冲刺2022中考必刷解答题（2）欧姆定律、电磁继电器、电能（含答案）
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| 名称 | 冲刺2022中考必刷解答题（2）欧姆定律、电磁继电器、电能（含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.7MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 浙教版 | ||
| 科目 | 科学 | ||
| 更新时间 | 2022-04-21 11:56:22 | ||
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文档简介
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中考必刷解答题（2）欧姆定律、电磁继电器、电能
一、欧姆定律计算
1．（2021·温州）常用的密度计使用时需要较多待测液体（如图甲)。小明设计了一台只需少量待液体就能直接测量其密度大小的简易密度仪（如图乙其工作原理为：桶中无液体时，滑片P指向A处；测量时，将待液体加满小桶，装有滑轮和滑片P的滑块向下移动x，弹簧弹力增加F，待滑块稳定后闭合开关S，就能从已标注相应密度值的电流表刻度盘上读出待测液体密度。电源电压U0恒为6伏，定值电阻R0的阻值为12欧，电流表量程为0~0.6安，小桶的容积为10厘米3，粗细均匀的电阻丝AB总长为20厘米，其阻值随长度变化如表。F与x的关系如图丙所示。（不计摩擦，桶距底座高度足够)。
电阻丝的长度（厘米） 0 5 10 15 20
电阻丝的阻值（欧姆） 0 10 20 30 40
（1）闭合开关S，滑片P在A点和B点时，电流表示数分别为Ia、Ib，则Ia、Ib的大小关系是 。
（2）某次测量时，电流表示数为0.2安，则所测液体密度为多少克/厘米3？
（3）为了方便在电流表的表盘上标注对应的密度值，需根据上述信息，分析密度与电流的关系并确定量程。
①写出密度ρ与电流I的关系式:ρ= 。
②该密度仪能测量的最大密度为 克/厘米3。
2．方方用图甲所示电路研究电功率和电流的关系，绘制了定值电阻R0、滑动变阻器R的功率与电流的关系图，如图乙。
（1）实线表示的是 (选填“R”或“R0”)的功率与电流的关系。
（2）求R0的阻值。(写出计算过程)
（3）当电流表示数为0．5安时，求R消耗的功率。(写出计算过程)
3．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移至最右端后，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 。(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）如图内所示，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lmin，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)
4．（2022·杭州模拟）电饭锅已经成为每个家庭必不可少的家用电器。如图是电饭锅的内部电路结构图，已知 电饭锅的部分参数： 额定电压 220V ，R1=88Ω ，保温功率为 88W ，S1为手动开关，S2为双金属片开关(右端固定)。
（1）求电饭锅的加热功率；
（2）求 R2 的阻值；
（3）考虑到能量的有效利用应该选用 (选填“仅 R1”或“R1 和 R2 都”)与铝制内胆(装米饭的部位)紧贴。
5．（2021·余杭模拟）小乐设计了一个电子拉力计，其原理图（部分）如图甲所示，其中电源电压U=3V，定值电阻R0=5Ω，R1是一根长为L=5cm的均匀电阻线（阻值跟长度成正比，最大阻值为25Ω），轻质弹簧一端固定，另一端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1接触良好且摩擦不计），当不拉拉环时，金属滑片P刚好处于a端。已知该轻质弹簧伸长的长度△L与所受拉力F的关系如图乙所示。
（1）小乐利用一量程为0~3V的电压表改装成拉力示数表，要求拉力越大，电压表指针向右偏转越大，则该电压表应并联在 （选填“R0”或“R1”）两端。
（2）当拉力为0N时，电压表的读数是多少？
（3）当电压表示数为1.5V时，拉环上受到水平向右的拉力为多大？
6．（2020九下·宁波保送考试）小明家新买了一条100w的电热毯，他想用电流表和电压表测量电热毯的电阻值，于是连接了如图所示的实验电路。其中电源两端的电压为6V，Rx为电热毯的电阻值，滑动变阻器的最大阻值为20欧.
（1）实验过程中，小明发现，不论怎样调整滑动变阻器触头p的位置，电压表的示数几乎不发生变化，且查得电路各处均连接无误。请你分析一下产生这一现象的原因是什么？
（2）小明发现，在上图中只需加人一根导线，就能使触头P在滑动过程中，有效地改变电热毯两端的电压值。请你试着加人这根导线，并简要说明理由。
（3）小明觉得可以用他“改进”的电路达到调温的目的，你觉得是否可行？为什么？
7．（2019·苍南模拟）如图是同学们自己发明的电子握力器的模拟电路。电源电压6V不变，滑动变阻器R的最大值为50Ω，b端固定在绝缘底座上，手柄A与变阻器滑片固定在一起，握力为零时，滑片处于a端，R0为定值电阻。力量计由一个电流表（量程为0～0.6A）改装而成．使用时，先闭合开关S，再用手握住手柄A向下运动压缩弹簧，握力就显示在力量计表盘上。
（1）R0的作用是 。
（2）当握力增加时，力量计的示数也随之增大，请结合图分析其原因： 。
（3）当握力器的握力最大时，力量计示数为最大值（即电流表达到最大值），求力量计的零刻度线对应原电流表的示数。
8．（2019·宁波模拟）如图所示，电源电压恒定，小灯泡上标有“2V 0.5A”的字样（2V为小灯泡正常发光时它的两端电压，超此电压，小灯泡将绕坏；0.5A是小灯泡正常发光时的电流），滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω，电流表量程0﹣3A，求：
（1）小灯泡正常发光时的电阻；
（2）断开开关S1，闭合开关S、S2、S3，将滑片P移到距a端的长度总长为ab的五分之二位置时，小灯泡L恰好正常发光，电源电压是多少？
（3）断开开关S2，闭合开关S、S1、S3，将滑片P移到a端时，电流表示数为2A，此时电压表示数是多少？定值电阻R1的阻值是多少？
（4）假设各元件完好，若断开开关S1、S3，闭合开关S、S2，为不损坏元件，滑动变阻器接入电路的阻值范围是多少？
二、电磁继电器计算
9．（2020·余杭模拟）小金在研究性学习活动中，通过查阅资料，查到了一种由半导体材料做成的热敏电阻R热的阻值随温度变化的曲线（如图1），并设计了如图2所示的温度自动控制装置。已知电磁继电器的线圈电阻R0为50欧，左侧控制电路电源电压为6伏，当继电器线圈中的电流大于或等于20毫安时，继电器的衔铁被吸下，右侧发热电路就断开。
（1）求此温度自动控制装置能将温度控制在多少摄氏度以下？（写出具体计算过程）
（2）若将控制电路的电源电压增大，则此装置控制的温度值将变 （填“高”或“低”）
（3）发热电路中电热丝电阻为44欧，正常工作电流5安，则加热10分钟产生热量多少焦？
10．（2020·温州模拟）下图是某型号的浴室自动防雾镜及简易工作电路图。防雾镜背面粘贴着发热的定值电阻R0，其规格为“220V，110W”，利用R0加热使镜面无法起雾，便于观察。当S1闭合时为手动加热除雾模式。当S1断开时进入自动除雾模式，当浴室中湿度达到一定值时镜子起雾，R0自动加热除雾。
（1）其它条件相同时，镜子起雾与相对湿度(RH)有关，湿度越大，镜子越容易起雾。请你再提出一个会影响镜子起雾的因素： 。
（2）镜子起雾后，R0加热约30秒后，镜面会变得清晰。某几日小明在家里观察到浴室中雾气弥漫时，镜面却一直都清晰，没有出现有雾的现象。请结合上述电路，分析其可能的1个原因 。
（3）控制电路电源U1为6伏。已知湿度感应元件有两种型号，分别为Ra、Rb，它们的阻值随浴室内空气湿度变化如图丙。厂家用湿度感应元件，当空气湿度为60%时，电磁铁衔铁刚好被吸住，工作电路开始自动加热。现要换成Rb型号湿度感应元件，保持其它条件不变，仍要做到空气湿度为60%时，工作电路开始自动加热，则应如何对控制电路部分进行改造？ 。(列举两条)
