还剩18页未读，
继续阅读
所属成套资源：2020年中考物理实验集中专项训练
成套系列资料，整套一键下载
2020年中考物理实验集中专项训练第13练电磁学实验电功率和含解析
展开
第13练电（磁）学实验-电功率和
电热
一、选择型实验专练
1.某同学在做“用滑动变阻器改变电流”的实验时，连接如图所示的电路，将滑动变阻器的滑片移动到最大阻值处，闭合开关S，发现小灯不亮，接下来的操作，在以下步骤中最合理的是（ ）
A．断开开关S，更换额定功率大一点的灯泡重新实验
B．断开开关S，增加电池的节数重新实验
C．断开开关S，拆掉导线重新连接电路
D．观察电流表的示数是否为零，判断电路是否断路
【答案】D
【解析】
AB、若电路发生断路故障时，换用更大功率的灯泡或增加电池数量，灯泡同样不发光，故AB错误；
C、如果灯丝断了或导线发生断路，拆掉导线重新连接电路，灯泡仍然不亮，故C错误。
D、该电路为串联电路，闭合开关，灯泡不亮时，先观察电流表是否有示数；如果无示数，说明电路出现断路现象，然后检测出断路的位置，并进行处理；如果电流表有较小的示数，则是电路中电阻较大造成的，可移动滑片观察灯泡是否发光；故D正确。
2.如图所示，两个透明容器中密闭着等量的空气，A、B两U形管内的液面相平，电阻丝的电阻R1=R2=R3。小明用图示装置进行实验，探究电流通过导体时产生的热量Q跟什么因素有关。下列说法正确的是（ ）
A．此实验在探究电热Q与电阻R是否有关
B．通过R1的电流和通过R2的电流大小相等
C．电阻R1两端的电压和R2两端的电压相等
D．通电后，A管的液面将会比B管的液面高
【答案】D
【解析】由图7知，R2与R3并联后再与R1串联，R1处于干路上，根据并联电路的电流特点知，通过R1的电流大于通过R2的电流，而R1=R2，可见，该实验探究的是电热Q与电流是否有关，故A、B均错误；又根据U=IR知，R1两端的电压大于R2两端的电压，故C错误；通电后，由于置于密闭空气中的电阻丝R1=R2，而通过R1的电流大于通过R2的电流，由Q=I2Rt知，左容器中空气吸热较多，内能增大较多，温度较高，所以A管的液面将会比B管的液面高，故D正确。
3.如图所示为探究“焦耳定律”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中，且R1
A．该实验装置用于探究“电压和通电时间一定时，电热与电阻的关系”
B．闭合开关后，通过R1的电流大于R2的电流
C．闭合开关后，甲管中液面上升比乙慢
D．闭合开关后，要使电流增大，应将滑动变阻器滑片P向左移动
【答案】C
【解析】
A、图中两电阻串联，通过的电流和通电时间相等，而电阻不同，故可研究电流产生的热量与电阻的关系，AB错误；
C、根据Q=I2Rt，因R1＜R2，故右边容器中电阻丝产生的热量多，由转换法，甲管中液面上升比乙慢，C正确；
D、闭合开关后，要使电流增大，由欧姆定律，要减小电路的电阻，故应将滑动变阻器滑片P向右移动，D错误。
电阻丝产生的热量不易直接观察，可给等质量的气体加热，气体吸热越多，气体膨胀程度越大，U形管内的液面高度差越大，采用了转换法；
AB、由焦耳定律Q=I2Rt可知，电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，结合串联电路电流的规律分析；
C、由焦耳定律Q=I2Rt结合转换法和串联电路电流的规律分析；
D、由欧姆定律分析。
4.在“探究影响电流热效应的因素”实验中，可通过观察U型管中液面高度变化来比较电阻产生热量的多少（如图），以下研究中所采用方法与此相同的是（ ）
A．通过观察小磁针的偏转判定电流周围是否存在磁场
B．用水流类比电流来建立电流的概念
C．用温度—时间图象来描述固体熔化过程
D．探究导体电阻大小与横截面积的关系时需保持材料和长度不变
【答案】A
【解析】电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法。
在“探究影响电流热效应的因素”实验中，通过观察U型管中液面高度变化来比较电阻产生热量的多少，采用了转换法。
A、根据小磁针的偏转情况来判定磁场是否存在，采用的是转换法。故A符合题意；
B、用水流类比电流来建立电流的概念采用的是类比法。故B不符合题意；
C、用图象描述温度与时间的关系采用的是图象法。故C不符合题意；
D、探究导体电阻大小与横截面积的关系时需保持材料和长度不变，采用的控制变量法。故D不符合题意。
二、填空型实验专练
5.如图，两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，小海用此电路来探究电流通过导体时产生的热量跟什么因素有关。由图可知，在电流大小和通电时间相等的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越 ；若通过电阻的电流为0.5A，通电10s，阻值为10Ω的电阻产生的热量是 J。
【答案】多；25。
【解析】（1）由图可知，两个透明容器中密封着等量的空气，右侧U型管中液面高度的变化较大，在通电时间相同，电流一定的情况下，电阻越大，电流产生的热量越多；
（2）通过电阻的电流为0.5A，通电10s，阻值为10Ω的电阻产生的热量：
Q＝I2Rt＝（0.5A）2×10Ω×10s＝25J。
6．用图示装置探究“影响电热的因素”，A、B、C为三根相同的电阻丝。以A、B为研究对象，该实验探究的是在 不变时电热与 的关系；若将C也置于右侧容器中，这时B、C并联后可等效为一根电阻丝，那么，该装置还可探究在 不变时电热与 的关系。（填“电流”或“电阻”）
【答案】电阻；电流；电流；电阻
【解析】
（1）由图知，电阻丝B、C并联后与A串联，根据并联电路的电流特点可知，通过A的电流与通过B、C的电流之和相同，所以通过A的电流大于通过B的电流，已知容器内A、B的电阻相同，在通电时间相同时，该实验探究的是电流产生热量与电流大小的关系；
（2）若将C也置于右侧容器中，这时B、C并联后可等效为一根电阻丝（等效电阻为5Ω），其等效电阻是A电阻丝的一半，此时通过A的电流与通过右侧“一根”电阻丝的电流相同，所以探究的是：电流相同时，相同时间内电流产生热量与电阻大小的关系。
三、实验探究题专练
7．小明连接了如图27所示的电路，灯泡上标有“2.5V 0.3A”。
（1）在方框内画出实物图对应的电路图
（2）闭合开关，看不到灯亮，电流表有示数，小明认为灯不亮的原因是灯丝断了，你认为他的说法是否正确？_________依据是__________________________________________。
（3）小芳想通过测量ab接线柱间、cd接线柱间的电压找出看不到灯亮的原因，请在图28中补充完整用电压表测ab接线柱间的电压时的实物图。
测量时若出现下表中的情况，请根据数据判断可能导致看不到灯亮的原因。
Uab/V
Ucd/V
电流表示数I/A
看不到灯亮的原因
情况一
2.10
0
0.30
情况二
2.20
0.40
0.14
情况二中，看不到灯亮，通电10s灯消耗的电能为______________J。
【答案】如图不正确在串联电路中，如果灯丝断了，则会使整个电路变成断路，这样电路中不可能有电流（3）灯泡短路灯泡两端的电压太小 0.56
【解析】（1）由图27知，电路是由滑动变阻器、灯泡和电流表串联而成，用各个元件的电路图符号代替实物，笔画线代替导线即可画出图27对应的电路图，如图27-1所示。（2）在串联电路中，如果灯丝断了，则会使整个电路变成断路，这样电路中不可能有电流，即电流表不可能有示数。看不到灯亮的原因可能是通过灯泡的电流太小或灯泡短路，而不可能是灯丝断路。（3）为了用电压表测量出ab接线柱间的电压，根据电压表的使用，需要把电压表并联接在ab之间，再考虑到电源电压是两节干电池的电压，所以电压表的量程选用0~3V即可。补充完整的实物图如图28-1所示。由表知，在情况一中，灯泡两端的电压为0，所以看不到灯亮的原因可能是灯泡短路；在情况二中，灯泡两端有电压，所以看不到灯亮的原因可能是灯泡两端的电压太小。在情况二中，通电10s灯消耗的电能为W=UIt=0.40V×0.14A×10s=0.56J。
8．如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，接入电路。
（1）组装之前，U形管内注入适量红墨水，U形管 （选填“属于”或“不属于”）连通器。
（2）图甲是探究在通电时间相同和 相同的情况下，导体产生的热量与 大小是否有关的装置。
（3）实验中通过观察 的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列研究实例采用研究方法与此相同的是 。
