专项六 测量电功率 电流热效应实验（解析版）

专项六测量电功率电流热效应实验（解析版）考点一：测量电功率一、2021年真题1．（2021·江苏中考真题）有一个阻值未知的定值电阻Rx（阻值6Ω~10Ω）和一个标有“0.3A”字样的小灯泡（阻值约为10Ω），要求测出Rx的阻值和小灯泡的额定功率。（1）图甲是小明用伏安法测量Rx阻值的实物电路，电源电压恒为3V，滑动变阻器规格是“10Ω2A”。①甲图中有一根导线连接错误，请在该导线上画“×”，并在图上改正______（所画的导线不能交叉）。②改正电路后，正确操作，当电压表示数为1.8V时，电流表的示数如图乙所示。则Rx阻值为______Ω。（2）小华利用图丙所示实物电路测出了小灯泡的额定功率。电阻箱R1的规格是“0～999.9Ω”，电源电压约为6V。请在空白处填上适当内容。①断开S2，闭合S1，调节电阻箱和滑动变阻器，直到______，记下此时电阻箱的阻值。②断开S1，在M、N间接入一个元件后，正确操作可以完成测量任务，以下四个元件：a.一根导线；b.5Ω电阻；c.30Ω电阻；d.电阻箱，其中符合要求的有______（填字母），操作过程中，______（选填“需要”或“不需要”）调节滑动变阻器。【答案】如图；7.5；电流表示数0.3A；abcd；不需要。【解析】（1）[1]电流表应和待测电阻串联，电压表应和待测电阻并联，待测电阻和变阻器串联。[2]电流表小量程，分度值0.02A，电流0.24A，待测电阻为x1.8V7.5Ω0.24AURI（2）[3]此时为串联电路，调节电阻箱和滑动变阻器，直到电流表示数0.3A，此时灯泡正常发光。[4][5]断开S1，不调节变阻箱和变阻器，接入导线，读出电流表示数，根据URI和电源电压6V，可计算出R0和变阻器接入电路的电阻，再根据第一次电流0.3A，可计算灯泡正常发光的电压，从而计算灯泡额定功率；接入5Ω或30Ω电阻，读出电流表示数，根据U=IR可计算定值电阻分压，从而计算出R0和变阻器分压，根据URI计算R0和变阻器电阻，再根据第一次电流0.3A，可计算灯泡正常发光的电压，从而计算灯泡额定功率；利用等效替代法，在M、N间接入一个电阻箱，闭合S2，使电流表示数等于0.3A，此时新接入电阻箱电阻等于灯泡电阻，可通过P=I2R计算灯泡电功率，故选abcd，同时不需要调节滑动变阻器。2．（2021·内蒙古通辽市）在“测量小灯泡正常发光时的电阻”实验中小亮已连接的部分电路如图甲所示，小灯泡的额定电压3.8VU额。（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中电路连接完整_______（要求：滑动变阻器滑片P向右移动时电阻变大）。（2）实验中除保护电路外滑动变阻器另一个作用是_______。闭合开关，小灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数接近电源电压，造成电路故障的原因是__________。（3）排除故障后，当实验中小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电阻为______（结果保留一位小数）。（4）另一组的同学设计了图丙所示的实验电路，测出了小灯泡的额定功率，电源电压未知但恒定不变，1R和2R为滑动变阻器，2R的最大阻值为0R，请你将实验步骤补充完整。①只闭合开关S、1S调节2R，使电压表的示数为U额；②只闭合开关S、2S，________，使电压表示数仍为U额；③接着将2R的滑片P调至最左端，记下电压表的示数1U，再将2R的滑片P调至最右端，记下电压表的示数2U，则小灯泡额定功率表达式P额______（用U额、0R、1U、2U表示）。【答案】如图；调节灯泡两端的电压；灯泡断路；12.7Ω；调节R1；21220UUUUR额。【解析】（1）[1]滑动变阻器的滑片P向右移动时电阻变大，故滑片P以左的电阻丝应连入电路中；滑动变阻器应接A接线柱，把滑动变阻器串联接入电路，如图所示：（2）[2]滑动变阻器的基本作用是保护电路，本实验要测量小灯泡正常发光时的电阻，故还可以调节灯的电压（使灯的电压为额定电压）。[3]闭合开关，发现灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，电压表示数接近电源电压，则电压表并联的部分断路，故电路故障的原因可能是灯泡断路。