/ 让教学更有效 精品试卷 | 物理学科
微专题十一 力、热、电综合
类型一 电热综合
【例1】（2024·湖北模拟）神奇的3D打印笔，能随时打印出想象的物体（如图甲），3D打印笔工作时，通电加热使笔中的塑胶熔化，熔化的塑胶被挤出后在空气中凝固成型，便可打印出无人机模型。3D打印笔的简化电路如图乙所示，R1、R2 是相同的发热电阻，单个发热电阻的阻值与温度的关系图像如图丙所示。
甲 乙 丙
（1）该3D打印笔快挡打印时的温度为250 ℃，则其快挡打印的功率是多大？
（2）该3D打印笔打印无人机模型时，使用快挡打印10 min。将30 g的塑胶从20 ℃加热到250 ℃，在此过程中，塑胶吸收的热量是多少？ [塑胶的比热容为2.2×103 J/（kg·℃）]
（3）该3D打印笔快挡打印无人机模型时的热效率是多少？
解：（1）快挡打印时，只有R2工作，由图丙可知，当温度为250 ℃时，R2的阻值为1 210 Ω ，
该3D打印笔快挡打印的功率：P＝＝＝40 W。
（2）塑胶吸收的热量：
Q吸＝c塑胶mΔt＝2.2×103 J/（kg·℃）×0.03 kg×（250 ℃－20 ℃）＝1.518×104 J。
（3）3D打印笔消耗的电能：
W＝Pt时＝40 W×10×60 s＝2.4×104 J，
3D打印笔快挡打印无人机模型时的热效率：
η＝＝＝63.25％。
类型二 力电综合
【例2】（烟台中考）在实践活动中，物理小组计划制作一个水位显示仪，用电流表或电压表来显示蓄水池水位的高低。小组选用了电压恒为6 V的电源、最大阻值为20 Ω的均匀弧形电阻片R、多个定值电阻、量程为0～0.6 A的电流表、量程为0～3 V的电压表以及滑杆、细杆、浮子等器材。设计要求是①电流表或电压表示数越大，表示水位越高；②当滑片滑动到电阻片的一端时，电流表或电压表示数要恰好达到满偏（量程的最大值），指针位置表示蓄水池规定的最高水位；当滑片滑动到电阻片的另一端时，电流表或电压表指针所指位置表示规定的最低水位。小明利用电流表设计了一个符合要求的装置，其中滑片P与滑杆连接，滑杆可绕固定轴O转动，另一端通过轻质细杆连接一个浮子（如图甲）。
甲 乙
（1）当水位最高时，滑片应该滑到a端还是b端？小明选用的定值电阻R0的阻值为多少？
（2）当水位最低时电流表的示数为多少？此时电路中R0消耗的功率为多少？
（3）另一名同学想用电压表显示水位高低，他拆下装置中的电流表，将电压表连接到电路中（如图乙）。请分析说明他的设计是否符合要求。如果符合，说明理由；如果不符合，提出能够达到设计要求的具体改进方法。
解：（1）图甲中，闭合开关后R和R0串联接入电路。电流表测通过电路的电流，通过电流表反映水位的高低，电流表示数越大，表示水位越高，水位最高时，根据串联电路的电阻规律并结合欧姆定律可知电阻片R接入电路的阻值为0，所以滑片应该滑到b端，此时电路为R0的简单电路，根据电流表的量程可知电路的最大电流为0.6 A，根据欧姆定律可知定值电阻R0的阻值：R0＝＝＝10 Ω。
（2）当水位最低时，电阻片R以最大阻值（20 Ω）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电路中的电流：I'＝＝＝0.2 A，
此时电路中R0消耗的功率：P0＝（I'）2R0＝（0.2 A）2×10 Ω＝0.4 W。
（3）不符合要求，图乙中电压表测量电阻片R两端的电压，水位最低时，电阻片R接入电路的阻值最大，根据串联电路的分压规律可知，电压表示数最大；水位最高时，电阻片R接入电路的电阻为0，则电压表示数为0。这不符合题述中电压表示数越大，表示水位越高的要求。