A．探究电流与电压、电阻的关系 B．用铁屑显示磁体周围磁场分布
C．研究光的传播时，引入“光线” D．扩散现象表明分子在不停地做无规则运动
（4）由图乙所示，电流表的示数为 A，在这种情况下，右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是 J。
（5）某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是 。
【答案】（1）属于（2）电流；电阻（3）U形管液面高度；BD（4）2；400（5）透明容器密闭性不好（透明容器漏气、对应电阻丝短路）。
【解析】（1）由图知，U形管内注入适量红墨水，上端开口，下端相连通，所以属于连通器；
（2）由图知，阻值不同的电热丝串联在两个密闭容器中，通过的电流和通电时间都相同，所以探究的是电流产生热量与电阻的关系；
（3）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映。采用的是转换法；
A、探究电流与电压、电阻的关系，采用的是控制变量法；
B、用铁屑显示磁体周围磁场分布，采用的是转换法；
C、研究光的传播时，引入“光线”，采用的是模型法；
D、扩散现象表明分子在不停地做无规则运动，采用的是转换法。故选BD；
（4）由图知，电流表选择的是～3A量程，对应的分度值是0.1A，电流表示数为2A；
右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是Q＝I2Rt＝（2A）2×5Ω×10s＝200J；
（5）由Q＝I2Rt可知，电阻丝R1和R2在相同时间内产生的热量不同，则U形玻璃管中应该出现液面高度差；而其中一个U形玻璃管中液面高度几乎不变，说明与此相连的空气盒有可能漏气，也可能是对应的容器内的电热丝短路。
9．某科学小组对电流通过导体产生热的多少与哪些因素有关进行了研究。装置如图，2只烧瓶内装满煤油，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙。
猜想一：电热跟电流的大小有关，电流越大电热越多。
猜想二：电热跟导体的电阻大小有关，电阻越大电热越多。
为验证猜想一，设计以下方案：
①将电阻丝R甲和R乙串联在电路中，标出2根玻璃管内液面的位置，闭合开关记下电流表的读数I1，经过一段时间后标出2根玻璃管内液面的位置；
②当2根玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关记下电流表的读数I2，经过相同时间后标出2根玻璃管内液面的位置。
请回答下列问题：
（1）为使实验现象明显，经常会采用转换或放大的思想。为比较电热丝产生热量的多少，实验中体现这些思想的设计有 ▲ （写出一条即可）。
（2）为验证猜想一，必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度，原因是 ▲ 。
（3）科学研究倡导有依据的猜想，请说出生活中支持猜想二的一个实例： ▲ 。
【答案】（1）通过玻璃管内液面上升的高度来反映电热丝产生热量的多少（其它合理也给分）。
（2）保持前后两次电阻的大小相同。
（3）电水壶中的发热体放热比连接电水壶的导线放热多（其它合理也给分）。
【解析】（1）热量看不到，摸不着，且没有测量仪器将它准确的测量出来，但是可以借助玻璃管内液面的高度变化判断吸热的多少，这种方法叫转换法；
（2）电流产生的热量与电流大小和电阻、时间有关；要探究电热与电流的关系，就必须控制电阻和时间相同；
（3）电水壶和导线串联，电饭锅也和导线串联，这时电流相同，当水烧开，饭蒸熟时，导线几乎没有发热，因此可以猜想电热与导体电阻大小有关。
（1）为使实验现象明显，经常会采用转换或放大的思想。为比较电热丝产生热量的多少，实验中体现这些思想的设计有：通过玻璃管内液面上升的高度来反映电热丝产生热量的多少；
（2）为验证猜想一，必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度，原因是保持前后两次电阻的大小相同；
（3）科学研究倡导有依据的猜想，生活中支持猜想二实例：电水壶中的发热体放热比连接电水壶的导线放热多。
10．在验证焦耳定律（Q=I²Rt）中电热与电阻的定性关系时，实验小组出现了如图三种电路连接情况（已知R甲
实验电路
玻璃管内液面高度
小组结论
你的合理解释与评价
A
液面都不上升
导体产生的热量跟电阻无关
⑴________
B
液面都上升，且△h甲<△h乙
电流通过导体时，电阻越大，产生的热量就⑵________
电流和时间都相同，验证了焦耳定律中Q与R的定性关系
C
液面都上升，且△h甲⑶________△h乙
电流通过导体时，电阻越小，产生的热量就越多
⑷________
【答案】两实验电阻没接入电路，无现象，无法验证焦耳定律中Q与R定性关系；越多；>；两实验电阻并联，电流不同，实验现象无法验证焦耳定律中Q与R定性关系
【解析】（1）电流通过导体产生的热量与电阻成正比，既然液面高度不变，说明根本没有热量产生；观察电路A可知，这时电阻根本没有接入电路；
（2）两个电阻串联，通过它们的电流和通电时间都相同，根据液面的高度变化量可以推得产生热量的多少；
（3）当两个电阻并联时，电压相等，根据公式P=可知，甲产生的热量多，自然液面上升的高度就比乙上升的大；但是根据控制变量法的要求，探究电阻对热量的影响，必须控制电流相等，而此时没有做到。
实验电路
玻璃管内液面高度
小组结论
你的合理解释与评价
A
液面都不上升
导体产生的热量跟电阻无关
⑴两实验电阻没接入电路，无现象，无法验证焦耳定律中Q与R定性关系
B
液面都上升，且△h甲<△h乙
电流通过导体时，电阻越大，产生的热量就⑵越多
电流和时间都相同，验证了焦耳定律中Q与R的定性关系
C
液面都上升，且△h甲⑶____＞____△h乙
电流通过导体时，电阻越小，产生的热量就越多
⑷_两实验电阻并联，电流不同，实验现象无法验证焦耳定律中Q与R定性关系。
11.如图所示，在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，电阻大约为10Ω，有两个规格分别为“10Ω 1A”的A滑动变阻器和“50Ω 2A”的B滑动变阻器，电源电压为6V。
（1）本实验中应选择______滑动变阻器（选填“A”或“B”）。
（2）请你用笔画线代替导线将如图甲中的实物电路连接完整，要求滑动变阻器的滑片P向左移动时，滑动变阻器连入电路的阻值变大。
（3）连好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表电压表均有示数。接下来应进行的操作是______。
A．断开开关，更换小灯泡
B．检查电路是否断路
C．移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光
（4）问题解决后，继续进行实验，发现电压表的示数如图乙所示，要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向______（选填“右”或“左”）端移动，直到小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为______W。
（5）实验中多次测量的目的是______。
A．测不同电压下小灯泡的实际功率
B．多次测量求平均值，减小误差
【答案】B C 右 0.45 A
【解析】（1）小灯泡的额定电压为2.5V，电阻大约为10Ω，由欧姆定律，灯的额定电流：
I== =0.25A，根据串联电路电压的规律，灯正常发光时，变阻器分得的电压为：U'=6V－2.5V=3.5V，由欧姆定律可得此时变阻器连入的阻值R= = =14Ω＞10Ω，故选用“50Ω 2A”的滑动变阻器B；
（2）实验中滑动变阻器、电流表应串联在电路中，灯泡正常工作电流约0.25A，所以电流表应使用0~0.6A量程，由滑片P向左移动时，滑动变阻器连入电路的阻值变大，所以应将其右下接线柱接入电路中，实物图如图所示；
（3）闭合开关后，电流表有示数，说明电路是通路，灯泡没损坏，也不是断路，可能是连入电阻太大，电路中电流太小所致，下一步操作：移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光，即应进行C项操作；
（4）闭合开关，由图乙知，电压表量程0~3V，分度值0.1V，电压表示数为1.7V，小于灯的额定电压2.5V，要测量小灯泡的额定功率，由串联电路电压的规律，应增大灯的电压减小变阻器分得的电压，根据分压原理，应减小变阻器分得的电压，应将滑动变阻器滑片向右端移动，当电压表示数为2.5V时，小灯泡正常发光；由图丙知，电流表分度值为0.02A，此时示数为0.18A，则小灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.18A=0.45W；
