初中物理电功率的计算实验题

小明做测量小电灯功率的实验，所用小电灯额定电压为2.5V。

（1）在图甲中，用笔画线代替导线，将实验电路连接完整；
（2）闭合开关，小电灯微亮，电压表  （有/没有）示数，要测量额定功率，应移动滑片，使电压表示数为  V；
(3 )当电压表的读数达到额定电压时，电流表的示数如图乙所示，其值为 A，小电灯的额定功率为   W。

王力同学在学校看到电工师傅们正在更换安全出口指示灯，他发现这些指示灯都是 $\mathit{LED}$ 灯（发光二极管，电路元件符号为 $)$ ，在实验室他找来了一只标有" $5V$ "字样的 $\mathit{LED}$ 灯，电压为 $9V$ 的电源，并设计了如图甲所示的电路。

（1）如图甲所示，闭合开关 $S$ 前，要将滑动变阻器的滑片置于 　　（选填" $a$ "或" $b$ " $)$ 端，闭合开关 $S$ 后移动滑片 $P$ ， $\mathit{LED}$ 灯发光，测得4组数据并在坐标纸上描点如图乙所示。当该 $\mathit{LED}$ 灯正常工作时， $\mathit{LED}$ 灯的额定功率为 　　 $W$ ，此时变阻器 $R_P$ 接入电路的阻值是 　　 $\Omega$ 。再调节滑动变阻器，当 $\mathit{LED}$ 灯两端电压达到 $6V$ 时，该 $\mathit{LED}$ 灯并未烧毁，则 $\mathit{LED}$ 灯在 $6V$ 电压下工作 $10s$ 消耗的电能为 　　 $J$ 。

（2）在图甲中断开 $S$ ，只改变电源的正负极后再闭合 $S$ ， $\mathit{LED}$ 灯不发光、电流表示数几乎为零，但电压表有示数，此时 $\mathit{LED}$ 灯所在的电路相当于 　　（选填"通路""开路"或"短路" $)$ 。王力同学又把该 $\mathit{LED}$ 灯接某低压电路中，该灯出现持续频闪现象，说明这个电路中的电流是 　　（选填"交流电"或"直流电" $)$ 。

按图示的电路图做“测量小电灯的功率”的实验，所用器材有：标“3.8V”字样的待测小电灯、电压恒为6V的电源、标有“20Ω 1A”的滑动变阻器、电流表（量程为0〜0.6A、0〜3A）、电压表（量程为0〜3V、0〜15V）、开关及导线若干．

电压表的示数 U/V	电流表的示数 I/A	小电灯的功率 P/W
2.0	0.20
2.5	0.22
3.0	0.25
3.8	0.30
4.5	0.32

（1）某学生在实验时，把电流表与电压表的位置交换连接了，闭合开关后会造成     （填选项字母）   A．电流表烧坏    B、电压表烧坏     C．小电灯烧坏     D、小电灯不亮
（2）另一学生按图连接电路后，闭合开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端时，灯不亮，电压表有较大的示数．经检查，导线连接完好，则电路故障是：              ，排除该故障换用新元件后，闭合开关时，观察到灯闪亮一下后立即熄灭，该学生在操作过程中的不当之处是：                 
（3）小明同学按电路图正确连接电路后，闭合开关，从大到小调节滑动变阻器的阻值，并将正确操作下的电压表和电流表的示数填入上表．
①通过上表数据，可算得小电灯的额定功率为        W，还可得出关于灯丝电阻的结论是：      ；
②当小电灯正常工作时，连入电路的滑动变阻器的阻值为         Ω
③将两个这样的相同规格的小电灯串联后直接接在6V电源的两端，两灯消粍的总功率为       W．
（4）若电压表的0〜15V量程已损坏，只能使用0〜3V量程，其它器材不变，如何测出小电灯的额定功率？
①在虚线框中画出测量电路图；

②若小电灯两端最大可加4.5V电压，为保证实验时你所设计的测量电路中各元件的安全，参照小明的实验数据，估算滑动变阻器接入电路的阻值范应为        Ω～         Ω。

