中考物理总复习课时分层限时训练 电功率焦耳定律相关实验.docx

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中考物理总复习课时分层限时训练电功率焦耳定律相关实验

电功率、焦耳定律相关实验

1.【2020·宁夏】在测量小灯泡电功率的实验中，电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡正常发光时的电阻约为10Ω。

（1）请你用笔画线代替导线，将图1甲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，连入电路的电阻变大，连线不得交叉。

图1

（2）连接好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，发现小灯泡不发光，电压表无示数，电流表有示数，则故障原因可能是　　　　　　　　　　。

（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图乙所示的I-U关系图像，根据图像信息：

①可计算出小灯泡的额定功率是　　　　W； 

②小灯泡的实际功率随实际电压的增大而　　　　（选填“增大”“减小”或“不变”）。

③发现灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要因素是　　　　　　　　　　　　　　　　　。

2.某同学利用如图2甲所示的电路测量小灯泡的电功率。

实验中电源电压保持不变，小灯泡的额定电压是2.5V。

（1）该同学接错了一根导线，请你在这根导线上打“×”，并补画出正确的那根导线。

图2

（2）正确连接电路后，用开关进行试触，发现电流表指针不偏转，而电压表指针明显偏转。

故障原因可能是___________________（选填“电流表”“滑动变阻器”或“小灯泡”）断路。

（3）排除故障后，按正确的步骤进行实验。

电压表示数为2V，此时小灯泡的功率　　　　（选填“大于”“小于”或“等于”）额定功率，要使灯泡L正常发光，滑动变阻器的滑片P应向　　　　（选填“左”或“右”）端移动；小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是　　　　W，此时小灯泡的电阻是　　　　（结果保留一位小数）Ω。

（4）继续调节滑动变阻器，让小灯泡两端的电压逐渐降低，小灯泡逐渐变暗，这段时间内，若小灯泡电阻变化量的绝对值是ΔR1，滑动变阻器接入电路的电阻变化量的绝对值是ΔR2，则ΔR1和ΔR2大小关系正确的是________（填字母标号）。

A.ΔR1>ΔR2B.ΔR1=ΔR2

C.ΔR1<ΔR2D.无法比较

3.【2020·保定一模】在测定额定电压为2.5V小灯泡电功率的分组实验中：

（1）请用笔画线代替导线，将图3甲中的实物电路连接完整。

图3

（2）小明闭合开关后，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，则故障可能是　。

（3）排除故障后，移动滑片使小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡额定功率为_________W。

（4）小华在进行实验数据处理时，算出了小灯泡的平均功率（如下表所示），你认为这样处理数据是__________（选填“合理”或“不合理”）的。

理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

实验序号

电压U/V

电流I/A

功率Pn/W

平均功率P/W

①

2.0

0.26

0.52

0.69

②

2.5

0.28

0.70

③

2.8

0.30

0.84

（5）如图4所示，下列描述小灯泡功率P随滑动变阻器阻值R变化情况的图像中，正确的是　　　　。

图4

【拓展】（6）实验结束后，小明用学生电源（电压恒为15V）替换干电池，并将灯泡依次换成了三个阻值不同的定值电阻（阻值分别为10Ω、20Ω、30Ω），来探究电流与电阻的关系。

已知滑动变阻器的最大阻值为60Ω，定值电阻两端的电压最小为　　　　V。

4.【2020·包头】在“测量小灯泡的电功率”实验中，电源由三节新干电池串联组成，小灯泡的额定电压为2.5V，阻值约为8Ω，滑动变阻器的规格为“20Ω　1A”。

如图5甲所示是某实验小组未连接完整的实验电路。

图5

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的电路连接完整，导线不能交叉。

（2）闭合开关，无论怎样移动滑片，灯泡都不发光，电流表和电压表均无示数。

小组成员找来一个两端接有导线的定值电阻（阻值为10Ω），一端接在电源负极接线柱上，另一端依次触碰接线柱A、B、C，只有触碰到C时，灯泡才发光，若导线无断路，且导线和器材连接均完好，电路只有一处故障，则故障是　　　　　　　　。