（5）灯泡两端电压不同时其实际功率不同，多次测量的目的是测不同电压下小灯泡的实际功率，从而得到灯泡亮度也实际功率的关系。故选A。
12．如图所示，在“测量小灯泡的电功率”的实验中，电源电压为 4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V。
（1）请你用笔画线代替导线，将甲图中的实物图连接完整（要求滑动变阻器的滑片 P向 B 端移动时小灯泡变暗）。
（2）某小组连接好电路后，检查连线正确，但闭合开关后发现小灯泡发出明亮的光且很快熄灭。出现这一故障的原因可能是________。排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P到某处，电压表的示数如乙图所示。若要测量小灯泡的额定功率，应将图中的滑片P向________（选填“A”或“B”）端移动，直到电压表的示数为 2.5V，此时电流表的示数如丙图所示，则小灯泡的额定功率为____W。
（3）测出小灯泡的额定功率后，某同学又把小灯泡两端电压调为额定电压的一半，发现测得的功率并不等于其额定功率的四分之一，其原因是___________。
（4）若将小灯泡换成定值电阻，且电路连接完好，还可以完成的实验是________（填标号）。
A．探究电流与电压的关系
B．探究电流与电阻的关系
【答案】（1）如图所示（2）①滑动变阻器的滑片未调到最大阻值处②A ③0.8 （3）灯泡电阻随温度发生变化（4）A
【解析】（1）滑动变阻器的滑片 P向 B 端移动时小灯泡变暗，则说明电路中的电流变小，根据欧姆定律可知，滑动变阻器连入电阻变大，因此应将滑动变阻器的A连入电路，连线如图所示；
（2）闭合开关后发现小灯泡发出明亮的光，说明电路中电路很大，电阻太小，因此原因应是在闭合开关前，滑动变阻器的阻值没有调到最大处；小灯泡的额定电压为2.5V，电压表此时示数为1.8V，因此应将使小灯泡两端的电压升高，则滑动变阻器两端电压应减小，根据串联电路分压规律，应减小滑动变阻器连入电阻，所以应将滑片向A端移动；当电压表的示数为 2.5V时，小灯泡正常发光，此时电流表示数为0.32A，即为小灯泡的额定电路，小泡灯额定功率 P=UI=2.5V×0.32A=0.8W；
（3）某同学又把小灯泡两端电压调为额定电压的一半，发现测得的功率并不等于其额定功率的四分之一，是因为当电压发生改变后，通过灯丝的电流也会发生改变，灯丝的发热程度不同，灯丝的温度也会发生改变，导致电阻发生了改变；
（4）将小灯泡换成定值电阻，还可以完成的实验是探究电流与电压的关系，不能完成探究电流与电阻的关系，后者要多次改变电阻的大小，而只有一个电阻是无法完成的。
13．在“探究小灯泡在不同电压下工作时的电功率是否相同”的实验中,实验室提供了如下器材:电源电压U恒为8V,滑动变阻器规格为“20Ω 2A”,小灯泡的额定电压U额=2.5N,额定功率小于1.2W,两个阻值分别为10Ω、20Ω的定值电阻R0可供选择。
甲乙丙丁
（1）为使小灯泡两端电压有一较大的调节范围,小聪设计了如图甲所示的电路,请用笔画线代替导线,完成图乙中实物电路的连接。
（2）正确连接电路后,进行实验记录的数据如右表所示。当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图丙所示,小灯泡的额定功率为W。
实验次数
物理量
1
2
3
4
5
电压/V
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
电流/A
0.24
0.32
0.38
0.44
电功率/W
（3）分析表中数据可得出结论:小灯泡工作时,消耗的电功率随电压的增大而。根据数据还可判断出,小聪在实验中选用的是R0=Ω定值电阻。
（4）完成实验后,爱动脑筋的小聪又想出一种测量小灯泡额定功率的方法,设计了如图丁所示的电路,所用电压表量程为“0~15V”,请将以下实验步骤补充完整。
①检查电路无误后,闭合开关S,将开关S拨至“1”,调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为
②滑片不动,再将开关S拨至“2”,读出电压表示数为U0;
③小灯泡的额定功率:P额=。（用U额、U0、R0表示）
若步骤②中,在将开关S1拨至“2”时,不小心将滑片向右移动了少许,其他操作正确,则测出的小灯泡额定功率比真实值（选填“偏大”或“偏小”）。
【答案】（1）；（2）1.05；（3）增大； 10；（4）①5.5V；③U额×；偏小
【解析】（1）由P=UI得，小灯泡的额定电流约为：I= = =0.48A＜0.6A，所以，电流表选择0~0.6A的量程；灯泡、R0及滑动变阻器串联，故将电流表的“0.6”接线柱与电源的“+”极连接，小灯泡的左接线柱与R0的左接线柱连接，如图所示：
（2）由（1）可知，电流表选择0~0.6A的量程，分度值为0.02A，示数为0.42A，
则小灯泡的额定功率：P额=U额I额=2.5V×0.42A=1.05W。
（3）由表中数据可知，随着灯泡两端电压的增大，电流也增大，根据P=UI可知，小灯泡消耗的电功率增大，即小灯泡工作时，消耗的电功率随电压的增大而增大。
由表中数据可知，第5次实验电流最大，此时电路总电阻最小，
由I=可得，第5次实验时电路总电阻：R总= =18.2Ω＜20Ω，
因R总=RL+R0+R滑，已知定值电阻R0的阻值为10Ω或20Ω，
故小聪在实验中选用的是R0=10Ω。
（4）要测量小灯泡的额定功率，需使小灯泡两端的电压等于其额定电压，
①闭合开关S，将开关S1拨至“1”，小灯泡、R0和滑动变阻器串联，电压表测R0和滑动变阻器两端的电压，调节滑动变阻器的滑片，灯泡正常发光时，
电压表的示数：UV=U－U额=8V－2.5V=5.5V。
②滑片不动，再将开关S1拨至“2”，电压表测R0两端的电压U0，此时电路中的电流即为小灯泡的额定电流：I额=。
③小灯泡的额定功率：P额=U额I额=U额×。
将开关S1拨至“2”，滑片向右移动稍许，滑动变阻器接入电路的阻值变大，根据串联分压知识可知，滑动变阻器两端的电压变大，定值电阻R0两端的电压U0变小，
根据P额=U额I额=U额×可知，测出的小灯泡的额定功率比真实值偏小。
14．小明利用如图1所示的电路测定小灯泡的额定功率。所用器材：额定电压为25v的小灯泡、电池组（二节干电池串联，电压为3V），电压表一块，滑动变阻器（10Ω，2A）定值电阻（R0＝5Ω）、开关三个和导线若干。
·
（1）用笔画线代替导线，将图2中的实物电路按照图1所示的电路图连接完整。
（2）闭合开关前，应将变阻器滑片滑到 （选填“左”或“右”）端。
测试元件
灯泡L
开关S2
电压表
无示数
有示数
（3）连接完电路后，小明只闭合S、S1时，移动滑片P，电压表示数发生改变；只闭合S、S2时，移动滑片P，小灯泡不发光。于是小明用电压表进行电路故障检测，把电压表并联在某电路元件两端，测试结果如表所示。则电路中一定存在的故障是 （填写序号）
①灯泡L处断路
②灯泡处短路
③开关S2处断路
（4）排除故障后，小明继续实验。
①只闭合S、S2，移动滑片P，使电压表的示数为 V
②只闭合S、S1，保持滑片P不动，读出电压表的示数为2.25V
③小灯泡的额定功率为 W。
（5）当加在灯泡两端的电压为额定电压的一半时，灯泡的实际功率P实 （选填“＞”、“＜”或“＝”）P额。
【拓展】小红通过课外学习知道，干电池有一定的电阻，我们需要用它的“电压U”和“电阻r”两个物理量来描述它（如图3所示）。于是小红在小明完成步骤①后，将电压表并联在电池组两端，保持滑片P的位置不变，只闭合S、S2时，读出电压表示数为2.55V，则小明实验中所用电池组的电阻r是 Ω。
【答案】（1）如上图所示；（2）右；（3）③；（4）①2.5；②0.75；（5）＞；【拓展】1.5。
【解析】（1）根据电路图可知，电压表测并联部分电路两端的电压，即测灯泡两端的电压，结合由于灯泡的额定电压选择电压表的量程；
（2）为了保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处；
（3）根据电压表的示数情况判断故障位置；
（4）第一步应使灯泡正常发光，进而知道电压表的示数；利用串联分压规律求出滑动变阻器接入的阻值，然后根据串联电路电压特点和欧姆定律以及电功率公式求出小灯泡的额定功率；
（5）当电阻不变时，由P＝可知，电压变为原来的一半，功率变为原来的四分之一，由于灯泡的电阻是变化的，当电压减小时，功率减小，电阻也减小，从而得出答案；
