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2025浙江中考物理专题复习【经典好题】
专题16 电功 电功率 电热(原卷版)
一.安全用电原则(共2小题)
1.(2024春 武义县期末)如图所示的做法中符合安全原则的是( )
A.雷雨天树下避雨 B.触碰插座的插孔
C.湿布擦发光灯泡 D.冰箱金属外壳接地
2.(2024春 临海市期末)电动汽车环保节能,如图是电动汽车的充电桩,下列有关说法符合安全用电的是( )
A.安装充电桩时,不用连接地线
B.若充电桩起火,可以用水扑灭
C.充电过程发生故障时可以带电维修
D.每个充电桩都要安装漏电保护装置
二.测电笔的使用(共1小题)
3.(2024春 鹿城区校级期中)小联同学观察到学校的楼道里有消防应急灯,平时灯是熄的,一旦停电,消防应急灯里两盏灯泡就会正常发光。科学小组查阅相关资料,探究并模拟消防应急灯电路。请完成下面小题。如图楼道电路的部分电路,小联用测电笔辨别火线和零线的示意图,其中操作正确且氖管发光的是( )
A.
B.
C.
D.
三.熔断器和保险丝(共2小题)
4.(2024春 上城区期末)家庭中常用断路器保护电路,当电流超过限制时就自动切断电路。如图甲和乙所示为断路器的工作原理,以下说法正确的是( )
A.该断路器是利用电流的磁效应制成
B.双层金属片左边比右边热胀现象明显
C.为了用电安全,断路器应该和零线相连
D.当电路断开后,触点会自动复原
5.(2024春 温州期末)图甲为某款型号的断路器,原理如图乙。正常工作时,触点闭合。当电路短路或过载时,利用电磁铁或双金属片作用,使铁质簧锁装置弹开,触点断开。下列包含断路器在内的家庭电路安装符合安全用电原则的是( )
A. B.
C. D.
四.直流电动机的原理(共5小题)
6.(2024春 嵊州市期末)如图所示为直流电动机工作原理图,下列分析正确的是( )
A.电动机通电后不转,一定是电路断路
B.电动机没有换向器也可实现持续转动
C.对调磁体的磁极,可以增大电动机的转速
D.改变磁场方向,可以改变线圈转动的方向
7.(2024春 嘉兴期末)电动汽车由于低污染、低能耗、低噪音的优点,逐渐成为人们更加热衷的代步工具。电动汽车的电动机的基本原理如图,下列有关说法正确的是( )
A.电动机将电能全部转化为机械能
B.电动机的工作原理是电磁感应
C.图中电动机线圈正好处于平衡位置
D.图中线圈按顺时针方向持续转动
8.(2024 游仙区模拟)下列四个实验,工作原理和如图电动剃须刀工作原理相同的是( )
A.
B.
C.
D.
9.(2024春 平湖市期末)如图所示,矩形线圈ABCD在电磁铁之间,线圈两端的换向器(两个半圆铜环)分别和两个电刷接触,线圈和电磁铁串联在直流电源两端,闭合开关S,线圈ABCD绕OO'轴顺时针方向转动,下列说法正确的是( )
A.当线圈平面与磁感线方向垂直时,磁场对AB有向上的磁场力作用
B.当线圈平面与磁感线平行时,换向器可以自动改变线圈中的电流方向
C.将电源正负极对换下,则线圈将沿着逆时针方向转动
D.将电源正负极对换下,则线圈仍沿着顺时针方向转动
10.(2024春 滨江区校级期末)新能源汽车被越来越多的家庭所接受,这类汽车的动力装置是电动机,下列各图符合其工作原理的是( )
A.
B.
C.
D.
五.电功与电能(共7小题)
11.(2024 宁波自主招生)一辆娱乐电瓶车,工作电压为24V,工作电流为10A,效率为80%.电瓶车及人总重为2000N,行驶时阻力是总重的0.1倍,则此电瓶车水平匀速行驶100m所用的时间约为( )
A.83s B.833s
C.104s D.以上都不对
12.(2024 舟山三模)有些家庭的电视机在不观看时没有切断电源,仍然处于待机状态。若电视机待机功率为10W,一天待机20h,则一天内待机消耗的电能为 kW h,30天电视机待机消耗的电能可供一盏25W的电灯正常工作 h。
13.(2024 浙江模拟)如图所示,电源电压不变,R1=6Ω,R2=4Ω。
(1)当开关S1闭合,S2、S3断开时,电流表的示数为0.6A,电路总电阻是 Ω,电源电压为 V。
(2)当开关S1、S2和S3都闭合时,电流表示数为1.5A,此时通过R1的电流是 A,10s内电流通过灯泡L做的功为 J。
14.(2023秋 宁波期末)如图所示是宁波的风光互补LED路灯外形图和电路原理图,在晴天可利用太阳能发电,阴雨天和夜晚可利用风力发电。
(1)晴天阳光充足时,光控开关S处于断开状态,此时,蓄电池相当于电路中的 (选填“电源”或“用电器”)。
(2)一套400W的常规路灯若换成照明效果相当的风光互补LED路灯,一年可节电 kW h。 (路灯平均每天发光10小时,一年365天,每只LED灯标有“24V,60W”字样)
15.(2023秋 镇海区期末)光伏发电技术已走入寻常百姓家,其简化电路如图。
(1)太阳能板只为蓄电池充电时,应闭合控制开关 (填“S1”、“S2”或“S1和S2”),此时蓄电池内的能量转化是 。
(2)某用户的光伏发电板总功率为1800W,若每天有效光照时间为5h,刚好满足该用户一天用电量,则该用户每天的用电量是 kW h。
16.(2024 义乌市校级三模)为吸引顾客,商场前的广场上经常会出现巨大的充气城堡,深受小朋友的喜爱。学校兴趣小组的同学认为充气城堡需要持续充气会浪费很多电,设计了一个如图甲所示的电路来实现智能充气。请回答下列问题:
(1)为达到智能充气的目的,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,气压较高时停止充气。根据要求接入电路中的电阻应选择图乙中的 (选填“R1”或“R2”)。
(2)结合图甲电路,说明闭合开关后如何实现智能充气。
(3)当充气城堡的气压低至p0时开始充气,达到1.8p0时停止充气,如图丙所示,若充气机的功率为200瓦,请计算该充气城堡运行一天(按24小时算)消耗的电能。
17.(2024 宁波模拟)电动自行车以其快捷,轻便、经济的特点备受消费者青睐.如图所示是国标某两轮电动自行车的刹车车把,是由刹车线,刹车闸和支点构成的一个杠杆,如表所示为该电动自行车的主要技术参数表。
蓄电池 48V10Ah 额定功率 320V
整车质量 50kg 最高车速 20km/h
载重量 80kg 正常胎压 2.2bar
(1)刹车时,若在刹车闸处施加一个如图所示的力F,此时构成一个 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆;
(2)车把表层上有许多花纹,是为了通过 来增大摩擦;
(3)计算下列问题:
①若骑车的人重60kg,行驶时两轮胎与地面总接触面积为1.0×10﹣2m2,那么车对地面的压强为多大?
②蓄电池可以贮存多少电能?
③电动自行车充满电,在某平直路段上以额定功率最高车速匀速行驶,能行驶多少路程?
六.电功率的概念(共5小题)
18.(2024 临平区校级模拟)小明进行了如图的科学探究实验,闭合开关S后,甲、乙两灯均正常发光,但甲灯比乙灯亮,下列说法不正确的是( )
A.两灯均正常发光时,甲灯功率大于乙灯功率
B.两灯均正常发光时,甲灯电阻小于乙灯电阻
C.若将两灯串联在该电源上,甲灯两端电压比乙灯两端电压大
D.若将两灯串联在该电源上,乙灯的亮度将比甲灯的亮度亮些
19.(2024 莲都区二模)针对美国和西方国家的重重封锁,我国华为公司坚持自主创新,继去年成功推出“Mate60pro”后,近期网上又曝出即将推出“Pura70”,Pura70搭配超聚光伸缩摄像头,5200mA h超大容量电池,同时支持80W无线充电,极大方便了人们的使用。下列说法不正确的是( )
A.超聚光伸缩摄像头利用了凸透镜成像原理
B.5200mA h指的是储存的电能
C.80W无线充电是指每秒消耗电能80J
D.给手机电池充电主要是电能转化为化学能
20.(2024春 杭州月考)甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示,下列说法中正确的是( )(假设灯丝电阻不变)
A.甲灯的实际功率一定是40V
B.将乙灯接入110V电路中,它的实际功率为30W
C.两灯串联接入220V电路中,电路的总功率一定小于40瓦
D.两灯均正常发光时,甲灯消耗的电能较少
21.(2023秋 北仑区期末)节约用电,从我做起。下列用电器正常工作时,在相同时间内消耗电能最多的是( )
A.台灯 B.液晶电视
C.笔记本电脑 D.空调
22.(2022秋 乐清市校级期末)用两只电流表按图示实验电路探究“电功率与电流的关系”,下列说法不正确的是( )
A.选用的两只小灯泡L1和L2规格必须不相同
B.小灯泡电功率的大小是通过灯泡的亮度来判断的
C.将其中一只电流表移接到干路上也可以完成实验
D.将题目中并联电路改为串联电路也可以完成实验
七.电功率的计算(共7小题)
23.(2024秋 余姚市月考)在将标有“36V,40W”“110V,40W”“220V,40W”的三盏白炽灯,分别接在电压为36伏的电源上,则( )
A.“36V,40W”的灯最亮 B.“110V,40W”的灯最亮
C.“220V,40W”的灯最亮 D.一样亮
24.(2024 嘉兴模拟)实验室有“110V25W”和“110V60W”的灯泡各一只,为使两灯能在家庭电路中正常发光,小科设计了如图所示的四种方案,其中可行的是( )
A.
B.
C.
D.
25.(2024 嘉兴模拟)在研究电流与电压关系的实验中,小科同学根据得到的实验数据绘制了电阻R1和R2的I﹣U图象(如图),下列有关分析正确的是( )
A.R1与R2的阻值之比是1:2
B.R1与R2串联接时,R1消耗的功率比R2大
C.R1与R2并联接时,R1和R2消耗的功率相等
D.R1与R2串联接时,通过R1与R2的电流之比是2:1
26.(2024秋 宁波月考)标有“6V 1.5W”的灯泡,通过它的电流随其两端电压变化的物理图象如图所示,若把这只灯泡与一个10Ω的定值电阻串联起来,接在电压为6V的电源两端。则下列说法中正确的是( )
A.此时该灯泡的电阻为24Ω
B.此时通过定值电阻的电流为0.25A
C.此时电路的实际总功率为1.2W
D.此时灯泡的额定功率为0.8W
27.(2023秋 鄞州区期末)为了探究滑动变阻器的电流、电压关系,某科学兴趣小组的同学按照如图甲的电路进行实验。组装好电路后,闭合开关,让滑片P从最右端开始向左滑动(滑片P到最右端的距离为x),同时观察电压表、电流表的示数,记录数据并绘制图像。电压表读数U与x的关系如图乙所示,电流表读数I与x的关系如图丙所示。下列说法正确的是( )
A.定值电阻R0的阻值为10Ω
B.x=5cm时,R0消耗的电功率为0.045W
C.滑动变阻器电阻丝没有断路时的总电阻值是18Ω
D.若电流表的量程为0~3A,则此电路的最大功率可达9W
28.(2024 绍兴三模)如图甲所示电路,电源电压恒定不变,R1为定值电阻,电流表的量程为“0~0.6A”,电压表的量程为“0~15V”,滑动变阻器R2的最大阻值为80Ω。在保证电路元件安全的情况下,缓慢移动滑片,R2消耗的电功率P与电压表示数U的关系图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.电源电压为15V
B.定值电阻R1的阻值为20Ω
C.滑动变阻器R2的调节范围为20Ω~50Ω
D.电路消耗总功率的最小值为10.8W
29.(2024 宁波模拟)如图甲所示,当开关接a时,移动滑动变阻器的滑片,根据测出的电流、电压值,画出了定值电阻R0的U﹣I图像;当开关接b时,同样根据测出的电流、电压值,画出了热敏电阻R1的U﹣I图像,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.定值电阻R0阻值为100Ω
B.电阻R1的阻值随温度的升高而升高
C.将R0、R1串联在6.5V电源两端时,R1的阻值为10Ω
D.将R0、R1并联在同一电源两端,调节电压使R0消耗的电功率为6.4W,则R1的功率为4.8W
八.伏安法测定电功率(共5小题)
30.(2024秋 余姚市月考)在测定额定电压为“2.5V”小灯泡电功率的分组实验中。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。
(2)小明闭合开关后,发现灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,则故障可能是 。排除故障后移动滑片使灯泡正常发光,此时电流表如图乙所示,则小灯泡额定功率为 W。
31.(2023秋 路桥区期末)为测定小灯泡的额定功率,小柯利用电压恒为3伏的电源、滑动变阻器、标有“2.5V”字样的小灯泡等器材,按图甲方式连接电路进行实验。
(1)闭合开关,小柯将滑动变阻器的滑片移到某一位置后,电压表示数如图乙所示,此时电压大小为 V。为了使小灯泡正常发光,需将滑动变阻器的滑片向 端移动。(选填“A”或“B”)
(2)根据图丙可知,该小灯泡的额定功率为 W。
32.(2024秋 浙江月考)在“测量小灯泡的电功率”实验中,已知小灯泡额定电压为2.5V,正常工作时电阻约为12Ω。现有器材:电源(电压为6V保持不变),电流表,电压表,开关、导线若干,另有两种规格的滑动变阻器可供选择:R1(50Ω 2A)、R2(10Ω 1A)。
(1)本次实验中应选择的滑动变阻器是 (填“R1”或“R2”)。
(2)小朱同学连接了如图所示电路,该电路中存在一处连接错误,只要改接一根导线就可以使电路连接正确,请你把接错的那一根导线找出来打上“×”,再用笔画线代替导线画出正确的连接。
(3)实验小组多次改变滑动变阻器滑片的位置,并根据实验数据画出了小灯泡的I﹣U关系图像如图所示,由图像可知,小灯泡的额定功率P额= W,同时发现小灯泡的I﹣U图像不是一条直线,原因是 。
33.(2023秋 宁波期末)小宁做“测量小灯泡电功率”实验。实验室有如下器材:电源(电压恒为3V)、小灯泡额定电压为2.5V,电流表、电压表、开关各一个,滑动变阻器一个,导线若干。
(1)用笔代替导线按电路图将实物图连接完整。
(2)电路连接完整后,闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表有示数,电压表示数为0,移动滑动变阻器的滑片P可以改变电流表的示数,电路故障的原因是 。
(3)排除故障后,改变滑片P的位置,测得多组对应的电压、电流值。描绘的小灯泡L两端电压随电流I变化的U﹣I关系图像如图丙所示,当小灯泡正常发光时,小灯泡的额定功率 W。小宁进一步绘制出P=U2和P=I2图像,则图中正确的是 。
A.
