【备考2021.压轴题全揭秘】 18 电路与电能计算（含答案）
文档属性
| 名称 | 【备考2021.压轴题全揭秘】 18 电路与电能计算（含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.0MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 浙教版 | ||
| 科目 | 科学 | ||
| 更新时间 | 2021-04-13 12:13:58 | ||
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文档简介
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18
电路与电能计算
一、电路分析计算
1.（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？
2.如图是一个电热器的工作原理图，电热器内有两个阻值分别为R1=50Ω和R2=100Ω的电热丝；旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的边缘依次有0、1、2、…9共10个金属触点；可以绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将相邻的触点连接。如旋钮上的箭头指向图中位置D时，金属滑片将2、3触点接通，同时另一端将7、8触点接通。用这个旋转开关可以实现电热器有多挡位工作的要求。
将此电热器接入家庭电路中，并将电热器的档位旋转开关的箭头分别指向AB．C．D．E位置时，电热器的功率分别是多大?
3.（2019·义乌模拟）如图所示电路，电源电压18V恒定不变，小灯泡上标有“12V”的字样，滑动变阻器的规格为“200Ω
1A”，电流表量程“0～0.6A”电压表量程“0～15V”调节滑动变阻器滑片至某一位置时再闭合开关，小灯泡L恰好正常发光，此时电流2s内对小灯泡L做功12J，不考虑温度对电阻的影响。求：
（1）小灯泡L正常发光时的电流；
（2）滑动变阻器接人电路的阻值在什么范围时才能保证电路的安全；
（3）小灯泡L两端电压为何值时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率是多少？
4.（2020九上·江北期末）如图甲所示电路中，电源电压为18V不变，R1是定值电阻，R2由三段材料不同、横截面积相同的均匀导体EF、FG、GH制作而成，其中一段是铜丝，其电阻可忽略不计，另两段是电阻丝，其阻值与自身长度成正比，P是与R2良好接触并能移动的滑动触头。闭合开关S1
，
断开S2
，
将P从H端移到E端时，电流表示数I与P向左移动的距离x之间的关系如图乙所示。请分析计算：
（1）电阻R1的阻值。
（2）电阻R2的总电阻。
（3）当x的值为31cm时，电阻R1消耗的电功率。
（4）闭合开关S1和S2
，
将滑片P移到最左端，电阻R2消耗的电功率和电路总功率之比。
5.（2020九上·江北月考）如图所示，电源电压恒为18V，灯泡L标有“10V
5W”字样，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～15V，滑动变阻器R的最大阻值为200Ω，当只闭合S和S1
，
把滑动变阻器接入电路的阻值由R0增大到2R0时，定值电阻R0的电功率减小了1W，（灯泡的电阻不变）求：
（1）灯泡L正常发光时通过的电流。
（2）只闭合S和S2
，
且滑动变阻器的滑片P置于中点位置时，灯泡的实际功率。
（3）只闭合S和S1
，
在保证电路安全的情况下，电阻R0消耗的最小电功率。
6.（2020九上·浙江期末）如图甲、乙所示，某科技小组自制了一个测量水的深度的装置，它由测量头和控制盒构成，测量头的测量面是一个涂有绝缘漆的面积为2cm2的压敏电阻R1
，
R1的阻值随水对它的压力F的变化关系如图丙所示。控制盒内有一个定值电阻R0和一个最大阻值为90Ω的滑动变阻器R2
，
电源电压保持不变。通过电路调节，可使控制盒的功率达最大值Pm
，
科技小组通过控制盒的功率最小值和Pm的比值来标记水的深度。不计导线的电阻，电压表的量程为0～3V。科技小组在确保电路安全的情况下，进行如下的操作：(ρ水＝1.0×103kg/m3
，
g取10N/kg)
（1）R1未放入水中时，闭合S，断开S1
，
将R2的滑片移至最上端，此时电压表示数达到最大值，R0的电功率为P0。求：R1未放入水中时的电阻。
（2）测量头放到水下深度h1＝10m时，闭合S，断开S1
，
将R2的滑片移至某一位置时，R0的电功率为P0′，电路的总功率为P总
，
R1的电功率为P1。已知P0︰P0′＝9︰4，P总︰P1＝6︰1。求：此时R0两端的电压。
（3）测量头放到水下深度h2＝3m时，调节电路，控制盒的最小功率与Pm的比值为多少？
7.（2019·宁波）如图所示电路，电源电压U不变，灯L1、L2上都标有“3V”字样，且灯丝阻值不变，R1是定值电阻。闭合开关S，后，依次进行如下操作：①开关S2接1、2，移动滑片P，使电压表V1示数为3V，此时电流表示数为0.3A；②开关S2接2、3，电流表示数为0.4A；③开关S2接4、5，电流表示数仍为0.4A，电压表V2示数为2V。
请解答下列问题：
（1）灯L1、L2的额定功率分别是多少?
（2）小科根据上述实验数据，计算R1的阻值，分析如下：
操作①中，L1与R0串联，L山两端电压为3V，通过L1的电流大小为0.3A。
操作②中，L1与R1并联后（可看作一个阻值变小的电阻)与。串联，通过L1与R1的总电流大小I为0.4A。假设此时L1两端电压为U1
，
通过的电流为IL1。
可求得R1=
?=30Ω
老师指出：求解R1时，代人的“3V”“0.4A”“0.3A”三个数据中有错误。请你指出错误的数据：?
▲???
，
并正确求解R1。
（3）当开关S2接4、5时，滑片P怎样移动才能使L2正常工作?（要求说明移动方向和变化的阻值大小）
8.干电池本身有一定的电阻，因此，实际干电池可以等效为一个没有电阻的理想十电池和一个阻值一定的电阻相串联而成。如图所示，电源由几个相同的干电池组成。合上开关S，变阻器的滑片从A端滑到B端的过程中，电路中的一些物理量的变化，如图甲、乙、丙所示，图甲为电压表示数与电流表示数关系，图乙为干电池输出功率跟电压表示数关系，图丙为干电泄输出电能的效率与变阻器接入电路电阻大小的关系，不计电表、导线对电路的影响。
（1）串联的干电池个数。
（2）变阻器的总电阻
（3）甲、乙、丙三个图上的A、B、C各点的坐标。
9.（2019·宁波模拟）如图所示，电源电压恒定不变，电阻R1的阻值为20Ω，滑动变阻器的最大阻值R2为40Ω，小灯泡的额定电压为18V，灯丝电阻不随温度发生变化，闭合开关S。当开关S1、S2都断开时，滑动变阻器的滑片P移动到中点时，电流表的读数为0.3A；当开关S1、S2都闭合时，滑动变阻器的滑片P移动到最右端时，电流表的示数为0.9A，求：
（1）电源电压是多少？
（2）当开关S1、S2都断开时，通电1min，电路中产生的最大热量是多少？
（3）当开关S1、S2都闭合时，滑动变阻器的滑片P移动到最右端时，请你分析这是一个什么电路，并画出该电路的最简化电路图。
（4）小灯泡的额定电功率是多少？
二、电热计算
10.（2018九上·天台月考）图甲为某款新型电饭煲，额定电压为220V，它采用了“聪明火”技术，智能化地控制不同时间段的烹饪温度，以得到食物最佳的营养和口感，图乙为其电路原理图，R1和R2为电阻不变的电热丝，S1是自动控制开关。将电饭煲接入220V电路中，在电饭煲工作的30min内，它消耗的电功率随时间变化的图像如图丙所示。
?
