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科学(浙教版) 九上 培优卷：电能
一、选择题
1.关于“12V4W”的小灯泡L1和“9V3W”的小灯泡L2,下列说法正确的是( )
A.L1和L2正常工作时的电阻一样大
B.L1和L2串联在一起使用时,两灯消耗的功率一样多
C.L1和L2并联在一起使用时,两灯消耗的功率一样多
D.L2串联一个9Ω的电阻接在12V电路中,也能正常发光
2.小华同学将额定电压相同的两只小灯泡L1和L2串联在电路中，如图所示，接通开关后发现灯L1亮而灯L2不亮；当她用一根导线并接在灯L1的两端时，发现灯L2亮了而灯L1不亮，分析产生这一现象的原因是(不考虑温度对灯丝电阻的影响)( )
A.灯泡L2发生了短路 B.灯泡L1的电阻比灯泡L2的电阻小得多
C.灯泡L1发生了断路 D.灯L1的额定功率比灯L2的额定功率小得多
3.如图所示的电路中，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P向右滑动时，则( )
A.R1的电功率一定减小 B.R2的电功率一定增大 C.电流表的示数增大 D.电压表的示数减小
4.如图所示，A.B为两盏白炽灯，A灯的规格是“110V25W”，B灯的规格是“110V100W”，R是一个未知电阻。若把它们接到电压为220V的电路上，下面四种接法中，可能让两盏灯都正常发光的电路是( )
A B C D
5.如图所示，电源电压保持不变，L是标有“2V1W”字样的灯泡，电流表A.A1的量程均为0～0.6A，将滑动变阻器滑片P滑至最右端，断开S1，闭合S2，电压表示数为6V，电流表A的示数为0.3A；闭合S1、S2，电流表A1的示数为0.1A.(假设灯丝电阻不变)则下列说法中不正确的是( )
A.滑动变阻器的最大阻值为20Ω
B.R0的阻值为60Ω
C.S1断开，S2由闭合到断开时，电压表的示数会变大
D.断开S1、S2，为保证电路安全，滑动变阻器接入电路中的最小阻值为8Ω
6.图为学生做电学实验的电路图，电源电压不变，闭合开关后，下列说法正确的是( )
A.向左移动变阻器的滑片P，A表示数变大，V2表示数变大
B.向左移动变阻器的滑片P，电阻R消耗的电功率一定变小
C.向右移动变阻器的滑片P到最右端时，电路电功率达到最大
D.向右移动变阻器的滑片P，V1表和A表的示数之比始终不变
7.“充电宝”是指可以直接给移动设备充电且自身具有储电单元的装置，是近年比较流行的数码设备。如图为某品牌充电宝的铭牌，根据铭牌上的信息，下列分析正确的是( )
A.对充电宝充电时充电宝相当于电路组成中的电源
B.该品牌的充电宝在家庭电路中不能正常工作
C.该品牌的充电宝最大可以储存2900mAh的电能
D.用充电宝给手机充电过程中充电宝中能的总量会不断减少
8.如甲图所示的电路中，电源电压为16V恒定不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，闭合开关S后，在滑片P滑动的过程中。电压表与电流表示数的变化关系如图乙所示，根据图象信息可知，下列判断不正确的是( )
A.R0的阻值是10Ω B.R0的最小功率是3.2W
C.电路的最大总功率是25.6W D.滑动变阻器的最大阻值是70Ω
二、填空题
9.LED灯具有节能、环保的特点。一个“220V5W”的LED灯与一个“220V60W”的白炽灯亮度相当。若一个“220V60W”的白炽灯每天正常工作4h，30天消耗的电能是 kW·h，这些电能可供“220V5W”的LED灯正常工作 h。
10.如图甲和乙是研究“热量产生多少与哪些因素有关”的实验装置。通电后，若要比较电阻丝产生热量的多少，只需比较与之相连的U形管中____。乙是探究电热与____关系的实验装置。本次实验采用的实验方法有____(写出两种)。
11.电动自行车已成为大众化的一种交通工具，小明对家里的电动自行车进行了测试，他骑车在平直的路面上由静止开始运动，获得如图所示的速度v和牵引力F随时间t变化的关系图象。已知匀速行驶时，电动机输入电压48V，输入电流5A，由图可知，0～2s电动自行车受到的摩擦力为________N；电动自行车匀速行驶时，电能转化为机械能的效率为________。
12.标有“6V3W”的小灯泡，通过它的电流与电压的关系如图所示。则该灯泡正常发光时的电阻为 Ω，若把它与一只阻值为8Ω的电阻串联接在电压为7.2V的电路中，则整个电路消耗的功率为 W。
三、实验探究题
13.为研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，有同学找来了两根不同阻值的电阻丝，多块相同的泡沫块以及滑动变阻器、开关、导线、电源等，设计的方案如甲图所示。
(1)实验时，接通电路过几秒钟后发现泡沫块被电阻丝“切断”。该实验方案是通过测量____来比较电流通过电阻丝时产生的热量多少的。
