的示数如图乙所示．则该小灯泡的额定电流为       A，正常发光时的功率为        W。

(4)在此实验的基础上，老师又出示了数百欧的电阻R_x，提问能否用上述方法进行测量该电阻的阻值．同学们分析得出上述方案不行，原因是：                                                 。
接着，小明与其他同学经过讨论，通过增加一电阻箱R（0～9999W，5A）、定值电阻R₀（200W，2A）、单刀双掷开关等器材，设计出了如图丙所示的方案，实验按下列步骤进行，请将有关步骤填写完整，并回答相关问题。

①第一步：按电路图正确连接电路；
②第二步：将开关S拨到a，记下电压表示数为U₀；
③第三步：将开关S拨到b，调节        ，使得电压表示数为        ，读出电阻箱的阻值大小，该阻值大小就是R_x的大小。
④该方案测电阻有不足之处，你认为不足之处是：
                                                                        。

小明和小华在实验室做如下两个电学实验：

实验次数	电阻     $R/\Omega$	电流     $I/A$
1	5	0.32
2	10	0.16
3	20	0.08

（1）在探究"通过导体的电流与电阻的关系"实验中，小明所用的器材有：新干电池两节， $5\Omega$ 、 $10\Omega$ 、 $20\Omega$ 的定值电阻各一个，电流表、电压表、" $20\Omega 1A$ "的滑动变阻器、开关各一个及导线若干。

①实验中小明将 $5\Omega$ 的电阻接入电路中，连接的电路如图甲所示，经检查发现有一根导线连接错误，请你在这根导线上打" $\times$ "，并用笔画线代替导线画出正确的接法；

②改正错误后，将滑片调至 　　（选填" $A$ "或" $B$ " $)$ 端，闭合开关，调节滑动变阻器滑片至某一位置，使电压表示数为 $1.6V$ ，读出电流表的示数并记录在表格中，将此时滑片的位置标记为 $M$ ；

③接着将 $5\Omega$ 的电阻换为 $10\Omega$ ，调节滑动变阻器，使电压表示数仍为 $1.6V$ ，读出对应电流表的示数并记录，此时滑片的位置在 $M$ 的 　　（选填"左侧"或"右侧" $)$ ；

④最后小明换用 $20\Omega$ 的电阻继续进行实验并记录电流表的示数；分析表中数据，可得到的结论是： 　　。

（2）小华利用电源（电压恒定且未知）、电流表、电阻箱 $(0~999.9\Omega )$ 、铭牌不清楚的滑动变阻器、开关、单刀双掷开关各一个及导线若干，设计了如图乙所示电路，测出了额定电流为 $I_{额}$ 的小灯泡的额定功率请你帮助小华补全实验方案：

①闭合开关 $S_1$ ，将开关 $S_2$ 拨至1，调节电阻箱 $R_1$ ，使 　　，读出此时电阻箱接入电路中的阻值为 $R$ ；

②仍闭合开关 $S_1$ ，将开关 $S_2$ 拨至2，只调节 $R_2$ ，使电流表示数为 $I_{额}$ ；

③在步骤②的基础上，将 $R_1$ 阻值调为0， $R_2$ 的滑片 　　（填滑动变阻器滑片的位置变化情况），并读出电流表示数为 $I$ ；

④则小灯泡额定功率的表达式为： $P=$ 　　（用已知量和所测物理量的符号表示）；

⑤实验后小华发现，电路中只需将 　　和 　　互换位置，可以更简单地测出小灯泡的额定功率。

物理实验复习时，小美和小丽再探有关杠杆平衡的问题

（1）小美先将杠杆调节至水平位置平衡，在左右两侧各挂如图甲所示的钩码后，杠杆的   端下降．要使杠杆重新在水平位置平衡，如果不改变钩码总数和悬挂点位置，只需将                    即可．
（2）小丽还想探究当动力和阻力在杠杆同侧时杠杆的平衡情况，于是她将杠杆左侧的所有钩码拿掉，结果杠杆转至竖直位置，如图乙所示．小丽在A点施加一个始终水平向右的拉力F，却发现无论用多大的力都不能将杠杆拉至水平位置平衡．你认为原因是                   ．
（3）他们认为（2）问中拉力是做功的．如果水平向右的拉力F大小不变，OA长L，将杠杆从竖直位置拉着转过30°的过程中，拉力F做功为   ．

