3.6 电能 实验探究提升练（含解析）

电能实验探究提升练
一 、实验题
1.在“测量小灯泡的电功率”实验中，提供的器材有：6V 的电源一个，2.5V 的小灯泡（电阻约为 10Ω) 一个， 电流表（0～0.6A，0～3A）和电压表（0～3V，0～15V）各一个，“50Ω 2A”的滑动变阻器 A 和
“ 10Ω 1A ” 的 滑 动 变 阻 器 B 各 一 个 ， 开 关 一 个 ， 导 线 若 干 。
（1）通过估算，你应选用的滑动变阻器是 （选填“A”或“B”）。
（2）闭合开关前，经检查发现某同学连接的电路有一根导线连接错误，请你在图甲中错误的连线上画
“×”,并只移动一根导线，用笔画线代替导线将电路连接正确。
（3）连接好电路后，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 （选填“短路”或“断路”）。
（4）故障移除后， 移动变阻器的滑片，当电压表的示数为 2.5V 时， 电流表的示数如图乙所示， 则小
灯泡的额定功率是 W，小灯泡正常工作时的电阻是 Ω,（小数点后保留 1 位小数）
（5）根据测出的数据，作出了小灯泡的电流 I 与电压 U 的关系图线，发现该图线不是一条直线， 如图
丙所示，其原因是温度升高，灯丝电阻 （选填“增大”或“减小”）。
2.在“测量小灯泡的电功率 ”实验中， 小灯泡上标有“2.5V”字样， 电源为两节新干电池。
（1）图甲是连接的实物图，其中有一根导线连接错误。请在这根导线上打“×”, 并用笔画线代替导
线将其改正。
（2）排除故障后，闭合开关， 移动滑片，电压表的示数如图乙所示，为了测出小灯泡的额定功率，应
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将滑动变阻器的滑片向 （填“左 ”或“右”）端移动。
（3）某同学将滑片 P 从阻值最大位置移到阻值最小位置进行实验， 并依据实验数据绘出小灯泡的 U 图
像（如图 a），任取图像中的一点构成矩形（如图 b 中阴影部分），则矩形面积表示的物理量
是 。
3.小华做“测定小灯泡的电功率”实验，实验器材齐全且完好， 电源的电压有 2、4、6、8、10 和 12 伏六挡，滑动变阻器有 A、B 两个（A 标有“10Ω 1A”字样， B 标有“20Ω 2A 字样”）．待测小灯标有 “2.5V”字样， 小华选用电源的电压为 6 伏挡， 并选取一个变阻器进行实验，他正确连接电路且实验
步骤正确。闭合电键时， 发现小灯发光较亮， 电压表、电流表的示数分别如图（a）、（b）所示：
①测定小灯泡的额定功率需要测量和记录的物理量是 ，判定该小灯正常发光的方法是 。
②小华在实验中，选用的变阻器是 （选填“A”或“B”）
③若要测出该小灯的额定功率， 小华可采用的方法有：
方法一 ；
方法二 。
4.小科打算用伏安法测小灯泡（标有“2.5V”字样） 的电阻和额定功率，他用电压恒为 3V 的电源、滑
动变阻器、电流表、电压表等实验器材进行实验。
实验次数 第一次 第二次 第三次
电压表示数/V 1 2 2.4
电流表示数/A 0.06 0.1 0.11
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小灯泡电阻/Ω 16.7 20 21.8
（1）小科连接了图甲所示的实验电路，通过改变滑动变阻器阻值， 进行了多次测量。实验数据如表所
示 ， 分 析 发 现 ， 通 过 小 灯 泡 的 电 流 与 其 两 端 的 电 压 不 成 正 比 ， 这 是 因 为 。
（2）在测量小灯泡的额定功率时，小科发现器材中的电流表损坏了。经过仔细思考，小科利用了一个
定值电阻 R0 ，设计并连接了如图乙所示的电路，继续开展实验。其操作步骤为：
①先闭合开关 S，将 S1 与接线柱 a 连接，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数 U1 ＝2.5V，此时小灯
泡正常工作：
②保持滑动变阻器滑片的位置不变， 将 S1 与接线柱 b 连接，读出此时电压表的示数为 U2。则小灯泡的
