2023学年浠水县第三实验中学测功率实验及焦耳定律挡位计算
专题巩固训练(通用版)
第一部分：实验题巩固（测小灯泡的电功率实验专题）
1．测量标有“2.5V”字样的小灯泡的额定功率：
（1）如图甲所示，是小明设计的实验电路图。小明连好电路后，闭合开关发现小灯泡不亮，电流表、电压表示数都很小，移动变阻器滑片P，电流表、电压表示数都不变。则原因可能是 。
（2）改正电路后发现电压表、电流表示数分别如图乙、丙所示，则灯泡额定功率是 W。
（3）实际测量过程中，电压表有示数时其内部有微弱的电流通过，若考虑这个微弱电流的影响，则测得的小灯泡的额定功率与真实值相比 （选填“偏大”、“偏小”或“相等”）。
（4）小明接着把小灯泡依次更换为“5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω”的电阻来“探究电流与电阻的关系”。图丁是小明根据实验数据画出的定值电阻的I-R图象，由图象可知：电压表示数应始终保持 V不变。
（5）若小明想换用30Ω的电阻再测一组数据，则需要把滑动变阻器的滑片往 （选填“左”或“右”）滑动，电路中的总功率会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
2．某实验小组设计实验测一盏标有“2.5V”字样的小灯泡的额定电功率。
（1）图甲是实验开始时连接的电路，其中有一根多余的导线，导致电路连接错误，请在这根导线上打“×”；
（2）拆除多余的导线后，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片调至最 （选填“左”或“右”）端，闭合开关后，无论怎样移动滑片P，小灯泡都不发光，电流表指针几乎不偏转，电压表示数接近电源电压，出现这种现象的原因可能是小灯泡 （选填“短路”或“断路”）；
（3）故障排除后闭合开关，电压表示数如图乙所示，若想测量小灯泡的额定功率应将滑动变阻器滑片P向 （选填“左”或“右”）端移动，小灯泡正常发光时电流表示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为 W；
（4）该小组利用以上实验电路继续探究“电流跟电阻的关系”。他们选用了阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻，用定值电阻分别更换原电路中的小灯泡，通过实验得到如图丁所示的电流随定值电阻变化的图像。若电源电压为9V，则实验中所用滑动变阻器的最大阻值至少是 （选填下列各项字母序号）；
A．20Ω；B．50Ω；C．100Ω；D．200Ω
（5）完成上述实验后，他们又从实验室选取了另外一个电源（电压未知且不变），阻值已知为R0的定值电阻、电压表、开关等器材，设计了如图戊所示的电路，测量出了Rx的阻值，请你完成下列实验步骤：
①闭合开关S1，断开开关S2，读出电压表的示数U1；
② ，读出电压表的示数U2；
③待测电阻的阻值Rx= 。
3．景萱在“测量小灯泡的电功率”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“ 1A”，连接电路如图甲所示。
（1）电路连接时，景萱需要 开关；
（2）为了使滑片右移时灯的亮度变亮，请你帮景萱用笔画代替导线连接好图甲中的电路；
（3）连接好电路后，闭合开关，发现灯泡不亮，同时发现电流表有示数，电压表无示数，则电路中存在的故障可能是 ；
（4）排除故障后，调节滑动变阻器滑片，当电压表示数如图乙所示，想使小灯泡正常发光，则应将滑片向 （选填“左”或“右”）移动一些；
（5）完成了上述的实验后，景萱还想测另一只额定电压为的小灯泡的额定电功率，但发现电流表损坏。景萱利用阻值已知的定值电阻，设计了如图丙所示的电路，并操作如下：
①依据电路图连接好电路，只闭合开关S、，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，只闭合开关 ，读出电压表示数为；
③小灯泡的额定功率 。（用、和表示）
4．小明利用图甲所示电路“探究电流跟电阻的关系”，电阻R有、、、四种规格，“”滑动变阻器有R，电源电压保持不变。
（1）请用笔画线代替导线，将图甲的实物电路连接完整，使滑动变阻器的滑片P位于最右端时接入电路中阻值最大；
（2）将滑片P移至阻值最大处，将5Ω电阻接入电路，闭合开关，发现电流表有示数、电压表无示数，若电路故障只出现在R和R'上，则电路故障是 ；