在深圳某科技节上，某同学自己动手制作了一个牛奶加热器，设计电路简图如图所示，已知滑动变阻器R ₀的最大阻值为100Ω，用于加热的电阻丝R ₁的阻值为55Ω．求闭合开关S后：

（1）电路中的最小电流（结果保留1位小数）；

（2）电热丝的最大加热功率；

（3）在最大加热功率下，用时100s可以将1kg常温牛奶温度升高多少？[不考虑热量损失，牛奶的比热容为c＝2.5×10 ³J/（kg•℃）]

小明用电压表和电流表测量小灯泡的电功率，他将电源电压为6伏的电池组、额定电压为2.5V 的小灯泡等元件连接如图 A所示。


（1）在实验中，连接电路前，开关应处于 状态。
（2）在测出第一次电压2.0伏后，要使电压达到2.5伏，滑 动变阻器应向（选填“左”或“右”）移动。
（3）另一位同学小刚在实验中（所用电路元件与小明相同），连接电路后，闭合开关，在移动滑动变阻器滑片P的过程中发现，灯泡变亮时，电压表示数反而减小，灯泡变暗时，电压表示数反而增大。经检查所用器材均完好，你认为上图中与上述实验现象相符的电路图是    。
（4）若按照小刚同学所连接的电路进行实验，测量小灯泡额定电功率，电压表的示数应调到 伏，此时，测得电流表示数如图C，则小灯泡的实际功率是   瓦 。

小明观察发现家里轿车的前灯有好几组，且灯丝粗细不同，发光的亮度也不同，他猜想车灯的亮度可能与灯丝的粗细有关，于是他设计了模拟电路，并选择下列器材：电源、滑动变阻器、小灯泡（L₁“2.5V 1.25W”、L₂“2.5V 0.5W”各一只，代替轿车前灯）、电流表、电压表等进行实验来验证自己的猜想。

（1）按图甲连接电路时，应先将开关　　，并将变阻器的滑片移至　　处。

（2）闭合开关S，发现无论怎样移动变阻器的滑片，灯泡L₁、L₂均不亮，A、V₁无示数，V₂有示数，则电路出现的故障是　 　。

（3）排出故障后，移动变阻器的滑片，分别读出电流表、电压表的示数，观察共记录灯泡发光情况，填入表一，当变阻器滑片移至某一位置时，电流表的示数如图乙所示，则电路中的电流为　 　A，此时发现灯L₂发光异常耀眼，原因是　 　，此时，他应该　 　。

（4）分析数据，可得结论：两灯串联，灯泡的灯丝越细，发光越　。

（5）然后，小明按图丙所示设计连接电路进行实验，记录的实验数据及现象如表二，根据表二可得出结论：两灯并联时，灯泡的灯丝越细，发光越　　。

表一：

灯泡L1	粗细	电压/V	电流/A	亮度	灯泡 L2	粗细	电压/V	电流/A	亮度
	粗	0.6	0.12	不发光		细	1.5	0.12	微亮
	粗	0.8	0.16	微亮		细	2.0	0.16	不很亮
	粗	1.0	0.20	微亮		细	2.5	0.20	较亮
	粗	1.3		不很亮		细	3.25		异常耀眼

表二：

灯泡L1	粗细	电压/V	电流/A	亮度	灯泡 L2	粗细	电压/V	电流/A	亮度
	粗	1.0	0.2	微亮		细	1.0	0.08	不发光
	粗	1.5	0.3	不很亮		细	1.5	0.12	微亮
	粗	2.0	0.4	较亮		细	2.0	0.16	不很亮
	粗	2.5	0.5	明亮		细	2.5	0.20	较亮

（6）小明完成实验后有困惑，通过向爸爸请教，明白了轿车的同侧前灯是可以不同时工作的，在额定电压相同时，若想要更换更亮的轿车前灯，应选择灯丝较　　（选填“粗”或“细”）的灯泡。