【拓展】根据串联电路特点和欧姆定律求出小明实验中所用电池组的电阻r。
解：（1）由电路图可知，电压表测并联部分电路两端的电压，即测灯泡两端的电压，由于灯泡的额定电压为2.5V＜3V，
故只需将电压表的“3”接线柱与开关S1的右接线柱连接即可，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移到阻值最大处，即滑到右端。
（3）①若灯泡L处断路，将电压表与灯泡L并联，则电压表有示数且接近电源电压，故①不符合题意；
②若灯泡L处短路，将电压表与灯泡L并联，则电压表无示数，将电压表与开关S2并联，则电压表仍然无示数，故②不符合题意；
③若开关S2处断路，将电压表与开关S2并联，则电压表无示数且接近电源电压，故③符合题意。
（4）①只闭合S、S2，R与L串联，电压表测L两端的电压，移动滑片P，使电压表示数U额＝2.5V，此时灯泡L正常发光；
②只闭合S、S1，R与R0串联，此时电压表测R0两端的电压U0＝2.25V，
则有：＝，即：＝，解得：R滑＝Ω，
③灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压：U滑′＝U－U额＝3V－2.5V＝0.5V，
此时电路中的电流：I＝＝＝0.3A，
则小灯泡的额定功率：P额＝U额I＝2.5V×0.3A＝0.75W。
（5）当电阻不变时，由P＝可知，电压变为原来的一半，功率变为原来的四分之一，
由于灯泡的电阻是变化的，当电压减小时，功率减小，电阻也减小，
故当小灯泡两端的实际电压为额定电压一半时，小灯泡的实际功率P实＞P额。
【拓展】由第（4）问可知，小灯泡正常发光时电路中的电流I＝0.3A，
将电压表并联在电池组两端，其测量滑动变阻器和灯泡的总电压U′＝2.55V，
则电池电阻两端的电压：Ur＝U－U′＝3V－2.55V＝0.45V，
所以，所用电池组的电阻：r＝＝＝1.5Ω。
【点评】本题是一道测量小灯泡电功率的实验题，考查了实物图的连接、注意事项、电路故障分析、电功率的计算等，对于第（5）问，若能画出小灯泡的I﹣U图象，解题更直观，属于中考常考题型。
15．在“测量小灯泡的电功率”的实验中，实验室提供如下器材：电源（电压恒为6V）、电压表和电流表各一个、额定电压为2.5V的待测小灯泡L（电阻约为10Ω）、滑动变阻器两个（R甲：“10Ω 1A”；R乙：“50Ω 0.5A”）、开关S、导线若干。
（1）该实验的原理是电功率P=________；
（2）实验中，应选用的滑动变阻器是________（选填“R甲”或“R乙”）；
（3）选用滑动变阻器后，请你根据以上器材设计一个测量小灯泡电功率的实验电路图，并画在图11甲的虚线框内；
（4）某小组在实验中记录了3组小灯泡的电流随电压变化的情况，如图11乙所示，完成实验后小组进一步求得该小灯泡正常发光时的电阻为________Ω（保留到小数点后一位）；
（5）另一小组实验时，发现电流表已经损坏，为了测出该小灯泡的额定功率，小组在实验室选了一个10Ω的电阻R0和一个单刀双掷开关，设计了如图11丙所示的电路并完成了该实验（电源电压不变）；
①闭合开关S，S1接b，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，记录电压表示数U1。
②闭合开关S，滑动变阻器滑片保持不动，S1接a，读出此时电压表示数为U2。
则小灯泡额定功率P额=________（用R0、U1、U2表示）。
【答案】（1）UI（2）R乙（3）如解析所示（4）10.4（5）U1×
【解析】（1）该实验的原理是电功率P＝UI；
（2）电源（电压恒为6V）、额定电压为2.5V的待测小灯泡L（电阻约为10Ω），由欧姆定律，灯的额定电流为：I＝=＝0.25A，
根据串联电路的规律及欧姆定律，变阻器连入电路的电阻：
R滑＝=＝14Ω；
故选用滑动变阻器R乙；
（3）测量小灯泡电功率的实验电路图如下所示：
（4）由欧姆定律，求得该小灯泡正常发光时的电阻为：
R＝=＝10.4Ω；
（5）①闭合开关S，S1接b，调节滑动变阻器R使小灯泡正常发光，记录电压表示数U1。
②闭合开关S，滑动变阻器滑片保持不动，S1接a，读出此时电压表示数为U2。
在②中，电压表测灯与定值电阻的电压，
因保持滑片位置不动，各电阻的大小和电压不变，灯仍正常工作，根据串联电路电压的规律，此时定值电阻的电压为U2﹣U1；由欧姆定律灯的额定电流：I＝，
则小灯泡额定功率：P额＝U1×
16.某同学利用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率。实验中电源电压保持不变，小灯泡的额定电压是25V；
（1）该同学接错了一根导线，请你在这根导线上打“×”,并补画出正确的那根导线。
（2）正确连接电路后，用开关进行试触，发现电流表指针不偏转，而电压表指针明显偏转。故障原因可能是（填“电流表”、“滑动变阻器”或“小灯泡”）
断路。
（3）排除故障后，按正确的步骤进行实验。小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是W，此时小灯泡的电阻是（结果保留两位小数）Ω。
（4）继续调节滑动变阻器，让小灯泡两端的电压逐渐降低，小灯泡逐渐变暗，这段时间内，若小灯泡电阻变化量的绝对值是△R1，滑动变阻器接入电路的电阻变化量的绝对值是△R2，则△R1和△R2大小关系正确的是______（填字母标号）。
A．△R1＞△R2 B．△R1=△R2 C．△R1＜△R2 D．无法比较
【答案】（1）如上所示；（2）小灯泡；（3）0.65；9.62；（4）C
【解析】（1）原电路中，灯与电压表短路了，灯应与变阻器串联，电压表与灯并联；（2）若电流表示数为0，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；（3）根据电流表选用小量程确定分度值读数，由5︰3得出小灯泡的额定功率；由欧姆定律求出此时小灯泡的电阻；（4）因电源电压不变，根据欧姆定律先判断出两种情况下总电阻的变化，再根据灯的电阻随温度的减小而减小和串联电阻的规律分析回答。
解：（1）原电路中，灯与电压表短路了，灯应与变阻器串联，电压表应与灯并联，如下所示：
（2）经分析，正确连接电路后，用开关进行试触，发现电流表指针不偏转，而电压表指针明显偏转。故障原因可能是小灯泡断路；（3）排除故障后，按正确的步骤进行实验。小灯泡正常发光时，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0.26A，小灯泡的额定功率是：P=UI=2.5V×0.26A=0.65W，由欧姆定律，此时小灯泡的电阻是：R===9.62Ω；
（4）原来的电流为I1，继续调节滑动变阻器，让小灯泡两端的电压逐渐降低，小灯泡逐渐变暗，此时灯的电压减小，通过灯的电流也减小，所以I1＞I2，根据欧姆定律，即R总2＞R总1；滑片移动后电路的总电阻大于原来的电路总电阻，根据P=UI灯功率减小，灯丝的温度降低，小灯泡阻值随温度的减小而变小，由电阻的串联规律可知：小灯泡阻值减小的值△R1小于变阻器连入电路中增大的值△R2，故选C。
17.在“测量小灯泡的电功率”实验中，要求用滑动变阻器控制电路，分别测出小灯泡在额定电压、约为额定电压的和约高出额定电压的时的电功率，并比较这三种情况下小灯泡的亮度。
（1）先根据实验的要求设计电路图，如图所示，其中甲是 表，乙是 表。
（2）实验时有如下器材：“2.5V 0.75W”小灯泡一只、电压为6V的电源、电流表、电压表、导线若干条、开关、滑动变阻器R1（10Ω 2A）和R2（50Ω 1A）。根据实验要求应选用滑动变阻器 。
（3）根据实验要求，设计并填写实验记录表内的7个空格。
实验序号
1
/
/
/
2
/
/
/
3
/
/
/
【答案】（1）电流；电压；（2）R2；（3）见下表
【解析】解：（1）图中甲表与灯泡串联，是电流表，乙表与灯泡并联，是电流表；
（2）根据P＝UI知，
小灯泡的额定电流为：I＝＝＝0.3A，
根据串联电路电压的规律知，
滑动变阻器两端的电压为：U滑＝U－U额＝6V－2.5V＝3.5V，
滑动变阻器的电阻为：R滑＝＝≈11.7Ω＞10Ω，
所以选择50Ω 1A的滑动变阻器R2；
（3）实验中需要测量小灯泡在额定电压、约为额定电压的和约高出额定电压的时的电功率，
所以灯泡两端的电压分别为：U额＝2.5V，U实1＝U额＝×2.5V＝2V，
U实2＝（1+）U额＝U额＝×2.5V＝3V；
表格中需要记录三种电压下的电流和电功率以及三种电压下灯泡的亮度，见下表：
实验序号
灯泡两端的电压U/V
灯泡中的电流I/A
