初中物理电功率的计算实验题

小琳想知道一只标明“ $220V40W$”白炽灯不发光时的灯丝电阻有多大，她设计了图甲所示电路原理图，并招来器材动手实验。

（1）按照如图甲所示连接电路，检查无误后闭合开关 $S$，调节滑动变阻器 $R$，电压表和电流表的示数分别如图乙、丙所示，此时灯丝电阻为　　 $\Omega$。

（2）小琳设想如果没有电压表，能否再找一只电流表和一个定值电阻来代替电压表，于是她设计了如图丁所示电路原理图 $(R_0$为阻值已知的定值电阻），连接电路并检查无误后闭合开关 $S$，调节滑动变阻器 $R$，当电流表示数分别为 $I_1$， $I_2$时，灯丝电阻 $R_L=$　　（用 $R_0$， $I_1$， $I_2$表示测量结果）。

（3）小琳用公式 $R=\frac{U^2}{P}$计算出灯泡正常发光时的电阻为 $1210\Omega$，比（1）中测量的电阻大得多，请你帮助小琳给出合理的解释　　。

（4）小琳根据图乙和丙的示数，计算了此时灯泡实际消耗的电功率与灯泡额定功率相差　　 $W$。

某同学做“测定小灯泡的电功率”实验，电源电压3V且保持不变，滑动变阻器标有“3A、5Ω”的字样，所用小灯泡是额定电压为“2.5V”和“2.2V”中的一个。

（1）电路图如图所示，图中尚有两根导线未连接，请用笔画线代替导线补上。

（2）在连接电路中，开关应处于　　状态。（填“闭合”或“断开”）

（3）闭合开关前，滑动变阻器上的滑片，应移到　　端（填“左”或“右”）

（4）闭合开关后，移到滑动变阻器的滑片，发现滑片在中点附近位置时，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图，小灯泡的额定电流为　　A，则该实验中所用小灯泡的额定功率为　　W．继续移到滑动变阻器的滑片，发现小灯泡发出耀眼的亮光，则此时小灯泡的功率　　额定功率。（填“大于”、“等于”或“小于”）。

如图1所示为某型号室内电加热器，有高温和低温两个挡位，额定电压为 $220V$，高温挡和低温挡功率分别为 $2200W$和 $1000W$，简化电路如图2所示。

（1）使用电加热器时，要插入三孔插座，是为了将金属外壳与　　相连，当开关 $S_1$闭合、 $S_2$断开时，电加热器处于　　温挡。

（2）请计算电阻丝 $R_1$的阻值和通过电阻丝 $R_2$的电流。（结果保留一位小数）

（3）在额定电压下，使用高温挡工作3小时，电加热器产生的热量是多少焦耳？

小宁测量小灯泡的电功率，已知小灯泡的额定电压为 $2.5V$ ．电源电压为 $4.5V$ 。

（1）小宁连接了如图甲所示的电路，闭合开关后会出现 　　。

$A$ ．小灯泡发光 $B$ ．电压表有示数 $C$ ．电流表有示数 $D$ ．电压表无示数

（2）小宁改正错误后将电路重新连接，闭合开关，看到小灯泡非常亮，随后灯泡熄灭，小宁仔细观察小灯泡，发现灯丝烧断。小宁在操作过程中的不当之处是 　　。

（3）小宁解决问题后，完成实验。记录的数据如表所示，小宁对实验数据进行了计算分析发现，当小灯泡两端的电压增大时，通过它的电流增大，小灯泡消耗的电功率增大，灯泡的亮度越亮，这说明灯泡的亮度取决于它的 　　（填"额定功率"或"实际功率" $)$ ；小宁根据实验数据又绘制了小灯泡的 $I-U$ 图象（如图乙所示），根据图象，得出小灯泡的额定功率是 　　 $W$ ；小宁发现图象是曲线，原因是 　　。

次数	电压 $U/V$	电流 $I/A$	电功率 $P/W$	灯泡亮度
1	1.5	0.18	0.27	发光较暗
2	2.5			正常发光
3	3.0	0.28	0.84	发光很亮