小琳想知道一只标明“ $220V40W$”白炽灯不发光时的灯丝电阻有多大，她设计了图甲所示电路原理图，并招来器材动手实验。

（1）按照如图甲所示连接电路，检查无误后闭合开关 $S$，调节滑动变阻器 $R$，电压表和电流表的示数分别如图乙、丙所示，此时灯丝电阻为　　 $\Omega$。

（2）小琳设想如果没有电压表，能否再找一只电流表和一个定值电阻来代替电压表，于是她设计了如图丁所示电路原理图 $(R_0$为阻值已知的定值电阻），连接电路并检查无误后闭合开关 $S$，调节滑动变阻器 $R$，当电流表示数分别为 $I_1$， $I_2$时，灯丝电阻 $R_L=$　　（用 $R_0$， $I_1$， $I_2$表示测量结果）。

（3）小琳用公式 $R=\frac{U^2}{P}$计算出灯泡正常发光时的电阻为 $1210\Omega$，比（1）中测量的电阻大得多，请你帮助小琳给出合理的解释　　。

（4）小琳根据图乙和丙的示数，计算了此时灯泡实际消耗的电功率与灯泡额定功率相差　　 $W$。

某小组研究小灯泡电功率，小灯泡额定电压为2.5V，电源电压恒定不变，有规格为“10Ω 2A”和“20Ω2A”的滑动变阻器各一个。

次数	电压表示数/V	电流表示数/A	电功率/W	灯泡亮度
1	2.5	0.30		较亮
2	3	0.32	0.96	很亮
3	2	0.26	0.52	稍亮

（1）如图甲所示，选用“10Ω2A”规格的滑动变阻器进行实验。连接电路时，需将滑动变阻器的滑片P置于　　（填“A或“B）端，其目的是　　。

（2）接着用开关迅速试触，灯泡发光，电压表示数如图乙，此时灯泡两端电压为　　V．为了使灯

泡正常发光，接下来的操作是：　　。

（3）实验中收集信息如上表。分析表格中信息可得，

①小灯泡额定功率为　　W；

②在电路安全范围内，小灯泡两端实际电压越大，消耗的电功率　，灯泡越亮。

在“测量小灯泡的电功率”实验中，小芳选用了额定电压是2.5V的小灯泡。

（1）如图甲所示，小芳连接的实验电路存在连接错误，但只需改动一根导线，即可使电路甲连接正确。请你在应改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接法。

（2）电路连接正确后，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调至最　　（填“左”或“右”）端。闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数，接下来应进行的操作是　　（选填序号）。

A．检查电路是否断路

B．更换小灯泡

C．移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光

（3）移动滑动变阻器的滑片，记下多组电流表及对应电压表的示数，并画出图乙所示的I﹣U图象。由图乙所给信息，可求出小灯泡正常发光时的电阻为　　Ω，小灯泡的额定功率为　　W。

用图所示的电路图测量某电阻丝的电阻，电源电压为 $3V$，滑动变阻器的最大阻值是 $20\Omega$。

次数	第1次	第2次	第3次
$U/V$	0.8	1.0	1.6
$I/A$	0.16	0.20	0.32

（1）连接电路时，开关应处于　　（选填“闭合”或“断开” $)$状态。实验前，应将滑片 $P$移到　　端（选填“ $A$”或“ $B$” $)$。

（2）闭合开关，滑片 $P$向右缓慢移动时，发现电流表示数逐渐增大，电压表示数始终为零，可能是电阻丝处发生了　　（选填“短路”或“断路” $)$故障。

（3）故障排除后，调节滑片 $P$的位置，读取了对应的电压、电流的数值，并记录在表中。由表可知，电阻丝的阻值是　　 $\Omega$。

（4）为了测量“额定电压为 $3.8V$，额定电流小于 $0.6A$的小灯泡”的额定功率，除了将图中的电阻丝更换成小灯泡后外，还必须　　（选填“增大”或“减小” $)$电源电压，并更换　　（选填“电压表”或“电流表” $)$的量程。电路改进并正确操作，当电压表的示数为 $3.8V$时，电流表的示数如图2所示，其示数为　　 $A$，则小灯泡的额定功率是　　 $W$。

在“测量小灯泡的额定功率”实验中，灯泡上标有“3.8V”的字样，电源电压恒定不变。

（1）请你用笔划线代替导线，将甲图中的实物电路完整，要求滑片向左移动时灯泡变亮。

（2）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，发现灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表无示数，其故障原因可能是　　。