（3）电路故障排除后，依次将定值电阻分别单独接入电路完成实验。将实验步骤补充完整：
①闭合开关，读出此时电流表示数（如图乙）为 A；接着调节滑片P到适当位置，当电压表的示数为2V时，读出电流表的示数并记录数据；
②断开开关，将电阻接入电路，再次闭合开关，发现电压表示数 （填“<”、“>”或“=”）2V，此时应向 （填“左”或“右”）调节滑片，直到电压表的示数为2V时，读出电流表的示数并记录数据；
③依次分别将、定值电阻分别单独接入电路，重复上述实验；
④根据实验数据，绘制出图像如图丙所示，由图像可得出结论：电压一定时，电流与电阻成 。上述实验的步骤①中，有一处操作不规范之处是 ；
（4）用现有实验器材进行实验，定值电阻两端预设被控制的电压最小值可为 V；
（5）完成实验后，小明将定值电阻换成额定电流为小灯泡，两个滑动变阻器和其中滑动变阻器的最大阻值为，设计了图丁所示电路，测量小灯泡的额定功率。将实验步骤补充完整：
①只闭合开关S、S1，将滑动变阻器的 （填“”或“”）滑片置于最右端，另一个滑动变阻器的滑片置于最左端，读出电流表的示数为；
②将两个滑动变阻器的滑片均放到最大阻值处，只闭合开关S、S2，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为 A，此时小灯泡正常发光；
③只闭合开关S、S1，保持滑动变阻器的滑片位置不动，将滑动变阻器的滑片置于最 （填“左”或“右”）端，记下电流表的示数；
④小灯泡额定功率的表达式： W。
5．实验小组在“测量小灯泡的额定功率”实验中，实验器材：4节新干电池，额定电压为2.5V的小灯泡（正常发光时的阻值约为10Ω），电流表、电压表，两个规格分别为A．“10Ω 2A”和B．“50Ω 1A”的滑动变阻器，开关和导线若干。
（1）为了完成实验，应选择 （选填“A”或“B”）滑动变阻器。连接电路过程中，开关应 （选填“闭合”或“断开”）；
（2）连接好的电路如图1所示，在检查电路时小聪发现有一根导线连接错误，请在连接错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确；
（3）改正连线错误后，闭合开关，发现小灯泡不发光，电压表无示数，电流表有示数且移动滑片P示数发生变化，则电路故障可能是 ；
（4）排除故障后，调节滑片P，根据实验数据绘制的通过小灯泡的电流I与小灯泡两端的电压U的关系如图2所示，分析图象可知：
①小灯泡正常发光时通过的电流为 A，小灯泡的额定功率为 W；
②小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
6．为了测量标有“2.5V”小灯泡的额定功率，小蜀同学设计了图甲所示的电路，电源电压为6V，滑动变阻器的规格为“50Ω ；0.5A”，小灯泡电阻约为8Ω。
（1）请将图甲中的实物电路连接完整（导线不交叉）；
（2）小蜀同学在连接电路时，把电流表与电压表的位置交换连接了，电流表选择的是0~0.6A的量程，电压表选择的是0~3V的量程。闭合开关后可能会造成 （选填选项前的字母）；
A．电流表烧坏 B．电压表烧坏 C．小灯泡烧坏 D．滑动变阻器烧坏
（3）实验中，小蜀看到电压表示数为1.8V，要使灯泡L正常发光应向 （选填“A”或“B”）端移动滑片P，同时视线应注意观察 （选填“电流表”或“电压表”）示数；根据实验测得的数据，绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像（如图乙所示），分析图像可知：小灯泡的额定功率为 W；
（4）若将这个小灯泡与阻值为22.5Ω的定值电阻串联在电源两端，则此时这个小灯泡的实际功率为 W；
（5）小蜀利用上述器材准备继续探究“电流与电阻的关系”，小蜀同学只用电阻箱替换灯泡，并把电压表调到0~15V的量程，其它不变，每次调节滑片P使电压表示数均为4V。在保证电路安全的前提下，为了能完成实验，电阻箱接入电路的阻值范围为 。
第二部分：计算题巩固（焦耳定律挡位计算专题）
7．小松从网上了解到一种新工具电热切割刀。他用12V的学生电源，导线若干，开关和两条电阻均为的电阻丝、成功自制了一把电热切割刀，电路图如图。按发热功率从高到低，有两挡，求：（须有必要文字说明）
（1）低温挡的电流；
（2）高温挡的电功率；
（3）小松使用高温挡切割1min，整个过程产生的总热量Q。
