专题电学实验—多种方法测电阻、电功率+课后练习二及详解

多种方法测电阻、电功率

一. 如图所示是小红在“测量小灯泡的电功率”实验时连接的电路，小灯泡的额定电压为3.8V，电源电压恒为6V。

（1）请用笔画线代替导线，将甲图电路连接完整。

（2）当开关闭合，变阻器滑片P向左移动时，电流表示数 ，电压表示数 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）

（3）调节滑动变阻器使灯泡正常发光，电流表的示数如图乙所示，此时电路电流为 A，小灯泡的额定功率为 W。

（4）如果电压表的0～15V量程被损坏，只有0～3V量程能正常使用，要求利用原有器材测出小灯泡的额定功率。请在下面的虚线框中画出你设计的电路图。

答案：（1）电路如图甲所示

（2）变小 变小

（3）0.32 1.216

（4）电路图如图乙所示 第 - 1 - 页

详解：本题考查测量小灯泡电功率的实验探究。（1）测量小灯泡电功率，应测小灯泡通过的电流和两端的电压，故电压表应和小灯泡并联，则电压表的“-”接线柱应和小灯泡左端接线柱相连（或和滑动变阻器右下接线柱相连）；（2）当开关闭合，变阻器滑片P向左移动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，电路中电流变小，即电流表示数变小，电压表示数UL=IRL，RL可认为不变，I变小，故 UL变小；（3）由图乙读得小灯泡正常发光时通过的电流IL=0.32A，则小灯泡的额定功率P额=U额I额=3.8V×0.32A=1.216W；（4）若电压表的0～15V量程被损坏，只有0～3V量程能正常使用，小于3.8V，故电压表不能直接测小灯泡两端的电压，应测滑动变阻器两端的电压，当滑动变阻器两端的电压U=6V-3.8V=2.2V时，小灯泡正常发光，读得此时电流表的示数，即可计算出小灯泡的额定功率。

二. 小华同学用电池组(电压为3V)、电压表、电流表和滑动变阻器等实验器材，测量标有“2.5V ”字样小灯泡的电功率。

（1）如图所示是小华连接的实物连接图，其中有一处连接错误，请在错误连线上打“×”，并用笔画线代替导线画上正确的连线。第 - 2 - 页

（2）电路错误改正后，小华闭合开关S，发现无论怎样调节滑动变阻器灯泡都不亮，且电压表有示数、电流表示数始终为零。造成这种故障的原因是 。 （3）排除故障后，小华通过实验得到的实验数据如上表所示。请你帮助小华计算、分析实验数据。

①小灯泡L的额定功率为 W。

②小灯泡消耗的功率与其发光亮度之间的关系是 。

③小华通过表中的数据，求出了灯泡在不同发光状态下的电阻值，发现这几个电阻值相差较大。其主要原因是 。

答案：（1）如图所示 （2）灯泡处开路 ⑶①0.5 ②小灯泡消耗的功率越大，小灯泡越亮 ③灯丝的温度对灯丝电阻的大小有影响。

详解：滑动变阻器应串联在要改变的电路中，两接线头要接入“一上一下”两接线柱；电路中电压表有示数、电流表示数始终为零，可能灯泡 第 - 3 - 页 处开路，使电压表串联在电路中，其示数几乎等于电源的电压；小灯泡L的额定功率为P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；从表中信息可看出，小灯泡消耗的功率与其发光亮度之间的关系是：小灯泡消耗的功率越大，小灯泡越亮；小灯泡越亮，其温度越高，电阻越大。

二. 在“测定额定电压为3.8V小灯泡功率”的实验中：

（1）某同学在连接实验电路时还有导线未接上，如图甲所示，请你用笔画线代替导线，正确完成电路连接(请勿更改原有导线，导线不得交叉)；

（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到 (选填“A”或“B”)端；

（3）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片到某处时，电压表示数为3V，要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器滑片向 (选填“A”或“B”)端移动，当电压表示数为 V时，小灯泡正常发光，此时电流表的指针位置如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 W。

