初中物理电功率的计算实验题

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　　。

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。

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？

在研究导体电阻与哪些因素有关的实验中，小明采用了图中所示的电路。闭合开关，夹子 $P$向左滑动时，电阻丝连入电路的长度变长，观察到电流表示数变小，灯的亮度变暗。小明在得出导体电阻与长度关系的同时，还得出”灯泡的亮度由电流大小决定“的结论。

（1）你认为小明关于灯泡的亮度由电流大小决定的结论是　的。

（2）小丽用 $L_1$ “ $6V3W$ “和 $L_2$” $6V2W$ “的两个小灯泡及 $6V$的电源等器材，设计如下实验来验证小明的结论是否正确，请你帮她将实验步骤填写完整：

①将两个小灯泡串联，接到 $6V$的电路中，则通过两灯的电流　　；灯　　两端的电压较大；可观察到灯　　较亮；

②将两个小灯泡并联，接到 $6V$的电路中，则两灯两端的电压　　；通过灯　　的电流较大，可观察到灯　　较亮。

（3）由以上实验可以得出灯泡的亮度由　　决定。

在我市农网改造中，小柳家从村口通过进户线接入220V的家庭电路。电工师傅想测试小柳的电学知识，他让小柳用电压表、两个标有"220V 550W"、"220V 1100W"的电炉R ₁、R ₂以及开关，连接成如图所示的电路，只闭合S ₀时，电压表示数为220V；只闭合S ₀、S ₁时，电压表示数为214.4V；当闭合S ₀、S ₂时，断开S ₁时，电压表的示数为210.4V。

①上述现象可概括为 　                                 　，用电器两端的电压越低。

②造成用电器两端的电压降低的原因是 　                          　。

③当闭合S ₀、S ₂时，断开S ₁，整个家庭电路消耗的电功率为 　     　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]

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　       　 $W$。

小明在做“测定小灯泡电功率”的实验时连接了如图甲所示的电路

（1）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片 $P$，发现小灯泡不亮，经检查有一根导线连接错误，请你在电路中将连接错误的导线上打“ $\times$”，并补测出正确的连线。

（2）正确连接电路后，滑片 $P$移动到某一位置时，电压表和电流表示数如图乙所示小灯泡此时的电功率是多少？

（3）小明根据记录的多组数据绘制出小灯泡的 $I-U$图象（图丙），分析评估时，小明对自己的实验产生了困惑，他认为：由欧姆定律 $I=\frac{U}{R}$知， $I$与 $U$之间的变化关系是正比函数，所以其图象理论上应该是过原点的一条直线，请你帮助他解除困惑。

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）

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•℃）]

实验老师为“测量小灯泡额定功率”准备了如下器材：电源（电压恒为 $6V)$开关、电压表和电流表各一只、额定电压为 $2.5V$的待测小灯泡（电阻约为 $10\Omega )$、滑动变阻器 $($ “ $20\Omega 1A$” $)$、导线若干。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物图连接完整（要求：滑片向右移动灯泡变亮）。

（2）闭合开关前电流表的指针如图乙所示，其原因是　　。

（3）故障排除后，调节滑动变阻器的滑片，并绘制了小灯泡的电流随其两端电压变化的关系如图丙所示，则小灯泡的额定功率为　　 $W$．从图象中还发现：当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比　　（选填“变大”、“变小或“不变” $)$。

（4）小陈同学为了验证电流跟电阻的关系，他又借到了一个滑动变阻器 $(50\Omega 0.5A)$和五个定值电阻 $(5\Omega$、 $10\Omega$、 $15\Omega$、 $20\Omega$、 $25\Omega )$，其余器材不变。用定值电阻更换甲图中的灯泡，小陈同学得到如图丁所示的电流随定值电阻变化的图象，则实验中他所用的滑动变阻器是　　（选填字母： $A.20\Omega 1\mathit{AB}.50\Omega 0.5A)$，若某次实验中滑动变阻器连入的阻值为 $14\Omega$，则所用定值电阻的阻值为　　 $\Omega$。

（5）下课前老师布置了一道课后作业。要求：在只有下列实验器材的前提下测出未知定值电阻 $\mathit{Rx}$的阻值。实验器材：电阻 $R_x$、电源（电压恒定但未知）、滑动变阻器（已知最大阻值为 $R_0)$、电流表、开关、导线若干。

小张同学设计了如图戊所示的电路图，用以下步骤测 $R_x$的阻值。

①闭合开关 $S$，移动滑片 $P$至 $B$端，记下电流表示数 $I_1$；

②移动滑片 $P$至 $A$端，记下电流表示数 $I_2(I_2$未超过电流表的量程）；

③请帮他写出 $\mathit{Rx}$的表达式： $R_x=$　　（用字母 $R_0$、 $I_1$、 $I_2$表示）。