初中物理电功和电功率实验题

实验桌上有如下实验器材：稳压电源（电压保持不变）一个、电阻箱一个（电阻箱的符号）、滑动变阻器一个，电流表、电压表各一块，开关一个，导线若干。请用上述实验器材设计实验，证明：当电流一定时，电阻消耗的电功率P跟电阻R成正比。要求：画出实验电路图，写出实验步骤，并设计出实验数据记录表格。

下表是小华在测量额定电压为2.5V的小灯泡电功率实验中所得的部分数据。

次数	电压/V	电流/A	灯泡功率/W	灯泡亮度
1	1.6	0.20	0.32	暗
2	2.5			亮
3	2.8	0.26	0.73	很亮

 

（1）当灯泡两端电压为2.5V时，电路中电流表示数如图所示，则通过灯泡的电流____A。小华认为用三次实验所得功率的平均值作为灯泡的额定功率，可减小实验误差。你认为该灯泡的额定功率为____W。
（2）分析表中数据可以发现小灯泡亮度是变化的，小灯泡的亮度是由____（选填“实际功率”或“额定功率”）决定的。
（3）分析上表中的数据，发现通过灯泡的电流与灯泡两端电压____（选填“一定”或“不是”）成正比，造成这一现象的原因是灯丝电阻随____而变化。

图甲是小明设计的测量一个小灯泡额定功率的电路图。已知定值电阻R₀=15Ω，滑动变阻器R（20Ω  1A），电源电压为18V，小灯泡的额定电压为6V、额定功率约为3W。

（1）闭合开关S前，滑片P应滑到最          。（选填“左端”或“右端”）
（2）小明正确连接电路后，进行实验。小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，通过小灯泡的电流为        A，其实际功率为      W。
（3）电路中定值电阻R₀的作用是                                    。
（4）小明完成上述实验后，小红发现电流表已坏，她利用剩余器材和老师又给的两个开关S₁、S₂及导线，也完成了对小灯泡额定功率的测量。请你在右下侧的虚线框内画出小红完成实验设计的电路图。

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）

实验桌上有如下实验器材：满足实验要求的电源、阻值已知的定值电阻各1个，电阻箱（电路图符号 ）一个。已调零的电流表一块，开关两个，导线若干。请选用上述实验器材，设计一个实验证明“两个电阻R₁与R₂并联时，如果R₁的阻值保持不变，则电阻R₁与R₂并联消耗的总功率P跟电阻R₂消耗的功率P₂关系为：P= P₂ + k（k为常量）”。请你画出实验电路图，写出实验步骤，画出实验数据记录表。

如图所示，小明在进行“测量小灯泡电功率”的实验，他已连接了部分电路，已知电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V．

（1）连接好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表示数为零，则出现故障的原因可能是        ．
（2）故障排除后，小明通过实验测得如下数据，分析数据可知灯泡的额定功率是      W．

实验次数	电压表示数U/V	电流表示数I/A
1	2.0	0.17
2	2.5	0.20
3	3.0	0.22

 
（3）小明想通过实验来比较灯泡“实际电压是额定电压一半时的电功率P₁”和“实际电流是额定电流一半时的电功率P₂”的大小，但小明的同学没有通过实验也比较出了它们的大小，P₁应    P₂（选填“大于”、“小于”或“等于”）．

实验桌上有如下实验器材：电源电压不变的电源一个，阻值已知的定值电阻一个，电阻箱（电路图符号       ）一个，已调零的电流表两块、开关一个，导线若干。请选用上述实验器材，设计一个实验证明：“两个电阻R₁与R₂并联时，如果并联电路两端的电压U及R₁的阻值保持不变，则电阻R₁与R₂消耗的总功率P跟电阻R₂的关系为：（k₁、k₂为常量）”。

在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω，有两个规格分别为“10Ω  1A”、“50Ω  2A”的滑动变阻器，电源电压为6V．

⑴本实验中应该选择规格为         的滑动变阻器；
⑵图甲中已有部分电路连好，请用笔画线代替导线将电路连接完整；
⑶实验前在检查仪器时，发现电流表指针如图乙所示，则接下来的操作是           ．连接电路后，闭合开关，发现移动滑片时，电流表示数变大而电压表示数在减小，出现这种现象的原因是_____________。重新正确连接好电路，闭合开关后，发现无论怎样移动滑动变阻器滑片，灯泡都不亮，电压表示数接近6V，电流表示数几乎为0，电路的故障可能是                ；
⑷排除电路故障后，闭合开关，改变滑动变阻器的阻值，多次测量，并绘制了通过小灯泡的电流随其两端电压变化的关系图象如图丙所示，则小灯泡的额定功率为       W．在多次测量中还发现：当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比       （填“变大”、“变小”或“不变”），导致这一结果的原因是                        ；

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＝                  

如图是“测量小灯泡额定功率”的实验，其中灯泡的额定电压为3.8V，电源电压未知，请你将实验过程补充完整．

（1）如图甲是实验电路，请你用笔画线代替导线将电路补充完整，并使滑动变阻器连入电路的阻值最大（导线不允许交叉）．
（2）实验过程中的某时刻，电压表的示数如图乙所示，为了测量灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向　  　（选填“左”或“右”）端滑动．灯泡正常发光时电流表的示数如图丙为　  A，则灯泡的额定功率为　  　W．
（3）为了考察同学们的能力，老师拿来了一个已知额定电流为0.2A，但额定电压未知的小灯泡，一个已知阻值为R的电阻和两个开关S₁、S₂，利用上面的部分器材为同学们设计了如图丁所示的电路来测量小灯泡的额定功率，请你将下列实验步骤补充完整；
①　       　（填开关S、S₁、S₂的通断情况），调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为　　；
②闭合开关S、S₂，断开S₁，　       　（选填“适当调节滑动变阻器的滑片”“保持滑动变阻器的滑片不动”），读出电压表的示数为U；
③灯泡额定功率的表达式为：P=　      　．