【备考2023】浙教版科学中考核心考点训练（八）：电学计算【word，含解析】

电学计算
1.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)
2．如图甲所示的电路中，电源电压为5V，小灯泡L的额定电压为4V、额定功率模糊不清，滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω，定值电阻R2的阻值为25Ω，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A。
（1）已知小灯泡L正常工作时的电阻是10Ω，则小灯泡L的额定功率是多少？
（2）只闭合开关S、S2、S3，移动滑动变阻器R1的滑片使电流表示数为0.5A时，滑动变阻器R1的功率是多少？
（3）只闭合开关S和S1，移动滑动变阻器R1的滑片，在保证各元件安全工作的情况下，得到小灯泡L的I﹣U关系图像如图乙所示，滑动变阻器R1连入电路的阻值范围是多少？
3.图甲中的小灯泡L标有“4V 1.6W”字样（灯丝电阻不变），电源电压恒定，定值电阻R1=20Ω。R2由三段材料不同、横截面积相同的均匀直导体EF、FG、GH连接而成，总长度为35cm，其中一段是铜导体，其电阻可忽略不计，另两段导体的阻值与自身长度成正比，P是与R2接触良好并能移动的滑动触头。只闭合S、S1时，电流表示数I与P向左移动距离x之间的关系如图乙所示。求：
（1）小灯泡正常发光时电阻为　 　Ω；
（2）直导体GH每厘米长度上的电阻是多少？
（3）若只闭合S、S2，当x=25cm时，导体R2在10s内产生的热量为多少？
4.某兴趣小组用一个88Ω的电阻R1、开关和导线等器材制作了一个电烤箱，将电烤箱接入电压为220V的家庭电路，简化电路如甲所示。
（1）求通过R1的电流。
（2）求R1消耗的电功率。
（3）该小组发现用甲图的方式烘烤蛋糕耗时过长，同学们找来一个相同规格的电阻R2进行改装。
①你认为应按照图（填“乙”或“丙”）进行改装。
②闭合开关S后，通电10min，求改装后电烤箱产生的热量。
5.智能滚筒洗衣机已进入平常百姓家，其简化等效电路如图所示，此时处于空挡位置。闭合开关S，旋钮绕P转动，实现挡位转换，旋至1挡时R1、R2同时工作，洗衣机处于加热状态；旋至2挡时R2和电动机同时工作，洗衣机处于保温洗涤状态。R1和R2均为电热丝，其阻值不受温度影响，R1＝22欧，主要参数如下表。
××牌智能滚筒洗衣机额定
电压 220伏
加热功率 2400瓦
设定温度范围 30～90 ℃
电动机功率 240瓦
防电墙电阻 1×106欧
（1）向洗衣机内注入10千克的水，在额定电压下连续加热10分钟，此过程消耗电能多少焦耳？
（2）R2的阻值是多少？
（3）洗衣机处于保温洗涤状态时，干路电流是多少？
（4）洗衣机中的防电墙电阻的作用是保证人的安全。异常漏电情况下，电流依次经防电墙和人体流入大地，若人体的最大电阻为1×105欧，人体的安全电压不高于36伏，通过计算判断防电墙能否保证人的安全。
6.某滚桶洗衣机自带加热功能，其洗衣过程分加热水”、“保温洗涤”、“脱水”三种状态，图乙是其简化电路图，其中电热丝R1、R2的阻值分别为24.2Ω和242Ω。
（1）当开关置于2位置时，R2与电动机并联，此时洗衣机的工作状态是　 　( 填“加，热水“保温洗涤"或“脱水”)。
（2）该洗衣机脱水过中消耗的电能主要转化为　 　能。
（3）洗衣机处于“加热水”状态(R1与R2并联)正常工作的功率为多少？
7.如图甲所示是一款超市用的透明玻璃门冷饮展示冰柜，该冰柜的玻璃门采用的是防雾玻璃，玻璃夹层中有电热丝用来加热玻璃，可以有效防止在玻璃上出现水雾，电热丝与冰柜中的电动制冷压缩机连接的简化电路如图乙所示，其相关参数如表所示。求：
