初中物理电功率的计算实验题

小明按如图所示的电路进行实验，已知电源电压不变，闭合开关，改变a、b之间的电阻箱R的阻值，得到一组电压表的示数U—R的图象如图乙所示。

（1）随着电阻箱接入电路中的阻值增大，定值电阻R₀两端的电压_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）．
（2）将a、b间的电阻箱换成未知电阻Rx，读得电压表示数为4.5V，则Rx=______Ω，此时电路中电流为______ A。
（3）取下Rx，分别将电阻R_A和R_B接入a、b之间，读得对应的电压表示数为1V和3V，在这两种情况下，R₀上消耗的电功率变化了多少？

在做电学实验时，我们多次按照如图所示的电路图连接器材并进行实验。

（1）该实验电路图能够进行哪些电学实验？（写出三个实验名称即可）
                                            。
（2）根据图所示的电流表、电压表的表盘示数，请你计算出相关物理量。

（3）根据上面所示的电路图，把下图中提供的器材用笔画线代替导线将它们连接起来。如果想利用该实物图研究电流与电阻的关系，请写出需要增加的器材。

伏安法测量额定电压为2伏的小灯泡的额定功率，实验时按甲图连接电路，电源电压为3伏，移动滑动变阻器滑片，读出电压表和电流表示数绘制成I-U的图像如图乙。

(1)根据乙图中数据，计算小灯泡的额定功率。
(2)当小灯泡正常工作时，滑动变阻器接入电路的电阻为多大?
(3)从乙图可知通电灯丝的电阻不恒定，实验中影响灯丝电阻变化的因素是_____________。

小金在测量小灯泡的电功率时，将实验器材连成如图甲所示的电路。

（1）请你指出图甲中连线的错误：______________________________。
（2）在图乙中画出正确的实物连线图。
（3）若在某次实验中，电流表、电压表的读数如图丙所示，则电流表读数为________A，电压表读数为_______V，小灯泡此时的实际功率为___________W。

某校科技小组的同学们用PTC元件（即半导体陶瓷材料）制作了一个电加热保温杯。常温下的凉开水放在杯内可加热至60℃，并利用这种元件的电学特性设定保温温度为60℃。已知所用的PTC元件的阻值R_T随温度的变化关系如图甲，使用时PTC元件如图乙接入家庭电路中。

请回答下列问题：
（1）当温度为60℃时，电路中的电流是          A，通电1min，PTC元件消耗的电能是          J。
（2）PTC元件的最大电功率是          W。
（3）保温杯可以利用PTC元件的特性进行保温的原理是：当温度达到60℃时，PTC元件发热功率等于散热功率（即在相同时间内产生的热量与散失的热量相等），温度保持不变。从图甲可以看出，①当它的温度高于60℃时，                           ，温度下降；②当温度低于60℃时，                       ，温度上升。因此保温杯中的水可以保持在60℃左右。

为提高电网对极端气候、重大自然灾害的抵御能力，国家电网公司2008年重点科技减灾防灾项目——直流熔冰装置研制成功。该装置需要1至2万千瓦的功率，最大融冰电流可达6000安，最长融冰距离可达200公里，从而避免因线路结冰而倒杆断线。如图为位于某电网线路上相距几十公里的甲、乙两地之间输电线路和处于乙地的熔冰装置示意图，熔冰装置上的“+”、“-”是两个接线端子。（进行熔冰时交流电已切断）

（1）你猜想设计该熔冰装置的依据是     ，在熔冰过程中能量的转化是     ；
（2）若要对甲、乙两地之间的“2”和“3”两根输电线同时熔冰，请你在图中以笔画线代替导线，进行切实可行的连接，实现熔冰；
（3）在上述熔冰过程中，若每根输电线的电阻是R，启动熔冰装置后，电路中的电流是I，则输电线消耗的电功率是     。

