初中物理电功率的计算实验题

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                              。

王聪是班里有名的“物理迷”，他爱观察，勤思考。一天，妈妈到超市购买了一台家用豆浆机，他仔细观察了豆浆机的构造、铭牌和制作豆浆的过程，发现其中用到了许多物理知识。
（1）机座底部安装有三个小橡皮碗，相当于“吸盘”，可以防止豆浆机在打浆时位置发生移动。“吸盘”是利用            起固定作用的。
（2）豆浆机电源线的插头有三个脚如图，其中稍长些的脚是把豆浆机的金属部分与    相连接。

（3）豆浆机的机头主要由一个电热器（电热丝）和一个电动机带动的打浆器构成。制作豆浆的过程是先加热，再打浆，再加热煮熟，即加热和打浆是交替进行的。由此可知，豆浆机中的电动机和电热器的连接方式是 　 　　 。
（4）当香喷喷的豆浆打好后，王聪打开豆浆机，如图所示，他只闻到香味却看不清楚豆浆。请你用学过的物理知识解释其中的原因。

（5）豆浆机铭牌上的部分技术参数如右表。豆浆机在额定电压下打浆时，通过电动机的电流是多少？

额定电压	220V
额定频率	50Hz
电动机额定功率	１80 W
电热器额定功率	850W

（6）王聪粗略想测算一下豆浆机电热器的加热效率大约是多少。于是，他把80g大豆和1500g清水放入豆浆机中，测出其初温为20℃。豆浆机在额定电压下工作，当电热器加热的总时间约12min时豆浆沸腾，测其温度为100℃ 。设豆浆的比热容大约等于水的比热容，请你帮他计算豆浆吸收了多少热量？豆浆机电热器的加热效率大约是多少？【C_水=4.2×10³J／（kg. ℃）】
（7）王聪想比较一下豆浆的密度与水的密度那个大，但手中没有密度计，也没有天平和量筒，请你用家中的物品较简单的比较出二者密度的大小。

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

标有“6V  1.5W”的灯泡L，通过它的电流随两端电压变化的关系如图所示，若把这样的三只灯泡串联起来，接在12V的电源两端，此时每只灯泡L的电阻是__________Ω        

阅读短文，回答问题：
热敏电阻
热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度特性不同分为正温度系数热敏电阻器(PTC)和负温度系数热敏电阻器(NTC)。PTC热敏电阻器在温度越高时电阻值越大，NTC热敏电阻器在温度越高时电阻值越低。目前普遍使用的热敏电阻器中有陶瓷热敏电阻器和有机材料热敏电阻器。图甲、乙分别为这两种热敏电阻的阻温曲线图。

热敏电阻常用在过流保护上。室温下电阻较小，而当电路因短路或过载故障而出现过大电流时，热敏电阻由于发热功率增加导致温度上升，当温度超过一定值（转变点）时，电阻瞬间剧增，回路中的电流迅速减小到安全值而起保护作用。当故障排除后，热敏电阻还可正常使用，所以其又经常被人们称为自恢复保险丝。当温度超过转变点温度时，电阻随温度变化更大的更适宜制作自恢复保险丝。
热敏电阻还可用在温度控制及温度补偿上。生活中的电蚊香加热器（如图丙）就是采用图甲所示的陶瓷热敏电阻代替电热丝作为恒温加热器的。它的工作原理如图丁，当把电蚊香片放入后，接上电源即可对其加热驱蚊、灭蚊。航天器在太空工作，当进入地球阴影时温度会急剧降低，航天器上的一些金属电阻元件的阻值会减小，而当太阳直射时温度又会升得很高，它们的阻值会增大。这一问题对于需要精确工作的航天器而言，常常是致命的伤害。为了防止这一现象的发生，可以串联一个热敏电阻对其进行补偿。
（1）图甲中的陶瓷热敏电阻在温度低于170℃时具有_________(PTC/NTC)效应。
图乙中的有机材料热敏电阻属于_______(PTC/NTC)热敏电阻。
（2）航天器在太空工作，需给金属电阻元件串联一个__(陶瓷/有机材料/NTC)热敏电阻对其进行补偿。
（3）在电路正常时，自恢复保险丝消耗的电功率很________。
（4）制作自恢复保险丝适宜选择____________(陶瓷/有机材料/NTC)热敏电阻。
（5）当将图丙所示的电蚊香加热器接入电路后，其功率随时间变化的图象最可能的是(  )

小明把两电热棒R₁、R₂分别通过规格完全相同的两个电能表接到电压恒为220V照明电路．电能表转盘每转一圈表明消耗电能5000J．如图所示，R₁、R₂分别把放在相同规格烧杯中初温、质量相同的水加热到80℃，记录数据如下表

	R1	R2
电能表转过的圈数/圈	20	30
加热水所用时间/s	100	200

(1)R₁通电100s消耗多少电能  
(2)R₁的电功率多大？  
(3)R₁的电阻多大？
(4)两杯水用于升温所需消耗电能应相同，而根据表中实验数据知道R₁与R₂消耗的电能不同．请分析什么原因导致R₂消耗的电能比R₁的大？

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 =            。

下表是某同学研究“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，请你对表格中的数据进行分析，归纳出电功率与电阻的关系为：       。

R/Ω	2	4	8	10	20	40
U/V	4	4	4	4	4	4
I/A	2	1	0.5	0.4	0.2	0.1
P/W	8	4	2	1.6	0.8	0.4