电功率单元测试卷附答案

电功率单元测试卷附答案 一、初三物理 电功率

易错压轴题（难）

1．（5）待测电阻与变阻器串联，当变阻器连入电路的电阻变小时，由欧姆定律I =U R

可知，电路的电流变大，根据U =IR 得到待测电阻的电压变大，由串联电路电压的规律可知，变阻器两个的电压变小，根据绘制的如图丁所示的U -I 图象可知，电压表并联在变阻器的两端了；由图乙可知，当电流I 1=0.1A 时，变阻器两端的电压U 1=2V ，当电流I 2=0.2A 时，变阻器两端的电压U 2=1V ，设电源电压为U ，由串联电路电压的规律和欧姆定律可知，1212=U U U U R I I --=，即2V 1V =0.1A 0.2A

U U --，U =3V ，待测电阻：113V 2V =0.1A

U U R I --==10Ω．小明同学为了“测量小灯泡的电功率”，准备有如下器材：电源(电压6V ，保持不变)，小灯泡(额定电压3.8V ，电阻约为20Ω)，滑动变阻器A “10Ω 1A ”，滑动变阻器B “20Ω 1A ”，电压表(量程为0-3V 、0-15V)、电流表(量程为0-0.6A 、0~3A)各一个，开关一个，导线若干。

(1)要完成此实验应该选择滑动变阻器__________(填“A ”或“B ”)较为合适；

(2)他在连线的过程中发现电压表的0-15V 量程已坏，要想测小灯泡的额定功率，请你补充完成图中的实验电路的设计；_________

(3)他连接好电路后，闭合开关S ，移动滑动变阻器滑片时发现灯泡亮度较暗且不变，且两表示数也不变，出现此现象的原因是_____________。

【答案】B 滑动变阻器接的是两个下面的接线柱

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]在实验中，小灯泡与变阻器是串联，当小灯泡正常发光时，变阻器两端的电压

U 1=U -U L =6V-3.8V=2.2V

据串联电路的特点有

L1

L1

U U

R R

=，

1

3.8V 2.2V

20ΩR

=

此时，变阻器接入电路的阻值

R1=11.5Ω

所以应选择滑动变阻器B较为合适。

(2)[2]电压表的0-15V量程已坏，那么电压表不能接在小灯泡两端测其电压，应接在变阻器两端，调节电压表的示数为2.2V时，小灯泡便可能正常工作，故作图如下：

2．(4)[7][8]实验结束后，小华继续对滑动变阻器两端电压与通过它的电流关系进行了探究，则他画出的U-I图像应为图3中的虚线①，选择的依据是“小灯泡和滑动变阻器两端电压之和保持不变”或“小灯泡两端电压变化量和滑动变阻器两端电压变化量始终相等”。在“探究电流与电阻的关系”的实验中，提供的器材如下：电源电压恒为4.5V，五个定值电阻R1（5Ω

）、R2（10Ω）、R3（15Ω）、R4（20Ω）、R5（25Ω），标有“50Ω1A”的滑动变阻器R、电压表（可用量程：0～3V、0～15V）、电流表（0～0.6A）、开关各1只，导线若干。

(1)小赵同学设计了如图甲所示的实验电路，电路连接完毕，闭合开关S，发现电流表有示数，电压表无示数。若电路故障只出现在R1和R上，则电路故障是______；

(2)排除电路故障后，将滑动变阻器的滑片P移到最______端，闭合开关，调节滑片P，使电压表的示数为2.5V时，电流表的示数应为______A；

(3)分别用定值电阻R2、R3、R4、R5依次替换R1，重复(2)的实验步骤。根据实验所得的五组数据绘制出I-R图象，如图乙所示，由图象可得出的结论是：______；

(4)完成步骤(2)后，若保持滑片P位置不变，断开开关，用R2替换R1，闭合开关，发现电压表示数______2.5V（选填“大于”或“小于”），应向______（选填“左”或“右”）移动滑片P才能达到实验要求；