灯泡的电功率P/W
灯泡的亮度
1
2
/
/
/
2
2.5
/
/
/
3
3
/
/
/
1
第13练电（磁）学实验-电功率和
电热
一、选择型实验专练
1.某同学在做“用滑动变阻器改变电流”的实验时，连接如图所示的电路，将滑动变阻器的滑片移动到最大阻值处，闭合开关S，发现小灯不亮，接下来的操作，在以下步骤中最合理的是（ ）
A．断开开关S，更换额定功率大一点的灯泡重新实验
B．断开开关S，增加电池的节数重新实验
C．断开开关S，拆掉导线重新连接电路
D．观察电流表的示数是否为零，判断电路是否断路
【答案】D
【解析】
AB、若电路发生断路故障时，换用更大功率的灯泡或增加电池数量，灯泡同样不发光，故AB错误；
C、如果灯丝断了或导线发生断路，拆掉导线重新连接电路，灯泡仍然不亮，故C错误。
D、该电路为串联电路，闭合开关，灯泡不亮时，先观察电流表是否有示数；如果无示数，说明电路出现断路现象，然后检测出断路的位置，并进行处理；如果电流表有较小的示数，则是电路中电阻较大造成的，可移动滑片观察灯泡是否发光；故D正确。
2.如图所示，两个透明容器中密闭着等量的空气，A、B两U形管内的液面相平，电阻丝的电阻R1=R2=R3。小明用图示装置进行实验，探究电流通过导体时产生的热量Q跟什么因素有关。下列说法正确的是（ ）
A．此实验在探究电热Q与电阻R是否有关
B．通过R1的电流和通过R2的电流大小相等
C．电阻R1两端的电压和R2两端的电压相等
D．通电后，A管的液面将会比B管的液面高
【答案】D
【解析】由图7知，R2与R3并联后再与R1串联，R1处于干路上，根据并联电路的电流特点知，通过R1的电流大于通过R2的电流，而R1=R2，可见，该实验探究的是电热Q与电流是否有关，故A、B均错误；又根据U=IR知，R1两端的电压大于R2两端的电压，故C错误；通电后，由于置于密闭空气中的电阻丝R1=R2，而通过R1的电流大于通过R2的电流，由Q=I2Rt知，左容器中空气吸热较多，内能增大较多，温度较高，所以A管的液面将会比B管的液面高，故D正确。
3.如图所示为探究“焦耳定律”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中，且R1
A．该实验装置用于探究“电压和通电时间一定时，电热与电阻的关系”
B．闭合开关后，通过R1的电流大于R2的电流
C．闭合开关后，甲管中液面上升比乙慢
D．闭合开关后，要使电流增大，应将滑动变阻器滑片P向左移动
【答案】C
【解析】
A、图中两电阻串联，通过的电流和通电时间相等，而电阻不同，故可研究电流产生的热量与电阻的关系，AB错误；
C、根据Q=I2Rt，因R1＜R2，故右边容器中电阻丝产生的热量多，由转换法，甲管中液面上升比乙慢，C正确；
D、闭合开关后，要使电流增大，由欧姆定律，要减小电路的电阻，故应将滑动变阻器滑片P向右移动，D错误。
电阻丝产生的热量不易直接观察，可给等质量的气体加热，气体吸热越多，气体膨胀程度越大，U形管内的液面高度差越大，采用了转换法；
AB、由焦耳定律Q=I2Rt可知，电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，结合串联电路电流的规律分析；
C、由焦耳定律Q=I2Rt结合转换法和串联电路电流的规律分析；
D、由欧姆定律分析。
4.在“探究影响电流热效应的因素”实验中，可通过观察U型管中液面高度变化来比较电阻产生热量的多少（如图），以下研究中所采用方法与此相同的是（ ）
A．通过观察小磁针的偏转判定电流周围是否存在磁场
B．用水流类比电流来建立电流的概念
C．用温度—时间图象来描述固体熔化过程
D．探究导体电阻大小与横截面积的关系时需保持材料和长度不变
【答案】A
【解析】电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法。
在“探究影响电流热效应的因素”实验中，通过观察U型管中液面高度变化来比较电阻产生热量的多少，采用了转换法。
A、根据小磁针的偏转情况来判定磁场是否存在，采用的是转换法。故A符合题意；
B、用水流类比电流来建立电流的概念采用的是类比法。故B不符合题意；
C、用图象描述温度与时间的关系采用的是图象法。故C不符合题意；
D、探究导体电阻大小与横截面积的关系时需保持材料和长度不变，采用的控制变量法。故D不符合题意。
二、填空型实验专练
5.如图，两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，小海用此电路来探究电流通过导体时产生的热量跟什么因素有关。由图可知，在电流大小和通电时间相等的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越 ；若通过电阻的电流为0.5A，通电10s，阻值为10Ω的电阻产生的热量是 J。
【答案】多；25。
【解析】（1）由图可知，两个透明容器中密封着等量的空气，右侧U型管中液面高度的变化较大，在通电时间相同，电流一定的情况下，电阻越大，电流产生的热量越多；
（2）通过电阻的电流为0.5A，通电10s，阻值为10Ω的电阻产生的热量：
Q＝I2Rt＝（0.5A）2×10Ω×10s＝25J。
6．用图示装置探究“影响电热的因素”，A、B、C为三根相同的电阻丝。以A、B为研究对象，该实验探究的是在 不变时电热与 的关系；若将C也置于右侧容器中，这时B、C并联后可等效为一根电阻丝，那么，该装置还可探究在 不变时电热与 的关系。（填“电流”或“电阻”）
【答案】电阻；电流；电流；电阻
【解析】
（1）由图知，电阻丝B、C并联后与A串联，根据并联电路的电流特点可知，通过A的电流与通过B、C的电流之和相同，所以通过A的电流大于通过B的电流，已知容器内A、B的电阻相同，在通电时间相同时，该实验探究的是电流产生热量与电流大小的关系；
（2）若将C也置于右侧容器中，这时B、C并联后可等效为一根电阻丝（等效电阻为5Ω），其等效电阻是A电阻丝的一半，此时通过A的电流与通过右侧“一根”电阻丝的电流相同，所以探究的是：电流相同时，相同时间内电流产生热量与电阻大小的关系。
三、实验探究题专练
7．小明连接了如图27所示的电路，灯泡上标有“2.5V 0.3A”。
（1）在方框内画出实物图对应的电路图
（2）闭合开关，看不到灯亮，电流表有示数，小明认为灯不亮的原因是灯丝断了，你认为他的说法是否正确？_________依据是__________________________________________。
（3）小芳想通过测量ab接线柱间、cd接线柱间的电压找出看不到灯亮的原因，请在图28中补充完整用电压表测ab接线柱间的电压时的实物图。
测量时若出现下表中的情况，请根据数据判断可能导致看不到灯亮的原因。
Uab/V
Ucd/V
电流表示数I/A
看不到灯亮的原因
情况一
2.10
0
0.30
情况二
2.20
0.40
0.14
情况二中，看不到灯亮，通电10s灯消耗的电能为______________J。
【答案】如图不正确在串联电路中，如果灯丝断了，则会使整个电路变成断路，这样电路中不可能有电流（3）灯泡短路灯泡两端的电压太小 0.56
【解析】（1）由图27知，电路是由滑动变阻器、灯泡和电流表串联而成，用各个元件的电路图符号代替实物，笔画线代替导线即可画出图27对应的电路图，如图27-1所示。（2）在串联电路中，如果灯丝断了，则会使整个电路变成断路，这样电路中不可能有电流，即电流表不可能有示数。看不到灯亮的原因可能是通过灯泡的电流太小或灯泡短路，而不可能是灯丝断路。（3）为了用电压表测量出ab接线柱间的电压，根据电压表的使用，需要把电压表并联接在ab之间，再考虑到电源电压是两节干电池的电压，所以电压表的量程选用0~3V即可。补充完整的实物图如图28-1所示。由表知，在情况一中，灯泡两端的电压为0，所以看不到灯亮的原因可能是灯泡短路；在情况二中，灯泡两端有电压，所以看不到灯亮的原因可能是灯泡两端的电压太小。在情况二中，通电10s灯消耗的电能为W=UIt=0.40V×0.14A×10s=0.56J。
8．如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，接入电路。
（1）组装之前，U形管内注入适量红墨水，U形管 （选填“属于”或“不属于”）连通器。
（2）图甲是探究在通电时间相同和 相同的情况下，导体产生的热量与 大小是否有关的装置。
（3）实验中通过观察 的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列研究实例采用研究方法与此相同的是 。
A．探究电流与电压、电阻的关系 B．用铁屑显示磁体周围磁场分布