B.
C.
D.
34.(2023秋 鄞州区期末)在“测小灯泡额定功率”的实验中,提供的器材有:电压恒为4.5V的电源,额定电压为2.5V的待测小灯泡(电阻约为8Ω),电流表,电压表,开关和导线若干,标有“30Ω 2A”的滑动变阻器R1和标有“5Ω 1A”的滑动变阻器R2。
(1)实验电路如图甲所示,请选择合适的量程,并用笔画线代替导线在图甲中将电路连接完整。
(2)本实验选择的滑动变阻器是 (填“R1”或“R2”)。
(3)实验结束后,小宁认为没有电流表也能测出小灯泡的额定功率。于是他找来了另一个电源(电压恒为8V)、一个额定电压为6V的小灯泡L1和一个阻值为20Ω的定值电阻R0等器材,设计了如图乙所示的电路,并完成了实验。实验过程如下:
①断开开关S1,闭合开关S、S2,移动滑片P,使小灯泡L1正常发光。
②断开开关S2,闭合开关S、S1,保持滑片P位置不变,读出电压表的示数为1.6V。
③小灯泡L1的额定功率为 W。
九.特殊方法测电功率(共5小题)
35.(2023秋 绍兴期末)某灯泡上标有“7.*V 0.5A”的字样,其中额定电压值不清、估计在7.0V~7.9V之间,因为灯泡的电阻会随温度的升高而增大,要测定小灯泡的额定功率,必须测出其额定电压。现有实验仪器:一只电压恒定的电源(电压值未知)、一只电流表、一只标有“20Ω 1.5A”的滑动变阻器R,一只阻值为10Ω的定值电阻R0、开关和导线若干。某项目化小组反复讨论后,设计了图甲所示的电路图,并开展以下实验。
(1)滑片P位于a端时。只闭合开关S和S1,此时电流表示数如图乙为 A,计算出电源电压为 V。
(2) (请补充具体操作),此时小灯泡正常发光。
(3)当小灯泡正常发光时,保持滑动变阻器的滑片P不动,闭合开关S和S1,断开S2,读出电流表示数为0.6A,则求出此时变阻器接入电路的阻值R'。通过计算得出灯泡的额定电功率为 W。
36.(2023秋 西湖区校级月考)小明利用如图甲测量“小灯泡正常发光时的电阻”,选用的电源电压为3.0V,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)闭合开关后,小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,出现这一故障的原因可能是小灯泡 。
(2)观察图乙,在该图像中发现电流与电压不成正比,这是因为 。
(3)完成实验后,小明想测量另一个小灯泡的额定功率,重新设计了电路(如图丙),这个小灯泡正常工作的电流为I额,请完成实验步骤(已知电源电压为U、R2的最大阻值为R2)。
①闭合开关S1、S2接1, ,使电流表示数为I额。
②闭合开关S1、S2接2, ,调另一个滑动变阻器R1的滑片,使电流表示数为I额;再将滑动变阻器R2的滑片调到最右端,读出电流表的示数为I。
③小灯泡的额定功率表达式为P额= (用U、R2、I额、Ⅰ表示)。
37.(2023 龙湾区二模)小龙用如图甲所示的电路测量额定电流为0.5A小灯泡的额定功率,Ra是一个阻值可连续调节且可读数的变阻器。实验步骤如下:
①小龙将滑片P位于α端时,闭合开关S和S1,断开开关S2,此时电流表示数如图乙。
②移动滑片使电流表的示数为0.5安。
③ ,读取此时Ra的数值,Ra的示数即为灯泡的阻值。
④根据公式,求出小灯泡的额定功率。
(1)图乙中电流表示数为 安。
(2)请完成步骤③的操作 。
(3)闭合开关S和S2,断开S1,保持滑动变阻器的滑片位置不变,分别用10欧、20欧、30欧和40欧的定值电阻替换图甲电路中的Ra,测出相应的电流,并在电流表表盘上标出所测电流对应的电阻值,就能将电流表改装成一个可以直接读出电阻阻值的仪表。请在图丙上画出10欧、20欧、30欧和40欧的大致位置。
38.(2023 瓯海区模拟)小芳到实验室做“测量小灯泡额定功率”的实验时,老师只给她提供了如下器材:标有“2.5V”的小灯泡、电源、滑动变阻器、开关、两个电压表(没有电流表)、阻值为10Ω的定值电阻R0、导线若干。她根据所给定的器材经过认真思考后设计了正确的实验电路,如图甲是该电路的不完整电路图。
(1)请你将甲电路图补充完整。
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器调至阻值 的位置。
(3)闭合开关后,为了测量小灯泡的额定功率,应调节滑动变阻器,使电压表的示数为 V,此时电压表的示数如图乙所示,是 V。
(4)小灯泡的额定功率为 W。
(5)她还进一步设计出了只有电流表没有电压表解决这个问题的方法,其电路如图丙所示,R0=10Ω,并认为关键的一步是必须调节滑动变阻器,使电流表的示数为 A时,再读出电流表的示数,才能计算出小灯泡的额定功率。
39.(2022春 柯城区校级月考)小衢在做“测量小灯泡电功率”的实验,实验前他观察到小灯泡上标有“1.5V”字样,灯泡阻值约为8欧,实验所用电源是两节新的干电池(3V)。
(1)在电路连接完成后,闭合开关前,同组同学检查电路,发现她有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”,并在图中正确连线。
(2)纠正错误后,小衢正确连接好电路,闭合开关后发现小灯泡不亮。小衢经过进一步的观察和实验,判断是滑动变阻器断路了。以下观察或操作能帮助小柯确定故障原因的是 (故障只有一处)。
A.直接观察到电流表有示数,电压表无示数
B.直接观察到电流表无示数,电压表有示数
C.直接观察到电流表和电压表都无示数
D.将一根导线并联在滑动变阻器两端,小灯泡发光了
(3)为了完成实验,小衢需要更换滑动变阻器。老师给他提供了三种规格的滑动变阻器:A.“5欧2A”;B.“20欧2A”;C.“500欧2A”,小衢认为阻值小的到时候会出现分压不够大的问题,肯定是用阻值最大的变阻器好,你赞同吗?请说明理由。 。
一十.电流的热效应(共5小题)
40.(2023秋 定海区校级月考)如图是夏天家庭常用的电驱蚊器,接通电源后,电热棒发热,整个房间里很快能闻到驱蚊液的气味。发热棒发热是利用了电流的 效应,如果不加热,在房间里就很难闻到驱蚊液的气味,说明温度越高, 。
41.(2023 宁波模拟)当汽车在寒冷的冬天行驶时,常常在前、后挡风玻璃上“起雾”,它严重影响了司机的视线。为了安全,汽车都配备了除雾功能。如图甲,当按下“前风挡除雾”按钮时,空调就会吹出热风除去玻璃上的水雾;当按下“后风挡除雾”按钮时镶嵌在玻璃中的电阻丝开始通电工作除雾,如图乙。请你根据所学过的知识分别解释前、后挡风玻璃除雾的工作原理。
42.(2022秋 临海市期中)将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一只电饭煲正常工作相同时间,下列说法正确的是( )
A.三个用电器产生的热量一样多
B.电风扇产生的热量最多
C.电视机产生的热量最多
D.三者消耗的电能相等
43.(2021秋 温岭市期末)下列四个家用电器,不是利用电流热效应工作的是( )
A.电水壶 B.电饭锅
C.电熨斗 D.电风扇
44.(2024 宁波一模)下列事例中,不属于利用电热工作的是( )
A.用家用电饭锅煮米饭
B.用电烙铁焊接电器元件
C.用电热孵卵器孵小鸡
D.用继电器作烟雾报警器
一十一.焦耳定律的计算(共5小题)
45.(2024 宁波模拟)如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从a端移至b端的过程中,R1消耗的电功率P1随R1阻值变化关系如图乙所示。下列分析错误的是( )
A.定值电阻R2为10Ω
B.电源电压为12V
C.滑片P置于b端时,闭合开关S,电压表的示数为10V
D.滑片P置于b端时,闭合开关S,通电1分钟R2产生的热量为24J
46.(2024 舟山三模)两个定值电阻R1、R2并联在电路中,如图甲所示,它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示,闭合开关S,则R1,R2产生的热量之比为( )
A.2:1 B.1:2 C.4:1 D.1:4
47.(2024 鄞州区一模)如图所示电路,电源电压为12V且保持不变。闭合开关S,当滑片P置于变阻器的中点时,电压表的示数为4V;当滑片P置于变阻器的b端时,电压表的示数变了2V,在10s内定值电阻R1产生的热量为36J。则下列结果正确的是( )
A.电路中的最大电流为1A
B.滑片P在中点时,10s内滑动变阻器R消耗的电能为60J
C.R1先后两次消耗的电功率之比为16:9
D.滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比为8:1
48.(2024 西湖区校级模拟)如图所示,两只灯泡L1和L2上分别标有“6V 4W”和“3V 1W”字样,将它们串联后接在电压可在3~9V之间调节的电源上,闭合开关S,若两灯的灯丝电阻不随温度变化,则下列说法正确的是( )
A.通过灯L1的电流大于通过灯L2的电流
B.当电源电压调节到9V时,灯L1与L2都能正常发光
C.调节电源电压过程中,灯L1始终与灯L2一样亮
D.L1与L2产生的光能可用焦耳定律进行计算
49.(2023秋 永康市期末)如图甲所示,小灯泡的额定电压为2.5伏,开关闭合后,小灯泡正常发光。图乙是通过定值电阻R和小灯泡L的电流与电压关系图像。回答下列问题:
(1)小灯泡正常发光时的电流为 安。
(2)小灯泡正常发光时,定值电阻R通电10秒产生的热量为 焦。
一十二.探究电热的影响因素(共3小题)
50.(2024秋 宁波月考)如图是“探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关”的实验装置。将两根阻值不等的电阻丝R1、R2串联后分别放入两个透明容器中,并封闭等量的空气。通电前,A、B两个U形管内的液面相平。接通电源一分钟后,通过R1、R2的电流分别为I1、I2,则( )
A.I1>I2,B管中的液面较高
B.I1<I2,A管中的液面降低
C.I1=I2,B管中的液面较高
D.I1=I2,A管中的液面较高
51.(2023秋 鄞州区期末)某兴趣小组用如图所示甲、乙、丙三个实验装置探究“电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”。三个装置的透明容器中各有一段电阻丝,容器中密封着等量的空气,U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是( )
A.“U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化”,所用的是控制变量法
B.利用该实验装置也可以探究“电流通过导体产生热量的多少与通电时间长短的关系”
C.要探究电热与电阻的关系,应选用甲丙串联接到电源两端进行实验
D.要探究电热与电流的关系,应选用甲乙串联接到电源两端进行实验
52.(2023秋 临平区校级期末)小科用如图所示电路研究电流产生的热量与哪些因素有关,他将电热丝R1、R2涂上一种红色温变油墨,当温度达到80℃时,该油墨会变成无色,以下选项不正确的是( )
A.利用通电后油墨升温变色来观察产热情况属于转换法
B.R1、R2应选择同种材料制成的阻值不同的电阻
C.若要使变色时间提前,应将滑动变阻器滑片P往右移
D.该实验控制的变量是电流和通电时间相同
一十三.电能表的使用(共3小题)
53.(2024秋 浙江月考)如图为家用的一款电能表,关于家庭电路下列说法正确的是( )
A.电能表是测量电功率的仪表
B.家用电能表应该安装在总开关与用电器之间
C.为了保证电路安全,同时工作的用电器的总功率最大不能超过2200W
D.电能表转盘转了1200转,电能表的示数将变为1123.8kW h
54.(2023秋 慈溪市期末)某电饭锅具有高温挡和低温挡两个工作挡位,其简化电路如图甲所示,R2=24R1,高温挡的功率为1100W,单独接在家庭电路中,仅用低温挡工作一段时间后,电能表转盘转过44转,则( )
A.这段时间长为3分钟
B.低温挡时R1的功率为44W
C.低温挡时的电流为0.2A
D.R2的电阻为1100Ω
55.(2024 游仙区模拟)冬天,小明家购置了一台电暖器,电暖器的铭牌上有“220V 1000W”的字样,如图所示是小明家的电能表。
(1)在用电安全的情况下,仅接入同规格的电暖器,家中最多可同时使用几台?
(2)若将该电暖器与“220V 800W”的电吹风插入同一插座,已知插座允许通过的最大电流为10A,通过计算分析,插线板能否让电暖器与电吹风同时工作?
一十四.电功与电热的综合计算(共5小题)
56.(2024 温州模拟)如图为某智能保温杯垫的外观和电路图。使用时,在杯中装入一定量的水,闭合开关S1、S2,杯垫的电功率为16W,水温逐渐升高。当水温达到55℃时,温控开关S2自动断开,杯垫的电功率减小至4W,水温保持55℃左右不变(不计温度对电阻的影响)。则R2的阻值为 Ω;若杯垫对水的加热效率为75%,则把200g水从25℃加热至55℃需要 秒。[c水=4.2×103J/(kg ℃)]
57.(2024 浙江模拟)特快电热壶由于快捷方便,被许多家庭、宾馆使用,下表是某电热壶的技术规格铭牌。请据图示回答:
型号 额定电压 额定功率 标准容水量
YLZ70 220V 700W 2升
(1)根据表中数据计算:将2L、25℃的水烧开,理论上需要 min。
(2)小红发现正常情况下烧开这壶水,实际时间要20min,你认为产生的原因是 。
58.(2023 宁波三模)小明为宠物保温箱设计了一个电加热器,其内部电路如图所示,S为旋转型开关,通过旋转开关S,可实现从低温到中温、高温的转换,保温箱及加热器的部分参数如表所示,保温箱内空气温度从10℃升高到32℃需要吸收的热量至少需要加热 秒。
物理量 参数
加热器 工作电压 220V
中温挡功率 110W
低温挡功率 44W
电阻R3 440Ω
加热效率η 80%
保温箱 空气质量m 1.5kg
空气比热容c 0.8×103J/(kg ℃)
59.(2022秋 嵊州市期末)如图甲所示的是某品牌空气炸锅,其内部工作电路可简化为如图乙所示。其中发热电阻R1=50Ω,R2=200Ω。当开关S1闭合,单刀双掷开关S接b端时为高温挡;开关S1断开,开关S接a时为低温挡。求:
(1)低温挡正常工作时,流过电阻R2的电流。
(2)高温挡正常工作时,高温加热功率。
(3)若用此空气炸锅把质量为200g,初温为20℃的薯条,炸熟至170℃,熟薯条吸收的热量。(c薯条=3.63×103J/(kg ℃))
(4)若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制,空气炸锅消耗的电能75%转化为热能,烹制一次薯条需要的时间。
60.(2023 西湖区校级二模)如图甲所示某种智能型电饭锅,有加热、保温、断电的功能,内部简化的电路如图乙所示,开关S可根据设定在“1”、“2”、“3”挡之间自动转换,某次煮饭时电功率与时间的关系如图丙所示。
(1)测图乙可知,温控开关S与触点 (选填“1”、“2”或“3”)接触时,电饭锅处于保温状态。
(2)电阻R2= Ω。
(3)此次煮饭产生的总热量如果用来烧水,其中80%热量被水吸收,则能将初温是20℃的多少质量的水烧开?
