2023年中考物理实验探究题专项训练：电功率

2023年中考物理实验探究题专项训练：电功率

一、实验探究题

1．小伟和小梁用如图甲所示的电路“测量小灯泡额定功率”的实验，小灯泡上标有“2.5V”的字样，灯丝阻值约为10Ω。

（1）小伟正确连接电路并检查无误后，闭合开关，发现灯泡不亮，立刻要求老师更换灯泡、他的做法欠妥，正确的做法应该是：　                                 　；

（2）解决了上述问题后，小伟调节滑动变阻器的滑片使灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则灯泡的额定功率为　     　W；

（3）完成上述实验后，小梁设计了如图丙所示的电路，也测出了灯泡的额定功率。已知R0=25Ω，请完成下列实验步骤；

①　                      　，移动滑动变阻器滑片，使电流表的示数为　     　A；

②　                      　，保持滑动变阻器的滑片不动，读出电流表的示数I；

③灯泡额定功率的表达式为：P额=　                 　（用已知量和测量量表示）。

2．为了探究“电流与电阻的关系”，小明同学设计了如图所示的电路（电源电压恒为6V）。

（1）请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整，使滑动变阻器的滑片向左移动时，电流表的示数变大；

（2）电路连接正确后，闭合开关，小明发现电流表有示数，电压表无示数。则电路故障的原因可能是定值电阻　     　（选填“短路”或“断路”）；

（3）小明选择的六个定值电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω。他首先把5Ω的电阻接入电路，使其两端的电压为2V并记下对应的电流值。当他把5Ω的电阻换成10Ω的电阻后，应把滑动变阻器的滑片向　     　（选填“左”或“右”）滑动，同时要观察电压表的示数。若电阻两端控制电压2V不变，为保证六个电阻单独接入电路中都能完成实验，应该选择最大阻值至少为　     　Ω的滑动变阻器。完成实验后，根据数据得到的结论是：当电压一定时，电流与电阻成　     　；

（4）小明完成实验后将定值电阻拆下，换成一个额定电压为2.5V的小灯泡，测其额定功率。当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则灯泡的额定电流为

　     　，额定功率为　     　W。小明又测了几组小灯泡的电压值和电流值，并计算了小灯泡的电阻，发现小灯泡的电阻是变化的，其变化原因是　                         　；

（5）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，设计了如图丙所示的电路，电源电压未知，定值电阻的阻值为R0。请帮小明将实验步骤补充完整：

①闭合开关S0，将开关S1接a，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为　     　，小灯泡正常发光；

②闭合开关S0，将开关S1接b，使滑动变阻器的滑片　         　（选填“向左移”、“保持不动”或“向右移”），读出电压表的示数为U；

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

3．琴琴和琳琳利用不同的器材测量小灯泡额定功率，琴琴的器材有：小灯泡（额定电压为2.5V，正常发光时灯丝电阻约为10Ω）、电源（电压恒为6V）、电流表、电压表、开关各一个，导线若干。若实验室只有：“R1（10Ω 0.5A）、R2（20Ω 0.5A）、R3（200Ω 0.2A）三种规格的滑动变阻器可供选择。

（1）该实验的原理是　     　，通过估算，滑动变阻器应选择　     　（选填“R1”或“R2”或“R3”），滑片P滑到图甲中某一位置时，电压表示数如图乙所示，若琴琴想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向　     　（选填“A”或“B”）端移动，根据图丙图像信息，可计算出小灯泡的额定功率是　     　W。

（2）当灯泡实际电压为额定电压一半时的实际功率为P1，当灯泡实际电流为额定电流一半时的实际功率为P2，P1　     　P2（选填“大于”或“小于”或“等于”）；若琴琴将该灯泡与20Ω的定值电阻串联接在4.5V的电源上，那么小灯泡的实际功率为　     　W。

