6.2电能的量度（电功率的实验）同步练习（含解析）

2021-2022学年华师大版科学探究电功率的实验
一．选择题（共4小题）
1．研究电功率与电压、电流的关系时，某同学连接了如图所示电路进行实验。下列关于该实验的说法，不合理的是（　　）
A．该电路所示实验能研究电功率与电压的关系
B．该实验选择的两个小灯泡规格应该不同
C．小灯泡消耗的电功率可通过灯泡的亮度来比较
D．该实验能得出电流相同时，电功率与电压成正比
2．如图是“测量小灯泡的额定功率”的实验电路图。在这个实验的具体操作中，手和眼睛最合理的分工应该是（　　）
A．手移动变阻器的滑片，眼睛观察变阻器的滑片的位置
B．手移动变阻器的滑片，眼睛观察小灯泡是否发光
C．手移动变阻器的滑片，眼睛观察电压表的示数
D．手移动变阻器的滑片，眼睛观察电流表的示数
3．如图所示的四个电路中，电源电压已知，电阻R的阻值已知，根据电压表或电流表的示数，无论直接还是间接均不能求出灯泡电功率的电路是（　　）
A．
B．
C．
D．
4．如图所示为“用电流表和电压表测定小灯泡功率”的实验电路，如果小明同学在连接该电路时误将电流表和电压表的位置互换了，则闭合开关后将出现的情况是（　　）
A．电压表、电流表均无示数，灯泡不亮
B．电压表有示数，电流表无示数，灯泡不亮
C．电压表、电流表均有示数，灯泡不亮
D．电压表无示数，电流表有示数，灯泡亮
　
二．填空题（共3小题）
5．在学习科技节上，甲、乙两组同学各自设计了一个灯泡和滑动变阻器串联的调光电路，同时还想研究灯泡亮度改变时电功率的变化情况。老师提供的器材有：两种规格的灯泡（一个字迹模糊，一个标有2.5V）、两种规格的滑动变阻器（“15Ω
1A”、“25Ω
2A”）、，电流表和电压表、开关、导线若干、电源（电压相等且保持不变）。
两组同学连接好电路后，调节滑片过程中电表示数都发生变化，当两组电路的灯泡都正常发光时，恰好滑动变阻器的阻值均为最大值的一半，电压表示数均为2.5V，电流表示数均为0.2A，并且甲组的灯泡比乙组的暗。
（1）请将图中甲组同学设计的电路图补充完整。
（2）在实验中，甲组同学选用的变阻器的规格为　　（选填“15Ω
1A”或“25Ω
2A”），两组同学所使用的电压是　　伏，甲组同学所测得的电功率为　　瓦。（写出计算过程。）
6．小明学会了测小灯泡的功率后，在老师的启发下，进一步思考：电流一定时，小灯泡功率跟电阻有什么关系呢？于是他利用如图2所示电路，选用分别标有“1.5V　0.25A”、“2.5V　0.3A”和“3.8V
0.3A”字样的小灯泡L1、L2、L3，测出它们在电流相同时的电阻和功率，来探究小灯泡功率与电阻的关系。
（1）他将灯L1接入电路，请你用笔画线代替导线，帮他将实物电路连接完整。
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于　　（选填“A”或“B”）端。
（3）闭合开关后，他调节滑动变阻器的滑片P，使通过灯L1的电流为0.2A，再测出L1两端的电压，此时电压表示数如图1所示，为　　V，然后计算出此时灯L1的电阻是　　Ω，实际功率是　　W。
（4）换上灯L2，闭合开关，此时电流表的示数将变　　（选填“大”或“小”），为保持电流为0.2A不变，应将滑片P向　　
（选填“A”或“B”）端移动；再测出L2两端的电压，算出L2的电阻和功率。换上灯L3，做第三次实验，并将实验数据记录在下表。
次数
灯泡
I/A
U/V
R/Ω
P/W
1
L1
0.2
2
L2
1.6
8
0.32
3
L3
2.4
12
0.48
（5）小波认为：为了控制实验条件，小明每次实验要换灯泡还要调节滑动变阻器，这样的操作不够简便。对此你可以如何改进　　。
7．如图是测定额定电压为2.5V小电灯功率的实物电路。
（1）开关闭合前，滑动变阻器滑片应该移动到　　（选填“左”或“右”）；
（2）开关闭合后，若电路连接正确，发现小电灯不亮，电压表有示数，电流表指针几乎不动，产生这一现象的原因是　　；
（3）排除故障后，移动滑片，获得多组对应的电压、电流值，绘出如下I﹣U图象，则小电灯的额定功率为　　W，小电灯的电阻值随电压的升高而逐渐　　。
　
三．实验探究题（共2小题）
8．在“测量小灯泡的电功率”的实验中，小明连接了如图所示的电路。