答案：（1）如图所示 （2）B ⑶A；3.8；1.52

详解：在测量小灯泡电功率的实验时，连接电路过程中开关应置于断第 - 4 - 页 开状态，在开关闭合前应将滑动变阻器最大阻值连入电路中；要使小灯泡正常发光，小灯泡两端电压应为3.8V；当小灯泡两端电压为3V（电压表示数为3V）时，应将滑动变阻器滑片向阻值减小的方向移动，使电路中的电流变大，由欧姆定律变形式（U=RI）可知，小灯泡两端电压会变大，当增到3.8V时，小灯泡正常发光；则小灯泡的额定功率为：P=UI=3.8V×0.4A=1.52W。

三. 如图所示的电路中，电源电压恒为3V，闭合开关S，电流表的示数为0.3A；再闭合开关S1，电流表的示数为0.5A，此时R1的电功率为＿＿＿＿W，电路的总电阻为＿＿＿＿Ω。

答案：0.6；6

详解：本题综合考查并联电路中的电压、电流特点、欧姆定律及电功率的计算，中等难度。由闭合开关S1后，电流表的示数由0.3A变为0.5A，由并联电路的特点可知，R1所在支路的电流为0.2A；R1、R2两端的电压都等于电源电压（3V）；则R1的电功率为：P1=U1I1=3V×0.2A=0.6W；由欧姆定律可知电路的总电阻为：R=IU=0.5A3V=6Ω。

四. 现有两个电阻A和B，通过它们的电流与其两端电压的关系如下图甲所示。若把它们串联成下图乙所示的电路。闭合开关s后，电流表的示数为0.4A，则电阻A的电功率为 W。A、B两第 - 5 - 页 个电阻在1min内共要消耗 J的电能。

答案：0.8；72

详解：本题考查欧姆定律、电功、电功率的计算等。分析图甲中A、B两电阻的电流（I）-电压（U）图像，从图像中任取两组数据[如：A（1V、0.2A）、B（1V、0.4A）]，利用R=IU可以计算出A、B的阻值分别为5Ω和2.5Ω；当将A、B串联在乙图所示电路中后，电路中的电流为0.4A，则电阻A的电功率为：PA=I2RA=(0.4A)2×5Ω=0.8W；A、B两个电阻在电路中串联后的总阻值为：R=RA+RB=5Ω+2.5Ω=7.5Ω，则A、B两个电阻在1分钟内消耗的电能为：W=I2Rt=(0.4A)2×7.5Ω×60s=72J。

六. 小华同学做“测量小灯泡额定功率”的实验，选用额定电压是2.5V的小灯泡

（1）如图1是他实验的电路，但连接不完整，请你用笔画线代替导线帮他完成电路的连接；

（2）小华正确连接电路后，闭合开关，发现灯不亮，但电压表有较大读数，则故障原因可能是 ；

（3）排除故障后，小华调节滑动变阻器使电压表的读数为 V时，小灯泡正常发光，此时，电流表的读数如图2所示，则小灯泡的额定功率是 W。 第 - 6 - 页

答案：（1）如图所示：

（2）小灯泡断路 （3）2.5 0.75

详解：本题考查测量小灯泡额定功率的探究实验。（1）按照“先串后并”的顺序检查，串联部分完整无误，并联部分电压表没有连接完整，应将电压表的3接线柱与小灯泡右端的接线柱相连接；（2）灯泡不亮，说明电路中某处断路，但电压表有读数，说明电压表两接线柱到电源正负极之间是接通的，那么一定是与电压表并联的灯泡发生断路；（3）只有小灯泡两端的电压等于额定电压时才能正常发光，小灯泡的额定电压是2.5V，所以小华通过调节滑动变阻器把小灯泡的电压调为2.5V，即电压表的读数是2.5V。此时电流表示数是0.3A，故小灯泡的额定功率是P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。

