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  • 2021-11-10 发布

江西省2016-2020中考物理1年模拟真题分类汇编专题:17电功电功率和电热含解析

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1 专题 17 电功电功率和电热 真题再现 1.(2020 江西)冬天打出来的果汁太凉,不宜直接饮用如图所示,是小丽制作的“能加热的榨汁杯”及 其内部电路简化结构示意图,该榨汁杯的部分参数如表所示,求: 榨汁杯部分参数表 额定电压 220V 加热功率 300W 保温功率 80W 榨汁功率 66W 容量 300mL (1)仅榨汁时的正常工作电流; (2)R2 的阻值; (3)已知该榨汁杯正常工作时的加热效率为 90%,给杯子盛满果汁并加热,使其温度升高 30℃,要加热 多长时间。[ 3=4 10 J/(kg )c  果汁 ℃ , 3 3=1.2 10 kg/m 果汁 ] 【答案】(1)0.3A;(2)220Ω;(3)160s 【解析】 【分析】 【详解】 2 (1)仅榨汁时的正常工作电流 I= 66W 220V P U 榨 =0.3A (2)仅闭合开关 S2 和 S3 时,R1 和 R2 并联,电路的总电阻较小,由 P= 2U R 可知电功率较大,榨汁杯处于加 热挡,仅闭合开关 S2 时,只有 R1 的简单电路,电路的电阻较大,由 P= 2U R 可知电功率较小,处于保温 挡,R2 的功率 P2=P-P1=300W-80W=220W R2 的阻值 R2= 2 2 2 (220V) 220W U P  =220Ω (3)果汁的质量 m=ρ果汁 V=1.2×103kg/m3×300×10-6m3=0.36kg 果汁吸收的热量 Q 吸=c 果汁 mΔt=4×103J/(kg·℃)×0.36kg×30℃=4.32×104J 消耗的电能 W= 44.32 10 J= 90% Q  吸 =4.8×104J 加热时间 t= 44.8 10 J =160s300W W P  答:(1)仅榨汁时的正常工作电流是 0.3A; (2)R2 的阻值是 220Ω; (3)要加热时间是 160s。 2.(2020 江西)如图所示,电源电压恒定不变,已知定值电阻的阻值为 R0,不考虑温度对灯丝电阻的影 响。 3 (1)当 S1 和 S2 都闭合时,电流表的示数分别为 I1、I2,且 I1>I2,小灯泡 L1 恰好正常发光,求电源电压及小 灯泡 L1 的电阻值; (2)当开关 S1 和 S2 都断开时,某一电表示数为 I3(I3≠0),求电路的总功率。 【答案】(1)I2R0, 2 0 1 2 I R I I ;(2)I2I3R0 【解析】 【分析】 【详解】 (1)当开关 S1、S2 都闭合时,定值电阻 R0 和灯泡 L1 并联,一个电流表测量干路中的电流,另一个电流表 测量通过 R0 的电流,由于 I1>I2 干路电流为 I1,通过 R0 的电流为 I2,则电源电压 U=U0=I2R0 由并联电路电流的规律可知通过灯泡的电流 IL=I1-I2 小灯泡的电阻 RL= 2 0L L 1 2 1 2 = I RU U I I I I I   (2)当开关 S1、S2 都断开,灯泡 L1 和 L2 串联,电路中的电流为 I3,电路的总功率 P=UI=I2R0I3=I2I3R0 答:(1)电源电压是 I2R0,小灯泡 L1 的电阻值是 2 0 1 2 I R I I ; (2)电路的总功率是 I2I3R0。 3.(2020 江西)如图所示,是电学中常见的电路图,在 A、B 两点间分别接入下列选项中加点字的元件, 并进行对应实验,对滑动变阻器在此实验中的作用描述正确的是( ) 4 A.探究电流与电压的关系—改变定值电阻....两端电压 B.探究电流与电阻..的关系—调节电阻两端电压成倍数变化 C.测量定值电阻....的阻值—多次测量求平均值,减小误差 D.测量小灯泡...的电功率—改变小灯泡两端电压,求平均电功率 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】 A.探究电流与电压的关系,滑动变阻器可以改变定值电阻两端的电压,故 A 正确; B.探究电流与电阻的关系,需要保持定值电阻两端的电压不变,滑动变阻器使定值电阻两端的电压保 持不变,故 B 错误; C.测量定值电阻的阻值,滑动变阻器改变电阻两端的电压和通过电阻的电流,可以多次测量求平均值, 减小误差,故 C 正确; D.测量小灯泡的电功率,滑动变阻器改变灯泡两端的电压和通过灯泡的电流,可以得到不同电压下小 灯泡的电功率,不能求平均功率,故 D 错误。 