实验老师为“测量小灯泡额定功率”准备了如下器材：电源（电压恒为 $6V)$开关、电压表和电流表各一只、额定电压为 $2.5V$的待测小灯泡（电阻约为 $10\Omega )$、滑动变阻器 $($ “ $20\Omega 1A$” $)$、导线若干。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物图连接完整（要求：滑片向右移动灯泡变亮）。

（2）闭合开关前电流表的指针如图乙所示，其原因是　　。

（3）故障排除后，调节滑动变阻器的滑片，并绘制了小灯泡的电流随其两端电压变化的关系如图丙所示，则小灯泡的额定功率为　　 $W$．从图象中还发现：当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比　　（选填“变大”、“变小或“不变” $)$。

（4）小陈同学为了验证电流跟电阻的关系，他又借到了一个滑动变阻器 $(50\Omega 0.5A)$和五个定值电阻 $(5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$、 $20\Omega$、 $25\Omega )$，其余器材不变。用定值电阻更换甲图中的灯泡，小陈同学得到如图丁所示的电流随定值电阻变化的图象，则实验中他所用的滑动变阻器是　　（选填字母： $A.20\Omega 1\mathit{AB}.50\Omega 0.5A)$，若某次实验中滑动变阻器连入的阻值为 $14\Omega$，则所用定值电阻的阻值为　　 $\Omega$。

（5）下课前老师布置了一道课后作业。要求：在只有下列实验器材的前提下测出未知定值电阻 $\mathit{Rx}$的阻值。实验器材：电阻 $R_x$、电源（电压恒定但未知）、滑动变阻器（已知最大阻值为 $R_0)$、电流表、开关、导线若干。

小张同学设计了如图戊所示的电路图，用以下步骤测 $R_x$的阻值。

①闭合开关 $S$，移动滑片 $P$至 $B$端，记下电流表示数 $I_1$；

②移动滑片 $P$至 $A$端，记下电流表示数 $I_2(I_2$未超过电流表的量程）；

③请帮他写出 $\mathit{Rx}$的表达式： $R_x=$　　（用字母 $R_0$、 $I_1$、 $I_2$表示）。

在测量小灯泡电功率的实验中，电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡正常发光时的电阻约为10Ω。

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲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，连入电路的电阻变大；连线不得交叉。
（2）电路检查无误后，小宇同学闭合开关，电压表示数如图乙，这时他若想测量小灯泡的额定功率，他应_________________________________。
（3）小宇同学继续实验，记录多组数据，并绘制成图丙所示的I－U关系图象，根据图象信息，可以得出：小灯泡的额定功率是_______；小灯泡的实际功率随实际电压的增大而      ______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
（4）实验结束后，小宇又分别计算出三次实验时灯丝的电阻，发现三次灯丝的电阻并不相等，你能帮小宇解释三次实验时灯丝的电阻不同的原因吗？ ________________________________ 。

如图是一种可以自由飞行、悬停的无人相机。如表为该相机的部分参数，请回答下列问题：

质量	0.24千克	机翼外壳材料	碳纤维
额定功律	40瓦	额定电压	5伏

（1）已知该相机镜头的焦距为 $f$，在正常拍射时，镜头与被拍摄物体间的距离 $u$应满足　　（选填“ $u>2f$”、“ $f<u<2f$” $)$

（2）该相机在一定时间内升离了50米，计算该相机在此过程中克服自身重力做的功。

（3）计算该相机正常工作时的电流。

为进行节能灯和白炽灯耗能情况的比较研究。
（1）小明和小华打开客厅内的一盏节能灯，节能灯正常发光。接着他们找到了小明家的电能表，如图所示，由此可知小明家中的用电器的总功率最大不能超过____W。

（2）他们以指示灯某一次闪烁后立即开始计时，1min中内电能表指示灯闪烁了50次，根据该数据可算出小明家电路中电流做功的功率为____W。
（3）小明感到此结果与普通节能灯的功率明显不符，其原因最可能是（ ）

