初中物理实验过关专题电功率电与磁.docx

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初中物理实验过关专题电功率电与磁

专题五电学二（电功率电与磁）

第一类．探究方法、目的类型

1.典例剖析

例1 对于“电流做功与哪些因素有关”的问题，刘星同学作了如下猜想：

猜想A：

电流做功可能与电压有关；

猜想B：

电流做功可能与电流有关；

猜想C：

电流做功可能与通电时间有关．

为了验证自己的猜想，他选择了如图甲所示的装置（除电阻丝阻值不同外，其余条件均相同）及电源、开关、电压表、导线若干．他将两电阻丝串联后接入电路，如图15乙所示．

（1）将两电阻丝串连接入电路的目的是为了控制通过电阻丝的电流和通电时间相同，他采用的科学探究方法是：

。

（2）接通电路前他想：

通电一段时间后观察温度计示数的变化，若两只温度计示数变化不同，则说明电流做功与电阻丝两端的有关就验证了猜想．

故答案为：

（1）控制变量法；

（2）电压．

方法总结：

要进一步知道控制变量法适用范围，会用控制变量法探究电流做功与电压、电流和时间的关系，并且要知道电阻丝将电流所做的功全部转化为内能．

例2（2011年海南省中考物理试卷）小靖和小晖用如图所示的装置探究“电流产生的热量与电阻的关系”．装置中除了R甲＞R乙外，其余条件均相同．

（1）将两电阻丝串连接入电路是为了控制通过电阻丝的及通电时间相等．实验发现，甲瓶温度计示数升高快，表明该实验条件下，导体的电阻越大，电流产生的热量越。

（2）小靖提议利用该装置改装成“比较食用油和煤油的吸热能力”的实验．若保持甲的器材不变时，他们除了把乙的煤油换成食用油外，还需更换乙的．此外，为了能在通电一段时间后，通过比较两温度计示数的大小来比较食用油和煤油的吸热能力，他们设计的实验必须满足的条件还有

方法总结：

本题是一道探究性实验题，同一试验装置，探究不同实验，有所创新，也要求我们应注重探究实验的过程，运用控制变量法分析问题，解决问题．

2.中考真题展台3-5题

1（2011年广东省肇庆市中考物理试卷）如图所示，在探究电流做功与哪些因素有关的实验中，小电动机通过细线将砝码吊起．

（1）请将滑动变阻器接入电路中（要求连线不得交叉）；

（2）若不计摩擦及损耗，则电流通过小电动机所做的功，与小电动机对做的功相等；

（3）电流表和电压表的读数如图（甲）（乙）所示，则小电动机两端的电压是V，电功率P电=W；

（4）若砝码的重力是10N，小电动机在5s内将砝码匀速提升0.4m，则它的机械功率

P=W；

（5）P电与P的大小关系是P电P（选填“＞”、“=”或“＜”）；造成这种情况的原因可能是．（写出一条理由即可）

2（2010•烟台）为了探究影响电热的因素，实验室准备了两个装满煤油的烧瓶、两个带有橡皮塞的粗细均匀的相同玻璃管，两根不同阻值的电阻丝，以及滑动变阻器、开关、导线、电源等．两个实验小组根据提供的实验器材，分别设计了图甲、乙所示的两个方案．

（1）这两个方案的共同点是通过观察什么知道电热的多少．

（2）甲方案探究的问题是什么？

（3）乙方案探究的问题是什么？

3（2010•淮安）小华同学做“测量小灯泡电功率”的实验（小灯泡标有“2.5V”字样）．

（1）如图甲所示，是小华所连接的不完整实验电路，请你用笔画线代替导线，将缺少的一根导线接好．

（2）电路接好后，闭合开关，发现小灯泡特别亮，电压表与电流表的示数较大．接下来应进行的操作是（两空按操作步骤先后顺序填写字母代号）．

A．更换电池或小灯泡B．检查电路是否短路

C．移动滑动变阻器滑片至最大值位置D．断开电路开关

（3）实验过程中，当电压表示数为V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，其值为A．小灯泡正常发光时灯丝电阻约Ω，额定功率为W．