根据串联电路的电压规律可知，水位最高时，定值电阻R0两端的电压最大（等于电源电压6 V），而电压表的量程为0～3 V，由题意知此时电压表示数要恰好达到满偏（3 V），由串联电路的分压规律可知，应在电路中串联一个阻值为10 Ω的电阻R1，并把电压表并联在定值电阻R0（或R1）两端。
1.（2023·随州）如图是陈老师办公室电热水壶的内部电路简化图，电路主要由并联的两个支路组成：一支路是由指示灯（2 V 0.1 W）和“限流电阻”串联而成；另一支路接有发热盘（发热电阻）。已知电源电压为220 V，c水＝4.2×103 J/（kg·℃）。
（1）判断“限流电阻”是“大电阻”还是“小电阻”（小于10 Ω为“小电阻”，大于100 Ω为“大电阻”）。直接写出你判断的结论无需证明，无需说明理由。
（2）用该电热水壶给壶内1 kg、20 ℃的水加热，已知加热功率为1 000 W，加热时80％的热量被壶内的水吸收，求多长时间可以将水烧开（100 ℃）？
解：（1）由P＝UI可知，通过指示灯的电流：
IL＝＝＝0.05 A，
根据串联电路的电流特点可知，通过限流电阻的电流：I限＝IL＝0.05 A，
根据串联电路的电压特点可知，限流电阻两端的电压：U限＝U－UL＝220 V－2 V＝218 V，
根据I＝可知，限流电阻的阻值：
R限＝＝＝4 360 Ω＞100 Ω，
所以限流电阻是大电阻。
（2）水吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/（kg·℃）×1 kg×（100 ℃－20 ℃） ＝3.36×105 J，
由η＝可知，发热盘消耗的电能：
W＝＝＝4.2×105 J，
由P＝可知，将水烧开需要的时间：
t＝＝＝420 s。
2.（2022·黄冈）如图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅，其简化电路如图乙所示，它是通过电热丝Rt来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，开关断开。[c空气取1.0×103 J/（kg·℃）]
（1）求将5×10－3 kg的空气从20 ℃加热到200 ℃，需要吸收的热量。
（2）工作电路中电热丝Rt与指示灯支路并联。已知Rt的额定电压为220 V，额定功率为1 210 W，正常工作时，工作电路的总电流为5.55 A， 此时指示灯支路消耗的功率为多少？
（3）控制电路电源电压恒定，通过调节变阻器R1接入电路的阻值来设置加热温度，电阻R2置于温度监测区域，它的阻值随温度变化的关系图像如图丙所示。当加热温度设定为150 ℃，即R1的阻值调为100 Ω时，闭合开关S，电磁继电器（不计线圈的电阻）的衔铁被吸下，工作电路接通，开始加热；直到温度达到150 ℃时，衔铁向上弹起，停止加热。则当R1的阻值调为80 Ω时，对应的加热温度设定为多少？
甲 乙 丙
解：（1）空气需要吸收的热量：
Q＝c空气mΔt＝1.0×103 J/（kg·℃）×5×10－3 kg×（200 ℃－20 ℃）＝900 J。
（2）工作电路中电热丝Rt与指示灯支路并联，通过Rt的电流：
It＝＝＝5.5 A，
通过指示灯支路的电流：
I2＝I－It＝5.55 A－5.5 A＝0.05 A，
指示灯支路消耗的功率：
P2＝UI2＝220 V×0.05 A＝11 W。
（3）如图乙所示，R1、R2串联在电路中，当温度达到150 ℃时，由图丙知R2阻值为30 Ω，此时总电阻：
R＝R2＋R1＝30 Ω＋100 Ω＝130 Ω，
此时电流为I'，衔铁向上弹起，当R1调为80 Ω时，要使衔铁向上弹起，则电流为I'，总电阻为130 Ω，此时R2的阻值：
R2'＝R－R1'＝130 Ω－80 Ω＝50 Ω，
