初中物理电功率的计算实验题

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。

某课外兴趣小组在做测定“小灯泡的电功率”实验时，所用器材有电压为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电表、开关和导线。如图a是没有连接完的实物电路。

（1）请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整；
（2）连好电路后，闭合开关，移动滑片P，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表无示数，则故障的原因可能是                           。
（3）排除故障后闭合开关，移动滑片P到某处，电压表的示数为2.2V，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向     端滑动（选填“左”或“右”），直到电压表的示数为     V，记录电流表的示数；
（4）通过移动滑片P，分别记下了多组对应的电压表和电流表的读数，并绘制成了如图b所示的U－I图像。根据U－I图像提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率是        W。

某物理兴趣小组的同学们设计了如甲图所示的电路，其中电源电压不变，灯泡 $L$标有“ $12V6W$”，滑动变阻器 $R$的规格为“ $20\Omega$　 $1A$”。如图乙是定值电阻 $R_0$和灯泡 $L$的电压与电流的关系图象。当断开开关 $S_1$、闭合开关 $S$和 $S_2$，并将滑动变阻器的滑片 $P$位于 $R$最右端时，灯泡 $L$的实际功率为 $1.6W$。

求：（1） $R_0$的阻值；

（2）灯泡正常发光 $10\mathit{min}$，电流通过灯泡所做的功；

（3）电源电压；

（4）电路消耗的最大电功率。

在一次实验活动比赛中，老师给定了以下器材：一个输出电压为9V的稳压电源、一只电压表、一个电阻箱、一个最大值为20Ω的滑动变阻器、两只开关以及导线若干，要求测定一只额定电压为6V的小灯泡的额定功率．聪明的李明设计了如图甲所示的电路图，顺利完成了实验．
（1）请根据甲图所示的电路图，用铅笔画线代替导线将乙图中电压表正确接入实物电路中．
（2）李明在实验时，首先闭合开关S₁，观察到电压表表盘示数如丙图所示，要使小灯泡两端电压达到额定电压，应将甲图电路中滑动变阻器R的滑片P向　　端滑动（选填“a”或“b”）．
（3）调节滑片P使电压表示数等于6V后，保持滑动变阻器R的滑片P位置不动，断开开关S₁，再闭合开关S₂，调整电阻箱R^′接入电路的阻值，使电压表的示数再次等于6V，此时电阻箱的示数如丁图所示，则电阻箱接入电路的阻值为　、　Ω，由此可知小灯泡的电阻为　、　Ω．小灯泡电阻的得出是运用了物理研究中的　、　（选填“控制变量法”或“等效替代法”）．根据以上获得的实验数据可知小灯泡的额定功率为　、　W．

小明和同学在打扫实验室时，发现实验桌上有一个灯泡，灯泡上标明额定电压为4V，额定功率看不清楚．小明很想知道它的额定功率，刚好桌上还有电阻箱、电流表、开关、12V的稳压电源各一个，小明用它们连成了如图所示的电路，其中R为电阻箱，小明测出了电流表示数随电阻箱阻值变化的几组值，并将其记录在如下的表格中．

（1）当电流为0.5A时，电阻箱两端的电压是          V，灯泡的电阻为           Ω．
（2）根据表中数据，请求出小灯泡的额定功率为           W．
（3）小明的同学发现小明记录的数据中有一个电流值有错误，这个错误数据是   A．
（4）小明的同学认为利用图示器材还能进行下列实验，其中无法完成的是　　．
A．探究导体中的电流与电压的关系    B．探究小灯泡的亮度与灯泡功率的关系
C．测量小灯泡正常工作时的电阻        D．探究串联电路中电流的特点．

小刚用如图甲所示电路来探究电流与电压的关系，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从a端移至b端，电流表和电压表的示数变化关系如图乙所示，由图像可得，定值电阻R₁的阻值是     Ω．实验时，电源电压保持5V不变，当滑片P位于a端时，滑动变阻器消耗的电功率是      W，此时，电阻R₁在10min内产生的热量为     J．

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。

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，其阻值与光照强度成反比，实验步骤如下：
①先把“220V 15W”的普通白炽灯接人灯座，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     ．
（2）电能转化为光能最多的灯是     ．
（3）1ED灯的发光效率较     （高／低）．
（4）综合分析表中数据可知，15W的LED灯的发光亮度与     W的白炽灯发光亮度相当．

某同学在做“调节灯泡亮度”的电学实验时，电路如图所示。电源电压恒为4.5V，电压表量程“0～3V”，滑动变阻器规格“20Ω  1A”，灯泡L标有“2.5V  1.25W”字样（忽略灯丝电阻变化）。在不损坏电路元件的情况下，下列判断正确的是（    ）

A．电路中电流变化的范围是0.18A～0.5A	B．滑动变阻器阻值变化的范围是2.5Ω～10Ω
C．灯泡的最小功率是0.162W	D．该电路的最大功率是2.25W

(9分)在“测量小电灯的功率”的实验中，电源电压为4．5V，小灯泡额定电压为2．5V、电阻约为10Ω．滑动变阻器标有“30Ω 1A”字样
(1)连接电流表时应选用       的量程．
(2)请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整．

(3)乙同学连完电路并闭合开关后，发现小灯泡不发光且电压表示数为零，电流表示数为O．15A，产生这一现象的原因是                                       ．
(4)故障排除后，移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡正常发光时，电流的示数如乙图所示，请读出电流表的示数，并填入表格中．
(5)实验中，同学们记录了多组小灯泡两端的电压及对应通过小灯泡的电流值，但表格的设计仍有不完整的地方，请将所缺内容填写完整．