额定功率＝ 。（用 U1 、U2、R0 表示）
5.在“测定额定电压为 2.5V 的小灯泡额定电功率 ”实验中， 连接的电路如图甲所示， 电源电压为 3V。
（1）按图甲连接好电路后，闭合开关，发现电流表无示数，移动滑动变阻器的滑片 P，电压表示数始 终接近电源电压。造成这一现象的原因可能是 （填“灯泡短路 ”、“灯泡断路 ”或“变
阻器新路 ”）。
（2）并除故障后，闭合开关， 移动滑动变阻器滑片 P 到某处，电压表示数为 2.4V，则小灯泡消耗的实 际功率 额定功率（填大于 ”、小于“或“等于 ”）；调节滑动变阻器，使电压表示数为 2.5V，
此时电流表指针位置如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 W。
6.小明用如图 1 所示电路来测量小灯泡的电功率（部分实验器材的规格已标明）。
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（1）请用笔画线代替导线将图 1 中滑动变阻器连入电路， 使之接入电路的阻值最大；
（2）实验中， 小明发现无论怎样调节滑动变阻器， 两电表指针始终处于图 2 所示位置， 则故障是 （3）故障排除后，小明从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据，得到小灯泡 U﹣I 图象如图 3
所示， 所用滑动变阻器的规格是下列四个选项中的 。
A．“5Ω2A ”B．“15Ω2A ”C．“25Ω2A ”D．“30Ω2A”
（4）某次调节中，滑动变阻器接入电路的阻值减小了△R1，小灯泡的阻值变化了△R2，则△R1 △
R2 （填“＞”、“＜”或“＝”）。
7.如图所示，某同学利用 1 台电压为 6 伏的学生电源、2 只额定电压为 6 伏的相同规格小灯泡、2 根镍 铬合金线、开关、若干导线做实验， 连接的电路如图所示(镍铬合金线与 L2 串联)。闭合开关后， 发现 灯 L1 较亮，灯 L2 较暗。两只小灯泡规格相同，且并联在电路中，为什么亮度却不同？该同学为此进行
了探究。
（1）他应用所学知识进行分析：灯泡的亮度不同，说明它们的实际功率 (选填“相同 ”或“不 同")，忽略温度对灯丝电阻的影响， 由于它们的灯丝电阻相同，根据公式 P= 可知，它们两
端的实际电压应该不同。
（2）为了验证自己的分析，某同学应该用电压表测出 的电压。
（3）测量结果证实了该同学的想法。通过进一步分析、推断可知， 本实验中灯泡亮度不同的原因
是 。
8.小乐用如图甲电路进行“测量小灯泡的电功率”的实验， 已知小灯泡的额定电压为 2.5V，正常工作
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时的电阻约为 10Ω。
现有如下器材： 电流表、电压表（只有 0-3V）、开关、电压恒为 6V 的直流电源各一个， 规格分别为
“10Ω1A”、“15Ω2A”和“50Ω0.5A”的滑动变阻器各一个，以及导线若干。
实验序号 U/N I/A P/W
1 3.0 0.32
2 2.5
3 2.0
小乐按图甲所示的电路图连接好电路后， 闭合开关，发现电压表示数为 3.0V，于是她就记录下电流表 的示数（见表格），之后再移动滑动变阻器的滑片， 依次测量电压表示数为 2.5V 和 2.0V 时的电流，其 中当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示。接着小乐继续移动变阻器的滑片至某一位置时， 发现
小灯泡不亮，但是电压表和电流表均有示数且不损坏。
（1）小灯泡的额定功率为 W，小乐所选的滑动变阻器规格是 。
（2）小乐的实验操作过程是否规范， 为什
么？
。
（3）上述过程中出现小灯泡不亮的原因可能
是 。
9.小华在做“测量小灯泡电功率”的实验中， 实验室有如下器材：电源（电压恒为 6V），小灯泡 L（额 定电压为 2.5V，灯丝电阻约为 10Ω),电流表、电压表、开关、规格分别为“10Ω1A”的滑动变阻器
R1 和“50Ω0.5A”的滑动变阻器 R2 各一个， 导线若干。