(在一个标准大气压下,水的比热容c水=4.2×103J/(kg ℃),计算结果保留1位小数。)
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2025浙江中考物理专题复习【经典好题】
专题16 电功 电功率 电热(解析版)
一.安全用电原则(共2小题)
1.(2024春 武义县期末)如图所示的做法中符合安全原则的是( )
A.雷雨天树下避雨 B.触碰插座的插孔
C.湿布擦发光灯泡 D.冰箱金属外壳接地
【分析】从安全用电的角度进行分析,注意触电有直接触电和间接触电两种。
【解答】解:A、雷雨天里,大树也是很好的导体,电流会沿大树传到大地,所以雷雨天千万不要在大树下避雨,故A错误;
B、小孩用手指直接插入插座的孔内,直接接触火线而触电,故B错误;
C、因为湿抹布是导体,当用湿抹布接触带电体时,可能会使电源通过人体与大地形成通路,使人触电,故C错误;
D、冰箱等家用电器都使用三孔插座,是由于这些用电器的外壳是金属,金属是导体,当用电器漏电时,会使金属外壳带电,若接上地线,电流就通过地线,流入大地,而防止了触电事故的发生,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查安全用电的常识,解决此类题目要结合安全用电的知识进行分析解答。为防止因电带来的伤害,不能违反。
2.(2024春 临海市期末)电动汽车环保节能,如图是电动汽车的充电桩,下列有关说法符合安全用电的是( )
A.安装充电桩时,不用连接地线
B.若充电桩起火,可以用水扑灭
C.充电过程发生故障时可以带电维修
D.每个充电桩都要安装漏电保护装置
【分析】充电桩功率较大,应安装漏电保护器,并且要接地线;安装时应断开电源,起火时应先切断电源再灭火。
【解答】解:A、充电桩功率较大,且有金属外壳,需要连接地线,故A错误;
B、若充电桩起火应先切断电源再灭火,故B错误;
C、充电桩维修时必须先断开电源,否则容易发生触电事故,故C错误;
D、充电桩都要装漏电保护器,这样才能保障人操作时的安全,故D正确。
故选:D。
【点评】本题以充电桩为内容,考查了对安全用电常识的了解与应用,属基础题。
二.测电笔的使用(共1小题)
3.(2024春 鹿城区校级期中)小联同学观察到学校的楼道里有消防应急灯,平时灯是熄的,一旦停电,消防应急灯里两盏灯泡就会正常发光。科学小组查阅相关资料,探究并模拟消防应急灯电路。请完成下面小题。如图楼道电路的部分电路,小联用测电笔辨别火线和零线的示意图,其中操作正确且氖管发光的是( )
A.
B.
C.
D.
【分析】测电笔是辨别火线和零线的工具;使用时手要接触笔尾金属体,笔尖接触电线或与电线连通的导体,氖管发光,说明接触的是火线,氖管不发光,说明接触的是零线。
【解答】解:A、该图手接触了笔尖金属体,与火线连通会触电,故A不符合题意;
B、使用测电笔时手要接触笔尾金属体,笔尖金属体接触的是火线,氖管会发光,故B符合题意;
C、该图测电笔金属体接触的是零线,且手接触了笔尖金属体,故C不符合题意;
D、该图测电笔金属体接触的是零线,手接触的是笔尾金属体,氖管不发光,故D不符合题意。
故选:B。
【点评】本题考查的是测电笔的使用规则,属于基础性题目。
三.熔断器和保险丝(共2小题)
4.(2024春 上城区期末)家庭中常用断路器保护电路,当电流超过限制时就自动切断电路。如图甲和乙所示为断路器的工作原理,以下说法正确的是( )
A.该断路器是利用电流的磁效应制成
B.双层金属片左边比右边热胀现象明显
C.为了用电安全,断路器应该和零线相连
D.当电路断开后,触点会自动复原
【分析】(1)断路器有的是利用电磁铁来工作的,有的是利用双金属片的热胀冷缩来工作的。
(2)两种不同的金属在温度变化相同时,膨胀程度不同。
(3)断路器应该接在火线上。
(4)当电路断开后,触点不能自动复原。
【解答】解:A、该断路器是利用物体的热胀冷缩原理制成的,故A错误;
B、双层金属片左边比右边热胀现象明显,故B正确;
C、为了用电安全,断路器应该和火线相连,故C错误;
D、当电路断开后,触点不会自动复原,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查的是断路器的基本原理;知道双金属片的作用。
5.(2024春 温州期末)图甲为某款型号的断路器,原理如图乙。正常工作时,触点闭合。当电路短路或过载时,利用电磁铁或双金属片作用,使铁质簧锁装置弹开,触点断开。下列包含断路器在内的家庭电路安装符合安全用电原则的是( )
A. B.
C. D.
【分析】家庭电路中断路器应该连接在火线上,开关应该连接在火线和电灯之间。
【解答】解:家庭电路中断路器应该连接在火线上,开关应该连接在火线和电灯之间,故A正确、BCD错误。
故选:A。
【点评】本题考查了家庭电路的连接,属于基础题。
四.直流电动机的原理(共5小题)
6.(2024春 嵊州市期末)如图所示为直流电动机工作原理图,下列分析正确的是( )
A.电动机通电后不转,一定是电路断路
B.电动机没有换向器也可实现持续转动
C.对调磁体的磁极,可以增大电动机的转速
D.改变磁场方向,可以改变线圈转动的方向
【分析】(1)电动机不转,可能是断路、电压过低、摩擦力较大或者线圈刚好处于平衡位置。
(2)电动机没有换向器不能实现连续转动。
(3)电动机的转速与电流大小和磁场强弱有关。
(4)电动机的转动方向与电流方向和磁场方向有关。
【解答】解:A、电动机通电后不转,可能是电路断路,故A错误;
B、电动机没有换向器不能实现持续转动,故B错误;
C、对调磁体的磁极,可以改变电动机的转动方向,不可以增大电动机的转速,故C错误;
D、改变磁场方向,可以改变线圈转动的方向,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查的是电动机的基本构造和原理;知道影响电动机转速和转向的因素。
7.(2024春 嘉兴期末)电动汽车由于低污染、低能耗、低噪音的优点,逐渐成为人们更加热衷的代步工具。电动汽车的电动机的基本原理如图,下列有关说法正确的是( )
A.电动机将电能全部转化为机械能
B.电动机的工作原理是电磁感应
C.图中电动机线圈正好处于平衡位置
D.图中线圈按顺时针方向持续转动
【分析】(1)电动机在工作过程中主要将电能转化为机械能,还有部分内能;
(2)电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力而转动;
(3)电动机线圈的平衡位置:线圈与磁感线垂直时的位置;
(4)导体受力的方向与磁场的方向的电流的方向有关,根据左手定则并结合图示做出判断。
【解答】解:
A、电动机在工作过程中主要将电能转化为机械能,还有一部分电能转化为内能,故A错误;
B、电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力而转动,故B错误;
C、由图可知,此时线圈所在的平面与磁感线是平行的,所以不是平衡位置,故C错误;
D、根据左手定则并结合图示可知ab受到竖直向上的力,而cd受到竖直向下的力,在两安培力的作用下线圈将按顺时针方向持续转动,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查电动机的有关知识,考查能的转化、电动机的原理、平衡位置的判断和转向等知识,难度一般。
8.(2024 游仙区模拟)下列四个实验,工作原理和如图电动剃须刀工作原理相同的是( )
A.
B.
C.
D.
【分析】电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受到力的作用而转动。
【解答】解:电动剃须刀工作原理是通电线圈在磁场中受到力的作用而运动。
A、图中闭合开关后,导体在磁场中受力运动,是电动机的原理图,故A符合题意;
B、图为奥斯特实验装置图,说明通电导体周围存在磁场,故B不符合题意;
C、图为闭合电路中的部分导体在磁场中切割磁感线产生感应电流的实验,这是电磁感应现象,故C不符合题意;
D、图中当人对着动圈式话筒说话时,它会产生随人的声音变化而变化的电流,即:闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时能够产生感应电流,故D不符合题意。
故选:A。
【点评】明确电动剃须刀工作原理与电动机相同,即可作答。
9.(2024春 平湖市期末)如图所示,矩形线圈ABCD在电磁铁之间,线圈两端的换向器(两个半圆铜环)分别和两个电刷接触,线圈和电磁铁串联在直流电源两端,闭合开关S,线圈ABCD绕OO'轴顺时针方向转动,下列说法正确的是( )
A.当线圈平面与磁感线方向垂直时,磁场对AB有向上的磁场力作用
B.当线圈平面与磁感线平行时,换向器可以自动改变线圈中的电流方向
C.将电源正负极对换下,则线圈将沿着逆时针方向转动
D.将电源正负极对换下,则线圈仍沿着顺时针方向转动
【分析】为了使线圈能够持续转动,在制作直流电动机时安装了换向器(两个铜半环),当线圈转过平衡位置时自动改变线圈中电流的方向,从而改变线圈的受力方向,磁场对电流的作用力方向与电流方向和磁场方向有关。
【解答】解:A.当线圈平面与磁感线方向垂直时,即平衡位置,由于铜半环中间有空缺位置,因而此时不通电,磁场对AB没有磁场力作用,故A错误;
B.当线圈平面与磁感线平行时,不是平衡位置,换向器不可以自动改变线圈中的电流方向,故B错误;
CD.将电源正负极对换下,则线圈中电流方向改变,由于使用的是电磁铁,磁场方向同时改变,故线圈转动方向不变,则线圈仍沿着顺时针方向转动,故C错误,D正确。
故选:D。
【点评】本题考查电动机的工作过程分析,属于中档题。
10.(2024春 滨江区校级期末)新能源汽车被越来越多的家庭所接受,这类汽车的动力装置是电动机,下列各图符合其工作原理的是( )
A.
B.
C.
D.
【分析】(1)奥斯特实验说明通电导体的周围存在磁场,电磁铁就是利用该原理制成的。
(2)闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中会产生感应电流,这种现象叫电磁感应现象,发电机就是利用该原理制成的;
(3)通电导体在磁场中要受到力的作用,电动机就是利用该原理制成的。
【解答】解:电动机是利用通电导体在磁场中受力作用的原理制成的。
A、奥斯特实验说明通电导体的周围存在磁场,故A不符合题意;
B、图中是电磁铁,是根据电流的磁效应制成的,故B不符合题意;
C、闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中会产生感应电流,这种现象叫电磁感应现象,发电机就是利用该原理制成的,故C不符合题意;
D、通电导体在磁场中要受到力的作用,电动机就是利用该原理制成的,故D符合题意。
故选:D。
【点评】本题考查的是直流电动机的基本原理,会正确分辨出电流的磁效应、通电导体在磁场中受力作用和电磁感应现象。
五.电功与电能(共7小题)
11.(2024 宁波自主招生)一辆娱乐电瓶车,工作电压为24V,工作电流为10A,效率为80%.电瓶车及人总重为2000N,行驶时阻力是总重的0.1倍,则此电瓶车水平匀速行驶100m所用的时间约为( )
A.83s B.833s
C.104s D.以上都不对
【分析】已知阻力的大小和车匀速行驶的距离,根据公式W=FS可求该车做的有用功;还知道效率的大小,从而求出该车所做的总功,再利用公式W=UIt求出该车行驶的时间。
【解答】解:行驶时受到的阻力f=0.1G=0.1×2000N=200N;
克服阻力做的有用功W有用=fS=200N×100m=20000J;
该车做的总功W总===25000J;
∵W总=UIt,∴该车行驶的时间t==≈104s;
故选:D。
【点评】本题考查时间的就是,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是知道时间与总功、有用功之间的关系。
12.(2024 舟山三模)有些家庭的电视机在不观看时没有切断电源,仍然处于待机状态。若电视机待机功率为10W,一天待机20h,则一天内待机消耗的电能为 0.2 kW h,30天电视机待机消耗的电能可供一盏25W的电灯正常工作 240 h。
【分析】(1)已知待机功率与待机时间,由W=Pt可以求出一天内待机消耗的电能;
(2)求出30天电视机待机消耗的电能,然后由公式t=可求出电灯正常工作的时间。
【解答】解:(1)电视机一天内待机消耗的电能W=Pt=0.01kW×20h=0.2kW h;
(2)电视机待机30天消耗的电能W′=0.2kW h×30=6kW h,
这些电能可供25W电灯正常工作的时间t===240h;
故答案为:0.2;240。
【点评】本题考查了求电视机待机消耗的电能及电视机消耗的电能功供灯泡正常工时的使用时间,是一道基础题,熟练掌握功率的变形公式是正确解题的关键;解题时注意单位换算。
13.(2024 浙江模拟)如图所示,电源电压不变,R1=6Ω,R2=4Ω。
(1)当开关S1闭合,S2、S3断开时,电流表的示数为0.6A,电路总电阻是 10 Ω,电源电压为 6 V。
(2)当开关S1、S2和S3都闭合时,电流表示数为1.5A,此时通过R1的电流是 1 A,10s内电流通过灯泡L做的功为 30 J。
【分析】(1)先根据开关的闭合和断开可以判定串并联,再根据两电阻串联后的总阻值等于两电阻之和即可求得总电阻,最后根据欧姆定律的变形公式U=IR即可求解电源电压。
(2)先根据开关的闭合和断开可以判定串并联,再根据欧姆定律I=即可求得通过R1的电流,根据并联电路中电流的特点即可求得通过灯泡的电流,最后根据W=UIt即可求得10s内电流通过灯泡L做的功。
【解答】解:(1)当开关S1闭合,S2、S3断开时,R1与R2组成串联电路,
则电路中的总电阻=R1+R2=6Ω+4Ω=10Ω;
根据欧姆定律I=即可得:U=IR,
则U总=I总 R总=0.6A×10Ω=6V。
(2)当开关S1、S2和S3都闭合时,R2短路,R1与L组成并联电路;
根据欧姆定律I=可得:I1===1A;
则通过L的电流为:IL=I﹣I1=1.5A﹣1A=0.5A;
则WL=UILt=6V×0.5A×10s=30J。
故答案为:(1)10,6.(2)1,30。
【点评】解决本题的关键是要根据开关的状态来判断各个电器是串联还是并联;判定串并后再根据串并电路的特点来解答。
14.(2023秋 宁波期末)如图所示是宁波的风光互补LED路灯外形图和电路原理图,在晴天可利用太阳能发电,阴雨天和夜晚可利用风力发电。
(1)晴天阳光充足时,光控开关S处于断开状态,此时,蓄电池相当于电路中的 用电器 (选填“电源”或“用电器”)。
(2)一套400W的常规路灯若换成照明效果相当的风光互补LED路灯,一年可节电 1241 kW h。 (路灯平均每天发光10小时,一年365天,每只LED灯标有“24V,60W”字样)
