江苏省2018-2020年三年中考物理真题分类汇编专题：18电功率含解析 61页

1 专题 18 电功率 一．选择题 1．（2020•南通）图甲为天然气泄漏检测电路原理图，电源电压恒定，R0 为定值电阻，气敏 传感器两端电压 UQ 随天然气浓度 C 变化的关系如图乙，则下列描述 R0 的功率 P0，电路的 总功率 P 随天然气浓度 C 变化的关系图线中，可能正确的是（ ） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】由题图可知，R0 与气敏传感器串联，电压表测气敏传感器两端的电压。 由图乙可得，气敏传感器两端的电压与天然气浓度 C 成正比，即根据串联电路的电阻分 压特点可知：气敏传感器的阻值变大， 所以，气敏传感器的阻值（R 气）与天然气浓度 C 也成正比。 A 和 B、R0 的功率 P0＝ ＝ ，故 P0 与 U0 是一个二次函数关系，因 U0 与 C 是一 个一次函数关系（成正比），所以 P0 与 C 项是二次函数关系。故 A、B 错误； 2 C 和 D、电路总功率 P＝ ，R 气随 C 的增大而增大，所以 P 随 C 的增大而减小，故 C 正确，D 错误。 故选：C。 2．（2020•宿迁）图是探究“影响电流热效应因素”的实验装置，将 R1、R2 两电阻丝密封在 两只完全相同的烧瓶内，且 R1＞R2，瓶内装入等质量的煤油，下列说法错误的是（ ） A．烧瓶内选用比热容较小的液体，可以使实验现象更明显 B．该装置可以探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系 C．实验中通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少 D．若要比较水和煤油的比热容大小，只需将一个烧瓶内的煤油换成等质量的水即可 【答案】D 【解析】 A、在液体质量相同、吸收热量相同的情况下，比热容小的物质温度要升高的多，所以用 比热容小的液体可以使实验现象更明显，故 A 正确； B、由图可知，该电路为串联电路，通过两个电阻的电流和通电时间是相同的，电阻不同， 所以该装置可以探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系，故 B 正确； C、通电后电流通过电阻丝做功，产生热量使煤油的温度升高，通过观察温度计的示数大 小来判断电流产生的热量的多少，这个研究方法为转换法，故 C 正确； D、比较水和煤油的比热容大小时，需要用相同的加热器加热质量相同的不同液体，使它 们在相同的时间内吸收相同的热量，所以需要控制两个电阻的装置相同，故 D 错误。 本题选错误的； 故选：D。 3 3．（2020•无锡）在测量额定电压为 2.5V 的小灯泡的电功率时。小红所观察和记录的结果如 表所示。 小灯泡两端 的电压 U/V 0.5 1.0 1.5 2 2.5 3 通过小灯泡 的电流 I/A 0.12 0.16 0.19 0.23 0.25 0.28 小灯泡的亮 度 暗→亮 正常发光 过亮 分析实验记录，她得出了以下结论 ①小灯泡的额定功率为 0.625W ②小灯泡的实际功率越大，亮度越亮 ③小灯泡的电阻随两端的电压升高而增大 ①小灯泡和阻值为 2Ω的定值电阻串联接在电压为 3V 的电源两端时，能正常发光 其中正确的是（ ） A．只有① B．只有①② C．只有①②③ D．①②③④都正确 【答案】D 【解析】 ①灯泡两端电压等于额定电压 2.5V 时正常发光，由表中数据知，此时通过灯泡的电流为 0.25A， 所以灯泡的额定功率 P＝UI＝2.5V×0.25A＝0.625W，故①正确； ②由表中数据知，灯泡两端电压越大，通过的电流也越大，由 P＝UI 可知，灯泡的实际 功率越大，小灯泡越亮，故②正确； ③由 R＝ 计算可得，各次实验灯泡电阻分别为：4.17Ω、6.25Ω、7.89Ω、8.70Ω、10Ω、 10.71Ω，所以小灯泡的电阻随两端的电压升高而增大，故③正确； ④小灯泡和阻值为 2Ω的定值电阻串联接在电压为 3V 的电源两端， 4 由表中数据知，当灯泡电压 2.5V，对应电流为 0.25A， 此时定值电阻两端电压：UR＝IR＝0.25A×2Ω＝0.5V， 恰好满足电源电压：U＝UL+UR＝0.5V+2.5V＝3V， 所以灯泡能正常发光，故④正确。 故选：D。 4．（2020•淮安）如图所示分别是小英家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息 可知，下列选项中正确的是（ ） A．小英家家庭电路中的干路电流不得超过 10A B．小英家上个月消耗的电能为 1011kW•h C．电能表上指示灯闪烁 320 次，表示家庭电路消耗电能 0.2J D．电能表上指示灯闪烁的次数越多，说明电路中消耗的电能越多 【答案】D 【解析】 A、由图知电能表允许通过的最大电流为 40A，因此小英家干路中的电流不得超过 40A， 故 A 错误； B、小英家上月消耗的电能为：5647.8kW•h﹣5546.7kW•h＝101.1kW•h，故 B 错误； C、指示灯闪烁 320 次消耗的电能：W＝ kW•h＝0.2kW•h；故 C 错误； D、1600imp/kW•h 表示每消耗 1kW•h 的电能，指示灯闪烁 1600 次，电能表上指示灯闪烁 的次数越多，则电路中消耗的电能越多，故 D 正确。 故选：D。 5．（2020•连云港）如图甲所示电路中，R 为定值电阻，R1 为滑动变阻器。图乙是该滑动变 阻器滑片从一端移至另一端过程中变阻器的电功率与其电阻的关系图象。下列说法正确 5 的是（ ） A．电源电压为 3V B．电压表的最大示数为 2V C．整个电路功率变化了 0.1W D．电流表的示数变化了 0.4A 【答案】D 【解析】由电路图可知，R1 与 R 串联，电压表测 R1 两端的电压，电流表测电路中的电流。 A、由图乙可知，当 R1＝10Ω时，P1＝0.9W，当 R1′＝20Ω时，P1′＝0.8W， 因串联电路中各处的电流相等， 所以，由 P＝UI＝I2R 可得，电路中的电流分别为： I1＝ ＝ ＝0.3A，I2＝ ＝ ＝0.2A， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，且电源的电压不变， 所以，由 I＝ 可得，电源的电压： U＝I1（R+R1）＝I2（R+R1′），即 0.3A×（R+10Ω）＝0.2A×（R+20Ω）， 解得：R＝10Ω， 电源的电压 U＝I1（R+R1）＝0.3A×（10Ω+10Ω）＝6V，故 A 错误； B、当 R1′＝20Ω时，变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，电压表的示数 最大， 则电压表的最大示数 U1′＝I2R1′＝0.2A×20Ω＝4V，故 B 错误； C、当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路的总电阻最小，整个电路的总功率最大， 6 则 P 大＝ ＝ ＝3.6W， 当 R1′＝20Ω时，变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，整个电路的总功 率最小， 则 P 小＝UI2＝6V×0.2A＝1.2W， 所以，整个电路功率变化了：△P＝P 大﹣P 小＝3.6W﹣1.2W＝2.4W，故 C 错误； D、当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路的总电阻最小，电路中电流表的示数最 大， 则 I 大＝ ＝ ＝0.6A， 当 R1′＝20Ω时，变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，即电流表的示数 最小， 所以，电流表的示数变化了：△I＝I 大﹣I2＝0.6A﹣0.2A＝0.4A，故 D 正确。 故选：D。 6．（2020•泰州）如图甲所示电路，电源电压恒为 6V，滑动变阻器 R 的规格为“25Ω 1A”， 电流表量程选择“0～0.6A”，电压表量程选择“0～3V”，小灯泡上标有“4.5V 0.3A”字 样，其 I﹣U 图象如图乙所示，闭合开关 S，为保证电路安全，在移动滑片 P 的过程中， 下列选项正确的是（ ） A．电路的最大功率是 3.6W B．小灯泡的最小功率是 0.75W 7 C．电流表的最小示数是 0.15A D．电流表的最大示数是 0.4A 【答案】B 【解析】AD．由图可知，小灯泡与滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压， 电流表测量电路中的电流；题意可知，为保证电路安全，电路中允许通过的最大电流是 0.3A，即电流表的最大示数是 0.3A，电路的最大功率是： P＝UI＝6V×0.3A＝1.8W，故 AD 错误； BC．由串联电路的分压特点可知，当滑动变阻器接入电路的电阻最大时，滑动变阻器两 端的电压最大时，灯泡两端的电压最小，而且此时流过小灯泡的电流也最小，即电流表 的示数最小；即当电压表的示数为 3V 时，小灯泡的电功率最小，此时小灯泡两端的电压 为： UL＝U﹣U 滑＝6V﹣3V＝3V， 由图乙可知，此时流过小灯泡的最小电流是 0.25A，小灯泡的最小功率是 PL＝ULIL＝3V×0.25A＝0.75W，故 B 正确；C 错误。 故选：B。 7．（2019•镇江）下列选项中，利用电流的热效应工作的家用电器是（ ） A．油烟机 B．电热毯 C．洗衣机 D．电风扇 【答案】B 【解析】 A、油烟机工作时，主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故 A 错误； B、电热毯工作时，主要把电能转化为内能，是利用电流热效应工作的，故 B 正确； C、洗衣机工作时，主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故 C 错误； D、电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故 D 错误。 故选：B。 8．（2019•苏州）额定电压均为 6V 的甲、乙两灯，I﹣U 图线如图所示。下列说法正确的是 （ ） 8 A．甲、乙两灯的电阻均随电压增大而减小 B．甲、乙两灯的额定功率之比为 4：1 C．甲、乙两灯并联接在电压为 2V 的电源两端时，电阻之比为 3：2 D．甲、乙两灯串联接在电压为 8V 的电源两端时，实际功率之比为 1：3 【答案】D 【解析】 A．由甲、乙曲线图可知，灯泡的电阻随电压的增大而增大。故 A 错误； B．