（4）防雾镜工作电路连接了一个滑动变阻器R'，当R'的滑片在最左端时，工作电路的功率为110W，移动滑片能使定值电阻R0的实际功率在最大功率的25%~100%之间变化，以满足不同季节使用。请通过计算求出R'的最大阻值。
11．（2020·玉环模拟）国家规定燃气灶须安装熄火自动保护装置，在意外熄火(如汤水溢出)时，装置能自动关闭气路。图甲为小晨设计的模拟装置示意图，电源电压U=9伏，当电磁铁线圈中的电流I≤0.05安时，衔铁K被释放从而关闭气路(未画出)启动保护。不计线圈电阻，热敏电阻Rt的阻值与温度的关系如图乙中图线①所示。闭合开关S，问：
（1）电磁铁下端的磁极为 极；
（2）若温度降至80℃时就启动保护，电路中定值电阻R0为多大？
（3）现仅将R更换为图线②所示的热敏电阻，若燃气灶熄火后，该电阻温度下降的快慢与图线①所示的电阻相同，装置启动保护的灵敏度会 (选填“增强”或“降低)。要恢复与原来相同的灵敏度，电阻R0的取值要作如何的变化？并说明理由 。
12．（2020·南浔模拟）小科同学为学校设计了可以自动控制最高水位的智能水箱，其电路图如图甲。控制电路电源电压U1=20伏，R0为定值电阻，RF为压敏电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计；压敏电阻RF放置于水箱底部（如图乙），其阻值与压力有关，阻值随水位变化关系如表。工作电路为注水系统，其电源电压U2=220伏。当水箱内的水位上升到1米时，通过电磁铁线圈的电流I1=0.2安，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作。
水位（米） 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00
压敏电阻RF阻值（欧） 200 125 90 70 65 62 60
（1）甲图中的E点应与 （选填“C”或者“D”）连接。
（2）求R0的阻值。
（3）如果保持其他条件不变，只是适当增大R0的阻值，请分析水箱的最高水位会发生怎样的变化，并作出解释。
13．（2020·温州模拟）公园常有商家摆放充气城堡供小朋友玩耍，如图甲所示，充气堡需要持续为它充气，才能正常使用。为实现自动充气某兴趣小组设计了工作电路如图乙所示。请回答下列问题。
（1）为达到自动充气的目的，需要在A处添加一个阻值随气压变化的电阻，使得气压较低时充气，气压大时停止充气。根据要求接入电路中的电阻应选择图丙中的 。
（2）结合图乙电路，说明闭合开关后如何实现自动充气。
（3）如图丁所示是某次开启并使用充气堡工作4小时的图像，请计算该充气堡消耗总电能。
14．（2020·滨江模拟）在治疗“新冠肺炎”危重症患者中，ECMO体外膜肺氧合(俗称“人工膜肺”)功不可没。它主要由“血泵”“氧合器”和“调温器”三部分构成，图甲为“人工膜肺”救治“新冠肺炎”危重症患者示意图，图乙为“血泵”工作示意图。
（1）如图甲所示的“氧合器”相当于人体的 (填写器官名称)，血液流经“氧合器”后，发生的主要变化是 。
（2）如图乙所示，将线圈ab缠绕并固定在活塞一端，利用其与固定磁铁之间的相对运动，带动“血泵”中的活塞，使血液定向流动；阀门K1、K2都只能单向开启，反向则封闭管路。当线圈中电流从a流向b时，活塞将向 (选填“左”或“右”)运动，“血泵”处于 (选填“抽血”或“送血”)状态。
（3）人类大动脉的截面积约是5.0×10-4m ，若心脏推送血液的平均压强约为1.2×104Pa，平均流速约0.20m/s。则心脏推动血液流动的平均功率约为 W。
15．（2020·浙江模拟）如图所示是一种自动测定油面高度的装置。电源电压"为 6V，R1 是最大电阻为 30Ω的滑动变阻器，它的金属滑片 P 连在杠杆一端，R2 是定值电阻，油量表是用量程为 0 0.6A 的电流表改装而成（ABCD 四点表示四个接线柱，电磁继电器线圈电阻忽略不计）
（1）当油面上升时，电流表示数变大，则导线 M 应与 接线柱相连；当油量下降到预设位置时，警示 灯亮，滑片 P 刚好在B 处，则导线 M 应与 接线柱相连。
（2）当油箱加满油时，滑片 P 刚好在
A 处，电流表的示数达到最大值，求电阻
R 的阻值。
（3）在滑片滑动的过程中，求滑动变阻器 R 的最大功率。
16．（2018·温州）如图甲为某型号豆浆机示意图，将黄豆和清水放入杯体，经过如图乙“三次加热、二次打浆”的工序，可制作可口的豆浆。
（1）若豆浆机“加热”时功率为1000瓦，“打浆”时功率为200瓦。则按图乙工序完成一次豆浆制作，需消耗多少电能？
（2）为了防止豆浆过少导致“干烧”和豆浆过多导致“溢浆”，小明设计了如图丙所示的电路，La，Lb是两个完全相同的电磁铁，Ra和Rb分别是安装在“防溢浆”水位和“防干烧”水位下方的压敏电阻，其阻值随压力的增大而减小。只有当豆浆液而处在“防干烧”和“防溢浆”水位之间时，电热丝才能工作。（假设电磁铁对衔铁的吸引力不会随距离的改变而改变，不考虑衔铁的弹力和重力）。
①当液面高度为h0时，闭合电路中的开关S，电磁铁La吸住衔铁，此时压敏电阻的阻值分别为Ra’和Rb’，请比较两者的大小关系： 。
②已知压敏电阻Ra的阻值随液面高度h的变化曲线如图丁所示，请结合Ra的变化曲线画出压敏电阻Rb的值随液面高度h变化的大致曲线，并在图中横坐标上标出“防干烧”水位h1和“防溢浆”水位h2 。
三、电能计算
17．（2022九下·温州模拟）如图所示是一种适合北方冬季使用的电热加湿器,其工作原理:加湿器水箱中部分水通过进水阀门进入电热槽中受热至沸腾,产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置喷入空气中从而提高空气湿度。下表是小明从产品铭牌上摘录的电热加湿器部分参数,其发热电路如右图所示,R1、R2为阻值相同的发热电阻,1、2、3、4为触点,S为旋转型开关,通过旋转可以实现档位的转换。
额定电压 220V
额定最大发热功率 400W
水箱容积 4L
适用面积 40~60m2
（1）小明在开始加热前测得水温为20℃,电热槽内气压为标准大气压,若从加热到沸腾最短时间为3分钟,则该电热槽中水的质量是多少千克 (不计热损失,c水=4.2×103J/(kg℃),结果保留两位小数)
（2）R1的阻值为多少
（3）该加湿器在低档时的发热功率是多少
18．（2021·温州模拟）随着数码产品的逐渐普及，充电宝也成了人们日常生活中必需品，如图是一款“神奇的充电宝”，使用说明上的部分参数如图所示，请回答下列问题：
项目 指标参数
容量 4000mAh
输入 DC5V/1A
输出 6-8W
发热温度 48-50℃
充电时间 4.5小时
（1）这款“神奇的充电宝”的神奇之处在于：它不仅可以用于给移动设备充电，还可以作为暖手宝使用，产品介绍中写有：独创的吹气功能设计，只需轻吹一下，便可释放5分钟的热量。那么，吹气孔中的电路结构相当于是电路中的 。吹一次气，最多可提供多少热量 ？
（2）已知电池容量“4000mAh”是指工作电流为4000mA时，能持续供电1小时。问：该充电宝一次充满电，仅作为暖手宝使用，最多可持续正常工作多长时间？（不计额外散失）
19．空气炸锅，因其烹制食物脂防含量低，美味，无油烟味，深受广大市民青睐。如图甲所示，为某品牌空气炸锅，其发热元件为两个电阻，R1=55Ω，R2=220Ω，额定电压为220V。内部电热部分电路可简化为图乙所示。
（1）当开关S1闭合，开关S接a端时为 档。（选填“高温”、“中温”或“低温”）
（2）高温档正常工作时，求电阻R1、R2消耗的总功率。
（3）若用此空气炸锅加工薯条，原料薯条温度为20℃，炸熟至少需要达到170℃，求一次炸熟100g薯条需要吸收的热量。（C薯条取3.63×103J/(kg.℃)
）
（4）若电动机线圈电阻为10Ω，正常工作时流过电动机电流为0.2A，求该电动机正常工作时输出的机械功率。
20．（2020·余杭模拟）某同学根据如图所示电路进行实验：先用夹子夹住电动机转轴使其不能转动，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数。后松开夹子，使电动机转轴转动，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数。数据记录如下表：
U/V I/A W/J Q/J
不转动 0.2 0.1 W1 Q1
转动 3.0 1.2 W2 Q2
利用上表数据计算和分析：
（1）不转动时，通电10s，电动机所做的电功W1和所产生的热量Q1
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功W2和所产生的热量Q2