由图丙可知，加热温度设定为200 ℃。
3.（2022·荆门）周末，小东跟妈妈一起到超市购物，发现称量物品的电子秤（如图甲）与所学的物理知识有关，回家自己设计了一个简易的电子秤，电路如图乙所示。已知电源电压恒为6 V，电流表的量程为0～0.6 A，R0为定值电阻，R1为压敏电阻，其阻值随所受压力大小变化的关系如图丙所示。将质量为0.2 kg的托盘放在压敏电阻上（此时未放物品），闭合开关，电流表的示数为0.1 A。（g取10 N/kg）
甲 乙 丙
（1）求未放物品时，电路消耗的总功率。
（2）为了能正常工作，电路的总电阻不能小于多少？
（3）求这个电子秤所能称量物品的最大质量。
解：（1）由P＝UI可得，此时电路消耗的总功率：
P＝UI＝6 V×0.1 A＝0.6 W。
（2）已知电流表的量程为0～0.6 A，
由R＝可得电路的最小总阻值：Rmin＝＝＝10 Ω，
所以电路的总电阻不能小于10 Ω。
（3）由图丙可知，当放上0.2 kg的托盘时，压敏电阻的阻值R1＝55 Ω，
此时电路中的总电阻：R＝＝＝60 Ω，
则定值电阻：R0＝R－R1＝60 Ω－55 Ω＝5 Ω，
当电子秤测量的物品质量最大时，电路中的最小总电阻：
Rmin＝＝＝10 Ω，
此时压敏电阻的阻值：
R1'＝Rmin－R0＝10 Ω－5 Ω＝5 Ω，
由图丙可知，此时压敏电阻上受到的压力F＝52 N，
托盘和物品的总质量：m总＝＝＝＝5.2 kg，
所以该电子秤所能称量物品的最大质量：
m大＝m总－m盘＝5.2 kg－0.2 kg＝5 kg。
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中考物理一轮复习课件
人教版
2025年中考物理 一轮复习（回归教材夯实基础）
微专题十一 力、热、电综合
考点梳理精练
三、电、磁学
类 型 一
电热综合
类 型 二
力电综合
甲
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微专题十一 力、热、电综合
类型一 电热综合
【例1】（2024·湖北模拟）神奇的3D打印笔，能随时打印出想象的物体（如图甲），3D打印笔工作时，通电加热使笔中的塑胶熔化，熔化的塑胶被挤出后在空气中凝固成型，便可打印出无人机模型。3D打印笔的简化电路如图乙所示，R1、R2 是相同的发热电阻，单个发热电阻的阻值与温度的关系图像如图丙所示。
甲 乙 丙
（1）该3D打印笔快挡打印时的温度为250 ℃，则其快挡打印的功率是多大？
（2）该3D打印笔打印无人机模型时，使用快挡打印10 min。将30 g的塑胶从20 ℃加热到250 ℃，在此过程中，塑胶吸收的热量是多少？ [塑胶的比热容为2.2×103 J/（kg·℃）]
（3）该3D打印笔快挡打印无人机模型时的热效率是多少？
解：（1）快挡打印时，只有R2工作，由图丙可知，当温度为250 ℃时，R2的阻值为1 210 Ω ，
该3D打印笔快挡打印的功率：P＝＝＝40 W。
（2）塑胶吸收的热量：
Q吸＝c塑胶mΔt＝2.2×103 J/（kg·℃）×0.03 kg×（250 ℃－20 ℃）＝1.518×104 J。
（3）3D打印笔消耗的电能：
W＝Pt时＝40 W×10×60 s＝2.4×104 J，
3D打印笔快挡打印无人机模型时的热效率：
η＝＝＝63.25％。
类型二 力电综合