(2)为研究电流通过导体产生热量的多少与电流大小的关系，实验该怎么操作？____。
(3)为研究电流通过导体产生热量的多少与电阻大小的关系，请你在乙图中画上连接导线。
14.小华在做“测量小灯泡电功率”的实验中，实验室有如下器材：电源(电压恒为6V)，小灯泡1(额定电压为2.5V，灯丝电阻约为10Ω)，电流表、电压表、开关、规格分别为“10Ω1A”的滑动变阻器R1和“50Ω0.5A”的滑动变阻器R2各一个，导线若干。
(1)请用笔画线代替导线，帮小华同学将图甲中的电路连接完整；
(2)为了顺利完成实验，小华应选用规格为________(填“R1”或“R2”)的滑动变阻器；
(3)连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，原因可能是________。
(4)排除故障后，移动滑动变阻器滑片P的位置，获得多组对应的电压值和电流值，绘制小灯泡U-I图像如图乙所示，小灯泡的额定功率为________W。分析乙中图像发现小灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要原因是________；
(5)小华打算增加一个阻值为150的定值电阻R0，只利用一只电表，通过操作图中单刀双掷开关(单刀双掷开关分别接“a”、b”各一次)测量小灯泡的额定电功率，图丙、图丁是他设计的两种不同方案的电路图，则以下判断正确的是 。
A.两种方案都能 B.两种方案都不能
C.丙方案能，丁方案不能 D.丙方案不能，丁方案能
四、解答题
15.智能家居带给我们健康、舒适的生活，如智能马桶(图甲)。某品牌智能马桶座圈的简易加热电路如图乙所示，电阻R1和R2是阻值恒定的电热丝，单刀双掷开关S2；可接a或b，再通过开关S1的通断，实现“高、中、低"三种温档的调节，其中低温档的功率为20瓦，电阻R1为1210欧。
(1)座圈加热时，把电能转化为________能；
(2)当开关S1闭合、S2接a时，该座圈的电路相当于下列选项中的________；
(3)1千瓦时的电能可供该座圈低温档工作多少小时？
(4)该座圈处于中温档工作时的电功率为多少？
16.智能家居为我们的生活提供了很多便利。香茗家新购置了一台mini智能空气加湿器，如图甲所示，R1、R2为发热电阻，且R2＝3R1，U1＝U2＝5V，S为旋转型开关，1、2、3、4为触点，通过旋转开关S可依次实现“关”、“低档”和“高档”之间的转换，其高档时电流为0.4A。
(1)低档模式时，mini工作电路中的电流是多少？
(2)mini具有智能断电功能，当水量偏低时会自动切断电源，防止干烧。控制电路中，R0＝60Ω，R为压敏电阻，其阻值随压力的变化关系如图所示。当控制电路中的电流达到时50mA，衔铁才会吸合，mini工作电路接通。请通过计算说明，工作时至少需要加水多少千克？(g＝10N/kg)
17.现有一个粗细均匀的金属圆环，它是由一段铜丝和一段同种材料制成的电阻丝连接而成的。为了研究它的导电性，小科把它接入到如图甲所示的电路中。实验时，小科先将触点M与圆环上的A点连接，再移动滑动变阻器R1的滑片P至最右端后，闭合开关S，将触点N从A开始沿逆时针方向滑动一周，在触点N滑动的过程中，触点M、N之间的电阻等效于一个变化的电阻，记为RMN.设滑过弧MN的长为x，电流表示数I与x之间的关系如图乙所示。已知电源电压恒为4.5V，铜丝的阻值不计，触点接触良好。粗细均匀、同种材料制成的电阻丝阻值与其长度成正比。
(1)由图乙可知，该金属圆环中铜丝的长度是 cm。
(2)在触点N滑动过程中，RMN的最大值是多少？
(3)每1cm电阻丝的阻值是 Ω.(提示：图甲中M、N之间的电阻等效于M、N之间两段弧形金属丝并联后的总电阻)
(4)如图丙所示，把M、N接到圆环其中一条直径的两端，将滑片P移到最左端后闭合开关S，通电1min，电路消耗的电能为W.求W的最大值。(计算过程中不需要说明取最大值的理由)
18.小金用如图甲电路进行“测量小灯泡的电功率”的实验，已知小灯泡的额定电压为2.5V，正常工作时的电阻约为10Ω。现有如下器材：电流表、电压表(量程只有0～3V)、开关、电压恒为6V的直流电源各一个，规格分别为“10Ω1A”、“15Ω2A”和“50Ω0.5A”的滑动变阻器各一个，导线若干。
实验序号 U(V) I(A) P(W)
1 3.0 0.32
2 2.5
3 2.0
小金按图甲所示的电路图连接好电路后，闭合开关，发现电压表示数为3.0V，于是她就记录下电流表的示数(见表格)，之后再移动滑动变阻器的滑片，依次测量电压表示数为2.5V和2.0V时的电流。其中当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示。接着小金继续移动变阻器的滑片至某一位置时，发现小灯泡不亮，但是电压表和电流表均有示数且不损坏。