（3）试比较W1和Q1的大小关系以及W2和Q2的大小关系，并分析其原因。
21．（2020·富阳模拟）图甲是一种常见的电热水袋，图乙是它的结构示意图。为了使用安全，电热水袋在用电加热到一定温度时温控开关S会自动切断电路，与此同时专用插头上的红色指示灯L会熄灭，起提示作用。
（1）电热水袋里面一般用水作储能物质，除了水容易获得、成本低廉的原因外，还有一个重要原因是 。
（2）温控开关S的内部结构如图丙所示：双金属片由两层不同金属粘合而成，受热时二者膨胀的快慢不同，金属层 (填“a”或“b”)膨胀较快，达到一定温度时，双金属片向上拱起，从而切断电路。如果温控开关失灵，水温超过预定温度而不切断电源，热水袋会因内部压强过高而爆炸。为了更加安全，有的电热水器里使用双重温控开关保护，也就是把两个温控开关 起来使用。
（3）某电热水袋的性能指标如下表，当热水袋原来的温度是10℃时，在正常电压下加热10min指示灯就熄灭了，试求该电热水袋的效率。
额定电压 额定加热功率 指示灯功率 袋内充水 自动断电温度
220V 700W ≤0.2W 1L 80℃
220V 700W ≤0.2W 1L 80℃
22．风光互补路灯，有风时通过风力发电机发电，有阳光时通过太阳能电池板发电，系统同时安装了风力发电机和太阳能电池板，并将电能储存至蓄电池中，供路灯照明使用蓄电池充满电后不再充电，使用时放电至余留20%停止电能输出，可使蓄电池使用寿命更为长久，下表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数，其中光电转化效率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率，蓄电池容量是指蓄电池放电电流与放电总时间的乘积，最大输出功率是指风速达到最大限制风速时风力发电机的输出功率。
（1）风力发电机发电时，是将 能转化为电能。
（2）当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为1000W时，太阳能电池板的输出功率为 W
（3）已知风力发电机的输出功率P与风速v的三次方成正比，若风力发电机的输出功率为50W，此时风速为 m/s。
（4）充满电的蓄电池以额定电压对外供电，输出功率为100W时.为使蓄电池的使用寿命更为长久，持续供电的时间不能超过 h
（5）某城市一道路的路灯采用该型号风光互补路灯照明，已知路灯的规格为“12V
70W”，路灯共1000盏，每天正常工作10h，则一天消耗的电能为 kW h。
23．（2020·台州）电热水壶由分离式底座和壶身两个部分组成。分离式底座由电源线、圆形底座和供电插座组成，如图甲；电热水壶内部简化电路，如图乙。
（1）为防止触电，供电插座的外壳材料应是 (选填“绝缘体”或“导体”)。
（2）电热水壶额定电压为220伏，额定功率为1000瓦，求；
①电阻R的阻值是多少
②正常工作时，烧开一壶水需要300秒，消耗多少电能
（3）为满足人们随时取用热水需求，电热水壶需设置保温功能。现有一个温控开关(一定温度时,可以自动断开或闭合：元件符号为“ ”）,一个阻值远大于R1的定值电阻R2(元件符号为“ ”)。要求利用提供的器材对原电热水壶的简化电路进行改进，实现既可加热又能保温的功能，且加热功率保持不变。请在答题卷的虚线框内画出电路图、并说明保温的工作原理。
24．（2020·绍兴）小敏家住某5层公寓楼中的4楼，当他在1楼按下楼道灯开关，5盏“220V 12W”的楼道灯全部点亮，然后延时60秒均自动关闭。他正常每登一层楼所需时间为12秒。小敏意识到楼道灯这样的工作方式有些浪费电能，对楼道电路进行设计，改进电路如图，K为启动延时开关，S为感应跳转开关，K按下时S接通触点1、2，S感应到人到2楼，跳转至触点2、3，感应到人到3楼，跳转至触点3、4……跳转后若20秒后感应不到人，则K断开。
（1）按照原先楼道灯的工作方式，小敏正常上楼回家一次，楼道灯一共消耗多少电能？
（2）改进后的方案中，S跳转前后，通过启动延时开关的电流大小 ▲ (选填“增大”、“减小”或“不变”)，小敏正常上楼回家一次，比原来节约多少电能？
25．（2019·台州）某电热砂锅的简化电路如图甲。R1、R2为发热电阻，S为旋转型开关，a、b、c、d为触点，通过旋转开关S可实现“关”、“低档”、“高档”之间的转换，工作时先用高档加热锅内汤料到沸腾，再用低档持续加热食物，使食物“汤浓味鲜”。
（1）高档加热时，开关S应旋至触点 （选填“ab”、“be”或“cd”)位置。
（2）某次烹饪一共用时6小时，电功率与加热时间的关系如图乙所示，则本次烹饪共消耗多少电能
（3）发热电阻R1和R2的阻值分别为多少？
（4）生活中，有时也会选择电压力锅烹饪，因为电压力锅煮熟相同质量的同种食物，通常比电热砂锅更省电。请你从能量利用率的角度，结合所学知识对电压力锅能省电作出简要的解释。
答案解析部分
1．【答案】（1）Ia（2）解：R总= =30欧
R=R总-R0=30欧-12欧=18欧
得：x=9厘米
F=(20-9)厘米×0.02牛/厘米=0.22牛
G= F= ×0.22牛=0.11牛
m= =0.011千克=11克
ρ= =1.1克/厘米3
答：所测液体密度为1.1克/厘米3
（3）ρ=2.6- (克/厘米3)；2
2．【答案】（1）R0
（2）解：当I=2A时 PR0=32W R0= =8Ω
（3）解：当I'=0．5A时 =0．5A×8Ω=4V
电源电压U= =16V
U'R=12V PR=12V× 0．5A=6W
3．【答案】（1）10
（2）解：当x=0时：
R变= =5Ω
当x=20cm时，电路中电流最小，电阻最大：
R总= =9Ω
此时触点M、N之间的阻值最大，为RMN=R总-R变=9Ω-5Ω=4Ω
答：实验过程中，触点M、N之间的最大阻值RMN是4欧姆。
（3）0.4
（4）解：当M、N都未与铜丝接触时，W有最大值：
W=W1+W2= t+ t= ×60s+ ×60s=324J
答：W的最大值为324焦耳。
4．【答案】（1）根据图片可知，当开关S1和S2都闭合时，此时只有R1工作，电阻最小，而电功率最大，为加热档，
则电饭锅的加热功率： 。
（2）据图片可知，当开关S1闭合、S2断开时，两个电阻串联，此时总电阻最大，总功率最小，为高温状态。
总电阻 ；
则R2的阻值为：R2=R总-R1=550Ω-88Ω=462Ω。
（3）R1和R2
5．【答案】（1）R0
（2）解：当拉力为0N时，R0与R1串联，电路中的总电阻：R总=R0+R1=5Ω+25Ω=30Ω
根据欧姆定律 可得，电路中的电流：
电压表的示数：U0=IR0=0.1A×5Ω=0.5V。
（3）解：当电压表的示数 时，R1两端的电压：
电路中的电流：
根据欧姆定律 可得，
R1是一根长为L=5cm的均匀电阻线，最大阻值为25Ω，
此时电阻丝接入电路中的长度：
弹簧伸长的长度： ；由图乙可知，F＝400N。
6．【答案】（1）在电路连接无误的情况下，可以对电路进行有关计算。当触头Ｐ滑至ａ端时，电热毯直接与电源相连.，其两端的电压Uｘ即为电源两端的电压，即Uｘ=6V；当触头P滑到ｂ端时，电热毯与Ｒ串联后接在电源上，电热毯与R共同分担电源两端的电压。此时若Ｒｘ R，则电热毯两端的电压远大于滑动变阻器两端的电压UR，即Uｘ≈Ｕ，因此会发生不论如何调整触头的位置Ｐ的位置，Ｒｘ两端电压Uｘ几乎不变的现象。可见，小明实验中不能有效地改变电热毯两端的电压值，是由于电热毯的电阻远大于变阻器总电阻的缘故。
（2）在不更换实验器材的情况下，可以将电路连接成答图1所示的结构。即在原电路所示的电路中，从滑动变阻器的ｂ端向电源负极连一根导线ｂｃ，这样，当P滑至a端时，Ｕｘ=6V；当Ｐ滑至ｂ端时，Ｒｘ被导线ｂｃ短路，Ｕｘ＝０Ｖ。从向实现了Rｘ上的电压值.由０Ｖ至6V的大范围变化。
（3）不可行，在改进的电路中，Ｒｘ远大于Rpb，流过滑动变阻器的电流远大于电热毯电阻的电流，要么可能使滑动变阻器烧掉，至少也是大部分电能消耗在滑动变阻器上，完全不符合对应功能。
7．【答案】（1）保护电路
（2）当握力增加时，滑片下移，R接入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，由I=U/R可知，电路中的电流变大，即由电流表改装力量计的示数也随之增大．
（3）解：当握力器的握力最大时，R接入电路中的电阻为0，此时力量计示数为最大值，即I=0.6A，则定值电阻R0的阻值：R0=U/I=6V/0.6A=10Ω，