（1）请帮小明将电路补充完整。
（2）正确连接电路后闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表、电压表都没有示数。小明确定电路的接线良好，且电表和电源都完好，小明做出了以下猜想：
猜想①：小灯泡断路
猜想②：开关断路
猜想③：滑动变阻器断路
假设故障只有一处，经过分析，小明确定猜想①是不可能的。如果猜想①成立，则　　会有示数。
为了尽快查出故障原因，小明将导线A端拆下，把它改接在　　
（填“B”或“C”）点的接线柱上。
如果电流表、电压表都无示数，则猜想　　
（填序号）
正确。
如果电流表、电压表都有示数，则猜想　　
（填序号）
正确。
9．小亮想知道小灯的亮暗程度与什么因素有关。于是找来额定电流均小于0.6A，额定电压是2.5V的灯L1，接在电源电压恒为6V的电路中，按照如图1所示的电路开始探究。
（1）连接电路时开关应　　，小亮同学实验过程中移动滑动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，则故障可能是　　（写出一种即可）。
（2）若小亮连接电路后闭合开关，灯L1几乎不发光，移动滑片P也不能改变灯的亮度。原因是　　。
（3）小亮排除故障后，继续进行实验：
①闭合开关，移动滑片，使灯L1发光，测出灯L1的相关物理量，记录和计算结果如表：
次数
电压/V
电流/A
功率/W
1
1.6
0.20
0.32
2
2.5
a　　
b　　
3
3.0
0.34
1.02
②当电压为2.5V时电流如图2所示，请将数值填入表中，并计算出此时的电功率。
（4）小亮注意到灯L1的亮度变化是：第二次比第一次亮，第三次比第二次更亮。结合表中数据得出的结论是小灯泡的亮度是由　　决定的。
（5）小亮还想测额定电压是3.8V的灯L2额定功率，需要改变　　表的量程，但发现此量程已经损坏，小亮灵机一动，重新连接了电路，也测得了小灯泡的L2额定功率。请你用笔代替导线帮他把电路（如图3）连接完整。
（6）同组的小红同学，向老师借了一个10Ω的定值电阻R0，没用电压表，也测量出了L2的额定功率（如图4），请你将下列实验过程补充完整；
①　　（填S、S1、S2的通断情况），调节滑动变阻器的滑片使电流表示数为　　A；
②　　（填S、S1、S2的通断情况），保持滑动变阻器的滑片位置不变，记录电流表的示数为I；
③小灯泡L2额定功率的表达式P额=　　。
　
四．解答题（共3小题）
10．小明想知道灯的亮暗程度与什么因素有关，于是找来额定电流均小于0.6A，额定电压是2.5V的灯L1和额定电压是3.8V的灯L2，先后接在电源电压恒为6V的电路中，按如图甲所示的电路进行探究。
（1）小明在检查电路连接时，发现有一根导线连接错误。请在图甲中找出来并打上“×”，再画线把它改到正确的位置上。
（2）电路连接正确后，小明继续进行实验：闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使灯L1发光，测出灯L1的相关物理量，并在实验表格中记录数据和现象。实验中，当滑片移到某一点时，电压表示数如图乙所示，为　　V。
（3）用L2替换L1重复以上的实验，但需要改变　　表的量程。
（4）在小明完成的实验报告中，其中的一个实验表格如下：
序号
电压U/V
电流I/A
灯泡L1的亮度
电功率P/W
电功率的平均值（W）
1
2.20
0.28
比正常发光时暗
0.62
0.76
2
2.50
0.30
正常发光
0.75
3
2.80
0.32
比正常发光亮
0.90
小明通过对比、推测、分析表中数据及现象得出最后的结论是：小灯泡的实际功率越　　，小灯泡越亮。
（5）在交流讨论中，小明知道了自己对实验现象的观察和数据的记录都是正确的，但所设计的这个实验表格存在不妥之处，是　　。
（6）小明进一步思考，认为“把灯换成定值电阻，该实验可以用来研究导体中的电流与电压的关系”。他这种想法是　　（选填“正确”或“错误”）。
11．小明想知道小灯泡的亮暗程度与什么因素有关。找来额定电流小于0.6A，额定电压是2.5V的灯L1，接在电源电压恒为6V的电路中，按照如图甲所示电路探究。
（1）请你用笔画线代替导线，根据图甲所示的电路图，将图乙所示实物图连接完整。