由于甲、乙两灯的额定电压均为 6V，由图象可知：I 甲额＝0.6A，I 乙额＝0.3A， 则： ＝ ＝ ＝ ＝ ，故 B 错误； C、甲、乙两灯并联在 2V 的电源两端时，由图象可知：I 甲＝0.3A，I 乙＝0.2A，根据 I＝ 可得电阻之比； ＝ ＝ ＝ ＝ ，故 C 错误； D．把甲、乙两灯串联接在 8V 的电源上时，通过它们的电流相等，且电源的电压等于两 灯泡两端的电压之和，由图象可知，当电路中的电流为 0.3A，甲灯的实际电压为 2V，乙 灯的实际电压为 6V 时满足电源电压为 8V，所以实际功率之比：P 甲：P 乙＝U 甲 I：U 乙 I＝ 2V：6V＝1：3，故 D 正确。 故选：D。 9．（2019•无锡）如图所示，在接线柱间接入熔丝和铜丝，熔丝电阻大于铜丝。接通电源， 闭合开关 S，依次闭合各小灯泡支路的开关，可以看到电流表的示数逐渐增大；再闭合电 9 炉丝支路的开关时，会发现熔丝被熔断。下列说法正确的是（ ） ①实验说明电路超负荷运行会引起安全事故 ②实验中通过熔丝的电流大于铜丝 ③通电相同的时间，熔丝所产生的热量多于铜丝 ④随着支路开关依次闭合，熔丝最终熔断说明电流通过导体产生的热量与电流强度有关 A．只有①② B．只有①③④ C．只有②③④ D．①②③④都正确 【答案】B 【解析】①由图知，小灯泡和电炉丝是并联的，并联电路干路电流等于各支路电流之和， 所以同时工作的用电器越多，干路电流越大，干路导线产生的热量越多，达到一定程度， 会引起熔丝熔断，甚至引发安全事故。故①正确； ②串联电路电流处处相等，熔丝和铜丝是串联在干路中的，所以通过熔丝的电流等于通 过铜丝的电流。故②错误； ③已知熔丝电阻大于铜丝，通过的电流相同，由焦耳定律 Q＝I2Rt 知，在相同时间，熔丝 产生的热量多。故③正确； ④并联电路中，干路电流等于各支路电流之和，随着支路开关依次闭合，干路电流逐渐 增大，熔丝最终熔断，说明电流通过导体产生的热量与电流强度有关。故④正确。 故选：B。 10．（2019•南京）如图所示电路，电源电压恒为 4.5V，定值电阻 R0 的阻值为 10Ω，滑动变 阻器的最大阻值为 30Ω，电阻箱 Rx 最大阻值为 999.9Ω，电流表量程为 0～0.6A，电压 表量程为 0～3V．闭合开关 S，下列说法正确的是（ ） 10 A．S1、S2 均向左闭合，Rx 允许接入电路的最大阻值为 20Ω B．S1、S2 均向右闭合，电路允许消耗的最大功率为 2.7W C．S1 向左、S2 向右闭合，Rx 允许接入电路的最大阻值为 60Ω D．S1 向右、S2 向左闭合，只调 Rx 使电流表示数减半后其阻值一定大于原来的 2 倍 【答案】D 【解析】（1）闭合开关 S，S1、S2 均向左闭合时，R0、Rx、滑动变阻器串联，电压表测 Rx 两端的电压，电流表测电路中的电流， 当滑动变阻器接入电路中的电阻最大且电压表的示数 Ux＝3V 时，电阻箱 Rx 接入电路中的 电阻最大， 因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，R0 和滑动变阻器两端的电压之和： U0 滑＝U﹣Ux＝4.5V﹣3V＝1.5V， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，电路中的电流： I1＝ ＝ ＝0.0375A， Rx 允许接入电路的最大阻值： Rx 大＝ ＝ ＝80Ω，故 A 错误； （2）闭合开关 S，S1、S2 均向右闭合时，R0、Rx、滑动变阻器串联，电压表测 R0 两端的电 压，电流表测电路中的电流， 当电压表的示数 U0＝3V 时，电路中的电流： 11 I2＝ ＝ ＝0.3A， 因串联电路中各处的电流相等，且电流表量程为 0～0.6A， 所以，电路中的最大电流为 0.3A， 则电路允许消耗的最大功率： P 大＝UI2＝4.5V×0.3A＝1.35W，故 B 错误； （3）闭合开关 S，S1 向左、S2 向右闭合时，R0、Rx、滑动变阻器串联，电压表测 R0 和 Rx 两端的电压，电流表测电路中的电流， 当滑动变阻器接入电路中的电阻最大且电压表的示数 U0x＝3V 时，电阻箱 Rx 接入电路中的 电阻最大， 此时滑动变阻器两端的电压： U 滑＝U﹣U0x＝4.5V﹣3V＝1.5V， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，电路中的电流： I3＝ ＝ ＝0.05A， 则 R0 和 Rx 的最大总阻值： R 总＝ ＝ ＝60Ω， 所以，Rx 允许接入电路的最大阻值： Rx 大′＝R 总﹣R0＝60Ω﹣10Ω＝50Ω，故 C 错误； （4）闭合开关 S，S1 向右、S2 向左闭合，R0、Rx、滑动变阻器串联，电压表被短路，电流 表测电路中的电流， 设此时电路的总电阻为 R 总′＝Rx+R0+R 滑，即 Rx＝R 总′﹣R0﹣R 滑， 只调 Rx 使电流表示数减半时，电路的总电阻 R 总″＝Rx′+R0+R 滑，即 Rx′＝R 总″﹣R0﹣R 滑， 由 R＝ 可知，只调 Rx 使电流表示数减半时，电路的总电阻 R 总″＝2（Rx+R0+R 滑）， 则 Rx′﹣Rx＝（R 总″﹣R0﹣R 滑）﹣（R 总′﹣R0﹣R 滑）＝R 总″﹣R 总′＝2（Rx+R0+R 滑）﹣ 12 （Rx+R0+R 滑）＝Rx+R0+R 滑＞Rx， 所以，Rx′＞2Rx，即只调 Rx 使电流表示数减半后其阻值一定大于原来的 2 倍，故 D 正确。 故选：D。 二．填空题 11．（2020•镇江）某电烤箱内部简化电路如图所示，R1 和 R2 为长度和材料均相同的电热丝， 铭牌上的部分参数如表所示。该电烤箱处于低温挡时，正常工作 12min 所消耗的电能为 0.1 kW⋅ h，R2 的阻值为 48.4 Ω，R1 的横截面积比 R2 的 小 。 电烤箱参数表 额定电压 220V 额定 功率 高温档 1500W 低温档 500W 【答案】0.1；48.4；小。 【解析】由电路图可知，当 S1、S2 都闭合时，R1、R2 并联，电路中的电阻最小，由 P＝ 可知，电烤箱的电功率较大，据此确定电烤箱为高温档； 开关 S1 闭合、S2 断开时，电路为 R1 的基本电路，电路的电阻较大，由 P＝ 可知，电烤 箱的电功率较小，据此确定电烤箱为低温档； （1）电烤箱低温挡正常工作 12min 消耗的电能： W＝P 低 t＝500×10﹣3kW× h＝0.1kW•h； （2）由 P＝ 可得，R1 的阻值： R1＝ ＝ ＝96.8Ω， 13 R2 的功率：P2＝P 高﹣P 低＝1500W﹣500W＝1000W， R2 的阻值： R2＝ ＝ ＝48.4Ω； （3）因 R1＞R2，而 R1 和 R2 为长度和材料均相同的电热丝，则 R1 的横截面积比 R2 小。 12．（2020•镇江）额定电压为 220V 的家用电暖器正常工作时，通过内部电热丝的电流为 5A， 则电热丝正常工作时的电阻为 44 Ω，工作 10min 产生的热量为 6.6×105 J．电热 丝通电后变得很烫，而连接的导线却不怎么热，这是由于导线电阻远 小于 （选填“大 于”或“小于”）电热丝电阻的缘故。 【答案】44；6.6×105；小于。 【解析】 （1）由题知，电暖器在 220V 电路中工作时，通过电热丝的电流为 5A， 由欧姆定律可得，电热丝正常工作时的电阻： R＝ ＝ ＝44Ω； 工作 10min 产生的热量： Q＝I2Rt＝（5A）2×44Ω×10×60s＝6.6×105J； （2）电热丝和导线串联在电路中，电流相等，电热丝比导线热，导线电阻比电热丝小得 多，由 Q＝I2Rt 知，相同时间里电流通过导线产生热量远远小于电热丝消耗的热量。 13．（2020•镇江）如图所示，电源电压为 6V，R 为“30Ω 0.25A”滑动变阻器，R1 为“10Ω 0.3A”电阻，R2 为“20Ω 0.4A”电阻，电压表量程为 0∼3V．①闭合 S1 和 S2，断开 S3 时， 调节 R，使其接入电路的阻值为 10Ω，此时电路消耗的电功率为 1.2 W；②断开 S1， 闭合 S2、S3，调节 R，使电压表的示数为 1V，则 R 接入电路的阻值为 6 Ω；③闭合所 有开关，在保证电路安全的前提下，电阻 R2 消耗的电功率范围为 0.45W～1.25W 。 14 【答案】1.2；6；0.45W～1.25W。 【解析】 （1）闭合 S1 和 S2，断开 S3 时，滑动变阻器与 R2 串联， 因为串联电路中的总电阻等于各分电阻之和，则电路的总电阻： R 总＝R2+R′＝20Ω+10Ω＝30Ω； 电路消耗的电功率 P 总＝ ＝ ＝1.2W； （2）断开 S1，闭合 S2、S3，滑动变阻器与 R1、R2 串联，电压表测 R 两端的电压， 则 R12＝R1+R2＝10Ω+20Ω＝30Ω； 因为串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以 R1、R2 两端的电压：U12＝U﹣UR＝6V﹣1V＝5V， 此时电路中的电流：I′＝ ＝ ＝ A， 根据 I＝ 可得： 滑动变阻器接入电路中的阻值：R″＝ ＝ ＝6Ω； （3）闭合所有开关，由于对 R1 短路，则滑动变阻器与 R2 串联，电压表测 R 两端的电压， 根据滑动变阻器和 R2 允许通过的最大电流确定电路中的最大电流，利用 P＝I2R 求出电阻 R2 消耗的最大电功率；当电压表的示数最大时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电 路中电流最小，R2 两端的电压最小，根据电阻的串联求出 R2 两端的电压，利用 P＝ 求 出电阻 R2 消耗的最小电功率。 因为串联电路中各处的电流相等，且滑动变阻器允许通过的最大电流为 0.25A，电阻 R2 15 允许通过的最大电流为 0.4A， 所以电路中的最大电流为 0.25A，此时 R2 消耗的最大电功率： P2 最大＝I 最大 2R2＝（0.25A）2×20Ω＝1.25W； 当电压表的示数 U 滑最大＝3V 时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电路中电流最小，R2 两端的电压最小， 因为串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以 R2 最小两端的电压：U2 最小＝U﹣U 滑最大＝6V﹣3V＝3V， R2 消耗的最小电功率： P2 最小＝ ＝0.45W。 14．（2020•镇江）经过 1.5h，小林家中电能表的示数从图示变 ，则此段 时间内电能表的转盘转动了 9900 圈，家庭电路实际消耗的功率为 2.2 kW；此段时 间内，若通过电能表的电流为其正常工作的最大电流 I，则 I＝ 10 A。 【答案】9900；2.2；10。 