初中物理电功和电功率实验题

如图所示是探究小组在科技节上设计的保温箱的简易图，图中L 是温度传感器，电阻不计，作用相当于一个开关，当温度高于某一设定值时，传感器发出信号，电源断开，停止加热；当温度低于某一设定值时，传感器发出信号，接通电源加热，从而使箱内的温度保持在一定范围内。将温度传感器L和一段阻值为32Ω的电热丝接入电源电压恒为24V的电路中（假设电热丝阻值不随温度变化）。

（1）保温箱的外壳要选用的材料是        （选填“热的不良导体”或“热的良导体”) ；
（2）电路工作时，通过电热丝的电流是       A ；电热丝工作lmin 消耗电能       J；
（3）为了保证某种菌种的培养，保温箱的发热功率需调整为12W，在不改变电源电压和原电热丝的情况下，应在箱内（选填“串”或“并”）联一段阻值为      Ω的电热丝。

小明用电压表、电流表和滑动变阻器等常规器材测量小灯泡（标有额定电压为2.5V，额定功率字迹不清）的电阻：
（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。

（2）在闭合开关之前，图中滑动变阻器的滑片应放在________端（选填“A”或“B”）。
（3）小明将测得的实验数据记录在下表中：

次数	1	2	3	4	5	6	7	8	9
小灯泡两端的电压U/V	0	0.1	0.2	0.4	0.6	1	1.6		2.5
通过小灯泡的电流I/A	0	0.08	0.1	0.12	0.13	0.16	0.2	0.24	0.25
小灯泡的电阻R/Ω		1.25	2.00	3.33	4.62	6.25	8.00		10.00

 
（4）第8次测量时电压表示数如图所示，则小灯泡两端电压为________V，此时灯泡的电阻R_L=______Ω。根据表格中的数据可以算出小灯泡的额定功率P=________W。

（5）根据小明的实验数据在如图所示的坐标系中画出R-U图像。分析：小灯泡的电阻随电压升高而变大的原因是______________________________。

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）。

小华、小玲和小强分别设计了如图所示的三个装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。
（1）在小华设计的图甲这个实验中，电流产生的热量多少是通过________体现出来的，像这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫“转换法”，这种方法在物理学研究中经常用到，请举一例：_________。

（2）在小玲设计的图乙中，将R₁和R₂串联接入电路中，这是为了保证_______相同；
（3）在小强设计的图丙中，小强在烧瓶中装的是煤油，请问他为什么不选择在烧瓶中装满更容易获得的水？____________________________。
（4）在小华进行的图甲实验中，发现装有_______可乐瓶中温度计的示数升高的快。这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越_______，产生的热量越多。
（5）对比三个同学的设计，谈谈他们的优缺点。 

在“测量小灯泡电功率”的实验中，已知干电池是新的，小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡的电阻约为9Ω，滑动变阻器上标有“20Ω 1A”字样。
（1）小泰同学正在连接实验电路．还有部分导线未接上，如图所示。请你和小泰一起用笔画线代替导线，把图中电路连接好。 

（2）实验中小泰同学连接好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，电压表示数为3V，电流表示数为0，故障的原因可能是______； 解决这个故障后，他再次闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡亮度始终不变，则电路中还可能存在的故障是______。
（3）小泰同学排除故障后，再次闭合开关，将滑动变阻器的滑片移到某点时，电压表的示数为2.2V，为测量小灯泡的额定功率应将滑片向______端移动（选填“左”或“右”）。
（4）当电压表的示数等于额定电压时，电流表的示数如图所示，则小灯泡正常发光时的电流是______A，小灯泡的额定功率是______W。

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　   　 $W$。

在“测量小灯泡的功率”的实验中，小灯泡的额定电压是2.5V，滑动变阻器上标有“10Ω 2A”字样，小灯泡的电阻小于10Ω。(8分)
(1)连接不完整的电路如图A所示，请用笔画线代替导线，将实物电路连接完整（要求导线不交叉,滑片向右移动时，电路中电流变小）。

(2)连接好电路后，为了保证电路的安全，要将滑动变阻器滑片移至     端（选填“A”或“B”），才能闭合开关；闭合开关时，发现电流表指针偏向左侧没有刻度的那一边，造成这一故障的原因是        。
(3)排除故障，闭合开关，电压表示数为1.5V，为了让小灯泡正常发光，应将滑片向     端移动（选填“A”或“B”）。
(4)当小灯泡正常发光时，电流表示数如图B所示，通过小灯泡的电流是     A。小灯泡的额定功率是        W。

(5)继续移动滑片，闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表的示数接近3V.发生这种现象的原因可能是_______________________.