额定电压 220V
电动制冷压缩机额定功率 220W
防雾电热丝的额定功率 110W
（1）冰柜的防雾电热丝的电阻为多少？
（2）冰柜的电动制冷压缩机正常工作时的电流为多少？
（3）冰柜的电热丝与电动制冷压缩机同时正常工作10分钟，消耗的电能为多少？
8.如图所示为某款电热水龙头的电路图，a、b、c、d为四个固定触点，绕O点转动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P置于不同位置时，有冷水、温水和热水三种状态，正常工作时出温水的电功率为1100W，出热水的电功率为2200W。求：
（1）出温水时电路中的电流；
（2）出热水1分钟消耗的电能；
（3）若水龙头只能出冷水和温水，电路可能存在的故障为： 　 　 (写出一条即可)
9.寒冷的冬天，人们经常会使用油汀取暖器，如图为小舟家油汀取吸器的工作原理示意图，R1和R2为发热体，其部分参数如表所示，试回答问题：
产品类型 油汀取暖
额定电压 220V
发热体R1规格 48.4Ω
发热体R2规格 96.8Ω
操作挡位 三挡
（1）取吸器的工作原理：导热油是一种易导热但不易　 　的液体。接通电路，发热体放热，导热油吸热、温度升高。　 　变小在油管内上升，同时向周围的空气热到达顶端后从边上管道下降到油箱重新加热；
（2）取暖器有高、中、低三挡，小舟选择中挡在房间内取暖。使用一段时间后发现一个规律，取暖器工作25分钟后，温控开关断开停止加热，5分钟后温控开关又自动闭合，取暖器再次工作，如此循环，维持室温的基本恒定。则选择中挡使用时，取暖器每小时消耗多少电能？
（3）某次使用时，取暖器突然不工作了，于是小舟和父亲一起寻找故障。接入电源，闭合所有开关，用测电笔检测a~i各处，发现只有a、b两处测电笔的氖管能发光，根据此现象，可以推测取暖器发生的故障是　 　。
10.如图甲所示是某家用多功能电炖锅。它有三个挡位：高温炖、中温煮和低温熬，图乙是它的简化电路图，其中R1与R2均为电加热丝，下表是该电炖锅的部分参数。（其中R1、R2的阻值不变）
项目 参数
电源电压（V) 200
中温挡功率(w) 440
高温挡功率(w) 990
（1）中温挡时，流过R1的电流为多少？
（2）求R2的阻值为多少？
（3）当实际电压为额定电压的0.9倍时，低温挡的实际功率为多少？
11.当今社会由于电子产品的普遍使用，许多人都存在用眼过度的现象。电加热眼罩对缓解眼疲劳有一定效果。如图甲是一款市场上的产品。图乙是小敏设计的可以手动调节高、中、低三档加热的电热眼罩原理图。电源电压U恒为6.0V，已知电热丝R1阻值为3Ω，电热丝R2阻值为5Ω，开关S3只接a或b。
（1）乙电路中S1、S2闭合，S3接b时，加热电路为　 　（选填“高”、“中”或“低”）温档。
（2）低温档工作2min，眼罩消耗的电功率为多少？
12.如图甲为陶瓷电煎药查，其简化的工作电路如图乙所示，电源电压为220V，S1为单刀双掷开关，R1和R2均为电加热丝。电煎药壶刚开始工作时先武火档快速加热，当药液的温度达到98℃时自动跳到文火档慢熬，药液熬制一段时间后自动跳到保温档防止药液烧干。已知电煎药壶在220V电压下正常工作时，武火快速加热功率为500w，文火慢熬功率为100W，某次救药时药液的温度与电煎药壶工作时间的关系图像如图丙所示。
（1）根据题意可知，当单刀双掷开关S1拨到“2"位置，同时开关S2　 　(填 “闭合"或“断开”)时，电煎药壶处于文火档。
（2）电加热丝R2的阻值是　 　欧。
（3）求电煎药壶处于保温档时的功率。
（4）分析图像可知，电放药壶武火加热前半段时间对药液的加热效率　 　。(填 “大于”“小于”或“等于”)后半段时间的加热效率。
13.小明参加学校项目化学习挑战赛——设计制作“电热点火器”。