求：
（1）0～10
min，电饭煲产生的总热量；
（2）S和S1均闭合，电路中的总电流；
（3）电阻丝
R2
的阻值。
11.（2021九下·杭州开学考）如图甲所示的电压力锅的传统高压锅和电饭锅的升级换代产品。如图乙所示为电压力锅的电路图，接通电路后，开关S自动与触点a、b接通，开始加热；当锅内温度达到125℃，开关S自动与a、b断开，并与触点c接通，开始保温保压。现将3Kg初温为25℃的水加入电压力锅中，接通电路使其正常运行，电压力锅在工作过程中电功率随时间的变化图像如丙所示。求：
（1）电路中R1的阻值是多少？
（2）加热过程消耗的电能是多少？
（3）电压力锅从开始运行到水温刚达125℃时的效率。【水的比热容为4.2×103J/(Kg?℃）】
额定电压
220V
频率
50Hz
保温功率
220W
加热功率
1980W
水箱容量
50L
设定温度
40℃
?12.（2020九上·椒江期中）小明家电热水器的简化电路图如图所示，S1是手动开关，置于热水器水箱外部；S2是温控开关，置于热水器水箱内部，当水温低于40℃时自动闭合，达到40℃时自动断开；R1和R2均为用来加热且阻值不变的电热丝．使用时，手动闭合开关S1
，
电热水器开始工作，电热水器部分参数如表所示：
（1）电热丝R1的阻值是多少？
（2）加热时流过电热丝R2的电流是多少？
（3）假设将一箱水加热至设定温度时水吸收的热量为4.2×106J，用了50min，则电热水器的效率是多少？
13.（2020九上·余姚月考）家用电饭锅中自动开关一般由感温铁氧体组成，将电饭锅的自动开关S按下，电饭锅处于加热状态，当感温铁氧体温度达到103℃时失去磁性，被吸铁块由弹簧弹开使电饭锅进入保温状态。某家用电饭锅内部电路简化示意图如图甲，某次使用该电饭锅在220V的电压下煮饭过程中，通过的电流随时间变化的图像如图乙。
（1）当锅内温度为100℃时，自动开关S与________(填“1”或“2”)连接，此时电饭锅处于________(填“加热”或“保温”)状态。
（2）该电饭锅此次工作30分钟消耗的电能为多少？
（3）电阻R1与R2的阻值之比为多少？
（4）若要使该电饭锅的加热功率提高到1100W，可以给电阻R1并联一个阻值为多大的电阻R3?
14.（2020·吴兴模拟）一般热水器由加热系统、测温系统和控水系统组成。某台电热水器铭牌部分信息已经模糊，如图a所示，其测温系统可以简化为如图b所示的电路，电源为9V恒定电源，R1为4Ω定值电阻，R2为热敏电阻，其阻值随温度变化的关系如图c所示。
?
（1）为估算电热水器的额定功率，关闭其他用电器，让热水器正常工作1分钟，观察电能表，如图d所示，转动了175转，则消耗电能多少千瓦时，电热水器的额定功率是多少瓦？
（2）若该电热水器的效率是90%，装满10℃冷水加热到40℃热水洗浴，则需要多少时间？(c水=4200J/kg℃)
（3）控温系统某时刻电压表示数为4V，此时水箱中水温是多少？
15.（2020·三门模拟）如图1为一款陶瓷电煎药壶，工作电路简化为如图2所示，它在工作时，有高火加热、文火萃取和小功率保温三个过程。已知正常工作时，高火加热功率为500W，文火萃取功率为100W。若壶中药液的总质量为1kg，且在额定电压下煎药时，测得药液的温度与工作时间的关系如图3所示：
（1）煎药壶工作时的外界大气压________1个标准大气压(选填：“大于”、“等于”或“低于”)；
（2）煎药壶文火萃取时，图2中的开关连接状态是________；
（3）煎药壶通电工作36分钟时电流所做的功是多少？
（4）R2的阻值是多少？电煎药壶的额定保温功率是多少？
16.（2019·东阳模拟）如图是某款电热水龙头的电路原理图。R1、R2为电热丝，通过旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点，实现冷水、温水、热水档之间的切换。
（1）当开关同时接触2、3触点时，水龙头放出的是________（选填“冷”“温”或“热”）水。
（2）若R2=2R1
，
水龙头在温水档正常工作时电功率为2000W，则R1的阻值为多少？
（3）它在热水档正常工作2min消耗的电能为多少？
17.（2018·台州）在3D打印笔中装入塑料条，接通电源，等待一段时间后即可挤出热融的塑料，塑料在空气中迅速冷却变成特定的形态（如图甲）。其内部电路如图乙，R1、R2是相同的PTC发热电阻。单个PTC的电阻与温度的关系如图丙。
（1）打印笔工作时，PTC电阻发热，塑料受热会逐渐变软变稀。可见，塑料________（选填“是”或“不是”）晶体。
（2）打印笔工作有快、慢两档。快档打印时，图中开关S1应处于________状态，若此时温度为250℃，打印笔的电功率是多少？
（3）打印笔正常工作时的温度能自动稳定在250℃左右，结合图丙信息，说明理由.
三、电路应用计算
18.（2019九上·天台月考）有一种电加热恒温箱，工作原理如图甲所示。控制电路由电压为U1=9V的电源。电磁继电器（线圈电阻不计）。滑动变阻器R2和热敏电阻R1组成，图乙是热敏电阻R1阻值随温度变化的图象；工作电路由电压为U2=220V的电源和电阻为R0的电热丝组成。通过实验测得当电磁继电器线圈的电流达到60mA时，电磁继电器的衔铁被吸下来。求：
（1）连接电路时，a、b接线柱应分别连接________（选填“1、2”“2、3”或“1、3”）接线柱；
（2）通过图乙可知，在升温的过程中，电阻R1两端的电压会________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（3）如果要使恒温箱内保持的温度升高，滑动变阻器R2的滑片应该向________（选填“左”或
“右”）移动。
（4）当滑动变阻器R2接入电路中的电阻为50Ω时，恒温箱内的温度是多少?