A．小明家的节能灯比较特殊，功率很大

B．小明在时间测量中存在一定的误差

C．小明没有关闭其他的用电器

D．小明在计数存在错误

（4）小明解决了研究中存在的问题后，再次回到电能表前，仍以指示灯某一次闪烁后立即开始计时，计时1min，电能表指示灯还未闪烁，因而无法计算节能灯电功率，于是他们各自提出不同的实验方案：
小明的方案：测量3min内电能表指示灯闪烁的次数，计算出节能灯的电功率；
小华的方案：测量电能表指示灯闪烁3次所用时间，计算出节能灯的电功率。
你认为____（选“小明”或“小华”）的方案更合理。
（5）小华按自己方案操作，以指示灯某次闪烁开始计时，并记为第1次，到指示灯闪烁第4次结束计时，刚好360s，则小明家节能灯的电功率____W。若该节能灯与60W的普通白炽灯亮度相同，则该节能灯与亮度相同的白炽灯相比，可以节约____%的电能。

某课外科技小组设计了如图所示的电路来测量电源 $U$和待测电阻 $R_x$的值，已知滑动变阻器的最大阻值为 $20\Omega$，其实验步骤如下：

（1）这个小组的同学按电路图连接好电路后，将滑动变阻器滑片 $P$滑到最右端 $b$点，闭合开关 $S_1$，断开开关 $S_2$，无论怎样移动滑片 $P$发现电压表有示数但始终保持不变。电路故障的原因可能是　　（写出一种原因即可）

（2）排除故障后，将滑动变阻器的滑片 $P$滑到最右端的 $b$点，闭合开关 $S_1$和 $S_2$．电压表的示数为 $3V$；再断开开关 $S_2$，此时电压表的示数为 $2.4V$，则电源电压 $U=$　　 $V$，待测电阻 $R_x=$　　 $\Omega$

（3）保持 $S_1$闭合， $S_2$断开，当滑片 $P$恰好滑到滑动变阻器的中点时，电压表的示数应为　　 $V$，待测电阻 $R_x$的电功率为　　 $W$。

现要测量小灯泡的功率。小薇同学选择了满足这个实验要求的器材，并连接了部分电路，如图甲所示。

（1）请添加一根导线，完成图甲所示的实验电路的连接。

（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑至　　端（选填“ $a$”或“ $b$” $)$。

（3）闭合开关，调节滑动变阻器，当电压表示数为 $1.9V$时，电流表示数如图乙所示，为　　 $A$，此时小灯泡的功率为　　 $W$。

王力同学在学校看到电工师傅们正在更换安全出口指示灯，他发现这些指示灯都是 $\mathit{LED}$ 灯（发光二极管，电路元件符号为 $)$ ，在实验室他找来了一只标有" $5V$ "字样的 $\mathit{LED}$ 灯，电压为 $9V$ 的电源，并设计了如图甲所示的电路。

（1）如图甲所示，闭合开关 $S$ 前，要将滑动变阻器的滑片置于 　　（选填" $a$ "或" $b$ " $)$ 端，闭合开关 $S$ 后移动滑片 $P$ ， $\mathit{LED}$ 灯发光，测得4组数据并在坐标纸上描点如图乙所示。当该 $\mathit{LED}$ 灯正常工作时， $\mathit{LED}$ 灯的额定功率为 　　 $W$ ，此时变阻器 $R_P$ 接入电路的阻值是 　　 $\Omega$ 。再调节滑动变阻器，当 $\mathit{LED}$ 灯两端电压达到 $6V$ 时，该 $\mathit{LED}$ 灯并未烧毁，则 $\mathit{LED}$ 灯在 $6V$ 电压下工作 $10s$ 消耗的电能为 　　 $J$ 。

（2）在图甲中断开 $S$ ，只改变电源的正负极后再闭合 $S$ ， $\mathit{LED}$ 灯不发光、电流表示数几乎为零，但电压表有示数，此时 $\mathit{LED}$ 灯所在的电路相当于 　　（选填"通路""开路"或"短路" $)$ 。王力同学又把该 $\mathit{LED}$ 灯接某低压电路中，该灯出现持续频闪现象，说明这个电路中的电流是 　　（选填"交流电"或"直流电" $)$ 。

在“测量小灯泡的电功率”的实验中，实验室提供如下器材：电源（电压恒为 $6V)$、电压表和电流表各一个、额定电压为 $2.5V$的待测小灯泡 $L$（电阻约为 $10\Omega )$、滑动变阻器两个 $(R_{甲}$：“ $10\Omega 1A$ “； $R_{乙}$：“ $50\Omega 0.5A$ “ $)$、开关 $S$、导线若干。

