上海三门中学物理电功率(培优篇)(Word版 含解析)

上海三门中学物理电功率（培优篇）（Word 版 含解析）一、初三物理 电功率 易错压轴题（难）1．0U P U I U I R ==-额额额额额（）．用“伏安法”测未知电阻的阻值． （1）请用笔画线表示导线，将图甲所示的实物连接成完整电路．要求：滑动变阻器的滑片P 向右移动时，电流表示数变小（请勿更改原有导线，导线不能交叉）．（________）（2）连接电路前，开关必须___．电路接通前，滑动变阻器的滑片P 应该移至图中_____处（选填“A ”或“B ”）．（3）小林闭合开关后，发现电流表示数为零，但电压表有示数，此时电路中的一处故障是待测电阻R x _____（选填“短路”或“断路”）．（4）小林排除故障后，用滑动变阻器调节接入电路中的电阻，对应每次变化各测一次电流值和相应的电压值并记录到表格中．有一次测量电流表的指针如图乙所示，其示数为_____A ；另一次测量电压表的指针如图丙所示，其示数为_____V ．小林根据几组实验数据计算出R x 的值，为了进一步减小误差，绘制了R x 的U -I 图像．（5）另一组的小宇用相同的器材进行实验，并根据自己所记录的实验数据绘制了如图丁所示的U -I 图像．小林发现小宇绘制的U-I 图像和自己绘制的U -I 图像不同，你认为其原因是_____；小林根据小宇的图像也可计算出待测电阻R x =_____Ω．（实验过程中电源电压保持不变）．【答案】 断开 B 断路 0.28 2.6 电压表并联在滑动变阻器的两端 10【解析】【分析】【详解】（1）滑动变阻器的滑片P 向右移动时，电流表示数变小，说明变阻器连入电路的电阻变大，故变阻器左下接线柱连入电路中，如下图所示：（2）连接电路前，开关必须断开．电路接通前，滑动变阻器的滑片P应该移至图中阻值最大处的B端；（3）若待测电阻短路，电压表示数为0，不符合题意；若待测电阻断路，电流表示数为零，电压表串联在电路中测电源电压，电压表有示数，符合题意，电路中的一处故障是待测电阻R x断路；（4）有一次测量电流表的指针如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，其示数为0.28A；另一次测量电压表的指针如图丙所示，电压表分度值为0.1V，其示数为2.6V；2．故小灯泡正常发光时电流为：4V0.8A5ΩUIR===，则小灯泡的额定功率为：5V40W.8AP U I==⨯=额额．图甲为测定额定电压为“2.5V”小灯泡电功率的实验电路，电源电压恒为3V不变．（1）请用笔划线代替导线，将图甲中的实物图连接完整．（_______）（2）闭合开关前，滑片应移到滑动变阻器的最______端（选填“左”或“右”）．（3）正确连接好电路，闭合开关，发现灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数；移动滑片，发现除了电流表示数改变外，其余均无变化．经检查，电压表完好，则故障可能是小灯泡______（选填“短路”或“断路”）．（4）排除故障后，移动滑片，实验小组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I-U图象，由图象可计算出小灯泡的额定功率为______W．（5）实验过程中，当电压表示数为1V时，滑动变阻器连入电路的阻值为______Ω．【答案】 左 短路 0.75 10【解析】【详解】第一空．灯的额定电压为2.5V ，故电压表选用小量程与灯并联，变阻器按一上一下接入电路中，如下所示：；第二空．闭合开关前，滑片应移到滑动变阻器的阻值最大处，即最左端；第三空．正确连接好电路，闭合开关，发现电流表有示数，则电路为通路，灯泡不亮，电压表无示数，因电压表完好，故障可能是小灯泡短路；第四空．根据绘制成的图乙所示的I-U 图象，灯在额定电压下的电流为0.3A ，则小灯泡的额定功率为：P =UI =2.5V×0.3A=0.75W ；第五空．实验过程中，当电压表示数为1V 时，电流为0.2A ，根据串联电路分压的规律及欧姆定律，滑动变阻器连入电路的阻值为： 3．13V -1V ==10Ω0.2AU U U R I I -==滑滑．在“测量小灯泡的电功率”实验中，小丹设计了如图甲所示的电路图，已知小灯泡的额定电压为2.5V ，滑动变阻器规格为“20Ω1A ”，电源是由2节新干电池串联组成。

（1）用笔画线代替导线，帮助小丹按电路图甲将图乙电路连接完整。

（要求导线不交叉）（_______）（2）闭合开关前，应将滑动变阻器滑片置于_____端（填字母）。

（3）连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡不发光，电流表有示数，电压表无示数，则电路故障可能是_____。