项目要求：
⑴“电热点火器”点燃棉花所用的时间越短，得分越高。
⑵器材：干电池2节，开关1个，导线若干，3条等长的电热丝，设计时只能选其中一条，型号如下表所示。
⑶“电热点火器”的电路自主设计。
项目设计：下图是小明设计的原理图，点火器中电热丝有甲、乙两种连接方案，两种方案中ab间连接的电热丝总长度相等，中间包裹等量的易燃棉花。
为了能使项目取得佳绩，你会帮助小明选择哪种电热丝材料和连接方案，请解释你的选择理由。
电热丝材料 直径售(毫米) 每米电热丝的阻值(欧)
镍铬合金 0.17 40
铁铬铝合金 0.17 80
钨丝 0.17 300
14.小明受电流表上的大、小量程启发，设计了一个双量程的电子天平，如图甲所示。其表盘由电流表改装，表上标有两个量程，小量程m1和大量程m2，OAB是一个水平轻质杠杆，O为支点，OB为10厘米，电源电压U恒为9伏，报警器的电阻R0为10欧姆，力敏电阻R的阻值与所受压力F变化的关系如图乙所示。
项目一：标制电子天平的小量程0~m1
（1）标0刻度：让图中OA=1厘米，忽略压杆、托盘和杠杆的质量及压杆的大小，闭合开关S，托盘空载时，电流表读数为　 　安，此时指针指向电子天平的0刻度。
（2）标最大值m1：闭合开关，向托盘中不断放入被测物，当报警器的功率达到3.6瓦时报警，此时电子天平读数设为最大值m1，计算出m1。（写出计算过程）
（3）项目二：基于小量程设计大量程 若要使电子天平的大量程m2和小量程m1之间的刻度值比例恒为5，从小量程转换到大量程，需对图甲中工作原理图做相应的调整，小明初步有以下几种设想：①调整杠杆上A的位置；②调整杠杆上B的位置；③改变电源电压的大小；④改变R0的阻值。请选择一种你认为可行的设想，说出具体的调整办法　 　。
答案及解析
1.（1）R0
（2）解：当I=2A时 PR0=32W R0= =8Ω
（3）解：解：当I'=0.5A时 =0.5A×8Ω=4V
电源电压U= =16V
U'R=12V PR=12V× 0.5A=6W
【解析】（1）根据P=I2R分析电阻R0的电功率随电流的变化规律，然后与图乙对照即可；
（2）根据图乙找到有关R0的一组电流和对应的电功率，然后根据公式P=I2R计算出R0的阻值。
根据 =I'R0计算出R0两端的电压。当变阻器R的阻值为零时，通过R0的电流最大，此时它的电功率最大，此时R0的电压就等于电源电压，据此根据计算出电源电压，再根据UR'=U-UR0'计算出R两端的电压，最后根据PR=URI'计算出它的电功率即可。
2．（1）小灯泡L的额定功率：；
（2）只闭合开关S、S2、S3时，R1与R2并联，电流表测干路电流，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，定值电阻R2的电功率：，
当电流表示数为0.5A时，电路的总功率：P总=UI=5V×0.5A=2.5W，
因电路的总功率等于各用电器功率之和，
所以滑动变阻器的功率：P1=P总-P2=2.5W-1W=1.5W；
（3）只闭合开关S和S1时，灯泡L与R1串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流，
由图乙可知，灯泡正常发光时的电流为0.4A，
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I大=0.4A，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，此时滑动变阻器两端的电压：U1=U-UL=5V-4V=1V，
由可得，滑动变阻器接入电路中的最小阻值：；
当电压表的示数U1′=3V时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，
