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。

如图所示的电路中，电阻 $R_1=36\Omega$，闭合开关 $S$后，移动滑动变阻器 $R_2$的滑片处于某一位置时，电压表的示数为 $6V$，电流表的示数为 $0.5A$．求：

（1）此时滑动变阻器 $R_2$接入电路的阻值；

（2）此时滑动变阻器 $R_2$消耗的电功率；

（3）电源电压。

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　      　 $W$。

小久利用电压恒为 $6V$的电源，额定电压为 $3.8V$的小灯泡， $10\Omega$、 $20\Omega$、 $30\Omega$、 $40\Omega$、 $50\Omega$的定值电阻，铭牌上标有“ $20\Omega 1A$”的滑动变阻器，电压表电流表，开关，导线完成了下列电学实验。

（1）探究电流与电阻关系。

①他设计的电路图如图甲所示，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调到最　    　（填“左”或“右”）端。他将 $10\Omega$的定值电阻接入电路中，调节滑动变阻器的滑片，使定值电阻两端电压为 $4V$读出电流表示数。保持滑动变阻器的滑片位置不变，把 $10\Omega$的定值电阻换成 $20\Omega$的定值电阻，为了使电压表的示数保持不变，应将滑动变阻器的滑片向　    　（填“左”或“右”）端移动。

②他将定值电阻分别单独接入电路中，保持定值电阻两端电压为 $4V$，最多可以完成　　次实验。通过实验可得出结论：电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成　   　。

（2）测量小灯泡额定功率。

①小久设计了如图乙所示的电路。闭合开关，观察到小灯泡不发光，电流表无示数，则电压表示数为　   　 $V$。

②小久检查电路时，发现所连接电路存在一处错误。请你在错误的导线上画“ $\times$”，用笔画线代替导线，画出正确的连线。

③排除故障后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片。当电压表示数为 $3.8V$时，电流表的示数如图丙所示，则电流表示数为　     　 $A$，小灯泡的额定功率为　     　 $W$。

（3）小久找来额定电压为 $2.5V$的小灯泡和开关，利用上述实验用过的电压为 $6V$的电源和“ $20\Omega 1A$”的滑动变阻器，设计了如图丁所示的电路，测出了额定电压为 $2.5V$小灯泡的额定功率。请帮他将实验过程补充完整：

①闭合开关 $S$、 $S_1$、 $S_2$，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为　     　 $V$时，小灯泡正常发光。

②闭合开关 $S$、 $S_1$，断开 $S_2$，保持滑片位置不变，读出电压表示数为 $2.5V$。

③　      　（填所有开关的闭合或断开状态），读出电压表的示数为 $5V$。

④小灯泡的额定功率 $P_{额}=$　       　 $W$．

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）。

测量小灯泡的额定功率

（1）如图1甲所示是测量额定电压为 $3.8V$小灯泡的额定功率的实验电路。检查发现电路中有一根导线连接错误，此时若闭合开关，电流表的指针将　    　（填“正常偏转”或“几乎不动”），请你在错误的导线上画“Ⅹ”，并用笔画线代替导线，将电路连接正确。

（2）正确连接电路后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为 $3.8V$，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图1乙所示，电流值为　    　 $A$，则小灯泡的额定功率　      　 $W$。

（3）实验后，小明又想测量一个额定电压为 $6V$阻值约为 $8\Omega$的小灯泡的额定功率，但发现电流表和电压表的大量程均已损坏，于是找来一个阻值为 $10\Omega$的定值电阻，设计了如图1丙所示的实验电路，其中电源电压恒为 $8V$请完成下面的实验步骤：

①在图2所示的三个选项中，选出能对应填入虚线框内合理的元件组合　     　。

②正确选择元件并连接电路后，闭合开关 $S$调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为　　 $V$，小灯泡正常发光，此时电流表的示数为 $0.5A$，则小灯泡的额定功率为　   　 $W$。

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“测定小灯泡电功率”的实验中，小灯泡额定电压为2.5V。

（1）图甲中有一根导线连接错误，请在错误的导线上画“×”，并在图中改正（导线不许交叉）。

（2）正确连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮。两电表无示数。为判断故障、将电压表与滑动变阻器并联，电压表有示数，则电路发生故障的原因是　                        　。

（3）排除故障后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P到某一点，电压表示数如图乙所示为　       　V。

（4）根据实验记录绘制Ⅰ﹣U图象如图丙所示，根据图象信息，计算小灯泡的额定功率是　       　W。

（5）完成上述实验后，小敏设计了如图丁所示的电路，测出了额定电流为I_额的小灯泡的额定功率。实验方案如下：（电源电压不变，滑动变阻器R₁的最大阻值为R₁）

①按电路图连接电路。

②闭合开关　       　，移动R₁滑片，使电流表的示数为I_额灯泡正常发光。

③闭合开关　       　，保持R₁滑片位置不动，移动R₂滑片，使电流表的示数为I_额。

④保持　        　滑片位置不动，将另一个滑动变阻器滑片移到最左端，电流表的示数为I₁，再将此滑动变阻器的滑片移到最右端，电流表的示数为I₂。

⑤小灯泡额定功率的表达式为P_额＝　          　。（用I_额、I₁、I₂、R₁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）。