【分析】(1)电源是提供电能的装置;用电器是消耗电能的装置;
(2)根据W=Pt求出一年可节约的电能。
【解答】解:(1)晴天阳光充足时,光控开关S处于断开状态,此时太阳能电池将光能转化为电能,蓄电池将电能转化为化学能储存起来,此时蓄电池相当于电路中的用电器;
(2)由P=可知,一年可节约的电能:W=Pt=(400﹣60)×10﹣3kW×365×10h=1241kW h。
故答案为:(1)用电器;(2)1241。
【点评】本题考查电能的计算以及电路组成,是一道基础题。
15.(2023秋 镇海区期末)光伏发电技术已走入寻常百姓家,其简化电路如图。
(1)太阳能板只为蓄电池充电时,应闭合控制开关 S1 (填“S1”、“S2”或“S1和S2”),此时蓄电池内的能量转化是 电能转化为化学能 。
(2)某用户的光伏发电板总功率为1800W,若每天有效光照时间为5h,刚好满足该用户一天用电量,则该用户每天的用电量是 9 kW h。
【分析】(1)太阳能电池板为蓄电池充电时,太阳能电池是电源,蓄电池是用电器,据此分析;
(2)已知总功率为1800W和发电时间,根据W=Pt求出发电量,由题意可知,该用户每天的用电量等于发电板的发电量。
【解答】解:(1)太阳能电池板为蓄电池充电时,太阳能电池是电源,蓄电池是用电器,此时蓄电池内的能量转化是电能转化为化学能,所以应该闭合控制开关S1;
(2)光伏发电板总功率为1800W,5h的发电量:W总=P总t=1800×10﹣3kW×5h=9kW h,
刚好满足该用户一天用电量,所以该用户每天的用电量是9kW h。
故答案为:(1)S1;电能转化为化学能;(2)9。
【点评】本题考查蓄电池在电路中的作用、电路分析和电功率公式的运用,难度不大。
16.(2024 义乌市校级三模)为吸引顾客,商场前的广场上经常会出现巨大的充气城堡,深受小朋友的喜爱。学校兴趣小组的同学认为充气城堡需要持续充气会浪费很多电,设计了一个如图甲所示的电路来实现智能充气。请回答下列问题:
(1)为达到智能充气的目的,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,气压较高时停止充气。根据要求接入电路中的电阻应选择图乙中的 R1 (选填“R1”或“R2”)。
(2)结合图甲电路,说明闭合开关后如何实现智能充气。
(3)当充气城堡的气压低至p0时开始充气,达到1.8p0时停止充气,如图丙所示,若充气机的功率为200瓦,请计算该充气城堡运行一天(按24小时算)消耗的电能。
【分析】(1)根据已知条件和电磁铁的工作原理,结合图甲由欧姆定律分析;
(2)当气压较低时可知电阻变化,由欧姆定律确定电路的电流变化,确定电磁铁对衔铁的吸引力变化,分析此时电路的连接;
类似地,当气压增大时,分析电磁铁对衔铁的吸引力变化,在弹簧弹力的作用下,静触头与动触头分离分析电路连接;
(3)由图丙知15min充气机充气5min,确定1h内充气机充气的时间,已知充气机的功率为200W,计算一天(按24小时算)内充气机消耗的电能。
【解答】解:
(1)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,即应将电动机连入电路中(此时电磁铁对衔铁的吸引力变大,动触头与静触头连接);要求气压大时气压大时停止充气(动触头和静触头分离,电动机没有连入电路中),说明电磁铁的磁性减弱,即通过电磁铁的电流减小,由欧姆定律可知气敏电阻的阻值变大,所以应选择图丙中的R1;
(2)当气压较低时,电阻变小,由欧姆定律I=,电路的电流变大,电磁铁对衔铁的吸引力变大,动触头与静触头连接,电动机连入电路中,开始充气;
当气压增大时,电阻增大,由欧姆定律,电路的电流变小,电磁铁对衔铁的吸引力变小,在弹簧弹力的作用下,静触头与动触头分离,充气停止;
(3)由图丙知,15min充气机充气5min,故1h内充气机充气20min,若充气机的功率为200W,1天内充气机消耗的电能:W=Pt=200W×24×20×60s=5.76×106J。
故答案为:(1)R1;
(2)当气压较低时,电阻变小,由欧姆定律I=,电路的电流变大,电磁铁对衔铁的吸引力变大,动触头与静触头连接,电动机连入电路中,开始充气;
当气压增大时,电阻增大,由欧姆定律,电路的电流变小,电磁铁对衔铁的吸引力变小,在弹簧弹力的作用下,静触头与动触头分离,充气停止;
(3)该充气城堡运行一天(按24小时算)消耗的电能5.76×106J。
【点评】本题考查欧姆定律的运用和电磁继电器的工作原理,从图中获取有效的信息是关键。
17.(2024 宁波模拟)电动自行车以其快捷,轻便、经济的特点备受消费者青睐.如图所示是国标某两轮电动自行车的刹车车把,是由刹车线,刹车闸和支点构成的一个杠杆,如表所示为该电动自行车的主要技术参数表。
蓄电池 48V10Ah 额定功率 320V
整车质量 50kg 最高车速 20km/h
载重量 80kg 正常胎压 2.2bar
(1)刹车时,若在刹车闸处施加一个如图所示的力F,此时构成一个 省力 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆;
(2)车把表层上有许多花纹,是为了通过 增大接触面的粗糙程度 来增大摩擦;
(3)计算下列问题:
①若骑车的人重60kg,行驶时两轮胎与地面总接触面积为1.0×10﹣2m2,那么车对地面的压强为多大?
②蓄电池可以贮存多少电能?
③电动自行车充满电,在某平直路段上以额定功率最高车速匀速行驶,能行驶多少路程?
【分析】(1)根据动力臂与阻力臂的大小关系分析解答;
(2)摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关;
(3)首先根据身体的质量加上电动车的质量,然后利用G=mg求出其重力,此时重力即为压力,然后利用p=即可求出地面受到的压强;
根据W=UIt计算电能;
根据P=计算时间,根据s=vt计算路程。
【解答】解:(1)刹车时,若在刹车闸处施加一个如图所示的力F,此时动力臂大于阻力臂,构成一个省力杠杆;
(2)车把表层上有许多花纹,是为了通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦;
(3)①若骑车的人重60kg,行驶时两轮胎与地面总接触面积为1.0×10﹣2m2,
F=G=mg=(60kg+50kg)×10N/kg=1100N,则压强p===1.1×105Pa;
②蓄电池可以贮存电能W=UIt=48V×10A×3600s=1.728×106J。
③电动自行车充满电,在某平直路段上以额定功率最高车速匀速行驶,
行驶的时间t==5400s=1.5h;
能行驶多少路程s=vt=20km/h×1.5h=30km。
答:(1)省力;
(2)增大接触面的粗糙程度;
(3)①车对地面的压强为1.1×105Pa;
②蓄电池可以贮存1.728×106J电能;
③能行驶30km路程。
【点评】本题考查考查杠杆分类、增大摩擦力的方法、压强、电能的计算与电功率和速度公式的应用,属于中档题。
六.电功率的概念(共5小题)
18.(2024 临平区校级模拟)小明进行了如图的科学探究实验,闭合开关S后,甲、乙两灯均正常发光,但甲灯比乙灯亮,下列说法不正确的是( )
A.两灯均正常发光时,甲灯功率大于乙灯功率
B.两灯均正常发光时,甲灯电阻小于乙灯电阻
C.若将两灯串联在该电源上,甲灯两端电压比乙灯两端电压大
D.若将两灯串联在该电源上,乙灯的亮度将比甲灯的亮度亮些
【分析】(1)灯泡的亮暗取决于实际功率的大小;
(2)根据并联电路的电压特点和推导公式R=确定两灯泡的电阻关系;
(3)根据串联电路的电流特点和U=IR分析两灯两端电压关系;
(4)根据串联电路的电流特点和P=I2R确定两灯的亮暗关系。
【解答】解:A、两灯均正常发光时,甲灯比乙灯亮,说明甲灯的实际功率大于乙灯的实际功率,故A正确;
B、两灯泡并联,灯泡两端的电压相等,由A可知,两灯均正常发光时,甲灯的实际功率较大,
由R=可知,甲灯的电阻较小,即甲灯电阻小于乙灯电阻,故B正确;
C、由以上分析可知,甲灯电阻小于乙灯电阻,若两灯串联接在该电源上,通过两灯的电流相等,由U=IR可知,乙灯两端电压较大,故C错误;
D、由以上分析可知,甲灯电阻小于乙灯电阻,若两灯串联接在该电源上,通过两灯的电流相等,由P=I2R可知,此时乙灯的实际功率较大,所以乙灯比甲灯亮,故D正确。
故选:C。
【点评】本题考查了并联电路的电压特点和串联电路的电流特点,关键是电功率公式的灵活应用和知道灯泡的亮暗取决于实际功率的大小。
19.(2024 莲都区二模)针对美国和西方国家的重重封锁,我国华为公司坚持自主创新,继去年成功推出“Mate60pro”后,近期网上又曝出即将推出“Pura70”,Pura70搭配超聚光伸缩摄像头,5200mA h超大容量电池,同时支持80W无线充电,极大方便了人们的使用。下列说法不正确的是( )
A.超聚光伸缩摄像头利用了凸透镜成像原理
B.5200mA h指的是储存的电能
C.80W无线充电是指每秒消耗电能80J
D.给手机电池充电主要是电能转化为化学能
【分析】(1)照相机成倒立、缩小的实像;
(2)5000mA h指的是储存的电量;
(3)单位时间内消耗的电能为功率;
(4)手机电池充电过程中,把电能转化为化学能。
【解答】解:A、超聚光伸缩摄像头所成的像为倒立、缩小的实像,利用了凸透镜成像原理,故A正确;
B、5000mA h指的是储存的电荷量,不是电能,电能的公式为W=UIt,故B错误;
C、80W无线充电是指每秒消耗电能80J,故C正确;
D、手机电池充电过程中,把电能转化为化学能。
故选:B。
【点评】本题考查了凸透镜成像原理、电能、功率以及能量转化,难度不大,属于基础性题目。
20.(2024春 杭州月考)甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示,下列说法中正确的是( )(假设灯丝电阻不变)
A.甲灯的实际功率一定是40V
B.将乙灯接入110V电路中,它的实际功率为30W
C.两灯串联接入220V电路中,电路的总功率一定小于40瓦
D.两灯均正常发光时,甲灯消耗的电能较少
【分析】(1)灯泡的额定功率是一定的,实际功率随着实际电压的变化而变化;
(2)由灯的铭牌(额定电压、额定功率),利用P=求灯丝电阻;灯丝电阻不变,再利用P=求将乙灯接入110V电路中,乙灯的实际功率;
(3)甲灯的额定电压为220V,额定功率为40W,将甲、乙串联在220V电源上,串联总电阻大于甲灯电阻,由P=可知,此时电路的总功率与甲灯额定功率的大小关系;
(4)利用W=Pt比较消耗电能的多少。
【解答】解:A、甲灯的额定功率是40W,在不同电压下实际功率不同,甲灯的实际功率不一定是40W,故A错误;
B、由乙灯的铭牌可知乙灯的额定电压为220V、额定功率为60W,由P=可得乙灯的电阻R乙=;灯丝电阻不变,由P=可得将乙灯接入110V电路中,乙灯的实际功率P实乙===×P额乙=(×60W=15W,故B错误;
C、甲灯的额定电压为220V,额定功率为40W,将甲、乙串联在220V电源上,串联总电阻大于甲灯电阻,由P=可知,此时电路的总功率小于40W,故C正确;
D、两灯均正常发光时,两灯的实际功率等于额定功率,则乙的实际功率大,但不知通电时间,无法比较两灯消耗电能的大小关系,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了对灯铭牌(额定电压、额定功率)的认识、电功率公式P=的应用,易错题!
21.(2023秋 北仑区期末)节约用电,从我做起。下列用电器正常工作时,在相同时间内消耗电能最多的是( )
A.台灯 B.液晶电视
C.笔记本电脑 D.空调
【分析】根据用电器功率的大小,利用W=Pt比较四个用电器相同时间内消耗的电能关系。
【解答】解:这四个用电器工作时,空调机的功率是最大的,在相同时间内,由W=Pt可知,空调机消耗的电能最多。
故选:D。
【点评】本题考查了电功公式的简单应用,知道每个用电器额定功率的大小是解题的关键。
22.(2022秋 乐清市校级期末)用两只电流表按图示实验电路探究“电功率与电流的关系”,下列说法不正确的是( )
A.选用的两只小灯泡L1和L2规格必须不相同
B.小灯泡电功率的大小是通过灯泡的亮度来判断的
C.将其中一只电流表移接到干路上也可以完成实验
D.将题目中并联电路改为串联电路也可以完成实验
【分析】(1)根据控制变量法,探究电功率与电流的关系,要改变电流的大小,根据并联电路电压的规律及欧姆定律回答;
(2)灯泡亮度由灯泡的实际功率决定,灯泡越亮,灯泡实际功率越大;
(3)根据并联电路电流的规律进行分析;
(4)根据串联电路的特点,通过电器的电压不同,无法完成实验。判读能否完成实验。
【解答】解:A、实验目的是研究电功率与电流的关系。要控制电压相同,改变电流的大小。
若两个灯泡的电阻相同,根据欧姆定律,则通过两灯的电流相等,电流表示数相同,无法实验,故A正确;
B、灯泡的亮暗是由它的实际功率决定的,灯泡越亮,实际功率越大,所以小灯泡电功率的大小可以通过灯泡的亮度来判断,故B正确;
C、在并联电路中干路电路与支路电流的关系是干路电流等于各支路电流之和;将其中一只电流表移接到干路上也可以求出两个支路的电流,可以完成实验,故C正确;
D、根据电功率公式P=UI,如将电路改为串联,两灯泡各支路两端的电压不同,无法完成实验,故D错误。
故选:D。
【点评】本题考查了电功率与电压、电流的关系,这三个之间的关系是一个难点,实验能帮助我们很好的理解这一关系。
七.电功率的计算(共7小题)
23.(2024秋 余姚市月考)在将标有“36V,40W”“110V,40W”“220V,40W”的三盏白炽灯,分别接在电压为36伏的电源上,则( )
A.“36V,40W”的灯最亮 B.“110V,40W”的灯最亮
C.“220V,40W”的灯最亮 D.一样亮
【分析】灯泡亮度由实际功率决定,灯泡的实际功率越大,灯越亮。
【解答】解:将标有“36V,40W”“110V,40W”“220V,40W”的三盏白炽灯,分别接在电压为36伏的电源上时,
“36V,40W”的灯泡其实际功率与额定功率相同,所以正常发光;
“110V,40W”“220V,40W”的灯泡其实际电压都小于额定电压,则实际功率都小于其额定功率,因此都不能正常发光,
灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,所以36V,40W”的灯最亮。
故选:A。
【点评】本题考查了判断灯的亮度问题,根据灯泡铭牌找出灯的额定功率、知道灯泡亮度由实际功率决定、知道灯泡正常发光时实际功率等于额定功率即可正确解题。
24.(2024 嘉兴模拟)实验室有“110V25W”和“110V60W”的灯泡各一只,为使两灯能在家庭电路中正常发光,小科设计了如图所示的四种方案,其中可行的是( )
A.