(5)为完成该实验探究，滑动变阻器允许连入电路的最小阻值为______Ω；

(6)在使用电阻R1、R5完成实验的过程中，当电压表示数为2.5V时，滑动变阻器R消耗的

电功率分别为P 1、P 5，则15:P P =______。

【答案】R 1短路 右 0.5 当导体两端的电压保持不变时，导体中的电流与导体的电阻成反比 大于 右 4 5:1

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]由图可知，电阻R 1和滑动变阻器R 串联，电压表测R 1两端的电压，电流表测电路中的电流。闭合开关时，电流表有示数，则电路中出现短路，而电压表无示数，那么是电阻R 1短路了。

(2)[2]在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移动到阻值最大处，即最右端。

[3]由图乙知，电压表示数为2.5V ，R 1=5Ω时，电路中的电流为0.5A 。

(3)[4]由图乙知，当电压一定时，通过导体的电流与电阻成反比。

(4)[5][6]用R 2=10Ω代替R 1后，若滑动变阻器接入电路的阻值不变，据串联电路的分压特点知，R 2分去的电压变大，即电压表的示数大于2.5V ，要使R 2两端的电压保持为2.5V ，应让变阻器接入电路的阻值变大，以分去更多电压，所以应向右移动滑片。

(5)[7]实验中，定值电阻两端的电压保持不变，那么变阻器两端的电压也保持不变，当定值电阻更换的阻值越小，据串联电路的特点，变阻器接入电路的阻值也越小。所以，当R 1=5Ω时，变阻器接入电路的电阻最小，此时电路中的电流I =0.5A ，那么最小电阻

1min 4.5V 2.5V 4Ω0.5A

U U U R I I --====滑 (6)[8]据2

U P R

=得，定值电阻接R 1和R 5时，滑动变阻器消耗的电功率

3．P 额＝U 0I 额＝R 0(I ?I 额)I 额小明同学利用电流表和电阻箱测量小灯泡的功率，设计并接了如图甲所示的实物电路．

（1）为了保护电路，闭合开关S 1前，应将滑片P 移到动变阻器的_____（“A”或“B”）端．

（2）闭合开关S 1，将单刀双掷开关S 2扳向“1”，调节滑动变阻器调节电阻箱的阻值使电流表的示数为I 1，如图乙所示，I 1＝_____A ；

（3）将开关S 2扳向“2”，保待滑动变阻器的阻值不变，调节滑动变阻箱的阻值R ，使电流表的示数仍为I 1，此时R ＝5Ω；则步骤（2）中小灯泡的电阻R 1＝_____Ω，测量小灯泡

电阻的方法是_____（选填“控制变量法”或“等效替代法”）；

（4）步骤（2）小灯泡的实际功率P1＝_____W；

（5）若小灯泡的额定电流为I0＝2I1，以下关于灯泡额定功率P0与实际功率P1的数值关系，你认为最有可能的是_____．

A．P0＝2P1 B．P0＝3P1 C．P0＝4P1 D．P0＝5P1

【答案】B 0.2 5 等效替代法 0.2 D

【解析】

【分析】

（1）为了保护电路，闭合开关S2前，应将滑片P移到动变阻器的阻值最大处；

（2）根据电流表选用的小量定分度值读数；

（3）根据等效替代法求电阻大小；

（4）根据P1＝I12R L求小灯泡的实际功率；

（5）由于灯泡的阻值不是定值，会随温度的升高而变大，所以，根据P＝I2R分析额定功率P0的变化．

【详解】

（1）为了保护电路，闭合开关S1前，应将滑片P移到动变阻器的阻值最大处的B 端．（2）闭合开关S1，将单刀双掷开关S2扳向“1”，调节滑动变阻器调节电阻箱的阻值使电流表的示数为I1，如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，I1＝0.2A；（3）将开关S2扳向“2”，保待滑动变阻器的阻值不变，调节滑动变阻箱的阻值R，使电流表的示数仍为I1，此时R＝5Ω；则步骤（2）中小灯泡的电阻R1＝5Ω，测量小灯泡电阻的方法是等效替代法；