（3）琳琳的实验器材为：电源（电压为1.5V的整数倍且保持不变）、滑动变阻器（标有“20Ω   1A”字样）、电流表、电压表、额定电压未知的待测小灯泡、开关以及导线若干，她先正确串联实验器材，再将电压表并联在某元件两端。然后，把滑动变阻器滑片P移至阻值最大处，闭合开关时观察到电流表示数为0.2A。接着，又将变阻器的滑片移动至中点位置时，小灯恰好正常发光，并记下此时电压表的示数为1.5V。则琳琳是将电压表并联在　     　（选填“灯泡”或“滑动变阻器”）两端。该小灯泡的额定功率为　     　W。

4．如图-1是小华测量额定电压为1.5V小灯泡的电功率的实物图。

（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑到最　     　（选填“左”或“右”）端。

（2）闭合开关，调节滑片，发现电压表有示数且接近电源电压，电流表始终无示数，可能的原因是小灯泡　     　（选填“短路”或“断路”）。

（3）正确连接后，闭合开关移动滑片，使电压表示数为1.5V，此时电流表的指针如图-2所示，读数为　     　A，小灯泡正常发光时的功率为　     　W。

5．在测量小灯泡电功率的实验中，电源电压为4. 5 V，小灯泡的额定电压为2.5 V。

（1）小红同学按图甲电路连接好最后一根导线，小灯泡立即发出明亮耀眼的光，并很快熄灭，检查后发现连线正确，请你找出她在实验中两个操作不当之处：

①　                       　 ；

②　                                         　。

（2）小明同学连接好电路闭合开关后，移动滑片P到某一位置时，电压表示数(如图乙所示)为 　     　 V。若他想测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑动变阻器的滑片P向 　     　 (填“A”或“B”)端移动，使电压表的示数为 　     　 V。  

（3）小明同学继续移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图丙所示的I一U关系图像。根据图像信息，可计算出小灯泡的额定功率是 　     　 W。还可以得出：小灯泡的实际功率随实际电压的增大而 　     　  (填“增大” “减小”或“不变”)，小灯泡的电阻随 　     　  的升高而增大。  

6．在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡额定电压为2.5V（电阻约为10Ω），电源电压为4.5V。

（1）请你用笔画线代替导线将图甲中电路连接完整（要求：连线不得交叉）；  

（2）连接电路时开关应处于　     　状态，甲图中要实现灯泡变亮，滑片P应该向　     　（选填“A”或“B”）端移动；  

（3）接好线头后，闭合开关S移动滑片P小明发现小灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表示数为0V，则故障原因是　         　（选填“灯泡短路”或“灯泡断路”）；  

（4）电路故障排出后，闭合开关S移动滑片P，当电压表示数为2.5V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示为　     　A，则小灯泡的额定功率是　     　W；  

（5）小明认为用本实验电路及器材还能探究电流与电压的关系，这个观点是错误的，理由是　                                                                   　。  

7．小明想知道灯泡不发光时的灯丝电阻与发光时的灯丝电阻是否一样，他找来了一只标明“30V10W”灯泡，设计了图甲所示电路原理图，并动手实验。实验中他发现电压表损坏了，不能使用。在老师的指导下，他找来了一只定值电阻R0＝12Ω和另一只电流表，按图乙所示电路原理图进行实验。

（1）小明连接电路并检查无误后闭合开关S，调节滑动变阻器R，电流表A1示数如图丙所示，其值为 　     　A，电流表A2的示数为0.9A，此时灯泡的电阻RL＝　     　Ω；

（2）小明计算出灯泡正常发光时的电阻，发现比上述实验测量的电阻大得多，请你给出合理的解释 　                                                             　；

（3）小明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。

8．在“测量小灯泡额定功率”的实验中，实验器材有∶电压恒为3V的电源、开关、电压表和电流表各一只、额定电压为2.5 V的灯泡、滑动变阻器（20 Ω 1A）、导线若干。