二. 下列电路图中电源电压U保持不变，小灯泡的额定电压为U0，且U＞U0，定值电阻的阻值为R。在不改变电路连接的情况下，能测出小灯泡额定功率的是（ ） 第 - 7 - 页

答案：C 详解：本题综合考查对电路的分析及电功率知识，较难题。根据测小灯泡功率的原理P=UI可知，要测出小灯泡额定功率，需要测出额定电压下通过小灯泡的电流，A图和D图中，不能确定小灯泡两端的电压；B图中，测小灯泡和电阻两端的电压时，有一次电压表的接线是错误的（正负接线柱接反）；C图中，能够调节小灯泡两端的电压为额定电压，并且根据定值电阻两端的电压和阻值可以计算出电路中的电流，因此C正确。

三. 某中学物理兴趣小组开展活动时，老师拿给同学们—个小灯泡、一个符合测量要求的电压表和电沫塑料阻箱，另有合适的电源、开关等。要求测量出该小灯泡的额定功率。同学们先查看了小灯泡的铭牌，发现铭牌上只能看见“6V”字样。于是，同学们设计了下图所示的电路进行测量。图中R是电阻箱，电源电压恒定，不考虑温度对灯泡电阻的影响。

请你回答下列问题：

（1）电路闭合后，逐渐减小电阻箱R接入电路的电阻，当R接入电阻第 - 8 - 页 为48Ω时，电压表读数为12V，当R接入电阻为38Ω时，电压表读数为11.4V，根据这两组数据。请你通过计算，求出电源的电压。

（2）要测量出小灯泡的额定功率，此时伏特表的读数应该调为多少?电阻箱R接入电路的电阻是多少?小灯泡的额定功率是多少?

答案：（1） U=15 V （2） 9V 18Ω 3W

详解：依据欧姆定律及电功率公式进行计算。

（1）设灯泡电阻为RL，电源电压为U，当电阻箱R接入R1=48Ω时，电压表示数为：U1=12 V，则有：U=U1+11LURR①

当电阻箱R接入R2=38Ω时，电压表示数为：U2=11.4 V，则有：U=U2+22LURR②

将数据代入①、②解得：U=15 V、RL=12Ω

（2）要测量出小灯泡的额定功率，灯泡两端电压应为6V，此时伏特表的读数

U3=15V-6V=9V

此时电路中的电流I= I额=LUR额=6V12Ω=0.5A

此时，电阻箱R接入电路的阻值R3=3UI=9V0.5A=18Ω时

小灯泡的额定功率：P额=U额I额=6V×0.5A=3W

四. 现有两个电路元件定值电阻R1和热敏电阻R2（电阻随温度改变而改变，且对温度很敏感），它们各自的电流与两端电压的关系如图甲所示。将这两个电路元件接入图乙所示的电路中，电源电压为6V。当电流表读数为70 mA时，求：（1）定值电阻R1的阻值；（2）通过热敏电第 - 9 - 页 阻R2的电流；（3）R2的电阻；（4）电源的总功率。

答案：（1）（在图像中任意取点，进行计算：）查图像得当R1两端的电压U1=2V时，电流I1=20 mA=0.02A 1112V1000.02AURI

（2）通过R1的电流是116V=0.06A=60mA100ΩUIR

通过R2的电流为2170mA-60mA=10mA=0.01AIII

（3）查R2的I-U关系图像得：当通过R2的电流20.01AI即10 mA时U2=4V

此时R2的阻值为：2224V4000.01AURI

（4）电路中的总电流为I=70 mA=0.07 A电源的总功率为PUI

=6V×0.07 A=0.42W。

详解：（1）因为甲图是电压与电流的关系，所以电阻R1可以从图中查出电压及电流进行计算；（2）图中不能查到电源为6V时R1的电流，就需要根据欧姆定律计算得出，再根据并联电路电流的规律计算出通过R2的电流；（3）已经计算出电阻R2的电流，从图中根据电流值查出对应的电压值，计算可得出其阻值；（4）总功率根据P=UI计算即可。