B.
C.
D.
【分析】(1)根据串联电路电阻的分压特点可知,电压相等时,电阻也要相等。
(2)已知电源电压相等,根据公式P=可知,电路中电阻越大,消耗的功率就越小,先根据公式R=分别求出两只灯泡的电阻,再求出A、B、C、D图总电阻进行比较,即可得出结论
【解答】解:设“110V,25W”和“110V,60W”的灯分别为A、B。
根据P=可知,“110V,25W”的灯泡的电阻:
RA===484Ω,
“110V,60W”灯泡的电阻:
RB===201.7Ω。
AB、图中两灯泡和电阻串联,然后接到220V的电源上,根据串联电路的分压特点可知两灯泡两端的电压都小于110V,所以不能正常工作,故AB错误;
C、图中60W灯和电阻R并联后又和25W灯泡串联,要让灯泡正常工作,必须满足60W灯泡与电阻R并联后和25W灯泡的电阻相等,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25W灯泡和60W灯泡也不能正常工作,故C错误;
D、图中25W灯泡和电阻R并联后又和60W灯泡串联,要让灯泡正常工作,必须满足25W灯泡与电阻R并联后和60W灯泡的电阻相等;串联电路,电阻越串越大;可以使25W灯泡和60W灯泡正常工作,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查电功率的计算和串、并联电路电阻的计算,关键是电功率公式及其变形的灵活运用,重点知道串联电路总电阻大于任何一个串联的电阻,并联电路的总电阻小于任何一个并联的电阻。
25.(2024 嘉兴模拟)在研究电流与电压关系的实验中,小科同学根据得到的实验数据绘制了电阻R1和R2的I﹣U图象(如图),下列有关分析正确的是( )
A.R1与R2的阻值之比是1:2
B.R1与R2串联接时,R1消耗的功率比R2大
C.R1与R2并联接时,R1和R2消耗的功率相等
D.R1与R2串联接时,通过R1与R2的电流之比是2:1
【分析】(1)由图知道,当通过R1与R2的电流为0.6A,R1、R2两端的电压,由欧姆定律可以求得,电阻R1、R2的阻值;
(2)R1与R2串联接时,通过电流相等,由P=I2R知道,R1消耗的功率比R2大;
(3)R1与R2并联接时,两端电压相等,由知道,R1消耗的功率比R2小;
(4)串联电路电流处处相等,所以R1与R2串联接时,可知通过R1与R2的电流之比。
【解答】解:A.由图知道,当通过R1与R2的电流为0.6A,R1、R2两端的电压分别为6V和3V,由欧姆定律可以求得,电阻R1的阻值为:
;
可以求得电阻R2的阻值为:
;
则R1与R2的阻值之比:
R1:R2=10Ω:5Ω=2:1,故A错误;
B.根据串联电路电流特点,R1与R2串联接时,通过电流相等,由P=I2R知道,R1消耗的功率比R2大,故B正确;
C.根据并联电压特点,R1与R2并联接时,两端电压相等,由知道,R1消耗的功率比R2小,故C错误;
D.根据串联电路电流处处相等,所以R1与R2串联接时,通过R1与R2的电流之比是1:1,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查欧姆定律的应用,电功率的综合计算。
26.(2024秋 宁波月考)标有“6V 1.5W”的灯泡,通过它的电流随其两端电压变化的物理图象如图所示,若把这只灯泡与一个10Ω的定值电阻串联起来,接在电压为6V的电源两端。则下列说法中正确的是( )
A.此时该灯泡的电阻为24Ω
B.此时通过定值电阻的电流为0.25A
C.此时电路的实际总功率为1.2W
D.此时灯泡的额定功率为0.8W
【分析】(1)灯泡与定值电阻串联时通过它们的电流相等,电源的电压等于两者电压之和,根据串联电路的电压特点和欧姆定律得出等式,根据图象得出符合题意的电流和电压,根据欧姆定律求出灯泡的电阻,根据P=UI求出电路的总功率;
(2)额定电压下用电器的功率即为额定功率,与实际电压和实际电流无关。
【解答】解:(1)灯泡L与定值电阻R串联时,
因串联电路中各处的电流相等,且电源的电压等于两者电压之和,
所以,由I=可得,电源的电压:
U=UL+IR,即6V=UL+I×10Ω,
由图象可知,当UL=4V,I=IL=0.2A时符合,故B错误;
则此时该灯泡的电阻:
RL===20Ω,故A错误;
此时电路的实际总功率:
P=UI=6V×0.2A=1.2W,故C正确;
(2)额定电压下用电器的功率为额定功率,则灯泡的额定功率为1.5W,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率的应用以及对额定功率的理解,从图象中读出符合题意的电流和电压是关键。
27.(2023秋 鄞州区期末)为了探究滑动变阻器的电流、电压关系,某科学兴趣小组的同学按照如图甲的电路进行实验。组装好电路后,闭合开关,让滑片P从最右端开始向左滑动(滑片P到最右端的距离为x),同时观察电压表、电流表的示数,记录数据并绘制图像。电压表读数U与x的关系如图乙所示,电流表读数I与x的关系如图丙所示。下列说法正确的是( )
A.定值电阻R0的阻值为10Ω
B.x=5cm时,R0消耗的电功率为0.045W
C.滑动变阻器电阻丝没有断路时的总电阻值是18Ω
D.若电流表的量程为0~3A,则此电路的最大功率可达9W
【分析】由图甲可知:滑动变阻器与R0串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路中电流;
(1)当滑动变阻器的电阻丝有断路时,电压表测量电源电压,所以从图象乙上可以看出断路的位置和电源电压的大小;
由图象读出x=5cm时,电压表和电流表的示数,根据串联电路特点和欧姆定律计算R0的阻值,根据P=UI计算此时R0消耗的电功率;
(2)先根据图像中的信息,利用欧姆定律计算x=5cm时和x=10cm时滑动变阻器接入电路的电阻,进而求出滑动变阻器的滑片滑动5cm时电阻的改变量,从而可知滑动变阻器电阻丝没有断路时的总电阻值;
(3)当电路中只有R0连入电路,此时电路的功率最大,根据P=求出电路的最大功率。
【解答】解:由图甲可知:滑动变阻器与R0串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路中电流;
AB、当滑动变阻器的电阻丝有断路时,电压表测量电源电压,
由图乙可知,当x<5cm时,电压表示数保持3.0V不变,电路中电流为0,所以电源电压为3.0V,滑动变阻器电阻丝的断路处在距变阻器最右端5cm;
当x=5cm时,由乙、丙图可知,电压表示数U1=2.7V,电流表示数I1=0.15A,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R0两端的电压:
U01=U﹣U1=3.0V﹣2.7V=0.3V,
由I=可得,电阻R0的阻值:
R0===2Ω,故A错误;
x=5cm时,R0消耗的电功率:
P0=U01I1=0.3V×0.15A=0.045W,故B正确;
C、由I=可得,
当x=5cm时,滑动变阻器接入电路中的电阻为:
R1===18Ω,
当x=10cm时,电压表示数U2=2.4V,电流表示数I2=0.3A,则R2===8Ω,
则滑动变阻器的滑片滑动5cm时电阻的改变量是ΔR=R1﹣R2=18Ω﹣8Ω=10Ω,
所以滑动变阻器没有断路时的总电阻值:R总=R1+ΔR=18Ω+10Ω=28Ω,故C错误;
D、当滑动变阻器滑片P在最左端,变阻器接入电路的电阻为零,电路中只有R0连入电路,此时电路中的电流最大,电路的功率最大,
电路中的最大电流:I最大===1.5A<3A,没有超过电流表的量程,
所以此电路的最大功率:P最大===4.5W,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了串联电路的特点、欧姆定律和电功率公式的应用,关键是分析图象得到有用的数据。
28.(2024 绍兴三模)如图甲所示电路,电源电压恒定不变,R1为定值电阻,电流表的量程为“0~0.6A”,电压表的量程为“0~15V”,滑动变阻器R2的最大阻值为80Ω。在保证电路元件安全的情况下,缓慢移动滑片,R2消耗的电功率P与电压表示数U的关系图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.电源电压为15V
B.定值电阻R1的阻值为20Ω
C.滑动变阻器R2的调节范围为20Ω~50Ω
D.电路消耗总功率的最小值为10.8W
【分析】由图甲可知,定值电阻R1和滑动变阻器R2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;
(1)根据图乙利用P=UI求出两次电路中的电流,根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源电压,解方程求出定值电阻R1的阻值和电源电压;
(2)根据滑动变阻器接入电路的电阻最小时,电路中的电流最大,根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最小阻值,根据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,结合电压表的量程确定滑动变阻器两端的最大电压,根据欧姆定律和串联电路的电阻特点求出滑动变阻器接入电路的最大阻值。
(3)根据P=UI求出电路消耗总功率的最小值。
【解答】解:由图甲可知,定值电阻R1和滑动变阻器R2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;
AB、由图乙可知,当R2两端的电压为13V时,R2消耗的电功率为6.5W,
由P=UI可知,此时电路中的电流:I===0.5A,
由串联电路的电压特点和欧姆定律可知,电源电压:U=U1+U2=IR1+U2=0.5A×R1+13V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当R2两端的电压为15V时,R2消耗的电功率为4.5W,
由P=UI可知,此时电路中的电流:I'===0.3A,
由串联电路的电压特点和欧姆定律可知,电源电压:U=U1'+U2'=I'R1+U2'=0.3A×R1+15V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②解得:R1=10Ω,U=18V,故AB错误;
C、由串联电路的分压原理可知,滑动变阻器接入电路的电阻最小时,电压表的示数最小,
由欧姆定律可知,此时电路中的电流最大,因为电流表的量程为0~0.6A,所以电路中的最大电流I大=0.6A,
由欧姆定律可知,此时电路中的总电阻:R===30Ω,
由串联电路的电阻特点可知,滑动变阻器接入电路的最小阻值:R2小=R﹣R1=30Ω﹣10Ω=20Ω,
由串联电路的分压原理可知,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,
因为电压表的量程为0~15V,因此滑动变阻器两端的最大电压U2大=15V,
由串联电路的电压特点可知,此时定值电阻R1两端的电压:U1小=U﹣U2大=18V﹣15V=3V,
此时电路中的电流:I最小===0.3A,
由欧姆定律可知,滑动变阻器接入电路的最大阻值:R2大===50Ω,
所以,滑动变阻器R2的调节范围为20Ω~50Ω,故C正确;
D、电路中的最小电流I最小=0.3A,则电路消耗总功率的最小值:P最小=UI最小=18V×0.3A=5.4W,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了串联电路的特点、欧姆定律和电功率公式的应用,关键是根据图乙利用P=UI求出两次电路中的电流,利用串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源电压,解方程求出定值电阻R1的阻值和电源电压。
29.(2024 宁波模拟)如图甲所示,当开关接a时,移动滑动变阻器的滑片,根据测出的电流、电压值,画出了定值电阻R0的U﹣I图像;当开关接b时,同样根据测出的电流、电压值,画出了热敏电阻R1的U﹣I图像,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.定值电阻R0阻值为100Ω
B.电阻R1的阻值随温度的升高而升高
C.将R0、R1串联在6.5V电源两端时,R1的阻值为10Ω
D.将R0、R1并联在同一电源两端,调节电压使R0消耗的电功率为6.4W,则R1的功率为4.8W
【分析】(1)从图象上选取一点,该点对应的电压和电流都是整数,找到对应的电压和电流,根据欧姆定律求出定值电阻R0的阻值。
(2)由图线可知电流的变化量ΔI大于电压的变化量ΔU,根据R=可判断出R1的阻值随温度的升高的保护规律;
(3)已知电源电压,R0、R1串联,电流相同,根据图象找到电流相同的点,并且R0、R1两端的电压之和为6.5V,根据欧姆定律求出R1的电阻;
(4)已知R0消耗的电功率和电阻值,根据公式P=求出R0两端的电压,也就是R1两端的电压,根据图象找到对应电流,根据公式P=UI计算R1的功率。
【解答】解:A、由图象可知:电压和电流成正比,当U0=2V时,I0=0.2A,
所以定值电阻R0阻值为:R0===10Ω,故A错误;
B、由图线可知电流的变化量ΔI大于电压的变化量ΔU,根据R=可知R1的阻值随温度的升高而减小,故B错误;
C、串联时电源电压为6V,电流相同,观察图可知,当电流为0.2A时,R0、R1两端的电压和正好为6V。
分析图象可知:此时R1两端的电压为U1=4V,I1=0.2A,
R1的阻值R1===20Ω,
将R0、R1串联在6.5V电源两端时,R1的阻值应大于20Ω,故C错误;
D、将R0、R1并联在同一电源两端,调节电压使R0消耗的电功率为6.4W,
根据P=知,
R0两端的电压:
U0′===8V,
因为R0与R1并联,
所以U1′=U0′=8V,
由图象可知此时:I1′=0.6A,
故R1的功率为:P1=U1′I1′=8V×0.6A=4.8W,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查电阻、电压和额定功率的计算,关键是欧姆定律的应用和电功率公式变形的应用,还要知道并联电路电压的规律。
八.伏安法测定电功率(共5小题)
30.(2024秋 余姚市月考)在测定额定电压为“2.5V”小灯泡电功率的分组实验中。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。
(2)小明闭合开关后,发现灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,则故障可能是 小灯泡短路 。排除故障后移动滑片使灯泡正常发光,此时电流表如图乙所示,则小灯泡额定功率为 0.75 W。
【分析】(1)连接电路时应注意开关应断开,电流表串联在被测电路中,电压表应并联在待测电路的两端,滑动变阻器应一上一下接入电路,且滑片要处于阻值最大处;
(2)在判断故障时,电压表的示数的变化很关键,若电压表有示数,说明电压表与电源能相通,若无示数,说明电压表与电源不能相通;
确定电流表的量程及分度值,由图读出电流表示数I,由公式P=UI求出灯泡的额定功率;
【解答】解:(1)由甲图可知,电压表未并联在小灯泡两灯,故应将电压表的“﹣”接线柱与小灯泡的左接线柱相连,如图所示:;
(2)灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,说明与电压表并联的部分短路,即小灯泡短路;
电流表量程是0.6A,分度值是0.02A,电流表的示数I=0.3A,灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。
故答案为:(1);(2)小灯泡短路;0.75。
【点评】本题考查电路的正确连接、故障分析、电流表读数、小灯泡功率的计算,属于基础题。
31.(2023秋 路桥区期末)为测定小灯泡的额定功率,小柯利用电压恒为3伏的电源、滑动变阻器、标有“2.5V”字样的小灯泡等器材,按图甲方式连接电路进行实验。
(1)闭合开关,小柯将滑动变阻器的滑片移到某一位置后,电压表示数如图乙所示,此时电压大小为 2 V。为了使小灯泡正常发光,需将滑动变阻器的滑片向 A 端移动。(选填“A”或“B”)
(2)根据图丙可知,该小灯泡的额定功率为 0.625 W。
【分析】(1)根据电压表选用量程确定分度值读数,比较电压表示数与灯泡额定电压大小,根据串联电路电压规律和分压原理确定滑动变阻器滑片移动方向;