（4）步骤（2）小灯泡的实际功率P1＝I12R L＝（0.2A）2×5Ω＝0.2W；

4．重点是测量小灯泡电阻和电功率的实验，难点是最后一问缺少电流表时，结合滑动变阻器R1的最大阻值，根据最后两次电压表的示数差可知滑动变阻器R1的的电压，再结合欧姆定律把R2表示出来，进而得出功率的表达式．体会实验中利用了等效法。某同学要测量一个额定电压为2.5 V的小灯泡的额定功率，电路图如图甲所示，使用的电源电压约为6 V，滑动变阻器的规格是“5 Ω 2 A”．

(1)闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应移至________(填“a”或“b”)端．

(2)该同学将滑片移至正确位置后，闭合开关，观察到电压表的示数如图乙所示，此时小灯

泡两端的电压为________V．为了保证小灯泡不被损坏，接下来应该进行的操作是

__________________．

(3)为了能测出这个小灯泡的额定功率，请你写出一条改进措施：

____________________________．

【答案】b 2.9 断开开关更换最大阻值更大的滑动变阻器

【解析】

【分析】

【详解】

（1）做电学实验时，为了保护电路，在连接好电路后，闭合开关前，滑动变阻器滑片移动到最大阻值处，即图中的b端．

（2）图乙所接量程为电压表的小量程，分度值为0.1V，故电压表读数为2.9V，此时电压高于小灯泡的额定电压2.5V，所以为了保护小灯泡不被损坏，应立即断开开关；

（3）为了能测出这个小灯泡的额定功率，就要使小灯泡两端电压达到额定电压2.5V，具体措施为：电源电压改为3V电压或更换最大阻值较大的滑动变阻器。

5．本题考查的是“测量小灯泡的电功率”实验，涉及了实物电路的连接、实验操作和注意事项、电表的读数、功率的计算等，最后一问要结合图象和串并联电路的性质进行分析，由于灯丝电阻会随电压的变化发生变化，所以不能先求电阻，再进行计算．将几十个小彩灯串联后接在照明电路上，形成一串五光十色的彩灯带，当其中一个小彩灯灯丝烧断后，彩灯带却不会熄灭，其原因是：小彩灯内有一根表面涂有绝缘物质的细金属丝与灯丝并联．当灯丝正常发光时，金属丝与灯丝支架不导通；当灯丝烧断时，金属丝与灯丝支架瞬间导通，其他小彩灯仍能发光．为探究小彩灯的这一结构，小明找来额定电压为5V的小彩灯进行实验．