(1)小灯泡的额定功率为____W。小金所选的滑动变阻器规格是____。
(2)小金的实验操作过程是否规范，为什么？____。
(3)上述过程中出现小灯泡不亮的原因可能是____。
19.如图所示是一种风速测定简易装置，R为阻值为40Ω的定值电阻，R1为滑动变阻器(最大阻值为20Ω)，电源电压为9V，“T”型管道的竖直管内装有可上下自由移动的轻质活塞，活塞通过轻质细杆和滑动变阻器的滑片相连(活塞与管道壁接触紧密)，活塞运动时，细杆可带动滑动变阻器滑片移动。请思考并回答以下问题
(1)该装置中的风速仪是用电压表改装而成，如图1所示测的是定值电阻R两端的电压，若要改测R1两端的电压是否可以只将电压表接C的导线直接改接A点 ，理由是 。
(2)这个风速测定仪的原理是：风流经“T”型管道上方时，风速越大，活塞上方压强越 ；活塞下方大气压不变，上下气压差变大，在弹簧作用下滑片P移动，接入电路中的电阻变 ；电源电压不变，电路中电流变 ，定值电阻阻值不变，该电压表的示数变
(3)根据该仪器测得的风速和滑动变阻器R1接入电路中的阻值之间的关系如表格所示。
风速km/h 0 5 10 15 20 25 30
接入电路的R1(Ω) 20 16 12 8 5 2 0
实验中，我们把风速为0km/h时，风速仪(电压表)对应的电压值标为零刻度；把风速为30km/h时，风速仪(电压表)对应的电压值标为最大风速。
①请计算风速仪零刻度和最大风速所对应的电压值。
②在图2的表盘中用符号“↑”标出零刻度。
该风速仪存在的不足之处，其中之一为：风速仪的制作过程中，对于风速变化控制时不够灵敏，你改进方法是 。
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科学(浙教版) 九上 培优卷：电能
一、选择题
1.关于“12V4W”的小灯泡L1和“9V3W”的小灯泡L2,下列说法正确的是( )
A.L1和L2正常工作时的电阻一样大
B.L1和L2串联在一起使用时,两灯消耗的功率一样多
C.L1和L2并联在一起使用时,两灯消耗的功率一样多
D.L2串联一个9Ω的电阻接在12V电路中,也能正常发光
【答案】D
2.小华同学将额定电压相同的两只小灯泡L1和L2串联在电路中，如图所示，接通开关后发现灯L1亮而灯L2不亮；当她用一根导线并接在灯L1的两端时，发现灯L2亮了而灯L1不亮，分析产生这一现象的原因是(不考虑温度对灯丝电阻的影响)( )
A.灯泡L2发生了短路 B.灯泡L1的电阻比灯泡L2的电阻小得多
C.灯泡L1发生了断路 D.灯L1的额定功率比灯L2的额定功率小得多
【答案】D
【解析】根据一个灯泡能够发光，则不可能是断路，灯泡的亮暗与实际功率有关，亮的实际功率大，根据P=UI，串联电路电流相等，则电阻大的，实际功率大。
3.如图所示的电路中，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P向右滑动时，则( )
A.R1的电功率一定减小 B.R2的电功率一定增大 C.电流表的示数增大 D.电压表的示数减小
【答案】A
【解析】由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流；
当滑动变阻器的滑片P向右移动时，接入电路的电阻变大，电路的总电阻变大；
(1)由I=U/R得，电路中的电流变小，所以电流表的示数变小，故C错误；
(2)由U=IR可知,定值电阻R1两端的电压变小,U1变小,根据P=U2/R可知,定值电阻R1的电功率减小，故A正确；
(3)由串联电路的分压特点知道，当滑动变阻器的电阻变大时，它分担的电压也变大，即电压表的示数增大，故D错误；
(4)R2的电功率取决于通过的电流和它两端的电压。当滑片P向右移动时,R2的电阻变大,分担电压变大,而通过它的电流变小,那么它的电功率怎么变化呢 由二次函数知识△=b2 4ac 0知道,当R2=R1时,P取最大值。所以如果R2>R1,则滑动变阻器R2消耗的电功率先变大后变小,故滑动变阻器R2消耗的电功率一定增大是错的，故B错。
4.如图所示，A.B为两盏白炽灯，A灯的规格是“110V25W”，B灯的规格是“110V100W”，R是一个未知电阻。若把它们接到电压为220V的电路上，下面四种接法中，可能让两盏灯都正常发光的电路是( )
A B C D
【答案】C
【解析】根据公式P=U2/R可知,灯泡A的电阻RA=U2A/PA=(110V)2/25W=484Ω，
灯泡B的电阻RB=U2B/PB=(110V)2/100W=121Ω。
A.图中灯泡A和B的并联，电压为220V，则A.B两端电压均为220V，大于其额定电压，故两盏灯都不正常发光，故A不符合题意；
B.图中灯泡A和B的串联在电压为220V的电路中，由于两灯泡电阻不同，所以两灯泡两端的电压都不是其额定电压110V，则两盏灯都不正常发光，故B不符合题意；