【例2】（烟台中考）在实践活动中，物理小组计划制作一个水位显示仪，用电流表或电压表来显示蓄水池水位的高低。小组选用了电压恒为6 V的电源、最大阻值为20 Ω的均匀弧形电阻片R、多个定值电阻、量程为0～0.6 A的电流表、量程为0～3 V的电压表以及滑杆、细杆、浮子等器材。设计要求是①电流表或电压表示数越大，表示水位越高；②当滑片滑动到电阻片的一端时，电流表或电压表示数要恰好达到满偏（量程的最大值），指针位置表示蓄水池规定的最高水位；当滑片滑动到电阻片的另一端时，电流表或电压表指针所指位置表示规定的最低水位。小明利用电流表设计了一个符合要求的装置，其中滑片P与滑杆连接，滑杆可绕固定轴O转动，另一端通过轻质细杆连接一个浮子（如图甲）。
甲 乙
（1）当水位最高时，滑片应该滑到a端还是b端？小明选用的定值电阻R0的阻值为多少？
（2）当水位最低时电流表的示数为多少？此时电路中R0消耗的功率为多少？
（3）另一名同学想用电压表显示水位高低，他拆下装置中的电流表，将电压表连接到电路中（如图乙）。请分析说明他的设计是否符合要求。如果符合，说明理由；如果不符合，提出能够达到设计要求的具体改进方法。
解：（1）图甲中，闭合开关后R和R0串联接入电路。电流表测通过电路的电流，通过电流表反映水位的高低，电流表示数越大，表示水位越高，水位最高时，根据串联电路的电阻规律并结合欧姆定律可知电阻片R接入电路的阻值为0，所以滑片应该滑到b端，此时电路为R0的简单电路，根据电流表的量程可知电路的最大电流为0.6 A，根据欧姆定律可知定值电阻R0的阻值：R0＝＝＝10 Ω。
（2）当水位最低时，电阻片R以最大阻值（20 Ω）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电路中的电流：I'＝＝＝0.2 A，
此时电路中R0消耗的功率：P0＝（I'）2R0＝（0.2 A）2×10 Ω＝0.4 W。
（3）不符合要求，图乙中电压表测量电阻片R两端的电压，水位最低时，电阻片R接入电路的阻值最大，根据串联电路的分压规律可知，电压表示数最大；水位最高时，电阻片R接入电路的电阻为0，则电压表示数为0。这不符合题述中电压表示数越大，表示水位越高的要求。
根据串联电路的电压规律可知，水位最高时，定值电阻R0两端的电压最大（等于电源电压6 V），而电压表的量程为0～3 V，由题意知此时电压表示数要恰好达到满偏（3 V），由串联电路的分压规律可知，应在电路中串联一个阻值为10 Ω的电阻R1，并把电压表并联在定值电阻R0（或R1）两端。
1.（2023·随州）如图是陈老师办公室电热水壶的内部电路简化图，电路主要由并联的两个支路组成：一支路是由指示灯（2 V 0.1 W）和“限流电阻”串联而成；另一支路接有发热盘（发热电阻）。已知电源电压为220 V，c水＝4.2×103 J/（kg·℃）。
（1）判断“限流电阻”是“大电阻”还是“小电阻”（小于10 Ω为“小电阻”，大于100 Ω为“大电阻”）。直接写出你判断的结论无需证明，无需说明理由。
（2）用该电热水壶给壶内1 kg、20 ℃的水加热，已知加热功率为1 000 W，加热时80％的热量被壶内的水吸收，求多长时间可以将水烧开（100 ℃）？
解：（1）由P＝UI可知，通过指示灯的电流：
IL＝＝＝0.05 A，
根据串联电路的电流特点可知，通过限流电阻的电流：I限＝IL＝0.05 A，
根据串联电路的电压特点可知，限流电阻两端的电压：U限＝U－UL＝220 V－2 V＝218 V，
根据I＝可知，限流电阻的阻值：
R限＝＝＝4 360 Ω＞100 Ω，
所以限流电阻是大电阻。
（2）水吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/（kg·℃）×1 kg×（100 ℃－20 ℃） ＝3.36×105 J，
由η＝可知，发热盘消耗的电能：
W＝＝＝4.2×105 J，
由P＝可知，将水烧开需要的时间：
t＝＝＝420 s。