19.（2019·温州模拟）小明同学在医院看到一个自动输液报警器，如图1所示。闭合开关，当输液报警器处输液管中有药液流过，绿灯亮，无药液流过，喇叭报警。小明运用自己所学知识和所查找的资料自己设计一个类似的自动输液报警器，如图2所示。
资料1：光敏电阻阻值随光照变化的关系如图3。
资料2：当输液管内有药水时，LED灯发出的光将被会聚到光敏电阻上，如图2；当输液管内无药水时，LED灯发出的光仪有很少一部分照射到光敏电阻上。
资料3：图2中U1=12伏，喇叭上标有“7V?
0.35W”，线圈的电阻忽略不计。
（1）当输液报警器处输液管中没有药液流过时，控制电路线圈中的电流比有药液流经时要________（填“大”或“小”）。
（2）为了能使喇叭正常工作，定值电阻R的阻值应选多大？
（3）按图2正确安装白动输液报警器，调试时发现输液报警器处输液管中有无药液流过都会发出警报，请写出出现这种情况的一种可能的原因，并根据原因提出具体的改进措施。
20.（2019·温州模拟）某兴趣小组设计了如图甲所示的汽车转向指示灯电路模型，接通相应指示灯后，该指示灯会亮、暗（微弱发光）交替闪烁发光。电路中电源电压恒为
6
伏，指示灯的规格为“6V
3W”，R0
为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计。
（1）若让左转、右转指示灯同时工作，转向开关应与触点________接通。（选填“1
和2”、“2和3”、“3和4”或“4和5”）
（2）当转向开关与触点“2
和
3”接通时，右转指示灯两端实际电压变化规律如图乙所示。已知当右转指示灯微弱发光时，其两端实际电压为
Ux，消耗的实际功率为额定功率的1/2
求：
①右转指示灯闪烁交替工作30秒消耗的电能。
②定值电阻R0的阻值。（指示灯的电阻不变）
21.（2019·余姚模拟）传感器可以把力学物理量转化成电学信号，然后通过相互之间的函数关系，直接表现力的大小。测量压力大小的压力传感器，工作原理如图所示，其中M、N均为绝缘材料，M、N间有可收缩的导线（电阻大小不计），弹簧上端和滑动变阻器R2的滑片P固定在一起，电源电压恒为12V，已知压力F的大小与R2的阻值大小成正比例关系。闭合开关S，压力F0=0时，滑片P在最上端；压力F1=1N时，电流表示数为1A，电压示数为3V，当滑片P滑至最下端时，电压表示数为7.5V。求：
（1）定值电阻R1的大小；压力F1与R2阻值之比k；
（2）当滑片P滑至最下端时，压力F2的大小；
（3）压力F的大小与电压表示数之间的函数关系表达式。
22.（2019·浙江模拟）为了参加全国青少年创新大赛，小明运用所学电学知识设计了电子身高测量仪，如图所示。其中定值电阻R1＝5Ω，电源电压恒为4.5V，R2的规格为“15Ω
1A”，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A。
（1）当变阻器R2接入电路的阻值是4Ω时，电压表的示数是多大？此时电路的总功率是多大？
（2）已知滑动变阻器上下两个端点a、b离地面高度分别为2.5m、1m，为保证电路各元件安全使用，则该电子身高测量仪所测身高的范围为________。
（3）身高测量仪的身高指示计是由电压表改装而成，小明发现指示计的刻度并不均匀，为使由电压表改装而成的身高指示计刻度均匀且身高越高指针偏转角度越大，则下列电路符合设计要求的是???????
（填字母编号）。
A.B.C.D.
23.（2018九上·温州月考）如图甲是某会议室空调的自动控制装置。R
是热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示。已知继电器的线圈电阻
R0
为
10
欧，左边控制电路电源电压
6V
恒定不变。当电磁继电器线圈中的电流大于或等于
40mA
时，继电器的衔铁被吸合，右边空调电路工作；当电磁继电器线圈中的电流小于或等于
20mA
时，继电器的衔铁被释放，右边空调电路停止工作。
（1）会议室设定的空调启动温度是多少℃？
（2）当会议室的温度为
19℃时，电流表示数为多少
mA？
（3）为了给空调设定不同的启动温度，既能比现在设定的高一些，也能比现在设定的低一些，请你提出一种可行的、调节方便的措施。
24.（2018·浙江模拟）我国目前的动车上均安装了烟雾报警器，一旦有吸烟，列车上的烟雾报警系统就会报警，列车就会自动减速甚至停车。小刘在查阅资料后，自行设计了一只“烟雾报警器”，电路如图。该报警器由“控制电路”和“工作电路”所组成，其中“控制电路”由光敏电阻R、电磁铁（线圈阻值R0＝15Ω）、电源U=6V、开关等组成；“工作电路”由工作电源、电铃、导线等组成。小刘的设计思路：当光敏电阻接收到的光强减弱到一定程度时，工作电路接通，电铃报警。已知该光敏电阻的阻值R与光强E之间的关系如表所示。
（1）根据报警器的工作原理判断，电铃应接在________（填“甲”或“乙”）处。
（2）分析上表数据，根据光敏电阻的阻值R随光强E变化的规律，写出光敏电阻的阻值R与光强E的关系式为：R=________。
（3）闭合电键S，如果当线圈中的电流大于或等于250mA时，继电器的衔铁被吸合，则光敏电阻接收到的光照强度需要在多少cd以上?