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（1）请用笔画线代替导线，帮小华同学将图甲中的电路连接完整；
（2）为了顺利完成实验，小华应选用规格为 （选填“R1 ”或“R2 ”）的滑动变阻器；
（3）连接电路后，闭合开关， 发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数， 原因可能是 ； （4）排除故障后，移动滑动变阻器滑片 P 的位置，获得多组对应的电压值和电流值，绘制小灯泡 U﹣I 图像如图乙所示，小灯泡的额定功率为 W，分析乙中图像发现小灯泡电阻是变化的，影响其变
化的主要原因是 ；
（5）小华打算增加一个阻值为 15Ω 的定值电阻 R0，只利用一只电表，通过操作图中单刀双掷开关（单 刀双掷开关分别接“a”、“b”各一次）测量小灯泡的额定电功率，图丙、图丁是他设计的两种不同方
案的电路图，则以下判断正确的是 。
A．两种方案都能
B．两种方案都不能
C．丙方案能， 丁方案不能
D．丙方案不能，丁方案能
10.为了探究电流产生的热量跟哪些因素有关，小沈同学先后采用如图所示的甲、乙两个装置进行实验。
她将两段电阻丝 R1 、R2 分别封闭在两个相同的烧瓶中(R1两次实验电源电压不变。
甲
乙
（1）要探究通电时间和通电电流大小相同时， 电流产生的热量与电阻的关系，应选择装置 进
行实验。 (选填“ 甲 ”或“ 乙”)
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（2）比较相同时间里气球 A 与气球 C 体积变化情况，可探究电流产生的热量与 的关系。
（3）小沈用气球替代温度计进行实验，你对此的评价
是
。
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电能实验探究提升练答案解析
一 、实验题
1.
解：（1）2.5V 的小灯泡，电阻约为 10Ω,由欧姆定律，灯的额定电流约为：
I＝ ＝ ＝0.25A，由串联电路的规律及欧姆定律，灯正常发时变阻器连入的电阻： R 滑 ＝ ＝ ＝14Ω, 故选滑动变阻器是 A；
（2）原电路中，灯短路了，电压表串联在电路中是错误的，灯与电流表串联，电压表与灯并联，如下
所示：
（3）连接好电路后， 闭合开关， 电流表有示数， 则电路为通路，发现小灯泡不亮， 电压表无示数， 则
故障原因可能是小灯泡短路；
（4）故障移除后， 移动变阻器的滑片，当电压表的示数为 2.5V 时， 电流表的示数如图乙所示， 电流
表选用小量程， 分度值为 0.02A，电流为 0.3A，则小灯泡的额定功率是：
P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W，由欧姆定律，小灯泡正常工作时的电阻是：
R= = ≈8.3Ω;
（5）如图丙所示，小灯泡的电流 I 与电压 U 的关系图线不是一条直线， 其原因是温度升高， 灯丝电阻
增大。
故答案为：（1）A；（2）如上；（3）短路；（4）0.75；8.3；（5）增大。
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(
2.
)（1）
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（2）左
（3）滑动变阻器的功率
（1）灯泡应该与变阻器串联， 电压表应该与灯泡并联。根据图甲可知， 只需将灯泡与开关之间的接线
从开关上拆开， 然后改接在电源负极上即可， 如下图所示：
（2）根据乙图可知，电压表的量程应该为 0~3V，分度值为 0.1V，那么此时电压表的示数为 1.7V，小 于额定电压 2.5V，则此时电压表的示数要增大。根据 U=IR 可知， 此时通过灯泡的电流要增大，而电路
的总电阻要减小。根据 R 总=R+RL 可知， 此时要减小变阻器的阻值，即滑片向左滑动。
（3）根据图 b 可知， 横轴表示电压， 纵轴表示电流，那么长方形的面积 S=UI。根据电功率的功率 P=UI
可知， 矩形面积表示的物理量是电功率。
3.
