初中物理电功率的测量实验实验题

在一次测定小灯泡额定功率的实验中，老师给出了下列器材：额定电压为2.5V的小灯泡、电源（电源两端电压不变但电压未知）、一个已知阻值为R的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、3个单刀单掷开关、导线若干．

（1）小张同学设计的实验电路如图所示，请你写出本实验主要测量步骤及所测物理量．
①                                                            ．
②                                                            ．
（2）本实验中，计算小灯泡额定功率的表达式P=      ．
（3）若将电流表换为一只电压表而其他器材不变，请你重新设计一个实验电路测量小灯泡的额定功率（将实验电路图画在下面的方框内）．

小明选用如下器材：5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω的定值电阻、最大阻值为30Ω的滑动变阻器、学生电源、电流表、电压表、开关导线若干，进行探究。

（1）探究“电流与电阻的关系”，电源电压为6V，控制电压为2.5V。

①请你帮助小明按照图甲所示电路，用笔画代替导线把图乙中的实物电路连接完整。要求：当滑动变阻器的滑片向左移动时，电流表的指针偏转角度变大

②电路连接正确后，小明用开关试触，发现电压表指针偏转角度很大，电流表无示数，该现象产生的原因是定值电阻发生　    　（填“断路”或“短路”）；

③排除故障后，把5Ω的电阻接入电路，使其两端的电压为2.5V并记下对应的电流值。当把5Ω换为10Ω的电阻后，使其两端的电压恢复到2.5V，此时滑动变阻器连入的阻值，跟原来的相比　    　（填“变大”或“变小”）；

④当小明把25Ω的电阻接入电路中时，发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片都不能使电阻两端电压达到2.5V．电阻两端控制电压2.5V不变，为保证六个电阻单独接入电路中完成实验，应该调节电源使其电压不超过　     　V

⑤由数据得出：当电压一定时，电流与电阻成　    　。

（2）测量小灯泡的额定功率。小明又把定值电阻换成额定电压为3.8V的小灯泡，并把电压表的量程换成0～15V．调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为3.8V，此时电流表的示数如图丙所示，其示数为　    　A，则小灯泡正常发光时的电阻为　    　Ω。

通过大量的实验数据。小明绘制了小灯泡的电流与电压关系图象。由图丁可得出，当灯泡的实际功率变大时，其电阻会　    　（填“变大”“变小”或“不变”）

（3）完成上面实验后，小明想测量额定电压为U_额的小灯泡的额定功率，设计了如图戊所示的电路，已知电源电压为U，定值电阻的阻值为R₀．请帮小明将实验步骤补充完整：

①只闭合开关S、S₁，移动滑动变阻器的滑片，使电流表示数为　     　，小灯泡正常发光；

②只闭合开关S、S₂，使滑动变阻器的滑片　        　（填“向左移”“保持不动”或“向右移”），读出电流表的示数为I；

③小灯泡的额定功率表达式为P_额＝　           　（用字母表示）。

图1是测量额定电压为6V的小灯泡电功率的电路图，电流表选用的是0.6A的量程．

（1）调节滑动变阻器，使灯泡正常发光，此时电流表示数如图2所示，则小灯泡的额定功率是      W．
（2）在改变滑动变阻器接入电路的电阻的过程中，通过小灯泡灯丝的电流随小灯泡两端电压变化情况如图3所示，从该图线可以看出灯丝的电阻随电压的增大而      （选填“增大”、“减小”或“不变”），说明灯丝电阻与      有关．

如图甲是小明要测定额定电压是2.5V的小灯泡的额定功率时的实验电路，正常发光时灯丝电阻估计在5～10Ω之间．

（1）小明接好电路后，对其认真检查，发现少了一根导线，请在图甲中补画上这根导线，使电路完整．
（2）小明连接完最后一根导线，立即看到灯泡发出明亮的光．在一旁观察的小林一惊，提醒小明实验中有问题．小明想，我的实验连线没有出问题啊！请你帮助小明找出实验中两个操作不当之处：①      ；②      ．
（3）当他连接好电路以后，闭合开关，发现无论怎么移动滑片，电流表和电压表示数都不变化，而且灯光很暗，原因可能是      ．
（4）调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为      V时，灯泡正常发光，此时电流表的读数如图乙所示，小灯泡的额定功率是      W．
（5）实验时，小明改变滑动变阻器滑片的位置，测出三组小灯泡电压、电流数据，算出功率的平均值作为小灯泡的额定功率，请指出小明做法的错误之处：      ．