此时灯泡两端的电压：UL′=U-U1′=5V-3V=2V，
由图像可知，通过灯泡的电流即电路中的电流I小=IL′=0.25A，
则滑动变阻器接入电路中的最大阻值：；
所以滑动变阻器R1连入电路的阻值范围是2.5Ω～12Ω。
3.（1）10
（2）解：R1与R2串联时，x=35cm，I=0.3A，U总=IR1=0.3A×20Ω=6V
X=25cm，I=0.2A，R总=U总/I=6V/0.2A=30Ω，
则REF=R总-R1=30Ω-20Ω=10Ω
x=0cm，I=0.1A，R总=U总/I=6V/0.1A=60Ω，
则RGH=R总-R1-REF=60Ω-20Ω-10Ω=30Ω
GH每厘米的电阻值=30Ω/15=2Ω
（3）解：灯与R2串联，x=25cm时，REF=10Ω
I=U总/R总=6V/(10Ω+10Ω)=0.3A
Q2=I2REFt=(0.3A)2×10Ω×10s=9J
【解析】（1）根据公式计算小灯泡正常发光时的电阻；
（2）当开关S1和S闭合时，R1与R2串联。当滑片在E点时，此时R2阻值为零，只有R1，此时电阻最小而电流最大为0.3A，可根据U总=IR1计算出电源电压。
当滑片在G点时，此时电流为0.2A，可根据计算此时的总电阻，再根据 REF=R总-R1 计算出EF段的阻值。
当滑片在H点时，此时总电阻最大而总电流最小为0.1A，再根据计算出总电阻，根据 RGH=R总-R1-REF 计算出GH的阻值。此时GH的长度为15cm，用它的阻值除以长度得到每厘米的阻值。
（3）若只闭合S、S2，X=25cm时，灯泡L与EF段串联。首先根据计算出总电流，再根据 Q2=I2REFt 计算出R2产生的热量。
4.（1）解：I1= =2.5A
（2）解：P= = =550W
（3）解：①乙
②P总=2P1=2×550W=1100W
Q=W总=P总t=1100W×600s=660000J
【解析】（1）根据公式 计算出通过R1的电流；
（2）根据公式 计算R1消耗的功率；
（3）①根据和串并联电路的电阻特点分析；
②两根电阻丝并联，因为它们的电阻相等，所以它们的电功率也相等，根据 P总=2P1 计算出总功率，再根据 Q=W总=P总t 计算出电烤箱产生的热量即可。
【解答】（3）①根据W=Pt可知，蛋糕被烤熟需要的热量是一定的，而烘烤时间过长，其实就是电功率太小所致。根据可知，电压一定时，总电阻越小，总功率越大，因此应该设法减小总电阻。
5.（1）解:W＝Pt＝2400瓦×10×60秒＝1.44×106焦。
（2）解:P1＝＝＝2200瓦，P2＝2400瓦－2200瓦＝200瓦，
R2＝＝＝242欧。
（3）解:保温洗涤时总功率P保温＝200瓦＋240瓦＝440瓦，I＝＝＝2安。
（4）解:I＝＝＝2×10－4安，U人＝I人R人＝2×10－4安×105欧＝20伏<36伏，可以保证人的安全。
【解析】（1）从铭牌中找到加热功率，然后根据W=Pt计算消耗的电能；
（2）旋钮绕P转动，旋至1挡时，R1、R2并联，洗衣机处于加热状态。首先根据 计算出R1的电功率，然后根据P2=P-P1计算出R2的电功率，最后根据 计算出它的阻值。
（3）旋钮旋至2挡时，R2和电动机并联，洗衣机处于保温洗涤状态。首先根据P保温=P2+P电动机计算出总功率，再根据计算干路电流；
（4）防电墙和人体串联，首先根据计算 出通过人体的电流，然后根据U人=I人R人计算出人体两端的电压，最后与36V进行比较即可。
6.（1）保温洗涤
（2）机械（动）
（3）
P=P1+P2=2000W+200W=2200W
【解析】（1）根据乙图可知，当开关位于1位置时，两个电阻并联，此时加热功率最大，应该为加热水状态。
当开关S位于2位置时，电阻R2与电动机并联，此时既发热也洗涤，应该为保温洗涤状态；