（4）排除故障后，缓慢移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V，电流表示数如图丙所示为_____A，则小灯泡的额定功率为_____W，此时灯丝的电阻为_____Ω。

（5）小丹继续测量小灯泡两端电压略高于额定电压时的电功率，滑动变阻器的滑片应向_____端调节（填字母），观察到小灯泡变亮。

（6）表是小丹根据实验测得的多组数据，她通过分析数据发现小灯泡灯丝的电阻是变化的，则影响小灯泡灯丝电阻变化的主要因素是_____。

实验次12345数电压1.0 1.52.0 2.5 2.8U/V电流I/A0.120.160.180.22（7）小丹经过思考，发现用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，她设计的电路如图丁所示，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 m_____（用I1、I2、R0表示）【答案】 A 灯泡短路 0.2 0.5 12.5 B 温度 R 0I 1×（I 2﹣I 1）【解析】【详解】第一空．根据甲图，应高尔夫变阻器右下接线柱连入电路中，如下所示：第二空．闭合开关前，应将滑动变阻器滑片置于阻值最大处的A 端；第三空．连接好电路后，闭合开关，电流表有示数，说明电路为通路，发现小灯泡不发光，电压表无示数，则电路故障可能是灯泡短路；第四空．排除故障后，缓慢移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.5V ，电流表示数如图丙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A ，电流为0.2A ；第五空．小灯泡的额定功率为：P ＝UI ＝2.5V×0.2A ＝0.5W ； 第六空．此时灯丝的电阻为：2.5V 12.5Ω0.2AU R I ===； 第七空．小丹继续测量小灯泡两端电压略高于额定电压时的电功率，即增大灯的电压，减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器的电阻，故滑动变阻器的滑片应向B 端调节；第八空．表是小丹根据实验测得的多组数据，她通过分析数据发现小灯泡灯丝的电阻是变化的，是因为电压越高，电流越大时，灯泡功率增大，灯丝温度升高，电阻变大，故影响小灯泡灯丝电阻变化的主要因素是温度。

第九空．闭合开关S ，调节滑动变阻器使电流表A 1的示数为I 1时，小灯泡正常发光，此时电流表A 2的示数为I 2，根据欧姆定律，R 0的电压为：U 0＝R 0I 1，此电压即灯的额定电压；由并联电路电流的规律，灯的额定电流为：I m ＝I 2﹣I 1，则小灯泡额定功率的表达式为：4．（3）先断开开关S2、闭合开关S、S1，调节滑动变阻器，使电流表的示数为UR额；再保持变阻器滑片的位置不变，只断开开关S1、闭合其它开关，读出电流表示数为I，此时电流表测灯泡与定值电阻并联的总电流，因电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯仍正常发光，根据并联电路电流的规律得到通过灯泡的额定电流为：I-0UR额；灯泡额定功率的表达式为：P额=U额（I-UR额）。