故选 AC。 4.(2020 江西)1840 年英国物理学家______最先精确地确定了电流通过导体产生的热量与电流、电阻和 通电时间的关系,其表达式为:Q=______。 【答案】焦耳 I2Rt 【解析】 【分析】 【详解】 [1][2]英国物理学家焦耳做了大量实验,于 1840 年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和 通电时间的关系,得出了焦耳定律,内容是电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的 电阻成正比,跟通电时间成正比,表达式是 Q=I2Rt。 5 5.(2019 江西)如图所示,是小姬妈妈为宝宝准备的暖奶器及其内部电路的结构示意图和铭牌,暖奶器 具有加热、保温双重功能,当双触点开关连接触点 1 和 2 时为关闭状态,连接触点 2 和 3 时为保温状态, 连接触点 3 和 4 时为加热状态(温馨提示:最适合宝宝饮用的牛奶温度为 40℃) (1)求电阻 R2 的阻值; (2)把 400g 牛奶从 20℃加热到 40℃,求牛奶所吸收的热量(c 牛奶=4.0×103J/(kg·℃)) (3)如图所示,是暖奶器正常加热和保温过程中温度随时间变化的图象,求暖奶器在加过程中的热效 率.(结果保留到小数点后一位) 【答案】(1)242Ω(2)3.2×104J(3)72.7% 【解析】 【详解】 (1)由题意可知,当 S 接“2、3”时,电路为 R1 的简单电路,调奶器处于保温状态; 当接“3、4”时,电路为 R1、R2 并联,奶器处于加热状态, 因电路中的总功率等于各用电器功率之和, 所以,R2 的电功率: P2=P 加热-P 保温=220W-20W=200W, 由 P= 2U R 可得,电阻 R2 的阻值: R2= 2 2 U P =  2220V 200W =242Ω; (2)牛奶从 20℃加热到 40℃吸收的热量: Q=cm(t - t0)= 4.0×103J/(kg·℃) 0.4kg (40 ℃ 20℃)= 3.2×104J; (3)由图像可知,加热时间为 t=200s,加热过程消耗的电能:W=Pt=220W 200s=44000J, 6 则暖奶器在加过程中的热效率:= Q W  100 % = 43.2 10 J 44000J,  100%  72.7%. 6.(2019 江西)如图所示,将规格相同的小灯泡按照甲、乙两种连接方式接入电压均为 U 且保持不变的 电路中,通过分别调节滑动变阻器 R1 和 R2 使所有灯泡均正常发光.则甲、乙两电路中的总电流之比 I1:I2=_______,而电路的总功率之比 P1:P2=_______. 【答案】2:12:1 【解析】 【分析】 【详解】 完全相同的灯泡,正常发光时的电流相等,都为 I,若将他们并联,则电路中的电流 I1=2I,若将他们串 联,串联电路中电流处处相等,则电流中的电流 I2=I,所以 I1=2I2,则甲、乙两电路中的总电流之比 I1: I2=2:1,电路中的总功率 P1=UI1,P2=UI2,则 P1:P2= I1: I2=2:1. 7.(2019 江西)实验:测量小灯泡的电功率 实验中选择的小灯泡的额定电压为 2.5V (实验步骤) (1)请你用笔画线代替导线,把图中的电路连接完整(导线不准交又),并要求滑动变阻器的滑片向左移 动时,小灯泡会变亮; (____________) (2)正确连接电路后,闭合开关,电流表指针不动,但用手按住开关,发现电流表指针摆动,出现这种 现象的原因是________________; (3)查明原因,排除故障,正确操作,得到下表所示数据请将表中内容补充完整: 7 实验序号 电压 U/V 电流 I/A 电功率 P/W 灯泡亮度 1 2.0 0.28 0.56 发光暗淡 2 2.5 0.32 0.80 _______ 3 3.0 0.36 1.08 发光强烈 由表中数据可知,该灯的额定电功率为________W. (4)利用上述电路,用定值电阻替换小灯泡,测量该定值电阻的阻值,请在虚线方框中设计一个记录的 表格. (____________) 【答案】 开关接触不良正常发光 0.80 实验序号 电压 U/V 电流 I/A 电阻 R/Ω 平均电阻 R/Ω 1 2 8 3 【解析】 【分析】 【详解】 (1) 小灯泡电流小于 0.6A,电流表应选小量程,滑动变阻器的滑片向左移动时,小灯泡会变亮,因此滑 动变阻器与应小灯泡串联,且接左下接线柱,如图所示: (2)正确连接电路后,闭合开关,电流表指针不动,但用手按住开关,发现电流表指针摆动,说明开关 接触不良; (3) 小灯泡的额定电压为 2.5V,由表中数据可知,U=2.5V 时,小灯泡的功率 P= 0.80W,此时小灯泡正 常发光,灯的额定电功率为 0.80W ; (4)伏安法测定值电阻的实验需测量电流、电压,且需 3 次测量,求平均值减小误差,故表格设计如下: 实验序号 电压 U/V 电流 I/A 电阻 R/Ω 平均电阻 R/Ω 1 2 3 8.