初中物理电功率的计算实验题

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”）。

某实验小组的同学利用如图甲所示的电路进行实验研究：

（1）断开开关S ₃，闭合开关S ₁和S ₂，通过多次调节滑动变阻器，读出相应的电压表和电流表的示数，根据测量数据绘成如图乙所示图象，由图象知定值电阻R＝ 　 　Ω。

（2）断开开关S ₂，闭合开关S ₁和S ₃，通过多次调节滑动变阻器，测量灯L的电压和电流。根据测量数据绘成如图丙所示的图象。若灯L的额定电压为2.0V，则它的额定功率为 　 　W。

（3）由图丙可知，灯丝的U﹣I图象不是一条直线，原因是 　 　。

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

"测量小灯泡的电功率"的电路如所示，已知小灯泡的额定电压为 $3.8V$ ，电源为三节干电池。

（1）用笔画线表示导线，根据电路图（图甲）将实物图（图丙）连接起来。

（2）正确连好电路后，闭合开关 $S$ ，灯 $L$ 不发光，电压表有示数，电流表无示数，则故障的原因可能是 　小灯泡断路　。

（3）排出故障后进行实验，测得三种实验数据，请你分析实验记录数据和现象，回答问题。

次数 物理量	1	2	3
电压 $U$	2.0	3.8	4.5
电流 $I$	0.26		0.32
亮度	逐渐增大
电功率 $P/W$

①当电压表示数为 $3.8V$ 时，电流表示数如图乙所示，此时通过小灯泡灯丝的电流为 　　 $A$ ．小灯泡消耗的电功率是 　　 $W$ 。

②请写出此实验记录表格设计存在的不足之处： 　　。

③经多次测量和计算比较，我们发现小灯泡两端的电压与对应电流的比值并不是一个定值，而是变化的，其可能的原因是 　　。

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？ ________________________________ 。

阅读下面的短文，回答问题。
空气能热水器在我国是一种新型的热水器．它的工作原理如图所示，其中压缩机、冷凝器、配套节流器件、蒸发器组成了热泵，热泵中封装了沸点很低的制冷剂．热泵工作过程：①液态制冷剂经过配套节流器件缓慢地进入蒸发器，在蒸发器中迅速汽化，并从空气中吸收热量；②制冷剂汽化生成的蒸气进入压缩机被压缩后变成高温高压的蒸气进入冷凝器；③在冷凝器中，高温高压的蒸气将热传递给水箱中的冷水并发生液化；④低温低压的液体经过配套节流装置后再次进入蒸发器中进行下一个循环．某品牌两种型号空气能热水器的测定参数如上右表(在环境温度20℃，进水温度20℃时测定)：
（1）水箱中水的温度升高，是通过      方式增加了水的内能。
（2）查表可知型号A的热水产率为120L/h，它的物理意义是A型空气能热水器工作1h可以使120L的水温度升高35℃．由此可推算，A型热水器工作1h，使水箱中水获得能量是      J，制热的功率是      kW。[水的比热容c_水 =4.2×10³J/(kg•℃)]
（3）这种热水器有一种性能参数叫做“能效比”，其定义为：当水吸收Q的热量，电流所做的功为W时，能效比η="Q/W," 则A型热水器的能效比为      。(结算结果取整数)
（4）若B型热水器能效比与A型热水器相同，而出水温度只要求达到45℃时，则它工作1h能产热水      L。

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。

下表是小华在测量额定电压为2.5V的小灯泡电功率实验中所得的部分数据。

次数	电压/V	电流/A	灯泡功率/W	灯泡亮度
1	1.6	0.20	0.32	暗
2	2.5			亮
3	2.8	0.26	0.73	很亮

 

（1）当灯泡两端电压为2.5V时，电路中电流表示数如图所示，则通过灯泡的电流____A。小华认为用三次实验所得功率的平均值作为灯泡的额定功率，可减小实验误差。你认为该灯泡的额定功率为____W。
（2）分析表中数据可以发现小灯泡亮度是变化的，小灯泡的亮度是由____（选填“实际功率”或“额定功率”）决定的。
（3）分析上表中的数据，发现通过灯泡的电流与灯泡两端电压____（选填“一定”或“不是”）成正比，造成这一现象的原因是灯丝电阻随____而变化。

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。

现有一个电器元件R，为了探究其电阻随温度变化的规律，采用了如图所示的实验电路．用滑动变阻器R₀改变电路中的电流，随着R两端电压的增大，R的温度升高．若忽略滑动变阻器R₀的电阻随温度变化的因素，测得通过电器元件R的电流与加在它两端的电压值，测量的数据如表所示．

U/V	0.40	0.60	0.80	1.00	1.20	1.50
I/A	0.20	0.45	0.80	1.25	1.80	2.81

（1）根据表中数据，可以得出该电器元件的电阻R随温度的变化规律是      ．
（2）已知电路中的电源两端电压为3V，闭合开关后，当电流表示数为0.80A时，滑动变阻器R₀的电功率为      W．

如图所示，某同学在“测量小灯泡电功率”的实验中，误将电压表并联在滑动变阻器两端．他从滑片置于最右端时开始记录第一组数据，调节滑片测得多组数据，描绘出的U一I图像如图所示．已知小灯泡的额定电压为2.5 V，电源电压为4.5 V．可求得小灯泡正常发光时的阻值为     Ω，额定功率为    ______W，变阻器最大阻值为     ______Ω．为使实验中小灯泡两端电压不超过3V，则滑动变阻器接人电路的最小阻值为      Ω（保留一位小数）．

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：

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。

灯泡类型	盒内初温	盒内末温	电流表示数
白炽灯	20℃	78℃	6mA
普通节能灯	20℃	50℃	15 mA
LED灯	20℃	35℃	60 mA

 
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。

如图甲所示，某同学在“测量小灯泡电功率”的实验中，误将电压表并联在滑动变阻器两端．他从滑片置于最右端时开始记录第一组数据，调节滑片测得多组数据，描绘出的U-I图像如图乙所示．已知小灯泡的额定电压为2.5 V，电源电压为4.5 V．可求得小灯泡正常发光时的阻值为     Ω，额定功率为       W，变阻器最大阻值为     Ω．为使实验中小灯泡两端电压不超过3 V，则滑动变阻器接人电路的最小阻值为      Ω（保留一位小数）．

小王、小李同学分别做“测定小灯泡的电功率”实验，他们使用的器材中，电源电压相同且不变（为2伏的整数倍），滑动变阻器两个（分别标有“10Ω  2A”和“20Ω  2A”字样），两待测小灯额定电压分别为2.2伏和3.8伏。两同学各自选取一个变阻器、小灯、电压表（0～3V）、电流表（0～0.6A）、电键和若干导线，连接电路，并进行实验。小王同学选用额定电压为2.2伏的小灯，正确连接电路，操作规范，闭合电键小灯就正常发光。小李同学闭合电键后，当滑片移动到中点时（即滑动变阻器接入一半的电阻），小灯正常发光。经过测量和计算，他们发现两灯泡的额定功率恰好相同。
（1）小李同学观察到电压表示数为   伏，小灯正常发光。所选滑动变阻器的规格是      。
（2）请根据相关条件得出电源电压为   伏，小灯的额定功率为 瓦。

在“测量小灯泡的功率”的实验中，小明要测量一个标有“2.5V”字样的小灯泡的额定功率，通过实验得到这个小灯泡的U—I关系图象，如图所示。由图可知：小灯泡的额定功率P=        W；当U=1.5V时，小灯泡的电阻R=        Ω。