（4）若要提高该烟雾报警器的灵敏度（即在烟雾更少条件下就能报警），你提出的改进建议是什么?（只要写出一种）
25.（2020·温州模拟）冲泡茶或奶粉等常需要不同温度的热水，小明设计了一款电热水壶，它可以将纯净水加热到所需的不同温度(如60℃或80℃或100℃)时就自动断开电路。其工作原理如图甲所示：铁质搭钩可绕着转轴A转动，挺杆DE可以上下运动并与搭钩连动，锁扣右侧与搭钩扣在一起，左侧通过拉紧的弹簧固定。当搭钩在C点受到0.2牛竖直向上的力就会与锁扣脱离，弹簧收缩带动锁扣和S1向左运动，触点分离电路断开。烧水时，闭合S1和S2
，
发热电阻R工作，双金属片受热向上弯曲，当温度达到设定值时，推起挺杆使搭钩与锁扣脱开，双金属片对挺杆E点向上的力F1随时间t的关系图如图乙。若加热过程中电流超过电热水壶的安全值，电磁铁B对搭钩的C点吸引力变大，可使搭钩与锁扣自动脱开，保护电路。电磁铁B对搭钩吸引力F2与线圈中的电流/关系如图丙。已知，CD=4厘米，DA=2厘米，发热电阻R阻值为100欧，电磁铁B的线圈电阻忽略不计。
（1）该热水壶最大允许通过的电流是________安。
（2）在220伏的电压下，电热水壶将一壶水加热到60℃时自动切断电路，求这段时间内发热电阻R放出的热量是多少？
（3）电路和各个元件的参数都保持不变，若要升高该热水壶加热的预设温度，可以通过改变什么来实现目的，请你设计一种方法并简要说明理由。________。
26.（2020桐乡模拟）常用加湿器来调节空气的湿度。下表为某加湿器的部分技术参数，其中额定加湿量是指加湿器正常工作1h雾化水的体积；循环风量是指加湿器正常工作1h通过风扇的空气体积；加湿效率是指实际加湿量与实际输入功率的比。
额定电压
220V
额定输入功率
1000W
水箱容量
25L
额定加湿量
15L/h
净重
95kg
最大加湿效率
1.5x10-2L/(h-W)
循环风量
2000m3/h
加湿器与地面接触的总面积
6.0x10-4m2
（1）加满水放置在水平地面时，加湿器对水平地面的压强为________Pa。
（2）在一定条件下测得加湿器输入功率为800W，则此时加湿器工作1小时消耗电能为________J。
（3）利用湿敏电阻制成湿度计可实现对环境湿度的精确测量。如图甲所示，电源电压为24V，定值电阻R0的阻值为120Ω，电流表的量程为0-100mA，电压表的量程为0-15V，湿敏电阻R的阻值随湿度（rh)变化的关系图线如图乙所示。则该湿度计能够测量的湿度范围是多少？
（4）若某温度下，该环境中1米3空气最多可容纳水汽质量为10克，在加湿器正常工作条件下，试计算分析此时上述湿度计能否达到最大测量值？（不计空气中原有的水汽）
27.（2019九上·鄞州期中）为锻炼身体,小明利用所学知识设计了一个电子拉力计,图甲是原理图。硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计)。定值电阻R0=5Ω，a、b是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R1=25Ω，电源电压U=3V，电流表的量程为0～0.6A。已知该弹簧伸长的长度ΔL与所受拉力F间的关系如图乙所示。
（1）当拉环不受拉力时，滑片P处于a端，闭合开关后,此时R0消耗的功率是多少?当拉力为300N时,R1消耗的功率又是多少?
（2）通过计算说明,开关S闭合后，当电流表指针指在0.3A处，作用在拉环上水平向右的拉力为多大?
28.（2019·绍兴模拟）如图甲是小明制作的防盗报警装置示意图,其中工作电路电源电压U1=6伏,指示灯L的额定电压UL=2.5伏,定值电阻R0=350欧;控制电路电源电压U2=1.5伏,磁敏电阻Rx的阻值随其所处位置磁场强度的变化关系如图乙所示,当窗户分别处在轨道A、B、C处时,磁敏电阻Rx所处位置的磁场强度分别为a、b、c,闭合开关S1和S2后,当窗户关闭时,指示灯亮,蜂鸣器不工作;当窗户打开一定程度时,指示灯熄灭,蜂鸣器发出警报声.?
（1）将窗户移至A点时,窗户关闭,闭合开关S1,指示灯L正常发光,求此时指示灯L消耗的电功率.(写出计算过程)?
（2）已知电磁铁线圈中的电流达到3毫安时,电磁铁的衔铁刚好被吸下,指示灯L熄灭,蜂鸣器开始报
警.现移动滑动变阻器RP的滑片,使其接入电路的阻值为其最大阻值的
,当窗户移至轨道B点位置时,蜂鸣器恰好开始报警.若要求窗户移至轨道C点位置时蜂鸣器才开始报警,此时能否通过调节滑动变阻器的阻值来实现?请通过计算加以说明.(写出计算过程,电磁铁线圈电阻忽略不计)
29.（2019·苍南模拟）图甲所示为一种自动蓄水装置示意图：轻质弹簧上端固定，下端与木块相连，轻质滑片P的右端固定在弹簧最下端，左端位于粗细均匀的金属电阻R2的最下端A处且接触良好，闭合S，水泵工作，向空水箱里缓慢注水，当P上滑至中点B处（离A端10厘米）时，水面到达设定高度，水泵自动停止注水。在此过程中，弹簧弹力F与滑片P上滑长度x之间的关系如图乙所示，已知：电源电压U=3伏恒定不变，电阻箱R1接入电路中的阻值为20欧，R2的总电阻为20欧，长度为20厘米。弹簧始终处于弹性限度范围内，不考虑线圈的电阻和滑片P滑动时的摩擦。
（1）如果P滑至B处时，电磁铁恰好吸不住衔铁而上弹，水泵自动停止注水，此时通过电磁铁的电流为________安。
（2）木块所受的重力是________牛。
（3）当P滑至离A端5厘米处时，控制电路的电功率多大？
（4）若将R1调至l0欧，则水箱内最高水位与原设定水位的高度差△h大于10厘米，其判断的理由是：________。
四、电动机计算
30.（2020九上·西湖期末）图甲是某电吹风的工作原理图。电吹风工作时，可以分别吹出热风和凉风。为了防止温度过高，用一个热敏电阻R0与电阻为100Ω的电热丝R串联，R0的阻值随温度的变化如图乙所示。
（1）当开关S指向1位置时，电吹风吹________风；
（2）该电吹风吹热风时，其温度基本恒定在200℃左右，当它的温度继续升高时，R0的电阻将________（选填“增大”、“不变”或“减小”）。
（3）该电热丝的最大发热功率是多少。
31.（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。
32.（2020·杭州模拟）如图所示，M为一个“8V8W”的电动机，电源电压恒定为10V，闭合开关S后，调节滑动变阻器至电动机恰好正常工作，此时整个电路消耗的电能有60%转化为机械能。求：
?