C．研究光的传播时，引入“光线” D．扩散现象表明分子在不停地做无规则运动
（4）由图乙所示，电流表的示数为 A，在这种情况下，右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是 J。
（5）某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是 。
【答案】（1）属于（2）电流；电阻（3）U形管液面高度；BD（4）2；400（5）透明容器密闭性不好（透明容器漏气、对应电阻丝短路）。
【解析】（1）由图知，U形管内注入适量红墨水，上端开口，下端相连通，所以属于连通器；
（2）由图知，阻值不同的电热丝串联在两个密闭容器中，通过的电流和通电时间都相同，所以探究的是电流产生热量与电阻的关系；
（3）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映。采用的是转换法；
A、探究电流与电压、电阻的关系，采用的是控制变量法；
B、用铁屑显示磁体周围磁场分布，采用的是转换法；
C、研究光的传播时，引入“光线”，采用的是模型法；
D、扩散现象表明分子在不停地做无规则运动，采用的是转换法。故选BD；
（4）由图知，电流表选择的是～3A量程，对应的分度值是0.1A，电流表示数为2A；
右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是Q＝I2Rt＝（2A）2×5Ω×10s＝200J；
（5）由Q＝I2Rt可知，电阻丝R1和R2在相同时间内产生的热量不同，则U形玻璃管中应该出现液面高度差；而其中一个U形玻璃管中液面高度几乎不变，说明与此相连的空气盒有可能漏气，也可能是对应的容器内的电热丝短路。
9．某科学小组对电流通过导体产生热的多少与哪些因素有关进行了研究。装置如图，2只烧瓶内装满煤油，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙。
猜想一：电热跟电流的大小有关，电流越大电热越多。
猜想二：电热跟导体的电阻大小有关，电阻越大电热越多。
为验证猜想一，设计以下方案：
①将电阻丝R甲和R乙串联在电路中，标出2根玻璃管内液面的位置，闭合开关记下电流表的读数I1，经过一段时间后标出2根玻璃管内液面的位置；
②当2根玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关记下电流表的读数I2，经过相同时间后标出2根玻璃管内液面的位置。
请回答下列问题：
（1）为使实验现象明显，经常会采用转换或放大的思想。为比较电热丝产生热量的多少，实验中体现这些思想的设计有 ▲ （写出一条即可）。
（2）为验证猜想一，必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度，原因是 ▲ 。
（3）科学研究倡导有依据的猜想，请说出生活中支持猜想二的一个实例： ▲ 。
【答案】（1）通过玻璃管内液面上升的高度来反映电热丝产生热量的多少（其它合理也给分）。
（2）保持前后两次电阻的大小相同。
（3）电水壶中的发热体放热比连接电水壶的导线放热多（其它合理也给分）。
【解析】（1）热量看不到，摸不着，且没有测量仪器将它准确的测量出来，但是可以借助玻璃管内液面的高度变化判断吸热的多少，这种方法叫转换法；
（2）电流产生的热量与电流大小和电阻、时间有关；要探究电热与电流的关系，就必须控制电阻和时间相同；
（3）电水壶和导线串联，电饭锅也和导线串联，这时电流相同，当水烧开，饭蒸熟时，导线几乎没有发热，因此可以猜想电热与导体电阻大小有关。
（1）为使实验现象明显，经常会采用转换或放大的思想。为比较电热丝产生热量的多少，实验中体现这些思想的设计有：通过玻璃管内液面上升的高度来反映电热丝产生热量的多少；
（2）为验证猜想一，必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度，原因是保持前后两次电阻的大小相同；
（3）科学研究倡导有依据的猜想，生活中支持猜想二实例：电水壶中的发热体放热比连接电水壶的导线放热多。
10．在验证焦耳定律（Q=I²Rt）中电热与电阻的定性关系时，实验小组出现了如图三种电路连接情况（已知R甲
实验电路
玻璃管内液面高度
小组结论
你的合理解释与评价
A
液面都不上升
导体产生的热量跟电阻无关
⑴________
B
液面都上升，且△h甲<△h乙
电流通过导体时，电阻越大，产生的热量就⑵________
电流和时间都相同，验证了焦耳定律中Q与R的定性关系
C
液面都上升，且△h甲⑶________△h乙
电流通过导体时，电阻越小，产生的热量就越多
⑷________
【答案】两实验电阻没接入电路，无现象，无法验证焦耳定律中Q与R定性关系；越多；>；两实验电阻并联，电流不同，实验现象无法验证焦耳定律中Q与R定性关系
【解析】（1）电流通过导体产生的热量与电阻成正比，既然液面高度不变，说明根本没有热量产生；观察电路A可知，这时电阻根本没有接入电路；
（2）两个电阻串联，通过它们的电流和通电时间都相同，根据液面的高度变化量可以推得产生热量的多少；
（3）当两个电阻并联时，电压相等，根据公式P=可知，甲产生的热量多，自然液面上升的高度就比乙上升的大；但是根据控制变量法的要求，探究电阻对热量的影响，必须控制电流相等，而此时没有做到。
实验电路
玻璃管内液面高度
小组结论
你的合理解释与评价
A
液面都不上升
导体产生的热量跟电阻无关
⑴两实验电阻没接入电路，无现象，无法验证焦耳定律中Q与R定性关系
B
液面都上升，且△h甲<△h乙
电流通过导体时，电阻越大，产生的热量就⑵越多
电流和时间都相同，验证了焦耳定律中Q与R的定性关系
C
液面都上升，且△h甲⑶____＞____△h乙
电流通过导体时，电阻越小，产生的热量就越多
⑷_两实验电阻并联，电流不同，实验现象无法验证焦耳定律中Q与R定性关系。
11.如图所示，在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，电阻大约为10Ω，有两个规格分别为“10Ω 1A”的A滑动变阻器和“50Ω 2A”的B滑动变阻器，电源电压为6V。
（1）本实验中应选择______滑动变阻器（选填“A”或“B”）。
（2）请你用笔画线代替导线将如图甲中的实物电路连接完整，要求滑动变阻器的滑片P向左移动时，滑动变阻器连入电路的阻值变大。
（3）连好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表电压表均有示数。接下来应进行的操作是______。
A．断开开关，更换小灯泡
B．检查电路是否断路
C．移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光
（4）问题解决后，继续进行实验，发现电压表的示数如图乙所示，要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向______（选填“右”或“左”）端移动，直到小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为______W。
（5）实验中多次测量的目的是______。
A．测不同电压下小灯泡的实际功率
B．多次测量求平均值，减小误差
【答案】B C 右 0.45 A
【解析】（1）小灯泡的额定电压为2.5V，电阻大约为10Ω，由欧姆定律，灯的额定电流：
I== =0.25A，根据串联电路电压的规律，灯正常发光时，变阻器分得的电压为：U'=6V－2.5V=3.5V，由欧姆定律可得此时变阻器连入的阻值R= = =14Ω＞10Ω，故选用“50Ω 2A”的滑动变阻器B；
（2）实验中滑动变阻器、电流表应串联在电路中，灯泡正常工作电流约0.25A，所以电流表应使用0~0.6A量程，由滑片P向左移动时，滑动变阻器连入电路的阻值变大，所以应将其右下接线柱接入电路中，实物图如图所示；
（3）闭合开关后，电流表有示数，说明电路是通路，灯泡没损坏，也不是断路，可能是连入电阻太大，电路中电流太小所致，下一步操作：移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光，即应进行C项操作；
（4）闭合开关，由图乙知，电压表量程0~3V，分度值0.1V，电压表示数为1.7V，小于灯的额定电压2.5V，要测量小灯泡的额定功率，由串联电路电压的规律，应增大灯的电压减小变阻器分得的电压，根据分压原理，应减小变阻器分得的电压，应将滑动变阻器滑片向右端移动，当电压表示数为2.5V时，小灯泡正常发光；由图丙知，电流表分度值为0.02A，此时示数为0.18A，则小灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.18A=0.45W；