握力为0时，R接入电路中的电阻最大，则力量计的零刻度线对应原电流表的示数：
I0=U/（R+R0）= 6V/{10Ω+50Ω}=0.1A
8．【答案】（1）解：由I= 得，灯泡正常发光时的电阻：
RL= = =4Ω
答：小灯泡正常发光时的电阻是4Ω
（2）解：断开开关S1，闭合开关S、S2、S3，将滑片P移到距a端的长度为总长ab的 位置时，L与 R2串联，
因串联电路中各处的电流相等，且小灯泡L恰好正常发光，
所以，电路中的电流：I=IL=0.5A，
由I= 得，滑动变阻器两端的电压：
U2=I× R2=0.5A× ×50Ω=10V，
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+U2=2V+10V=12V
答：电源电压是12V
（3）解：断开开关S2，闭合开关S、S1、S3，将滑片P移到a端时，L与R1并联，电压表测电源的电压，则电压表的示数为12V，
因电源电压12V远大于灯泡的额定电压2V，
所以，灯泡被烧坏，电流表的示数即为通过R1的电流I1=2A，
则由I= 得，定值电阻R1的阻值：
R1= = =6Ω
答：此时电压表示数是12V；定值电阻R1的阻值是6Ω
（4）解：当断开开关S1、S2时，滑动变阻器、R1与L串联，电流表测电路中的电流，
因串联电路中各处的电流相等，且灯泡的额定电流为0.5A，电流表量程为0～0.6A，
所以，电路中的最大电流I大=0.5A，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，
此时电路中的总电阻为：
R总最小= = =24Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，滑动变阻器接入电路中的最小阻值：
R2最小=R总﹣R1﹣RL=24Ω﹣6Ω﹣4Ω=14Ω，
则变阻器接入电路的阻值范围为14Ω～50Ω
答：为不损坏元件，滑动变阻器接入电路的阻值范围是14Ω～50Ω。
9．【答案】（1）R总＝＝300Ω
R热敏＝300Ω－50Ω＝250Ω
查曲线表对应的温度是50℃
（2）低
（3）Q＝I2Rt=25×44×600 =660000J
10．【答案】（1）镜子温度
（2）S1一直闭合R0在加热；(衔铁触头一直相碰；A断开或A拉力不足等；)
（3）增大U1；增加线圈匝数；增大铁芯；减小弹簧弹力；线圈远离支点等
（4）R0=U /P=(220V) /110W=440Ω，
根据P实=U实 /R0，R0不变，P实变为0.25P(1/4)，则实际电压U实变为0.5U(1/2)，则U'=U实=110V，因此R'=R0=440Ω。
11．【答案】（1）N
（2）装置启动保护功能时，由题知此时电路中的电流I＝0.05安，Rt的温度为80℃
由图乙中图线①可知，热敏电阻的阻值Rt＝100欧，Rt两端电压Ut为：
Ut=IRt＝0.05安×100欧＝5伏
R0两端电压U0为：U0=U - Ut＝9伏 - 5伏=4伏
R0的阻值为：R0=U0/I=4伏÷0.05安=80欧
（3）降低；要使装置仍具有相同的灵敏度，即仍是温度降至80℃时电磁铁线圈中的电流达到电流0.05安，装置启动保护。80℃时图线②的Rt阻值更小，为了使电路有相同的电流，R0的阻值应更大。
12．【答案】（1）C
（2）当水箱中水位为1米时，控制电路电流I=0.2A，RF=90Ω，此时
R总= =100Ω，
则R0=R总1 RF1=100Ω 90Ω=10Ω
（3）最高水位变大，因为吸下衔铁所需要的磁力大小不变，电磁铁磁性不变，控制电路电流大小不变，总电阻不变，R0变大，RF变小，最高水位变大。
13．【答案】（1）R1
（2）当闭合开关，气压降低时，电阻变小，根据欧姆定律，u不变，电流变大，磁性变强，吸引衔铁，充气机开始工作，自动充气。
（3） 根据丁图可知，充气机以400W功率工作的时间为：t1=1.75h；以50W功率工作的时间为：t2=2.25h。
那么充气机在两个时间段消耗的电能分别为：
W1=P1t1=0.4kW×1.75h=0.7kW h；
W2=P2t2=0.05kW×2.25h=0.1125kW h；
那么4个小时内消耗的总电能为：W总=W1+W2=0.7kW h+0.1125kW h= 0.8125kW h。
14．【答案】（1）肺；氧气含量增多，二氧化碳含量减少
（2）右；送血
（3）1.2
15．【答案】（1）A；D
（2）当油箱加满油时，滑片 P 刚好在 A 处，此时变阻器的阻值为零，
此时电阻；
（3）当变阻器的电功率最大时，变阻器接入的阻值为10Ω，
那么它的最大电功率为：。
16．【答案】（1）解：据图乙可知，t加热=15×60秒=900秒，t打浆=60秒
W=W加热+W打浆=P加热t加热+P打浆t打浆=1000瓦×900秒+200瓦×60秒=9.12×105焦
答：按图乙工序完成一次豆浆制作，需消耗9.12×105焦的电能。
（2）Ra’＜Rb’；
17．【答案】（1）解：加热时间最短时,电热槽的发热功率为400W且不考虑热量的损失
由W=Pt和Q吸=cm(t-t0)可得:Pt=cm(t2-t1),
即400×3×60s=4.2×103J/(kg℃)×m×(100℃-20℃),
解得:m=0.21kg
（2）解：电热加湿器在高档时,R2被短路,电路中只接入R1,
由可得：,
解得R1的阻值121Ω，
所以R2也为121Ω
（3）解：当加湿器在低档时,R1与R2串联,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和
所以低档时的发热功率:
18．【答案】（1）开关；2400J
（2）解：W=4000mAh×U=4A×3600S×5V=7.2×104J
W总=4.5h×W=7.2×104J×4.5h=3.24×105J
n=W总/Q=135
t=135×5min=675min=11.25h
19．【答案】（1）中档
（2）当开关S接b，S1闭合时，两个电阻并联，此时为高温档；
电阻R1的功率为：；
电阻R2的功率为：；
二者消耗的总功率为：P并=P1+P2=880W+220W=1100W。
（3）薯条需要吸收的热量为：Q=cm△t=3.63×103J/(kg.℃) ×0.1kg×（170℃-20℃）=54450J;
（4）电动机的输入功率P=UI=220V×0.2A=44W；
线圈的发热功率：P热=I2R=（0.2A）2×10Ω=0.4W；
电动机的输入功率：P机械=P-P热=44W-0.4W=43.6W。
20．【答案】（1）不转动时，通电10s，电动机所做的电功为0.2J，所产生的热量为0.2J
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功为36J，所产生的热量为28.8J
（3）电动机未转动时，电流流经电动机线圈时电能全部转化为内能，因此W1＝Q1；电动机转动时，电流流经电动机线圈时电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，因此W2＞Q2。
21．【答案】（1）水的比热容大
（2）a；串联
（3）热水袋消耗的电能W电＝Pt＝700W×600s＝420000J；
热水袋内水的质量 m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1×10-3m3＝1kg；
水吸收的热量 Q＝cm△t＝4200J/(kg℃)×1kg×（80℃-10℃）＝294000J；
热水袋的效率为：。
22．【答案】（1）机械（风）（2）80（3）6.0（4）1.44（5）700
23．【答案】（1）绝缘体
（2）解：①R1= = =48.4欧
②W=Pt=1000瓦×300秒=3×105焦
（3）S闭合，温控开关断开，R1、R2同时工作，电路处于保温状态。
24．【答案】（1）W=Pt=5×12瓦×60秒=3600焦
（2）不变；
一楼灯消耗的电能：W1=P1t1=12瓦×12秒=144焦
二楼灯消耗的电能：W2=P2t2=12瓦×24秒=288焦
三楼灯消耗的电能：W3=P3t3=12瓦×24秒=288焦
四楼灯消耗的电能：W4=P4t4=12瓦×(12+20)秒=384焦
五楼灯消耗的电能：W5=P5t5=12瓦×20秒=240焦
W总=W1+W2+W3+W4+W5=1344焦
节约的电能：3600焦-1344焦=2256焦
25．【答案】（1）cd
（2）解：W1=P1t1=0.44kW×1h=0.44kWh
W2=P2t2=0.1kW×5h=0.5kWh