3.过关检测

1（2010•攀枝花）在“探究灯泡的电功率跟哪些因素有关”时，同学们提出了如下猜想：

甲：

电功率跟电流有关，电流越高，电功率越大．

乙：

电功率跟电压有关，电压越大，电功率越大．

（1）小明同学就猜想甲进行了如下探究：

A．按照如图所示连好电路；

B．更换不同规格的灯泡，移动滑动变阻器R的滑片，分别记下电流表的读数和灯泡的亮度．实验结果如下：

实验次数

所用灯泡

电流表读数

灯泡亮度

1

灯泡1

0.1A

很暗

2

灯泡2

0.2A

较暗

3

灯泡3

0.3A

较亮

4

灯泡4

0.4A

很亮

C．小明由此得出：

电功率跟电流有关，电流越高，电功率越大．

请你对小明的实验过程进行评估，他的实验有什么不合理之处？

应如何改进？

不合理之处：

．

改进方法：

．

（2）现有如下器材：

不同规格的灯泡2个、电源1个、开关1个、电压表2只、导线若干，请你设计一个实验电路来验证猜想乙，并把电路图画在方框内．

（3）探究出电功率跟电压和电流的关系后，爱动脑筋的小明猜想：

“电功率跟电阻之间也可能有一定的关系．”于是，他向老师借了一些定值电阻和其它相关器材进行实验，其实验数据如表一、表二所示．

表一

R/Ω

5

10

15

20

30

I/A

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

U/v

1

2

3

4

6

P/w

0.2

0.4

0.6

0.8

1.2

表二

R/Ω

5

10

15

20

30

I/A

1.2

0.6

0.4

0.3

0.2

U/v

6

6

6

6

6

P/w

7.2

3.6

2.4

1.8

1.2

根据表一中的数据可以得出电功率跟电阻阻值之间的关系是：

．

根据表二中的数据可以得出电功率跟电阻阻值之间的关系是：

2（2010年山东省枣庄市中考物理试卷）为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，王军设计了如图所示的家甲、乙两种装置，他将两端阻值不同的电阻丝（R1＜R2）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，两次实验电源电压不变．

（1）在这个实验中，电流产生的热量多少是通过体现出来的，像这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫“转换法”，这种方法在物理学研究中经常用到，请举一例：

（2）甲装置可探究电流产生的热量与的关系．

（3）在装置甲、乙的来两次实验中，通过比较相同时间里气球B与D的变化情况可探究电流产生的热量与的关系．

（4）在甲、乙两装置同时实验，在相同的通电时间里，与气球（填气球字母标号）相通的电阻丝产生热量最多．

（5）教材上的实验装置如图丙所示（烧瓶与图中的相同）．比较甲、乙和丙图所示的两种不同的实验装置，你认为较好的装置是，理由是：

．

3（2010•株洲）有一种如图1所示的环形磁铁，磁极的分布有以下两种可能情况：

①磁极呈横向分布，如图2-甲，外侧为N极，内侧为S极．

②磁极呈轴向分布，如图2-乙，上面为N极，下面为S极．

为确定这种环形磁铁磁极的分布情况，小李进行了以下实验：

取两个完全相同的环形磁铁，将它们按图3那样沿中心轴线互相靠近，发现它们相互排斥．接着将其中一个环形磁铁翻转，如果它们相互，则磁极呈横向分布；如果它们相互，则磁极呈轴向分布．

4（2011•淄博）如右图是法拉第电磁感应实验的装置，利用此装置进行实验可以发现（　　）

A．电流的周围有磁场B．利用磁场可以产生电流

C．电和磁之间有力的作用D．电流可以做功

5（2011•衡阳）学校实验室开放时，同学们对手摇发电机非常感兴趣，他们想：

发电机产生感应电流大小跟哪些因素有关呢？

于是他们开展了探究，以下是他们所用的发电机（如图）和实验记录表：

实验序号

线圈转速

线圈转向

灯泡亮度

1

2

3

（1）根据设计的空白表格可知，他们准备研究发电机产生感应电流的大小与

和有关．

（2）手摇发电机在发电时将能转化为电能．

（3）手摇发电机的工作原理是．

6（2011年湖南省张家界市中考物理试卷）图是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置，闭合开关后，铜棒ab、电流表、开关组成闭合电路．小明将实验中观察到的现象记录在下表中．