（1）此时滑动变阻器消耗的功率与电动机消耗的电功率之比。
（2）电动机的线圈电阻r是多少？
（3）在电动机正常工作过程中，当电动机突然卡住，电压表的示数将________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
33.（2020九上·西湖期末）如图是直流电动机提升重物的示意图，电源电压为20V且保持不变，电路中的电流为2A，质量为3.6kg的某物体在电动机带动下以1m/s的速度匀速上升10秒，不计各处摩擦，求
（1）电动机线圈的电阻；
（2）若将某灯泡串联在该电路中正常发光，保持电源电压不变，随后增大物体质量使电动机无法转动，则该灯泡的亮度会发生什么变化？并证明。(忽略灯泡阻值的变化)
整车质量(含电池)/kg
40
电池电压/V
60
电池容量/A·h
25
最大行驶速度/km·h-1
25
电动机最大功率/W
300
34.（2020九上·黄岩期末）2019年4月15日起，我国正式实施电动自行车新国家标准，小黄买了一辆按新国标生产的电动自行车，右图是该车的简化电路图，调速电阻最大阻值为10欧，部分参数如下表所示。求：
（1）该电动车充满电后蓄电池储存的电能。
（2）不考虑能量损失，充满电后该电动车以最大功率、最大速度匀速行驶，可行驶的路程。
（3）当调速电阻的滑片P滑到最右端时车速最小，电流表示数为1A，此时电动机的电功率。
35.（2020九上·余杭期末）如图，电动机的线圈电阻为0.5Ω，其转轴上所绕的细线悬挂一个质量为2kg的重物，细线足够长。当S闭合时，标有“6V，3W”的电灯L恰好能正常工作；电动机使重物匀速上升时，电流表读数为2.5A，取g=10N/kg。计算：
（1）通过电灯L的电流有多大？
（2）重物被匀速提升时，电动机输出的机械功率有多大？
（3）重物被匀速提升时的速度有多大？
36.（2019九下·浙江保送考试）电动自行车是目前一种较为时尚的代步工具，某厂生产的一种电动自行车，设计质量（包括人）为m=80kg，动力电源选用能量存储量为“36V，10Ah”的蓄电池（不计内阻），所用电源的额定输出功率P=180W，由于电动机发热造成的损耗（其他损耗不计），自行车的效率为=80%。如果自行车在平直公路上行驶时所受阻力跟行驶速率和自行车对地面的压力的乘积成正比，即Ff=kmgv，其中k=5.0×10-3s·m-1
，
g取10N/kg.求：
（1）该自行车保持额定功率行驶的最长时间是多少？
（2）自行车电动机的内阻为多少？
（3）自行车在平直的公路上以额定功率匀速行驶时的速度为多大？
37.（2019·富阳模拟）用12V的电源为微型电动机供电的电路如图(甲)所示。当把滑片移到最左端时，闭合开关S，电动机开始转动，电流I随时间t变化的图象如图(乙)所示。当电流稳定时，电动机正常工作。已知电动机转动时欧姆定律不适用，并忽略温度对电阻的影响，试解答下列问题。
（1）电动机是利用________原理制成的。
（2）当电动机正常工作时，电动机消耗的电功率。
（3）求电动机正常工作时的机械效率。
38.（2019·下城模拟）如图是小叶测量一个小电风扇的机械效率时所用的电路图。小叶调节滑动变阻器的滑片至适当位置，再抓住风扇叶片，使风扇的电动机不会转动，合上开关，读出电压表和电流表的示数分别为U1和I1；接着放开风扇叶片，让电动机转动，读出电压表和电流表的示数分别为U2和I2；已知电源电压为U并保持不变。由此请你回答：
（1）电动机转动时的功率为________。（填写表达式，下同）
（2）电动机线圈电阻为________。
（3）根据学过的知识推断U1和U2的大小关系。（写出推断过程）
39.（2019·杭州模拟）图甲是海上打捞平台装置示意图，使用电动机和滑轮组将实心物体A从海底竖直向上始终以0.05m/s的速度匀速吊起，图乙是物体A所受拉力F随时间t变化的图像（不计摩擦、水的阻力及绳重，忽略动滑轮受到的浮力，px=1.0×103kg/m3
，
g=10N/kg)。请解答下列问题：
?
（1）物体A的体积是多少?
（2）物体A完全浸没在水中时滑轮组的机被效率为s0%当电动机物体A完全离开水面后，滑轮组的机械效率是多少?
（3）当物体A完全离开水面后，电动机两端电压为380V，通过的电流为5A，电动机线圈的电阻为多少?（不计电动机内部摩擦）
答案解析部分
一、电路分析计算
1.【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。
2.【答案】
解：电热器接入家庭电路中，电压为U=220V，①由图当档位旋转开关的箭头指向A位置时：只有R1接入电源，此时的功率：PA=
=968W；②当档位旋转开关的箭头指向B位置时：R1与R2并联接入电源，此时的功率：PB=
=1452W，③当档位旋转开关的箭头指向C位置时：电路断路，PC=0；④当档位旋转开关的箭头指向D位置时：R2接入电源，此时的功率：PD=
=484W；⑥当档位旋转开的箭头指向E位置时：R1与R2串联接入电源，此时的功率：PE=
≈323W。答：电热器的档位旋转开关的箭头指向A时，电热器的功率是968W；档位旋转开关的箭头指向B时，电热器的功率是1452W；档位旋转开关的箭头指向C时，电热器的功率是0；档位旋转开关的箭头指向D时，电热器的功率是484W；档位旋转开关的箭头指向E时，电热器的功率是322.7W。
3.【答案】
（1）小灯泡正常发光的电流：；
（2）灯泡的电阻：；
灯泡L和变阻器串联，电压表测变阻器的电压，
因为电压表的电压≤15V，所以小灯泡两端的电压就≥3V；
此时通过小灯泡的电流：；
因为电流表≤0.6A，灯泡额定电流为0.5A，所以通过灯泡的电流0.125A≤IL≤0.5A；
当灯泡电流为0.125A时，总电阻为：；
这时变阻器的电阻：；