解：①根据功率公式 P＝UI，要测量灯泡的额定电功率，需测量灯泡的额定电压及电流；
当灯泡两端的电压等于额定电压时， 灯泡就正常发光；
②在闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移至最大阻值处，闭合电键时，发现小灯发光较亮，由图 a
知， 灯泡两端的电压为 2.8V（超过了额定电压），由图 a 知，通过灯泡的电流为 0.32A（即电路中的电
流），
由串联电路的电压特点可知，变阻器分得的电压： U 滑 ＝U﹣UL ＝6V﹣2.8V＝3.2V，
由欧姆定律可得，变阻器接入电路的阻值：R 滑＝ ＝ ＝10Ω, 所以此时选择的是最大阻值为
10Ω 的变阻器 A；
③由②要测量灯泡的额定电压， 则可换用最大阻值为 20Ω 的变阻器， 或换用 4V 挡的电源。
故答案为： ①额定电压与电流； 电压表示数为额定电压 2.5V；②A；③更换 B 滑动变阻器；更换 4V 挡
电源。
4.
解：（1）小灯泡的电流与其两端的电压不成正比，说明灯泡的电阻是变化的，这是因为小灯泡的电阻 随温度的变化而变化。小灯泡发光时温度升高，阻值增大，故小灯泡的电流与其两端的电压不成正比； （2）闭合 S，滑动变阻器、R0、灯泡 L 三者串联， 将 S1 与接线柱 a 连接，电压表与灯泡并联，移动滑
动变阻器滑片， 使电压表的示数 U1 ＝UL ＝2.5V，此时小灯泡正常工作；
将 S1 与接线柱 b 连接， 电压表与定值电阻和小灯泡整体并联， 则 U2 ＝U0+UL ＝U0+U1；
依据欧姆定律可得， 通过定值电阻的电流 I0 = ;
又因为两次测量电压时滑片的位置不变， 则电路中的电流不变，即小灯泡正常发光时的电流 IL ＝I0；
所以小灯泡的额定功率 P 额 ＝ILUL ＝。
故答案为：（1）小灯泡的电阻随温度的变化而变化；（2）。
5.
（1）电压表的示数接近电源电源，有两种情况：①电压表外面的电阻被短路；②与电压表并联的电阻
断路， 结合其它现象进行判断即可；
（2）同一灯泡， 它的功率大小取决于它的实际电压，实际电压越大，实际功率越大；已知灯泡的额定
电压和额定电流根据公式P = UI计算额定功率。
（1）小灯泡与变阻器串联，电压表测灯泡电压；电压表的示数接近电源电压，要么变阻器被短路，要
么小灯泡断路； 因为电流表无示数， 说明有断路发生，因此原因可能是小灯泡断路；
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（2）因为 2.4V<2.5V，所以灯泡的实际功率小于额定功率；电流表的示数是 0.5A，小灯泡的额定功率
为： P = UI = 2.5V × 0.5A = 1.25W。
故答案为：（1）灯泡断路；（2）小于，1.25
6.
解：（1）因要求滑动变阻器连入电路，使之接入电路的阻值最大， 故应将左下接线柱连入电路中，如
下图所示；
（2）由图 2 可知， 电流表示数为 0，说明电路可能断路； 图中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，则与电压表并联的灯泡断路了，即接线柱
间⑥⑦之间发生了断路；
（3）因电压电压为 3V，由图 3 可知，当灯的电压为 0.5V，通过的电流为 I＝0.1A，因小明从滑动变阻
器接入电路阻值最大时开始记录数据， 根据串联电路的规律和欧姆定律，此时变阻器连入电路中的最
大电阻：
R 滑 ＝ ＝ ＝25Ω ,
故选用 C“25Ω 2A”的变阻器；
（4）当滑动变阻器电阻 R 滑变小时， 根据分压原理，变阻器的电压变小，由串联电路电压的规律，灯 泡两端电压增大；由图 3 知，通过灯的电流也增大，根据 P＝UI 可知， 灯的实际功率增大， 灯丝温度
升高， 灯泡电阻 R 灯变大；
因通过灯的电流即电路中电流变大， 说明电路中的总电流变大，故总电阻 R 变小；
根据 R＝R 滑+R 灯可知，只有当 R 滑 的减小量大于 R 灯 的增加量才会让总电阻变小，即△R1 ＞△R2；
故答案为：（1）如上图所示；
（2）⑥⑦之间发生断路；
（3）C；
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（4）＞。
7.（1）不同；
（2）两只灯泡两端
（3）镍铬合金线的电阻较大， 使 L2 两端电压小于 L1
【解析】（1）灯泡的亮度与它的实际功率有关，即实际功率越大， 灯泡越亮。已知电阻和功率， 可根
据公式P = 计算出电阻两端的电压。
（2）（1）中理论上已经推算出两个灯泡的电压不同， 接下来可以用电压表分别并联在两个灯泡两端，
分别测出实际电压进行分析即可。
（3）在串联电路中，电压的分配与电阻成正比。灯泡 L2 与镍铬合金线串联，由于合金线的电阻比较大，
因此它分得的电压会比较大，导致 L2 的电压比较小。
8.