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。

王同学想测量额定电压是2.5V的小灯泡的额定功率，他使用了三节新干电池、“20Ω1A”的滑动变阻器、电压表、电流表、开关和若干导线，连接了如图甲所示的电路。

（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该滑动到最　     　（选填“左”或“右”）端，这样做的目的是　            　。

（2）他闭合开关后，又立即断开了开关，否则会损坏　      　（选填“灯泡”、“电流表”或“电压表”）

（3）他检查电路，发现一处连接错误，只改变了一根导线的连接就将电路修改正确，请你在错误的导线上打“×”，并补画上正确的连线。

（4）实验中，他调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数从1.5V变化到3V，画出了如图乙所示的图象，由于灯丝的电阻随温度的升高而可以判断图象的横坐标为　   　（选填“电压”或“电流”）。

（5）当电压表示数为2.5V时，电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率是　    　。

（6）取下小灯泡，将阻值为5Ω、10Ω、15Ω的三个定值电阻分别接入电路中原小灯泡位置，可利用该电路探究“电压一定时，电流与电阻的关系”。控制电压一定时，不可以选取的电压值是　     　

A.1.5V B.2V C.2.5V D.3V

【实验名称】测量小灯泡的电功率

【实验器材】额定电压为 $2.5V$ 的小灯泡（电阻约 $10\Omega )$ 、电压为 $6V$ 的电源、电流表、电压表、滑动变阻器 $\left(50\Omega 5A\right)$ 、开关、导线若干。

【实验步骤】

（1）用笔画线代替导线将图甲中的电路连接完整（要求：滑动变阻器连入电路时阻值最大）；

（2）电路连接时开关应 　　。小明同学检查电路无误后，闭合开关，发现灯泡不亮但电流表和电压表均有较小的示数，接下来他应该 　　；

（3）小明同学进行实验得到部分实验数据如表，则小灯泡的额定功率为 　　 $W$ ；当小灯泡两端电压为 $1.5V$ 时，小灯泡的亮度 　　（选填"正常"、"较暗"或"较亮" $)$ 。

实验次数	电压     $U/V$	电流     $I/A$	小灯泡亮度	电功率     $P/W$
1	2.5	0.30
2	1.5	0.22
3	3.0	0.32

【拓展】好学的小明同学又向老师要了一个 $R_0=20\Omega$ 的定值电阻，用来替换电路中的电流表。替换后电路如图乙所示，并设计下列方案测量小灯泡的额定功率。

（1）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数等于小灯泡的额定电压；

（2）保持滑片位置不变，电压表所接的 $b$ 接点不动，只断开 $a$ 接点，改接到 $c$ 接点上，测定值电阻 $R_0$ 两端的电压 $U_0$ ；

（3）计算小灯泡的额定功率。

仔细分析发现此方案无法测出小灯泡的额定功率，其原因是：① 　　；② 　　。

在“测量小灯泡的额定功率”实验中，灯泡中标有“3.8V”字样，电源电压恒定。

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整 ；
（2）连接完实验电路后，开关试触时，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表的示数接近电源电压，其故障原因可能是                   ；
（3）故障排除后，开始实验，在移动滑动变阻器滑片的过程中，眼睛应注视     的示数，直到灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则灯泡的额定功率为      ____W。
⑷完成上述实验后，小聪向老师要了一个已知阻值为R₀的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的电路，也测出了灯泡的额定功率。请完成下列实验步骤：
①闭合开关S₁，将S₂拨到触点2，移动滑片，使电压表的示数为           V；
②再将开关S₂拨到触点1，保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U；
③灯泡额定功率的表达式为P_额=                 （用已知量和测得量表示）。

小红在“测定小灯泡的电功率”的实验中，选择了额定电压为2.5V的小灯泡，电源电压保持6V不变，滑动变阻器规格为“40Ω 1A”，连接电路如图甲所示。

（1）小红所连接电路存在一处错误，请你在错误的导线上面“x”，用笔画线代替导线，画出正确的连线。

（2）正确连接电路后闭合开关，发现电流表有示数，电压表无示数，则电路中存在的故障可能是　     　（选填“灯泡”或“电压表”）断路。

（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片，当电压表示数为2V时，电流表的示数如图乙所示，此时电流表的示数为　    　A，小灯泡的功率为　    　W。

（4）若使小灯泡正常发光，应将滑片向　   　（选填“左”或“右”）移动至电压表示数为       　V。

（5）小红想要继续探究“电流与电阻的关系”，只将小灯泡换成阻值不同的定值电阻，实验时控制定值电阻两端的电压保持2V不变，则更换的定值电阻的阻值不能大于　   　Ω。