（3）排除故障后，开始实验，闭合开关，电压表的示数为2.5V，此时应将变阻器滑片向　　（选填“左”或“右”）端调节，在移动变阻器滑片的过程中，眼睛应注视　　的示数，直至灯泡正常发光，此时电流表的示数为0.4A，则灯泡的额定功率为　　W。

（4）完成上述实验后，又找来了一个阻值为R₀的电阻和两个开关。并借助部分现有的实验器材，设计了如图乙所示的电路，也测出了小灯泡的额定功率。请完成下列的实验步骤：

①闭合开关　　，移动滑片，当电压表的示数为　　V时，停止移动滑片，然后再断开闭合的开关：

②保持滑片的位置不动，再闭合开关　　，读出此时电压表的示数为U；

③灯泡额定功率的表达式为P_额＝　　（用已知量和测量量表示）。

某课外科技小组设计了如图所示的电路来测量电源 $U$和待测电阻 $R_x$的值，已知滑动变阻器的最大阻值为 $20\Omega$，其实验步骤如下：

（1）这个小组的同学按电路图连接好电路后，将滑动变阻器滑片 $P$滑到最右端 $b$点，闭合开关 $S_1$，断开开关 $S_2$，无论怎样移动滑片 $P$发现电压表有示数但始终保持不变。电路故障的原因可能是　　（写出一种原因即可）

（2）排除故障后，将滑动变阻器的滑片 $P$滑到最右端的 $b$点，闭合开关 $S_1$和 $S_2$．电压表的示数为 $3V$；再断开开关 $S_2$，此时电压表的示数为 $2.4V$，则电源电压 $U=$　　 $V$，待测电阻 $R_x=$　　 $\Omega$

（3）保持 $S_1$闭合， $S_2$断开，当滑片 $P$恰好滑到滑动变阻器的中点时，电压表的示数应为　　 $V$，待测电阻 $R_x$的电功率为　　 $W$。

在“测小灯泡功率”的实验中，小灯泡标有“2.5V”字样。

（1）连接电路时开关应　　，滑动变阻器的滑片应移至　　处。

（2）甲组同学连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，但电压表有示数，电路故障可能是小灯泡处　　。（选填“短路”或“断路”）

（3）乙组同学连接的电路如图甲所示，其中有一根导线接错了，请在接错的导线上打“×”再把它改接到正确的位置上。

（4）乙组同学正确连接电路后，先测小灯泡两端电压为2V时的电功率，若要继续测量小灯泡的额定功率，此时应将滑动变阻器的滑片向　　移动，当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，此时电路中的电流是　　A，小灯泡的额定功率为　　W，小灯泡正常发光时的电阻为　　Ω．（保留一位小数）

在“测小灯泡功率”的实验中，小灯泡标有“2.5V”字样。

（1）连接电路时开关应　　，滑动变阻器的滑片应移至　　处。

（2）甲组同学连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数，但电压表有示数，电路故障可能是小灯泡处　。（选填“短路”或“断路”）

（3）乙组同学连接的电路如图甲所示，其中有一根导线接错了，请在接错的导线上打“×”再把它改接到正确的位置上。

（4）乙组同学正确连接电路后，先测小灯泡两端电压为2V时的电功率，若要继续测量小灯泡的额定功率，此时应将滑动变阻器的滑片向　　移动，当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，此时电路中的电流是　　A，小灯泡的额定功率为　　W，小灯泡正常发光时的电阻为　　Ω．（保留一位小数）

小明在实验室发现一只标有“2.5V0.3A”字样的小灯泡，他想测定这个小灯泡的电功率，请你帮他完成以下实验：

（1）请科学合理连接实物电路。

（2）连接电路时，开关应　　（选填“断开”、“闭合”），实验中小明移动滑动变阻器滑片P，先后使电压表的示数为2.0V、2.5V，分别读出电流表示数并记录数据。

①小灯泡额定功率是　 W。

次数	电压U/V	电流I/A	电功率P/W
1	2.0	0.26	0.52
2	2.5	0.30	0.75

②当电压表示数是2.5V时，滑片位置如图所示，若要测量小灯泡两端电压为3.0V时的电功率，应向　　移动滑片。

（3）利用表格中的数据还可以计算的另一个物理量是　　。