在“测量定值电阻阻值”和“测量小灯泡电功率”的实验中：

（1）婷婷要测量定值电阻的阻值，请你将如图乙的电路用笔画出的线连接正确（要求：滑片P向右移动时，通过电阻R的电流变大，导线不得交叉）实验开始前，要将变阻器的滑片P移至    端。婷婷闭合开关，发现电流表有示数，电压表无示数，则出现该故障的原因是                     （写出一种即可）；
（2）她排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片到某一位置时，观察到电流表的示数为0.2A，电压表示数如图甲所示，则定值电阻阻值为   Ω。她仅把这一次实验测得的阻值作为最后的结果，同组的小明认为这种做法不合适，其不合适的理由是    。
（3）测出电阻后，同组的小明将电路中的定值电阻换成了一个额定电压为2.5V的小灯泡，来测量小灯泡的电功率，闭合开关后，调节滑动变阻器滑片P，使电压表示数为    V时，小灯泡正常发光，如果此时电流表示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率是       W。
（4）另一实验小组同学，按正确方法完成实验后，分别绘制了“定值电阻”和“小灯泡”的U—I图像如图所示，则表示“定值电阻”的U—I图像的是         (填“甲”或“乙”），这样判断的依据是    。

一个额定电压是6V的小灯泡，其正常工作时通过的电流约为0.3A.小组想测定这个小灯泡的额定功率，实验室中有如下器材：电流表、电压表、开关各一个，两个规格分别为 “10Ω  1A”、 “50Ω  0.5A”的滑动变阻器，导线若干，电源一只（电压为12V）.

（1）小组设计了如图a所示电路图，通过分析你认为小明应选用规格为      的滑动变阻器。
（2）图b已连接了部分电路，请你根据图a所示电路图，用笔画线代替导线，将电路连接完整，使
滑片向左移动时灯变亮。
（3）小组正确选择了滑动变阻器，将图b的电路补充连接后，闭合开关，发现灯泡发光较暗，电流表有示数．任意移动滑动变阻器的滑片，电压表示数不变（示数不为零）且小于6V.具体原因是                          ；若灯不亮，电流表示数为0而电压表有示数，可能故障是             。
（4）小组排除故障后，继续实验.在实验过程中，眼睛应注意观察        ，当        时，
表明灯正常发光，记下此时电流表的示数。
（5）小组又通过实验测得小灯泡电流随电压变化曲线如图c。由图可知，小灯泡的额定功率是_______ W。

小明和小华同学为了探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，设计了如图所示的实验电路。两个烧瓶A、B中盛有质量、初温相等的煤油，R_A与R_B是阻值不同的电热丝。

（1）R_A与R_B采用串联的连接方式，其目的是为了控制通电时间、         相等。
（2）小明同学为比较R_A与R_B阻值的大小，用电压表分别测出R_A与R_B两端电压大小，发现U_A<U_B，则R_A         R_B（选填“>”、“<”或“=”）。
（3）在相同时间内，可通过观察                 来比较电流通过电热丝产生的热量多少；为了升温较快，实验液体选用煤油而不选用水，主要是水的比热容比煤油            。
（4）小华想改装实验装置用来“测量煤油的比热容大小”，则他们应将烧瓶A中煤油换成与其           （选填“质量”或“体积”）相等的水，并将电热丝R_A换成         的电热丝。测量时，水和煤油的初温均为t₀，通电一段时间后，水和煤油的末温分别为t_水、t_煤油，请写出煤油比热容的表达式：c_煤油=            。（已知水的比热容为c_水）

(7分) 小明设计了如图甲所示的电路图，用来测定额定电压为“2.5伏”的小灯泡的电功率。各元件都完好，电源电压保持不变。

（1）小明将各元件连接成如图乙所示的电路，请指出其中的错误：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）电路调整正确后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当观察到＿＿＿＿＿时，表明小灯泡正常发光，并记录电流表的示数。
（3）为了进一步探究小灯泡的亮度与实际电功率的关系，小明继续调节滑动变阻器的滑片，并记录数据如下表，发现第2次实验小灯泡最亮，此时小灯泡的实际电功率为＿＿＿瓦。

实验次数	1	2	3
电压表示数/伏	2.5	2.8	2.0
电流表示数/安	0.32	0.35	0.27

 

【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。

为了探究影响电热的因素，小伟设计了如图所示电路，烧瓶中盛有质量、初温均相等的煤油，R₂>R₁．

（1）除了温度计外，还需要的测量工具是　     ．实验中煤油吸热的多少是通过来　    反映的（选填“温度计升高的示数”或“加热时间”）．
（2）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，小明选用煤油而不用水做实验，是因为煤油具有　       的特点．
（3）通电一定时间后，乙瓶中的温度计示数升的快，由此得出的实验结论是　      ．
（4）若要在上面的电路中继续探究电热与电流的关系，你接下来的操作是　      ，比较　     ．

小伟和小莉同学做“测定小灯泡的电功率”实验，现有电源（电压为4.5伏）、电压表、电流表、滑动变阻器两个（甲标有“12Ω2A”、乙标有“20Ω2A”字样）、电键及导线若干，已知两个小灯的额定电压分别为1.5伏和3伏，额定功率均不超过1瓦。小伟和小莉各自选取一个变阻器、小灯及其它器材连接电路，闭合电键后，移动变阻器的滑片，直至两个电路中电压表的示数均为3伏时，发现两小灯均已正常发光。这时，小伟电路中变阻器的滑片在中点位置附近、电流表的示数如图所示；小莉对比后发现电路中小灯的亮度比小伟选用的小灯暗。两位同学交流后，发现其中一位同学的电路连接有误，小莉将此时电压表和电流表的示数相乘，得到的电功率为0.96瓦。

（1）实验中电路连接有误的是          （选填“小伟”或“小莉”）。
（2）小伟同学选用的变阻器为         （选填“甲”或“乙”），所测小灯的额定功率为         瓦。
（3）求小莉同学所测小灯的额定功率。（需写出计算过程）