(2)根据图丙确定灯泡额定电流,利用P=UI求出灯泡额定功率。
【解答】解:(1)闭合开关,移动滑片P到某一位置,电压表示数如图乙所示,电压表选用小量程,分度值0.1V,其示数为2V,小于灯泡额定电压2.5V,为了测得小灯泡的额定功率,应增大灯泡两端的电压,根据串联电路电压规律,应减小滑动变阻器两端的电压,根据分压原理,应减小滑动变阻器接入电路的阻值,故应将滑动变阻器的滑片P向A端移动,使电压表的示数为2.5V;
(2)由图丙可知,当灯泡两端电压为2.5V时,通过灯泡的额定电流为0.25A,则小灯泡额定功率为:P=UI=2.5V×0.25A=0.625W。
故答案为:(1)2;A;(2)0.625。
【点评】本题测小灯泡额定功率实验,考查了实验操作、功率的计算等知识。
32.(2024秋 浙江月考)在“测量小灯泡的电功率”实验中,已知小灯泡额定电压为2.5V,正常工作时电阻约为12Ω。现有器材:电源(电压为6V保持不变),电流表,电压表,开关、导线若干,另有两种规格的滑动变阻器可供选择:R1(50Ω 2A)、R2(10Ω 1A)。
(1)本次实验中应选择的滑动变阻器是 R1 (填“R1”或“R2”)。
(2)小朱同学连接了如图所示电路,该电路中存在一处连接错误,只要改接一根导线就可以使电路连接正确,请你把接错的那一根导线找出来打上“×”,再用笔画线代替导线画出正确的连接。
(3)实验小组多次改变滑动变阻器滑片的位置,并根据实验数据画出了小灯泡的I﹣U关系图像如图所示,由图像可知,小灯泡的额定功率P额= 0.5 W,同时发现小灯泡的I﹣U图像不是一条直线,原因是 小灯泡的电阻随温度变化而变化 。
【分析】(1)根据串联电路的特点和欧姆定律计算出灯泡正常发光时所需滑动变阻器的阻值,选择合适的变阻器;
(2)为了测量灯泡的额定功率,电压表应与灯泡并联,电流表应串联在电路中;
(3)根据图像利用P=UI求出小灯泡的额定功率;小灯泡的电阻随温度变化而变化。
【解答】解:(1)当灯泡正常发光时的电流大约为:IL==≈0.2A,由串联电路的电流特点可知,通过滑动变阻器的电流:I滑=IL=0.2A,由串联电路的电压特点可知,滑动变阻器两端的电压:U滑=U﹣UL=6V﹣2.5V=3.5V,由欧姆定律可知,此时滑动变阻器接入电路的电阻:R滑===17.5Ω>10Ω,因此应选择R1;
(2)由题图甲可知,电路中存在一处连接错误是电流表与小灯泡并联,即滑动变阻器与小灯泡之间的连线错误,应改为小灯泡的右端接线柱与电压表负接线柱相连,如图所示:
。
(3)根据小灯泡的I﹣U关系图像知,小灯泡在额定电压2.5V时的电流为0.2A,则小灯泡的额定功率是:P额=U额I额=2.5V×0.2A=0.5W。
由于小灯泡的电阻随温度变化而变化,因此小灯泡的I﹣U图像不是一条直线。
故答案为:(1)R1;(2)见解答图;(3)0.5;小灯泡的电阻随温度变化而变化。
【点评】本题测量小灯泡的电功率,考查电路连接、欧姆定律的应用和电功率的计算等知识,涉及的知识点多。
33.(2023秋 宁波期末)小宁做“测量小灯泡电功率”实验。实验室有如下器材:电源(电压恒为3V)、小灯泡额定电压为2.5V,电流表、电压表、开关各一个,滑动变阻器一个,导线若干。
(1)用笔代替导线按电路图将实物图连接完整。
(2)电路连接完整后,闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表有示数,电压表示数为0,移动滑动变阻器的滑片P可以改变电流表的示数,电路故障的原因是 电压表(或灯)短路 。
(3)排除故障后,改变滑片P的位置,测得多组对应的电压、电流值。描绘的小灯泡L两端电压随电流I变化的U﹣I关系图像如图丙所示,当小灯泡正常发光时,小灯泡的额定功率 0.625 W。小宁进一步绘制出P=U2和P=I2图像,则图中正确的是 C 。
A.
B.
C.
D.
【分析】(1)根据灯的额定电压为2.5V,确定电压表选用小量程与灯并联;
(2)电流表有示数,则电路为通路,根据灯泡不发光,电压表示数为0分析电路的故障原因原因;
(3)根据小灯泡的电流随电压变化的图象,找出灯的额定电压下电流,根据P=UI求出小灯泡的额定功率;
(3)由P=I2R和P=结合电阻变化规律分析。
【解答】解:(1)灯的额定电压为2.5V,电压表选用小量程与灯并联,如下所示:
(2)电流表有示数,则电路为通路,发现灯泡不发光,电压表示数为0,移动滑动变阻器的滑片P可以改变电流表的示数,那么电路的故障原因是:电压表(或灯)短路;
(3)根据小灯泡的电流随电压变化的图象,灯的额定电压下电流为0.25A,小灯泡的额定功率是:P=UI=2.5V×0.25A=0.625W;
(3)在测灯泡电功率的实验中,通过灯泡的电流随灯泡两端的电压变大而变大,由P=I2R知,若R不变,则P与I2成正比,由于灯泡电阻随温度的升高而增大,所以P与I2的图像会向上弯,故C正确,D错误;
由P=P=分析知,若R不变,则P与U2成正比,由于灯泡电阻随温度的升高而增大,所以P与U2的图像会向下弯,故A错误,B正确;
故选:BC。
故答案为:(1)见解答;(2)电压表(或灯)短路;(3)BC。
【点评】本题测小灯泡电功率实验,考查了电表的使用、电路连接和功率公式的应用,同时考查了电流与电阻的关系。
34.(2023秋 鄞州区期末)在“测小灯泡额定功率”的实验中,提供的器材有:电压恒为4.5V的电源,额定电压为2.5V的待测小灯泡(电阻约为8Ω),电流表,电压表,开关和导线若干,标有“30Ω 2A”的滑动变阻器R1和标有“5Ω 1A”的滑动变阻器R2。
(1)实验电路如图甲所示,请选择合适的量程,并用笔画线代替导线在图甲中将电路连接完整。
(2)本实验选择的滑动变阻器是 R1 (填“R1”或“R2”)。
(3)实验结束后,小宁认为没有电流表也能测出小灯泡的额定功率。于是他找来了另一个电源(电压恒为8V)、一个额定电压为6V的小灯泡L1和一个阻值为20Ω的定值电阻R0等器材,设计了如图乙所示的电路,并完成了实验。实验过程如下:
①断开开关S1,闭合开关S、S2,移动滑片P,使小灯泡L1正常发光。
②断开开关S2,闭合开关S、S1,保持滑片P位置不变,读出电压表的示数为1.6V。
③小灯泡L1的额定功率为 2.4 W。
【分析】(1)小灯泡额定电压为2.5V,小灯泡的电阻约为8Ω,由欧姆定律求出灯的额定电流,据此确定电流表量程,将电流表串联在电路中;
(2)当灯正常发光时,根据串联电路的规律及欧姆定律求出滑动变阻器连入电路中的电阻确定滑动变阻器规格;
(3)①断开开关S1,闭合开关S、S2,滑动变阻器与小灯泡L1串联,电压表测滑动变阻器的电压,根据串联分压原理求出电压表的示数;
②断开开关S2,闭合开关S、S1,滑动变阻器与R0串联,电压表测滑动变阻器的电压;保持滑动变阻器R的滑片P位置不变,读出电压表的示数为1.6V;根据串联分压原理求出滑动变阻器的电阻;
③在①中,根据欧姆定律求出电路电流;再根据P=UI求出小灯泡L1的额定功率。
【解答】解:(1)小灯泡的额定电压为2.5V,小灯泡的电阻约为8Ω,由欧姆定律,灯的额定电流约为:
I'===0.3125A<0.6A,故电流表选用小量程与灯泡串联在电路中,如下图所示:
;
(2)当灯正常发光时,根据串联电路的规律及欧姆定律可知,滑动变阻器连入电路中的电阻为:
R滑'====6.4Ω>5Ω,故为了能够顺利完成实验探究,应选用“30Ω 2A”的滑动变阻器,即选R1;
(3)①断开开关S1,闭合开关S、S2,滑动变阻器与小灯泡L1串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,根据串联电路电压规律,移动滑动变阻器R的滑片P,使电压表的示数为:U=U电源﹣UL=8V﹣6V=2V,小灯泡L1正常发光;
②断开开关S2,闭合开关S、S1,滑动变阻器与R0串联,电压表测滑动变阻器两端的电压;保持滑动变阻器R的滑片P位置不变,读出电压表的示数为1.6V;根据串联分压原理得,
=,
则滑动变阻器的电阻为:
R滑===5Ω,
③在步骤①中,电路电流为:
I===0.4A;
小灯泡L1的额定功率为:
P额=ULI=6V×0.4A=2.4W。
故答案为:(1)见解答图;(2)R1;(3)2.4。
【点评】本题测小灯泡额定功率实验,考查了电路连接、器材的选择及设计实验方案测功率的能力。
九.特殊方法测电功率(共5小题)
35.(2023秋 绍兴期末)某灯泡上标有“7.*V 0.5A”的字样,其中额定电压值不清、估计在7.0V~7.9V之间,因为灯泡的电阻会随温度的升高而增大,要测定小灯泡的额定功率,必须测出其额定电压。现有实验仪器:一只电压恒定的电源(电压值未知)、一只电流表、一只标有“20Ω 1.5A”的滑动变阻器R,一只阻值为10Ω的定值电阻R0、开关和导线若干。某项目化小组反复讨论后,设计了图甲所示的电路图,并开展以下实验。
(1)滑片P位于a端时。只闭合开关S和S1,此时电流表示数如图乙为 0.4 A,计算出电源电压为 12 V。
(2) 只闭合开关S和S2,调节滑动变阻器的滑片,使电路中的电流为0.5A (请补充具体操作),此时小灯泡正常发光。
(3)当小灯泡正常发光时,保持滑动变阻器的滑片P不动,闭合开关S和S1,断开S2,读出电流表示数为0.6A,则求出此时变阻器接入电路的阻值R'。通过计算得出灯泡的额定电功率为 3.5 W。
【分析】(1)只闭合开关S和S1,滑片P位于a端时,滑动变阻器R与定值电阻R0串联,由图乙可知此时电路中电流,根据串联电路特点和欧姆定律可计算出电源电压;
(2)小灯泡正常发光,通过的电流为0.5A,据此分析;
(3)当小灯泡正常发光时,保持滑动变阻器的滑片P不动,闭合开关S和S1、断开S2,读出电流表示数为0.6A,先计算定值电阻两端电压,得出滑动变阻器两端电压,计算滑动变阻器连入电路的电阻;
当灯泡正常发光时,知道滑动变阻器连入电路的电阻和通过电路的电流,计算滑动变阻器两端电压,可得出灯泡两端电压,即额定电压,根据P=UI计算额定功率。
【解答】解:①只闭合开关S和S1,滑片P位于a端时,滑动变阻器R电阻全部连入电路且与定值电阻R0串联,
灯泡正常发光时的电流为0.5A,则电流表选择小量程,示数为:I1=0.4A;
则电压电压为:U=I1(R最大+R0)=0.4A×(20Ω+10Ω)=12V;
②只闭合开关S和S2,调节滑动变阻器的滑片,使电路中的电流为0.5A,此时小灯泡正常发光;
③当小灯泡正常发光时,保持滑动变阻器的滑片P不动,闭合开关S和S1、断开S2,读出电流表示数为:I2=0.6A,
则此时定值电阻两端的电压为:U定=I2R0=0.6A×10Ω=6V,
此时滑动变阻器两端电压为:U′=U﹣U定=12V﹣6V=6V,
则滑动变阻器连入电路的电阻为:R===10Ω;
当灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压为:U″=IR=0.5A×10Ω=5V,
则此时灯泡两端的电压即额定电压为:U额=U﹣U″=12V﹣5V=7V,
灯泡的额定电功率为:P=U额I=7V×0.5A=3.5W。
故答案为:(1)0.4;12;(2)只闭合开关S和S2,调节滑动变阻器的滑片,使电路中的电流为0.5A;(3)此时变阻器接入电路的阻值R'为10Ω;3.5。
【点评】本题通过测定小灯泡的额定功率,考查了电路分析、电流表读数、欧姆定律和电功率计算公式的应用,要求学生理解和掌握。
36.(2023秋 西湖区校级月考)小明利用如图甲测量“小灯泡正常发光时的电阻”,选用的电源电压为3.0V,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)闭合开关后,小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,出现这一故障的原因可能是小灯泡 断路 。
(2)观察图乙,在该图像中发现电流与电压不成正比,这是因为 灯丝电阻随温度的升高而增大 。
(3)完成实验后,小明想测量另一个小灯泡的额定功率,重新设计了电路(如图丙),这个小灯泡正常工作的电流为I额,请完成实验步骤(已知电源电压为U、R2的最大阻值为R2)。
①闭合开关S1、S2接1, 移动滑动变阻器R2的滑片 ,使电流表示数为I额。
②闭合开关S1、S2接2, 保持滑动变阻器R2的滑片位置不变 ,调另一个滑动变阻器R1的滑片,使电流表示数为I额;再将滑动变阻器R2的滑片调到最右端,读出电流表的示数为I。
③小灯泡的额定功率表达式为P额= I额2(﹣R2) (用U、R2、I额、Ⅰ表示)。
【分析】(1)闭合开关后,小灯泡不亮,电流表无示数,说明电路可能断路;电压表有示数,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了;
(2)灯丝电阻随温度的升高而增大;
(3)已知灯的额定电流,根据P=I2R,求出灯正常发光时的电阻即可;
①分析闭合开关S1,S2接1时电路的连接,首先使灯正常发光;
②分析闭合开关S1,S2接2时电路的连接,在①的基础上,根据等效替代法,使滑动变阻器R1连入电路中的电阻等于灯正常发光时的电阻大小;
③将滑动变阻器R2的滑片调到最右端,读出电流表的示数为I,根据串联电路的规律及欧姆定律求出R1连入电路中的电阻,即灯正常发光时的电阻;
根据P=I2R写出灯的额定功率表达式。
【解答】解:(1)闭合开关后,小灯泡不亮,电流表无示数,说明电路可能断路;电压表有示数,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,所以出现这一故障的原因可能是小灯泡断路了;
(2)由图乙可知,当灯泡两端电压增大,通过灯泡的电流也增大,根据P=UI可知,灯泡功率变大,温度升高,灯丝电阻随温度的升高而增大,故图像中电流与电压不成正比;
(3)实验步骤:
①闭合开关S1,S2接1,移动滑动变阻器R2的滑片,使电流表示数为I额;
②闭合开关S1,S2接2,保持滑动变阻器R2的滑片位置不变,调另一个滑动变阻器R1的滑片,使电流表示数为I额;再将滑动变阻器R2的滑片调到最右端,读出电流表的示数为I;
③在步骤①中,滑动变阻器R1短路,灯与滑动变阻器R2串联,移动滑动变阻器R2的滑片,使电流表示数为I额,此时灯正常发光;
在步骤②中,灯短路,两滑动变阻器串联,因R2的滑片位置不变,调另一个滑动变阻器R1的滑片,使电流表示数为I额,根据等效替代法,滑动变阻器R1连入电路中的电阻等于灯正常发光时的电阻大小;
再将滑动变阻器R2的滑片调到最右端,读出电流表的示数为I,由欧姆定律和电阻的串联,滑动变阻器R1连入电路中的电阻:
R1滑=﹣R2,即灯正常发光的电阻为RL=R1滑=﹣R2,
则小灯泡的额定功率表达式为:
P额=I额2RL=I额2(﹣R2)。
故答案为:(1)断路;(2)灯丝电阻随温度的升高而增大;(3)①移动滑动变阻器R2的滑片;②保持滑动变阻器R2的滑片位置不变;③I额2(﹣R2)。
【点评】本题测小灯泡正常发光时的电阻实验,考查了电路故障、影响电阻大小因素及设计实验方案测功率的能力。
37.(2023 龙湾区二模)小龙用如图甲所示的电路测量额定电流为0.5A小灯泡的额定功率,Ra是一个阻值可连续调节且可读数的变阻器。实验步骤如下:
①小龙将滑片P位于α端时,闭合开关S和S1,断开开关S2,此时电流表示数如图乙。
②移动滑片使电流表的示数为0.5安。
③ 保持滑片位置不变,断开S1,闭合开关S和S2,调节Ra,使电流表的示数仍为0.5A ,读取此时Ra的数值,Ra的示数即为灯泡的阻值。
④根据公式,求出小灯泡的额定功率。
(1)图乙中电流表示数为 0.12 安。
(2)请完成步骤③的操作 保持滑片位置不变,断开S1,闭合开关S和S2,调节Ra,使电流表的示数仍为0.5A 。
(3)闭合开关S和S2,断开S1,保持滑动变阻器的滑片位置不变,分别用10欧、20欧、30欧和40欧的定值电阻替换图甲电路中的Ra,测出相应的电流,并在电流表表盘上标出所测电流对应的电阻值,就能将电流表改装成一个可以直接读出电阻阻值的仪表。请在图丙上画出10欧、20欧、30欧和40欧的大致位置。
【分析】(1)根据电流表接入电路的量程和分度值读数;
(2)保持滑片位置不变,断开S1,闭合开关S和S2,调节Ra,使电流表的示数仍为0.5A,此时滑动变阻器和Ra串联接入电路,根据等效代替法可知Ra接入电路的电阻等于灯泡正常发光时的电阻;
(3)闭合开关S和S3,断开S1,保持滑动变阻器的滑片位置不变,滑动变阻器和定值电阻串联接入电路,串联电路总电阻等于各部分电阻之和,根据欧姆定律可得此时通过电路的电流:I=,分析函数关系可知10欧、20欧、30欧和40欧的大致位置.
