2025年中考物理专项：电功和电功率探究实验题

2025年中考物理专项：电功和电功率探究实验题 一、实验题 1．如图1所示是测量小灯泡电功率的实验电路，实验中电源电压保持不变，小灯泡的额定电压是2.5V。 （1）请用笔画线代替导线，将图1中的实物电路连接完整，要求滑动变阻器滑片向右滑时电流表示数变大 ； （2）连接电路时，开关应 ； （3）正确连接好电路，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数。经检查，电压表完好，则故障可能是小灯泡 ； （4）排除故障后，在实验中，如果观察到电压表的示数如图2所示，此时小灯泡的电压是 V；为了测出小灯泡的额定功率，应向 调节滑动变阻器的滑片； （5）当电压表示数为小灯泡额定电压2.5V时，电流表的示数如图3所示，则小灯泡的额定功率是 W，小灯泡的电阻 Ω （保留一位小数）。 2．如图所示，是“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，甲乙瓶中电阻R甲>R乙。 （1）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，常选用煤油而不用水做实验，是因为煤油具有比热容较 （选填“大”或者“小”）、升温较 （选填“快”或“慢”）的特点； （2）本实验甲乙两瓶中煤油的初温和 应相同，并通过观察 来比较电流产生热量的多少； （3）通电一定时间后，发现 瓶（选填“甲”或“乙”）中的温度计示数更高，由此得出的实验结论是：电流相等通电时间相同时，电阻越 （选填“大”或“小”）电流产生的热量越多； （4）本实验的装置还能探究电流产生的热量与通电时间和 大小的关系。 3．在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验器材有：电池组（恒为3V）、电流表、电压表、小灯泡（额定电压2.5V，电阻约10Ω）、滑动变阻器、开关、导线若干，实物电路如图甲所示． （1）测量小灯泡的电功率的实物如图甲所示，请用笔画线代替导线，将图甲的实物图连接完整，要求滑动变阻器滑片P向右滑动时小灯泡变暗 ； （2）连接好电路，闭合开关，调节滑动变阻器，发现小灯泡不亮，电压表示数近似等于3Ｖ，电流表示数几乎为零．电路故障可能是 ； （3）排除故障后进行实验，实验数据如表格所示，则小灯泡额定功率是 W．小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值是 Ω； （4）分析表格中的实验数据，发现小灯泡灯丝的阻值随电压变化而变化，从本质上讲，引起小灯泡灯丝阻值变化的原因是 ； （5）在实验时，电压表出现了故障不能使用．用图乙所示的电路，也能测量小灯泡的额定功率，其中定值电阻R0已知．测量方法：先闭合开关S和S1，调节滑动变阻器，使小灯泡正常发光，则电流表的示数I1 = （用已知量的符号表示，下同）；然后将S1断开，S2闭合，读出电流表的示数为I，则小灯泡的额定功率P额 = ． 4．“测量小灯泡的额定功率”实验中，实验器材有：电源、滑动变阻器、两个电流表、小灯泡（为3.8V），定值电阻阻值为10Ω、开关及若干导线。 (1)根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙中未画出的两条导线补充完整； (2)排除故障后，为了测量小灯泡的额定功率，移动滑动变阻器的滑片，直到电流表示数为 A时，小灯泡正常发光，电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为 W。 5．如图1所示，是物理实验小组探究“物质吸热能力”用的实验装置。烧瓶内分别装有a、b两种不同的液体，而且ma＜mb。（不计实验过程的热量损失） (1)为了完成该实验，烧瓶甲内的电阻阻值应 （选填“大于”“小于”或“等于”）烧瓶乙中的电阻阻值； (2)组装好器材，闭合开关，测得a、b两种液体的温度随加热时间变化的关系图像，如图2所示，t1时刻，a液体分子运动剧烈程度 （选填“大于”“小于”或“等于”）b液体分子运动剧烈程度。分析图像不难得出，a液体的吸热能力 （选填“大于”“小于”或“等于”）b液体的吸热能力； (3)完成实验后，小明清洗干净两个烧瓶。并重新组装实验器材。他在甲烧瓶中接入阻值为5Ω的电阻，并加入质量为10g的煤油。同时在乙烧瓶内接入阻值为10Ω的电阻，并加入 ，如图1所示连接好电路，即可继续探究“电流对导体产生的热量与电阻的关系”。 