（2）闭合开关，滑片P向　　（选填“A”或“B”）端移动，使灯L1发光，先观察　　示数，测出灯L1的相关物理量并记录表中，计算小灯泡L1的额定功率　　瓦。
次数
电压/V
电流/A
实际功率/W
1
1.6
0.20
2
2.5
0.24
3
2.8
0.26
（3）小明注意到灯L1的亮度变化是：第二次比第一次亮，第三次比第二次更亮。结合表中数据得出的实验结论　　。
12．小明利用满足实验要求的电源（电压保持不变）、阻值已知的定值电阻R1和电阻箱R2（电路图符号）、已调零的电压表、滑动变阻器、开关、导线，证明“当电流保持不变时，R2消耗的电功率P2与电阻R2阻值成正比。”他设计了如图所示实验电路和实验，步骤但不完整，请你根据要求补充实验步骤，画出实验数据记录表。
实验步骤：
（1）按照电路图连接电路，在开关闭合前滑动变阻器滑片调到阻值最大位置。
（2）调节电阻箱R2的阻值，闭合开关S1和S2，调节滑动变阻器至合适位置，　　，将实验数据记录在表格中。
（3）断开开关，改变电阻箱R2的阻值，闭合开关S1和S2，调节滑动变阻器　　，将实验数据记录在表格中。
（4）仿照步骤（3），再做4次实验，记录相关数据。
（5）利用公式P2=　　计算6次R2消耗的功率，将数值记录表中。
实验数据记录表：
　
2021-2022学年华师大版科学探究电功率的实验
参考答案与试题解析
　
一．选择题（共4小题）
1．解：A、电功率与电压和电流有关，由图可知两灯泡串联，通过两灯泡的电流相同，所以该电路所示实验可以研究电功率与电压的关系；故A正确；
B、两灯泡串联，流过它们的电流相同，LI、L2规格不同，则灯泡两端的电压不同，因此设计此实验可以探究电功率与电压的关系；故B正确；
C、为了判断灯泡的功率大小，我们可以通过观察灯泡的亮度来判断灯泡功率的大小，灯泡越亮灯泡的功率越大；故C正确；
D、因为灯泡的亮暗无法准确反映实际功率的大小，所以无法得出“电流相同时，电功率跟电压成正比”这个结论；故D错误。
故选：D。
　
2．解：按电路图连接电路，闭合开关之前，为保护电路，要求滑动变阻器的滑片在阻值最大处，闭合开关时，电压表的示数不一定等于小灯泡的额定电压，此时要通过调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端的电压等于其额定电压，用手调节滑片，眼睛看着电压表的示数。
故选：C。
　
3．解：A、图中定值电阻和小灯泡串联，电压表测量的是小灯泡两端的电压，示数计为U1．根据欧姆定律和串联电路电压和电流的特点，通过小灯泡的电流表达式为I=，则小灯泡电功率的表达式是P=U1I=；
B、图中定值电阻和小灯泡并联，电流表测量干路的总电流I，小灯泡两端的电压等于电源电压U．根据欧姆定律和并联电路电流的特点，通过小灯泡的电流表达式为I1=I﹣，则小灯泡电功率的表达式是P=UI1=U（I﹣）；
C、图中定值电阻和小灯泡并联，电压表测量电源电压，电源电压已知，电压表的测量是多余的，无法求出通过小灯泡的电流，因此无法测出小灯泡的功率；
D、图中定值电阻和小灯泡串联，电压表测量的是定值两端的电压，示数计为U2．根据欧姆定律和串联电路电压和电流的特点，小灯泡两端的电压为U1=U﹣U2，通过小灯泡的电流表达式为I=，则小灯泡电功率的表达式是P=U1I=。
故选：C。
4．解：由电路图可知，将电流表与电压表的位置互换，电流表与灯泡并联，灯泡被短路，电压表串联接在电路中，由于电压表电阻很大，电路断路，电流表无示数，灯泡不亮，电压表接在电源两端，测电源电压，电压表有示数，故ACD错误，B正确；
故选：B。
　
二．填空题（共3小题）
5．解：（1）由题意可知，“当两组电路的灯泡都正常发光时，恰好滑动变阻器的阻值均为最大值的一半，电压表示数均为2.5V，电流表示数均为0.2A”，则
U1=I=Ω×0.2A=1.5V，
I=Ω×0.2A=2.5V，
由此可知甲组同学选用的变阻器的规格为25Ω，2A，且电压表并联在滑动变阻器两端，电路图如图所示。
（2）由甲组同学选用的变阻器的规格为（25Ω，2A），可知，乙组同学选用的灯泡是2.5V，选用的变阻器的规格为15Ω，2A，
则由欧姆定律可知，乙组同学实验中，滑动变阻器两端电压为U1=I=Ω×0.2A=1.5V，则电源电压U=U1+U灯泡乙=1.5V+2.5V=4V，
