初中物理电功率的计算实验题

(8分)(要写出必要的公式和过程)如图是一个加热、保温电路的一部分．电热丝R₁规格为“220V  1100W”，限流电阻R₂=506．电路的工作原理是：当温控开关S接a时，电热丝R ₁接入电路，电路处于加热状态；当达到一定温度时，温控开关S自动从a切换到b，电路处于保温状态．正常工作时，加热功率1100W，保温总功率88W．(电源电压保持不变，电阻不随温度变化．)
(1)请你按照上述原理，对下图进行连线，使它成为完整的电路图；

(2)某天在使用(1)中已经连接完整的电路时，R₁烧毁了．有人想使电路恢复正常工作，设计了下面方案．请通过计算、分析，对两个方案作出评价：
方案一：用“220V  220W”电热丝R₃、“220V   880W”电热丝R₄串联替代R ₁；
方案二：用两根都是“220V  550W”的电热丝R₅并联替代R ₁．
(3)请你选用下表所提供的电热丝，再设计一个方案，使(2)中损坏的电路恢复正常工作，并说明设计理由．

符号	R6	R7	R8	R9
规格	200V  500W	220V  600W	220V  2200W	110V  550W
数量	1	1	2	3

 

(4分)小明按照如图所示的电路图连接好电路，测量一只额定电压为2．5V的泡的电功率，部分实验数据和现象如表．

(1)分析表中实验数据可知，所用电源电压约为________V．
(2)若小明手边有“1．5A  50”和“2．0A  20”两种规格的滑动变阻器，“0～3V”和“0～15V”两个量程的电压表，上面实验中他选用的滑动变阻器规格为________，选用的电压表量程为__________．
(3)由于小明粗心大意，没有记录灯泡正常发光时电流表的示数，于是他根据第一次实验数据计算出灯泡电阻R=U ₁／I ₁ =1V／0．2A=5，再计算出灯泡两端电压为2．5V时的功率P=U₂²／R=(2．5V)²／5=1．25W．则灯泡的额定功率_________(选填“＞”、“=”、“＜”)1．25W．

小青同学用实验的方法探究当电阻一定时，电阻消耗的电功率与通过电阻电流的关系。他根据实验采集的数据描绘了如图所示的图像。请根据图像完成下列问题：
 
（1）当电流为4A时，电阻消耗的功率是            W。
（2）写出该实验所用电阻消耗电功率与电流的关系式：关系式为               。

如图所示，电热水器有加热和保温两种状态(由机内温控开关S₂自动控制)，其铭牌技术参数如表中所示．

水箱容量 2L 额定电压 220V 加热时总功率 605W 保温时总功率 55W

(1)开关S₁、S₂均闭合时，热水器处于哪种工作状态?电阻R₁、R₂的阻值分别是多少?
(2)利用原有电路元件，设计出另一种能够实现加热和保温两 种工作状态的实用电路(由机内温控开关S₂自动控制)．画出设计的电路图，并算出加热时的总功率．

阅读短文，回答问题：
灯丝的电阻
灯泡的灯丝是金属钨制成的，其电阻随灯丝温度变化而改变．
室温为27℃时，一只额定电压为12V的汽车灯泡，实验测得灯丝的电阻随电压变化的关系如下表．

U/V	0.2	0.5	1.0	2.0	4.0	6.0	8.0	10.0	12.0
R/Ω	0.12	0.18	0.25	0.35	0.50	0.62	0.70	0.77	0.80

 
研究表明，这种灯丝的电阻与温度满足关系R=R₀(t+273)，其中R₀为常数．
（1）当灯泡两端电压为4V时，流过灯泡的电流强度是  　 A；
（2）灯泡的额定功率是  　 W；
（3）电灯工作后，灯丝温度升高，其内能  　 （选填“增加”或“减少”），灯丝内能的变化是通过  　 （选填“做功”或“热传递”）方式来改变的．
（4）在图中作出灯丝电阻随电压变化的关系图线；
（5）室温为27℃时，灯泡正常工作时的温度约是  　 ℃．

(9分)人类正面临能源危机，为选用节能交通信号灯的灯源，实验室通过实验发现，下表中的LED灯和白炽灯在正常工作时光照强度相同.有关数据如下表：

（1）请根据以上材料说明使用LED灯的两个优点：
①                                     ；
②____________                   ______.
（2）LED灯正常工作时的电流是        A，每天正常工作10小时，使用LED灯比使用白炽灯可节约电能为        kW?h，可将         ㎏的水从20℃加热到100℃.（c_水=4.2×10³J/㎏，结果保留两位小数）

小明家新买了一条标有“220V，50W”的电热毯，他想用电流表和电压表测量电热毯的电阻值，于是连接了如图14的电路，其中R为待测电阻，电源两端的电压为6V，滑动变阻器的最大阻值为20Ω。但是，小明在测量过程中发现，无论怎样调整滑动变阻器，电表的示数都几乎没有什么变化，且查得各元件完好，电路连接无误，请分析产生这一现象的原因。如果仍然使用这些器材，怎样连接电路才能有效地改变电热毯两端的电压？在小明电路图的右侧画出你的电路图

小华同学在“测定小灯泡的功率”实验中，所用电源电压为4.5伏、7.5伏和9伏中的一个，滑动变阻器上标有“20Ω  2A”字样，小灯泡标有“4.5V”字样，估计小灯泡的额定功率小于1.5瓦。他按图连接好电路，先将变阻器的滑片移至________端(选填“A”或“B”)，然后闭合电键S，再移动变阻器的滑片P，观察到小灯泡发光逐渐变___________(选填“亮”或“暗”)。当小灯泡正常发光时，变阻器的滑片P恰好在中点上(即连入电路的电阻为10欧)。小华所用的电源电压为_______伏，小灯泡的额定功率为__________瓦。