（1）请用笔画线代替导线，将如图甲所示的实物图连接完整（要求∶滑片 P向左移动时小灯泡变亮，连线不要交叉）；（　     　）  

（2）连接好电路，闭合开关后，发现小灯泡不发光，电流表无示数，电压表接近满偏，则电路故障可能是　           　；  

（3）排除故障后，通过移动滑动变阻器的滑片P，得到了小灯泡的电流随其两端电压变化的图像，如图乙所示。分析图像可知，小灯泡的额定功率为　     　W；小灯泡两端的电压越高，其灯丝的电阻越　     　（选填“大”或“小”）。  

9．小刚在做“测量小灯泡电功率”的实验中，已知电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V（阻值约为10Ω）

（1）请你根据电路图用笔画线代替导线，将图中未连完的电路连接好。要求：电表要选择合适的量程，滑动变阻器的滑片向右移动时，连入电路的阻值变小，导线不能交叉；

（2）经检查无误后，闭合开关，滑片到某一位置，电流表、电压表的示数如图所示，则小灯泡的实际功率是　     　W；

（3）改变滑动变阻器的阻值，多次测量通过小灯泡的电流和它两端的电压，根据记录的数据，小刚画出了小灯泡的电流随其两端电压的关系图像如图所示，则小灯泡的额定功率为　     　W，小灯泡的电阻随电压增大而　     　（选填“增大”、 “减小”或“不变”）。

10．某实验小组的同学用“伏安法”测量小灯泡电功率，待测小灯泡额定电压为3.8V，小灯泡的额定功率估计在1W左右。

（1）“伏安法”测量小灯泡电功率的实验原理是　     　；

（2）请用笔画线代替导线，完成图乙中实物电路的连接，连线时导线不能交叉；

（3）电流表示数如图甲所示，请读出电流表的示数，计算小灯泡的功率并填入表格中；

（4）小组同学们在分析实验时发现电压表示数很难准确达到3.8V，为了提高测量数据的精确度，应如何改进实验步骤　                                                        　。

11．小明做“测定小灯泡电功率”的实验，小灯泡有“2.5V”字样，电源电压有2V、4V、6V、8V、10V和12V六挡，规格为“10Ω   1A”、“20Ω   2A”滑动变阻器各一个，实验器材齐全且完好。

（1）如图甲所示是小明连接的电路，检查发现接错了一根导线，请你在这根导线上打“×，并补画出正确连接的那根导线。

（2）电路连接正确后，小明选用的电源电压为6V挡，并选取一个滑动变阻器进行实验。实验步骤正确，闭合开关时，发现小灯泡发光较亮，电压表、电流表的示数分别如图乙所示。此时电路中的电流为　     　A，实验中选用的滑动变阻器的规格是　            　 。

（3）若要测出这个小灯泡的额定功率，下一步可采取的方法有　                                                    　。（写出一种即可）

（4）小明选择合适的器材，操作正确，进行多次测量，测量的数据如下表所示

①小灯泡L正常发光时的电功率为　     　 W。

②分析表中数据，发现灯泡两端电压与通过它的电流的比值不是常数，原因是　                                                   　。

（5）【拓展】小明经过思考，发现两只电流表和一个阻值为R0的定值电阻也可以测出小灯泡的额定功率，他设计的电路如图丙所示，具体操作是，闭合开关S，调节滑动变阻器使电流表A1的示数为I1时，小灯泡正常发光，此时电流表A2的示数为I2，则小灯泡额定功率的表达式为P=　              　（用I1、I2、R0表示）。

12．如图所示是额定电压为220V的理发用电吹风的典型电路，其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，且电动机的额定功率为120W． 