（5）灯泡两端电压不同时其实际功率不同，多次测量的目的是测不同电压下小灯泡的实际功率，从而得到灯泡亮度也实际功率的关系。故选A。
12．如图所示，在“测量小灯泡的电功率”的实验中，电源电压为 4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V。
（1）请你用笔画线代替导线，将甲图中的实物图连接完整（要求滑动变阻器的滑片 P向 B 端移动时小灯泡变暗）。
（2）某小组连接好电路后，检查连线正确，但闭合开关后发现小灯泡发出明亮的光且很快熄灭。出现这一故障的原因可能是________。排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P到某处，电压表的示数如乙图所示。若要测量小灯泡的额定功率，应将图中的滑片P向________（选填“A”或“B”）端移动，直到电压表的示数为 2.5V，此时电流表的示数如丙图所示，则小灯泡的额定功率为____W。
（3）测出小灯泡的额定功率后，某同学又把小灯泡两端电压调为额定电压的一半，发现测得的功率并不等于其额定功率的四分之一，其原因是___________。
（4）若将小灯泡换成定值电阻，且电路连接完好，还可以完成的实验是________（填标号）。
A．探究电流与电压的关系
B．探究电流与电阻的关系
【答案】（1）如图所示（2）①滑动变阻器的滑片未调到最大阻值处②A ③0.8 （3）灯泡电阻随温度发生变化（4）A
【解析】（1）滑动变阻器的滑片 P向 B 端移动时小灯泡变暗，则说明电路中的电流变小，根据欧姆定律可知，滑动变阻器连入电阻变大，因此应将滑动变阻器的A连入电路，连线如图所示；
（2）闭合开关后发现小灯泡发出明亮的光，说明电路中电路很大，电阻太小，因此原因应是在闭合开关前，滑动变阻器的阻值没有调到最大处；小灯泡的额定电压为2.5V，电压表此时示数为1.8V，因此应将使小灯泡两端的电压升高，则滑动变阻器两端电压应减小，根据串联电路分压规律，应减小滑动变阻器连入电阻，所以应将滑片向A端移动；当电压表的示数为 2.5V时，小灯泡正常发光，此时电流表示数为0.32A，即为小灯泡的额定电路，小泡灯额定功率 P=UI=2.5V×0.32A=0.8W；
（3）某同学又把小灯泡两端电压调为额定电压的一半，发现测得的功率并不等于其额定功率的四分之一，是因为当电压发生改变后，通过灯丝的电流也会发生改变，灯丝的发热程度不同，灯丝的温度也会发生改变，导致电阻发生了改变；
（4）将小灯泡换成定值电阻，还可以完成的实验是探究电流与电压的关系，不能完成探究电流与电阻的关系，后者要多次改变电阻的大小，而只有一个电阻是无法完成的。
13．在“探究小灯泡在不同电压下工作时的电功率是否相同”的实验中,实验室提供了如下器材:电源电压U恒为8V,滑动变阻器规格为“20Ω 2A”,小灯泡的额定电压U额=2.5N,额定功率小于1.2W,两个阻值分别为10Ω、20Ω的定值电阻R0可供选择。
甲乙丙丁
（1）为使小灯泡两端电压有一较大的调节范围,小聪设计了如图甲所示的电路,请用笔画线代替导线,完成图乙中实物电路的连接。
（2）正确连接电路后,进行实验记录的数据如右表所示。当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图丙所示,小灯泡的额定功率为W。
实验次数
物理量
1
2
3
4
5
电压/V
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
电流/A
0.24
0.32
0.38
0.44
电功率/W
（3）分析表中数据可得出结论:小灯泡工作时,消耗的电功率随电压的增大而。根据数据还可判断出,小聪在实验中选用的是R0=Ω定值电阻。
（4）完成实验后,爱动脑筋的小聪又想出一种测量小灯泡额定功率的方法,设计了如图丁所示的电路,所用电压表量程为“0~15V”,请将以下实验步骤补充完整。
①检查电路无误后,闭合开关S,将开关S拨至“1”,调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为
②滑片不动,再将开关S拨至“2”,读出电压表示数为U0;
③小灯泡的额定功率:P额=。（用U额、U0、R0表示）
若步骤②中,在将开关S1拨至“2”时,不小心将滑片向右移动了少许,其他操作正确,则测出的小灯泡额定功率比真实值（选填“偏大”或“偏小”）。
【答案】（1）；（2）1.05；（3）增大； 10；（4）①5.5V；③U额×；偏小
【解析】（1）由P=UI得，小灯泡的额定电流约为：I= = =0.48A＜0.6A，所以，电流表选择0~0.6A的量程；灯泡、R0及滑动变阻器串联，故将电流表的“0.6”接线柱与电源的“+”极连接，小灯泡的左接线柱与R0的左接线柱连接，如图所示：
（2）由（1）可知，电流表选择0~0.6A的量程，分度值为0.02A，示数为0.42A，
则小灯泡的额定功率：P额=U额I额=2.5V×0.42A=1.05W。
（3）由表中数据可知，随着灯泡两端电压的增大，电流也增大，根据P=UI可知，小灯泡消耗的电功率增大，即小灯泡工作时，消耗的电功率随电压的增大而增大。
由表中数据可知，第5次实验电流最大，此时电路总电阻最小，
由I=可得，第5次实验时电路总电阻：R总= =18.2Ω＜20Ω，
因R总=RL+R0+R滑，已知定值电阻R0的阻值为10Ω或20Ω，
故小聪在实验中选用的是R0=10Ω。
（4）要测量小灯泡的额定功率，需使小灯泡两端的电压等于其额定电压，
①闭合开关S，将开关S1拨至“1”，小灯泡、R0和滑动变阻器串联，电压表测R0和滑动变阻器两端的电压，调节滑动变阻器的滑片，灯泡正常发光时，
电压表的示数：UV=U－U额=8V－2.5V=5.5V。
②滑片不动，再将开关S1拨至“2”，电压表测R0两端的电压U0，此时电路中的电流即为小灯泡的额定电流：I额=。
③小灯泡的额定功率：P额=U额I额=U额×。
将开关S1拨至“2”，滑片向右移动稍许，滑动变阻器接入电路的阻值变大，根据串联分压知识可知，滑动变阻器两端的电压变大，定值电阻R0两端的电压U0变小，
根据P额=U额I额=U额×可知，测出的小灯泡的额定功率比真实值偏小。
14．小明利用如图1所示的电路测定小灯泡的额定功率。所用器材：额定电压为25v的小灯泡、电池组（二节干电池串联，电压为3V），电压表一块，滑动变阻器（10Ω，2A）定值电阻（R0＝5Ω）、开关三个和导线若干。
·
（1）用笔画线代替导线，将图2中的实物电路按照图1所示的电路图连接完整。
（2）闭合开关前，应将变阻器滑片滑到 （选填“左”或“右”）端。
测试元件
灯泡L
开关S2
电压表
无示数
有示数
（3）连接完电路后，小明只闭合S、S1时，移动滑片P，电压表示数发生改变；只闭合S、S2时，移动滑片P，小灯泡不发光。于是小明用电压表进行电路故障检测，把电压表并联在某电路元件两端，测试结果如表所示。则电路中一定存在的故障是 （填写序号）
①灯泡L处断路
②灯泡处短路
③开关S2处断路
（4）排除故障后，小明继续实验。
①只闭合S、S2，移动滑片P，使电压表的示数为 V
②只闭合S、S1，保持滑片P不动，读出电压表的示数为2.25V
③小灯泡的额定功率为 W。
（5）当加在灯泡两端的电压为额定电压的一半时，灯泡的实际功率P实 （选填“＞”、“＜”或“＝”）P额。
【拓展】小红通过课外学习知道，干电池有一定的电阻，我们需要用它的“电压U”和“电阻r”两个物理量来描述它（如图3所示）。于是小红在小明完成步骤①后，将电压表并联在电池组两端，保持滑片P的位置不变，只闭合S、S2时，读出电压表示数为2.55V，则小明实验中所用电池组的电阻r是 Ω。
【答案】（1）如上图所示；（2）右；（3）③；（4）①2.5；②0.75；（5）＞；【拓展】1.5。
【解析】（1）根据电路图可知，电压表测并联部分电路两端的电压，即测灯泡两端的电压，结合由于灯泡的额定电压选择电压表的量程；
（2）为了保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处；
（3）根据电压表的示数情况判断故障位置；
（4）第一步应使灯泡正常发光，进而知道电压表的示数；利用串联分压规律求出滑动变阻器接入的阻值，然后根据串联电路电压特点和欧姆定律以及电功率公式求出小灯泡的额定功率；
（5）当电阻不变时，由P＝可知，电压变为原来的一半，功率变为原来的四分之一，由于灯泡的电阻是变化的，当电压减小时，功率减小，电阻也减小，从而得出答案；