甲组同学所测得的灯泡两端电压U灯泡甲=U﹣U2=4V﹣2.5V=1.5V，
电功率P=U灯泡甲I=1.5V×0.2A=0.3W。
故答案为：（1）见下图：
（2）25Ω
2A；4；0.3。
　
6．解：（1）灯泡的额定电压为1.5V，电压表选择0～3V，电压表并联的灯泡两端。如图甲。
（2）滑动变阻器的滑片在A端，离下面接入电路的接线柱最远，接入电路的电阻最大，电路电流最小，对电路起到保护作用；
（3）电压表使用的0～3V，每一个大格代表1V，每一个小格代表0.1V，电压为0.8V；
R===4Ω，
P=UI=0.8V×0.2A=0.16W；
（4）R1===6Ω，
R2===8.3Ω，
换上灯L2，电阻增大，总电阻增大，电路电流减小，电流表的示数将变小。要使电路电流增大到0.2A，要减小电路总电阻，滑动变阻器的滑片向B端移动。
（5）串联电路电流处处相等，可将L1、L2、L3串联在同一电路中，就控制了电流一定。
故答案为：（2）A；（3）0.8；4；0.16；（4）小；B；（5）将L1、L2、L3串联在同一电路中，使电流不变。
　
7．解：（1）由电路图可知，闭合开关前，滑片应移到最左端，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大。
（2）闭合开关，灯泡不亮，可能是灯泡短路或电路存在断路，电流表指针几乎不动，说明电路存在断路，
电压表有示数，说明电压表与电源两极相连，电压表并联电路之外电路不存在断路，则与电压表并联的灯泡断路。
（3）由图象可知，灯泡额定电压2.5V所对应的电流为0.2A，灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
由图象可知，随电压增大，灯泡电阻增大。
故答案为：（1）左；（2）灯泡断路；（3）0.5；增大。
　
三．实验探究题（共2小题）
8．解：（1）在伏安法测量小灯泡的电功率的实验中，电流表测量通过小灯泡的电流，电压表测量小灯泡两端的电压，故电流表与小灯泡串联，电压表与小灯泡并联，电压表应该并联在小灯泡的两端；答案如图所示：
（2）根据实验现象小灯泡不亮；电流表、电压表没有示数说明电路中出现了断路，断路的位置可能是开关、小灯泡、滑动变阻器等，如果小灯泡出现断路，则小灯泡不亮、电流表无示数、电压表有示数，所以猜想①是不成立的；如果将导线A端拆下，可用排除法得出应该接导线B端，因为如果接在C端，则会出现电流表直接接在了电源的两极上，出现短路。导线A端接在导线B端后，如果电流表、电压表都无示数，说明电路中出现了断路，则断路的位置一定是滑动变阻器，故猜想③是正确的；如果如果电流表、电压表都有示数，则说明电路中断路位置一定是开关断路，故猜想②是正确的。
故答案为：（1）
（2）电压表；B；③②。
　
9．解：（1）连接电路时开关应断开；小亮同学实验过程中移动滑动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电流表无示数，电路可能断路，电压表有示数，则电压表与电源连通，则故障可能是灯泡断路；
（2）若小亮连接电路后闭合开关，灯L1几乎不发光，则电路的电流较小，移动滑片P也不能改变灯的亮度，说明变阻器没有了变阻的作用，故原因是滑动变阻器都接下面两个接线柱了；
（3）②当电压为2.5V时电流如图2所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.3A，此时的电功率：
P=U2I2=2.5V×0.3A=0.75W；
如下所示：
次数
电压/V
电流/A
功率/W
1
1.6
0.20
0.32
2
2.5
a
0.3
b
0.75
3
3.0
0.34
1.02
（4）小亮注意到灯L1的亮度变化是：第二次比第一次亮，第三次比第二次更亮，结合表中数据知：
0.32W＜0.75W＜1.02W，故得出的结论是小灯泡的亮度是由灯的实际功率决定的；
（5）小亮还想测额定电压是3.8V的灯L2额定功率，因3.8V＞3V，故需要改变电压表的量程；
根据串联电路电压的规律，当变阻器的电压为：6V﹣3.8V=2.2V＜3V，灯的电压为3.8V，灯正常发光，故可将电压表小量程与变阻器并联，电流表仍选用小量程，如下所示：
（6）实验步骤：