6．有一个阻值未知的定值电阻Rx（阻值6Ω~10Ω）和一个标有“0.3A”字样的小灯泡（阻值约为10Ω），要求测出Rx的阻值和小灯泡的额定功率。 （1）图甲是小明用伏安法测量Rx阻值的实物电路，电源电压恒为3V，滑动变阻器规格是“10Ω 2A”。 ①甲图中有一根导线连接错误，请在该导线上画“×”，并在图上改正 （所画的导线不能交叉）； ②改正电路后，正确操作，当电压表示数为1.8V时，电流表的示数如图乙所示。则Rx阻值为 Ω。 （2）小涵利用图丙所示实物电路测出了小灯泡的额定功率。电源电压恒为5V，滑动变阻器规格是“20Ω 2A”请在空白处填上适当内容。 ①断开S2，闭合S1，调节滑动变阻器，直到 ； ②断开S1，小涵在M、N间接入一个元件后，正确操作可以完成测量任务。以下有两个元件：a.5Ω的定值电阻；b.规格是“0~999.9Ω”的电阻箱R0，请任选择两个元件中的一个，写出操作过程，测出小灯泡的额定功率 。（如需要可写出计算的思路） 7．在“测量小灯泡的电功率”的实验中，选用的电源电压为，小灯泡的额定电压为（灯丝电阻约为）。 (1)用笔画线代替导线，将如图甲所示的实物电路连接完整； (2)连接完电路后闭合开关，发现电流表指针不动，但电压表指针有明显偏转。若电路中只有一处故障，则故障是 ； (3)移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数如图乙所示，此时的电压为 V，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向 （选填“A”或“B”）端移动； (4)根据实验测得的数据，绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像（如图丙所示），分析图像可知：小灯泡的额定功率为 W；当电压表的示数增大时，电压表与电流表示数的比 ，导致该现象的原因是 ； (5)实验中观察到：当小灯泡两端的电压低于时，小灯泡不发光，根据图像分析其原因是 。 8．如图所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。 （1）实验中通过观察 的变化来反映电阻产生热量的多少； （2）如图甲所示，可探究电流产生的热量与 的关系； （3）乙图中，相同的时间内，与两个电阻产生的热量之比为 ； （4）某小组在利用乙图装置实验时，发现左右两侧U形管液面上升高度相同，与其他小组的实验现象都不同，经检查气密性良好，请你分析实验现象不同的原因： 。 9．在“测定小灯泡的电功率”的实验中，选用如图甲所示的器材，其中电源电压约为6V，小灯泡的额定电压为2.5V（灯丝电阻约为10Ω）。 （1）如图甲所示，已将所用器材连成部分电路，若要求滑动变阻器的滑片P向右移动时，小灯泡变亮，请在图甲中补画一根导线 （与其它导线不交叉），组成符合要求的电路； 物理量实验次数 1 2 3 4 电压U/V 2.5 2.0 1.5 1.1 电流I/A 0.30 0.26 0.22 0.20 电阻R/Ω 7.7 6.8 5.0 （2）为了能够顺利完成实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用 （选填下列选项序号）； A．“10Ω 0.5A”的滑动变阻器 B．“50Ω 0.5A”的滑动变阻器 （3）连接实物图时，在连接完最后一根导线后，立即看到灯泡发出明亮的光，若各电路元件均正常，请写出在实验操作中存在哪两个不当之处：① ；② ； （4）检查电路无误后，闭合开关，移动滑片，电压表的示数如图乙所示，为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向 （选填“A”或“B”）端移动； （5）将测得的数据及计算结果填在上面的表格中。 ①小灯泡的额定功率为 W； ②小灯泡灯丝电阻是变化的，主要是受 变化的影响。 （6）小明打算增加一个阻值为10Ω的定值电阻R0，只利用一只电表，通过简单操作（单刀双掷开关S接“a”、“b”各一次）来测量小灯泡的额定功率。如图方案一、二是小明设计的两种不同方案的电路图。能用来测量小灯泡的额定功率的是 （选填下列选项序号）。 A．两种方案都能 B．两种方案都不能 C．方案一能，方案二不能 D．方案一不能，方案二能 10．