初中物理电功率的计算实验题

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？

在做“研究相同电压下不同导体中电流与电阻的关系”实验时，电源电压恒为 $3V$，滑动变阻器规格为“ $20\Omega 1.0A$”，还有多个阻值不小于 $5\Omega$的定值电阻可供选择。

（1）实验电路如图所示，小科检查电路时发现有一个元件连接错误（其它元件连接正确），该元件和错误分别是　　。

（2）改正错误后，正确操作，测得实验数据如下表所示。

实验次数	第一次	第二次	第三次
定值电阻 $/\Omega$	5	10	★
电流表示数 $/A$	0.40	0.20	0.10

表中“★“处所选用定值电阻的阻值是　　 $\Omega$。

（3）小科用更多不同阻值的定值电阻重复上述实验，并将滑动变阻器的功率 $P_{变}$与其电阻值 $R_{变}$的关系绘制图象。该图象最接近于下列图象中的　　。

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。

如图为某些型号玩具电动机的工作电路图，电动机铭牌上标有“ $6V6W$，线圈电阻 $2\Omega$”字样，当开关闭合的瞬间，电动机尚未转动，此时通过电动机的电流称为启动电流，为了保护电动机，启动电流不得超过 $2A$，求：

（1）启动时，变阻箱 $R$的阻值至少多大？

（2）当电动机启动后，再次调节变阻箱 $R$，使电动机进入正常工作状态，此时 $R$消耗的电功率为多大？

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　　 $W$。

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 $U_1=$　　 $V$， $R_2=$　　 $\Omega$。

电加热眼罩对缓解眼疲劳有一定效果，如图甲是一款市场上的产品，小敏查阅使用说明书，其相关参数如下

表乙。

乙

型号	$***$
额定充电电压	$4.8V$
充电电流	$500\mathit{mA}$
电池容量	$800\mathit{mAh}$

（1）当该款眼罩还剩 $10\%$的电池容量时，在额定电压下充电，充满电至少需要多少时间？

（2）图丙是小敏设计的可以手动调节高、中、低三档加热的电热眼罩原理图。电源电压 $U$恒为4.8伏，已

知电热丝 $R_1$阻值为4欧，电热丝 $R_2$阻值为6欧，开关 $S_3$只接 $a$或 $b$。

①丙图电路中 $S_1$闭合， $S_2$断开， $S_3$接 $a$时，加热电路为　　（选填“高”、“中”或“低” $)$温挡。

②中温挡功率为多少瓦？

③高温挡工作20分钟，眼罩消耗的电能为多少焦？

如图是一款用锂电池供电的平衡台灯，悬挂在中间的木质小球是它的“开关”使用时只需要将上下两个小球靠近，小球就相互吸引，灯管发光。以下为平衡台灯参数：

额定电压：5伏

额定功率：5瓦

光源类型： $\mathit{LED}$

锂电池输出电压：5伏

锂电池容量：4800毫安时

（注：以4800毫安的电流放电能工作1小时）

（1）若 $A$球内置的磁体下端为 $N$极，则 $B$球内置磁体上端为　　极；

（2）求平衡台灯正常发光时电路中的电流；

（3）给该台灯充电时，充电器的输出电压为5伏、电流2安，充电效率为 $80\%$，则为用完电的台灯充满电至少需要多长时间？

如图是一款用锂电池供电的平衡台灯，悬挂在中间的木质小球是它的“开关”使用时只需要将上下两个小球靠近，小球就相互吸引，灯管发光。以下为平衡台灯参数：

额定电压：5伏

额定功率：5瓦

光源类型： $\mathit{LED}$

锂电池输出电压：5伏

锂电池容量：4800毫安时

（注：以4800毫安的电流放电能工作1小时）

（1）若 $A$球内置的磁体下端为 $N$极，则 $B$球内置磁体上端为　　极；

（2）求平衡台灯正常发光时电路中的电流；

（3）给该台灯充电时，充电器的输出电压为5伏、电流2安，充电效率为 $80\%$，则为用完电的台灯充满电至少需要多长时间？

现代人的生活节奏越来越快，常用电压力锅煮食物，又快又省电，如图是电压力锅和它的工作电路图。其正常工作时电压为U＝220V，加热时只有R₁工作，保温时只有R₂工作。保温时的额定功率为40W，R₁＝48.4Ω，S₁为压力开关，当压强达到设定值时S₁会自动断开S₂为限时开关，可以设定保温时间。（当S₁闭合时，S₂断开。当S₁断开后，S₂可限时闭合或断开）求：