C.图是灯泡A和可变电阻并联后又和灯泡B串联，灯泡要想正常工作，必须满足灯泡A与可变电阻R并联后和灯泡B的电阻相等；但并联电路中，电阻越并越小，小于任何一个分电阻，所以此电路中灯泡A和灯泡B能正常工作，故C符合题意；
D.图是灯泡B和可变电阻并联后又和灯泡A串联，灯泡要想正常工作，必须满足灯泡B与可变电阻并联后和灯泡A的电阻相等；并联电路，电阻更小；故灯泡A和灯泡B不能正常工作时，故D不符合题意；
5.如图所示，电源电压保持不变，L是标有“2V1W”字样的灯泡，电流表A.A1的量程均为0～0.6A，将滑动变阻器滑片P滑至最右端，断开S1，闭合S2，电压表示数为6V，电流表A的示数为0.3A；闭合S1、S2，电流表A1的示数为0.1A.(假设灯丝电阻不变)则下列说法中不正确的是( )
A.滑动变阻器的最大阻值为20Ω
B.R0的阻值为60Ω
C.S1断开，S2由闭合到断开时，电压表的示数会变大
D.断开S1、S2，为保证电路安全，滑动变阻器接入电路中的最小阻值为8Ω
【答案】C
【解析】A.将滑动变阻器滑片P滑至最右端，断开S1，闭合S2，灯泡被短路，只有变阻器工作，电源电压U=U变=6V；滑动变阻器的最大阻值为20，故A正确不合题意；
B.闭合S1、S2，变阻器与电阻R0并联，电阻R0阻值为：60，故B正确不合题意；
C.S1断开，S2闭合时，灯泡被短路，只有变阻器，这时电压表的示数等于电源电源6V；当S2闭合时，灯泡与变阻器串联，根据U总=U变+UL可知，这时电压表的示数小于6V，那么电压表的示数会变小，故C错误符合题意；
D.灯泡的额定电流为0.5A；因为电流表的量程是0~0.6A，所以电路电流最大值是0.5A。
这时变阻器的电压为：U变=U总-UL=6V-2V=4V；这时变阻器的电阻为8欧姆，故D正确不合题意。
6.图为学生做电学实验的电路图，电源电压不变，闭合开关后，下列说法正确的是( )
A.向左移动变阻器的滑片P，A表示数变大，V2表示数变大
B.向左移动变阻器的滑片P，电阻R消耗的电功率一定变小
C.向右移动变阻器的滑片P到最右端时，电路电功率达到最大
D.向右移动变阻器的滑片P，V1表和A表的示数之比始终不变
【答案】D
【解析】A.该电路是串联电路，滑动变阻器滑片向左滑动，电阻减小，电路中总电阻减小，而电压不变，故电流增大，A表示数变大；V2表测的是滑动变阻器的电压，电阻减小，故分得电压也减小，V2表示数减小；故A错误；
B.该电路是串联电路，滑动变阻器滑片向左滑动，电阻减小，电路中总电阻减小，而电压不变，故电流增大，电功率P=UIU在减小，I在增大；R的功率不一定减小；故B错误；
C.该电路是串联电路，滑动变阻器滑片在最右端，电阻最大，电路中的总电阻达到最大值，而电压不变，故电流达到最小值，电路功率P=UIU不变，I最小，电路的功率达到最小值；故C错误；
D.V1测得是R0的电压，而V1表和A表的示数之比就是R0的阻值，R0是定值电阻，阻值不变；故D正确。
7.“充电宝”是指可以直接给移动设备充电且自身具有储电单元的装置，是近年比较流行的数码设备。如图为某品牌充电宝的铭牌，根据铭牌上的信息，下列分析正确的是( )
A.对充电宝充电时充电宝相当于电路组成中的电源
B.该品牌的充电宝在家庭电路中不能正常工作
C.该品牌的充电宝最大可以储存2900mAh的电能
D.用充电宝给手机充电过程中充电宝中能的总量会不断减少
【答案】D
【解析】A.用充电宝给手机充电过程中充电宝和手机中能的总量不变，故A错误；
B.由铭牌信息可知，其输入电压为100～240V，而家庭电路的电压为220V，故可以在家庭电路中正确使用，故B错误；
C.对充电宝充电时充电宝相当于电路组成中的用电器，而不是电源，故C错误；
D.由铭牌信息可知，该品牌的充电宝的电池容量为2900mAh，则储存的能量为W=UIt=5V×2.9A×3600s=52200J，故D正确。
8.如甲图所示的电路中，电源电压为16V恒定不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，闭合开关S后，在滑片P滑动的过程中。电压表与电流表示数的变化关系如图乙所示，根据图象信息可知，下列判断不正确的是( )
A.R0的阻值是10Ω B.R0的最小功率是3.2W
C.电路的最大总功率是25.6W D.滑动变阻器的最大阻值是70Ω
【答案】B
【解析】定值电阻R0与变阻器串联，电压表测变阻器的电压；
A.当滑片在最左端时，电压表的示数是0V，电流表的示数是1.6A，此时电路里只有电阻R0，R0的阻值10欧，A正确不合题意；
B.据乙图可知，电路的最小电流为0.2A，那么R0的最小功率为：P0=I2R0=(0.2A)2×10Ω=0.4W，故B错误符合题意；
C.据乙图可知，电路的最大电流是1.6A，那么最大电功率为：P总=U总I总=16V×1.6A=25.6W，故C正确不合题意；
D.据乙图可知，当变阻器的电流为0.2A时，电压表的示数14V，这时滑片在最右端，