小华做“测量小灯泡电功率”实验，实验室有如下器材：电源（电压恒为6V）、小灯泡（额定电压为2.5V，灯丝电阻约为10Ω）、电流表、电压表、开关各一个、规格分别为R1“10Ω，1A”和R2“50Ω，0.5A”的滑动变阻器各一个、导线若干。 (1)小华设计了图甲所示的电路，她应选用规格为 的滑动变阻器（选填“R1”或“R2”）。 (2)闭合开关后，移动滑动变阻器滑片在不同位置，小灯泡U﹣I图像如图乙所示，小灯泡的额定功率为 W。 (3)由图乙发现灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要原因是 。 (4)小华在某次调节中，滑动变阻器接入电路的阻值减小了△R1，小灯泡电阻变化了△R2，则△R1 △R2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 (5)同组的小敏在测该小灯泡的额定功率时，选用了如图丙所示的器材，其中电源电压恒为U，R的电阻值已知。 ①闭合开关S和 ，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为 ； ②闭合开关S和 ， ，记录电流表的示数为I； ③小灯泡额定功率表达式为：P额＝ 。（用已知量符号表示） 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1． 断开 短路 2.2 右 0.75 8.3 【详解】（1）[1]因为小灯泡的额定电压为2.5V，所以电压表选用0～3V的量程与小灯泡并联，滑动变阻器滑片向右滑时电流表示数变大，说明滑动变阻器接入电路的电阻变小，故滑动变阻器右下接线柱连入电路中，如图所示 （2）[2]为了保护电路，连接电路时开关应断开。 （3）[3]电流表有示数，说明电路不是断路，电压表无示数，可能是与电压表并联的电路短路，因此故障可能是与电压表并联的小灯泡短路了。 （4）[4][5]灯在额定电压下正常发光，图乙中电压表选用小量程，分度值为0.1V，示数为2.2V，小于灯泡的额定电压2.5V，应增大灯泡两端的电压，根据串联电路电压的规律，应减小滑动变阻器两端的电压，由分压原理可知，应减小滑动变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向右移动，直到电压表示数为灯泡的额定电压2.5V。 （5）[6][7]图乙中电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.3A，则小灯泡的额定功率是为 此时灯泡的电阻为 2． 小 快 质量 温度计的示数变化 甲 大 电流 【详解】(1)[1][2]在相同质量的水和煤油中，吸收的相同的热量时，由于水的比热容大，温度升高的较慢，温度计的示数变化不明显；煤油的比热容小，温度升高较快； (2)[3]探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系，应控制煤油的质量和初温要相同； [4]通过观察温度计的示数变化来判断电流产生的热量的多少； (3)[5]由图可知，此时通过两个电阻的电流相同，甲的电阻大于乙的电阻，甲产生的热量多，温度计示数更高； [6]可以得到电流和通电时间相同时，电阻越大，电流产生的热量越多； (4)[7]实验中，控制电阻和通电时间相同，通过滑动变阻器改变电路中的电流，观察同一根电阻丝所在瓶中煤油温度的变化，探究电流产生的热量与电流大小的关系。 3． 小灯泡断路 （其他合理答案均可） 0.625 2 灯丝的电阻随着温度升高而增大 U额/ R0 U额(I- U额/ R0) 【详解】（1）将电流表和滑动变阻器串联到电路中，小灯泡额定电压2.5V，电阻约10Ω，通过灯泡的电流I＝＝0.25A,电流表因选小量程，滑动变阻器滑片P向右滑动时小灯泡变暗，即向右滑动时阻值增大，故滑动变阻器应接左下接线柱，如图所示： （2）连接好电路，闭合开关，调节滑动变阻器，发现小灯泡不亮，电压表示数近似等于3Ｖ，电流表示数几乎为零，说明电压表串联在电路中，因此故障可能是小灯泡断路；(3)由表中数据只，当灯泡电压2.5V时，通过灯泡的电流0.2A，小灯泡额定功率：P＝UI＝2.5V×0.25A＝0.625W；滑动变阻器两端的电压：UR＝U−UL＝3V−2.5V＝0.5V，滑动变阻器接入的电阻：R＝＝2Ω；(4)灯丝的电阻是变化的，因为不同电压下灯泡中电流不同、灯丝的温度不同，小灯泡灯丝的电阻受温度的影响．