次数

开关

磁场方向

导体ab的

运动方向

电流表指针的偏转方向

1

断开

上N下S

向右运动

不偏转

2

闭合

上N下S

向右运动

向左偏转

3

闭合

上N下S

向左运动

向右偏转

4

闭合

上N下S

向上运动

不偏转

5

闭合

上S下N

向下运动

不偏转

6

闭合

上S下N

向右运动

向右偏转

7

闭合

上S下N

向左运动

向左偏转

（1）小明分析得出：

闭合电路中的部分导体在磁场里做切时，导体中就会产生感应电流．

（2）比较实验2和3（或6和7）可知：

在磁场方向一定时，感应电流的方向与

有关．

（3）比较实验2和6（或3和7）可知：

（4）此实验的研究方法有控制变量法和法．在此实验的过程中是能转化为能，重要的应用是．

（5）针对这个实验小明进行了进一步的探究，他提出了“感应电流的大小可能与磁场的强弱有关”的猜想，除此以外你的猜想是：

①写出验证你的猜想的主要步骤．

②你怎样对实验结果进行分析判断？

7（2012年上海市浦东新区中考物理一模试卷）为了研究通电螺线管的磁性强弱与哪些因素有关，某小组同学利用一个螺线管、几根完全相同的铁棒及其他器材进行实验．实验时，先把螺线管固定在连有弹簧的铁块下方，并将其接入电路，闭合电键，移动滑片，使通过螺线管的电流为某一数值，弹簧略有伸长，出现如图（a）的现象．接着他们再分别在螺线管中插入数量不同的铁棒，重复上述实验，每次实验电流表示数均相同，现象分别如图（b）、（c）、（d）所示．请仔细观察图中的操作和现象，然后归纳得出结论．

①比较图（a）与（b）[或（a）与（c），或（a）与（d）]两图可得：

．

②比较图（b）与（c）与（d）三图可得：

8（2012年江苏省南京市溧水县中考物理一模试卷）

如图是“探究磁场对通电直导线的作用”实验装置．

（1）闭合开关S，发现直导线向左运动，要使直导线向右运动，可以采取两种方法．

方法一：

方法二：

（2）（选填“发电机”或“电动机”）就利用到这一实验原理．

第二类考查实验方案设计、方案评估类型

1.典例剖析

例1实验桌上有如下器材：

符合实验要求的电源一个、电流表和电压表各一只、开关一个、各种阻值已知的定值电阻和导线若干．要求从实验桌上选择适当器材，设计一个实验证明：

“当通过电阻的电流保持不变时，电阻消耗的电功率与该电阻的阻值成正比”．请根据上述要求，画出实验电路图，并写出实验步骤，画出实验数据记录表．

（1）实验电路图：

（2）实验步骤：

（3）实验数据记录表

据记录在表格中；

④重复步骤③，依次测出电阻R3、R4、R5和R6两端的电压以及相应的电流，把数据记录在表格中．

⑤利用公式P=UI分别计算出电阻R1、R2，R3、R4、R5和R6消耗的功率P1、P2、P3、P4、P5和P6，并把数据记录在表格中．

（3）实验数据记录表：

方法总结：

学生要学会根据题中条件的设计电路图，要依所设计的电路图进行实验，并根据试验分析总结得出结论。

例2（2011•常德）小洋同学在用电炉烧水时发现，将两个阻值不同的电炉分别接到家庭电路中时，电阻小的电炉烧水要热得快些，即在相同时间内电阻小的电炉产生的热量多些．于是，小洋同学猜想“电阻越小，发热功率就越大”．而小惠同学在观察电炉烧水时却发现电炉丝热得发红，而与它相连的导线却几乎不发热．于是，小惠同学猜想“电阻越大，发热功率越大”．