W=W1+W2=0.44kWh+0.5kWh=0.94kWh
（3）解：高档加热时，R1= =110Ω
低档加热时，R1+R2= =484Ω
R2=484Ω-110Ω=374Ω
（4）解：电压力锅锅内气压大，所以水的沸点高，食物在高温下容易熟，可以减少用电时间；加热时间短，散失到空气中的热量少，能量利用率高，所以更省电。
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中考必刷解答题（2）欧姆定律、电磁继电器、电能
一、欧姆定律计算
1．（2021·温州）常用的密度计使用时需要较多待测液体（如图甲)。小明设计了一台只需少量待液体就能直接测量其密度大小的简易密度仪（如图乙其工作原理为：桶中无液体时，滑片P指向A处；测量时，将待液体加满小桶，装有滑轮和滑片P的滑块向下移动x，弹簧弹力增加F，待滑块稳定后闭合开关S，就能从已标注相应密度值的电流表刻度盘上读出待测液体密度。电源电压U0恒为6伏，定值电阻R0的阻值为12欧，电流表量程为0~0.6安，小桶的容积为10厘米3，粗细均匀的电阻丝AB总长为20厘米，其阻值随长度变化如表。F与x的关系如图丙所示。（不计摩擦，桶距底座高度足够)。
电阻丝的长度（厘米） 0 5 10 15 20
电阻丝的阻值（欧姆） 0 10 20 30 40
（1）闭合开关S，滑片P在A点和B点时，电流表示数分别为Ia、Ib，则Ia、Ib的大小关系是 。
（2）某次测量时，电流表示数为0.2安，则所测液体密度为多少克/厘米3？
（3）为了方便在电流表的表盘上标注对应的密度值，需根据上述信息，分析密度与电流的关系并确定量程。
①写出密度ρ与电流I的关系式:ρ= 。
②该密度仪能测量的最大密度为 克/厘米3。
2．方方用图甲所示电路研究电功率和电流的关系，绘制了定值电阻R0、滑动变阻器R的功率与电流的关系图，如图乙。
（1）实线表示的是 (选填“R”或“R0”)的功率与电流的关系。
（2）求R0的阻值。(写出计算过程)
（3）当电流表示数为0．5安时，求R消耗的功率。(写出计算过程)
3．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移至最右端后，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 。(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）如图内所示，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lmin，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)
4．（2022·杭州模拟）电饭锅已经成为每个家庭必不可少的家用电器。如图是电饭锅的内部电路结构图，已知 电饭锅的部分参数： 额定电压 220V ，R1=88Ω ，保温功率为 88W ，S1为手动开关，S2为双金属片开关(右端固定)。
（1）求电饭锅的加热功率；
（2）求 R2 的阻值；
（3）考虑到能量的有效利用应该选用 (选填“仅 R1”或“R1 和 R2 都”)与铝制内胆(装米饭的部位)紧贴。
5．（2021·余杭模拟）小乐设计了一个电子拉力计，其原理图（部分）如图甲所示，其中电源电压U=3V，定值电阻R0=5Ω，R1是一根长为L=5cm的均匀电阻线（阻值跟长度成正比，最大阻值为25Ω），轻质弹簧一端固定，另一端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1接触良好且摩擦不计），当不拉拉环时，金属滑片P刚好处于a端。已知该轻质弹簧伸长的长度△L与所受拉力F的关系如图乙所示。
（1）小乐利用一量程为0~3V的电压表改装成拉力示数表，要求拉力越大，电压表指针向右偏转越大，则该电压表应并联在 （选填“R0”或“R1”）两端。
（2）当拉力为0N时，电压表的读数是多少？
（3）当电压表示数为1.5V时，拉环上受到水平向右的拉力为多大？
6．（2020九下·宁波保送考试）小明家新买了一条100w的电热毯，他想用电流表和电压表测量电热毯的电阻值，于是连接了如图所示的实验电路。其中电源两端的电压为6V，Rx为电热毯的电阻值，滑动变阻器的最大阻值为20欧.
（1）实验过程中，小明发现，不论怎样调整滑动变阻器触头p的位置，电压表的示数几乎不发生变化，且查得电路各处均连接无误。请你分析一下产生这一现象的原因是什么？
（2）小明发现，在上图中只需加人一根导线，就能使触头P在滑动过程中，有效地改变电热毯两端的电压值。请你试着加人这根导线，并简要说明理由。
（3）小明觉得可以用他“改进”的电路达到调温的目的，你觉得是否可行？为什么？
7．（2019·苍南模拟）如图是同学们自己发明的电子握力器的模拟电路。电源电压6V不变，滑动变阻器R的最大值为50Ω，b端固定在绝缘底座上，手柄A与变阻器滑片固定在一起，握力为零时，滑片处于a端，R0为定值电阻。力量计由一个电流表（量程为0～0.6A）改装而成．使用时，先闭合开关S，再用手握住手柄A向下运动压缩弹簧，握力就显示在力量计表盘上。
（1）R0的作用是 。
（2）当握力增加时，力量计的示数也随之增大，请结合图分析其原因： 。
（3）当握力器的握力最大时，力量计示数为最大值（即电流表达到最大值），求力量计的零刻度线对应原电流表的示数。
8．（2019·宁波模拟）如图所示，电源电压恒定，小灯泡上标有“2V 0.5A”的字样（2V为小灯泡正常发光时它的两端电压，超此电压，小灯泡将绕坏；0.5A是小灯泡正常发光时的电流），滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω，电流表量程0﹣3A，求：
（1）小灯泡正常发光时的电阻；
（2）断开开关S1，闭合开关S、S2、S3，将滑片P移到距a端的长度总长为ab的五分之二位置时，小灯泡L恰好正常发光，电源电压是多少？
（3）断开开关S2，闭合开关S、S1、S3，将滑片P移到a端时，电流表示数为2A，此时电压表示数是多少？定值电阻R1的阻值是多少？
（4）假设各元件完好，若断开开关S1、S3，闭合开关S、S2，为不损坏元件，滑动变阻器接入电路的阻值范围是多少？
二、电磁继电器计算
9．（2020·余杭模拟）小金在研究性学习活动中，通过查阅资料，查到了一种由半导体材料做成的热敏电阻R热的阻值随温度变化的曲线（如图1），并设计了如图2所示的温度自动控制装置。已知电磁继电器的线圈电阻R0为50欧，左侧控制电路电源电压为6伏，当继电器线圈中的电流大于或等于20毫安时，继电器的衔铁被吸下，右侧发热电路就断开。
（1）求此温度自动控制装置能将温度控制在多少摄氏度以下？（写出具体计算过程）
（2）若将控制电路的电源电压增大，则此装置控制的温度值将变 （填“高”或“低”）
（3）发热电路中电热丝电阻为44欧，正常工作电流5安，则加热10分钟产生热量多少焦？
10．（2020·温州模拟）下图是某型号的浴室自动防雾镜及简易工作电路图。防雾镜背面粘贴着发热的定值电阻R0，其规格为“220V，110W”，利用R0加热使镜面无法起雾，便于观察。当S1闭合时为手动加热除雾模式。当S1断开时进入自动除雾模式，当浴室中湿度达到一定值时镜子起雾，R0自动加热除雾。
（1）其它条件相同时，镜子起雾与相对湿度(RH)有关，湿度越大，镜子越容易起雾。请你再提出一个会影响镜子起雾的因素： 。
（2）镜子起雾后，R0加热约30秒后，镜面会变得清晰。某几日小明在家里观察到浴室中雾气弥漫时，镜面却一直都清晰，没有出现有雾的现象。请结合上述电路，分析其可能的1个原因 。
（3）控制电路电源U1为6伏。已知湿度感应元件有两种型号，分别为Ra、Rb，它们的阻值随浴室内空气湿度变化如图丙。厂家用湿度感应元件，当空气湿度为60%时，电磁铁衔铁刚好被吸住，工作电路开始自动加热。现要换成Rb型号湿度感应元件，保持其它条件不变，仍要做到空气湿度为60%时，工作电路开始自动加热，则应如何对控制电路部分进行改造？ 。(列举两条)
（4）防雾镜工作电路连接了一个滑动变阻器R'，当R'的滑片在最左端时，工作电路的功率为110W，移动滑片能使定值电阻R0的实际功率在最大功率的25%~100%之间变化，以满足不同季节使用。请通过计算求出R'的最大阻值。
11．（2020·玉环模拟）国家规定燃气灶须安装熄火自动保护装置，在意外熄火(如汤水溢出)时，装置能自动关闭气路。图甲为小晨设计的模拟装置示意图，电源电压U=9伏，当电磁铁线圈中的电流I≤0.05安时，衔铁K被释放从而关闭气路(未画出)启动保护。不计线圈电阻，热敏电阻Rt的阻值与温度的关系如图乙中图线①所示。闭合开关S，问：