那么变阻器的最大阻值为70欧，故D正确不合题意。
二、填空题
9.LED灯具有节能、环保的特点。一个“220V5W”的LED灯与一个“220V60W”的白炽灯亮度相当。若一个“220V60W”的白炽灯每天正常工作4h，30天消耗的电能是 kW·h，这些电能可供“220V5W”的LED灯正常工作 h。
【答案】7.21.44×103
【解析】(1)若一个“220V60W”的白炽灯每天正常工作4小时，则30天消耗的电能：
W=Pt=60×10 3kW×4h×30=7.2kW h，
(2)这些电能可供“220V5W”的LED灯正常工作的时间：
t′=W/P′=7.2kW h/5×10 3kW=1.44×103h。
10.如图甲和乙是研究“热量产生多少与哪些因素有关”的实验装置。通电后，若要比较电阻丝产生热量的多少，只需比较与之相连的U形管中____。乙是探究电热与____关系的实验装置。本次实验采用的实验方法有____(写出两种)。
【答案】液面高度电流控制变量法、转换法
【解析】据试验装置可知，电流通过导体产生热量使得容器中的空气受热膨胀，从而导致U型管中的液面会发生变化，故虽然热量的多少不能直接观察，但可以通过U型管液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法；
在甲装置中，将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过他们的电流I与通电时间t相同，左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻，即是探究电流产生的热量与电阻大小的关系；乙实验，右侧电阻丝与另一电阻丝并联，再与左侧的电阻丝串联，故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同，但通过电阻的电流不同，所以研究电流产生的热量与电流的关系。这两个实验采用的是控制变量法。
11.电动自行车已成为大众化的一种交通工具，小明对家里的电动自行车进行了测试，他骑车在平直的路面上由静止开始运动，获得如图所示的速度v和牵引力F随时间t变化的关系图象。已知匀速行驶时，电动机输入电压48V，输入电流5A，由图可知，0～2s电动自行车受到的摩擦力为________N；电动自行车匀速行驶时，电能转化为机械能的效率为________。
【答案】35；87.5%
【解析】(1)观察速度-时间图象，电动自行车在0～7s速度越来越快，7～12s，速度不再变化；观察牵引力-时间图象，在7～12s牵引力大小不变，由于电动车匀速直线运动，牵引力等于摩擦力，求出摩擦力的大小；(2)利用P=fv求电动自行车匀速行驶时克服摩擦力做功的有用功率，利用P=UI求出总功率，然后利用求效率。
12.标有“6V3W”的小灯泡，通过它的电流与电压的关系如图所示。则该灯泡正常发光时的电阻为 Ω，若把它与一只阻值为8Ω的电阻串联接在电压为7.2V的电路中，则整个电路消耗的功率为 W。
【答案】122.88
【解析】标有“6V3W”的小灯泡，表示灯的额定电压为6V，额定功率为3W，灯的额定电流IL＝＝＝0.5A，由欧姆定律的变形公式，灯正常发光时的电阻RL＝＝＝12Ω。灯泡与一只阻值为8Ω的电阻并联接在电压为7.2V的电路中时，因串联电路中各处的电流相等，由I＝可得，电源的电压U＝IR＋UL实，即7.2V＝I×8Ω＋UL实。由图像可知，只有当灯泡两端的实际电压为4V，通过的电流为0.4A时，上面等式成立；即8Ω电阻与灯泡串联在7.2V电路中时，电路中的电流为0.4A；则整个电路消耗的功率P＝UI＝7.2V×0.4A＝2.88W。
三、实验探究题
13.为研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，有同学找来了两根不同阻值的电阻丝，多块相同的泡沫块以及滑动变阻器、开关、导线、电源等，设计的方案如甲图所示。
(1)实验时，接通电路过几秒钟后发现泡沫块被电阻丝“切断”。该实验方案是通过测量____来比较电流通过电阻丝时产生的热量多少的。
(2)为研究电流通过导体产生热量的多少与电流大小的关系，实验该怎么操作？____。
(3)为研究电流通过导体产生热量的多少与电阻大小的关系，请你在乙图中画上连接导线。
【答案】如答图所示(串联)。
跟踪训练2(3)题答图
(1)泡沫块被切断所需的时间；(2)利用甲图，电阻值和通电时间相同，移动滑动变阻器改变通过电阻丝的电流，分别测量两泡沫块被切断的时间
【解析】(1)实验时，接通电路过几秒钟后发现泡沫块被电阻丝“切断”，则本实验可以通过测量泡沫块被切断的时间长短来比较电流通过电阻丝时产生热量多少的；
(2)由图甲可知，只有一根电阻丝，可控制电阻值和通电时间相同，利用滑动变阻器先后改变通过电阻丝的电流，分别测量两泡沫块被切断的时间长短来判断产生热量的多少，从而判断电阻丝产生热量的多少与电流大小的关系；