（3）[4]当小灯泡正常发光时，灯泡两端的电压为3.8V；由图乙所示电流表可知，其量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.3A，灯泡电阻R=UI=3.80.3VA12.7Ω（4）①闭合S、S1，通过调节滑动变阻器R2，使灯泡两端电压为额定电压U额，灯正常光；②[5]保持变阻器R2的滑片位置不动，只闭合R1所在支路，通过调节滑动变阻器R1使R1两端电压为小灯泡的额定电压，根据等效法，此时滑动变阻器R1使连入电路中的电阻大小等于灯正常发光时的电阻大小，即R1=RL；③[6]为求出此时滑动变阻器R1使连入电路中的电阻，将R2的滑片P调至最左端，R2连入电路中的电阻为0，电压表的示数为U1即为电源电压；再将R2的滑片P调至最右端，此时两变阻器串联，电压表的示数为U2，即为R1的电压，根据串联电路电压的规律和欧姆定律有120UUR=21UR解得R1=212UUUR0-----①小灯泡额定功率的表达式P额=21UR额------②由①②得P额=21220UUUUR额。3．（2021·辽宁中考真题）测量小灯泡电功率。（1）小明在测量额定电压为2.5V小灯泡L1电功率时，选择了电压恒定的电源、滑动变阻器、电压表和电流表等器材，设计了如图甲所示的电路。①图甲中有一根导线尚未连接，请你用笔画线代替导线将电路补充完整______。正确连接电路后，闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑至最______（填“左”或“右”）端。闭合开关后，发现电流表和电压表的指针均不发生偏转，则电路出现的故障可能是滑动变阻器______。②排除故障闭合开关，适当调节滑动变阻器的滑片，电压表的示数如图乙所示，为了测量小灯泡的额定功率，应使滑动变阻器连入电路的阻值______（填“变大”或“变小”）。小灯泡正常发光时，电流表的示数如图丙所示为______A，小灯泡的额定功率为______W。③继续调节滑动变阻器的滑片，多次实验，小明发现灯丝的电阻是随功率变化的，当小灯泡的电阻为8Ω时，小灯泡的实际功率______（填“大于”、“小于”或“等于”）额定功率。（2）小明设计了如图丁所示的电路，用一个电压表或电流表，测量额定电压为U额的小灯泡L2的额定功率，已知定值电阻的阻值为R0、电源电压未知。请你完成下面的步骤。①将______（填“电压表并联在ab间”、“电流表串联在a点”或“电流表串联在b点”），只闭合开关S和S1，调节滑动变阻器的滑片使电表的示数为______，灯泡正常发光；②只闭合开关S和S2，变阻器滑片位置______（填“保持不动”、“向右移动”或“向左移动”）读出电表的示数U或者是I；③小灯泡L2的额定功率表达式为P额=______。【答案】如图；右；断路；变小；0.4；1；大于；电流表串联在b点；v；保持不动；0()UUIR额额。【解析】（1）①[1]电压表和灯泡并联，如图所示：[2]为了保护电路，闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处，即最右端。[3]闭合开关后，发现电流表和电压表的指针均不发生偏转，说明电路中出现断路，可能是滑动变阻器断路。②[4]适当调节滑动变阻器的滑片，电压表的示数如图乙所示，电压表的量程是0~3V，电压表的示数是2V，小灯泡的额定电压是2.5V，为了测量小灯泡的额定功率，应使滑动变阻器连入电路的阻值变小。[5][6]由图丙可知，电流表的量程是0~0.6A，分度值是0.02A，电流表的示数是0.4A，小灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.4A=1W③[7]小灯泡正常发光时的电阻L2.5V==6.250.4AURI温度越高，小灯泡越亮，小灯泡功率越大，小灯泡的电阻越大，当小灯泡的电阻为8Ω时，小灯泡的温度比正常发光时温度高，小灯泡的实际功率比额定功率大。（2）①[8][9]测量额定电压为U额的小灯泡L2的额定功率，电流表串联在b点，只闭合开关S和S1，调节滑动变阻器的滑片使电流表的示数为v。