（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片，当电压表示数为　　　　V时，小灯泡正常发光。

此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为　　　　W。

（4）某同学想利用该电路测量定值电阻Rx的阻值，于是取下小灯泡，将电阻Rx接入小灯泡所在位置，滑动变阻器滑片移至最大阻值处，闭合开关后，移动滑片，测量四组对应的电压和电流值，数据如下表所示，由数据可得，电阻Rx的阻值为　　　　Ω。

数据序号

1

2

3

4

电压U/V

1.2

1.6

2.0

2.4

电流I/A

0.24

0.32

0.39

0.48

（5）能否将阻值约为50Ω的电阻接入图甲中小灯泡所在位置（其他连接均不变）测量其阻值，你的判断是　　　　，理由是　　　　　　　　　　　　　　　　。

5.【2020·石家庄新华区模拟】小明同学利用电流表和电阻箱测量小灯泡的功率，设计了如图6甲所示的实物电路。

图6

（1）完成图甲中电路的连接，使滑动变阻器连入电路的阻值最大。

（2）完成电路连接后，闭合开关S2，将单刀双掷开关S1扳向“1”，发现灯泡不亮，电流表有偏转，出现此现象的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（3）闭合开关S2，将单刀双掷开关S1扳向“1”，调节滑动变阻器使电流表的示数为I1，如图乙所示，I1=_________A。

（4）将开关S1扳向“2”，保持　　　　　　　　　不变，调节　　　　使电流表的示数仍为I1，此时电阻箱的示数为5Ω；则步骤（3）中小灯泡的电阻R1可知。

（5）步骤（3）中小灯泡的实际功率P1=　　　　W。

【拓展】（6）若小灯泡的额定电流I0=2I1，以下关于灯泡额定功率P0与实际功率P1的数值关系，你认为最有可能的是　　　　。

A.P0=2P1B.P0=3P1

C.P0=4P1D.P0=5P1

6.【2020·河北摸底】在测量额定电压为3.8V的小灯泡（电阻大约为10Ω）额定功率的实验中，小明连接了如图7甲所示的电路，其中电源电压为6V且保持不变。

图7

（1）如图甲所示，请用笔画线代替导线将电路连接完整。

（要求：

滑动变阻器的滑片P向A端移动时小灯泡逐渐变亮，连线不得交叉）

（2）在连接电路时，若有规格分别为A（5Ω　1A）、B（10Ω　0.2A）和C（10Ω　0.5A）的三个滑动变阻器可供选择，则应该选择滑动变阻器　　　　（选填“A”“B”或“C”）连入电路，才能保证实验顺利进行。

（3）在实验中，若电压表示数为2V，为了能测量小灯泡的额定功率，必须将滑动变阻器的滑片P向　　　　（选填“A”或“B”）端移动，当电压表的示数为3.8V时，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则电路中的电流是　　　　A，小灯泡的额定功率为　　　　W。

（4）小明又增加了一个10Ω的定值电阻R0，还进一步设计出了如图丙所示的电路图测量小灯泡的额定功率，调节滑动变阻器，使电流表A2的示数为　　　　A时，再读出电流表A1的示数，即可计算小灯泡的额定功率。

【拓展】（5）小明利用如图丙所示的电路，将R0更换成未知电阻Rx，把小灯泡的额定电流和额定电压当作已知条件（灯丝电阻随温度而变化），可以测出未知电阻Rx的阻值。

方法为：

调节滑动变阻器，使电流表A1的示数为　　　　A时，读出电流表A2的示数，即可计算Rx的阻值。

7.【2020·河北名校模拟】小明在实验室做“测量小灯泡额定功率”的实验时，老师只提供了如下器材：

标有“2.5V”的小灯泡、电源、滑动变阻器、开关、两个电压表（没有电流表）、阻值为10Ω的定值电阻R0、导线若干。

小明根据所给的器材经过思考后设计了正确的实验电路，如图8甲所示是该电路的不完整电路图。

图8

（1）请你将图甲中电路图补充完整。

（2）闭合开关后，为了测量小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器，使电压表V1的示数为　V，此时电压表V2的示数如图乙所示，是　V。