（1）电磁铁下端的磁极为 极；
（2）若温度降至80℃时就启动保护，电路中定值电阻R0为多大？
（3）现仅将R更换为图线②所示的热敏电阻，若燃气灶熄火后，该电阻温度下降的快慢与图线①所示的电阻相同，装置启动保护的灵敏度会 (选填“增强”或“降低)。要恢复与原来相同的灵敏度，电阻R0的取值要作如何的变化？并说明理由 。
12．（2020·南浔模拟）小科同学为学校设计了可以自动控制最高水位的智能水箱，其电路图如图甲。控制电路电源电压U1=20伏，R0为定值电阻，RF为压敏电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计；压敏电阻RF放置于水箱底部（如图乙），其阻值与压力有关，阻值随水位变化关系如表。工作电路为注水系统，其电源电压U2=220伏。当水箱内的水位上升到1米时，通过电磁铁线圈的电流I1=0.2安，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作。
水位（米） 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00
压敏电阻RF阻值（欧） 200 125 90 70 65 62 60
（1）甲图中的E点应与 （选填“C”或者“D”）连接。
（2）求R0的阻值。
（3）如果保持其他条件不变，只是适当增大R0的阻值，请分析水箱的最高水位会发生怎样的变化，并作出解释。
13．（2020·温州模拟）公园常有商家摆放充气城堡供小朋友玩耍，如图甲所示，充气堡需要持续为它充气，才能正常使用。为实现自动充气某兴趣小组设计了工作电路如图乙所示。请回答下列问题。
（1）为达到自动充气的目的，需要在A处添加一个阻值随气压变化的电阻，使得气压较低时充气，气压大时停止充气。根据要求接入电路中的电阻应选择图丙中的 。
（2）结合图乙电路，说明闭合开关后如何实现自动充气。
（3）如图丁所示是某次开启并使用充气堡工作4小时的图像，请计算该充气堡消耗总电能。
14．（2020·滨江模拟）在治疗“新冠肺炎”危重症患者中，ECMO体外膜肺氧合(俗称“人工膜肺”)功不可没。它主要由“血泵”“氧合器”和“调温器”三部分构成，图甲为“人工膜肺”救治“新冠肺炎”危重症患者示意图，图乙为“血泵”工作示意图。
（1）如图甲所示的“氧合器”相当于人体的 (填写器官名称)，血液流经“氧合器”后，发生的主要变化是 。
（2）如图乙所示，将线圈ab缠绕并固定在活塞一端，利用其与固定磁铁之间的相对运动，带动“血泵”中的活塞，使血液定向流动；阀门K1、K2都只能单向开启，反向则封闭管路。当线圈中电流从a流向b时，活塞将向 (选填“左”或“右”)运动，“血泵”处于 (选填“抽血”或“送血”)状态。
（3）人类大动脉的截面积约是5.0×10-4m ，若心脏推送血液的平均压强约为1.2×104Pa，平均流速约0.20m/s。则心脏推动血液流动的平均功率约为 W。
15．（2020·浙江模拟）如图所示是一种自动测定油面高度的装置。电源电压"为 6V，R1 是最大电阻为 30Ω的滑动变阻器，它的金属滑片 P 连在杠杆一端，R2 是定值电阻，油量表是用量程为 0 0.6A 的电流表改装而成（ABCD 四点表示四个接线柱，电磁继电器线圈电阻忽略不计）
（1）当油面上升时，电流表示数变大，则导线 M 应与 接线柱相连；当油量下降到预设位置时，警示 灯亮，滑片 P 刚好在B 处，则导线 M 应与 接线柱相连。
（2）当油箱加满油时，滑片 P 刚好在
A 处，电流表的示数达到最大值，求电阻
R 的阻值。
（3）在滑片滑动的过程中，求滑动变阻器 R 的最大功率。
16．（2018·温州）如图甲为某型号豆浆机示意图，将黄豆和清水放入杯体，经过如图乙“三次加热、二次打浆”的工序，可制作可口的豆浆。
（1）若豆浆机“加热”时功率为1000瓦，“打浆”时功率为200瓦。则按图乙工序完成一次豆浆制作，需消耗多少电能？
（2）为了防止豆浆过少导致“干烧”和豆浆过多导致“溢浆”，小明设计了如图丙所示的电路，La，Lb是两个完全相同的电磁铁，Ra和Rb分别是安装在“防溢浆”水位和“防干烧”水位下方的压敏电阻，其阻值随压力的增大而减小。只有当豆浆液而处在“防干烧”和“防溢浆”水位之间时，电热丝才能工作。（假设电磁铁对衔铁的吸引力不会随距离的改变而改变，不考虑衔铁的弹力和重力）。
①当液面高度为h0时，闭合电路中的开关S，电磁铁La吸住衔铁，此时压敏电阻的阻值分别为Ra’和Rb’，请比较两者的大小关系： 。
②已知压敏电阻Ra的阻值随液面高度h的变化曲线如图丁所示，请结合Ra的变化曲线画出压敏电阻Rb的值随液面高度h变化的大致曲线，并在图中横坐标上标出“防干烧”水位h1和“防溢浆”水位h2 。
三、电能计算
17．（2022九下·温州模拟）如图所示是一种适合北方冬季使用的电热加湿器,其工作原理:加湿器水箱中部分水通过进水阀门进入电热槽中受热至沸腾,产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置喷入空气中从而提高空气湿度。下表是小明从产品铭牌上摘录的电热加湿器部分参数,其发热电路如右图所示,R1、R2为阻值相同的发热电阻,1、2、3、4为触点,S为旋转型开关,通过旋转可以实现档位的转换。
额定电压 220V
额定最大发热功率 400W
水箱容积 4L
适用面积 40~60m2
（1）小明在开始加热前测得水温为20℃,电热槽内气压为标准大气压,若从加热到沸腾最短时间为3分钟,则该电热槽中水的质量是多少千克 (不计热损失,c水=4.2×103J/(kg℃),结果保留两位小数)
（2）R1的阻值为多少
（3）该加湿器在低档时的发热功率是多少
18．（2021·温州模拟）随着数码产品的逐渐普及，充电宝也成了人们日常生活中必需品，如图是一款“神奇的充电宝”，使用说明上的部分参数如图所示，请回答下列问题：
项目 指标参数
容量 4000mAh
输入 DC5V/1A
输出 6-8W
发热温度 48-50℃
充电时间 4.5小时
（1）这款“神奇的充电宝”的神奇之处在于：它不仅可以用于给移动设备充电，还可以作为暖手宝使用，产品介绍中写有：独创的吹气功能设计，只需轻吹一下，便可释放5分钟的热量。那么，吹气孔中的电路结构相当于是电路中的 。吹一次气，最多可提供多少热量 ？
（2）已知电池容量“4000mAh”是指工作电流为4000mA时，能持续供电1小时。问：该充电宝一次充满电，仅作为暖手宝使用，最多可持续正常工作多长时间？（不计额外散失）
19．空气炸锅，因其烹制食物脂防含量低，美味，无油烟味，深受广大市民青睐。如图甲所示，为某品牌空气炸锅，其发热元件为两个电阻，R1=55Ω，R2=220Ω，额定电压为220V。内部电热部分电路可简化为图乙所示。
（1）当开关S1闭合，开关S接a端时为 档。（选填“高温”、“中温”或“低温”）
（2）高温档正常工作时，求电阻R1、R2消耗的总功率。
（3）若用此空气炸锅加工薯条，原料薯条温度为20℃，炸熟至少需要达到170℃，求一次炸熟100g薯条需要吸收的热量。（C薯条取3.63×103J/(kg.℃)
）
（4）若电动机线圈电阻为10Ω，正常工作时流过电动机电流为0.2A，求该电动机正常工作时输出的机械功率。
20．（2020·余杭模拟）某同学根据如图所示电路进行实验：先用夹子夹住电动机转轴使其不能转动，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数。后松开夹子，使电动机转轴转动，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数。数据记录如下表：
U/V I/A W/J Q/J
不转动 0.2 0.1 W1 Q1
转动 3.0 1.2 W2 Q2
利用上表数据计算和分析：
（1）不转动时，通电10s，电动机所做的电功W1和所产生的热量Q1
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功W2和所产生的热量Q2
（3）试比较W1和Q1的大小关系以及W2和Q2的大小关系，并分析其原因。
21．（2020·富阳模拟）图甲是一种常见的电热水袋，图乙是它的结构示意图。为了使用安全，电热水袋在用电加热到一定温度时温控开关S会自动切断电路，与此同时专用插头上的红色指示灯L会熄灭，起提示作用。
（1）电热水袋里面一般用水作储能物质，除了水容易获得、成本低廉的原因外，还有一个重要原因是 。