（1）请用笔画线代替导线，在甲图中将实物电路连接完整．

（_______）

（2）正确连接电路，闭合开关，发现灯不亮，电流表有示数，电压表无示数，则电路故障的原因是_________．

（3）排除故障，正确操作测得实验数据及现象记录如下表．

①小彩灯的额定功率为_________W；

②在图乙中，作出灯丝烧断前的I-U关系图像；

（________）

③分析图像可知；小彩灯的电阻随着其两端电压的增大而________．

（4）实验中发现，灯丝烧断后，小彩灯并没有导通，其原因可能是___________．

【答案】灯泡短路 1

增大没有达到一定的电压，金属丝上的绝

缘材料仍没有被击穿

【解析】

【详解】

第一空．滑动变阻器采取“一上一下”的连接方式，电压表与小彩灯并联，根据题意应接0—15V的量程，电路图如下：

第二空．正确连接电路，闭合开关，发现灯不亮，电流表有示数，电压表无示数，说明电路是通路，电压表被短路，电路故障是灯泡短路；

第三空．小彩灯额定电压是5V，查表知此时电流是0.20A，小彩灯的额定功率：

P=UI=5V×0.2A=1W；

第四空．根据表中数据在图乙中描点连线，得丝烧断前的I-U关系图像如下：

第五空．由图像可知I-U图像不是一条直线，而是一条曲线，故可知灯泡电阻随其两端电压的增大而增大；

6．第六空．实验中发现，灯丝烧断后，小彩灯并没有导通，其原因可能是没有达到一定的

电压，金属丝上的绝缘材料仍没有被击穿，故没有导通。科技小组要测量额定电压为5V

的小灯泡的电功率，可用的器材有：一个电压表和一个电流表（只有0~0.6A量程可用）．电源两端的电压恒定．

（1）按如图甲所示电路图确连接电路．闭合开关前，将滑动变阻器滑片移到______端（选填“左”或“右”）．

（2）闭合开关，记录电压表、电流表示数：调节滑动变阻器并记录多组数据．当电流表示数为0.6A时，电压表示数低于5V．根据数据绘制出小灯泡的电流I与电压U的关系图像如图乙所示，由图像可知，灯丝电阻随温度的升高而______。

（3）为测量小灯泡的额定功率，小组同学拆除电流表后再接通电路，调节滑动变阻器直至电压表示数为5V；保持滑动变阻器的滑片位置不变，断开开关，将电压表替换AB间导线接入电路，闭合开关，电压表小数为5.4V，则此时小灯泡亮度比正常发光时______：将滑动变阻器的滑片移到最左端，电压表示数变为7.2V．则小灯泡的额定功率为______W．【答案】右变大暗 4

【解析】

【详解】

第一空．开始实验前，为保护电路，滑动变阻器接入电路的阻值应该为最大值，如图所示的电路图中，当滑动变阻器移动到最右端时，电阻最大；

第二空．在I-U图像中，图像的斜率表示I

U

的数值，即电阻的倒数

1

R

，由图像可知，斜率

在逐渐减小，所以电阻的倒数逐渐减小，所以电阻逐渐变大；

第三空．当电压表示数为5V时，滑动变阻器一部分接入电路，当电压表代替导线AB接入电路时，由于电压表相当于断路，所以此时滑动变阻器全部阻值都接入电路，接入电路的总电阻变大，根据串联电路分压的特点，滑动变阻器两端的电压变大，所以小灯泡两端的电压减小，小于5V，小于正常发光时的电压，故亮度变暗；

第四空．由乙图可知，当电压表示数为1.8V时，电路的电流最小，所以此时滑动变阻器全部接入电路，由题意可知，当取下电压表放在AB两点间时，由于电压表相当于断路，所以滑动变阻器接入电路的方式发生了变化，由左端接入变成了全部接入电路，当滑动变阻器全部接入电路时，滑动变阻器两边的电压为7.2V，所以电源电压为9V．如下等效电路图：

由

U

I

R

=可知，滑动变阻器最大电阻P

max

min

7.2V

20Ω

0.36A

U

R

I

===；当小灯泡正常发光时，取下电压表放在AB两点间，电压表示数是

5.4V，全部滑动变阻器的电压是7.2V，说明此时滑片位于总阻值

1

4

处，所以小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值是总阻值的

1

4

即5Ω，此时的电流滑动变阻器两边的电压为4V，如下等效电路图：

7．P m＝R0I1×（I2﹣I1）。在测量小灯泡电功率的实验中，已知灯泡额定电压U额=2.5V，电源电压保持不变。

（1）用笔画线代替导线把甲图电路连接完整。

（_______）

（2）调节滑动变阻器，使电压表示数为2.5V，此时电流表示数（如图乙）为___A，则小灯泡的额定功率是________W。

（3）如果没有电压表，用如图丙所示电路也可测小灯泡的额定功率。其中，定值电阻的阻值为R0。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v；再保持变阻器滑片的位置不变，只断开开关________、闭合其它开关，读出电流表示数为I，灯泡额定功率的表达式为P额=___________（用R0、U额、I的代数式表示）。

【答案】 0.28 0.7 S

1 U 额(I -0U R 额

)

【解析】

【详解】

（1）将变阻器的最大阻值连入电路中，连接变阻器的左下方接线柱，如下图所示：

（2）调节滑动变阻器，使电压表示数为2.5V ，电流表选用小量程，分度值为0.02A ，此时电流表示数（如图乙）为0.28A ，则小灯泡的额定功率：P =UI =2.5V×0.28A=0.7W ；