现有：

镍铬合金丝做的电阻R1和R2，阻值分别为5Ω和10Ω；两个相同的容器中装有质量和初始温度都相同的煤油；温度计2支、滑动变阻器1个，电源1个、开关1个、导线若干．

（1）为了验证小洋同学的猜想，请利用以上器材设计实验，用笔画线代替导线连接好图甲的电路．

（2）下表是验证小洋同学的猜想时得到的实验数据：

加热

时间/min

0

8

16

24R1

所在容器中煤油的

温度/℃

20.0

23.1

26.3

29.2

R2所在容器中煤油的

温度/℃

20.0

21.6

23.2

24.7

从上述实验数据分析发现，发热功率与电阻的关系是

（3）电流产生热量的多少不易直接测量，因此，在这个实验中是通过比较

来比较电阻R1、R2产生热量的多少，这种科学研究的方法叫

（4）为验证小惠同学的猜想，请在图乙的方框中画出实验电路图．

（5）通过上面的实验请你评价两位同学的猜想是否矛盾，并简要说明理由．

（2）煤油温度的变化快慢反应了电阻发热功率的大小不同，由表中数据可知：

在电压相同的情况下，阻值较小的电阻烧瓶内煤油温度变化快，电阻发热功率大．所以结论为：

在电压相同的情况下，电阻越小，发热功率越大．

（3）电流产生热量的多少是不易直接测量的，因此，在这个实验中是通过比较煤油温度的变化大小来比较电阻R1、R2产生热量的多少，这种科学研究的

方法叫转化法．

（4）两电阻应串联，电路图如图二所示．

（5）两同学的猜想并不矛盾，小洋的猜想是在电压相等的条件下得出的，在电压U相同的情况下，由P=U2/R知电阻越小功率越大；小惠的猜想是在电流相同的情况下得出的，在电流I相同的情况下，由P=I2R知电阻越大，功率越大．

故答案为：

（1）电路图如图一所示．

（2）在电压相同时，电阻越小，发热功率越大．

（3）煤油温度变化大小；转化．（4）电路图如图而所示．（5）两同学的猜想不矛盾，小洋的猜想是在电压相等的条件下得出的，在电压U相同的情况下，由P=U2/R知电阻越小功率越大；小惠的猜想是在电流相同的情况下得出的，在电流I相同的情况下，由P=I2R知电阻越大，功率越大．

方法总结：

1、应根据实验目的、实验条件，连接实物图、设计电路图．

2、实验条件不同，实验现象、实验结论也不同：

在电压U相同的情况下，由P=U2/R知电阻越小功率越大；在电流I相同的情况下，由P=I2R知电阻越大，功率越大

2.中考真题展台3-5题

1（2011•泸州）一只标有“3.8V”字样的小灯泡，小明想测出它的额定功率，他选用了以下器材：

电流表、电压表、开关、滑动变阻器各一只，导线若干．小明经检验发现电压表的0～15V量程已损坏，但0～3V量程完好无损．所提供的电源电压恒为6V，于是小明设计了如图甲所示的电路进行实验．

（1）请你按照小明设计的电路图将乙图中的实物连线补充完整．

（2）要测出小灯泡的额定功率，应该调节滑动变阻器的滑片P，直到电压表的示数为V，此时电流表的示数为0.24A，小明测出该小灯泡的额定功率是W．

2（2010•南昌）在“测定2.5V小灯泡功率”的实验中，小红设计了如图所示的电路．

（1）请在图的“○”内填入合适的“灯泡”和“电表”符号．

（2）小红按电路图连接电路，进行实验，测得数据如右表所示．断开开关时，发现电表如图所示，其中电流表出现这种现象的原因是

U/V

2

2.5

3

I/A

0.22

0.26

0.30

（3）假如不重新实验，请你利用小红已获取的信息，计算出该灯泡的额定功率是W．若小灯泡两端的实际电压为3V，则小灯泡的实际功率额定功率（选填“大于”、“等于”或“小于”）．