【解析】 由于电能表的最后一位数是小数，单位 kW•h，原来电能表的示数为 2020.7kW•h，后来电 能表的示数为 2024.0kW•h， 这段时间内消耗的电能： W＝2024.0kW•h﹣2020.7kW•h＝3.3kW•h， 3000r/kW•h 表示每消耗 1kW•h 的电能，电能表的转盘转 3000 转， 此段时间内电能表的转盘转数： 16 n＝3000r/kW•h×3.3kW•h＝9900r； 家庭电路实际消耗的功率： P＝ ＝ ＝2.2kW＝2200W； 由 P＝UI 得通过电能表的电流： I＝ ＝ ＝10A。 15．（2020•盐城）月底，小明对自家用电的情况进行调查，观察到电能表的表盘如图所示， 小明家中用电器正常使用的总功率不能超过 8800 W，用电器工作时消耗 0.5kW•h 的电 能，电能表指示灯闪烁 1600 次。若上月底电能表示数为 1877.6kW•h，则本月消耗的 电能为 140 kW•h。 【答案】8800；1600；140。 【解析】 （1）由图可知，通过电能表的最大电流为 40A，小明家中用电器正常使用的总功率的最 大值 P 最大＝UI 最大＝220V×40A＝8800W； （2）已知用电器工作时消耗 0.5kW•h 的电能， 则电能表指示灯闪烁的次数： 3200imp/（kW•h）×0.5kW•h＝1600imp； （3）由图可知，电能表的示数为 2017.6kW•h， 本月消耗的电能： W＝2017.6kW•h﹣1877.6kW•h＝140kW•h。 17 16．（2020•无锡）小明到早餐店吃早餐，发现电能表适用的额定电压为 220V，正常运行的 最大电流值为 20A，他观察到电能表示数在 20min 内增加了 1.1kW•h．且指示灯闪烁稳定， 则店内正在使用的用电器实际功率为 3300 W，通过电能表的电流为 15 A．此时店 主正拿出电饼铛，准备烙饼，小明注意到电饼铛的铭牌信息如表格中所示，于是提醒店 主不要使用，小明这样做的理由是 再接入 1350W 的电饼铛后的总电功率大于电能表允 许接入用电器的最大总电功率 。 额定电压 220V～ 额定频率 50Hz 额定功率 1350W 【答案】3300；15；再接入 1350W 的电饼铛后的总电功率大于电能表允许接入用电器的 最大总电功率。 【解析】 （1）由题意可知，20min 内用电器消耗的电能 W＝1.1kW•h， 店内正在使用的用电器实际功率： P＝ ＝ ＝3.3kW＝3300W， 由 P＝UI 可得通过电能表的电流： I＝ ＝ ＝15A； （2）电能表工作电压 U＝220V，正常运行通过的最大电流 I 最大＝20A， 电能表允许接入用电器的最大总电功率： P 最大＝UI 最大＝220V×20A＝4400W， 再接入 1350W 的电饼铛后的总电功率： P 总＝3300W+1350W＝4650W＞P 最大＝4400W； 所以电路中不能再接入一个功率为 1350W 的电饼铛。 17．（2020•扬州）某型号的电烤箱有“高温”和“低温”两档。电路如图所示，开关 S 接 1 18 时，是“高温”档；当开关 S 分别接“1”和“2”时，电流表的示数为 5A 和 1A；则电阻 R0＝ 44 Ω、R＝ 176 Ω．电烤箱处于“高温”档工作 10min 产生的热量为 6.6× 105 J。 【答案】1；44；176；6.6×105。 【解析】 （1）当 S 接 1 时，只有电阻 R0 接入电路中，总电阻为 R0；当 S 接 2 时，此时为串联电路， 总电阻为 R+R0；根据 P＝ 可知，在电源电压不变的情况下，总电阻越小，功率越大， 为高温档，所以开关 S 接 1 时，是“高温”档； （2）当开关 S 接“1”时电流表的示数为 5A，此时只有电阻 R0 接入电路中，根据欧姆定 律可得 R0 的电阻为：R0＝ ＝ ＝44Ω； 当开关 S 接“2”时电流表的示数为 1A，此时 R、R0 串联，根据欧姆定律可得总电阻为： R'＝ ＝ ＝220Ω； 则 R 的阻值为：R＝R'﹣R0＝220Ω﹣44Ω＝176Ω； （3）电烤箱处于“高温”档工作 10min 产生的热量为： Q＝W＝UI1t＝220V×5A×600s＝6.6×105J。 18．（2020•南京）有一款平面镜防雾膜，膜内装有电热丝，将它贴在镜的背面并通电，利用 电流的 热 效应，可防止水蒸气在镜面上 液化 （填物态变化名称），如图所示。防 雾膜的规格是 2W/dm2，一块面积为 30dm2 的防雾膜正常工作 10min 消耗的电能是 36000 J．小明站在镜前 0.6m 处，他在镜中的像和他相距 1.2 m。 19 【答案】热；液化；36000；1.2。 【解析】 ①一般导体都有电阻，由公式 Q＝I2Rt 知，电流通过导体时会产生热量，这种现象叫做电 流的热效应，所以平面镜防雾膜的电热丝是利用电流的热效应来工作的； ②温度较高的水蒸气遇到温度低的镜面会液化成小水滴，镜面温度较高时可以避免水蒸 气在镜面上液化； ③防雾膜的规格是 2W/dm2，意思是面积为 1dm2 的防雾膜消耗的功率是 2W， 则面积为30dm2的防雾膜消耗的功率P′＝2W/dm2×30dm2＝60W，工作时间t＝10min＝600s， 所以该防雾膜正常工作 10min 消耗的电能： W＝Pt＝60W×600s＝36000J； ④由平面镜成像的特点可知，像到镜面的距离与物体到镜面的距离相等，已知小明站在 镜前 0.6m 处，所以他的像离镜面也是 0.6m，则他在镜中的像和他相距 0.6m+0.6m＝1.2m。 19．（2020•泰州）如图所示是小明“探究影响电流热效应的因素”的实验装置，在甲、乙两 瓶中装入质量和初温均相同的煤油，R1、R2 采用如图连接方式的目的是 控制电流和通电 时间相同 。闭合开关一段时间后，乙瓶中温度计的示数较高，由此说明通电导体产生 的热量与 电阻 有关。小华用相同装置（煤油质量也相等）同时进行实验，细心的小 红看到小明和小华两组电阻丝阻值相等的烧瓶中，小华这一组的煤油升温比小明的快， 比较发现：小华的滑动变阻器接入电路的阻值较小，根据这一现象，小红 能 （选填 “能”或“不能”）初步判断出通电导体产生的热量与通过导体的电流有关。 20 【答案】控制电流和通电时间相同；电阻；能。 【解析】由图可知，两电阻串联，目的是控制 R1 和 R2 中的电流相同，而且还可以控制通 电时间相同； 乙瓶中电热丝阻值较大，温度计的示数较高，说明在电流与通电时间相同的情况下，电 阻越大，产生的热量越多；说明通电导体产生的热量与电阻的大小有关。 由题意可知，小华和小明用相同的装置做实验，可知加热的电阻阻值相同；但小华的滑 动变阻器接入电路的阻值较小，由欧姆定律可知，小华做实验时电路中的电流较大，此 时小华这一组的煤油升温比小明的快，说明在通电时间和电阻大小相同的情况下，通过 导体的电流越大，产生的热量越大，即小红可以初步判断出通电导体产生的热量与通过 导体的电流有关。 20．（2020•苏州）如图所示为学校实验室中某电能表的表盘。 （1）该电能表示数为 1469.5 kW•h。 （2）小明利用该电能表和秒表检测一只标识为“220V 10W”节能灯的额定功率。他关闭 其他用电器，将该节能灯接入 220V 的测量电路，设计了以下三种测量方案： 方案一：测量出电能表显示消耗 1kW•h 电能所用的时间 t； 方案二：测量出 1min 时间内电能表转盘转过的圈数 n； 方案三：测量出电能表转盘转过 1 圈所用时间 t。 ①若使用方案二，小明计算额定功率的关系式应该为：P＝ 30n （单位：W）。（用数字 和 n 表示） ②比较三种方案，最可行的是方案 方案三 。 21 【答案】（1）1469.5；（2）①30n；方案三。 【解析】（1）电能表单位是 kw•h，最后一位是小数位，由图知电能表的示数是 1469.5kW •h。 （2）①方案二：2000r/kW•h 表示每消耗 1kW•h 的电能，电能表的转盘转 2000 转， 则节能灯 1min 消耗的电能：W＝ kW•h， 节能灯的实际电功率：P＝ ＝ ＝0.03nkW＝30nW； ②节能灯的功率：P＝10W＝0.01kW， 电能表转盘转一圈消耗的电能为：W＝ kW•h， 节能灯需要工作的时间：t＝ ＝ ＝0.05h＝180s； 由以上分析可知： 方案一：因节能灯功率较小，测量出电能表显示消耗 1kW•h 电能所用的时间 t 较长，不 易操作； 方案二：因节能灯功率较小，小灯泡工作 1min“电能表转动不到一圈，无法测量； 方案三：电能表转盘转动 1 圈消耗的电能可供节能灯工作 180s，比较容易测量。 比较可知，方案三容易操作，实验误差较小，最可行。 21．（2020•南京）一个密封盒的表面可见两个接线柱、一个灯泡和一个可调变阻器的旋钮。 盒内只有灯泡和变阻器两个用电器，小明想探究它们的连接方式，连接了如图所示的电 路（电源电压恒为 3V），做了两次实验，部分数据记录如表格所示。 22 实验序号 变阻器电阻 R/Ω 电流表示数 I/A ① 15 0.5 ② 5 （1）灯泡和变阻器的连接方式是 并 联， （2）第一次实验中，电路消耗的总功率是 1.5 W，灯泡工作时的电阻是 10 Ω。 （3）第二次实验中，电流表示数是 0.9 A，变阻器工作 1min 产生的热量是 108 J。 【答案】（1）并；（2）1.5；10；（3）0.9；108。 【解析】 （1）由表格数据可知，变阻器接入电路中的电阻 R＝15Ω时，电路的总电流 I＝0.5A， 由 I＝ 可得，电路的总电阻 R 总＝ ＝ ＝6Ω， 因并联电路中总电阻小于任何一个分度值，串联电路中总电阻大于任何一个分度值， 所以，由 R 总＜R 可知，灯泡和变阻器的连接方式是并联； （2）第一次实验中，电路消耗的总功率 P＝UI＝3V×0.5A＝1.5W， 因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和， 所以， ＝ + ，即 ＝ + ， 解得：RL＝10Ω，即灯泡工作时的电阻是 10Ω； （3）第二次实验中，变阻器接入电路中的电阻 R′＝5Ω时， 因并联电路中各支路独立工作、互不影响， 所以，通过灯泡的电流不变，则灯泡的电阻不变，此时电路的总电阻 R 总′＝ ＝ 23 ＝ Ω， 则电流表的示数 I′＝ ＝ ＝0.9A， 因并联电路中各支路两端的电压相等， 所以，变阻器工作 1min 产生的热量 QR＝WR＝ t＝ ×60s＝108J。 22．（2019•南通）某款家用吸尘器额定电压为 220V，额定电流为 4A，吸尘器能吸取灰尘是 利用了 大气压 。吸尘器的额定功率为 880 W，正常工作 15min，使标有“800imp/ （kW•h）”的电能表指示灯共闪烁 176 次。若吸尘器正常工作时，电动机的发热功率 为 32W，则电动机线圈的电阻为 2 Ω。 【答案】大气压； 880；176； 2。 【解析】 （1）吸尘器在工作时，由于转动的扇叶处气体的流速大，压强小，从而在周围大气压的 作用下将灰尘、纸屑等垃圾“吸”入，利用了大气压。 （2）吸尘器的额定功率： P＝UI＝220V×4A＝880W； （3）正常工作 15min 消耗的电能： W＝Pt＝880W×15×60s＝7.92×105J＝0.22kW•h， 电能表指示灯共闪烁次数： n＝800imp/（kW•h）×0.22kW•h＝176imp（次）； （4）由 P＝I2R 可得电动机线圈的电阻： R＝ ＝ ＝2Ω。 23．（2019•镇江）小明发现家中图示电能表的转盘在 40min 内转动了 3600 圈，则他家中用 电器实际消耗的电能为 1.2 kW•h，实际功率为 1.8 kW；若该电能表能正常工作的 最大电流为 10A，则小明家中还能接入额定功率为 400 W 的用电器。 24 【答案】1.2；1.8；400。 【解析】 （1）3000r/kW•h 表示的是电路中每消耗 1kW•h 的电能，电能表转盘转过 3000r， 转盘转 3600 圈消耗的电能： W＝ kW•h＝1.2kW•h， 实际功率： P＝ ＝ ＝1.8kW＝1800W； （2）电能表允许接入用电器的最大功率： P 最大＝UI 最大＝220V×10A＝2200W， 还可以接入的用电器的功率： P′＝P 最大﹣P＝2200W﹣1800W＝400W。 24．（2019•常州）小明家电能表上月底的示数为 ，本月底的 示数如图所示，他家本月消耗电能 100.5 kW•h．小明家同时工作的用电器总功率不得 超过 8800 W．小明将一个电风扇单独接入电路中，10min 内电能表的指示灯闪烁了 32 次，此过程中电风扇消耗电能 3.6×104 J，其功率为 60 W。 25 【答案】100.5；8800；3.6×104；60。 【解析】 （1）由图示电能表可知，上月底电能表的示数为 2818.2kW•h，本月底电能表示数为 2918.7kW•h， 本月消耗的电能是：W＝2918.7kW•h﹣2818.2kW•h＝100.5kW•h； （2）由图示电能表可知，电能表正常工作时的电压是 220V，平时允许通过的最大电流是 40A，则电能表允许的用电器最大总功率： P＝UI＝220V×40A＝8800W； （3）3200imp/（kW•h）表示电路中每消耗 1kW•h 的电能，指示灯闪烁 3200 次； 当指示灯闪烁 32 次时消耗的电能： W′＝ kW•h＝0.01kW•h＝3.6×104J， 电风扇的电功率： P＝ ＝ ＝60W。 25．（2019•扬州）华为公司推出首款 5G 折叠屏 MateX 手机，该款手机采用向外折叠、可弯 曲的屏幕，屏幕材料具有的特性是 柔韧性 ；给手机充电是把 电 能转化为化学能； 手机采用双电池结构，电池总容量高达 4500mAh，可以在 30min 内快速充电 80%，则充电 电流为 7.2 A。 【答案】柔韧性；电；7.2。 【解析】 （1）手机采用向外折叠、可弯曲的屏幕，屏幕材料具有的特性是柔韧性； （2）给手机充电，消耗电能，转化为化学能储存在电池内； （3）由题意可得，30min 内的充电量（电荷量）： Q＝4500mAh×80%＝3600mAh＝3.6A×3600s＝12960C， 则充电电流： I＝ ＝ ＝7.2A。 26 26．（2019•无锡）小明让家中某用电器单独工作 0.5h，观察到家中电能表的示数由 变为 ，则该用电器消耗的电能 是 1 kW•h，实际功率为 2 kW。 【答案】1；2。 【解析】 由图知，用电器消耗的电能： W＝28.5kW•h﹣27.5kW•h＝1kW•h， 该用电器的实际功率： P＝ ＝ ＝2kW。 三．实验探究题 27．（2020•镇江）小华用图 1 所示电路来测量小灯泡的电功率（部分器材的规格已标明）。 （1）图 1 是小华正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）时的实验电路。请指出图中 在器材操作上存在的两个不妥之处：① 开关闭合 ；② 没有将变阻器最大电阻连入 电路 。 （2）闭合开关进行实验，小华发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数始终为 3V，而 电流表示数始终为零。已知仅导线发生故障，则图 1 中导线 ① （选填“①”、“②” 或“③”）发生了 断路 （填写故障名称）。 27 （3）小华进行了六次实验，记录实验数据并在 U﹣I 图象中描点，得到小灯泡两端的电 压与电流的关系 图象如图 2 所示。则根据记录的数据和图象可知： ①小灯泡的额定功率为 0.75 W。 ②实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为 D 。 A.5Ω 2A B.10Ω 2A C.20Ω 1A D.30Ω 1A （4）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 图象应为图 3 中的虚线 ① （选填“①”、“②”或“③”），你选择的依 据是 电源电压为 3V，灯的 U﹣I 图象与变阻器电流随电压的变化关系图象交点，表示灯 的电压与变阻器的电压相等，由串联电路电压的规律，此时灯与变阻电压的电压都为 1.5V 。 【答案】（1）①开关闭合；②没有将变阻器最大电阻连入电路；（2）①；断路；（3）① 0.75；②D；（4）①；电源电压为 3V，灯的 U﹣I 图象与变阻器电流随电压的变化关系图 象交点，表示灯的电压与变阻器的电压相等，由串联电路电压的规律，此时灯与变阻电 压的电压都为 1.5V。 【解析】 （1）两个不妥之处：①开关闭合；②没有将变阻器最大电阻连入电路； （2）电流表示数始终为零，电路可能断路，电压表示数始终为 3V，说明电压表与电源连 通，已知仅导线发生故障，则图 1 中导线①发生了断路，导致电压表串联在电路中了； （3）根据 U﹣I 图象知，灯在额定电压下的电流为 0.3A， ①小灯泡的额定功率为： P＝ULI＝2.5V×0.3A＝0.75W。 ②根据 U﹣I 图象知，灯的电压为 0.5V 时，电流为 0.1A，由串联电路的规律及欧姆定律， 28 此时，实验中所使用的滑动变阻器连入电路的电阻为： R 滑＝ ＝ ＝25Ω，故变阻器的的规格可能为 30Ω 1A，选 D； （4）因电源电压为 3V，灯的 U﹣I 图象与变阻器电流随电压的变化关系图象交点，表示 灯的电压与变阻器的电压相等（串联电路各处的电流相等），故由串联电路电压的规律， 此时灯与变阻电压的电压都为 1.5V，由下图知，只有图 3 中的虚线①符合这个条件，故 他画出的 U﹣I 图象应为图 3 中的虚线。 28．（2020•泰州）如图甲是小红测量小灯泡额定功率的电路图，灯泡额定电压 U 额＝3.8V； （1）闭合开关，移动滑动变阻器滑片至图甲所示位置，电压表示数为 2V，为测量灯泡的 额定功率，应将滑动变阻器滑片向 A 端（选填“A”或“B”）移动； （2）当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则灯泡的额定电流 I 额＝ 0.3 A， 额定功率 P 额＝ 1.14 W。 【答案】（1）A；（2）0.3；1.14。 【解析】（1）当电压表示数为 2V 时，灯泡两端电压小于额定电压 2.5V，要测量灯泡的额 定功率，应减小滑动变阻器两端电压，由串联电路的分压原理知，应将滑动变阻器的滑 片向 A 端移动，直到电压表示数等于 2.5V 为止； （2）由图乙知，电流表使用小量程，分度值 0.2A，灯泡正常发光时通过的电流为 0.3A， 29 所以灯泡的额定功率 P＝UI＝3.8V×0.3A＝1.14W。 29．（2019•南通）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 灯泡短路 。 （3）排除故障，正确操作测得实验数据及现象记录如表。 实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 电压（V） 0.3 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.5 电流（A） 0.06 0.10 0.13 0.16 0.18 0.20 0.21 0 灯泡亮度 不亮 发红 弱光→强光 灯丝烧 断 ①小彩灯的额定功率为 1 W； ②在图乙中，作出灯丝烧断前的 I﹣U 关系图象； ③分析图象可知；小彩灯的电阻随着其两端电压的增大而 增大 。 30 （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 没有达到一定的电 压，金属丝上的绝缘材料仍没有被击穿 。 【答案】（1）见甲图；（2）灯泡短路；（3）①1；②如图乙所示；③增大；（4）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】（1）滑动变阻器要一上一下串联在电路中，电压表并联在灯泡的两端，因为小 灯泡的额定电压为 5V，所以电压表的量程为 0﹣15V，如图所示： （2）闭合开关后，电压表无示数，说明可能是电路断路或灯泡短路，电流表有示数，说 明电路是通路，而灯泡不发光，则该故障的原因可能是小灯泡发生了短路； （3）①由表格数据知当小灯泡两端的电压为 5V 时，电路的电流为 0.20A， 则小彩灯的额定功率为：P＝UI＝5V×0.20A＝1W； ②根据表格中的数据，描点画出图象，如图所示： ③由 I﹣U 图象知，灯泡的电压增大较快，而电流增大较慢，由欧姆定律可知灯泡的电阻 增大，这说明小彩灯的电阻随着其两端电压的增大而增大； （4）只有达到一定的电压时，金属丝上的绝缘材料才会被击穿，当一个灯泡的灯丝烧断 31 其余灯泡才会发光。 30．（2019•徐州）小明要测量额定电压为 2.5V 的小灯泡的功率。 （1）如图所示，电路图中没有标明电流表、电压表，请在相应圆圈内填入字母“A”“V” 完成电路图。 实验序号 ① ② ③ 电压 U/V 2.0 2.5 2.8 电流 I/A 0.22 0.24 0.26 （2）连接电路时，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到 b 端。 （3）小明测量的数据如上表所示，三次测量比较，小灯泡亮度变化情况是 A A．变亮 B．变暗 C．不变 （4）小灯泡的额定功率为 0.6 W。 【答案】（1）见上图；（2）b；（3）A；（4）0.6。 【解析】（1）电流表电阻很小，与电阻串联，电压表电阻很大，与电阻并联，如图所示： （2）为了保护电路，闭合开关前滑动变阻器的滑片应在阻值最大处，即 b 端； （3）根据 P＝UI 算出三次的功率依次是 0.44W、0.6W、0.728W，即随着电压的增大，实 32 际功率增大，灯泡变亮，故 A 正确； （4）灯泡的额定电压为 2.5V，额定电流为 0.24A， 额定功率 P＝UI＝2.5V×0.24A＝0.6W。 