8．（4）小灯泡的U ﹣I 图线是曲线，可知小灯泡的电阻是变化的，电流是0.2A 时，电阻是：1111V =5Ω0.2A U R I ==；电流是0.25A 时，电阻是：2222V =8Ω0.25A

U R I ==，而且电阻随温度的升高而变大．因此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．在“测量小灯泡电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为2.5V ，正常发光时的电阻为10Ω，有两个规格为“10Ω 1A”、“50Ω 2A ”的滑动变阻器，电源电压为6V ．

（1）本实验中应选择规格为_____的滑动变阻器。

（2）将图甲中的实物电路连接完整，并在图乙的线框内画出电路图。

（_____）

（3）移动滑动变阻器的滑片P 在某一位置时电流表示数如图丙所示为_____A ，此时小灯泡的电功率_____（选填“大于”或“小于”）额定功率。

（4）用图甲所示的实验电路也可以测量电阻，若考虑电压表的分流作用，那么测量值要比真实值_____（选填“大”或“小”）

【答案】“50Ω 2A” 0.24 小于 小

【解析】

【分析】

（1）由欧姆定律求出灯的额定电流，由串联电路电压的规律结合欧姆定律求灯正常发时变阻器连入电路中的电阻，从而确定变阻器的规格；

（2）变阻器按一上一下接入电路中，由灯正常发光时的电流确定电流表选用的量程与变阻器串联；根据电路图连接实物图；

（3）由图中电流表小量程读数，根据过灯的电流随电压的增大（减小）而增大（减小），比较此时灯的实际电压与灯的额定电压的大小，根据P UI ＝ ，确定小灯泡的电功率与灯的额定功率的关系；

（4）电压表与电阻并联，电压表测量准确；根据并联电路电流的规律，判断通过电阻的电流与电流示数的大小，根据欧姆定律的变形公式：U R I =

确定测量值与真实值的大小。 【详解】

（1）小灯泡的额定电压为2.5V ，电源电压为6V ，正常发光时的电阻为10Ω， 由欧姆定律可得，灯正常发光时的电流： 2.5V 0.25A 10Ω

U I R ===， 根据串联电路电压的规律，灯正常发光时变阻器分得的电压：

6V 2.5V 3.5V L U U U 滑＝﹣＝﹣＝，

由欧姆定律可得，变阻器连入电路中的电阻： 3.5V 14Ω>10Ω0.25A

U R I =

==滑滑，所以，选用”50Ω 2A”的滑动变阻器；

（2）变阻器按一上一下接入电路中，因灯正常发光时的电流为0.25A ，故电流表选用小量程与变阻器串联，如下所示：

根据电路图连接实物图，如下所示：

（3）移动滑动变阻器的滑片P在某一位置时电流表示数如图丙所示，图中电流表选用小量程，其示数为0.24A，小于灯的额定电流；因通过灯的电流随电压的增大（减小）而增大（减小），故此时灯的实际电压也小于灯的额定电压，根据P UI

＝可知，小灯泡的电功率小于灯的额定功率；

（4）用图甲所示的实验电路也可以测量电阻，电压表与电阻并联，电压表测量准确；根据并联电路电流的规律，通过电阻的电流小于电流表示数，即测得的电流偏大；若考虑电压

表的分流作用，根据

U

I

R

可知，那么测量值要比真实值小。

9．在测量小灯泡的电功率后，同学们进一步思考：在电流一定时，小灯泡的功率跟电阻有什么关系呢？实验小组利用如图甲所示电路，选用三个额定电流在0.3A左右的小灯泡L1、L2、L3进行探究．