3（2011•佛山）晓强同学想用伏安法测定额定电压为U0的定值电阻元件的额定功率．请你帮他完成以下工作：

（1）本实验的原理是．

（2）根据实验原理请你在框内画出实验电路图．

（3）晓强同学按设计好的实验电路图把相关的实验器材连接好，闭合开关后发现电路有故障，经检查发现是电流表（或电压表）坏了．请你在不增加实验器材的前提下，任选一种情况测定元件的额定功率．要求画出实验电路图，简述主要实验步骤并写出额定功率表达式．（已知滑动变阻器的最大阻值为R0）

3.过关检测

1（2011•攀枝花）

（1）现有两个标记模糊，外形相同，额定电压都是220V，但额定功率相差较大的白纸灯泡．请你简要写出两种方法，来判断哪一个的额定功率比较大？

2

②

（2）小红同学做“测量小灯泡的功率”实验，电源电压是1.5V的整数倍（即电源由几节干电池串联组成），滑动变阻器标有“40Ω3A”字样，所用小灯泡是额定电压为“2V”“2.5V”“3.8V”中的一个，小灯泡的额定功率在1.2W以内．她连接的实验电路图如下图左所示，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，发现滑片在中点附近某位置时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如下图右所示．则：

①小灯泡正常发光时的电流A．

②你认为她选用的电源电压可能为V．

③根据你为她选定的电源电压，小灯泡的额定电压为V，小灯泡的额定功率为W．

2（2010年山东省泰安市中考物理试卷）家庭用电热水器铭牌上标有“220V5**W”的字样，其中额定功率值5后面两位数字模糊不清．实验室中常备仪器有：

一节干电池，一个滑动变阻器，一个开关，导线若干．

另外，还有可供选择的以下器材：

A．电流表A1（量程：

O～0.6A，0--3A）

B．电流表A2（量程：

O～0.6A，0～3A）

C．电压表V1（量程：

O～3V，O～15V）

D．电压表V2（量程：

O～3V，O～15V）

E．定值电阻R（阻值：

1Ω）

F．定值电阻R（阻值：

100Ω）

G．定值电阻R（阻值：

1000Ω）

请你利用实验室中的以上器材，设计实验，测量出电热水器的额定功率值．

（1）试写出设计实验的思路：

（2）为进行较准确的测量，你应选择的实验器材是

（填写器材前面字母序号）．

（3）在方框中画出实验电路图．

（4）设计出实验记录表格．

3（2010•六盘水）将下图中的电磁铁连入你设计的电路中（在方框内完成），要求：

（1）电路能改变电磁铁磁性的强弱；

（2）使小磁针静止时如图所示．

4（2010•潍坊）如图所示，是某互助小组制作的一台简易电动机．用硬金属丝做两个支架，分别与电池的两级相连，用漆包线绕成一个矩形线圈，以线圈引线为轴．用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端刮去半周漆皮将线圈放在支架上，磁体放在线圈下．接通电源并用手轻推一下线圈，线圈就会不停的转动起来．请问：

（1）推一下线圈的原因是：

（2）线圈不停转动的原因是：

．

（3）要使线圈的转动方向发生改变，请提出两个方案：

①

②

5（2011年辽宁省鞍山市中考物理试卷）如图所示，是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”实验装置．铜棒ab、电流表、开关组成闭合电路．

（1）闭合开关后，使铜棒ab上下运动，电流表指针（填“能”或“不能”）发生偏转．

（2）要使电流表指针发生偏转，铜棒ab应运动，这是一种现象，利用这一原理可制成．

（3）要使电流表指针偏转方向发生改变，可以采取两种方法．

方法一：

方法二：

6（2012年北京市平谷区中考物理一模试卷）实验桌上摆放着如下实验器材：

满足实验要求的电源1个、阻值已知的定值电阻（R0）和电阻箱（电路图符号）各一个，电流表、电压表各1块，滑动变阻器1个，开关1个，导线若干．请选用上述实验器材，设计一个实验证明“两个电阻R0与R串联，当通过这两个电阻的电流和电阻R0保持不变时，这两个电阻串联后的总功率与电阻R的关系为：