【解答】解:(1)由图可知电流表接入电路的是小量程,分度值为0.02A,示数为0.12A;
(2)保持滑片位置不变,断开S1,闭合开关S和S2,调节Ra,使电流表的示数仍为0.5A,此时滑动变阻器和Ra串联接入电路,根据等效代替法可知Ra接入电路的电阻等于灯泡正常发光时的电阻;
(3)闭合开关S和S2,断开S1,保持滑动变阻器的滑片位置不变,滑动变阻器和定值电阻串联接入电路,串联电路总电阻等于各部分电阻之和,根据欧姆定律可得此时通过电路的电流:I=,分析函数关系可知接入电路的定值电阻的阻值越大,通过电路的电流越小,且通过电路的电流与定值电阻的阻值不成反比,故电流表改装的电阻阻值的仪表刻度不均匀,10欧、20欧、30欧和40欧的大致位置如图:
。
故答案为:(1)0.12;(2)保持滑片位置不变,断开S1,闭合开关S和S2,调节Ra,使电流表的示数仍为0.5A;(3)如上图。
【点评】本题考查电流表读数、串联电路特点、欧姆定律的灵活运用以及等效代替法。
38.(2023 瓯海区模拟)小芳到实验室做“测量小灯泡额定功率”的实验时,老师只给她提供了如下器材:标有“2.5V”的小灯泡、电源、滑动变阻器、开关、两个电压表(没有电流表)、阻值为10Ω的定值电阻R0、导线若干。她根据所给定的器材经过认真思考后设计了正确的实验电路,如图甲是该电路的不完整电路图。
(1)请你将甲电路图补充完整。
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器调至阻值 最大 的位置。
(3)闭合开关后,为了测量小灯泡的额定功率,应调节滑动变阻器,使电压表的示数为 2.5 V,此时电压表的示数如图乙所示,是 2.4 V。
(4)小灯泡的额定功率为 0.6 W。
(5)她还进一步设计出了只有电流表没有电压表解决这个问题的方法,其电路如图丙所示,R0=10Ω,并认为关键的一步是必须调节滑动变阻器,使电流表的示数为 0.25 A时,再读出电流表的示数,才能计算出小灯泡的额定功率。
【分析】(1)根据实验原理R=可知,在没有电流表的情况下,利用电压表和定值电阻代替电流表的作用,采用分压电路,据此分析解答;
(2)闭合开关前滑片滑到阻值最大处;
(3)要测量小灯泡的额定功率,电压要调到额定电压;看清量程和分度值读出示数;
(4)利用欧姆定律算出电路中的电流,结合串联电流相等特点得到灯中的电流,利用P=UI求出电功率;
(5)要测量小灯泡的额定功率,小灯泡两端的电压为额定电压,根据并联电压相等和利用欧姆定律计算电流即可。
【解答】解:(1)根据实验原理R=可知,在没有电流表的情况下,利用电压表和定值电阻代替电流表的作用,采用分压电路,电压表V 2并联在定值电阻两端,电路如图所示:
(2)闭合开关前滑片滑到阻值最大处;
(3)因为小灯泡的额定电压为2.5V,闭合开关后,为了测量小灯泡的额定功率,应调节滑动变阻器,使电压表V1的示数为2.5V,
电压表V2量程为0~3V,分度值为0.1V,此时示数为U2=2.4V;
此时电路中的电流为I=IL=I0===0.24A;
(4)小灯泡的额定电功率为:PL=ULIL=2.5V×0.24A=0.6W;
(5)要测量小灯泡的额定功率,小灯泡两端的电压为额定电压,根据并联电压相等,则定值电阻两端电压等于2.5V,又知R0=10Ω,
故电流表A2的示数为I2===0.25A。
故答案为:(1)如上图所示;(2)最大;(3)2.5;2.4;(4)0.6;(5)0.25。
【点评】此题主要考查学生对于伏安法测电功率实验的理解和掌握,关键是单只电表与定值电阻如何测量待测量。属于难题。
39.(2022春 柯城区校级月考)小衢在做“测量小灯泡电功率”的实验,实验前他观察到小灯泡上标有“1.5V”字样,灯泡阻值约为8欧,实验所用电源是两节新的干电池(3V)。
(1)在电路连接完成后,闭合开关前,同组同学检查电路,发现她有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”,并在图中正确连线。
(2)纠正错误后,小衢正确连接好电路,闭合开关后发现小灯泡不亮。小衢经过进一步的观察和实验,判断是滑动变阻器断路了。以下观察或操作能帮助小柯确定故障原因的是 CD (故障只有一处)。
A.直接观察到电流表有示数,电压表无示数
B.直接观察到电流表无示数,电压表有示数
C.直接观察到电流表和电压表都无示数
D.将一根导线并联在滑动变阻器两端,小灯泡发光了
(3)为了完成实验,小衢需要更换滑动变阻器。老师给他提供了三种规格的滑动变阻器:A.“5欧2A”;B.“20欧2A”;C.“500欧2A”,小衢认为阻值小的到时候会出现分压不够大的问题,肯定是用阻值最大的变阻器好,你赞同吗?请说明理由。 不赞同;滑动变阻器在电路中起分压作用,阻值够用就好,阻值太大不便于调节 。
【分析】(1)根据滑动变阻器的接法是一上一下;
(2)本题故障分析方法分析;
(3)滑动变阻器的最大电阻不是越大越好。
【解答】解:(1)滑动变阻器在接入电路中时应采用一上一下的接法,如图所示:
(2)本题的电路图中若滑动变阻器断路,观察到电流表,电压表都没有示数,且将一根导线并联在滑动变阻器两端,小灯泡发光了,故AB错误,CD正确;
(3)不赞同;滑动变阻器在电路中起分压作用,阻值够用就好,阻值太大不便于调节。
故答案为:(1)如上图;(2)CD;(3)不赞同;滑动变阻器在电路中起分压作用,阻值够用就好,阻值太大不便于调节。
【点评】本题测量小灯泡电功率”的实验,同时考查了故障分析、滑动变阻器的使用,难度较大。
一十.电流的热效应(共5小题)
40.(2023秋 定海区校级月考)如图是夏天家庭常用的电驱蚊器,接通电源后,电热棒发热,整个房间里很快能闻到驱蚊液的气味。发热棒发热是利用了电流的 热 效应,如果不加热,在房间里就很难闻到驱蚊液的气味,说明温度越高, 分子运动越剧烈 。
【分析】(1)电流流过导体时导体发热,这种现象是电流的热效应;
(2)不同物质组成的物体相互接触时,彼此进入对方的现象是扩散,温度越高,扩散越快。
【解答】解:(1)发热棒发热时利用电流的热效应工作的;
(2)通电一段时间后,在整个房间里就能闻到驱蚊液的气味,是因为驱蚊液的分子扩散到空气中,这是扩散现象。
驱蚊液不加热,在房间里就很难闻到驱蚊液的气味,这是扩散现象,说明分子在不停地做无规则运动,而加热时,这种现象就很明显,说明分子运动的快慢与温度有关,温度越高,分子运动越剧烈。
故答案为:热;分子运动越剧烈。
【点评】本题考查了电流的热效应和分子的热运动,属于基础题。
41.(2023 宁波模拟)当汽车在寒冷的冬天行驶时,常常在前、后挡风玻璃上“起雾”,它严重影响了司机的视线。为了安全,汽车都配备了除雾功能。如图甲,当按下“前风挡除雾”按钮时,空调就会吹出热风除去玻璃上的水雾;当按下“后风挡除雾”按钮时镶嵌在玻璃中的电阻丝开始通电工作除雾,如图乙。请你根据所学过的知识分别解释前、后挡风玻璃除雾的工作原理。
【分析】液体蒸发的快慢与液体的温度、液体的表面积及液体表面空气流动的速度有关。
【解答】解:按一下前风挡除雾开关,空调就会吹出热风,通过提高液体温度、加快液体表面上方空气流动速度来加快前挡风玻璃上水分的蒸发;
按一下后风挡除雾开关,玻璃中镶嵌的电阻丝开始通电,根据电流的热效应,通电工作后产生热量,使玻璃的温度升高,玻璃上的水分蒸发加快,达到很快除雾的目的。
【点评】此题考查的是影响液体蒸发快慢的因素,属识记性知识,难度不大。
42.(2022秋 临海市期中)将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一只电饭煲正常工作相同时间,下列说法正确的是( )
A.三个用电器产生的热量一样多
B.电风扇产生的热量最多
C.电视机产生的热量最多
D.三者消耗的电能相等
【分析】分别接入220V的电路中,三个用电器都正常工作,实际功率相同(等于额定功率)、通电时间相同,根据W=Pt可知消耗的电能相同,通过分析三种用电器使用时的能量转化情况,找出产生热量最多的用电器。
【解答】解:由于三个用电器都正常工作,则三个用电器的实际功率:P=P额=100W;根据W=Pt可知,三个用电器消耗的电能相同;因为电视机将一部分电能转化为光能,电风扇中的电动机将电能大部分转化机械能,电饭煲将电能全部转化为内能,所以产生热量最多的是电饭煲,故ABC错误,D正确。
故选:D。
【点评】电流做功的实质:电流做功的过程就是消耗电能转化为其它形式能的过程,能分析三种用电器的能量转化是本题的关键。
43.(2021秋 温岭市期末)下列四个家用电器,不是利用电流热效应工作的是( )
A.电水壶 B.电饭锅
C.电熨斗 D.电风扇
【分析】电流通过导体时,电流做功消耗电能转化为内能,产生热量,这种现象叫做电流的热效应;电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动。
【解答】解:电水壶、电饭锅、电熨斗都是利用电流热效应工作的,电风扇是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作的,故ABC错误,D正确。
故选:D。
【点评】此题考查了电流的热效应、通电线圈在磁场中受力转动等知识点,属基础题目。
44.(2024 宁波一模)下列事例中,不属于利用电热工作的是( )
A.用家用电饭锅煮米饭
B.用电烙铁焊接电器元件
C.用电热孵卵器孵小鸡
D.用继电器作烟雾报警器
【分析】电流流过导体时导体发热,产生热量,电能转化为内能,这是电流的热效应;分析用电器工作时电能的转化情况,然后答题。
【解答】解:ABC、电饭锅煮米饭、电烙铁焊接电器元件、电热孵卵器孵小鸡,都是将电能转化为内能,它们都是利用电流热效应工作的,故ABC不合题意;
D、用继电器作烟雾报警器,电磁继电器中的主要部件是电磁铁,利用的是电流的磁效应,故D符合题意。
故选:D。
【点评】分析清楚用电器工作时能量是如何转化的,即可正确解题。
一十一.焦耳定律的计算(共5小题)
45.(2024 宁波模拟)如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从a端移至b端的过程中,R1消耗的电功率P1随R1阻值变化关系如图乙所示。下列分析错误的是( )
A.定值电阻R2为10Ω
B.电源电压为12V
C.滑片P置于b端时,闭合开关S,电压表的示数为10V
D.滑片P置于b端时,闭合开关S,通电1分钟R2产生的热量为24J
【分析】由图甲可知,R1、R2串联,电压表测量R2两端的电压,电流表测量电路中的电流;
(1)由图乙可知,当滑动变阻器R1的阻值为10Ω,R消耗的电功率为3.6W,根据P=I2R求出此时电路中的电流;根据串联电路的特点和欧姆定律表示出电源电压;当滑动变阻器R1的阻值为50Ω,R消耗的电功率为2W,根据P=I2R求出此时电路中的电流,根据串联电路的特点和欧姆定律表示出电源电压;两式联立可解得电源电压和R2的阻值;
(2)滑片P置于b端时,知道电路中的电流和R2的阻值,根据欧姆定律求出R2两端的电压,即电压表示数;
(3)滑片P置于b端时,根据Q=W=UIt求出通电1分钟R2产生的热量。
【解答】解:由图甲可知,R1、R2串联,电压表测量R2两端的电压,电流表测量电路中的电流;
AB、闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从a端移至b端的过程中,
由图乙可知,当滑动变阻器R1的阻值为10Ω,R消耗的电功率为3.6W,
由P=I2R可知,此时电路中的电流:I1===0.6A;
根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知,电源电压:U=I1R2+I1×10Ω=0.6A×R2+0.6A×10Ω……①
由图乙可知,当滑动变阻器R1的滑片移动b端时,阻值最大为50Ω,R消耗的电功率为2W,
由P=I2R可知,此时电路中的电流:I2===0.2A;
根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知,电源电压:U=I2R2+I2×50Ω=0.2A×R2+0.2A×50Ω……②
联立①②两式解得:电源电压U=12V,R2的阻值:R2=10Ω,故AB正确;
C、滑片P置于b端时,电流I2=0.2A,R2两端的电压:U2=I2R2=0.2A×10Ω=2V,即电压表的示数为2V,故C错误;
D、滑片P置于b 端时,闭合开关S,通电1分钟R2产生的热量:Q2=W2=U2I2t=2V×0.2A×1×60s=24J,故D正确。
故选:C。
【点评】本题考查串联电路的特点、欧姆定律、电功率公式以及焦耳定律的应用,能从图中获取相关信息是解题的关键。
46.(2024 舟山三模)两个定值电阻R1、R2并联在电路中,如图甲所示,它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示,闭合开关S,则R1,R2产生的热量之比为( )
A.2:1 B.1:2 C.4:1 D.1:4