(6)小组同学们分析了实验数据得出：小灯泡的发光亮度是由灯泡的       决定的，且       ，灯泡发光越亮．

小明的妈妈买了一个自动电热水壶，其部分技术参数如表中所列。

型号	额定电压	频率	额定功率	容量
FY-TS1010A	220V	50HZ	1100W	1.0L

（1）该电热水壶正常工作时的电流为多少？
（2）该电热水壶正常工作时，用6min就能将整壶水烧开，如果吸收的热量是3.2×10⁵J,求该热水壶的效率。（用百分数表示结果，小数点后面保留两位）
（3）在用电高峰时段，电路中的实际电压减小为198V，在这样电压下，该水壶的实际功率为多少？（假设电热水壶电阻保持不变）
（4）有关电热水壶的安全使用，下列说法中不正确的是_____________.
A、电热水壶不用时，应拔下电源插头
B、当壶体和基座被弄脏时，应放进清水中清洗
C、电热水壶工作时，身体不可靠近壶嘴
D、注入水时，水位不超过电热水壶的最高水位线

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）

下面是小和小辉等同学进行的电学实验。

（1）小彬为了“探究电流跟电阻的关系”，连接了如图甲所示的电路。

①请你在甲图中用笔画线代替导线完成电路的连接。

②小彬看到了同学在闭合开关后，电流表的指针偏向“0”刻度线的左侧，原因是　　；

③小彬先将 $5\Omega$的电阻接入电路，调节滑动变阻器的滑片使电阻两端的电压为 $2V$；再将 $5\Omega$的电阻换成 $10\Omega$的电阻，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为　　 $V$。

④小彬保持滑动变阻器的滑片位置不变，把 $10\Omega$的电阻换成 $20\Omega$的电阻，电压表的示数保持不变，应将滑动变阻器的滑片适当向　　（选填“左”或“右” $)$端移动。

⑤小彬将据记录在表格中，分析实验数据可得出：当电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成　　。

电压 $U/V$	2
电阻 $R/\Omega$	5	10	20
电流 $I/A$	0.4	0.2	0.1

（2）小彬将电阻换成标有“ $2.5V$”字样的小灯泡，测量其额定电功率。

①正确连接电路，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表电流表均无示数，产生这种现象的原因可能是滑动变阻器　　（选填“短路”或“断路” $)$；

②排除故障，继续实验，小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电流是　　 $A$．额定功率是　　 $W$。

（3）小辉同学准备测小灯泡的额定功率，检查实验器材时，发现缺少电压表，滑动变阻器均标有“ $20\Omega 2A$”字样，小灯泡的额定电流是 $0.25A$，于是他利用现实验器材，设计了如图丙所示的电路图。请你帮助小辉完成实验：

①闭合开关 $S_1$，开关 $S_2$接 $b$， $R_2$阻值调到最大处， $R_1$阻值调到0，此时电流表的示数为 $0.3A$；

②将 $R_1$的阻值调到最大，闭合开关 $S_1$，开关 $S_2$接 $a$，　　，小灯泡正常发光；

③保持 $R_1$接入电路的阻值不变，闭合开关 $S_1$，开关 $S_2$接 $b$， $R_2$滑片仍在阻值最大处，此时电流表的示数为 $0.2A$，则小灯泡的额定功率 $P_{额}=$　　 $W$。

图甲是测量标有“2.5V”字样的小灯泡电功率的电路图

（1）连接电路时，开关应处于______状态，滑动变阻器的滑片应移到最______（左/右）端；
（2）在实验中，静菲同学正确连接电路并规范操作实验，闭合开关后，发现灯泡不亮，为了找出灯泡不亮的具体原因，接下来最应该进行的具体操作是______；
（3）在排除问题后，当电压表示数为2.5V时，电流表的示数如图乙所示，是______A，由此可得，该小灯泡的额定电功率为______W；
（4）实验中志乾同学的电流表损坏了，老师告诉他已经没有电流表可换，而给了他一个已知阻值为R的定值电阻和若干个开关，志乾重新设计了如图丙所示的电路，测量小灯泡的额定功率.请你帮他补全实验步骤和表达式：①按照电路图正确连接电路；②断开开关S₂，闭合开关S、S₁，调节滑动变阻器，使得______；③保持滑片位置不动，断开开关S₁，闭合开关S、S₂，记下电压表的示数为U₂；则测得小灯泡额定功率的表达式为P=______（电源电压未知）；
（5）志乾经过进一步的实验发现，小灯泡灯丝电阻随温度的升高而增大，他还想比较以下两种情况下灯泡实际电功率的大小关系：①灯泡实际电压为额定电压一半时的实际电功率P₁；②灯泡实际电流为额定电流的一半时的实际电功率P₂；利用所学物理知识请你帮他比较出P₁与P₂之间正确关系应该为：P₁______P₂（大于/小于/等于）.
（6）若用阻值分别为10Ω、20Ω、30Ω定值电阻分别代替图甲中的小灯泡，还可以完成“探究电流与电阻关系”实验，实验过程中始终保持电压表示数为3V，为能完成探究，则滑动变阻器最大阻值至少为______Ω（设此时电源电压为6V且恒定不变）.