（3）小灯泡的额定功率为　　　　W。

（4）小明还进一步设计出了用两只电流表测量小灯泡电功率的方法，其电路图如图丙所示，R0=10Ω，为了测量小灯泡的额定功率，关键的一步为：

调节滑动变阻器使　　　　　　　　，再读出电流表A1的示数为I1。

请利用已知量和测量量表示小灯泡的额定功率P额=　　　　

。

【拓展】（5）小红通过课外学习知道，已知电流表自身的电阻（内阻），可以把电流表串联一个电阻当电压表用。

小红用电流表改装了一个电压表，如图丁所示。

已知电流表量程为0～3mA，内阻RA=10Ω，定值电阻R=990Ω，则改装后的电压表量程为　　　　V。

8.【2020·邵阳】同学们准备了学生电源、滑动变阻器、电流表、开关和导线，还有完全相同的甲、乙两烧瓶，其中分别装有电阻R甲、R乙和相同的温度计，连接了如图9所示的电路，进行实验探究。

图9

（1）小明利用这套装置比较甲、乙两烧瓶中液体的比热容，为了使两种液体在一定时间内吸收的热量相等，他设计电路时必须满足的条件是R甲、R乙的阻值　　　　（选填“相同”或“不同”）。

实验中保持烧瓶内液体质量相等。

闭合开关，通电一段时间后，小明发现甲烧瓶中温度计示数升高5℃，乙烧瓶中温度计示数升高10℃，则　　　　（选填“甲”或“乙”）烧瓶中液体的比热容较小。

（2）小丽利用这套装置探究电流产生的热量跟电阻的大小是否有关，她设计电路时应使R甲、R乙的阻值_______（选填“相同”或“不同”）；除控制电流大小和通电时间相同外，还应控制液体的种类和　　　　相同。

【参考答案】

1.

（1）如图所示

（2）小灯泡被短路

（3）①0.5　

②增大　

③小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大

2.

（1）如图所示

（2）小灯泡　

（3）小于　右　0.65　9.6

（4）C

3.

（1）如图所示　

（2）灯泡断路　

（3）0.75

（4）不合理　灯泡在不同电压下的实际功率不同，这样算出的平均功率没有意义

（5）B　（6）5

4.

（1）如图所示

（2）电流表断路

（3）2.5　0.7

（4）5（或5.03）

（5）不能　电阻两端电压超过电压表所接量程

[解析]（3）由图甲可知，滑动变阻器与灯泡串联，电流表测电路中的电流，电压表测量灯泡两端的电压。

要使小灯泡正常发光，必须使它两端的电压即电压表的示数等于其额定电压2.5V；由图甲可知，电流表使用小量程，则图乙中电流表示数为0.28A，则小灯泡的额定功率PL=ULIL=2.5V×0.28A=0.7W。

（5）电源由三节新干电池串联组成，则U=4.5V；滑动变阻器的最大阻值为20Ω，如果将50Ω的电阻接入图甲中小灯泡所在位置，则由串联分压原理可知，电压表的最小示数为UR=

=

≈3.2V>3V，即电阻两端电压超过电压表所接量程，所以不能接入该电阻。

5.

（1）如图所示

（2）滑动变阻器阻值过大，导致电路中电流过小

（3）0.2

（4）滑动变阻器滑片位置不变　电阻箱

（5）0.2　（6）D

6.

（1）如图所示

（2）C　（3）A　0.3　1.14

（4）0.38　（5）0.3

7.

（1）如图所示

（2）2.5　2.4　（3）0.6

（4）电流表A2的示数为0.25A　2.5V×I1

（5）0～3

8.

（1）相同　乙　

（2）不同　质量