下面是小溪所做的电学实验：

（一）探究电流与电阻的关系。

（1）小溪用5Ω、10Ω、15Ω和20Ω四个电阻、电压恒为4.5V的电源、“20Ω 1A”的滑动变阻器等器材连接成部分实验电路，实验过程中控制电阻两端的电压2V不变。请用笔画线代替导线把电路补充完整。

（2）正确连接电路后开始实验。小溪发现换上　     　Ω的电阻后，移动滑片，电压表示数始终不能达到需要控制的电压值，不能完成实验。为了使四个电阻单独接入电路都能完成实验，他应该适当　     　（填“增大”或“减小”）控制的电压值。通过实验数据可以得出的结论是：　      　一定时，导体中电流与电阻成　     　。

（二）测量小灯泡的额定功率。

（1）小溪按乙图连接电路，测量标有“3.8V”的小灯泡的额定功率，她使用了电压表的小量程，调节变阻器滑片，使电压表示数为2V，读出此时电流表的示数为0.2A，求出小灯泡的电阻为　     　Ω，并利用公式 $P_{额}=\frac{U_{额}^2}{R}$求出了小灯泡的额定功率。然后她又换用电压表的大量程，调节变阻器滑片，使电压表示数为3.8V时，电流表示数如图丙所示为　     　A，小灯泡的额定功率为　    　W．小溪发现两次得到的额定功率值有较大差异，根本原因是　                                　。

（2）小溪又设计了一个方案测量额定电压为3V的小灯泡的额定功率。电路如图丁所示（电源电压为6V，滑动变阻器规格为“20Ω 1A”）。请把下面的实验步骤补充完整。

①只闭合开关S和S₂，调节变阻器的滑片，使电压表V₂的示数为　    　V，此时小灯泡正常发光；

②只闭合开关　            　，保持滑片P的位置不动，此时V₁的示数为1V，V₂的示数为2V；

③该灯泡的额定功率P_额＝　     　W。

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

小红在“测定小灯泡的电功率”的实验中，选择了额定电压为2.5V的小灯泡，电源电压保持6V不变，滑动变阻器规格为“40Ω 1A”，连接电路如图甲所示。

（1）小红所连接电路存在一处错误，请你在错误的导线上面“x”，用笔画线代替导线，画出正确的连线。

（2）正确连接电路后闭合开关，发现电流表有示数，电压表无示数，则电路中存在的故障可能是　     　（选填“灯泡”或“电压表”）断路。

（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片，当电压表示数为2V时，电流表的示数如图乙所示，此时电流表的示数为　    　A，小灯泡的功率为　    　W。

（4）若使小灯泡正常发光，应将滑片向　   　（选填“左”或“右”）移动至电压表示数为       　V。

（5）小红想要继续探究“电流与电阻的关系”，只将小灯泡换成阻值不同的定值电阻，实验时控制定值电阻两端的电压保持2V不变，则更换的定值电阻的阻值不能大于　   　Ω。

（6）老师又拿来一个额定电流为I_m的小灯泡，来测量小灯泡的额定功率。设计了如图丙所示电路，电源电压未知、电阻的阻值为R₀．请你将实验步骤补充完整。

①只闭合开关　      　（选填“S₁”或“S₂”），将滑动变阻器的滑片移至最左端，读出电压表V₁的示数为U₁；

②只闭合开关　      　（选填“S₁”或“S₂”），再次调节滑片，直到电压表V₂的示数为　              　，此时小灯泡正常发光，电压表V₁的示数为U₂；

③小灯泡额定功率的表达式是P_额＝　                  　。

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。

琳琳小组在做“测量小灯泡电功率”的实验，实验前他们观察到小灯泡上标有“2.5V”字样。

（1）在电路连接完成后，闭合开关前，同组同学检查电路，发现她有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”，并在图中正确连线。

（2）正确连接电路后，闭合开关，在移动滑动变阻器滑片的过程中，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，其原因可能是　     　（选填符号）。

A．灯泡断路 B．灯泡短路

C．滑动变阻器断路 D．滑动变阻器短路

（3）故障排除后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片在某一位置时，电流表、电压表的示数如图乙所示，则此时通过小灯泡的电流是　    　A；小灯泡两端的电压是　 　V；若使小灯泡正常发光，则应调节滑动变阻器使电压表的示数为　     　V。

（4）实验结束，琳琳小组根据实验数据绘制了如图丙所示的图象，则小灯泡正常发光时的电阻大约是　      　Ω（保留一位小数）。

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＝　           　。