（2）温控开关S的内部结构如图丙所示：双金属片由两层不同金属粘合而成，受热时二者膨胀的快慢不同，金属层 (填“a”或“b”)膨胀较快，达到一定温度时，双金属片向上拱起，从而切断电路。如果温控开关失灵，水温超过预定温度而不切断电源，热水袋会因内部压强过高而爆炸。为了更加安全，有的电热水器里使用双重温控开关保护，也就是把两个温控开关 起来使用。
（3）某电热水袋的性能指标如下表，当热水袋原来的温度是10℃时，在正常电压下加热10min指示灯就熄灭了，试求该电热水袋的效率。
额定电压 额定加热功率 指示灯功率 袋内充水 自动断电温度
220V 700W ≤0.2W 1L 80℃
220V 700W ≤0.2W 1L 80℃
22．风光互补路灯，有风时通过风力发电机发电，有阳光时通过太阳能电池板发电，系统同时安装了风力发电机和太阳能电池板，并将电能储存至蓄电池中，供路灯照明使用蓄电池充满电后不再充电，使用时放电至余留20%停止电能输出，可使蓄电池使用寿命更为长久，下表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数，其中光电转化效率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率，蓄电池容量是指蓄电池放电电流与放电总时间的乘积，最大输出功率是指风速达到最大限制风速时风力发电机的输出功率。
（1）风力发电机发电时，是将 能转化为电能。
（2）当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为1000W时，太阳能电池板的输出功率为 W
（3）已知风力发电机的输出功率P与风速v的三次方成正比，若风力发电机的输出功率为50W，此时风速为 m/s。
（4）充满电的蓄电池以额定电压对外供电，输出功率为100W时.为使蓄电池的使用寿命更为长久，持续供电的时间不能超过 h
（5）某城市一道路的路灯采用该型号风光互补路灯照明，已知路灯的规格为“12V
70W”，路灯共1000盏，每天正常工作10h，则一天消耗的电能为 kW h。
23．（2020·台州）电热水壶由分离式底座和壶身两个部分组成。分离式底座由电源线、圆形底座和供电插座组成，如图甲；电热水壶内部简化电路，如图乙。
（1）为防止触电，供电插座的外壳材料应是 (选填“绝缘体”或“导体”)。
（2）电热水壶额定电压为220伏，额定功率为1000瓦，求；
①电阻R的阻值是多少
②正常工作时，烧开一壶水需要300秒，消耗多少电能
（3）为满足人们随时取用热水需求，电热水壶需设置保温功能。现有一个温控开关(一定温度时,可以自动断开或闭合：元件符号为“ ”）,一个阻值远大于R1的定值电阻R2(元件符号为“ ”)。要求利用提供的器材对原电热水壶的简化电路进行改进，实现既可加热又能保温的功能，且加热功率保持不变。请在答题卷的虚线框内画出电路图、并说明保温的工作原理。
24．（2020·绍兴）小敏家住某5层公寓楼中的4楼，当他在1楼按下楼道灯开关，5盏“220V 12W”的楼道灯全部点亮，然后延时60秒均自动关闭。他正常每登一层楼所需时间为12秒。小敏意识到楼道灯这样的工作方式有些浪费电能，对楼道电路进行设计，改进电路如图，K为启动延时开关，S为感应跳转开关，K按下时S接通触点1、2，S感应到人到2楼，跳转至触点2、3，感应到人到3楼，跳转至触点3、4……跳转后若20秒后感应不到人，则K断开。
（1）按照原先楼道灯的工作方式，小敏正常上楼回家一次，楼道灯一共消耗多少电能？
（2）改进后的方案中，S跳转前后，通过启动延时开关的电流大小 ▲ (选填“增大”、“减小”或“不变”)，小敏正常上楼回家一次，比原来节约多少电能？
25．（2019·台州）某电热砂锅的简化电路如图甲。R1、R2为发热电阻，S为旋转型开关，a、b、c、d为触点，通过旋转开关S可实现“关”、“低档”、“高档”之间的转换，工作时先用高档加热锅内汤料到沸腾，再用低档持续加热食物，使食物“汤浓味鲜”。
（1）高档加热时，开关S应旋至触点 （选填“ab”、“be”或“cd”)位置。
（2）某次烹饪一共用时6小时，电功率与加热时间的关系如图乙所示，则本次烹饪共消耗多少电能
（3）发热电阻R1和R2的阻值分别为多少？
（4）生活中，有时也会选择电压力锅烹饪，因为电压力锅煮熟相同质量的同种食物，通常比电热砂锅更省电。请你从能量利用率的角度，结合所学知识对电压力锅能省电作出简要的解释。
答案解析部分
1．【答案】（1）Ia
R=R总-R0=30欧-12欧=18欧
得：x=9厘米
F=(20-9)厘米×0.02牛/厘米=0.22牛
G= F= ×0.22牛=0.11牛
m= =0.011千克=11克
ρ= =1.1克/厘米3
答：所测液体密度为1.1克/厘米3
（3）ρ=2.6- (克/厘米3)；2
2．【答案】（1）R0
（2）解：当I=2A时 PR0=32W R0= =8Ω
（3）解：当I'=0．5A时 =0．5A×8Ω=4V
电源电压U= =16V
U'R=12V PR=12V× 0．5A=6W
3．【答案】（1）10
（2）解：当x=0时：
R变= =5Ω
当x=20cm时，电路中电流最小，电阻最大：
R总= =9Ω
此时触点M、N之间的阻值最大，为RMN=R总-R变=9Ω-5Ω=4Ω
答：实验过程中，触点M、N之间的最大阻值RMN是4欧姆。
（3）0.4
（4）解：当M、N都未与铜丝接触时，W有最大值：
W=W1+W2= t+ t= ×60s+ ×60s=324J
答：W的最大值为324焦耳。
4．【答案】（1）根据图片可知，当开关S1和S2都闭合时，此时只有R1工作，电阻最小，而电功率最大，为加热档，
则电饭锅的加热功率： 。
（2）据图片可知，当开关S1闭合、S2断开时，两个电阻串联，此时总电阻最大，总功率最小，为高温状态。
总电阻 ；
则R2的阻值为：R2=R总-R1=550Ω-88Ω=462Ω。
（3）R1和R2
5．【答案】（1）R0
（2）解：当拉力为0N时，R0与R1串联，电路中的总电阻：R总=R0+R1=5Ω+25Ω=30Ω
根据欧姆定律 可得，电路中的电流：
电压表的示数：U0=IR0=0.1A×5Ω=0.5V。
（3）解：当电压表的示数 时，R1两端的电压：
电路中的电流：
根据欧姆定律 可得，
R1是一根长为L=5cm的均匀电阻线，最大阻值为25Ω，
此时电阻丝接入电路中的长度：
弹簧伸长的长度： ；由图乙可知，F＝400N。
6．【答案】（1）在电路连接无误的情况下，可以对电路进行有关计算。当触头Ｐ滑至ａ端时，电热毯直接与电源相连.，其两端的电压Uｘ即为电源两端的电压，即Uｘ=6V；当触头P滑到ｂ端时，电热毯与Ｒ串联后接在电源上，电热毯与R共同分担电源两端的电压。此时若Ｒｘ R，则电热毯两端的电压远大于滑动变阻器两端的电压UR，即Uｘ≈Ｕ，因此会发生不论如何调整触头的位置Ｐ的位置，Ｒｘ两端电压Uｘ几乎不变的现象。可见，小明实验中不能有效地改变电热毯两端的电压值，是由于电热毯的电阻远大于变阻器总电阻的缘故。
（2）在不更换实验器材的情况下，可以将电路连接成答图1所示的结构。即在原电路所示的电路中，从滑动变阻器的ｂ端向电源负极连一根导线ｂｃ，这样，当P滑至a端时，Ｕｘ=6V；当Ｐ滑至ｂ端时，Ｒｘ被导线ｂｃ短路，Ｕｘ＝０Ｖ。从向实现了Rｘ上的电压值.由０Ｖ至6V的大范围变化。
（3）不可行，在改进的电路中，Ｒｘ远大于Rpb，流过滑动变阻器的电流远大于电热毯电阻的电流，要么可能使滑动变阻器烧掉，至少也是大部分电能消耗在滑动变阻器上，完全不符合对应功能。
7．【答案】（1）保护电路
（2）当握力增加时，滑片下移，R接入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，由I=U/R可知，电路中的电流变大，即由电流表改装力量计的示数也随之增大．
（3）解：当握力器的握力最大时，R接入电路中的电阻为0，此时力量计示数为最大值，即I=0.6A，则定值电阻R0的阻值：R0=U/I=6V/0.6A=10Ω，
握力为0时，R接入电路中的电阻最大，则力量计的零刻度线对应原电流表的示数：
I0=U/（R+R0）= 6V/{10Ω+50Ω}=0.1A
8．【答案】（1）解：由I= 得，灯泡正常发光时的电阻：
RL= = =4Ω
答：小灯泡正常发光时的电阻是4Ω
（2）解：断开开关S1，闭合开关S、S2、S3，将滑片P移到距a端的长度为总长ab的 位置时，L与 R2串联，
因串联电路中各处的电流相等，且小灯泡L恰好正常发光，