（1）该实验的原理是电功率 $P=$　　。

（2）实验中，应选用的滑动变阻器是　　（选填“ $R_{甲}$”或“ $R_{乙}$” $)$；

（3）选用滑动变阻器后，请你根据以上器材设计一个测量小灯泡电功率的实验电路图，并画在图甲的虚线框内；

（4）某小组在实验中记录了3组小灯泡的电流随电压变化的情况，如图乙所示，完成实验后小组进一步求得该小灯泡正常发光时的电阻为　　 $\Omega$。（保留到小数点后一位）

（5）另一小组实验时，发现电流表已经损坏，为了测出该小灯泡的额定功率，小组在实验室选了一个 $10\Omega$的电阻 $R_0$和一个单刀双掷开关，设计了如图丙所示的电路并完成了该实验（电源电压不变） $:$

①闭合开关 $S$， $S_1$接 $b$，调节滑动变阻器 $R$使小灯泡正常发光，记录电压表示数 $U_1$。

②闭合开关 $S$，滑动变阻器滑片保持不动， $S_1$接 $a$，读出此时电压表示数为 $U_2$。

则小灯泡额定功率 $P_{额}=$　　（用 $R_0$、 $U_1$、 $U_2$表示）。

在“测量小灯泡的电功率”实验中，已知待测小灯泡的额定电压为 $3.8V$，额定电功率估计在 $0.9W$左右。可供选择的电流表有： $A_1$（量程 $0-0.3A)$， $A_2$（量程 $0-3A)$。

（1）连接电路时，应选用的电流表是　　（选填“ $A_1$”或“ $A_2$” $)$。

（2）图甲是某小组连接的实物电路图。图中有一根导线连接错误，请在这根导线上打“ $\times$”，并在图中改正。

（3）改正错误后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，当电压表示数为 $3V$时，电流表示数如图乙所示，此时小灯泡的电功率是　　 $W$。

（4）不用电流表，另增加两只开关和一个阻值为 $12\Omega$的定值电阻 $R_0$，该小组设计了如图丙所示的电路图，测量小灯泡的额定功率。正确连接电路后，断开 $S_3$，闭合 $S_1$、 $S_2$，调节滑动变阻器，让电压表示数为 $3.8V$；然后只断开 $S_2$，再闭合 $S_3$，读出电压表示数为 $6.5V$．则测得小灯泡的额定功率是　　 $W$。

小芳在测量标有电压为 $2.5V$的小灯泡电阻的实验中，已知电源电压为 $4.5V$，电路图如图1所示：

（1）请根据电路图，将图2实物图连线补充完整。

（2）小芳闭合开关，发现小灯泡很暗，电压表和电流表均有示数，但无论如何移动滑动变阻器滑片，小灯泡亮度、电压表和电流表示数均不发生变化，请分析其原因：　　。

（3）故障排除后，小芳移动滑动变阻器，分别记录电压表、电流表示数，并描绘出灯泡 $L$的 $I-U$图象，如图3中甲所示，则小灯泡正常发光时的电阻为　　 $\Omega$．小芳还发现灯丝的电阻随温度的升高而　　 $($ “增大”、“减小”或“不变” $)$。

（4）如果将该小灯泡与图中乙所示电阻串联起来，接在 $4.5V$的电路中，则它们的总功率为　　 $W$。

运用知识解决问题：

（1）电炉子工作时，通过导线和电炉丝的电流相等，电炉丝电阻比导线电阻　　，根据焦耳定律可知，相同时间内电炉丝产生的热量比导线　　，所以电炉丝热得发红而导线不太热。

（2）如图所示家庭电路，吊灯 $L_1$和 $L_2$有开关 $S$控制，墙上有一个固定的三孔插座。请把电路连接完整。

（3）将定值电阻 $R_1$和 $R_2$串联后接在电压为 $6V$的电源两端， $R_1:R_2=1:2$， $R_1$的电功率为 $2W$，则 $R_1$两端的电压 $U_1=$　　 $V$， $R_2=$　　 $\Omega$。