（1）要送冷风，选择开关应放在　        　位置；要送热风，选择开关应放在　        　位置（选填“1.2”、“2.3”或“3.4”） 

（2）若电吹风在额定电压下工作，送冷风时，通电8min电流所做的功是多少？（提示：电流所做的功等于电吹风消耗的电能） 

（3）若电吹风在额定电压下工作，送热风时电路消耗的总功率为560W，则电热丝R的阻值应为多大？ 

13．在“测量小灯泡的电功率”的实验中，实验器材有：电压表、电流表、额定电压为2.5V的小灯泡，开关、电压为6V的电源和滑动变阻器等。

（1）根据甲图连接电路，闭合开关前，应将滑片移至最　     　（选填“左”或“右”）端；

（2）闭合开关后，小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数。经检查，导线连接完好，则电路故障可能是小灯泡发生了　     　（选填“短路”或“断路”）；

（3）当电压表的示数为2.5V时，对应电流表的示数如图乙，则小灯泡的额定电功率是　     　W；

（4）完成上述测量后，不用电压表，用如图丙所示的电路也可测量已知额定电流的小灯泡的额定功率，已知小灯泡的额定电流为I额，定值电阻的阻值为R0，实验步骤如下，请补充完整：

①闭合开关S、S2，断开开关S1，调节滑动变阻器，使电流表的示数为I额；

②保持变阻器滑片不动，断开开关S2，闭合开关S，S1记下此时电流表的示数为I；

③小灯泡的额定功率的表达式为P额＝　              　。

14．小华在探究“小灯泡发光时的亮度与电功率的关系”的实验中，所用的电源电压是4V，小灯泡的额定电压是2.5V，小灯泡两端允许加的最大电压为额定电压的1.2倍．

（1）请将图甲的实验电路连接完整．后画出对应分电路图．

（2）小华连接的电路中，电流表接的是大量程，滑动变阻器的滑片滑到了阻值最大端．在检查电路连接正确后，小明又进行了实验操作，并根据观察到的实验现象将电流表从大量程改为小量程．则他进行了怎样的实验操作？观察到什么实验现象？

实验操作：　         　．实验现象：　                           　．  

（3）实验中，观察到小灯泡开始发光时，电压表的示数是0.5V．关于电压测量点的选择有如下三种方案．应该选用　     　方案．

甲：1.0V 2.0V 3.0V  乙：1.0V 2.5V 4.0V  丙：0.5V 1.0V 1.5V  丁：2.0V 2.5V 3.0V  

（4）小刚在做该实验时，用数量和规格均满足实验要求的定值电阻代替了滑动变阻器．请分析说明用定值电阻代替滑动变阻器做实验的两点不足．

①　                                                               　；

②　                                       　．  

（5）小金同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图乙所示的图象．根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是　     　瓦．该图象不是直线，主要原因是　                             　．  

（6）小力受此实验启发，想测定电动自行车上用作照明的LED（发光二极管）额定功率．在老师的帮助下通过实验得到该LED的电流电压图象如图丙所示，查阅资料知道该LED的额定电压为3V，结合图象可得该LED的额定功率为　     　W．小明进一步发现，在额定电压下工作时，LED比小灯泡亮，请对此现象作出解释　                                            　．

15．小明准备测定小灯泡的功率，被测小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约个10Ω，实验室有如下器材：电源（电压为6V），电流表（0～0.6A、0～3A），电压表（0～3V、0～15V），开关，导线若干，滑动变阻器两只：R1（10Ω、0.5A），R2（20Ω、0.5A）。

（1）如图甲所示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）正确连接电路后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，电流表指针如图乙所示，则此时通过小灯泡的电流是　     　；

（3）为了满足测量要求，实验电路应该选用滑动变阻器　     　；（选填“R1”或“R2”）

（4）小明根据记录的多组I﹣U数据，画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图象（如图丙），则小灯泡的额定功率为　     　。

16．小刚同学在做“测量小灯泡额定功率”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，滑动变阻器的铭牌上标有“20Ω 1A”字样。

（1）请用笔画线代替导线将图甲的实验电路补充完整。（要求：滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡变亮）