小玉同学在“探究电流与电压和电阻的关系”实验中，选用器材如下：电压为4.5V的电源，阻值为0～50Ω的滑动变阻器，电流表，电压表，开关，5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值电阻各一个，导线若干。

（1）连接电路时，开关应　      　。实验前，调节滑动变阻器的滑片使其阻值　      　。

（2）请用笔画线代替导线，将图甲的实验电路连接完整。

（3）试触时，小玉同学发现电流表无示数，电压表指针超过量程，则电路的故障可能是定值电阻　      　（填“短路”或“断路”）。

（4）在探究电流与电压的关系时：

①多次改变滑片的位置，测出了多组实验数据，记录表格如下。当电压表示数为2.8V时，电流表的示数如图乙所示为　      　A。

②分析表格中的实验数据得出结论：当电阻一定时，导体中的电流与导体两端电压

成　    　比。

电压U/V	1.0	1.4	2.0	2.4	2.8
电流I/A	0.1	0.14	0.20	0.24

③不能用小灯泡代替定值电阻做上述实验，原因是小灯泡灯丝的电阻是随　   　的变化而改变的。

（5）在探究电流与电阻的关系时：

①保持定值电阻两端电压1.5V不变，将5Ω电阻换成10Ω电阻，需要将滑动变阻器滑片向　    　（填“A”或“B”）端滑动。

②将15Ω电阻换成30Ω电阻时，无论怎样移动滑片，都无法使电压表的示数达到1.5V，原因是滑动变阻器的最大阻值　 　（填“过大”或“过小”）。

（6）完成上述实验后，小玉想测量小灯泡的额定功率（额定电流为0.2A），她经过认真思考，设计了如图丙所示的电路，并计算出小灯泡的额定功率（R的阻值为5Ω，电源电压为4.5V）。

请你帮她补全下面的实验内容：

①闭合S、S₁，断开S₂，移动滑动变阻器的滑片，使电流表示数为　     　A。

②闭合S、S₂，断开S₁，滑动变阻器滑片　      　（填“左移”“右移”或“不动”），读出电流表示数为0.3A。

③小灯泡的额定功率为P_额＝　    　W。

某同学做“测量小灯泡电功率”实验中，所用电源电压恒为4V，小灯泡的螺旋套上标有“2.5V”字样

（1）在检查仪器时，发现电流表的指针如图所示，则他接下来的操作是 ．

（2）请你根据图电路图用笔画线代替导线，将图中未完成的电路连接好．要求：滑动变阻器的滑片向右移动时，连入电路的阻值变小，导线不能交叉．
 
（3）检查仪器和电路无误后，闭合开关，调节调动变阻器片到某一位置时，电压表示数如图所示，现要测定小灯泡的额定功率，应将滑片适当地向 （选填“左”或“右”）移动，同时眼睛应观察 电压的示数，使它示数为       。

（4）改变滑动变阻器的阻值，多次测量通过小灯泡的电流和它两端的电压，根据记录的数据画出了如图所示的小灯泡的电流随电压变化的关系图象．由此可知，小灯泡的额定功率为 W，小灯泡灯的电阻随电压的增大而 （选填“增大”、“不变”或“减小”）．

（5）完成了上述实验后，小明进一步探究通电直导线周围的磁场分布情况，找来小磁针、铁屑、硬纸板等，做了如图所示的实验，发现了直导线周围的磁场是以导线为圆心的同心圆圈，并找到了判断直导线周围磁场的方法：“用右手握住直导线．让大拇指指向直导线中电流的方向，则弯曲的四指所指方向为磁场方向．”请你用小明的方法判断如中小磁针北极转向 ．图中小磁针北极转向 （两空均选填“纸内”或“纸外”）．

小明和同学们探究“电流与电阻的关系”的实验：

（1）小明选择了如下器材：电源（电压恒为 $4.5V)$、滑动变阻器“ $20\Omega 2A$“、电流表、电压表、开关、定值电阻 $(5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$、 $20\Omega$的各一个）、导线若干。

①小明在检查实验仪器时，发现电流表的指针偏向“0”刻度线的左侧，小明应　       　；

②请用笔画线代替导线帮助小明完成图甲电路的连接；

③开关闭合前，小明应将滑动变阻器的滑片置于　      　（选填“ $A$”或“ $B$“） 端；闭合开关后，发现电流表有示数，电压表示数为零。经检查，电流表、电压表正常且连接完好，则电路存在的故障可能是　      　。