8．如图甲为电热毛巾架，额定电压为220 V。该毛巾架通过智能系统能够实现高温、低温挡自动切换。图乙所示为其内部电路原理图，R1和R2都为发热电阻丝；图丙为该毛巾架在正常工作30 min内电流随时间变化的图像。求：
（1）高温挡的功率。
（2）发热电阻丝R2的电阻。
（3）毛巾架低温挡正常工作20 min产生的热量。
9．图甲所示是一款家用养生壶，其铭牌上的部分技术参数如下表所示。它的简化电路图如图乙所示，其中R1为发热电阻，滑动变阻器R2产生的热量不会被水吸收。某次加热过程中，养生壶内装有500mL初温为20℃的水。求：
型号 YSH﹣D15V7
额定电压 220V
额定总功率 220W～1210W
最大容量 800mL
（1）将这些水加热到80℃需要吸收多少热量？[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
（2）滑动变阻器R2的最大阻值为多少？
（3）若此过程中，发热电阻R1产生的热量有70%被水吸收，且恰好用时3min，则该养生壶共消耗多少电能？
10．打造成渝地区双城经济圈，新建智慧公园中的智能座椅有供暖、提供5G等功能，如图甲所示。其中供暖部分主要由坐垫和靠背组成，其发热电路如图乙所示，供电电压恒为30V。坐垫内的电热丝R1、R2、R3的阻值分别为5Ω、20Ω、10Ω，靠背内的电热丝R4的阻值为40Ω。闭合开关S1，调节开关S2，可使坐垫分别处于“低暖”“中暖”“高暖”三挡。求：
（1）开关S2接c时，电路中的电流；
（2）10秒内智能座椅能够产生的最大电热；
（3）调节开关S2，坐垫在“高暖”挡时消耗的功率。
11．当今，许多家庭在坐便器上也安装了有加热、冲洗等功能的智能电热马桶盖，如图甲所示。其简化电路如图乙所示，定值电阻R1和R2是两个电热丝，其中R2=880Ω，开关S2可接a或b，当它接入家庭电路中正常工作时，有高温、中温、低温三挡可调节，其额定电压为220V。
（1）当S1断开，S2接b端时，此时该电路应处于哪个挡位（即“高温”“中温”或“低温”）？请通过分析推理，说明其理由。
（2）当S1闭合，S2接a端，电路正常工作时，电路中总功率为99W，请计算出R1的电阻值。
（3）请计算此智能电热马桶盖处于低温挡时，正常工作3min产生的热量大小。
12．小南家有一智能电热水壶，有加热挡和动态保温挡，电路如图所示，其中仅R0是加热电阻，加热挡功率为1210W。通过调节R'的阻值，可以实现一定温度范围内的动态保温。求：
（1）加热电阻R0的阻值；
（2）在保温挡调节R'的阻值为40Ω时，R0的功率；
（3）用电高峰时期，电路中只有电热水壶处于加热挡工作了6分钟，消耗电费0.06元，求此时家庭电路两端的实际电压。（已知电费单价为0.6元/kW·h）
10．王瑞同学学习了电功率知识后，回家观察家用电器的功率，完成实践性作业。该同学发现家里的电炖锅能通过手机软件远程设定预约加热模式，自动实现预热、加热和保温功能。已知保温功率大于预热功率，查看说明书发现保温功率为250W，低挡预热功率和高挡加热功率信息因污渍看不清楚。该同学利用所学知识测高挡加热功率，断开家中其它所有用电器，只接电炖锅在电路中煲汤，记下在高挡加热过程中标有2400revs/（kW h）字样的电能表的转盘在5min内转了250圈。图乙所示是本次使用电炖锅煲汤工作3.5h的P﹣t图象。图甲为智能电炖锅电路原理图，R1、R2为发热电阻，不考虑温度对电阻的影响。求：
（1）电炖锅的高挡加热功率是多少？
（2）R1、R2的阻值是多少？
（3）本次使用电炖锅工作3.5h煲汤消耗的电能是多少？
答案：
1．同时将滑动变阻器下面的两个接线柱接入电路 0.9 偏大 3 右 变小
2． 左 断路 右 0.7 B 闭合开关S1、S2
3．断开 灯泡短路 右 S、S2
4． R短路 右 反比 闭合开关前，滑动变阻器滑片没有移到阻值最大处 左
5．B 断开 小灯泡短路 0.25 0.625 增大
6． B A 电压表 0.625 0.3 8~100
7．（1）2A；（2）48W；（3）2880J
8．（1）440W；（2）330Ω；（3）1.32×105J
9．（1）1.26×105J；（2）180Ω；（3）1.98×105J
10．（1）0.6A；（2）200J；（3）5W
11．（1）低温挡；（2）1100Ω；（3）4400J
12．（1）40Ω；（2）302.5W；（3）200V
13．（1）；（2）193.6Ω，48.4Ω；（3）
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