当灯泡电流为0.5A时，总电阻为：；
这时变阻器的电阻：；
那么变阻器的阻值范围：12Ω~120Ω。
（3）由P=I2R得PP=IP2RP=
,当RL=RP=24Ω时PP最大，根据串联分压的规律
此时灯泡两端的电压为9V，PP=
=3.375W。答：小灯泡L两端电压为9V时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率是3.375W。
4.【答案】
（1）闭合开关S1、断开S2
，
且滑片位于E端时，电路为R1的简单电路，此时电路中的电流最大，
由图乙可知，此时电路中的电流为I大=0.9A，
那么电阻R1的阻值：；
（2）当滑片位于H端时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，
由图乙可知，此时电路中的电流I小=0.3A，
此时电路中的总电阻：
，
滑动变阻器的最大阻值：R2=R总-R1=60Ω-10Ω=40Ω。
（3）由于滑片P从H端向E端移动，
由图象的拐点可知：GH=15cm，FG=25cm-15cm=10cm，EF=35cm-25cm=10cm，
中间一段电流无变化，故FG是铜导线，
由图象可知，当滑片P位于G点时，电路中的电流I=0.6A，
此时电路的总电阻：
，
则GH段的总电阻：RGH=R总-R总′=60Ω-30Ω=30Ω，
EF段的总电阻：REF=R总′-R1=30Ω-20Ω=10Ω，
因两段导体的阻值与自身长度成正比，
所以EF导体每1cm的电阻
，
当P位于x=31cm时，滑动变阻器接入电路中的电阻：
R2′=（35cm-31cm）×1Ω/cm=4Ω，
此时电路中电流表的示数：
；
此时电阻R1的功率：P1=I12R1=（0.75A）2×20Ω=11.25W。
（4）当P移动到最左端E处时，闭合开关S1和S2时，R1与R2并联，
两电阻的电功率分别为：；
；
则电阻R2消耗的电功率与电路消耗的总电功率之比：
5.【答案】
（1）解：
==0.5A
（2）解：
=
=20Ω
=
=
=0.15A
=
=0.45W
（3）解：U1=
×18V=9V，
=
×18V=6V，
﹣
=△P，即
﹣
=1W，故R0=45Ω；
要使R0电功率最小，变阻器连入电路中的电阻要尽量大，同时要保证电压表安全，当R=200Ω时，根据电阻的串联和欧姆定律，变阻器的电压：
U滑=I小R滑大=
×R滑大=
×18V≈14.7V＜15V，电压表安全，故R0的最小电压为：
U0小=
﹣U滑=18V﹣14.7V=3.3V，
P小=
=
=0.24W。
6.【答案】
（1）解：R1未放入水中时，受到的水的压力为0，由图像可知，此时R1＝30Ω。
（2）解：R1未放入水中时，由图可知，闭合S，断开S1
，
将R2的滑片移至最上端，此时R0、R1串联，电压表示数达到最大值3V，由串联电路特点和欧姆定律可得，电路中电流I＝
＝
……①，测量头放到水下深度h1＝10m时，R1受到压力F＝pS＝ρghS＝1.0×103kg/m3×10N/kg×10m×2×10－4m2＝20N，由图丙可知，此时压敏电阻R1的阻值R1′＝10Ω。此时，闭合S，断开S1
，
将R2的滑片移至某一位置时，R0、R2、R1串联，由P＝I2R得，
＝
＝
＝
，R总＝60Ω，电路中电流I′＝
＝
……②，
＝
＝
，所以
＝
，由①②可得，
＝
＝
，R0＝10Ω。当闭合S，断开S1
，
将R2的滑片移至最上端，电压表示数达到最大值3V，此时电路中电流I＝I0＝
＝
＝0.3A，所以I′＝
I＝
×0.3A＝0.2A，测量头在水深10m时，R0两端的电压U0′＝I′R0＝0.2A×10Ω＝2V。
（3）解：由串联电路特点和欧姆定律可得，电源电压U＝I(R0＋R1)＝0.3A×(10Ω＋30Ω)＝12V，当两开关都闭合时，R0、R2串联，当电压表示数最大时电流最大，电路中最大电流I最大＝
＝
＝0.3A，所以控制盒的功率达最大值Pm＝UI最大＝12V×0.3A＝3.6W；测量头放到水下深度h2＝3m时，R1受到压力F′＝p′S＝ρghS＝1.0×103kg/m3×10N/kg×3m×2×10－4m2＝6N，由图丙可知，此时压敏电阻R1的阻值为R1″＝20Ω，闭合S，断开S1
，
P控＝UI－I2R1″，将U＝12V，R1″＝20Ω代入，得当I≤0.3A时，I越小，P控越小，则当变阻器R2连入阻值最大时，控制电路的总电阻最大为R控＝R0＋R2大＝10Ω＋90Ω＝100Ω，电流最小，P控取最小值，P控最小＝(
)2×R控＝(
)2×100Ω＝1W，所以控制盒的最小功率与Pm的比值为
＝
7.【答案】
（1）解：操作①中，灯L1正常工作，UL1额=UL1=3V
灯L1的额定功率为：PL1额=PL1=UL1IL1=3V×0.3A=0.9W
根据操作③，可求出灯L2的电阻值为：RL2=
=5Ω
因此，灯L2的额定功率为：RL2额=
=1.8W
答：灯L1的额定功率为0.9瓦，灯L2的额定功率为1.8瓦。
（2）错误数据：3V、0.3A；
解法1：根据操作①可得，RL1=
=10Ω
由于操作②和操作③中，电流表的示数都为0.4A，说明L1和R1并联后与L2对电路的影响是等效的，所以
即
求得：R1=10Ω
答：定值电阻R1的阻值为10欧。
解法2：根据操作①可得，RL1=
=10Ω
由于操作②和操作③中，电流表的示数都为0.4A，说明L1和R1并联后与L2对
电路的影响是等效的，所以S2接2、3时，IL1’=
=0.2A
I1=I-IL1'=0.4A-0.2A=0.2A所以R1=
=10Ω
答：定值电阻R1的阻值为10欧。
（3）解：操作①中，L1与R0串联，U=UL1+UR0=UL1+LR0R0
即：U=3V+0.3A×R0
同理，据操作③可得：U=2V+0.4A×R0
综上二式可得：U=6V???