(3)研究电流通过导体产生热量的多少与电阻大小的关系，应控制电流和通电时间相等，故两电阻丝应串联，电路连接如下图：
14.小华在做“测量小灯泡电功率”的实验中，实验室有如下器材：电源(电压恒为6V)，小灯泡1(额定电压为2.5V，灯丝电阻约为10Ω)，电流表、电压表、开关、规格分别为“10Ω1A”的滑动变阻器R1和“50Ω0.5A”的滑动变阻器R2各一个，导线若干。
(1)请用笔画线代替导线，帮小华同学将图甲中的电路连接完整；
(2)为了顺利完成实验，小华应选用规格为________(填“R1”或“R2”)的滑动变阻器；
(3)连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，原因可能是________。
(4)排除故障后，移动滑动变阻器滑片P的位置，获得多组对应的电压值和电流值，绘制小灯泡U-I图像如图乙所示，小灯泡的额定功率为________W。分析乙中图像发现小灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要原因是________；
(5)小华打算增加一个阻值为150的定值电阻R0，只利用一只电表，通过操作图中单刀双掷开关(单刀双掷开关分别接“a”、b”各一次)测量小灯泡的额定电功率，图丙、图丁是他设计的两种不同方案的电路图，则以下判断正确的是 。
A.两种方案都能 B.两种方案都不能
C.丙方案能，丁方案不能 D.丙方案不能，丁方案能
【答案】(1)
(2)R2
(3)灯泡(或电压表)短路
(4)0.625；小灯泡的电阻受温度的影响
(5)B
【解析】(1)电压表应与小灯泡并联，灯泡的额定电压为2.5V，电压表选用0~3V量程；电流表应串联在电路中，灯丝电阻约为10Ω，灯泡正常发光时电路中电流约为0.25A，应选用0~0.6A量程，连接电路图
(2)实验时，滑动变阻器应分得的电压U滑＝U－U额＝6V－2.5V＝3.5V，
灯泡正常发光时电路中电流的为I＝0.25A，变阻器的阻值至少为14，即应选用滑动变阻器R2(50Ω0.5A)；
(3)闭合开关后，电流表有示数，说明电路为通路，根据小灯泡始终不发光，电压表无示数，可能是灯泡或电压表短路，电流没有通过灯泡和电压表；
(4)由图象可知，灯泡两端的电压为U额＝2.5V时，通过的电流为I＝0.25A，灯泡的额定功率：P额=U额I=2.5V×0.25A=0.625W；灯泡电阻受温度的影响，所以灯丝的电阻是变化的；
(5)图丙中,无论开关接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;图丁中,R0、小灯泡、变阻器三者串联，不能通过调节滑动变阻器使灯泡两端的电压为额定电压，所以两种方案都不能测出小灯的额定电功率，B符合题意。
四、解答题
15.智能家居带给我们健康、舒适的生活，如智能马桶(图甲)。某品牌智能马桶座圈的简易加热电路如图乙所示，电阻R1和R2是阻值恒定的电热丝，单刀双掷开关S2；可接a或b，再通过开关S1的通断，实现“高、中、低"三种温档的调节，其中低温档的功率为20瓦，电阻R1为1210欧。
(1)座圈加热时，把电能转化为________能；
(2)当开关S1闭合、S2接a时，该座圈的电路相当于下列选项中的________；
(3)1千瓦时的电能可供该座圈低温档工作多少小时？
(4)该座圈处于中温档工作时的电功率为多少？
【答案】(1)内(或热)
(2)C
(3)解；P=20W=0.02kW
t=W/P=1kW·h/0.02kW=50h
(4)解：解：低温档时，R1和R2是串联的
R总=U2/P低=(220V)2/20W=2420Ω
R1=R总-R2=2420Ω-1210Ω=1210Ω
中温档时，电路中只有电阻R2工作
P中=U2/R1=(220V)2/1210Ω=40W
【解析】(1)根据能量转化的知识解答；
(2)根据乙图确定电流的路径，从而确定电阻的串并联关系即可；
(3)根据公式计算出低温档工作的时间；
(4)低温档时，R1和R2是串联的，此时电阻最大，功率最小。首先根据计算出总电阻，再根据R1=R总-R2计算出R1的阻值。
中温档时，电路只有R1工作，根据公式计算出此时的电功率即可。
(1)座圈加热时，把电能转化为内(或热)能；
(2)当开关S1闭合、S2接a时，如下图所示，两个电阻为并联，则该座圈的电路相当于C。
16.智能家居为我们的生活提供了很多便利。香茗家新购置了一台mini智能空气加湿器，如图甲所示，R1、R2为发热电阻，且R2＝3R1，U1＝U2＝5V，S为旋转型开关，1、2、3、4为触点，通过旋转开关S可依次实现“关”、“低档”和“高档”之间的转换，其高档时电流为0.4A。
(1)低档模式时，mini工作电路中的电流是多少？
