初中物理电功率的计算实验题

下表是小红和晓伟同学在做“研究电阻消耗的电功率与电阻阻值之间关系”的实验时，记录的一部分实验数据。请根据表中数据归纳电功率P与电阻R的关系：在      的条件下，P =     。

R/W	2.5	3	3.5	4	4.5	5	6	7.5
U/V	2	2.4	2.8	3.2	3.6	4	4.8	6
P/W	1.6	1.92	2.24	2.56	2.88	3.2	3.84	4.8

 

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？ ________________________________ 。

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U为电阻R两端的电压，P为电阻R的电功率。请根据表中数据归纳电功率P与电压U的关系：在       的条件下，P =        。

U/A	6	9	12	15	18	21
P/W	1.2	2. 7	4.8	7.5	10.8	14.7

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。

小宣在研究“电阻消耗的电功率与该电阻阻值之间的关系”时，记录的实验数据如下表所示。请你对表格中的数据进行分析，归纳出电功率与电阻阻值之间的关系：                
                                                        。

R/Ω	10	20	30	50	60	70
I/A	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
U/V	3	6	9	15	18	21
P/W	0.9	1.8	2.7	4.5	5.4	6.3

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。

下列甲图是某实验小组探究小灯泡功率所用的器材，已知小灯泡的额定电压为2.5V。

①请你用笔画线代替导线，将甲图实物连接完整．要求：滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡亮度变亮，连线不能交叉。
②电路中使用滑动变阻器的目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
③该组同学连接好电路，将滑片P移到＿＿＿＿端（选填A或B），并用开关试触，检查无误后，闭合开关，并调节滑片P，虽然两表示数能够发生变化，但发现灯泡电压无法降低到2.5V，其原因可能是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
④解决问题后，在实验过程中记录同学不小心漏填了一个电压的数据如图乙所示，请你读出该电压值填入表中的空格处。
⑤从表中数据可算出该灯泡的额定功率是＿＿＿＿W。
⑥细心的同学观察表中的数据发现，虽然是同一灯泡，但灯泡中的电流与其两端的电压并不成正比，请你分析其原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

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　　 $W$。

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，灯泡与光敏电阻的距离约为30cm。闭合开关，通电10min，分别读出温度计和电流表的示数，并填入下表。

②接着分别把规格相同的普通节能灯和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)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。

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 $U_1=$　　 $V$， $R_2=$　　 $\Omega$。

在图甲所示的电路中，电阻R₁为40欧，滑动变阻器R₂上标有“20Ω  3A”字样。现有电压为6伏的电源一个，表盘如图乙（a）、（b）所示的电流表、电压表各一个，电键一个。
（1）若在AB间接入电源，CD间接入电压表，EF间接入电键。闭合电键后，滑片在某一位置时，电压表示数为2伏。求：①通过电阻R₁的电流I₁；②滑片在此位置时，10秒内变阻器R₂消耗的电功W₂。
（2）请选择一个电表，将电源、电键和所选择的电表分别接入AB、CD、EF间。要求选择合适的电表量程，移动滑片P的过程中，电路各元件能正常工作，且所选电表指针转动的角度最大。
① 应在AB间接入            ，CD间接入         ，EF间接入        。
② 所选电表所用的测量范围是             ，请计算出所选电表的示数变化范围。