R0=10Ω
当S2接4、5时，R0与L2串联，己知L2正常工作时UL2'=3V
此时，R0两端的电压UR0'=U-UL2'=6V-3V=3V
即：UR0'=UL2'=3V
所以R0’=RL2=5Ω，R0减小的阻值△R0=R0-R0'=10Ω-5V=5Ω
所以滑片P应向左移动
答：当S2接4、5时，滑片P应向左移动，并使阻值减小5欧，才能使L2正常工作。
8.【答案】
（1）解:设电源电压为U,电池组内阻为R0
，
变阻器连人的阻值为R,由甲图，短路电流:I
=
U/R0
=3A,由乙图：输出功率
P=[U/R+R0)2R=U2R/(R+R0
)2
=
U2
/(R+R02/R+2R0
)≤(2R0
+
2R0)=
U2/4R0=4.5W,联立解得
U=6V,R0=
2Ω,4个电压
为1.5V的干电池组成。
（2）解:设变阻器总阻值为R'
由丙图
η=R'/(R'+R0)
=0.8,R'
=
8Ω
（3）解:设电源电压为U，电池组内阻为R0
，
变阻器连人的阻值为R由甲图可知，当滑片P在A端时，此时电路只有干电池的内阻，此时电流最大，电流I
=
U/R0=3A①；由乙图可知，输出功率
P=[U/R+R0)2R=U2R/(R+R0
)2
，当电池内阻与滑动变阻器阻值相等时，输出功率最大，即P=U2R/(R0+R0
)2
=
U2/4R0=4.5W②联立，解得
U=6V，R0=
2Ω，故电源由4个电压
为1.5V的干电池组成。（2）
设变阻器总阻值为R'，
干电泄输出电能的效率等于等于滑动变阻器的功率除以电路的总功率，即η=I2R'/I2(R'+R0)，得η=R'/(R'+R0)，由丙图可得
η=R'/(R'+R0)=0.8，R0=
2Ω，解得R'
=
8Ω
。（3）A点时，电压表示数最大，此时滑动变阻器全部接入，UA/U=R'/(R'+R0)，代入得UA/6V=8Ω/10Ω，解得UA=4.8V，此时I=U/(R'+R0)=6V/10Ω=0.6A，A坐标为
(0.
6，4.8)
；B点时，输出功率最大，电池内阻与滑动变阻器阻值相等，UA/U=R'/(R'+R0)，代入得UA/6V=2Ω/4Ω，解得UA=3V，B坐标为
(3,
4.5)
；干电泄输出电能的效率η=I2R'/I2(R'+R0)，得η=R'/(R'+R0)，C点时，干电泄输出电能的效率最大，此时此时滑动变阻器全部接入，即R'10Ω，C坐标为
(8，0.8)
。
9.【答案】
（1）解：当S闭合，S1、S2都断开，滑动变阻器的滑片在中点时，等效电路图如图所示，
此时电路总电阻R=R1+
=20Ω+
=40Ω，
电源电压：U=IR=0.3A×40Ω=12V；
答：电源电压是12V
（2）解：电路中元件均为纯电阻用电器，由公式Q=W=
t可知，
只有当电路中电阻最小时，电路中产生的热量最多；
由电路图知，当S闭合，S1、S2都断开，滑片在最左端时，
电路电阻最小，等效电路图如图所示，通电1min电路产生的最大热量：
Q=W=
t=
×60s=432J；
答：当开关S1、S2都断开时，通电1min，电路中产生的最大热量是432
（3）解：当开关S1、S2都闭合，滑动变阻器的滑片P移动到最右端时，
电路中R1发生短路，电路是一个由灯L和滑动变阻器R2组成并联电路，最简化电路如下图所示。
（4）解：在并联电路中，电流表测干路电流：I′=0.9A，
通过滑动变阻器R2的电流：I2=
=
=0.3A，
通过灯泡的电流：IL=I′﹣I2=0.9A﹣0.3A=0.6A，
灯泡的电阻：RL=
=
=20Ω，
灯泡的额定功率：P额=
=
=16.2W；
答：小灯泡的额定电功率是16.2W。
二、电热计算
10.【答案】
（1）由电路图可知，由图乙丙可知，工作10分钟中功率P总=660
W由Q=W=Pt可得6600J
（2）S和S均闭合，R1和R2并联；由丙可知P总=660
W由得电路中的总电流：I总=3A；
（3）闭合开关S、断开S1时，电路为R的简单电路，P1=440
W，由可得R1的阻值=110，开关S和S1都闭合时，电路为R1与R2并联所以R2的功率：P2=P总-P1=660
W-440
W=220
W所以R2的阻值：R2==220
11.【答案】
（1）解：R1
的电功率P1＝P﹣P保＝1000W﹣200W＝800W
（2）解：加热过程消耗的电能：W加热＝Pt＝1000W×28×60s＝1.68×106J
（3）解：水吸收的热量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×3kg×（125℃﹣25℃）＝1.26×106J
电压力锅从开始运行到水温刚达125℃时的效率：
12.【答案】
（1）解：当只有S1闭合时，R1单独工作，用电器处于保温状态；
由P=
可得：R1=
=
=220Ω
（2）解：当两开关都处于闭合状态时，两电阻并联，处于加热状态，
R2的功率为P2=P﹣P1=1980W﹣220W=1760W，
由P=UI可得电热丝R2的电流是：
I2=
=
=8A
（3）解：根据题意可知，Q=4.2×106J，
由P=
可得消耗的电能：W=Pt=1980W×50×60s=5.94×106J
热水器的效率为：η=
×100%=
×100%≈70.7%．
13.【答案】
（1）1；加热
（2）根据乙图可知，加热时间为10min，电流为4A，
那么消耗的电能：W=UIt=220V×4A×600s=5.28×105J；
保温时间为30min，电流为1A，
那么消耗的电能：W'=U'I't'=220V×1A×1800s=3.96×105J；
消耗的总电能为：W总=W+W'=5.28×105J+3.96×105J=9.24×105J=0.26kW?h。
（3）保温时的总电阻；
加热时R1的电阻；
R2的阻值R2=R总-R1=220Ω-55Ω=165Ω。
那么；
（4）该电阻消耗的功率为：P=P总-P1=1100W-220V×4A=220W；
该电阻的阻值：。
14.【答案】
（1）解：“3000r/kW·h”表示每消耗1kW·h的电能,电能表的转盘转3000转，
则电能表的转盘转150转,电热水器消耗的电能：
P=（2）Q=cm△t=4200J/kg℃×50kg×(40℃-10℃)=6.3×106JW总==7×106J
t==2000s（3）I==1AR2==5Ω
设R2=kt+b
由图像可知，当t=0℃时，R2=8Ω；t’=80℃时，R2’=4Ω；即b=8。
代入4=80k+8
解得k=-
因为R2=5Ω故得t=60℃
15.【答案】
（1）小于
（2）Sa接2，Sb断开
（3）W1=P1t1=500W×14×60s=4.2×105J