④排除故障后，小明先将 $5\Omega$电阻接入电路，调节滑动变阻器滑片使电阻两端的电压为 $2V$，再将 $5\Omega$电阻换成 $10\Omega$电阻后，小明接下来的操作是　        　；当把 $10\Omega$的电阻换成 $20\Omega$的电阻后，无论怎样调节滑动变阻器滑片都无法使电压表示数达到控制值，说明　        　。

⑤更换器材后重新实验，小明得出的结论是：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成　          　比。

（2）上述实验结束后，小明和同学们想要测量额定电流为 $0.3A$小灯泡的额定功率，却发现电压表已经损坏，

于是他们利用“ $20\Omega 2A$”的滑动变阻器以及原有器材，又设计了如图乙所示电路，测量过程如下：

①　         　（填开关通断情况），移动滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为 $0.3A$时，小灯泡正常发光；

②保持滑动变阻器的滑片位置不动，　        　（填开关通断情况），记下电流表的示数为 $0.3A$；

③则小灯泡的额定电功率为　      　 $W$。

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）。

利用电压恒为6V的电源、标有“20Ω 1A”字样的滑动变阻器R_P，完成下列电学实验：

（1）探究电流与电阻的关系。

①实验电路图如图甲所示，图乙是它的实物连接图。其中有一条导线连接有误，若闭合开关S，电压表的指针将　     　（填“向左”、“向右”或“不会”）偏转，请将连接错误的导线画“×”，并用笔画线代替导线画出正确连线；

②改正错误后进行实验，先将滑动变阻器的滑片移到最　   　端（填“左”或“右），再分别将10Ω、20Ω、40Ω的电阻接在图甲的A、B间，正确完成三次实验后，电流表指针的位置分别如图丙中a、b、c所示，可知实验中，A、B间控制不变的电压为　    　V，可得结论：当　       　一定时，通过导体的电流与导体的电阻成　         　；

③为了使实验结论更具有普遍性，又将50Ω的电阻接在A、B间，闭合开关S，发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片，都不能使电压表的示数与上次实验相同，为了能够完成实验，应该换用最大阻值至少为　      　Ω的滑动变阻器。

（2）利用图丁所示电路测量未知电阻R₀的阻值，所用电源电压仍为6V。

①闭合开关S，断开开关S₁、S₂，将滑动变阻器的滑片移至最左端，电流表的示数为0.2A；

②则可以计算出R₀的阻值为　      　Ω。

（3）利用图丁所示的电路测量额定电流为I_额的小灯泡额定功率。（R₀为已知量）

①将图丁中的开关　     　（填“S₁”或“S₂”）和电流表互换位置，并将开关S和该开关闭合，另一个开关断开调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为　    　，小灯泡正常发光；

②保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开与电流表互换位置的开关，闭合开关S和另一个开关，读出电流表的示数为I；

③小灯泡额定功率的表达式：P_额＝　         　。（用符号或数值表示均可）

在“测定小灯泡的电功率”的实验中，选用如图甲所示的器材，其中电源电压为6V，小灯泡的额定电压为2.5V（灯丝电阻约为12Ω）。

⑴为了能够顺利完成实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用          
A．“10Ω  0.5A”的滑动变阻器
B．“50Ω  0.5A”的滑动变阻器
⑵用笔画线代替导线，将图甲所示的实物电路连接完整。
⑶闭合开关前，应将图甲中所示的滑动变阻器的滑片滑到        （选填“A”或“B”）端。
⑷闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，若电路只有一处故障，则故障原因是                          。
⑸排除故障后，闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图乙所示，其读数是     V；为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向     （选填“A”或“B”）端移动。

⑹根据实验测得的数据，绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像（如图丙所示）。分析图像可知：
①小灯泡的额定功率为          W。② 小灯泡灯丝电阻是变化的，主要是受           变化的影响。
③实验中观察到：当小灯泡两端的电压低于0.5V时，小灯泡不发光，根据图像分析其原因是           。
⑺完成上述实验后，小华在缺少电压表的情况下，根据绘制出的小灯泡电流与电压关系图像，设计出了一个测未知定值电阻的电路，如图丁所示。请根据电路图写出其中一次测量的实验步骤：
①                                    
②                                    
表达式：Rx＝