(2)mini具有智能断电功能，当水量偏低时会自动切断电源，防止干烧。控制电路中，R0＝60Ω，R为压敏电阻，其阻值随压力的变化关系如图所示。当控制电路中的电流达到时50mA，衔铁才会吸合，mini工作电路接通。请通过计算说明，工作时至少需要加水多少千克？(g＝10N/kg)
【答案】(1)低挡模式时，mini工作电路中的电流是0.1A；
(2)mini工作时至少需要加水0.02kg。
【解析】解：(1)当开关S接3、4时，电路为R1的简单电路，加湿器处于高档，
由I可得，R1的阻值：
R112.5Ω，
当开关S接2、3时，R1、R2串联，加湿器处于低档，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，低档模式时mini工作电路中的电流：
I0.1A；
(2)由题意可知，当电流为50mA时，此时控制电路的总电阻：
R总100Ω，
则压敏电阻的阻值：
R＝R总﹣R0＝100Ω﹣60Ω＝40Ω，
由图可知，当R＝40Ω时，压敏电阻受到的压力F＝0.2N，
因物体对水平面的压力和自身的重力相等，
所以，由F＝G＝mg可得，加水的最少质量：
m0.02kg。
17.现有一个粗细均匀的金属圆环，它是由一段铜丝和一段同种材料制成的电阻丝连接而成的。为了研究它的导电性，小科把它接入到如图甲所示的电路中。实验时，小科先将触点M与圆环上的A点连接，再移动滑动变阻器R1的滑片P至最右端后，闭合开关S，将触点N从A开始沿逆时针方向滑动一周，在触点N滑动的过程中，触点M、N之间的电阻等效于一个变化的电阻，记为RMN.设滑过弧MN的长为x，电流表示数I与x之间的关系如图乙所示。已知电源电压恒为4.5V，铜丝的阻值不计，触点接触良好。粗细均匀、同种材料制成的电阻丝阻值与其长度成正比。
(1)由图乙可知，该金属圆环中铜丝的长度是 cm。
(2)在触点N滑动过程中，RMN的最大值是多少？
(3)每1cm电阻丝的阻值是 Ω.(提示：图甲中M、N之间的电阻等效于M、N之间两段弧形金属丝并联后的总电阻)
(4)如图丙所示，把M、N接到圆环其中一条直径的两端，将滑片P移到最左端后闭合开关S，通电1min，电路消耗的电能为W.求W的最大值。(计算过程中不需要说明取最大值的理由)
【答案】(1)10；
(2)在触点N滑动过程中，RMN的最大值是4Ω；
(3)0.4；
(4)通电1min，电路消耗电能的最大值为324J。
【解析】解：
(1)当滑片在铜丝上移动时，金属圆环的总电阻不变，根据欧姆定律可知，此时电路中的电流不变，
由图乙可知，x从30cm到40cm的过程中，电路的电流不变，则该金属圆环中铜丝的长度为40cm﹣30cm＝10cm；
(2)当x＝0或x＝50cm时，金属圆环接入电路中的电阻为零，此时电路为R1的简单电路，
由图乙可知，电路中的电流I大＝0.9A，
由I可得，变阻器接入电路中的电阻R15Ω，
当电路中的电流最小时，电路的总电阻最大，金属圆环接入电路中的电阻最大，
由图乙可知，电路中的电流I小＝0.5A，
此时电路的总电阻R总9Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，M、N之间的最大值RMN大＝R总﹣R1＝9Ω﹣5Ω＝4Ω；
(3)由题意可知，M、N之间两段弧形金属丝并联，分别设为R3、R4，如下图所示：
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RMN，
因金属圆环中电阻丝的总电阻一定，即R3+R4的值不变，
所以，由数学知识“两个正数和一定，两数相同时乘积最大”可知，R3＝R4时，M、N之间的总电阻最大，
则RMN大，即4Ω，解得：R3＝R4＝8Ω，
金属圆环中电阻丝的总电阻R环＝R3+R4＝8Ω+8Ω＝16Ω，
由图乙可知，金属圆环中电阻丝的总长度L＝50cm﹣10cm＝40cm，
所以，每1cm电阻丝的阻值是0.4Ω；
(4)把M、N接到圆环其中一条直径的两端，将滑片P移到最左端后，电路为圆环的简单电路，
由电阻的并联可知，当铜丝全部位于MN上方(或下方)时，上方(或下方)的电阻最小，电路的总电阻最小，
此时MN上、下两部分电阻丝的电阻分别为R5＝25cm×0.4Ω/cm＝10Ω，R6＝R环﹣R5＝16Ω﹣10Ω＝6Ω，
此时电路的总电阻R总′3.75Ω
则通电1min，电路消耗的最大电能Wt60s＝324J。
18.小金用如图甲电路进行“测量小灯泡的电功率”的实验，已知小灯泡的额定电压为2.5V，正常工作时的电阻约为10Ω。现有如下器材：电流表、电压表(量程只有0～3V)、开关、电压恒为6V的直流电源各一个，规格分别为“10Ω1A”、“15Ω2A”和“50Ω0.5A”的滑动变阻器各一个，导线若干。
实验序号 U(V) I(A) P(W)
1 3.0 0.32
2 2.5
3 2.0