②[10]只闭合开关S和S2，变阻器滑片位置保持不动，此时电流表测量灯泡和定值电阻R0的总电流，读出电表的示数I，灯泡的额定电流为I额=I-v③[11]小灯泡L2的额定功率表达式为P额=U额I额=U额(I-v)。4．（2021·贵州黔东南苗族侗族自治州）如图所示，小明在做“测量小灯泡电功率”的实验。实验室有如下器材：电源（设电压恒为6V不变）、小灯泡（额定电压为2.5V，灯丝的电阻约为10Ω）、电流表、电压表、开关各一个，规格分别为R1“10Ω1A”和R2“30Ω0.5A”的滑动变阻器各一个，导线若干。（1）连接电路时，小明应选用规格为______（选填“R1”“R2”）的滑动变阻器；（2）连接好电路后，闭合开关前，在甲图中滑动变阻器的滑片P应置于______端（选填“A”或“B”）；闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，则故障原因可能是小灯泡发生______（选填“短路”或“断路”）；（3）排除故障，闭合开关，移动滑片P到某位置时，电压表的示数为2.2V，若想测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向______（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为______V；通过实验，小灯泡的U-I图像如图乙所示，则小灯泡的额定功率为______W。（4）由图乙可知，小灯泡灯丝电阻大小的变化可能与______有关。【答案】R2；A；短路；B；2.5；0.625W；灯丝温度。【解析】（1）[1]小灯泡正常发光时的电流LLL2.5V=0.25A10ΩUIR电源电压U=6V，此时滑动变阻器两端电压RL6V2.5V=3.5VUUU此时滑动变阻器接入电路中的电阻RL3.5V=14Ω0.25AURI所以连接电路时，应选用R2接入电路。（2）[2]闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于最大阻值处，图甲中滑动变阻器选用右下接线柱接入电路，所以滑片应置于最左端，即滑片应置于A端。[3]小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，说明电压表被短路了，即小灯泡发生了短路。（3）[4][5]想测量小灯泡的额定功率，需调节滑片使小灯泡两端电压为2.5V，根据串联电路分压规律，判断应将滑动变阻器接入电路中的电阻调小，所以滑片P应向B端移动直到电压表的示数为2.5V。[6]由乙图可知，当小灯泡两端电压为2.5V时，流过小灯泡的电流为0.25A。小灯泡的额定功率LL==2.5V0.25A=0.625WPUI；（4）[7]小灯泡的电阻受灯丝温度的影响。5．（2021·浙江杭州市）小金利用如图甲所示的电路来测量小灯泡的额定功率。小灯泡额定电压为2.5V，电源电压恒定。（1）依据图甲，请在答题卷上用笔画线代替导线，将图乙中的实物图补充完整______；（2）小金正确连接实物电路，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片至某位置时，电压表示数如图丙所示，此时灯泡两端电压为______V。接下来调节滑动变阻器的滑片向______（选填“A”或“B”）端移动，直至小灯泡正常发光。【答案】如图；2.3；B。【解析】（1）[1]根据电路图可知，电流表串联接入电路中，电压表并联到灯泡的两端，实物图如图所示：。（2）[2][3]电压表的量程为0~3V，分度值为0.1V，示数为2.3V，而额定电压为2.5V，故应使小灯泡两端的电压增大，就应该让滑动变阻器两端的电压减小，就必须把滑动变阻器的阻值调小，即滑片向B端移动，使电压表示数为2.5V。6．（2021·湖南常德市）小明利用如图甲所示电路测量小灯泡的功率，被测小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω左右，实验室有如下器材：电源（U＝6V），电流表（0～0.6A，0～3A），电压表（0～3V，0～15V），滑动变阻器、电阻箱各一只，单刀单掷、单刀双掷开关各一个，导线若干。（1）图甲是小明刚连好的实物图，实验前小华帮他检查了一遍，发现有两处不合实验规范。请你指出来：①______；②______。（2）完善电路后，闭