31．（2019•宿迁）图甲为测定额定电压为“2.5V”小灯泡电功率的实验电路，电源电压恒为 3V 不变。 （1）请用笔划线代替导线，将图甲中的实物图连接完整。 （2）闭合开关前，滑片应移到滑动变阻器的最 左 端（选填“左”或“右”）。 （3）正确连接好电路，闭合开关，发现灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数；移动滑 片，发现除了电流表示数改变外，其余均无变化。经检查，电压表完好，则故障可能是小灯 泡 短路 （选填“短路”或“断路” ）。 （4）排除故障后，移动滑片，实验小组记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成 图乙所示的 I﹣U 图象，由图象可计算出小灯泡的额定功率为 0.75 W。 （5）实验过程中，当电压表示数为 1V 时，滑动变阻器连入电路的阻值为 10 Ω。 【答案】（1）如上；（2）左；（3）短路；（4）0.75；（5）10。 【解析】（1）灯的额定电压为 2.5V，故电压表选用小量程与灯并联，变阻器按一上一下接 入电路中，如下所示： 33 （2）闭合开关前，滑片应移到滑动变阻器的阻值最大处，即最左端； （3）正确连接好电路，闭合开关，发电流表有示数，则电路为通路，灯泡不亮，电压表无 示数，因电压表完好，故障可能是小灯泡短路； （4）根据绘制成的图乙所示的 I﹣U 图象，灯在额定电压下的电流为 0.3A，由小灯泡的额 定功率为： P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W； （5）实验过程中，当电压表示数为 1V 时，电流为 0.2A，根据串联电路的规律及欧姆定律， 滑动变阻器连入电路的阻值为： R 滑＝ ＝ ＝10Ω。 32．（2019•淮安）如图中所示，在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压为 4.5V，小 灯泡额定电压为 2.5V，电阻约为 10Ω。 （1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。 （2）连接电路时，开关应处于 断开 状态。 （3）实验中无论怎么移动滑片 P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数， 34 原因可能是 灯泡断路 （写出一种即可） （4）排除故障后，移动滑片 P 到某位置，电压表示数如图乙所示，示数为 2.2 V；要测 量小灯泡的额定功率，应将滑片 P 向 B （选填“A”或“B”）端移动，使电压表示数为 2.5 V。 （5）移动滑片 P，记录多组对应的电压表和电流表的示数，绘制成 I﹣U 图象。根据图内所 给的信息。计算出小灯泡的额定功率是 0.5 W。 【答案】（1）见上图；（2）断开；（3）灯泡断路；（4）2.2；B；2.5；（5）0.5。 【解析】（1）灯泡的电流约：I＝ ＝ ＝0.25A，因此电流表选择 0～0.6A 的量程，并 且电流表与灯泡串联，电流从电流表的正接线柱流入，从负接线柱流出，如图： （2）连接电路时，开关要处于断开状态； （3）小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，则可能与电压表并联的灯泡断路； （4）电压表选择 0～3V 量程，每一个大格代表 1V，每一个小格代表 0.1V，电压为 2.1V； 灯泡实际电压小于额定电压，为了使灯泡正常发光，滑动变阻器分得的电压需减小，因此滑 片需向 B 端移动； （5）由图象知：灯泡在额定电压 2.5V 时，通过灯泡的电流为 0.2A，则小灯泡的额定功率： P＝UI＝2.5V×0.2A＝0.5W； 33．（2019•无锡）小明和小红做“测量小灯泡的功率”实验，实验目的是测量小灯泡的额定 功率和实际功率，器材有：电压恒为 4.5V 的电源、额定电压为 3.8V 的小灯泡、滑动变阻器 （20Ω 2A）、电压表、电流表、开关各一个，导线若干。 （1）小明连接了如图甲所示的电路，准备将电压表接在小灯泡两端，电压表的表盘如图乙 35 所示，小红认为这样连接电压表不妥，理出是： 电压表大量程分度值为 0.5V，测量额定 电压 3.8V 误差较大 。 （2）小明和小红讨论后，选择 0～3V 的量程，将电压表接在滑动变阻器的 A，B 接线柱上， 请你用笔画线代替导线，将电路连接完整。 （3）正确连接好电路后，他们采用合理的操作方式，闭合开关，移动滑片 P，读出电压表， 电流表的示数，观察小灯泡的亮度变化，记录在下表中。 电压表的示数 U/V 2.9 2.5 2.3 1.7 0.7 0.5 0 电流表的示数 I/A 0.20 0.22 0.24 0.26 0.31 0.34 灯的功率 小灯泡的亮度 逐渐变亮 ①为达成实验目的，请将表格中的栏目补充完整： 灯的功率 。 ②当电压表示数为 0.7V 时，电流表示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为 1.14 W。 ③实验结果表明，小灯泡的亮度与实际功率的关系是： 灯的实际功率越大，灯越亮 。 ④实验时，若移动滑片 P 至 B 端，则开关闭合后会出现 电压超过电压表量程 现象，导致 器材可能损坏。 【答案】（1）电压表大量程分度值为 0.5V，测量额定电压 3.8V 误差较大；（2）如上所示； （3）①灯的功率；②1.14；③灯的实际功率越大，灯越亮；④电压超过电压表量程。 【解析】（1）灯的额定电压为 3.8V，故选用电压表大量程 0﹣15V，其分度值为 0.5V，故测 36 量额定电压 3.8V 误差较大； （2）如下所示： 实验目的是测量小灯泡的额定功率和实际功率，电压表大量程分度值为 0.5V，测量额定电 压 3.8V 误差较大。 （3）①为达成实验目的，表格中的栏目为灯的功率； ②当电压表示数为 0.7V 时（灯的电压为 4.5V﹣0.7V＝3.8V），电流表示数如图丙所示，电 流表示数为 0.3A 则小灯泡的额定功率为： P＝UI＝3.8V×0.3A＝1.14W。 ③实验结果表明，小灯泡的亮度与实际功率的关系是：灯的实际功率越大，灯越亮。 ④由表中第 1 组数据，根据欧姆定律，变阻器连入电路中的电阻： R 滑＝ ＝ ＝14.5Ω，实验时，若移动滑片 P 至 B 端，即变阻器的最大电阻 20Ω连入 电路中，由分压原理，则开关闭合后电压表示数变大，会出现超过电压表量程现象，导致器 材可能损坏。 34．（2019•盐城）小华做“测量小灯泡的功率”的实验，并探究小灯泡亮度与功率的关系， 电源电压为 4V，保持不变，小灯泡额定电压为 2.5V，滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样。 （1）图甲所示是小华正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）时的实验电路。请指出图 中在器材操作上存在的不妥之处： 开关是闭合的 。 （2）下表是记录与处理实验数据的表格（部分），表中 A 和 B 处内容是 灯的功率 和 灯 的亮度 。 37 小灯泡的规格 电压表的示数 U/V 电流表的示数 I/A A B U 额＝2.5V 1.0 0.1 / / （3）实验中测出在 U＝2.0V 时的功率后，要测量其额定功率，滑动变阻器的滑片应向 右 移动：当电压表的示数达到额定电压时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 0.8 W。 （4）小明认为（2）中表格内数据不是真实的。你 同意 （同意/不同意）小明的观点， 写出你判的依据。答： 变阻器连入电路的电阻 30Ω大于变阻器的最大电阻 。 【答案】（1）开关是闭合的；（2）灯的功率；灯的亮度；（3）右；0.8；（4）同意；变阻器 连入电路的电阻 30Ω大于变阻器的最大电阻。 【解析】（1）图甲所示是小华正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）时的实验电路，在 器材操作上存在的不妥之处：开关是闭合的； （2）探究小灯泡亮度与功率的关系，故表中 A 和 B 处内容是灯的功率和灯的亮度； （3）灯在额定电压下正常发光，图中电压选用小量程，示数为 2V 小于灯的额定电压 2.5V， 应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变 阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向右移动，当电压表的示数达到额定电压时，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 0.32A，则小灯泡的额定功 率为： P＝UI＝2.5V×0.32A＝0.8W； （4）由表中数据，根据串联电路的规律和欧姆定律，变阻器连入电路的电阻： 38 R 滑大＝ ＝ ＝30Ω＞20Ω，即大于变阻器的最大电阻，所以（2）中表格内数据 不是真实的，同意小明的观点。 35．（2019•扬州）在“测量小灯泡电功率”的实验中（小灯泡标有“2.5V”字样）。 （1）如图甲所示，正确连接电路后，闭合开关，小明发现无论怎样调节滑动变阻器，灯泡 都不亮，电流表无示数，电压表有示数，则电路故障可能是 灯泡断路 。 （2）排除故障后，移动滑片 P 到某一位置时，电压表示数如图乙所示，为了继续完成实验， 应将滑片 P 向 A （A/B）端移动。小明根据实验所测的数据，作出如图丙所示的图象，则 小灯泡的额定功率为 0.5 W。 （3）测量结束后，小明应先 断开开关 ，然后拆除 电源 上的导线，再拆除其它导线。 （4）小明对本实验进行了拓展思考，以下探究活动用该实验装置中的器材不能完成的是 D A．测量小灯泡的电阻 B．探究串联电路电流的特点 C．探究串联电路电压的特点 D．探究电流与电压的关系 【答案】（1）灯泡断路；（2）A；0.5；（3）断开开关；电源；（4）D。 【解析】（1）如图甲所示，正确连接电路后，闭合开关，小明发现无论怎样调节滑动变阻器， 灯泡都不亮，电流表无示数，电压表有示数，则电路故障可能是灯泡断路。 （2）灯在额定电压下正常发光，图中电压选用小量程，分度值为 0.1V，示数为 2.2V，小于 灯的额定电压 2.5V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压， 由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向 A 端移动，直到电压表示数为 额定电压； 39 由如图丙所示的图象知，灯在额定电压下的电流为 0.2A，则小灯泡的额定功率为： P＝UI＝2.5V×0.2A＝0.5W； （3）为保护电路，测量结束后，小明应先断开开关，然后拆除电源上的导线，再拆除其它 导线； （4）A．由 R＝ ，可测量小灯泡的电阻； B．将电流分别串联在电路不同处，可探究串联电路电流的特点； C．分别将电压表串联在用电器两端，可探究电流与电压的关系； D、探究电流与电压的关系要控制电阻不变，灯的电阻随温度的变化而变化，不可行。 故选 D。 四．计算题 36．（2020•镇江）“超级电容”电动公交车利用超级电容替代电池储存电能，仅需在起始站 和终点站充电数分钟就能完成一次运营。在平直公路上某次运营过程简化为图示三个阶段： 阶段一：公交车充满电后，从起始站加速运动至 A 处时速度达到 54km/h，此阶段电容释放 的电能为 E1＝1.5×106J，其中 80%转化为车的动能。 阶段二：公交车从 A 处开始以 54km/h 的速度匀速行驶 100s 后到达 B 处，此阶段电容释放电 能的 90%用于维持公交车匀速行驶。公交车匀速行驶时所受阻力为 3000N。 阶段三：公交车从 B 处开始刹车，最后停在终点站。 （1）求公交车运动至 A 处时的动能 E2。 （2）在公交车匀速行驶的过程中，求电容释放的电能 E3。 （3）在进站刹车过程中，若公交车可将动能减少量的 75%回收为电能储存在电容中。 ①求进站刹车过程中回收的电能 E4。 ②到达终点站后，要将电容充满电，求需要充入的电能 E5。 【答案】（1）公交车运动至 A 处时的动能 E2 为 1.2×106J； 40 （2）在公交车匀速行驶的过程中，电容释放的电能 E3 为 5×106J； （3）①进站刹车过程中回收的电能 E4 为 9×105J； ②到达终点站后，要将电容充满电，需要充入的电能 E5 为 5.6×106J。 【解析】（1）因为释放的电能 80%转化为车的动能， 所以公交车运动至 A 处时的动能： E2＝E1×80%＝1.5×106J×80%＝1.2×106J； （2）公交车匀速行驶的速度为：v＝54km/h＝15m/s， 根据 v＝ 得，匀速行驶 100s 的路程为： s＝vt＝15m/s×100s＝1500m， 因为公交车匀速行驶时牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等， 所以公交车匀速行驶时所受牵引力：F＝f＝3000N， 牵引力做的功为： W＝Fs＝3000N×1500m＝4.5×106J， 因为电容释放电能的 90%用于维持公交车匀速行驶， 所以在公交车匀速行驶的过程中电容释放的电能为： E3＝ ＝ ＝5×106J； （3）①公交车匀速直线行驶时，动能不变，即动能为 E2＝1.2×106J； 因为公交车可将动能减少量的 75%回收为电能储存起来， 所以回收的电能为： E4＝E2×75%＝1.2×106J×75%＝9×105J； ②阶段一和阶段二释放的电能为： E 总＝E1+E3＝1.5×106J+5×106J＝6.5×106J， 需要充入的电能： E5＝E 总﹣E4＝6.5×106J﹣9×105J＝5.6×106J； 答：（1）公交车运动至 A 处时的动能 E2 为 1.2×106J； 41 （2）在公交车匀速行驶的过程中，电容释放的电能 E3 为 5×106J； （3）①进站刹车过程中回收的电能 E4 为 9×105J； ②到达终点站后，要将电容充满电，需要充入的电能 E5 为 5.6×106J。 37．（2020•盐城）如图甲所示为某电烤箱的内部简化电路，S1 为自动控制开关，R1 和 R2 均为 电热丝，图乙是电烤箱正常工作时电流随时间变化的图象。求： （1）低温挡工作时的功率； （2）电热丝 R2 的阻值； （3）15min 内 R1 消耗的电能。 【答案】（1）低温挡工作时的功率是 1320W； （2）电热丝 R2 的阻值是 55Ω； （3）15min 内 R1 消耗的电能是 0.33kW•h。 【解析】（1）由图可知，闭合开关 S，只有 R1 的简单电路，电路中的电阻较大，由 P＝ 可 知电功率较小，处于低温挡； 当 S 和 S1 闭合时，两个电阻并联，电路中的总电阻较小，由 P＝ 可知电功率较大，处于 高温挡； 由 P＝UI 可知，电压不变，低温挡时，通过电路的电流较小； 由图乙可知，低温挡时的电流是 6A，低温挡工作时的功率为： P 低＝UI 低＝220V×6A＝1320W； （2）由图乙可知，低温挡时只有 R1 的简单电路，低温挡时的电流是 6A，通过 R1 的电流是 6A，高温挡时的总电流是 10A，高温挡两个电阻并联， 42 由并联电路的特点可知通过 R1 的电流不变，由并联电路电流的规律可知，通过 R2 的电流为： I2＝I﹣I1＝10A﹣6A＝4A， 电热丝 R2 的阻值为： R2＝ ＝ ＝55Ω； （3）15min 内 R1 消耗的电能 W1＝UI1t＝220V×6A×15×60s＝1.188×106J＝0.33kW•h。 答：（1）低温挡工作时的功率是 1320W； （2）电热丝 R2 的阻值是 55Ω； （3）15min 内 R1 消耗的电能是 0.33kW•h。 38．（2020•扬州）如图所示电路中，电源电压不变，小灯泡 L 标有“3V 1.2W”的字样，R1、 R2 为定值电阻，R1＝15Ω，R2＝30Ω．当开关 S 闭合，S1、S2 都断开时小灯泡 L 正常发光（不 考虑温度对灯丝电阻的影响）。求： （1）电压表的示数； （2）当开关 S，S1 闭合，S2 断开时，电流表的示数； （3）当开关 S，S1、S2 都闭合时，整个电路消耗的电功率。 【答案】（1）电压表的示数为 6V； （2）当开关 S，S1 闭合，S2 断开时，电流表的示数为 0.6A； （3）当开关 S，S1、S2 都闭合时，整个电路消耗的电功率为 8.1W。 【解析】（1）当开关 S 闭合，S1、S2 都断开时，灯泡 L 与电阻 R1 串联，电压表测 R1 两端的电 压， 因串联电路中各处的电流相等，且小灯泡 L 正常发光， 43 所以，由 P＝UI 可得，电路中的电流 I＝ ＝ ＝0.4A， 由 I＝ 可得，电压表的示数 U1＝IR1＝0.4A×15Ω＝6V； （2）因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，电源的电压 U＝UL+U1＝3V+6V＝9V， 当开关 S，S1 闭合，S2 断开时，电路为 R1 的简单电路，电流表测电路中电流， 则电流表的示数 I1＝ ＝ ＝0.6A； （3）当开关 S，S1、S2 都闭合时，R1 与 R2 并联， 因并联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，电路的总电阻 R＝ ＝ ＝10Ω， 整个电路消耗的电功率 P＝ ＝ ＝8.1W。 答：（1）电压表的示数为 6V； （2）当开关 S，S1 闭合，S2 断开时，电流表的示数为 0.6A； （3）当开关 S，S1、S2 都闭合时，整个电路消耗的电功率为 8.1W。 39．（2020•泰州）如图是某型号电饭锅工作原理的简化电路图，电饭锅有两挡，分别是高温 烧煮和低温焖饭。S1 为挡位自动控制开关，R1 和 R2 为电热丝，R1 的阻值为 80Ω，高温烧煮挡 的功率为 660W．求： （1）高温烧煮时干路中的电流； （2）电阻丝 R2 的阻值； （3）电饭锅低温焖饭 0.5h 消耗的电能是多少焦耳。 【答案】（1）高温烧煮时干路中的电流是 3A； 44 （2）电阻丝 R2 的阻值为 880Ω； （3）电饭锅低温焖饭 0.5h 消耗的电能是 9.9×104J。 【解析】 （1）高温烧煮挡的功率为 660W，根据 P＝UI 可得，高温烧煮时干路中的电流： I＝ ＝ ＝3A； （2）由图知，只闭合 S 时，电路为 R2 的简单电路；两开关都闭合时，两电阻并联； 因并联电路的总电阻小于其中任一分电阻，所以根据 P＝ 可知，两开关都闭合时，电路 总功率最大，此时电饭锅处于高温烧煮挡；则只闭合 S 时，电饭锅处于低温焖饭挡； 当开关 S1 和 S 都闭合时，电饭锅处于高温烧煮挡， 由欧姆定律可得，总电阻为 R＝ ＝ ＝ Ω， 根据并联电阻的规律： ＝ + ， 即 ＝ + ， 解得 R2＝880Ω； （3）只闭合 S 时，电路为 R2 的简单电路，电饭锅处于低温焖饭挡， 则低温焖饭挡的功率为： P 低＝ ＝ ＝55W， 由 P＝ 得，电饭锅低温焖饭 0.5h 消耗的电能： W＝P 低 t＝55W×0.5×3600s＝9.9×104J。 答：（1）高温烧煮时干路中的电流是 3A； （2）电阻丝 R2 的阻值为 880Ω； （3）电饭锅低温焖饭 0.5h 消耗的电能是 9.9×104J。 40．（2020•连云港）连云港兴起的“厕所革命”极大地提升了市民的生活品质。为解决冬天 45 如厕时马桶座冰冷的问题，某兴趣小组为一公厕设计了简易电热马桶座，其电路如图所示， 定值电阻 R1 和 R2 为两电热丝，单刀双掷开关 S2 可接 a 或 b。已知电阻 R2＝550Ω，所加电源 电压为 220V．当 S1 闭合，S2 接 a 时，电路发热的功率为 22W。 （1）求 R1 的阻值； （2）分别求出①S1 断开、S2 接 a；②S1 闭合、S2 接 b 两种情况下电路的发热功率。 （3）小明同学对此电路设计进行评估，发现该电路一直处于工作状态，不利于节能环保， 建议在电路中增加定时开关。老师认为该电路设计还有不足，请你指出所存在的不足。 【答案】（1）R1 的阻值为 2200Ω； （2）①S1 断开、S2 接 a 时，电路的发热功率为 17.6W；②S1 闭合、S2 接 b 时，电路的发热功 率为 110W； （3）见解答。 【解析】（1）当 S1 闭合，S2 接 a 时，电路为 R1 的简单电路， 由 P＝UI＝ 可得，R1 的阻值： R1＝ ＝ ＝2200Ω； （2）①S1 断开、S2 接 a 时，R1 和 R2 串联， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，电路的发热功率：P2＝ ＝ ＝17.6W； ②S1 闭合、S2 接 b 时，R1 和 R2 并联， 因并联电路中各支路两端的电压相等， 所以，R2 的电功率：PR2＝ ＝ ＝88W， 46 此时 R1 的电功率为 22W，则电路的发热功率： P3＝P1+PR2＝22W+88W＝110W； （3）当 S1 断开、S2 接 a 时，电路消耗的功率为 17.6W，该档位电路消耗的功率与另一档位 功率 22W 相差不大，没有实际意义。 建议根据需要改变 R1 和 R2 的阻值，使三个档位电路的功率适当拉开距离。 