（1）当灯泡正常发光时，由乙图可知电流表示数为 I=0.3A，则小灯泡的额定功率
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压为 U 滑=U-UL=6V-2.5V=3.5V，滑动
变阻器接入电路的电阻为 R=UI滑=0 (3). (.)3A (5V)≈11.7Ω>10Ω,所以应选择“50Ω 0.5A”的滑动变阻器；
（2）小乐的实验操作过程不规范；闭合开关， 发现电压表示数为 3.0V，说明在闭合开关前,滑动变阻
器没有调到阻值最大；
（3）滑片至某一位置时，出现小灯泡不亮的原因可能是： 滑动变阻器的阻值过大,使小灯泡两端电压
过小,功率过小。
故答案为：（1）0.75；“50Ω0.5A”；（2）不规范,因为在闭合开关前,滑动变阻器没有调到阻值最大(或 没有将滑动变阻器的滑片移动最左端)；（3）滑动变阻器的阻值过大,使小灯泡两端电压过小,功率过小。
9.
解：（1）灯的额定电压为 2.5V，故电压表选用小量程与灯并联，灯丝电阻约为 10Ω
由欧姆定律，灯泡正常发光时电路中电流约为：
I＝ ＝ ＝0.25A，所以电流表要选用小量程与灯串联，如下所示：
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（2）灯泡正常发光时电路中电流的为 0.25A，根据串联电路电流的特点，电路中电流处处相等， 变阻
器应分去的电压：
U 变 ＝6V﹣2.5V＝3.5V，由欧姆定律， 变阻器的阻值至少为：
R 变 ＝ ＝ ＝14Ω>10Ω,所以应选择滑动变阻器的规格为“50Ω 0.5A”；
（3）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，电流表有示数，说明电路为通路，发现小灯泡始终不发光，
电压表无示数， 若电路只有一处故障，故障原因是灯泡（或电压表）短路了；
（4）由图像可知， 灯泡电压为 2.5V 时的电流为 0.25A，所以灯泡的额定功率：
P＝UI＝2.5V×0.25A＝0.625W；灯泡电阻是变化的，原因是受温度的影响；
（5）图丙中，无论开关接 a 还是接 b 都无法得知小灯泡是否正常发光，此方案不能测定小灯泡的额定 电功率；图丁中，R0、小灯泡、变阻器三者串联，S 接 a 时，电压表测定值电阻的电压， 当开关接 b 时 测量灯和定值电阻的总电压，不能通过调节滑动变阻器使灯泡两端的电压为 2.5V，所以此方案不能测
出小灯的额定电功率，故选 B。
故答案为：（1）如上图所示；（2）R2；（3）灯泡（或电压表）短路 （4）0.625； 小灯泡的电阻受温度
的影响；（5）B。
10.（1）甲
（2）电流
（3）通过气体的热胀冷缩，气球能更直观热量的多少， 但不能测出准确的温度； 温度计能准确测出温
度变化值， 更适用于液体温度变化的测量，各有优缺点
【解析】（1）根据图甲可知，两个电阻串联且阻值不同， 可以保持通电时间和通电电流大小相同同时
改变阻值， 因此要探究电流产生的热量与电阻的关系，应选择装置甲装置；
（2）甲装置中 R1、R2 串联，乙装置中 R1、R2 并联，电源电压不变；由欧姆定律可知，甲图中总电阻比
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乙图中 R1 大，那么甲图中通过 R1 的电流比乙图中小，而二者电阻相同，因此可以探究电流产生的热量
与电流的关系；
（3）小沈用气球替代温度计进行实验，你对此的评价是 :通过气体的热胀冷缩， 气球能更直观热量的
多少， 但不能测出准确的温度； 温度计能准确测出温度变化值，更适用于液体温度变化的测量。
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