（1）当锅内气压为150kPa时，锅内气体对锅盖（假设受力面积为400cm²）的压力。

（2）保温电阻R₂的阻值。

（3）现用电压力锅煮食物，锅内的水和食物总质量是1.5kg，初温是30℃，加热到110℃时食物煮好，所用时间是5min，已知水和食物混合物的比热容c＝2.0×10³J/（kg•℃），则此次电压力锅煮食物的效率是多少？

下面是小溪所做的电学实验：

（一）探究电流与电阻的关系。

（1）小溪用5Ω、10Ω、15Ω和20Ω四个电阻、电压恒为4.5V的电源、“20Ω 1A”的滑动变阻器等器材连接成部分实验电路，实验过程中控制电阻两端的电压2V不变。请用笔画线代替导线把电路补充完整。

（2）正确连接电路后开始实验。小溪发现换上　     　Ω的电阻后，移动滑片，电压表示数始终不能达到需要控制的电压值，不能完成实验。为了使四个电阻单独接入电路都能完成实验，他应该适当　     　（填“增大”或“减小”）控制的电压值。通过实验数据可以得出的结论是：　      　一定时，导体中电流与电阻成　     　。

（二）测量小灯泡的额定功率。

（1）小溪按乙图连接电路，测量标有“3.8V”的小灯泡的额定功率，她使用了电压表的小量程，调节变阻器滑片，使电压表示数为2V，读出此时电流表的示数为0.2A，求出小灯泡的电阻为　     　Ω，并利用公式 $P_{额}=\frac{U_{额}^2}{R}$求出了小灯泡的额定功率。然后她又换用电压表的大量程，调节变阻器滑片，使电压表示数为3.8V时，电流表示数如图丙所示为　     　A，小灯泡的额定功率为　    　W．小溪发现两次得到的额定功率值有较大差异，根本原因是　                                　。

（2）小溪又设计了一个方案测量额定电压为3V的小灯泡的额定功率。电路如图丁所示（电源电压为6V，滑动变阻器规格为“20Ω 1A”）。请把下面的实验步骤补充完整。

①只闭合开关S和S₂，调节变阻器的滑片，使电压表V₂的示数为　    　V，此时小灯泡正常发光；

②只闭合开关　            　，保持滑片P的位置不动，此时V₁的示数为1V，V₂的示数为2V；

③该灯泡的额定功率P_额＝　     　W。

室内空气干燥时，可用加湿器给空气加湿，如图甲示数是某型号电热加湿器，简化电路图如图乙，部分技术参数如下表，加湿器的发热电阻（虚线框内的部分）浸没在水中，水箱中的水沸腾后，即可喷出蒸汽，增加空气湿度，移动R的滑片P可调节气雾量大小。

额定电压	200V
最大气雾功率	100W
最小气雾功率	22W
水箱容积	30L
适用面积	20﹣40m^2

（1）当R的滑片P在最左端时，加湿器以最大气雾功率正常工作，求R₀的电阻值。

（2）当R的滑片P在最右端时，加湿器以最小气雾功率正常工作，求R的最大阻值。

（3）已知水箱内加入初温为15℃，质量为0.1kg的纯净水，加湿器正常工作了7分钟，水刚好沸腾产生蒸汽，求此过程中加湿器的功率[水的比热容为c＝4.2×10³J（kg•℃），环境为标准大气压，不计热量损失]

小华要测量额定电压为3.8V的小灯泡的电阻，图甲是他连线的部分电路，其中滑动变器规格为“30Ω 1A”。

（1）请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整，使滑动变阻器连入的阻值最大。

（2）闭合开关，发现灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数。则电路故障的原因是　     　。此时电流表的示数为0.2A，可知电源电压为　    　V。