答：（1）R1 的阻值为 2200Ω； （2）①S1 断开、S2 接 a 时，电路的发热功率为 17.6W；②S1 闭合、S2 接 b 时，电路的发热功 率为 110W； （3）见解答。 41．（2019•镇江）某电热加湿器具有防干烧功能，可在水量不足时自动停止工作，其工作原 理如图所示；水箱中的加热器具有高、低两挡功率调节功能，其内部电路（未画出）由开关 S 和阻值分别为 121Ω和 48.4Ω的电阻丝 R1、R2 组成。轻弹簧的下端固定在水箱底部，上端 与一立方体浮块相连，浮块内有水平放置的磁铁。该加湿器为防干烧已设定：仅当浮块处于 图中虚线位置时，固定在水箱侧壁处的磁控开关方能闭合而接通电路。 （1）当处于高功率挡时，加热器工作 2.5min 所产生的热量全部被 1kg 的水吸收后，水温升 高了 50℃．已知加热器处于低功率挡时的功率为 400W，电压 U＝220V，水的比热容 c 水＝4.2 ×103J/（kg•℃）。 ①求加热器处于高功率挡时的功率； ②请画出加热器内部电路。 （2）当向水箱内缓慢加水使浮块上升至图中虚线位置时，浮块下表面积距水箱底部的高度 为 20cm，弹簧对浮块的弹力大小为 6N，浮块（含磁铁）的质量为 0.4kg，g 取 10N/kg。 ①求浮块上升至虚线位置时排开水的体积； ②该加湿器所设定的防干烧最低水面距水箱底部的高度为 30 cm，理由是 当浮块对准磁 控开关时才能通电，因而水位上升时也要保持浮块位置不变，则浮块此时必须是浸没的，即 浮块的体积等于排开水的体积 。 47 【答案】（1）①加热器处于高功率挡时的功率为 1400W； ②加热器内部电路如上图。 （2）①浮块上升至虚线位置时排开水的体积为 1×10﹣3m3； ②30；理由是当浮块对准磁控开关时才能通电，因而水位上升时也要保持浮块位置不变，则 浮块此时必须是浸没的，即浮块的体积等于排开水的体积。 【解析】 （1）①水吸收的热量为 Q 吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×50℃＝2.1×105J， 由于高档加热时产生的热量全部被水吸收，即 W＝Q 吸＝2.1×105J， 所以功率： P 高＝ ＝ ＝1400W， ②根据 P＝ 可得高温档正常工作时电路中的总电阻： R 高＝ ＝ ≈34.6Ω； 则：R 高＜R1、R 高＜R2，所以，根据电阻的串并联特点可知： 高温档时，电路是 R1、R2 并联； 根据 P＝ 可得低温档电路中的电阻： 48 R 低＝ ＝ ＝121Ω； 所以，低温档电路中只有 R1 工作， 则：电路 R1、R2 并联；开关控制 R2，如图： （2）当浮块上升到虚线位置时，受重力、浮力和弹簧向下的拉力的作用而平衡， 则：重力 G＝mg＝0.4kg×10N/kg＝4N， 所以，浮力 F 浮＝G+F＝4N+6N＝10N， 根据 F 浮＝ρ液 gV 排可得：V 排＝ ＝ ＝1×10﹣3m3， 由于仅当浮块对准磁控开关时才能通电，因而水位上升时也要保持浮块位置不变，则浮块此 时必须是浸没的，即浮块的体积等于排开水的体积，则浮块的边长为 0.1m＝10cm，因而此 时最低的水位为 h＝20cm+10cm＝30cm。 答：（1）①加热器处于高功率挡时的功率为 1400W； ②加热器内部电路如上图。 （2）①浮块上升至虚线位置时排开水的体积为 1×10﹣3m3； ②30；理由是当浮块对准磁控开关时才能通电，因而水位上升时也要保持浮块位置不变，则 浮块此时必须是浸没的，即浮块的体积等于排开水的体积。 42．（2019•淮安）如图是一款家庭常用的电热水壶，经测量该电热水壶的质量为 0.6kg，它 与桌面的接触面积为 0.02m2．该电热水壶的额定电压为 220V，额定功率为 1000W．[g 取 10N/kg， 水的比热容为 4.2×103J/（kg•℃）] （1）求电热水壶的额定电流（保留一位小数）； （2）求电热水壶静止放在水平桌面上对桌面的压强； （3）用此电热水壶将 1kg，初温为 20℃的水加热到 100℃，沸腾水至少吸收多少热量？ （4）电热水壶正常工作时，若不考虑热量损失，将壶中质量为 1kg、初温为 20℃的水加热 49 到 100℃需要多长时间。 【答案】（1）电热水壶的额定电流为 4.5A； （2）电热水壶对桌面的压强为 300Pa； （3）水吸收的热量为 336000J； （4）将壶中质量为 lkg、初温为 20℃的水加热到 100℃需要 336s。 【解析】（1）由 P＝UI 可得，电热水壶的额定电流： I＝ ＝ ≈4.5A； （2）电热水壶对桌面的压力： F＝G＝mg＝0.6kg×10N/kg＝6N， 电热水壶对桌面的压强： p＝ ＝ ＝300Pa； （3）水吸收的热量： Q 吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝336000J； （4）已知不考虑热量损失，所以消耗的电能 W＝Q＝336000J， 由 P＝ 可得，需要的加热时间： t＝ ＝ ＝336s。 答：（1）电热水壶的额定电流为 4.5A； （2）电热水壶对桌面的压强为 300Pa； （3）水吸收的热量为 336000J； （4）将壶中质量为 lkg、初温为 20℃的水加热到 100℃需要 336s。 43．（2019•连云港）中国 95 后的天才科学家曹原，在 2018 年 3 月 5 日，成功实现了石墨烯 的“超导电实验”，破解了困扰全球物理学界 107 年的难题，为超导研究打开了一扇新的大 50 门，可能成为常温超导体研究的里程碑，超导应用即将走进我们的生活。现有一个小型水电 站，如图所示，发电机提供的电压 U＝250V，保持恒定，通过输电线向较远处用户输电，输 电线的总电阻 R0＝0.15Ω．闭合开关 S，若发电机提供给电路的总功率 P＝50kW，求： （1）通过输电线的电流和输电线上损耗的热功率 P0； （2）用户得到的功率 P1 和输电效率η； （3）若将输电线改为超导输电线，在保证用户得到以上功率不变的情况下（此时可在用电 器前端加一调压装置，以保证用电器能正常工作），与原来相比，每天节省的电能可供一个 额定功率 P2＝1kW 的电饭煲正常工作多少天？（假设电饭煲每天工作 2 小时） 【答案】（1）通过输电线的电流和输电线上损耗的热功率为 6kW； （2）用户得到的功率为 44kW、输电效率为 88%； （3）与原来相比，每天节省的电能可供一个额定功率 P2＝1kW 的电饭煲正常工作 72 天。 【解析】 （1）由题知，发电机提供的电压 U＝250V，提供给电路的总功率 P＝50kW， 根据 P＝UI 得，通过输电线的电流：I＝ ＝ ＝200A， 输电线上损耗的热功率：P0＝I2R0＝（200A）2×0.15Ω＝6000W＝6kW； （2）损耗的热功率为：P0＝6kW； 用户得到的功率为：P1＝P﹣P0＝50kW﹣6kW＝44kW， 则输电效率：η＝ ×100%＝ ×100%＝88%； （3）节省的电功率等于损耗的热功率，则每天节省的电能：W0＝P0t1（其中 t1＝24h）， 设这些电能可供该电饭煲正常工作 N 天，则电饭煲消耗的电能：W2＝P2t2N （其中 t2＝2h）， 根据能量关系可得 W0＝W2， 即：P0t1＝P2t2N， 51 代入数据可得：6kW×24h＝1kW×2h×N， 解得 N＝72 天。 答：（1）通过输电线的电流和输电线上损耗的热功率为 6kW； （2）用户得到的功率为 44kW、输电效率为 88%； （3）与原来相比，每天节省的电能可供一个额定功率 P2＝1kW 的电饭煲正常工作 72 天。 44．（2019•宿迁）某电器厂设计了一种具有高、中、低温三挡的家用电火锅，该火锅产品铭 牌和电路图如图所示： 额定电压 220V 额定功率 高温档 中温 档 低温 档 880W 440W 220W （1）当开关 S1 断开，S2 接 a 时，该电火锅选用 低温 档工作（选填“高温”、“中温“或 “低温”）。 （2）当电火锅使用中温档正常工作时，电路中电流是多大？接入电路的电热丝的阻值是多 少？ （3）用电火锅高温档在额定电压下烧水 7 分钟，电流做了多少功？若电热丝产生的热量全 部被水吸收，在 1 个标准大气压下，能使 1kg 初温为 20℃的水升高多少℃（c 水＝4.2×103J/ （kg•℃））？ 【答案】（1）低温； （2）当电火锅使用中温档正常工作时，电路中电流是 2A；接入电路的电热丝的阻值是 110Ω； （3）用电火锅高温档在额定电压下烧水 7 分钟，电流做了 3.696×105J 的功；若电热丝产 52 生的热量全部被水吸收，在 1 个标准大气压下，能使 1kg 初温为 20℃的水升高 80℃。 【解析】 （1）由图知，当 S1 断开，S2 接 a 端，R1 和 R2 串联，此时电路的总电阻最大，由 P＝ 可知， 此时总功率最小，则该电火锅选用低温档工作； （2）当开关 S1 断开，S2 接 b 时，电阻 R2 单独接入电路，为中温档，此时电路中的电流： I 中温＝ ＝ ＝2A， 由欧姆定律可得，接入电路的电热丝的阻值： R2＝ ＝ ＝110Ω； （3）用电火锅高温档在额定电压下烧水 7 分钟，电流做的功： W＝P 高温 t＝880W×7×60s＝369600J＝3.696×105J， 因电热丝产生的热量全部被水吸收，则 Q 吸＝cm△t 可得水升高的温度： △t＝ ＝ ＝ ＝88℃， 因为在 1 个标准大气压下，水的沸点是 100℃，且水的初温为 20℃， 所以只能使水升高 80℃。 45．（2019•泰州）如图为某型号电动机的铭牌，求： **牌电动机 型号 JT﹣44 额定电压 220V 额定功率 44W 线圈电阻 100Ω 制造商：**** （1）此电动机的额定电流。 （2）此电动机正常工作 10min 所消耗的电能和由此转化为的机械能。 53 【答案】（1）此电动机的额定电流是 0.2A。 （2）此电动机正常工作 10min 所消耗的电能是 2.64×104J；由此转化为的机械能为 2.4× 104J。 【解析】（1）由 P＝UI 可得，电动机的额定电流： I 额＝ ＝ ＝0.2A； （2）此电动机正常工作 10min 所消耗的电能： W 电＝P 额 t＝44W×600s＝2.64×104J， 这台电动机 10min 内产生的热量： Q＝I2Rt＝（0.2A）2×100Ω×600s＝2400J； 转化的机械能： W 机＝W 电﹣Q＝2.64×104J﹣2400J＝2.4×104J； 答：（1）此电动机的额定电流是 0.2A。 （2）此电动机正常工作 10min 所消耗的电能是 2.64×104J；由此转化为的机械能为 2.4× 104J。 46．（2019•盐城）新型电饭锅在煮饭时采用“高温”和“低温”两种方式交替加热，其内部 电路 如图所示，R1 和 R2 均为电热丝，S1 是温度自动控制开关，高、低温档的额定功率见下表。