①闭合S、S2，断开S1，调节滑动变阻器的滑片使电流表示数为0.38A；
②闭合S、S1，断开S2，保持滑动变阻器的滑片位置不变，记录电流表的示数为I；
③在②中，使电流表测灯与R0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，灯的额定电流：
IL=I﹣0.38A，小灯泡L2额定功率的表达式：
P额=UL×IL=3.8V×（I﹣0.38A）。
故答案为：（1）断开；灯泡断路；（2）滑动变阻器都接下面两个接线柱了；
（3）②0.3；
0.75；（4）灯泡的实际功率；
（5）电压表；如上所示；
（6）①闭合S、S2，断开S1；0.38；
②闭合S、S1，断开S2
；③3.8V×（I﹣0.38A）。
　
四．解答题（共3小题）
10．解：（1）电流表应与电阻串联，此题中电流表没有接入电路，因此将电流表0.6A接线柱与开关右接线柱相连，如图所示：
（2）由图可知，电压表所选量程为0～3V，由指针位置可知，电压表示数为2V，
（3）已知灯L2的额定电压是3.8V，灯L1的额定电压是2.5V，因此用L2替换L1重复以上的实验，但需要改变电压表的量程，改接0～15V量程。
（4）分析表中数据及现象得出结论：小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮。
（5）灯泡电压增大，电流增大，功率增大，不同电压下功率不同，求功率的平均值错误的，设计电功率“平均值”一栏是错误的。
（6）把灯L换成定值电阻，电流表测流过定值电阻的电流，电压表测定值电阻两端的电压，移动滑动变阻器滑片可以改变电路电流约电阻两端电压，利用该装置可以用来研究导体中的电流与电压的关系。
故答案为：（1）见上图：
（2）2；（3）电压；（4）大；（5）设计电功率“平均值”一栏；（6）正确。
　
11．解：（1）灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表的量程为0～3V，且与灯泡并联；电流表0.6A的接线柱与滑动变阻器的任意上方接线柱相连，如图所示：
（2）闭合开关前，滑片在最大值处，所以闭合开关后，为使灯泡发光应将滑片向A端滑，并观察电压表示数和灯泡的发光情况，记下相应的电流值；
灯泡正常发光时的电压为2.5V，由表格可知通过灯泡的电流为0.24A，
灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.24A=0.6W；
（3）由表中数据可知，电压表和电流表的示数逐渐增大，由P=UI可知灯泡的实际功率逐渐增大，灯的亮度是后一次都比前一次亮，则可得：小灯泡的亮度取决于实际功率大小。
故答案为：（1）见上图；（2）A；电压表；0.6；（3）小灯泡的亮度取决于实际功率大小。
　
12．解：实验步骤：
（1）按照电路图连接电路，在开关闭合前滑动变阻器滑片调到阻值最大位置。
（2）调节电阻箱R2的阻值，闭合开关S1和S2，调节滑动变阻器至合适位置，用电压表测出R1两端电压U1；断开S2闭合S3用电压表测出R1和R2两端总电压U，将实验数据记录在表格中。
（3）断开开关，改变电阻箱R2的阻值，闭合开关S1和S2，调节滑动变阻器使电压表示数仍为U1；断开S2闭合S3用电压表测出R1和R2两端总电压U，将实验数据记录在表格中。
（4）仿照步骤（3），再做4次实验，记录相关数据。
（5）因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，R2两端的电压U2=U﹣U1，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电路中的电流I=，
则P2=（U﹣U1），据此计算6次R2消耗的功率，将数值记录表中。
实验数据记录表：应把R1和R2的阻值、R1两端的电压、R1与R2两端的电压之和、R2的功率记录表格中，如下所示：
1
2
3
4
5
6
R2/Ω
R1/Ω
U1/V
U/V
P2/W
故答案为：
实验步骤：（2）用电压表测出R1两端电压U1；断开S2闭合S3用电压表测出R1和R2两端总电压U
（3）使电压表示数仍为U1；断开S2闭合S3用电压表测出R1和R2两端总电压U
（5）（U﹣U1）
实验数据记录表：如上表所示。