【拓展】根据串联电路特点和欧姆定律求出小明实验中所用电池组的电阻r。
解：（1）由电路图可知，电压表测并联部分电路两端的电压，即测灯泡两端的电压，由于灯泡的额定电压为2.5V＜3V，
故只需将电压表的“3”接线柱与开关S1的右接线柱连接即可，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移到阻值最大处，即滑到右端。
（3）①若灯泡L处断路，将电压表与灯泡L并联，则电压表有示数且接近电源电压，故①不符合题意；
②若灯泡L处短路，将电压表与灯泡L并联，则电压表无示数，将电压表与开关S2并联，则电压表仍然无示数，故②不符合题意；
③若开关S2处断路，将电压表与开关S2并联，则电压表无示数且接近电源电压，故③符合题意。
（4）①只闭合S、S2，R与L串联，电压表测L两端的电压，移动滑片P，使电压表示数U额＝2.5V，此时灯泡L正常发光；
②只闭合S、S1，R与R0串联，此时电压表测R0两端的电压U0＝2.25V，
则有：＝，即：＝，解得：R滑＝Ω，
③灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压：U滑′＝U－U额＝3V－2.5V＝0.5V，
此时电路中的电流：I＝＝＝0.3A，
则小灯泡的额定功率：P额＝U额I＝2.5V×0.3A＝0.75W。
（5）当电阻不变时，由P＝可知，电压变为原来的一半，功率变为原来的四分之一，
由于灯泡的电阻是变化的，当电压减小时，功率减小，电阻也减小，
故当小灯泡两端的实际电压为额定电压一半时，小灯泡的实际功率P实＞P额。
【拓展】由第（4）问可知，小灯泡正常发光时电路中的电流I＝0.3A，
将电压表并联在电池组两端，其测量滑动变阻器和灯泡的总电压U′＝2.55V，
则电池电阻两端的电压：Ur＝U－U′＝3V－2.55V＝0.45V，
所以，所用电池组的电阻：r＝＝＝1.5Ω。
【点评】本题是一道测量小灯泡电功率的实验题，考查了实物图的连接、注意事项、电路故障分析、电功率的计算等，对于第（5）问，若能画出小灯泡的I﹣U图象，解题更直观，属于中考常考题型。
15．在“测量小灯泡的电功率”的实验中，实验室提供如下器材：电源（电压恒为6V）、电压表和电流表各一个、额定电压为2.5V的待测小灯泡L（电阻约为10Ω）、滑动变阻器两个（R甲：“10Ω 1A”；R乙：“50Ω 0.5A”）、开关S、导线若干。
（1）该实验的原理是电功率P=________；
（2）实验中，应选用的滑动变阻器是________（选填“R甲”或“R乙”）；
（3）选用滑动变阻器后，请你根据以上器材设计一个测量小灯泡电功率的实验电路图，并画在图11甲的虚线框内；
（4）某小组在实验中记录了3组小灯泡的电流随电压变化的情况，如图11乙所示，完成实验后小组进一步求得该小灯泡正常发光时的电阻为________Ω（保留到小数点后一位）；
（5）另一小组实验时，发现电流表已经损坏，为了测出该小灯泡的额定功率，小组在实验室选了一个10Ω的电阻R0和一个单刀双掷开关，设计了如图11丙所示的电路并完成了该实验（电源电压不变）；
①闭合开关S，S1接b，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，记录电压表示数U1。
②闭合开关S，滑动变阻器滑片保持不动，S1接a，读出此时电压表示数为U2。
则小灯泡额定功率P额=________（用R0、U1、U2表示）。
【答案】（1）UI（2）R乙（3）如解析所示（4）10.4（5）U1×
【解析】（1）该实验的原理是电功率P＝UI；
（2）电源（电压恒为6V）、额定电压为2.5V的待测小灯泡L（电阻约为10Ω），由欧姆定律，灯的额定电流为：I＝=＝0.25A，
根据串联电路的规律及欧姆定律，变阻器连入电路的电阻：
R滑＝=＝14Ω；
故选用滑动变阻器R乙；
（3）测量小灯泡电功率的实验电路图如下所示：
（4）由欧姆定律，求得该小灯泡正常发光时的电阻为：
R＝=＝10.4Ω；
（5）①闭合开关S，S1接b，调节滑动变阻器R使小灯泡正常发光，记录电压表示数U1。
②闭合开关S，滑动变阻器滑片保持不动，S1接a，读出此时电压表示数为U2。
在②中，电压表测灯与定值电阻的电压，
因保持滑片位置不动，各电阻的大小和电压不变，灯仍正常工作，根据串联电路电压的规律，此时定值电阻的电压为U2﹣U1；由欧姆定律灯的额定电流：I＝，
则小灯泡额定功率：P额＝U1×
16.某同学利用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率。实验中电源电压保持不变，小灯泡的额定电压是25V；
（1）该同学接错了一根导线，请你在这根导线上打“×”,并补画出正确的那根导线。
（2）正确连接电路后，用开关进行试触，发现电流表指针不偏转，而电压表指针明显偏转。故障原因可能是（填“电流表”、“滑动变阻器”或“小灯泡”）
断路。
（3）排除故障后，按正确的步骤进行实验。小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是W，此时小灯泡的电阻是（结果保留两位小数）Ω。
（4）继续调节滑动变阻器，让小灯泡两端的电压逐渐降低，小灯泡逐渐变暗，这段时间内，若小灯泡电阻变化量的绝对值是△R1，滑动变阻器接入电路的电阻变化量的绝对值是△R2，则△R1和△R2大小关系正确的是______（填字母标号）。
A．△R1＞△R2 B．△R1=△R2 C．△R1＜△R2 D．无法比较
【答案】（1）如上所示；（2）小灯泡；（3）0.65；9.62；（4）C
【解析】（1）原电路中，灯与电压表短路了，灯应与变阻器串联，电压表与灯并联；（2）若电流表示数为0，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；（3）根据电流表选用小量程确定分度值读数，由5︰3得出小灯泡的额定功率；由欧姆定律求出此时小灯泡的电阻；（4）因电源电压不变，根据欧姆定律先判断出两种情况下总电阻的变化，再根据灯的电阻随温度的减小而减小和串联电阻的规律分析回答。
解：（1）原电路中，灯与电压表短路了，灯应与变阻器串联，电压表应与灯并联，如下所示：
（2）经分析，正确连接电路后，用开关进行试触，发现电流表指针不偏转，而电压表指针明显偏转。故障原因可能是小灯泡断路；（3）排除故障后，按正确的步骤进行实验。小灯泡正常发光时，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0.26A，小灯泡的额定功率是：P=UI=2.5V×0.26A=0.65W，由欧姆定律，此时小灯泡的电阻是：R===9.62Ω；
（4）原来的电流为I1，继续调节滑动变阻器，让小灯泡两端的电压逐渐降低，小灯泡逐渐变暗，此时灯的电压减小，通过灯的电流也减小，所以I1＞I2，根据欧姆定律，即R总2＞R总1；滑片移动后电路的总电阻大于原来的电路总电阻，根据P=UI灯功率减小，灯丝的温度降低，小灯泡阻值随温度的减小而变小，由电阻的串联规律可知：小灯泡阻值减小的值△R1小于变阻器连入电路中增大的值△R2，故选C。
17.在“测量小灯泡的电功率”实验中，要求用滑动变阻器控制电路，分别测出小灯泡在额定电压、约为额定电压的和约高出额定电压的时的电功率，并比较这三种情况下小灯泡的亮度。
（1）先根据实验的要求设计电路图，如图所示，其中甲是 表，乙是 表。
（2）实验时有如下器材：“2.5V 0.75W”小灯泡一只、电压为6V的电源、电流表、电压表、导线若干条、开关、滑动变阻器R1（10Ω 2A）和R2（50Ω 1A）。根据实验要求应选用滑动变阻器 。
（3）根据实验要求，设计并填写实验记录表内的7个空格。
实验序号
1
/
/
/
2
/
/
/
3
/
/
/
【答案】（1）电流；电压；（2）R2；（3）见下表
【解析】解：（1）图中甲表与灯泡串联，是电流表，乙表与灯泡并联，是电流表；
（2）根据P＝UI知，
小灯泡的额定电流为：I＝＝＝0.3A，
根据串联电路电压的规律知，
滑动变阻器两端的电压为：U滑＝U－U额＝6V－2.5V＝3.5V，
滑动变阻器的电阻为：R滑＝＝≈11.7Ω＞10Ω，
所以选择50Ω 1A的滑动变阻器R2；
（3）实验中需要测量小灯泡在额定电压、约为额定电压的和约高出额定电压的时的电功率，
所以灯泡两端的电压分别为：U额＝2.5V，U实1＝U额＝×2.5V＝2V，
U实2＝（1+）U额＝U额＝×2.5V＝3V；
表格中需要记录三种电压下的电流和电功率以及三种电压下灯泡的亮度，见下表：
实验序号
灯泡两端的电压U/V
灯泡中的电流I/A
灯泡的电功率P/W
灯泡的亮度
1
2
/
/
/
2
2.5
/
/
/
3
3
/
/
/
1