2.（2022·黄冈）如图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅，其简化电路如图乙所示，它是通过电热丝Rt来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，开关断开。[c空气取1.0×103 J/（kg·℃）]
（1）求将5×10－3 kg的空气从20 ℃加热到200 ℃，需要吸收的热量。
（2）工作电路中电热丝Rt与指示灯支路并联。已知Rt的额定电压为220 V，额定功率为1 210 W，正常工作时，工作电路的总电流为5.55 A， 此时指示灯支路消耗的功率为多少？
（3）控制电路电源电压恒定，通过调节变阻器R1接入电路的阻值来设置加热温度，电阻R2置于温度监测区域，它的阻值随温度变化的关系图像如图丙所示。当加热温度设定为150 ℃，即R1的阻值调为100 Ω时，闭合开关S，电磁继电器（不计线圈的电阻）的衔铁被吸下，工作电路接通，开始加热；直到温度达到150 ℃时，衔铁向上弹起，停止加热。则当R1的阻值调为80 Ω时，对应的加热温度设定为多少？
甲 乙 丙
解：（1）空气需要吸收的热量：
Q＝c空气mΔt＝1.0×103 J/（kg·℃）×5×10－3 kg×（200 ℃－20 ℃）＝900 J。
（2）工作电路中电热丝Rt与指示灯支路并联，通过Rt的电流：
It＝＝＝5.5 A，
通过指示灯支路的电流：
I2＝I－It＝5.55 A－5.5 A＝0.05 A，
指示灯支路消耗的功率：
P2＝UI2＝220 V×0.05 A＝11 W。
（3）如图乙所示，R1、R2串联在电路中，当温度达到150 ℃时，由图丙知R2阻值为30 Ω，此时总电阻：
R＝R2＋R1＝30 Ω＋100 Ω＝130 Ω，
此时电流为I'，衔铁向上弹起，当R1调为80 Ω时，要使衔铁向上弹起，则电流为I'，总电阻为130 Ω，此时R2的阻值：
R2'＝R－R1'＝130 Ω－80 Ω＝50 Ω，
由图丙可知，加热温度设定为200 ℃。
3.（2022·荆门）周末，小东跟妈妈一起到超市购物，发现称量物品的电子秤（如图甲）与所学的物理知识有关，回家自己设计了一个简易的电子秤，电路如图乙所示。已知电源电压恒为6 V，电流表的量程为0～0.6 A，R0为定值电阻，R1为压敏电阻，其阻值随所受压力大小变化的关系如图丙所示。将质量为0.2 kg的托盘放在压敏电阻上（此时未放物品），闭合开关，电流表的示数为0.1 A。（g取10 N/kg）
甲 乙 丙
（1）求未放物品时，电路消耗的总功率。
（2）为了能正常工作，电路的总电阻不能小于多少？
（3）求这个电子秤所能称量物品的最大质量。
解：（1）由P＝UI可得，此时电路消耗的总功率：
P＝UI＝6 V×0.1 A＝0.6 W。
（2）已知电流表的量程为0～0.6 A，
由R＝可得电路的最小总阻值：Rmin＝＝＝10 Ω，
所以电路的总电阻不能小于10 Ω。
（3）由图丙可知，当放上0.2 kg的托盘时，压敏电阻的阻值R1＝55 Ω，
此时电路中的总电阻：R＝＝＝60 Ω，
则定值电阻：R0＝R－R1＝60 Ω－55 Ω＝5 Ω，
当电子秤测量的物品质量最大时，电路中的最小总电阻：
Rmin＝＝＝10 Ω，
此时压敏电阻的阻值：
R1'＝Rmin－R0＝10 Ω－5 Ω＝5 Ω，
由图丙可知，此时压敏电阻上受到的压力F＝52 N，
托盘和物品的总质量：m总＝＝＝＝5.2 kg，
所以该电子秤所能称量物品的最大质量：
m大＝m总－m盘＝5.2 kg－0.2 kg＝5 kg。
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