当开关S位于3位置时，只有电动机工作，应该为脱水状态。
（2）该洗衣机脱水过中消耗的电能主要转化为机械能。
7.（1）解：R热 = U2/P热 = (220V)2/110W = 440Ω
（2）解：I压 = P压/U = 220W/220V = 1A
（3）解：W = P总t = (220W+110W)×600s = 1.98×10 5J
8.（1）当开关接bc位置时，此时只有R1工作；当开关接cd位置时，此时R1与R2并联。
比较可知，前者电功率小，后者电功率大，
那么前者为温水，后者为热水。
则出温水时，电路中的电流；
（2）出热水时1分钟消耗的电能：W=P热t=2200W×1×60s=1.32×105J；
（3）R2发生断路(合理即可)
【解析】（3）当开关在cd时，R1和R2并联接入电路，电阻比R1小，根据可知，此时功率比开关接bc位置的功率大，故此时出热水。若水龙头只能出冷水和温水，说明cd端发生故障，可能原因为R2发生断路。
9.（1）导电；密度
（2）由表格数据知R1电阻值小于R2电阻值，
根据可知，当只闭合开关S、S2时电阻R2工作，是低温挡；
只闭合开关S、S1时电阻R1工作，是中温挡；
开关均闭合时，R1、R2并联，是高温挡。
取暖器中温挡的功率：，
根据题意可知，在一个小时内，循环两次，
取暖器中温挡每小时消耗的电能：W=Pt=1000W×（25+25）×60s=3×106J；
（3）温控开关断路
【解析】（1）取暖器是将电能转化为内能的，油是绝缘体，用其来导热比较安全。根据液体温度升高，质量不变，体积膨胀，集合公式可得出液体密度的变化；
（2）结合开关闭合情况，利用比较总功率的大小，确定取暖器三个档位，再利用计算中温挡的功率，用W=Pt计算取暖器每小时消耗的电能；
（3）测电笔是用来辨别火线和零线的设备，即当用测电笔检测时，若是碰到火线，氖管会发光的；取暖器不工作，说明电路发生了断路或短路，根据各选项中现象分析故障原因。
10.（1）解：由题意可知，电炖锅处于中温挡时，只有电阻R1接入电路，则由P＝UI可得流过R1的电流：I1＝ ＝ ＝2A；
答：中温挡时，流过R1的电流为2A；
（2）解：高温挡时，R1、R2并联，此时R2消耗的电功率为：
P2＝P高﹣P中＝990W﹣440W＝550W；
则由P＝UI＝ 可得，R2的阻值为：R2＝ ＝ ＝88Ω；
答：R2的阻值为88Ω；
（3）解：根据欧姆定律可得R1的阻值为：R1＝ ＝ ＝110Ω，
低温挡时电阻R1、R2串联，则串联的总电阻：R＝R1+R2＝110Ω+88Ω＝198Ω，
当实际电压为额定电压的0.9倍时，即实际电压：U实＝0.9U额＝0.9×220V＝198V，
则低温挡的实际功率：P实＝ ＝ ＝198W。
答：当实际电压为额定电压的0.9倍时，低温挡的实际功率为198W。
11.（1）高（2）解：P总=
【解析】（1）根据图乙可知，当开关S2和S1闭合，S3接b时，两个电阻并联，总电阻为R并；
当开关S2和S1闭合，S3接a时，只有R1工作，总电阻为R1；
当开关S1闭合，S2断开，S3接a时，两个电阻串联，总电阻为R串；
则总电阻R并根据公式可知，总功率P并>P1>P串；
则对应的三种状态分别为：高温、中温和低温档。
12.（1）断开（2）484
（3）解：当开关S1接2、S2闭合时，R1与R2并联，电煎药壶处于武火挡，
因并联电路中各支路独立工作、互不影响，且电路的总功率等于各用电器功率之和，所以，电加热丝R1的电功率： P1=P武火-P文火= 500W- 100W= 400W，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，电加热丝R1的阻值： R1= =121Ω，
当开关S1接1、S2断开时，R1与R2串联，电煎药壶处于保温挡，