（6）老师又拿来一个额定电流为I_m的小灯泡，来测量小灯泡的额定功率。设计了如图丙所示电路，电源电压未知、电阻的阻值为R₀．请你将实验步骤补充完整。

①只闭合开关　      　（选填“S₁”或“S₂”），将滑动变阻器的滑片移至最左端，读出电压表V₁的示数为U₁；

②只闭合开关　      　（选填“S₁”或“S₂”），再次调节滑片，直到电压表V₂的示数为　              　，此时小灯泡正常发光，电压表V₁的示数为U₂；

③小灯泡额定功率的表达式是P_额＝　                  　。

在“测定小灯泡的电功率”的实验中，小明选取了一个标有“2.5V ”的小灯泡和必要的实验器材，连接的实物电路如甲图所示：

（1）闭合开关前，老师发现甲图中有一根导线连接错误，请你在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线将实物电路连接正确(只改动一根导线)；
（2）闭合开关 S后，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数接近电源电压，则故障原因可能是       ；
（3）排除故障后，闭合开关S，移动滑片P，使电压表的示数为2.5V，此时电流表的示数如乙图所示为             A，则小灯泡的额定功率为                   W。

在测量标有“3.8V”字样的小灯泡的额定功率实验中，器材有电压为6V的电源，小灯泡（电阻约为10Ω）、电压表（0～3V，0～15V）、电流表（0～0.6A，0～3A）、滑动变阻器R₁“5Ω 1A”、滑动变阻器R₂“10Ω 1A”、开关各一个，导线若干。

（1）如图甲所示的电路中有一条导线连接错误，请在错误的导线上打“×”，并画出改正后的导线。

（2）为了完成实验，应该选择的滑动变阻器是　    　（填“R₁”或“R₂”）。

（3）电路连接正确后，闭合开关，滑片位于某一位置时，电压表示数为3V．为了测量小灯泡的额定功率，应将滑片向　   　（填“左”或“右”）移动。

（4）当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则电流表的示数为　     　A，小灯泡的额定功率为　    　W，实验得出的结论：小灯泡的实际功率　   　，小灯泡越亮。

（5）实验时发现通过小灯泡的电流与它两端的电压不成正比，是因为灯丝电阻与　　有关。

（6）实验中若电压表的“0～15V”量程损坏，　    　（填“能”或“不能”）测小灯泡额定功率。

琳琳小组在做“测量小灯泡电功率”的实验，实验前他们观察到小灯泡上标有“2.5V”字样。

（1）在电路连接完成后，闭合开关前，同组同学检查电路，发现她有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”，并在图中正确连线。

（2）正确连接电路后，闭合开关，在移动滑动变阻器滑片的过程中，发现小灯泡始终不发光，电压表有示数，电流表无示数，其原因可能是　     　（选填符号）。

A．灯泡断路 B．灯泡短路

C．滑动变阻器断路 D．滑动变阻器短路

（3）故障排除后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片在某一位置时，电流表、电压表的示数如图乙所示，则此时通过小灯泡的电流是　    　A；小灯泡两端的电压是　 　V；若使小灯泡正常发光，则应调节滑动变阻器使电压表的示数为　     　V。

（4）实验结束，琳琳小组根据实验数据绘制了如图丙所示的图象，则小灯泡正常发光时的电阻大约是　      　Ω（保留一位小数）。

在“测量小灯泡的电功率”实验中，电源电压恒为6V，小灯泡的额定电压为2.5V。

（1）小明按甲电路图连接对应的电路如图乙所示。闭合开关前，小明发现他连接的电路有错误，只要改接一根导线就可以。请在这根接错的导线上打“×”，在图乙中用笔画线代替导线画出正确的连接。

（2）错误改正后，闭合开关调节滑片P至某一位置时，电压表示数2V；为测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向　   　（填“左”或“右”）移动，使电压表示数为　   　V，此时电流表示数如图丙为　     　A，则小灯泡的额定功率为　    　W。

（3）实验完成后，小明又想利用电源（电压未知）、阻值为R₀的定值电阻、电压表一个、开关三个、导线若干，测出未知定值电阻R₁的阻值。小明经过思考，设计出实验电路图（如图丁所示），实验步骤如下：（请将空白处补全）