(5)测量时,应先闭合开关S和S1,调节滑动变阻器,RL和R0并联,电压相等,当小灯泡正常工作时有I0＝；接着将S1断开、S2闭合,读出电流表的示数为I,此时电流为RL和R0电流之和,IL＝I−I0＝I−；故小灯泡的额定功率P额＝U额(I). 点睛：由表中数据读出电压表示数为2.5V时通过灯泡的电流，由P＝UI计算额定功率；由R＝计算滑动变阻器接入电路的阻值；小灯泡的电阻受温度影响；根据并联电路电压的关系，各支路两端的电压相等，当电阻两端的电压等于灯泡的额定电压时，小灯泡正常发光，根据欧姆定律得出电流表的示数；根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和计算出灯泡的电流；根据P＝UI写出小灯泡的额定功率表达式． 4．(1) (2) 0.38 1.216 【详解】（1）变阻器按一上一下连入电路中，电流表与定值电阻串联后与灯并联，如下所示： （2）[1]定值电阻阻值为10Ω，灯的额定电压为3.8V，灯在额定电压下正常发光，由欧姆定律，移动滑动变阻器的滑片，当电流表示数为 时，小灯泡正常发光。 [2]电流表的示数如图丙，电流表选用大量程，分度值为0.1A，该示数为0.7A，由并联电路电流的规律，灯的额定电流为 则小灯泡的额定功率为 5． 等于 大于 大于 质量为10g的煤油 【详解】(1)[1]从图1可以看到，两电阻丝是串联的，通过的电流是相同的，闭合开关后，同时通电，通电时间相同，为控制吸热相同，根据可知，实验中选用的两根电阻丝的阻值应该相同。 (2)[2]从图2可以看到，t1时刻，a液体温度高于b液体温度，那么a液体分子运动剧烈程度大于b液体分子运动剧烈程度。 [3]从图2可以看到，在b液体温度不变前的时间段，ab的图像都是重合的，这表示ab吸收相同的热量，升高的温度是相同的，但是由于ma＜mb，再根据可知，当吸收的热量和变化的温度相同时，质量小的比热容大，所以a液体的吸热能力大于b液体的吸热能力。 (3)[4]探究“电流对导体产生的热量与电阻的关系”，根据可知，需要保持电流和通电时间相同，不计实验过程的热量损失，则，而根据比热容公式可知，需要保持、相同，通过对比，得知不同，再对比，得知结论，所以需要两种液体为同种液体，都是煤油，然后质量相同，都是10g，即同时在乙烧瓶内接入阻值为10Ω的电阻，并加入质量为10g的煤油。 6． 7.5 电流表示数为0.3A 见解析 【详解】（1）①[1]用伏安法测量定值电阻的阻值，电压表应测定值电阻两端的电压，电流表测电路中的电流，滑动变阻器与定值电阻串联连接。那么错误的是连接变阻器上端接线柱与定值电阻左端接线柱的导线，正确的作图如下： ②[2]由题意知，电源电压为3V，定值电阻Rx的阻值约为6Ω，电流中的电流 所以电流表选用小量程，对应的分度值为0.02A，由图乙知电流表示数为0.24A。Rx的阻值 （2）①[3]断开S2、闭合S1，滑动变阻器与小灯泡串联在电路中。调节变阻器直到电流表的示数为0.3A，此时小灯泡正常发光。 ②[4]断开S1，在M、N间接入5Ω的定值电阻，保持滑片位置不变，闭合S2，则滑动变阻器与定值电阻串联在电路中，读出电流表示数I。由欧姆定律求出总电阻为 可求出滑动变阻器的阻值RP为 则小灯泡的额定电压为 再根据P=UI可求出小灯泡的额定功率 或：断开S1，在M、N间接入电阻箱，保持滑片位置不变，闭合S2，则电阻箱与小灯泡串联在电路中，调节电阻箱阻值至电流表示数为0.3A，读出此时电阻箱的阻值R0即为小灯泡正常发光时的电阻，根据P=I2R即可算出灯泡的额定功率。 7．(1) (2)灯泡断路 (3) 2.2 B (4) 0.625 变大 灯丝电阻随温度的升高而增大 (5)小灯泡的实际功率过小 【详解】（1）电流表串联在电路中，即与灯泡串联，因小灯泡的额定电压为2.5V，电压表接小量程。灯丝电阻约为10Ω。额定电流约为 故电流表选择小量程，电压表应并联在灯泡的两端。如图所示 （2）由题意知，连接完电路后闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，说明电路中存在断路，电压表的示数接近电源电压，则发生故障的原因可能是与电压表并联的灯泡断路。 （3）[1][2]由图乙知道，电压表使用0~3V量程，分度值0.1V，示数为2.2V，小于灯的额定电压2.5V，由串联电路的分压原理知道，要使灯泡正常发光，应增大灯泡两端电压，减小滑动变阻器两端电压，所以应向B端移动滑动变阻器滑片，使滑动变阻器接入电路的电阻变小，从而使灯泡两端的电压增大到2.5V为止。 （4）[1]根据小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像丙可知，灯在额定电压下的电流为0.25A，小灯泡的额定功率为 [2][3]当电压表的示数增大时，电压表与电流表示数的比值变大，由可知灯泡电阻变大，由于影响电阻大小的因素是材料、长度、横截面积、温度，则灯泡电阻变大，可能是灯丝电阻随温度的升高而增大。 （5）灯泡的额定功率为0.625W，由图像丙知道，当小灯泡两端的电压低于0.5V 时，通过灯泡的电流小于0.1A，由知道，灯泡的实际功率过小，所以不能看到灯泡发光。 8． U形管中液面高度差 电阻 电阻断路 【详解】（1）[1]电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，根据转换法，实验中通过观察U形管液面高度的变化来反映电阻产生热量的多少。 （2）[2]如图甲所示，两联组串联，串联电路中电流相等，右侧容器中电阻较大，可通过U形管中液面高度差来比较两侧电阻产生热量的多少，因此可探究电流产生的热量与电阻的关系。 （3）[3]图乙装置中 其中与并联，根据并联电路的电流关系可知，通过的电流等于通过和的电流之和，电流之比，所以由可知，热量之比为。 （4）[4]某小组在利用乙图装置实验时，发现左右两侧U形管液面上升高度相同，说明左右两侧产生的热量相同，因为，且和产生的热量相同，说明中没有电流，故可能电阻断路。 9． B 开关未断开 滑动变阻器的滑片未调到阻值最大处 B 0.75 温度 D 【详解】（1）[1]滑动变阻器选用一上一下两个接线柱。要求滑动变阻器的滑片P向右移动时，小灯泡变亮，则此时电路中的电流变大，根据欧姆定律可知电路中的总电阻变小，则滑动变阻器接入电路中得电阻变小，故应将滑动变阻器的右下B接线柱与开关串联，据此连接电路图如下 （2）[2]根据欧姆定律可知小灯泡正常工作时通过电路的电流 根据串联电路的特点可知此时滑动变阻器需要接入电路的阻值 故选B。 （3）[3][4]连接实物图时，在连接完最后一根导线后，立即看到灯泡发出明亮的光，若各电路元件均正常，说明连电路之前开关未断开，且滑动变阻器接入电路电阻太小，导致电路中总电阻太小，故在实验操作中存在两个不当之处为：①开关未断开；②滑动变阻器的滑片未调到阻值最大处。 （4）[5]电压表选用小量程，分度值为0.1V，示数为1.9V，而灯泡的额定电压为2.5V，为了测量小灯泡的额定功率，应让灯泡两端的电压变大，让滑动变阻器两端的电压变小，故应减小滑动变阻器接入电路中的阻值，将滑动变阻器的滑片向B端移动。 （5）[6][7]从表格可知灯泡的额定电流为0.3A。则小灯泡的额定功率为 小灯泡灯丝电阻是变化的，主要是受温度变化的影响，随温度升高而变大。 （6）[8]方案一中，无论S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；方案二中，R0、小灯泡、变阻器三者串联，S接a时，电压表测小灯泡两端的电压，调节滑动变阻器使其等于额定电压。S接b时测灯和定值电阻的总电压，可计算出定值电阻两端的电压，从而根据欧姆定律和串联电路电流规律，求出小灯泡的额定电流，此方案能测定小灯泡的额定电功率。所以，方案一不能，方案二能。 故选D。 10． R2 0.625 灯丝的电阻随温度的升高而增大 大于 s2 s1 保持滑变的滑片位置不变 【详解】(1)[1]灯的额定电压为2.5V，根据串联电路分压规律，灯正常发光时，变阻器分得电压为3.5V，变阻器分得电压为电压表示数的倍，根据分压原理，变阻器连入电路的阻值为 故应选取进行R2实验。 (2)[2]由图可知，电压为2.5V时，电路电流为0.25A，灯泡的额定功率为 灯泡的额定功率为0.625W。 (3)[3]灯泡电阻是变化的主要原因是灯丝电阻随温度的升高而增大。 (4)[4]滑动变阻器接入电路中的阻值变小，电路中的电流变大，灯丝亮度变大，电阻变大，由于总电压不变，电路中电流变大，可知电路中的总电阻变小，所以变阻器减小的阻值大于灯泡增大的阻值。 (5)[5][6]闭合开关S和S2，R与电流表串联后再与灯并联，当电流表示数为时，灯泡电压为2.5V。 [7][8]闭合开关S和S1，保持滑变的滑片位置不变，电路连接未改变，电流表测量灯泡和电阻总电流。 [9]灯泡电流为，则小灯泡额定功率表达式为 P额＝UI’= 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$