煮 饭时，闭合开关 S，电饭锅正常工作 30min 消耗的电能为 0.44kW•h，求： （1）煮饭时通过 R1 的电流。 （2）电热丝 R2 的电阻。 （3）30min 内 R2 消耗的电能。 额定电压 220V 额定 功率 低温档 440W 高温档 1100W 54 【答案】（1）通过 R1 的电流为 2A； （2）电热丝 R2 的电阻为 73.3Ω； （3）30min 内 R2 耗耗的电能是 0.22kW•h。 【解析】 （1）由电路图可知，闭合开关 S、断开 S1 时，电路为 R1 的简单电路，此时电阻较大（大于 并联时的总电阻），由 P＝ 可知电饭锅的功率较小，处于低温档， 由 P＝UI 可知，通过 R1 的电流： I1＝ ＝ ＝2A； （2）由电路图可知，闭合开关 S、S1 时，R1 与 R2 并联，此时电阻较小，电饭锅的功率较大， 处于高温档， 因电路中总功率等于各用电器功率之和， 所以，R2 的电功率： P2＝P 高温﹣P 低温＝1100W﹣440W＝660W， 由 P＝ 可得，电热丝 R2 的电阻： R2＝ ＝ ≈73.3Ω； （3）由题知，该电饭锅在煮饭时采用“高温”和“低温”两种方式交替加热， 电饭锅处于低温档和高温档 R1 均工作， 由 P＝ 可得，R1 消耗的电能： W1＝P 低温 t＝440×10﹣3kW× h＝0.22kW•h， 则该过程中 R2 消耗的电能： W2＝W﹣W1＝0.44kW•h﹣0.22kW•h＝0.22kW•h。 55 答：（1）通过 R1 的电流为 2A； （2）电热丝 R2 的电阻为 73.3Ω； （3）30min 内 R2 耗耗的电能是 0.22kW•h。 五．综合能力题 47．（2019•泰州）在“测量小灯泡的功率”实验中，小灯泡的额定电压为 2.5V。 （1）按照图甲正确连好电路，闭合开关，小灯泡不亮，两表指针均有转，造成该现象的原 因不可能的是 A 。 A．小灯泡断路 B．小灯泡两端电压太小 C．滑动变阻器阻值太大 D．电源电压太小 （2）移动滑片，当电压表的示数为 2.5 V 时，小灯泡正常工作。读出此时电流表的示数 为 0.3A，则小灯泡的额定功率为 0.75 W。 （3）据实验测得的数据画出小灯泡 I﹣U 关系图象如图乙（坐标轴上的数值已被擦除），分 析图象可知，当小灯泡两端电压减小时，小灯泡的电阻 减小 （增大/减小/不变）。 （4）当小灯泡两端电压为 2V 时，其实际功率在以下哪个范围内： B A．P 实≤0.48W B.0.48W＜P 实＜0.6W C.0.6W≤P 实＜0.75W 56 D．P 实≥0.75W 【答案】（1）A；（2）2.5；0.75；（3）减小；（4）B。 【解析】A．小灯泡断路，电流表无示数，指针没有偏转，不符合题意； BD．小灯泡两端电压太小或电源电压太小，灯不发光，但两表均有示数，符合题意 C．滑动变阻器阻值太大，电路中的电流过小，灯不发光，但两表均有示数，符合题意， 故选 A； （2）移动滑片，当电压表的示数为 2.5V 时，小灯泡正常工作。读出此时电流表的示数为 0.3A，则小灯泡的额定功率为： P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W； （3）据实验测得的数据画出小灯泡 I﹣U 关系图象如图乙，因当电压表的示数为 2.5V 时， 小灯泡正常工作。读出此时电流表的示数为 0.3A，灯的电压不能超过为的额定电压的五分 之一，即灯的实际电压不能超过 3V，结合图知，横坐标每大格为 0.5V，如下所示： 由欧姆定律灯的电阻为：RL＝ ＝ ≈8.3Ω，由图知，当电压为 1V 时，电流为 0.2A， 由欧姆定律，电阻为 5Ω，故当小灯泡两端电压减小时，小灯泡的电阻减小； （4）由图知，当小灯泡两端电压为 2V 时，电流在 0.24A＜I 实＜0.3A，根据 P＝UI，其功率 范围为 0.48W＜P 实＜0.6W．选 B。 六．解答题 48．（2020•南通）洗发后，小丽站在镜前使用电吹风吹头发。 （1）她发现镜面起雾，雾的形成是 液化 现象，该过程要 放出 热量；擦干镜子后， 57 小丽看到镜子中自己等大的 虚 像。 （2）电吹风简化电路如图，旋转扇形开关 S，实现断开，冷风，热风的转换，已知吹冷风 时的功率为 100W，R＝48.4Ω．若家中只有电吹风工作，她用冷风，热风挡交替使用 5min， 标有“1200imp/KW⋅ h”的电能表指示灯闪烁 90 次，则电吹风消耗 2.7×105 J 的电能， 使用热风挡的时间为 4 min。 【答案】（1）液化；放出；虚；（2）2.7×105；4。 【解析】 （1）雾是空气中的水蒸气遇冷液化成小液滴附着在镜面上，液化放热；平面镜成的是正立、 等大的虚像。 （2）由题图可知，当开关接在 2、3 时，只有电动机转动，吹冷风；当开关接在 3、4 时， 电热丝 R、电动机同时工作，吹热风。 1200r/kW•h 表示每消耗 1kW•h 的电能，电能表的转盘转 1200 转， 电吹风消耗的电能： W＝ kW•h＝ ×3.6×106J＝2.7×105J； 由题意，吹热风时的功率 P 热＝P 冷+PR＝100W+ ＝100W+ ＝1100W， 消耗的电能：W＝W 热+W 冷， 即：W＝P 热 t+P 冷（5×60s﹣t）， 代入数据得： 2.7×105J＝1100W×t+100W（300s﹣t）， 解得：t＝240s＝4min 即：热风档使用的时间为 240s（4min）， 58 49．（2020•南京）科技小组为灯暖型浴霸（一种取暖用的电器）设计了一个可自动控制温度 的装置。如图甲所示，控制电路电压 U1 恒为 12V，继电器线圈的电阻 R0 为 20Ω，定值电阻 R1 为 40Ω，热敏电阻 R2 的阻值随温度变化的图象如图乙所示；工作电路电压 U2 恒为 220V， 安装两只标有“220V 275W”的灯泡。闭合开关 S，当继电器线圈中的电流大于或等于 50mA 时，继电器的衔铁被吸合，工作电路断开。 （1）工作电路工作时，A 端应与 B （选填“B”或“C”）端相连接。 （2）工作电路工作时的总电流为多大？ （3）浴室里控制的温度 t0 为多高？ （4）为使利用 R2 控制的浴室温度 t0 高低可调，需要对控制电路进行改进，请在图丙的虛线 框内画出改进后的部分电路。添加的器材需说明规格要求。 【答案】（1）B； （2）工作电路工作时的总电流为 2.5A； （3）浴室里控制的温度 t0 为 38°C； （4）如上所示；选用的变阻器规格为：最大电阻大于 40Ω，允许通过的最大电流不小于 50mA。 【解析】（1）当继电器线圈中的电流大于或等于 50mA 时，继电器的衔铁被吸合，工作电路 断开，由图可知 工作电路工作时，A 端应与 B 端相连接； （2）安装两只标有“220V 275W”的灯泡，工作时，两灯并联，P＝2PL＝2×275W＝550W； 59 工作电路工作时的总电流为： I＝ ＝ ＝2.5A； （3）当继电器线圈中的电流大于或等于 50mA 时，继电器的衔铁被吸合，工作电路断开，I ＝50mA， 由欧姆定律，R 总＝ ＝ ＝240Ω，根据串联电阻的规律，R2＝R 总﹣R1﹣R0＝240Ω﹣40Ω ﹣20Ω＝180Ω，由图乙知，控制的温度 t0＝38°C； （4）因当继电器线圈中的电流大于或等于 50mA 时，继电器的衔铁被吸合，工作电路断开， 定值电阻 R1 为 40Ω，由欧姆定律 R＝ ，利用滑动变阻器改变连入电路的电阻，根据串联 电阻的规律，从而改变 R2 的大小，达到控制的浴室温度 t0 高低，可用一个滑动变阻器替换 R1，如下所示： 根据已知条件，选用的变阻器规格为：最大电阻应大于 40Ω，允许通过的最大电流不小于 50mA。 50．（2020•淮安）如图所示为某养生壶的电路原理图，其中 R1 和 R2，都是发热电阻。该壶 有“加热”和“保温”两种工作状态。该壶铭牌上提供的部分信息如下表所示： 养生壶容量 2L 额定电压 220V 保温功率 200W 加热功率 R1 阻值 44 欧姆 60 （1）该壶允许装入水的最大质量是多少 kg？（水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3） （2）S1、S2 闭合后，该壶在额定电压下工作时的发热功率是多少 W？结合表格数据判断电路 处于哪一种工作状态？ （3）R2 阻值是多少Ω？ （4）用该壶加热 2L 的水，温度由 50℃升高到 100℃，水需要吸收多少 J 热量？该壶消耗的 电能 80%被水吸收，该过程需要消耗多少 J 电能？（水的比热容 c 水＝4.2×103J/（kg•℃） 【答案】（1）该壶允许装人水的最大质量是 2kg； （2）S1、S2 闭合后，该壶在额定电压下工作时的发热功率是 1100W，电路处于加热状态； （3）R2 阻值是 42Ω； （4）用该壶加热 2L 的水，温度由 50℃升高到 100℃，水需要吸收 4.2×105J 的热量，该壶 消耗的电能 80%被水吸收，该过程需要消耗 5.25×105J 的电能。 【解析】（1）由表格数据可知，该壶允许装入水的最大体积： V＝2L＝2dm3＝2×10﹣3m3， 由ρ＝ 可得，壶允许装入水的最大质量： m＝ρ水 V＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg； （2）由电路图可知，S1、S2 闭合后，电路为 R1 的简单电路，由表格数据可知，R1＝44Ω， 该壶在额定电压下工作时的发热功率： P1＝ ＝ ＝1100W， 由 1100W＞200W 可知，电路处于加热状态； （3）由电路图可知，S1 闭合、S2 断开时，R1 与 R2 串联，养生壶处于低温档， 此时电路的总电阻： 61 R＝ ＝ ＝242Ω， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，R2 阻值： R2＝R﹣R1＝242Ω﹣200Ω＝42Ω； （4）用该壶加热 2L 的水，温度由 50℃升高到 100℃，水需要吸收的热量： Q 吸＝c 水 m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣50℃）＝4.2×105J， 由η＝ ×100%可得，该过程需要消耗的电能： W＝ ＝ ＝5.25×105J。 答：（1）该壶允许装人水的最大质量是 2kg； （2）S1、S2 闭合后，该壶在额定电压下工作时的发热功率是 1100W，电路处于加热状态； （3）R2 阻值是 42Ω； （4）用该壶加热 2L 的水，温度由 50℃升高到 100℃，水需要吸收 4.2×105J 的热量，该壶 消耗的电能 80%被水吸收，该过程需要消耗 5.25×105J 的电能。