(2018 江西)如图所示,电源电压可调,小灯泡 L1 标有“6V6W”的字样,小灯泡 L2、L3 标有“6V 12W” 的字样,(不考虑温度对小灯泡电阻的影响) 9 (1)闭合开关 S1、S2、S3,调节电源电压为 6V 时,求电流表 A1 的示数; (2)闭合开关 S2,断开开关 S1、S3,调节电源电压为 12V 时,求电路消耗的总功率; (3)闭合开关 S2、S3,断开开关 S1,调节电源电压为 10V 时,求小灯泡 L3 的实际发光功率。 【答案】3A@24W@0 【解析】 【详解】 (1)当闭合 S1、S2、S3 时,L2 被短路,L1、L3 两灯并联,电流表 A1 测量干路电流,电源电压为 6V; 则灯泡 L1、L3 正常工作,根据 可得两灯的电流分别为: ; ; 所以干路电流即电流表 A1 的示数为: ; (2)闭合 S2,断开 S1、S3 时,L2、L3 两灯串联,由于 L2、L3 规格相同,根据串联电路的分压特点可知: 所以 L2、L3 两灯能正常工作, 则总功率为: ; (3)闭合开关 S2、S3,断开开关 S1,L2 被短路,只有 L3 连入电路; 因为电源电压为 10V,则此时 L3 两端电压为 10V,远高于 L3 的额定电压 6V,L3 的灯丝会因为温度过高而 烧断,烧断后电流为零,故实际功率为零。 【点睛】 10 综合考查了电功率的计算,要能灵活运用所学的公式及变形的公式,读懂电路图是关键,明确不同的开 关闭合和断开时,电路的结构,最后一问中,电源电压远高于额定电压,所以通电后灯丝会烧断,功率 为零。 9.(2018 江西)如图所示,是某型号的爆米花机的电路图,该爆米花机具有制作和保温功能。只闭合开 关 S1 时,R1 加热,电动机搅拌,开始制作爆米花;只闭合开关 S2 时,R2 保温,防止爆米花变凉;爆米花 机的铭牌如表所示。[c 玉米=1.2×103J/(Kg℃)] (1)将 100g、20℃的玉米加热到 300℃成为爆米花时,求玉米粒需要吸收的热量; (2)电阻 R1 发热,把 100g、20℃的玉米粒加热成为爆米花,需要用时 5min,求 R1 的加热效率。 (3)求保温电阻 R2 的阻值。 【答案】3.36×104J@56%@2200Ω 【解析】 【详解】 (1)根据 得玉米吸收的热量: ; (2)由表格知,加热的功率为 200W; 根据 得,电阻 R1 加热消耗的电能为: , R1 的加热效率: ; (3)由题和表格知,只闭合开关 S2 时,只有 R2 连入电路,处于保温状态,功率为 22W, 11 根据 得 R2 的阻值: 。 【点睛】 重点是吸热、电功率、效率的计算,公式应用时注意单位要统一,最后一问求电阻时,要能熟练应用公 式 ,用此公式计算会显得稍微简单些。 10.(2017 江西).如图所示,是某家用电热水壶内部的电路简化结构图,其中 R1、R2 为阻值相同的电热 丝,有甲、乙、丙、丁四种不同的连接方式.该电热水壶有高温、中温、低温三档,中温档的额定功率 为 500W.求: (1)电热水壶调至中温档正常加热,将 2kg 温度为 30℃的水烧开(标准大气压下)需要 20min,水所吸 收的热量及电热水壶的效率; (2)电热水壶高温档的额定功率; (3)若某次电热水壶用高温档加热 0.1h,耗电 0.09KW·h,通过计算判断此时电热水壶是否正常工作? 【答案】(1)5.88×105J,98%;(2)1000W;(3)电热水壶非正常工作. 【解析】 【分析】 【详解】 (1)电热水壶调至中温档正常加热时,P 中=500W,仅 R1 接入电路,U=220V,则 ,加热时间 t=20min=1200s,将 m=2kg 温度为 30℃的水烧开(标准大气 压下),Δt=100℃-30℃=70℃,c=4.2×103J/(kg ·℃);水所吸收的热量 Q 吸=cmΔt=4.2×103J/(kg ·℃) ×2kg×70℃=5.88×105J,电热水壶放出的热量 Q=W=P 中 t=500W×1200s=6×105J,效率为 12 . (2)当电热水壶处于高温档时,R1 与 R2 并联,则额定功率为 . (3)若某次电热水壶用高温档加热 t0=0.1h,耗电 W0=0.09KW·h,则功率 P0=W0/t0=0.09KW·h/0.1h=900W, 小于 1000W,故电热水壶非正常工作. 11.(2016 江西)如图所示,是探究焦耳定律的实验装置.已知 R1