【分析】根据图像利用欧姆定律判定R1、R2的阻值关系;根据焦耳定律公式判定产生热量的比值。
【解答】解:由图可知,该电路为并联电路,电压是相同的,由图乙可知,电压相同,通过R1、R2的电流之比为2:1;根据I=可知,R1、R2的电阻之比为1:2;
通电时间相同,电压相同,则根据焦耳定律公式Q=W=可知,产生的热量与电阻成反比,故热量之比为2:1。
故选:A。
【点评】本题考查了欧姆定律、焦耳定律公式的应用,能判定电阻的比值是解题的关键。
47.(2024 鄞州区一模)如图所示电路,电源电压为12V且保持不变。闭合开关S,当滑片P置于变阻器的中点时,电压表的示数为4V;当滑片P置于变阻器的b端时,电压表的示数变了2V,在10s内定值电阻R1产生的热量为36J。则下列结果正确的是( )
A.电路中的最大电流为1A
B.滑片P在中点时,10s内滑动变阻器R消耗的电能为60J
C.R1先后两次消耗的电功率之比为16:9
D.滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比为8:1
【分析】由电路图可知,R1与R串联,电压表测R两端的电压。
(1)当滑片P置于变阻器的中点时电压表的示数为4V,当滑片P置于变阻器的b端时电压表的示数变化了2V,根据串联电路的电压特点得出滑片P置于变阻器的b端时电压表的示数,此时电路中的电流最小,根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压,根据串联电路的电流特点和Q=I2Rt=UIt结合在10s内定值电阻R1产生的热量为36J求出电路中的电流,利用欧姆定律求出R1的阻值,当滑片位于a端时,接入电路中的电阻为零,此时电路中的电流最大,根据欧姆定律求出电路中的最大电流;
(2)滑片P在中点时,电压表的示数为4V,根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出此时电路中的电流,根据W=UIt求出10s内滑动变阻器R消耗的电能;
(3)利用P=UI求出R1先后两次消耗的电功率之比;
(4)利用P=UI求出滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比。
【解答】解:由电路图可知,闭合开关S,R1与R串联,电压表测R两端的电压。
A.当滑片P置于变阻器的中点时电压表的示数为4V,当滑片P置于变阻器的b端时电压表的示数变化了2V,
由串联电路的分压特点可知,滑片P置于变阻器的b端时,接入电路中的电阻最大,电压表的示数最大,
则此时电压表的示数:UR′=UR+ΔU=4V+2V=6V,此时电路中的电流最小,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,此时R1两端的电压:U1=U﹣UR′=12V﹣6V=6V,
因串联电路中各处的电流相等,且在10s内定值电阻R1产生的热量为36J,
所以,由Q=I2Rt=UIt可得,电路中的最小电流:Ib===0.6A,
由I=可得,R1的阻值:R1===10Ω,
当滑片位于a端时,接入电路中的电阻为零,此时电路中的电流最大,
则电路中的最大电流:Ia===1.2A,故A错误;
B.滑片P在中点时,电压表的示数为4V,此时R1两端的电压:U1′=U﹣UR=12V﹣4V=8V,
此时电路中的电流:I中===0.8A,
10s内滑动变阻器R消耗的电能:WR=URI中t=4V×0.8A×10s=32J,故B错误;
C.R1先后两次消耗的电功率之比P1:P1′=U1′I中:U1Ib=8V×0.8A:6V×0.6A=16:9,故C正确;
D.滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比:PR:PR′=URI中:UR′Ib=4V×0.8A:6V×0.6A=8:9,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式、电功公式、电热公式的应用,正确的得出滑片位于b端时电压表的示数是关键。
48.(2024 西湖区校级模拟)如图所示,两只灯泡L1和L2上分别标有“6V 4W”和“3V 1W”字样,将它们串联后接在电压可在3~9V之间调节的电源上,闭合开关S,若两灯的灯丝电阻不随温度变化,则下列说法正确的是( )
A.通过灯L1的电流大于通过灯L2的电流
B.当电源电压调节到9V时,灯L1与L2都能正常发光
C.调节电源电压过程中,灯L1始终与灯L2一样亮
D.L1与L2产生的光能可用焦耳定律进行计算
【分析】(1)由题知,灯泡L1、L2串联,根据串联电路的电流特点可知通过两灯的电流关系;
(2)知道两灯泡的额定电压和额定功率,根据P=求出两灯泡的电阻,再根据串联电路的分压原理可得两灯的实际电压,与额定电压比较可知,两灯是否都能正常发光;
(3)根据串联电路的电流特点和P=UI得出两灯泡实际功率之间的关系,再根据灯泡的亮暗取决于实际功率的大小比较两灯泡的亮暗;
(4)分析灯泡工作时能量转化情况,从而判断能否用焦耳定律计算灯泡工作时产生光能。
【解答】解:A、串联电路中电流处处相等,所以灯泡L1、L2串联后,通过它们的电流相等,故A错误;
B、由P=可得,灯L1的电阻:R1===9Ω,灯L2的电阻:R2===9Ω,
由串联电路的分压原理知,===,当电源电压调节到9V时,两灯的实际电压:U1=U2=U=×9V=4.5V,
由于两灯的实际电压都不等于它们各自的额定电压,所以两灯都不能正常发光,故B错误;
C、两灯串联在电源上时,通过两灯的电流相等,且两灯分得电压也相等,由P=UI知,两灯的实际功率相等,所以在调节电源电压的过程中,两灯是一样亮的,故C正确;
D、灯泡在工作时,消耗的电能转化为内能和光能,所以不能用焦耳定律计算其工作时产生的光能,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了串联电路特点、欧姆定律以及电功率公式的应用,要知道灯泡的亮度是由实际功率所决定的。
49.(2023秋 永康市期末)如图甲所示,小灯泡的额定电压为2.5伏,开关闭合后,小灯泡正常发光。图乙是通过定值电阻R和小灯泡L的电流与电压关系图像。回答下列问题:
(1)小灯泡正常发光时的电流为 0.2 安。
(2)小灯泡正常发光时,定值电阻R通电10秒产生的热量为 2 焦。
【分析】由图像读出小灯泡的正常工作电流,根据串联电路的特点,得到定值电阻中的电流,再由图像读出电阻两端的电压,根据纯电阻电路电能全部转化为内能,用W=UIt计算出消耗的电能,即可知电阻产生的热量。
【解答】解:由图像可知,在灯泡两端的电压为2.5V灯泡正常工作时,灯丝中通过的电流:IL=0.2A,
串联电路中电流处处相等,所以通过定值电阻的电流:IR=IL=0.2A,
由图像可知,此时定值电阻两端的电压:UR=1V,
通电:t=10s,定值电阻消耗的电能:W=URIRt=1V×0.2A×10s=2J,
定值电阻消耗的电能全部转化为内能,所以产生的热量:Q=W=2J。
故答案为:0.2;2。
【点评】本题考查从图像中获取信息,以及电热的计算,计算电热通常是用焦耳定律,在纯电阻电路中则有多种方法,要熟练。
一十二.探究电热的影响因素(共3小题)
50.(2024秋 宁波月考)如图是“探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关”的实验装置。将两根阻值不等的电阻丝R1、R2串联后分别放入两个透明容器中,并封闭等量的空气。通电前,A、B两个U形管内的液面相平。接通电源一分钟后,通过R1、R2的电流分别为I1、I2,则( )
A.I1>I2,B管中的液面较高
B.I1<I2,A管中的液面降低
C.I1=I2,B管中的液面较高
D.I1=I2,A管中的液面较高
【分析】由电路图可知两电阻串联,根据串联电路的电流特点可知通过它们的电流关系,根据Q=I2Rt比较两电阻产生的热量关系,密闭空气吸收热量后,压强变大,U形管内两液面的差值变大,据此进行解答。
【解答】解:因串联电路中各处的电流相等,
所以,两电阻丝串联时通过它们的电流相等,故AB不正确;
由Q=I2Rt可知,在电路和通电时间相同时,右侧电阻较大,产生的热量较多,
密闭空气吸收热量后,体积不变,压强变大,右侧容器内气体的压强与大气压的差值较大,B测玻璃管液面较高,故D不正确,C正确。
故选:C。
【点评】本题考查了串联电路的电流特点和焦耳定律的应用,关键是明白U形管在实验中的作用。
51.(2023秋 鄞州区期末)某兴趣小组用如图所示甲、乙、丙三个实验装置探究“电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”。三个装置的透明容器中各有一段电阻丝,容器中密封着等量的空气,U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是( )
A.“U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化”,所用的是控制变量法
B.利用该实验装置也可以探究“电流通过导体产生热量的多少与通电时间长短的关系”
C.要探究电热与电阻的关系,应选用甲丙串联接到电源两端进行实验
D.要探究电热与电流的关系,应选用甲乙串联接到电源两端进行实验
【分析】(1)电流通过电阻丝产生热量,加热容器内的气体,气体受热膨胀,从而引起U形管内液面高度变化;
(2)探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系时,应控制通过导体的电流和通电时间不变;
(3)探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系,控制电流和通电时间不变。
(4)探究电流通过导体产生的热量与电流的关系,控制导体电阻和通电时间不变。
【解答】解:A、U形管内液面高度变化是由容器内气体受热膨胀引起的,所用的是控制变量法,故A正确;
B、分析三图可知,要探究电流通过导体产生热量跟通电时间的关系,应保证通过电阻丝的电流和电阻大小均相同,而只改变通电时间,因此只有丙图可以研究,故B错误;
C、要探究电热与电阻的关系,要保持电流和通电时间一定,应选用甲、乙串联接到电源两端进行实验,故C错误;
D、要探究电热与电流的关系,要保持电阻和通电时间,应选用甲丙串联接到电源两端进行实验,故D错误。
故选:A。
【点评】本题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与电阻、电流的关系”实验的理解和掌握,注意控制变量法和转换法的运用是解决该题的关键。
52.(2023秋 临平区校级期末)小科用如图所示电路研究电流产生的热量与哪些因素有关,他将电热丝R1、R2涂上一种红色温变油墨,当温度达到80℃时,该油墨会变成无色,以下选项不正确的是( )
A.利用通电后油墨升温变色来观察产热情况属于转换法
B.R1、R2应选择同种材料制成的阻值不同的电阻
C.若要使变色时间提前,应将滑动变阻器滑片P往右移
D.该实验控制的变量是电流和通电时间相同
【分析】电流通过导体产生的热量与导体的电阻成正比,与通电时间成正比,与电流的平方成正比。
【解答】解:A、利用通电后油墨升温变色来观察产热情况属于转换法,故A正确;
B、因为串联电路的电流和通电时间相同,R1、R2应选择同种材料制成的阻值不同的电阻,故B正确;
C、若要使变色时间提前,应将滑动变阻器滑片向左移,故C错误;
D、该实验控制的变量是电流和通电时间相同,故D正确。
故选:C。
【点评】本题考查的是焦耳定律,知道控制变量法在本实验中的应用。
一十三.电能表的使用(共3小题)
53.(2024秋 浙江月考)如图为家用的一款电能表,关于家庭电路下列说法正确的是( )
A.电能表是测量电功率的仪表
B.家用电能表应该安装在总开关与用电器之间
C.为了保证电路安全,同时工作的用电器的总功率最大不能超过2200W
D.电能表转盘转了1200转,电能表的示数将变为1123.8kW h
【分析】(1)电能表是用来测量电功的仪表;
(2)电能表应该安装在总开关之前;
(3)由图可知电能表的额定最大电流,根据P=UI求出同时工作的用电器的最大总功率;
(4)3000r/(kW )表示电路中用电器每消耗1kW h电能,电能表的转盘转过3000转,据此求出转盘转1200转,用电器消耗的电能,加上电能表原来的示数即为后来的示数。
【解答】解:A、电能表是用来测量电功的仪表,而不是测量电功率的仪表,故A错误;
B、电能表应该安装在总开关之前,故B错误;
C、由图可知,电能表的额定最大电流I=20A,
则为了保证电路安全,同时工作的用电器的最大总功率:P=UI=220V×20A=4400W,故C错误;
D、3000r/(kW )表示电路中用电器每消耗1kW h电能,电能表的转盘转过3000转,
则转盘转1200转,用电器消耗的电能W===0.4kW h,
由图可知,电能表原来的示数为1123.4kW h,则电能表转盘转了1200转,电能表的示数将变1123.4kW h+0.4kW h=1