定值电阻R₁、R₂和标有额定功率为“0.9W”字样白炽灯L以及特殊电子元件E（电阻随温度升高而减小）并联接在电路中，且R₁＜R₂，改变电路两端电压U，通过每个电阻、电灯和特殊电子元件的电流也相应改变，根据实验数据绘出四个电子元件（或用电器）的I一U（或U一I）图线，如图所示。
 
（1）甲乙丙三个图像中，表示白炽灯的是     ，白炽灯的额定电流为     A.
（2）若将定值电阻R₁与特殊电子元件E并联后接在电压为3V电路中，电路消耗的总功率是    W.
（3）若将定值电阻R₂与白炽灯L串联后，接在电压为3.5V的电路中，则灯泡的实际功率是    W.

一个额定电压是2.5伏的小灯泡，其正常工作时电阻约10欧。小明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、电键各一个，两个规格分别为
A：“5Ω 1A”，B：“20Ω  0.5A”，的滑动变阻器，导线若干，电源（电压为6伏）。

（1）小明设计了如图（a）所示电路图，通过分析你认为小明应选用规格为   （选填A或B）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。   （用2B铅笔在答题纸的相应位置作图）。
（3）小明正确选择了滑动变阻器，按图（a）的电路图连接好电路，闭合电建，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2.5伏。发生上述原因的是           。
（4）小明排除故障后，继续实验。当电压表的示数为2.5V时．电流表的示数（如图（c）所示），小灯泡的额定功率是        W。
（5）小明根据测量灯泡实际功率的多组实验数据，作出了U—I
图象，如图所示。结果发现图线不是直线，
这是因为                              。

（6）想用a图继续探究电流与电压的关系，如何更换器材？
______________________________________。
（7）在第（6）问的基础上，想继续研究电流与电阻的关系，如何操作？_______
说出操作依据：______________________________________。

要测定一个额定电压为2.5V小灯泡的额定功率。

（1）请将图中的电路元件连接成实验电路（连线不交叉）。
（2）电路接通后，无论怎样调节滑动变阻器的滑片，小灯泡均不发光，电压表的示数约为3V，电流表的示数几乎为零。请说出一种导致这种现象的可能原因：                  。

（3）小灯泡正常发光时，电流表指针的位置如图所示，则通过小灯泡的电流是    A，小灯泡的额定功率是         W。

王强同学观察到现在的手电筒大都由原来的一个小灯泡换成了多颗发光二极管，他通过使用发现这种手电筒非常明亮而且还非常省电。他很好奇，于是就到电子器材商店买了两颗这种发光二极管准备用实验测出它的额定功率。从包装盒上，他了解到这种发光二极管的额定电压是3V，正常发光时电阻约为80Ω左右。当他选好器材（电源是电压为6V的蓄电池，滑动变阻器上标有“20Ω 1A”字样）并将实验电路连成如图甲所示的情况后： 
 
（1）请你用笔画线当导线，替他把电路连接完整（要求选择合适的量程，导线不交叉）；
（2）实验前，老师建议王强同学先使用电压表的大量程。王强将电路连好并检查无误后，应将滑动变阻器滑片移到     端（选题“A”或“B”）。这时，他闭合开关后发现发光二极管非常明亮且还冒烟，接着就被烧坏了。产生这种现象的原因是                  ；
（3）当王强找到原因换上合适的器材后，按照正确的操作规则将电压表的示数调到 3 V，这时他观察到电流表示数如图乙所示．则这时通过发光二极管的电流是        A，发光二极管的额定功率是        W；
（4）在这个实验中，滑动变阻器所起的作用是：
①                             ；②                              。