所以，电路中的电流：I=IL=0.5A，
由I= 得，滑动变阻器两端的电压：
U2=I× R2=0.5A× ×50Ω=10V，
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+U2=2V+10V=12V
答：电源电压是12V
（3）解：断开开关S2，闭合开关S、S1、S3，将滑片P移到a端时，L与R1并联，电压表测电源的电压，则电压表的示数为12V，
因电源电压12V远大于灯泡的额定电压2V，
所以，灯泡被烧坏，电流表的示数即为通过R1的电流I1=2A，
则由I= 得，定值电阻R1的阻值：
R1= = =6Ω
答：此时电压表示数是12V；定值电阻R1的阻值是6Ω
（4）解：当断开开关S1、S2时，滑动变阻器、R1与L串联，电流表测电路中的电流，
因串联电路中各处的电流相等，且灯泡的额定电流为0.5A，电流表量程为0～0.6A，
所以，电路中的最大电流I大=0.5A，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，
此时电路中的总电阻为：
R总最小= = =24Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，滑动变阻器接入电路中的最小阻值：
R2最小=R总﹣R1﹣RL=24Ω﹣6Ω﹣4Ω=14Ω，
则变阻器接入电路的阻值范围为14Ω～50Ω
答：为不损坏元件，滑动变阻器接入电路的阻值范围是14Ω～50Ω。
9．【答案】（1）R总＝＝300Ω
R热敏＝300Ω－50Ω＝250Ω
查曲线表对应的温度是50℃
（2）低
（3）Q＝I2Rt=25×44×600 =660000J
10．【答案】（1）镜子温度
（2）S1一直闭合R0在加热；(衔铁触头一直相碰；A断开或A拉力不足等；)
（3）增大U1；增加线圈匝数；增大铁芯；减小弹簧弹力；线圈远离支点等
（4）R0=U /P=(220V) /110W=440Ω，
根据P实=U实 /R0，R0不变，P实变为0.25P(1/4)，则实际电压U实变为0.5U(1/2)，则U'=U实=110V，因此R'=R0=440Ω。
11．【答案】（1）N
（2）装置启动保护功能时，由题知此时电路中的电流I＝0.05安，Rt的温度为80℃
由图乙中图线①可知，热敏电阻的阻值Rt＝100欧，Rt两端电压Ut为：
Ut=IRt＝0.05安×100欧＝5伏
R0两端电压U0为：U0=U - Ut＝9伏 - 5伏=4伏
R0的阻值为：R0=U0/I=4伏÷0.05安=80欧
（3）降低；要使装置仍具有相同的灵敏度，即仍是温度降至80℃时电磁铁线圈中的电流达到电流0.05安，装置启动保护。80℃时图线②的Rt阻值更小，为了使电路有相同的电流，R0的阻值应更大。
12．【答案】（1）C
（2）当水箱中水位为1米时，控制电路电流I=0.2A，RF=90Ω，此时
R总= =100Ω，
则R0=R总1 RF1=100Ω 90Ω=10Ω
（3）最高水位变大，因为吸下衔铁所需要的磁力大小不变，电磁铁磁性不变，控制电路电流大小不变，总电阻不变，R0变大，RF变小，最高水位变大。
13．【答案】（1）R1
（2）当闭合开关，气压降低时，电阻变小，根据欧姆定律，u不变，电流变大，磁性变强，吸引衔铁，充气机开始工作，自动充气。
（3） 根据丁图可知，充气机以400W功率工作的时间为：t1=1.75h；以50W功率工作的时间为：t2=2.25h。
那么充气机在两个时间段消耗的电能分别为：
W1=P1t1=0.4kW×1.75h=0.7kW h；
W2=P2t2=0.05kW×2.25h=0.1125kW h；
那么4个小时内消耗的总电能为：W总=W1+W2=0.7kW h+0.1125kW h= 0.8125kW h。
14．【答案】（1）肺；氧气含量增多，二氧化碳含量减少
（2）右；送血
（3）1.2
15．【答案】（1）A；D
（2）当油箱加满油时，滑片 P 刚好在 A 处，此时变阻器的阻值为零，
此时电阻；
（3）当变阻器的电功率最大时，变阻器接入的阻值为10Ω，
那么它的最大电功率为：。
16．【答案】（1）解：据图乙可知，t加热=15×60秒=900秒，t打浆=60秒
W=W加热+W打浆=P加热t加热+P打浆t打浆=1000瓦×900秒+200瓦×60秒=9.12×105焦
答：按图乙工序完成一次豆浆制作，需消耗9.12×105焦的电能。
（2）Ra’＜Rb’；
17．【答案】（1）解：加热时间最短时,电热槽的发热功率为400W且不考虑热量的损失
由W=Pt和Q吸=cm(t-t0)可得:Pt=cm(t2-t1),
即400×3×60s=4.2×103J/(kg℃)×m×(100℃-20℃),
解得:m=0.21kg
（2）解：电热加湿器在高档时,R2被短路,电路中只接入R1,
由可得：,
解得R1的阻值121Ω，
所以R2也为121Ω
（3）解：当加湿器在低档时,R1与R2串联,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和
所以低档时的发热功率:
18．【答案】（1）开关；2400J
（2）解：W=4000mAh×U=4A×3600S×5V=7.2×104J
W总=4.5h×W=7.2×104J×4.5h=3.24×105J
n=W总/Q=135
t=135×5min=675min=11.25h
19．【答案】（1）中档
（2）当开关S接b，S1闭合时，两个电阻并联，此时为高温档；
电阻R1的功率为：；
电阻R2的功率为：；
二者消耗的总功率为：P并=P1+P2=880W+220W=1100W。
（3）薯条需要吸收的热量为：Q=cm△t=3.63×103J/(kg.℃) ×0.1kg×（170℃-20℃）=54450J;
（4）电动机的输入功率P=UI=220V×0.2A=44W；
线圈的发热功率：P热=I2R=（0.2A）2×10Ω=0.4W；
电动机的输入功率：P机械=P-P热=44W-0.4W=43.6W。
20．【答案】（1）不转动时，通电10s，电动机所做的电功为0.2J，所产生的热量为0.2J
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功为36J，所产生的热量为28.8J
（3）电动机未转动时，电流流经电动机线圈时电能全部转化为内能，因此W1＝Q1；电动机转动时，电流流经电动机线圈时电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，因此W2＞Q2。
21．【答案】（1）水的比热容大
（2）a；串联
（3）热水袋消耗的电能W电＝Pt＝700W×600s＝420000J；
热水袋内水的质量 m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1×10-3m3＝1kg；
水吸收的热量 Q＝cm△t＝4200J/(kg℃)×1kg×（80℃-10℃）＝294000J；
热水袋的效率为：。
22．【答案】（1）机械（风）（2）80（3）6.0（4）1.44（5）700
23．【答案】（1）绝缘体
（2）解：①R1= = =48.4欧
②W=Pt=1000瓦×300秒=3×105焦
（3）S闭合，温控开关断开，R1、R2同时工作，电路处于保温状态。
24．【答案】（1）W=Pt=5×12瓦×60秒=3600焦
（2）不变；
一楼灯消耗的电能：W1=P1t1=12瓦×12秒=144焦
二楼灯消耗的电能：W2=P2t2=12瓦×24秒=288焦
三楼灯消耗的电能：W3=P3t3=12瓦×24秒=288焦
四楼灯消耗的电能：W4=P4t4=12瓦×(12+20)秒=384焦
五楼灯消耗的电能：W5=P5t5=12瓦×20秒=240焦
W总=W1+W2+W3+W4+W5=1344焦
节约的电能：3600焦-1344焦=2256焦
25．【答案】（1）cd
（2）解：W1=P1t1=0.44kW×1h=0.44kWh
W2=P2t2=0.1kW×5h=0.5kWh
W=W1+W2=0.44kWh+0.5kWh=0.94kWh
（3）解：高档加热时，R1= =110Ω
低档加热时，R1+R2= =484Ω
R2=484Ω-110Ω=374Ω
（4）解：电压力锅锅内气压大，所以水的沸点高，食物在高温下容易熟，可以减少用电时间；加热时间短，散失到空气中的热量少，能量利用率高，所以更省电。
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