在“测量小灯泡的功率”实验中,小灯泡的额定电压为2.5V（1）按照图甲正确连好电路,闭合开关,小灯泡不亮,两表指针均有偏转,造成该现象的原因不可能的是____A小灯泡断路B小灯泡两端电压太小C滑动变阻器阻值太大D电源电压太小（2）移动滑片,当电压表的示数为____V时,小灯泡正常工作,读出此时电流表的示数为0.3A,则小灯泡的额定功率为____W（3）根据实验测得的数据画出小灯泡I-U关系图像如图乙(坐标轴上的数值已被擦除),分析图像可知,当小灯泡两端电压减小时,小灯泡的电阻___ (增大/减小/不变)（4）当小灯泡两端电压为2V时,其实际功率在以下哪个范围内:_____A．P实≤0.48WB．0.48W＜P实＜0.6WC．0.6W≤P实＜0.75WD．P实≥0.75W【答案】A 2.5 0.75 减小 B【解析】【分析】【详解】（1）按照图甲正确连好电路,闭合开关,小灯泡不亮,两表指针均有偏转,说明电路处于通路状态，不存在断路现象，实质上是小灯泡两端电压较小，有可能是因为电源电压太小或滑动变阻器阻值太大分压较多造成的，所以该现象的原因不可能的是选项A．（2）因为小灯泡额定电压为2.5V，电压表测量小灯泡两端电压，所以移动滑片,当电压表的示数为2.5V时,小灯泡正常工作,读出此时电流表的示数为0.3A,则小灯泡的额定功率为P=UI=2.5V×0.3A=0.75W（3）根据UIR=，结合I-U关系图像可知,当小灯泡两端电压减小时,通过小灯泡的电流减小的越来越快，即1R越来越大，所以电阻减小；（4）小灯泡额定工作时的电阻为：2.5V=0.3AR额，假设小灯泡的电阻不随外界环境变化而改变，那么当小灯泡两端电压为2V时，根据欧姆定律可列：2V 2.5V=0.3AURI I==，解：I=0.24A；但根据第（3）问中得出的结论可知，电阻随着电压减小而减小的越来越快，所以实际上此时灯泡的电阻小于额定工作时的电阻，即此时实际电流应大于0.24A，故此时小灯泡的电功率P实＞2V×0.24A,所以其实际功率一定大于0.48W；又因为随着电压减小，电流也减小，当小灯泡两端电压为2.5V时，电流为0.3A，所以当电压为2V时，I＜0.3A，所以此时小灯泡的P实＜2V×0.3A，即小于0.6W;5．（某实验小组的同学在进行“测量小灯泡的额定功率”的实验中，现有器材：电源（电压恒为6V）、开关、电压表、电流表各一个，导线若干，额定电压为3.8V的待测小灯泡（电阻约为12Ω），滑动变阻器两个（A：“5Ω 2A”；B：“20Ω 0.5A”）．（1）该实验的实验原理是_____；实验中，应选用的滑动变阻器是_____（选填“A”或“B”）．（2）如图甲所示是小田同学连接的实物电路图，图中只有一根导线连接错误，请你在图中用“×”标出这根错接的导线，只改接一根导线使电路成为正确的电路（不能与其他导线交叉）．（______）（3）小田确认电路连接无误后闭合开关，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡始终不发光且电压表的示数都接近电源电压，则电路的故障是_____．（4）排除故障后，移动滑动变阻器的滑片，并绘制出了小灯泡的电流随电压变化的图象如图乙所示，则该小灯泡的额定功率为_____W．（5）该组的另一同学接着实验时，发现电压表0～15V量程已经损坏，0～3V量程还可以正常使用，在不添加器材的情况下，为了测出该小灯泡的额定功率，请你在丙图中的虚线框内画出正确的电路图．（______）（6）由图乙推知：小灯泡的实际电压是额定电压一半时的电功率为P1，小灯泡的实际电流是额定电流一半时的电功率为P2，则P1_____P2（选填“大于”、“小于”或“等于”）．【答案】P＝UI B灯泡断路 1.14大于【解析】【分析】（1）该实验的实验原理是P＝UI；由欧姆定律求灯的额定电流；根据串联电路的规律及欧姆定律求灯正常发光时，变阻器连入电路中的电阻，确定选用的滑动变阻器；（2）电压表应与灯并联，电流表与灯串联；（3）灯不亮，说明电路可能断路；电压表示数接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的支路断路了；（4）由图象找出灯的额定电压下的电流，根据P=UI求该小灯泡的额定功率；（5）根据串联电路电压的规律，求灯正常发光时变阻器的电压，设计电路图；（6）由图乙知，分别找出小灯泡的实际电压是额定电压一半时的电流大小和小灯泡的实际电流是额定电流一半时对应的电压大小，根据P=UI比较灯的实际电功率P1与P2大小．【详解】（1）该实验的实验原理是P=UI；灯的额定电流约为：3.8V0.32A12ΩUIR=≈=，电源电压为6V，小灯泡额定电压为3.8V，根据串联电路的规律及欧姆定律，灯正常发光时，变阻器连入电路中的电阻：6V 3.8V6.9Ω0.32ALU URI--===滑，故应选用“20Ω 0.5A”的滑动变阻器B；（2）测量小灯泡电功率的实验中，电压表应与灯并联，电流表与灯串联，如下图所示：（3）经分析，小田确认电路连接无误后闭合开关，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡始终不发光且电压表的示数都接近电源电压，说明电压表两端到电源两极是通的，则电路的故障是灯泡断路．