（3）小华排除故障，并正确连接电路后，调节滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为2.1V时，电流表的示数如乙所示，则此时小灯泡的电阻为　    　Ω，若让小灯泡正常发光，滑片应向　    　（选填“左“或”右“）移动。

（4）实验结束后，小峰也用相同的器材测量该小灯泡的额定功率。实验中，他调节滑动变阻器的滑片，发现当电压表的示数为2.2 V时，小灯泡正常发光。则小峰是将电压表并联在图丙中的　      　（选填“ab”、”bc“或”ac”）之间。若此时电流表示数为0.4A，则该小灯泡的额定功率为　      　W。

（5）小峰想用此电路探究“导体中电流与电压的关系”，则他　    　（选填“能”或“不能”）得出正确结论。

（6）同学们完成实验后，老师又连接了图丁所示的电路，让同学们用它测量小灯泡的额定功率（已知小灯泡的额定电流为I_额、电源电压为U，R为电阻箱，可以直接读出它的阻值）。请将实验过程补充完整。

①闭合开关S，调节电阻箱，使电流表示数为　     　，并记下此时电阻箱的阻值为R；

②小灯泡额定功率的表达式为P_额＝　                      　（用符号表示）。

小亮利用以下器材：电源（电压恒为6V）、滑动变阻器、开关各一个，电压表、电流表各一只，三个定值电阻R₁、R₂、R₃，大小分别为10Ω、15Ω、20Ω，导线若干，来探究“电流与电阻的关系”。

（1）图甲是小明连接的实物电路，图中有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线。

（2）电路连接正确后，闭合开关后，移动滑片，使与电阻（20Ω）并联的电压表示数为4V，读出电流表示数，再分别改接15Ω、10Ω的电阻，重复上述实验，收集的实验数据如表所示。老师告诉小明有一组数据误差较大，便找来一个5Ω的电阻让他再测一组数据。当他把5Ω的电阻接入电路时，要使电压表示数仍为4V，实验不能继续进行，其原因　                         　。改变连接后，当电压表示数仍为4V时，电流表示数为　     　A（如图乙所示）。综合分析数据可得：电压一定时，　                　。

电压U/V	4
电阻R/Ω	20	15	10
电流I/A	0.20	0.28	0.40

（3）完成上述实验后，小亮还想测定一个U_额＝2.5V的小灯泡的额定功率，他发现电流表已坏，于是向老师要了一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的电路，测出了小灯泡的额定功率。请帮他完成实验步骤：

①连接好实验电路，　                     　，移动滑片，使电压表示为　     　V。

②保持滑片的位置不动，　         　，读出电压表示数为U。

③小灯泡的额定功率表达式P_额＝　                　。（用物理符号表示）

小倩同学现有一个标有"3.8V"字样的小灯泡，她想知道小灯泡的额定功率，于是连接了如图甲所示的实验电路（不完整），电源电压恒为6V。

（1）请用笔画线代替导线，完成图甲中实物电路的连接。（连线时导线不能交叉）

（2）图甲中，连接电路时，开关应处于 　 　状态。闭合开关前滑动变阻器的滑片应位于 　    　（选填"A"或"B"）端。

（3）电路连接完整后，闭合开关，发现小灯泡不发光，但电流表有示数，接下来的操作应该是 　    　。（填字母）

A．	更换小灯泡
B．	检查电路是否有故障
C．	移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光

（4）实验时，移动滑片P到某处，电压表示数为2.5V．要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向 　 　（选填"A"或"B"）端移动。当电压表示数为3.8V时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 　    　W。

（5）在实验操作中，发现电流表损坏不能使用。小倩利用阻值已知的定值电阻R ₀，设计了如图丙所示的电路，测量额定电压为U _额的另一小灯泡的额定功率。操作如下：

①闭合开关S、S ₁，断开S ₂，调节滑动变阻器，使电压表的示数为 　     　；

②保持滑动变阻器滑片位置不变，闭合开关S、S ₂，断开S ₁，读出电压表示数为U；

③小灯泡的额定功率P _额＝ 　       　。（用U、U _额和R ₀表示）