小金按图甲所示的电路图连接好电路后，闭合开关，发现电压表示数为3.0V，于是她就记录下电流表的示数(见表格)，之后再移动滑动变阻器的滑片，依次测量电压表示数为2.5V和2.0V时的电流。其中当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示。接着小金继续移动变阻器的滑片至某一位置时，发现小灯泡不亮，但是电压表和电流表均有示数且不损坏。
(1)小灯泡的额定功率为____W。小金所选的滑动变阻器规格是____。
(2)小金的实验操作过程是否规范，为什么？____。
(3)上述过程中出现小灯泡不亮的原因可能是____。
【答案】(1)0.75“50Ω0.5A”；(2)不规范，因为在闭合开关前，滑动变阻器没有调到阻值最大(或没有将滑动变阻器的滑片移动最左端)；(3)滑动变阻器的阻值过大，使小灯泡两端电压过小，功率过小
【解析】(1)灯与变阻器串联，电压表测灯的电压，电压表示数为2.5V时，灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.3A，灯的额定功率为：P=ULIL=2.5V×0.3A=0.75W；
当电压表示为2V时,由串联电路电压的规律,变阻器的电压为：U滑=6V 2V=4V，由分压原理，变阻器连入的电阻约为：R′=2×10Ω=20Ω，故所选的滑动变阻器规格是“50Ω0.5A”；
(2)闭合开关，发现电压表示数为3.0V，之后再移动滑动变阻器的滑片，依次测量电压表示数为2.5V和2.0V，灯的电压变小，说明变阻器的电压变大，由分压原理，变阻器连入电路的电阻变大，故他的操作不规范，原因是：闭合开关前，变阻器连入的电阻不是最大；
(3)接着小乐继续移动变阻器的滑片至某一位置时，发现小灯泡不亮，但是电压表和电流表均有示数且不损坏，则说明电路为通路，电路的电流过小，导致灯的实际功率过小。
19.如图所示是一种风速测定简易装置，R为阻值为40Ω的定值电阻，R1为滑动变阻器(最大阻值为20Ω)，电源电压为9V，“T”型管道的竖直管内装有可上下自由移动的轻质活塞，活塞通过轻质细杆和滑动变阻器的滑片相连(活塞与管道壁接触紧密)，活塞运动时，细杆可带动滑动变阻器滑片移动。请思考并回答以下问题
(1)该装置中的风速仪是用电压表改装而成，如图1所示测的是定值电阻R两端的电压，若要改测R1两端的电压是否可以只将电压表接C的导线直接改接A点 ，理由是 。
(2)这个风速测定仪的原理是：风流经“T”型管道上方时，风速越大，活塞上方压强越 ；活塞下方大气压不变，上下气压差变大，在弹簧作用下滑片P移动，接入电路中的电阻变 ；电源电压不变，电路中电流变 ，定值电阻阻值不变，该电压表的示数变
(3)根据该仪器测得的风速和滑动变阻器R1接入电路中的阻值之间的关系如表格所示。
风速km/h 0 5 10 15 20 25 30
接入电路的R1(Ω) 20 16 12 8 5 2 0
实验中，我们把风速为0km/h时，风速仪(电压表)对应的电压值标为零刻度；把风速为30km/h时，风速仪(电压表)对应的电压值标为最大风速。
①请计算风速仪零刻度和最大风速所对应的电压值。
②在图2的表盘中用符号“↑”标出零刻度。
该风速仪存在的不足之处，其中之一为：风速仪的制作过程中，对于风速变化控制时不够灵敏，你改进方法是 。
【答案】(1)不可以；电压表正负接线柱接反了；(2)小；小；大；大；(3)①零刻度和最大风速所对应的电压值分别为6V和9V；②如上所示；换用劲度系数更小的弹簧和一个阻值更大的滑动变阻器。
【解析】解：(1)如图1所示，两电阻串联，电压表测的是定值电阻R两端的电压，则电压表与B相连的为电压表的正接线柱，电压表与C相连的为电压表的负接线柱，若只将电压表接C的导线直接改接A点，则电流从电压由负接线柱流入了，即电压表正负接线柱接反了，故不可以；
(2)这个风速测定仪的原理是：风流经“T”型管道上方时，风速越大，活塞上方压强越小；活塞下方大气压不变，上下气压差变大，在弹簧作用下滑片P向上移动，接入电路中的电阻变小，由电阻的串联，电路的总电阻变小，电源电压不变，由欧姆定律，电路中电流变大，定值电阻阻值不变，根据U＝IR，故该电压表的示数变大；
(3)①由表中数据知，风速为0km/h时，R1＝20Ω，两电阻串联，电压表测定值电阻的电压，由电阻的串联和欧姆定律，电路的电流为：
I10.15A，由欧姆定律，电压表示数为：
U1＝I1R＝0.15A×40Ω＝6V；
即风速仪零刻度对应的电压值为6V；
风速为30km/h时，接入电路的电阻为0，对应的电压值为9V；
②在图2的表盘中电压表选用大量程，分度值为0.5V，故6V的电压如下所示：
风速仪的制作过程中，对于风速变化不大时不够灵敏，根据U＝IR，是因为电流变化小，即风速变化不大时，变阻器连入电阻的电阻变化小，为增大变阻器连入电阻的变化，故改进方法是换用弹性系数更小的弹簧和一个阻值更大的滑动变阻器。
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