次数灯泡I/A U/V R/ΩP/W

1L1

0.2

2L2 1.680.32

3L3 2.4120.48

（1）他将灯L1接入图甲电路，请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整．

（2）闭合开关，移动滑动变阻器滑片P时发现灯不亮，电流表没有示数，电压表有明显的示数，则发生故障的原因可能是；

（3）排除故障，检查电路无误后，闭合开关，调节滑动变阻器滑片P，使电流表示数为0.2A，此时电压表示数如图乙所示，为 V，则灯L1的电阻是Ω，实际功率是 W；

（4）一位同学在上述实验电路中直接拆下灯L1改换成灯L2，此时观察到电流表示数变小，为保持电流表示数为0.2A，应将滑动变阻器滑片P向（选填“A”或“B”）端移动，该同学直接拆接存在操作错误，正确的操作是：拆接电路时开关必须，滑动变阻器调到最大值．

（5）分别正确换接灯L2、L3做实验，保持电流表示数为0.2A，分别测出等L2、L3，两端电压．计算出灯L2、L3的电阻和实际功率，并将实验数据记录在表中，分析表中数据得出结论：电流一定时，小灯泡的实际功率跟电阻成的关系．

【答案】（1）实物图连线如下图所示；（2）小灯泡断路；（3）0.8；4；0.16；（4）A；断开；（5）正比

【解析】

试题分析：（1）因三个小灯泡额定电流在0.3A左右，故电流表选用小量程，实物图连线如上图所示；（2）移动滑动变阻器滑片P时发现灯不亮，电流表没有示数，说明电路断路或电路的总阻很大；电压表有明显的示数，说明电压表与电源连通，所以故障的原因可能是灯泡断路了；（3）电压表小量程为0.1V，示数为0.8V，灯的电阻

R=U/I=0.8V/0.2A=4Ω，灯的实际功率P=UI=0.8V×0.2A=0.16W；（4）电流表示数变小，要保持电流大小不变，根据欧姆定律，要增大电路中的总电阻，所以应增大滑变阻器连入电路中的电阻，所以，滑片向A端移动；该同学直接拆接存在操作错误，正确的操作是：拆接电路时开关必须断开，滑动变阻器阻值调到最大值；（5）纵向比较表中数据，可得出，在电流不变的情况下，电阻是原来的几倍，电功率变为原来的几倍，即电流一定时，小灯泡的实际功率跟电阻成正比的关系。

10．【考点定位】测量灯泡的额定电功率如图甲所示，是测量小灯泡电功率的实验，小灯泡的额定电压为2.5V．

（1）请你用笔画线代替导线，将甲图中的实物电路连接完整，要求：滑片向左滑动时，滑

动变阻器接入电路的阻值变大．

（2）闭合开关后，灯泡发光微弱，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡亮度不变，其原因可能是将滑动变阻器的（填“A”、“B”或“C、D”）接线柱接入了电路．

（3）某次实验，电压表示数如图乙所示，欲使小灯泡正常发光，则滑动变阻器的滑片应向（填“C”或“D”）端滑动．

（4）实验测量数据如表所示，则小灯泡的额定功率为 W．灯泡的亮度跟实际电功率的关系是．

【答案】(1)如下图所示； (2)C、D （3）D （4）0.7 实际电功率越大，灯泡越亮

【解析】

试题分析：（1）根据题意要求，电路实物图的连线如上图所示；（2）灯泡发光微弱，说明通过灯泡的电流过小，移动滑片时，小灯泡亮度仍不变，说明变阻器不起作用，变阻器的连接方式错了，把整个电阻线都连入了电路，所以应是连接了C、D接线柱；（3）电压表示数为2.1V，小于小灯泡的额定电压2.5V，要想让小灯泡正常发光，就要增大电流，也就是说要减小电路中的电阻，所以应把变阻器的滑片向D端移动；（4）当小灯泡的电压等于额定电压2.5V时，通过小灯泡的电流为0.28A，所以小灯泡的额定功率为：

P=UI=0.7W；由表中的数据分析可知：随着电压和电流的增大，也就是实际功率的变大，灯泡变得越来越亮，所以说灯泡的亮度随实际功率的增大而变大．

【考点定位】测量小灯泡电功率