电煎药壶处于保温挡时的功率： P保温= =80W
答：电煎药壶处于保温挡时的功率80W
（4）小于
【解析】（1）根据图片可知，当开关S1接“2”，S2闭合时，两个电阻并联，此时的总电阻为R并；
当开关S1接“2”，S2断开时，只有R2自己工作，此时电阻为R2；
当开关S1接“1”，S2断开时，两个电阻串联，此时电阻为R串；
则总电阻R并根据公式可知，总功率P并>P2>P串；
则三者对应的状态分别为：武火档、文火档和保温档。
（2）当开关S1接“2”，S2断开时，只有R2自己工作，此时为文火档，
R2的阻值；
（4）根据丙图可知，在武火档加热时，从0~7min时，药液温度上升：48℃-18℃=30℃；从7~14min时，药液温度升高：98℃-48℃=50℃。
根据公式可知，电热药壶武火加热前半段时间对药液的加热效率小于后半段时间的加热效率。
13.①选择镍铬合金，电阻最小；②焦耳定律公式；③分析总电阻越小，产热越快；④选择方案甲，并联总功率最大或总电阻最小。
如果选择方案乙，指出接触面积大，容易点燃，最多给1分。
5分示例：
选择镍铬合金和方案甲，因为根据Q=I2Rt=U2t/R，在电压不变的情况下，电路中的总电阻越小，相同时间内导体产生的热量越多，就越容易点燃棉花，相同长度时，镍铬合金丝的电阻最小，方案甲将两根电阻丝并联，总电阻最小。
4分示例：选择镍铬合金，因为根据Q=I2Rt=U2t/R，在电压不变的情况下，电路中的总电阻越小，相同时间内导体产生的热量越多，就越容易点燃棉花，相同长度时，镍铬合金丝的电阻最小，方案乙将电热丝和棉花接触更充分，容易点燃。
3分示例：选择镍铬合金和方案甲，因为电压不变，Q=I2Rt=U2t/R，相同时间内导体产生的热量越多
2分示例：选择镍铬合金和方案甲，电阻越小，相同时间产生的热量越多
1分示例：选择镍铬合金，因为它电阻最小，电流最大，产热快；选择方案乙，因为金属丝与棉花的接触出面积大容易点燃。
0分示例：选择甲或乙
【解析】选择镍铬合金和方案甲，因为根据，在电压不变的情况下，电路中的总电阻越小，相同时间内导体产生的热量越多，就越容易点燃棉花，相同长度时，镍铬合金丝的电阻最小，方案甲将两根电阻丝并联，总电阻最小。
14.（1）0.2
（2）解：p0=I2R0，3.6瓦=I2×10欧，I=0.6安
R总=U/I=9伏/0.6安=15欧，R=15欧-10欧=5欧
查表可知，F=70牛
根据F1L1=F2L2，F1×10厘米=70牛×1厘米，F1=7牛
m=G/g=F/g=7牛/10（牛/千克）=0.7千克=700克
（3）选择①，调节OA为5厘米；选择②，调节OB为2厘米。
【解析】（1）根据甲图可知，闭合开关S后，报警器R0与力敏电阻串联。
当压力为零时，力敏电阻R=35Ω；
此时的总电阻：R总=R+R0=35Ω+10Ω=45Ω；
此时的电流表示数：；
（3）根据图片可知，这个电子天平其实就是一个电流表，它大小量程之间的比例为5，即通过电流相等时，托盘上物体的质量的比例为5，则改变电源电压大小，或者改变R0的阻值，都会对电流产生影响，而对质量的测量没有影响，故③④不合题意；
①如果OB不变，那么：当天平处于小量程时，根据杠杆的平衡条件得到：G×OB=F×OA ①；
当天平处于大量程时，根据杠杆的平衡条件得到：5G×OB=F×OA' ②；
①②做比得到：；
即OA'=5OA=5×1cm=5cm；
②如果OA不变，那么：当天平处于小量程时，根据杠杆的平衡条件得到：G×OB=F×OA ①；
当天平处于大量程时，根据杠杆的平衡条件得到：5G×OB'=F×OA ②；
①②做比得到：1； 即OB'=OB=×10cm=2cm。 故选①②。
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