初中物理电功率的计算实验题

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？

小丽同学手里有一只标有“ $3.8V$”字样的小灯泡，她想知道小灯泡的额定电功率，于是在学校实验室找来一些器材，连接成了如图甲的实验电路，电源电压恒定不变。

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲的电路连完整（要求滑片 $P$向右移灯泡变亮）

（2）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片 $P$，发现灯泡始终不亮，电流表示数几乎为零，电压表指针明显偏转，出现这种现象的原因可能是　　。

（3）排除故障后，该同学移动滑动变阻器的滑片 $P$，到某一位置时电压表的示数为 $3V$，若要测小灯泡的额定功率，应在此位置基础上将滑片 $P$向　　（选填“左”或“右” $)$移动。

（4）当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是　　 $W$。

要测量一个额定电压为 $4.5V$小灯泡的电功率，小灯泡正常工作时的电阻约为 $10\Omega$．现有器材：电源（电压恒为 $8V)$，电流表，电压表，开关、导线若干，另有两种规格的滑动变阻器可供选择： $R_1(5\Omega ,1A)$、 $R_2(20\Omega ,1A)$。请完成下列问题：

（1）滑动变阻器应选用　     　。

（2）选出合适的滑动变阻器后，某同学将实验器材连成如图甲所示的实验电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片 $P$移至　     　端（选填“ $a$”或“ $b$”）。闭合开关后，逐渐向另一端移动滑片 $P$，观察到的现象是　      　。（多选）

$A$．小灯泡变亮，电压表示数变大

$B$．小灯泡变亮，电流表示数变大

$C$．小灯泡不发光，电流表示数接近0

$D$．小灯泡不发光，电压表示数接近 $8V$

（3）造成上述现象的原因是其中有一条导线连接错误，请将该条错误导线打上” $\times$“号：并用笔画线代替导线把它改到正确的位置上。

（4）线路改正后，移动滑片 $P$，当电压表的示数为　      　 $V$时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则该小灯泡的额定功率为　      　 $W$。

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 $U_1=$　　 $V$， $R_2=$　　 $\Omega$。

运用知识解决问题：

（1）工人装修电路时不细心，使火线和零线直接接通，会造成　　，电路中的电流过大，总开关“跳闸”。

（2）请根据如图所示小磁针的指向标出电源的正、负极。

（3）标有“ $220V$， $800W$”的电热器，正常工作时的电流为　　，正常工作 $1.25h$消耗的电能为　　。

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？

在“测定小灯泡额定功率”的实验中，电源电压为 $6V$，小灯泡的额定电压为 $3.8V$。

（1）请在图甲中用笔画线代替导线，完成电路连接；

（2）闭合开关，在将滑动变阻器的滑片从一端缓慢移到另一端的过程中，发现电压表示数 $U$与滑片移动距离 $x$的关系如图乙所示，电压调节非常不方便，这是由于选用了以下提供的　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$滑动变阻器；可供选用的滑动变阻器：滑动变阻器 $A$（阻值范围 $0~500\Omega$，滑片行程 $10\mathit{cm})$滑动变阻器 $B$（阻值范围 $0~50\Omega$，滑片行程 $10\mathit{cm})$

（3）换用另一个滑动变阻器并接通电路后，移动滑片，当电压表的示数为 $3.8V$时，电流表的示数如图丙所示，则小灯泡额定功率为　　 $W$；

（4）小明想换用其他规格的小灯泡再做该实验，但他操作有误，在未断开开关的情况下，直接将小灯泡从灯座上拔出，那么拔出小灯泡后电压表的示数情况是　　电流表的示数情况是　　（以上两空选填“示数为零”或“有较大示数” $)$；

（5）实验完成后同学们在老师的提醒下结合图的电路图进行了误差 分析：因实验中实际提供的电压表内阻并非无穷大且在测量时有明显的电流通过，会造成电流表所测电流　　（选填“大于”或“等于”或“小于” $)$灯泡中的实际电流，从而导致实验中灯泡额定功率的测量值　　（选填“大于”或“等于”或“小于” $)$真实值。

某实验小组的同学在进行“测量小灯泡的额定功率”的实验中，现有器材：电源（电压恒为 $6V)$、开关、电压表、电流表各一个，导线若干，额定电压为 $3.8V$的待测小灯泡（电阻约为 $12\Omega )$，滑动变阻器两个 $(A$：“ $5\Omega 2A$”； $B$：“ $20\Omega 0.5A$” $)$。