定值电阻R消耗的电功率P随R两端电压U变化的图像如图所示。请根据图像和已有知识判断：当电阻R两端电压U为2.5V时，电阻R消耗的电功率P为          。

在学校创新比赛中，小亮同学设计了一个多档位的电热水器。图甲所示是他设计的电热水器的工作电路图，R₁和R₂是两根电热丝。他设计的旋转开关如图乙所示，旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的边缘依次有共10个金属触点（在图乙中用“○”表示，“○”中标有1、2、3、4编号，编号相同的触点用导线连接）。可以绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将相邻的触点连接。例如，图乙中，旋钮上的箭头指向图中位置D，此时，金属滑片将1、2两触点接通，同时另一端也将3、4两触点接通。当旋钮上的箭头指向A、B、C、D不同位置时，可以实现四档加热功率。他设计的四档加热功率如下表所示：

1．如果要实现旋转开关沿某个方向转动时，加热功率依次递减或递增，通过计算，分析说明电热丝R₁和R₂的阻值应该分别为多大?旋钮上的箭头指向A、B、C、D不同位置时，分别对应哪一档加热功率?
2．小亮根据计算结果，借助电池组、电压表和电流表分别截取了电阻大小符合要求的两根电热丝，并按电路图连接好。经检查无误后，小亮将电热器接入家庭电路，同时借助电能表和手表测量电热器在不同档位工作时实际消耗的电功率，结果发现每一档的实际功率均小于按照电热丝电阻值计算的结果，测量后发现电源电压为220V。请简单解释产生这种偏差的原因。
3．使用中他发现水温开始升高较快，后来水温升高越来越慢，最后甚至会保持某个温度不再升高，此时水并没有沸腾。并且选择加热档位功率越小，水能够达到的最高温度越低，这是为什么?

LED灯是一种新型的环保节能灯，小梦为了探究LED灯与家用普通白炽灯、普通节能灯的发光效率，他用如图所示的装置进行了实验（其中R₀为光敏电阻，其电阻值与光照强度成反比）其实验步骤如下：

① 先把“220V 15W”的普通白炽灯接入灯座，通过调整，使灯泡与温度计的玻璃泡距离约为2cm，灯泡与热敏电阻的距离约为30cm。闭合开关S和S₁，通电10min，分别读出温度计和电流表的示数，并填入下表。
②接着分别把标有“220V 15W”的普通节能灯和LED灯接入灯座，重复上述实验。
根据小梦的探究，请回答：
（1）电能转化为内能最多的灯是         ，这是通过观察            来比较的。
（2）电能转化为光能最多的灯是         ，这是通过观察          来比较的。
（3）LED灯的发光效率较              （填“高”或“低”）。
（4）设白炽灯的发光亮度与它的电功率成正比，综合分析表中数据可知，15W的LED灯的发光亮度与         的白炽灯发光亮度相当。

在“测量小灯泡电功率”的实验中，已知电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V。

(1) 连接电路时，开关应_____________。
(2) 闭合开关前，应先将滑动变阻器的滑片移到_________端(选填“A”或“B”)。闭合开关后，发现小灯泡不亮，电流表指针偏转，电压表示数为零，产生故障的原因可能是_________。若闭合开关后，发现灯泡不亮，电流表的示数为零，电压表的示数为3V，产生的故障的原因可能是__________________。
(3)排除故障后，实验得到的数据如下表。在第1次实验中，小灯泡两端电压为2V时，电流表示数如图乙所示，则通过小灯泡的电流为_________A，此时小灯泡的实际功率为_________W。

实验次数	电压表示数U/V	电流表示数I/A	小灯泡电功率P/W
1	2.0
2	2.5	0.22	0.55
3	2.8	0.24	0.67

 (4) 由上表可知，小灯泡的额定功率为_________W。
(5) 某同学根据测出的三组数据求出各次电阻，发现灯泡不同电压下的电阻值不同，这是因为灯泡的电阻值与____________有关。

小林利用定值电阻R进行实验，记录的实验数据如下表所示。表中I为通过电阻R的电流，P为电阻R的电功率。请根据表中数据归纳电功率P与电流I的关系：在    的条件下，P =      。

I/A	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7
P/W	1.2	2.7	4.8	7.5	10.8	14.7