P=I2R+k（k为常量）”．请你画出实验电路图，写出实验步骤，画出实验数据记录表．

7（2012年江苏省苏北五校中考物理一模试卷）小明设计了一种“自动限重器”，如图（甲）所示．该装置由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机（实质是电动机）、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等．压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图（乙）所示．当货架承受的压力达到限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品．已知控制电路的电源电压U=6V，电磁继电器线圈的阻值忽略不计．请你解答下列问题：

（1）由图（乙）中的图象可知，随着压力F的增大，压敏电阻R1的阻值将

（2）用笔画线代替导线将图（甲）的电路连接完整．

（3）随着控制电路电流的增大，电磁铁的磁性将，当电磁继电器线圈中的电流大小为30mA时，衔铁被吸下．若货架能承受的最大压力为800N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为Ω．

第三类生活器具设计类型

1.典例剖析

例1小明家的插座由于使用次数过多，造成与插头接触不良，使接触处电阻变大．在使用这个插座时，小明发现插头处很热，而与插头相连的导线却不怎么热．他的猜想是：

在这种情况下，电阻越大，电流产生的热量越多．为了验证自己的猜想，他从实验室找来一段阻值较大的电阻丝R1、一段阻值较小的电阻丝R2、相同的烧瓶和温度计各两个、足够多的煤油、新干电池和导线若干．进行了实验．

（1）他在两个烧瓶中装入质量和初温都相同的煤油，按图甲和乙组成两个电路，保证通电时间相同，通过观察来比较电流产生热量的大小．

（2）他发现电流通过R2产生的热量多，这与他的猜想不一致，原因是什么？

（3）利用以上器材，改进实验电路，可以验证小明的猜想．请你在下面虚线框中画出改进后的电路图．

（4）小明买来新的三孔插座，在更换插座时，他发现自己家的老式楼房里没有安装地线．小明认为，零线在外就已经和大地相连，把图中A孔与B点连接起来，就可以将A孔接地了．如果按小明的想法连接，当C点出现断路时，将带有金属外壳的用电器接人插座后，带来的安全隐患是．（只有一个选项正确，将正确选项的序号填在横线上）A、用电器开关闭合时，外壳会带电，人接触外壳易触电

B、用电器开关闭合时，会短路，造成电流过大，引起火灾

C、无论用电器开关是否闭合，外壳都会带电，人接触外壳易触电

D、用电器外壳无法接地，当用电器绝缘部分破损或潮湿时，外壳才带电，人接触外壳易触电．

故答案是：

（1）温度计的示数（或温度计示数的变化、温度计示数变化的快慢、温度计液柱的高低、煤油的温度等）

（2）没有使通过两个电阻丝的电流相等（或猜想是在电流相等的条件下，而实际是在电压相等的条件下等）

（3）如图所示（任一幅图均可）（4）A．

方法总结：

前3个问题考查了利用控制变量法进行探究电流产生的热量与电阻大小的关系，正是由于没有采用控制变量法，才出现了问题；第（4）问题考查了电流的热效应在家庭电路中造成的危害及防止危害的措施，增强学生安全用电意识．

例2小明利用如图所示电能表测量电冰箱的功率，在此表后

面只接一个电冰箱时，小明发现3min表盘转了15r，则电冰箱在这段时间内消耗的电能是kW•h，合J．电冰箱的功率是W．

方法总结：

本题考查对电能表参数的理解和电能、电功率的计算，关键是对电能表各参数的理解。

2.中考真题展台3-5题

1（2011•葫芦岛）爸爸想要给7岁双胞胎兄弟的卧室中各安装一只8W左右的照明灯，家中现有“220V　25W”和“220V　40W”两只灯泡，聪明的爸爸将两只灯泡串联起来连接在家庭电路中，使想法得以实现．弟弟说要大灯泡（40W），因为大的亮．（灯丝电阻不随温度变化）

（1）弟弟的说法正确吗？

（2）理由是

2（2010•常州）夏日炎炎，蚊子滋生，传播疾病，令人烦恼．小明根据蚊子在夜间具有趋光性（尤其是紫色光）的特点，打算自制灭蚊灯．

小明从废旧节日彩灯上拆得一个紫色小灯泡，其额定电压为2.5V．为测得小