（1）该实验的实验原理是　　；实验中，应选用的滑动变阻器是　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$。

（2）如图甲所示是小田同学连接的实物电路图，图中只有一根导线连接错误，请你在图中用“ $\times$”标出这根错接的导线，只改接一根导线使电路成为正确的电路（不能与其他导线交叉）。

（3）小田确认电路连接无误后闭合开关，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡始终不发光且电压表的示数都接近电源电压，则电路的故障是　　。

（4）排除故障后，移动滑动变阻器的滑片，并绘制出了小灯泡的电流随电压变化的图象如图乙所示，则该小灯泡的额定功率为　　 $W$。

（5）该组的另一同学接着实验时，发现电压表 $0~15V$量程已经损坏， $0~3V$量程还可以正常使用，在不添加器材的情况下，为了测出该小灯泡的额定功率，请你在丙图中的虚线框内画出正确的电路图。

（6）由图乙推知：小灯泡的实际电压是额定电压一半时的电功率为 $P_1$，小灯泡的实际电流是额定电流一半时的电功率为 $P_2$，则 $P_1$　　 $P_2$（选填“大于”、“小于”或“等于” $)$。

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？

小军同学在“测定小灯泡电功率”的实验中，选用如图甲所示的器材和电路，其中电源电压为 $6V$，小灯泡的额定电压为 $2.5V$（灯丝电阻约为 $12\Omega )$

（1）为了能够顺利完成该实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$

$A$．“ $10\Omega 5A$”的滑动变阻器

$B$．“ $50\Omega 0.5A$”的滑动变阻器

（2）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，若电路只有一处故障，则故障原因是　　。

（3）根据实验测得的数据，绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图象（如图乙所示），分析图象可知：小灯泡的额定功率为　　 $W$。

（4）完成上面实验后，小军同学又想测量额定电压为 $U_{额}$的小灯泡的额定功率，但发现电流表已经坏，于是他又找来了两个开关和一定值电阻，设计了如图丙所示的电路，已知电源电压恒为 $U$，定值电阻的阻值为 $R_0$，请你完成下面实验步骤：

①　　（填写 $S$、 $S_1$、 $S_2$的通断情况），调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为　　；

②　　（填写 $S$、 $S_1$、 $S_2$的通断情况），保持滑动变阻器的滑片不动，读出电压表示数为 $U_1$；

③灯泡额定功率的表达式为 $P_{额}=$　　。

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？

如图所示，在测量小灯泡的电功率的实验中（小灯泡的额定电压为 $2.5V)$。

（1）在电路连接时，开关闭合前滑动变阻器的滑片 $P$应滑到　　（选填“ $A$”或“ $B$ “ $)$端。

（2）图甲是未连接好的实验电路，请你用笔画线代替导线将它连接完成。

（3）连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，则故障原因可能是小灯泡

　　（选填“短路”或“断路” $)$。

（4）故障排除后，移动变阻器的滑片，当电压表的示数为 $2.5V$时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是　　 $W$，小灯泡正常工作时的电阻是　　（保留一位小数）。

（5）根据测出的数据，画出了小灯泡的电流与电压的关系图象，如图丙所示，发现图线是弯曲的，其主要原因是温度升高、灯丝电阻　　（选填“增大”或“减小” $)$。

（6）若把这样的两只灯泡串联接在 $4V$的电源上，则此时两个小灯泡消耗的实际功率总和是　　 $W$。

课外活动小组的同学一起做“测量小灯泡电阻”的实验，实验器材有：电源、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、导线若干，待测小灯泡的额定电压为 $2.5V$，正常发光时电阻约为 $8\Omega$。

（1）为使实验数据精确，电流表应选择　         　（选填“ $0~0.6A$”或“ $0~3A$”）的量程，

（2）甲图中的电路尚未连接完整，请用笔画线代替导线，将电流表和滑动变阻器正确接入电路，要求滑动触头向左移动时接入电路的电阻逐渐减小。

（3）正确进行实验，根据记录的实验数据，画出小灯泡的 $U-I$图象，如图乙所示，分析图象可知，小灯泡电阻的变化情况是：　                 　。

（4）由图象还可得，通过小灯泡的电流为 $0.2A$时，小灯泡的实际功率为　       　 $W$。