①闭合开关S，S₁和S₂，读出电压表示数为U₁；

②　        　，读出电压表示数为U₂；

③未知定值电阻表达式R₁＝　           　。

利用电压恒为6V的电源、标有“20Ω 1A”字样的滑动变阻器R_P，完成下列电学实验：

（1）探究电流与电阻的关系。

①实验电路图如图甲所示，图乙是它的实物连接图。其中有一条导线连接有误，若闭合开关S，电压表的指针将　     　（填“向左”、“向右”或“不会”）偏转，请将连接错误的导线画“×”，并用笔画线代替导线画出正确连线；

②改正错误后进行实验，先将滑动变阻器的滑片移到最　   　端（填“左”或“右），再分别将10Ω、20Ω、40Ω的电阻接在图甲的A、B间，正确完成三次实验后，电流表指针的位置分别如图丙中a、b、c所示，可知实验中，A、B间控制不变的电压为　    　V，可得结论：当　       　一定时，通过导体的电流与导体的电阻成　         　；

③为了使实验结论更具有普遍性，又将50Ω的电阻接在A、B间，闭合开关S，发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片，都不能使电压表的示数与上次实验相同，为了能够完成实验，应该换用最大阻值至少为　      　Ω的滑动变阻器。

（2）利用图丁所示电路测量未知电阻R₀的阻值，所用电源电压仍为6V。

①闭合开关S，断开开关S₁、S₂，将滑动变阻器的滑片移至最左端，电流表的示数为0.2A；

②则可以计算出R₀的阻值为　      　Ω。

（3）利用图丁所示的电路测量额定电流为I_额的小灯泡额定功率。（R₀为已知量）

①将图丁中的开关　     　（填“S₁”或“S₂”）和电流表互换位置，并将开关S和该开关闭合，另一个开关断开调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为　    　，小灯泡正常发光；

②保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开与电流表互换位置的开关，闭合开关S和另一个开关，读出电流表的示数为I；

③小灯泡额定功率的表达式：P_额＝　         　。（用符号或数值表示均可）

小明和小华在实验室做如下两个电学实验：

实验次数	电阻     $R/\Omega$	电流     $I/A$
1	5	0.32
2	10	0.16
3	20	0.08

（1）在探究"通过导体的电流与电阻的关系"实验中，小明所用的器材有：新干电池两节， $5\Omega$ 、 $10\Omega$ 、 $20\Omega$ 的定值电阻各一个，电流表、电压表、" $20\Omega 1A$ "的滑动变阻器、开关各一个及导线若干。

①实验中小明将 $5\Omega$ 的电阻接入电路中，连接的电路如图甲所示，经检查发现有一根导线连接错误，请你在这根导线上打" $\times$ "，并用笔画线代替导线画出正确的接法；

②改正错误后，将滑片调至 　　（选填" $A$ "或" $B$ " $)$ 端，闭合开关，调节滑动变阻器滑片至某一位置，使电压表示数为 $1.6V$ ，读出电流表的示数并记录在表格中，将此时滑片的位置标记为 $M$ ；

③接着将 $5\Omega$ 的电阻换为 $10\Omega$ ，调节滑动变阻器，使电压表示数仍为 $1.6V$ ，读出对应电流表的示数并记录，此时滑片的位置在 $M$ 的 　　（选填"左侧"或"右侧" $)$ ；

④最后小明换用 $20\Omega$ 的电阻继续进行实验并记录电流表的示数；分析表中数据，可得到的结论是： 　　。

（2）小华利用电源（电压恒定且未知）、电流表、电阻箱 $(0~999.9\Omega )$ 、铭牌不清楚的滑动变阻器、开关、单刀双掷开关各一个及导线若干，设计了如图乙所示电路，测出了额定电流为 $I_{额}$ 的小灯泡的额定功率请你帮助小华补全实验方案：

①闭合开关 $S_1$ ，将开关 $S_2$ 拨至1，调节电阻箱 $R_1$ ，使 　　，读出此时电阻箱接入电路中的阻值为 $R$ ；

②仍闭合开关 $S_1$ ，将开关 $S_2$ 拨至2，只调节 $R_2$ ，使电流表示数为 $I_{额}$ ；

③在步骤②的基础上，将 $R_1$ 阻值调为0， $R_2$ 的滑片 　　（填滑动变阻器滑片的位置变化情况），并读出电流表示数为 $I$ ；

④则小灯泡额定功率的表达式为： $P=$ 　　（用已知量和所测物理量的符号表示）；

⑤实验后小华发现，电路中只需将 　　和 　　互换位置，可以更简单地测出小灯泡的额定功率。