（4）由图象知，灯在额定电压3.8V 时的电流为0.3A ，则该小灯泡的额定功率为： 3.8V 0.3A 1.14W P UI ==⨯=；（5）根据串联电路电压的规律，当变阻器的电压为：6V 3.8V 2.2V =﹣时，灯的电压为额定电压，故将电压表并联在变阻器的两端可以完成实验，如下图所示：（6）由图乙知，小灯泡的实际电压是额定电压一半时的电流约为0.22A ，电功率为：1 1.8V 0.22A 0.396W P =⨯=；6．此题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与电阻、电流的关系”实验的理解和掌握，注意控制变量法和转换法的运用是解决该题的关键．如图所示，用两节干电池测小灯泡的电功率．小灯泡的额定电压为2.5V ，滑动变阻器规格为“20Ω2A”．（1）用笔画线代替导线将电路连接完整___．（2）连接电路时，开关应______，滑动变阻器的滑片应移到最____（选填“左”或“右”）端.（3）图示为电压表示数2V 时，电流表的示数，其读数为_____A ，此时灯泡的电功率为______W ；要使灯泡正常发光，应将滑片向________（选填“左”或“右”）移动．（4）电压表示数达到2.5V 时，无论怎样调节变阻器滑片，都无法使电压表示数变大，要用此灯泡继续完成实验，你的做法是________________．（5）按照正确的方案测出电压略大于2.5V时灯泡的功率，为比较灯泡不同电压下功率关系，______（选填“需要”或“不需要”）重新测量前两次的实验数据．【答案】断开左 0.24 0.48 右换用两节新的干电池进行实验（使用三节电池完成实验）不需要【解析】【分析】【详解】（1）电压表并联在小灯泡两侧（2）连接电路时开关应该断开，滑动变阻器应该在阻值最大的地方，即最左端（3）量程是0-0.6A，所以示数是0.24A；此时灯泡电功率为P=UI=2.5V∙0.24A=0.6W；增大灯泡电压，应该减小滑动变阻器电阻，所以向右移动（4）当电压表示数达到2.5V时，无论怎么调节变阻器滑片都无法使电压表示数变大，说明电源能够提供的电压最大为2.5V，所以为了用该灯泡继续完成实验，做法是：换用两节新的干电池进行实验，或使用三节电池完成实验．（5）解决了（4）中问题后，测出电压略大于2.5V时的灯泡功率．为比较灯泡在不同电压下的功率关系，不需要重新测量前两次实验数据．7．所以，小灯泡在不同电压下的功率不同．小梅测量额定电压为2.5V的小灯泡在不同电压下工作时的电阻，所用电源电压恒为4.5V，她设计的电路如图甲所示．（1）小梅记录了小灯泡在不同电压下工作时的电流，当小灯泡两端电压为_____V时，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，读出电流为_____A，此时小灯泡电阻为_____Ω（结果保留一位小数）．（2）实验中小梅发现，不管怎么样移动滑动变阻器的滑片，都无法使小灯泡两端电压足够小．于是她向老师请教，老师告诉她在原来的电路图上增加一条导线即可，如图丙中a所示．请你用笔在图丁中将增加的导线a补画上去．（________）（3）小梅发现用图丙的电路可以使小灯泡两端电压的变化范围为_____V到4.5V，为保证电路安全，闭合开关前要将滑动变阻器的滑片置于_____端（选填“左”或“右”）．（4）小梅用丙的电路测出了不同电压下小灯泡的工作电流，并作出小灯泡的U﹣I图线如图戊所示，由图可知小灯泡的电阻是_____（选填“变化”或“不变化”）．小刚注意到电压在0.5V﹣2.5V变化时，U﹣I图线几乎是一条直线，他认为在这个电压范围内小灯泡的电阻是不变的．你赞同谁的观点？（请回答并说明理由）_____．【答案】2.5 0.3 8.3 0右变化的同意小灯泡的电阻是变化的观点，因为通过小灯泡的电流随电压的增大而增大，根据P＝UI，灯的功率变大，灯的温度升高，因灯的电阻随温度的升高而变大，故灯的电阻随电压的增大而变大【解析】【分析】小灯泡正常发光时，利用欧姆定律URI=可以计算小灯泡的电阻；滑动变阻器的分压式接法，可以使电流表和电压表的读数从0开始，但要注意接法的正确性，接线柱两下一上；小灯泡的电阻是变化的，电阻随温度的升高而变大．【详解】（1）小灯泡的额定电压为2.5V，所以当小灯泡两端电压为2.5V时，小灯泡正常发光，由图可知，此时电流表示数为0.3A，此时小灯泡的电阻为2.5V8.3Ω0.3AURI≈==；（2）实验中小梅发现，不管怎么样移动滑动变阻器的滑片，都无法使小灯泡两端电压足够小，图中滑动变阻器采用的是限流式接法，可以改成分压式接法，使电流表和电压表的读数从0开始，如图所示：（3）图丙的电路采用的是滑动变阻器的分压式接法，可以使小灯泡两端电压的变化范围为0V到4.5V，为保证电路安全，闭合开关前要将滑动变阻器的滑片置于右端，使电流表和电压表的读数从0开始，保护电流表和电压表的安全使用．8．本题是测灯泡电功率的实验，考查了电路连接、故障分析、电表的读数和电功率的计算等，伏安法测电阻、功率、探究电流与电压和电阻关系几个实验有相似之处，我们要学会总结。