（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）排除故障后再次闭合开关，移动滑片直到电压表的示数为2.5V，此时电流表的示数如图乙所示，为　     　A，小灯泡的额定功率为　     　W。再调节滑动变阻器使电压表的示数达到3V，小灯泡强烈发光，此时小灯泡的实际功率　     　（填“大于”、“小于”或“等于”）1.08W。
 

（4）同组的小红同学还想探究“在电压一定时，电流与电阻的关系”，于是将图甲中的小灯泡换成三个阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻，其余连接均不改变。图丙是小红根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图象。

①由图象可知小红将定值电阻R两端的电压控制为　     　V不变。当定值电阻由5Ω换为10Ω时，为达到实验要求，滑动变阻器连入电路的阻值应　     　（填“变大”、“变小”或“不变”）。

②实验结论是电压一定时，　                                 　。

③实验结束后，小红问老师保持该电压不变的情况下，能否更换50Ω的定值电阻继续进行此实验，老师指导小红分析了不能更换的原因。你认为原因是　                   　。

答案解析部分

1．【答案】（1）将滑片向左移动，观察灯泡是否发光

（2）0.8

（3）闭合开关S、S1，断开S2；0.1；闭合开关S、S2，断开S1；2.5V×（I-0.1A）

2．【答案】（1）

（2）短路

（3）右；60；反比

（4）0.3A；0.75；灯丝电阻随温度升高而增大

（5）U额；保持不动；

3．【答案】（1）P=UI；R2；B；0.5

（2）大于；0.225

（3）灯泡；0.45

4．【答案】（1）左

（2）断路

（3）0.58；0.87

5．【答案】（1）连接电路时开关没有断开；没有将滑动变阻器的滑片调到阻值最大的位置

（2）2.2；B；2.5

（3）0.5；增大；温度

6．【答案】（1）

（2）断开；B

（3）灯泡短路

（4）0.24；0.6

（5）探究电流与电压的关系，需要保证电阻不变，而电灯泡的电阻一直在变化。

7．【答案】（1）0.3；6

（2）灯泡正常发光时灯丝温度比不发光时高得多，灯丝温度越高电阻越大

（3）7.84

8．【答案】（1）

（2）小灯泡断路

（3）0.5；大

9．【答案】（1）

（2）0.408

（3）0.625；增大

10．【答案】（1）P=UI

（2）

（3）0.32；1.216

（4）将电压表改接小量程，并联在滑动变阻器两端，调节置0.7伏处

11．【答案】（1）

（2）0.32；“10Ω 1A”

（3）调节电源电压为4V挡（或换用“20Ω 2A”的滑动变阻器）

（4）0.75；灯丝电阻随温度的升高而增大（或灯泡的电阻是变化的）

（5）I1R0（I2-I1）

12．【答案】（1）“2.3”；“3.4”

（2）解：由P= 可得，电流做的功送冷风时通电8min电流所做的功： 

W=P冷t=120W×8×60S=5.76×104J

答：送冷风时，通电8min电流所做的功是5.76×104J

（3）解：电热丝的热功率： 

PR=P热﹣P冷=560W﹣120W=440W，

由P=UI= 可得，电热丝的电阻：

R= = =110Ω

答：电热丝R的阻值应为110Ω

13．【答案】（1）右

（2）短路

（3）0.75

（4）(I﹣I额)R0I额

14．【答案】（1）

（2）进行试触；电流表指针的偏转角度非常小

（3）丁

（4）操作麻烦，改变小灯泡功率时，要更换不同的定值电阻，连续三次电阻；定值电阻的阻值不能连续变化，现象不明显

（5）0.5；灯丝的电阻随温度的升高而增大

（6）0.072；LED的电能转化为光能的效率比白炽灯的要高得多

15．【答案】（1）

（2）0.14 A

（3）R2

（4）0.625W

16．【答案】（1）

（2）小灯泡断路

（3）0.3；0.75；小于

（4）3；变大；通过导体的电流与导体的电阻成反比；滑动变阻器量程过小