W2=P2t2=100W×(36-14)×60s=1.32×105J
W=W1+W2=4.2×105J+1.32×105J=5.52×105J
（4）R2=
=484Ω
R1=
=121Ω
P温=
=80W
16.【答案】
（1）温
（2）当开关接2和3时，只有R1自己工作，
电阻R1的阻值为：；
电阻R2的阻值为：
R2=2R1
=2×24.2Ω=48.4Ω；
（3）当开关接3和4时，是热水档，此时两个电阻并联；
电阻R2的功率为：；
那么电路的总功率为：P总=P1+P2=2000W+1000W=3000W;
正常工作2min消耗的电能为：W=P总t=3000W×120s=
3.6×105?J。
17.【答案】
（1）不是
（2）闭合
（3）当温度超过250℃时，电阻增大，功率减小，产热减慢，温度下降；当温度低于250℃时，电阻减小，功率增大，产热加快，温度上升。
三、电路应用计算
18.【答案】
（1）1、2
（2）变小
（3）右
（4）解：当R2=50Ω时，
I=60mA=0.06A
R总=U1/I=9V/0.06A=150Ω
R1=R总-R2=150Ω-50Ω=100Ω
由乙图可得t=50摄氏度
19.【答案】
（1）小
（2）I=P/U=0.35W/7V=O.O5A
UR1=12V-7V=5V
R1=UR1/I=5V/0.05A=100Ω
（3）电磁铁不能吸下衔铁或有药液流过时通过电磁铁的电流过小
①增大U2的电压②增加LED灯的亮度③减小R0的阻值④增加弹簧的匝数
⑤减小电磁继电器左边的力臂或增加右边的力臂
满分示例1，原因：有药液流过时通过电磁铁的电流过小，改进方法：增大U2的电压。
满分示例2，原因：电磁铁没法吸下衔铁，改进方法：减小电磁继电器左边的力臂。
20.【答案】
（1）3和4（2）①32.4
焦
②48欧
21.【答案】
（1）解：由图可知，R1、R2串联，电压表测R2两端电压，电流表测电路中电流，
当F1=1N时，电流表示数为1A，电压数为3V，由串联电路特点可知，此时
U1=U﹣U2=12V﹣3V=9V，并且：I1=I2=1A，
由欧姆定律可得，R1的阻值：R1=
=
=9Ω；
此时R2连入电路的阻值：R2=
=
=3Ω，
所以压力F1与R2阻值之比：k=
=
=
N/Ω
答：定值电阻R1为9Ω；压力F1与R2阻值之比k为
N/Ω
（2）解：当滑片P滑至最下端时，变阻器连入阻值最大，电压表示数为7.5V，
此时电路中电流：I'=I2′=I1′=
=
=
=0.5A，
所以R2的最大值：R2最大=
=
=15Ω，
因为压力F的大小与R2的阻值大小成正比例关系，即：F=kR2
，
所以压力F2=
N/Ω×R2最大=
N/Ω×15Ω=5N
答：当滑片P滑至最下端时，压力F2为5N
（3）解：由F=kR2有：R2=
=
，
串联电路特点和欧姆定律表示电压表示数：
UV=IR2=
?R2=
=
，化简可得：F=
（N）
答：压力F的大小与电压表示数之间的函数关系表达式为F=
（N）
22.【答案】
（1）由图可知，该电路是串联电路，电压表测的是滑动变阻器两端的电压；
由R1和R2电阻可以得到电路的总电阻，在已知电源电压的情况下，可以得出电路中电流，从而得出R2两端的电压，电路总功率用P=UI即可求出；
（2）1.25m～2m（3）A
23.【答案】
（1）当
I=40mA=0.04A时，由
得：
电路总电阻：
热敏电阻的阻值：R=R总﹣R0=150Ω﹣10Ω=140Ω，
由图象可知，此时的温度为t=10℃
（2）由图象可知，t=19℃时，R′=190Ω，R总′=R′+R0=190Ω+10Ω=200Ω
电路中的电流
=
=0.03A=30mA
（3）控制电路的电源电压换高一些，再在电路上串联一个变阻器。
24.【答案】
（1）甲
（2）R=36/E
（3）解：I=250mA=0.25A，R总=U/I=6V/0.25A=24Ω
???
R光=R总-15Ω=9Ω
???
E=36/R光=4cd
（4）解：
在控制电路中串联一个合适的定值电阻（其它条件不变）；或降低电源电压?
或将电磁铁水平向左移适当距离等.
25.【答案】
（1）2.5
（2）自动切断电路时双金属推动挺杆所需的力FD
，
FD×DA=FC×(CD+DA)
FD=
=0.6牛
从图乙可得，通电时间t=10分
这段时间发热电阻R放出的热量
Q=
=2.904×105焦
答：这段时间内发热电阻R放出的热量是2.904×105焦。
（3）将弹簧固定点适当左移，由于弹簧伸长更多，能产生更大的拉力，使搭钩与锁扣间的摩擦力增大，需要更高的温度才能让双金属片推起挺杆
26.【答案】
（1）2.0×106
（2）2.88×106
（3）电路最大电流为：100mA=0.1A，定值电阻R0两端电压：U0=IR0=0.1A×120Ω=12V
此时R两端的电压：U1=U-U0=24V-12V=12V，
此时R的阻值：R1=U1/I=12V/0.1A=120Ω，
由图乙可知，此时湿度为：30%。
R两端最大电压：U2=15V
则此时电流I2=(U-U2)/R0=(24-15)Ⅴ/120Ω=0.075A
此时R接入电路的阻值R2=U2/I2=15V/0.075A=200Ω
由图可知，此时的湿度为90%
则湿度计的测量范围30%~90%
（4）若此时能达到最大值，则每小时空气中能容纳水汽质量为
m=2000×10×90%克=18000克，这些水的体积V=m/p=18000克/(1克/厘米3)=18L
则此时加湿量为18L/h>15L/h，所以湿度计不能达到最大测量值。
解法二：此时的实际功率至少为P=18L/h/(1.5×10-2L/h·W)=1200W>1000W，所以湿度计不能达到最大测量值。
27.【答案】
（1）根据图甲可知，R1与R0串联，电流表测电路中的电流。
（1）当拉环不受拉力时，滑片P处于a端，变阻器接入电路中的电阻最大，
电路中的电流：；
此时R0消耗的功率：P0=I总2R0=（0.1A）2×5Ω=0.05W。
由图乙可知，当拉力为300N时，弹簧的伸长量△L=3cm，
变阻器接入电路中的电阻：；
此时电路中的电流：；
则R1消耗的功率：P1=I总'2R1′=（0.2A）2×10Ω=0.4W。
（2）当电流表指针指在0.3A处，
电路中的总电阻：;
则变阻器接入电路中的电阻：R1″=R-R0=10Ω-5Ω=5Ω;
根据得到：；
解得：△L′=4cm，
由图乙可知，此时的拉力为400N。
28.【答案】
（1）解：闭合开关
,灯泡和
串联,灯泡正常发光,其两端的电压为
,
两端的电压
,?
电路中的电流
,?
灯泡的额定功率
;
（2）解：由图象乙可以知道,窗户移至B点和C点时,磁敏电阻的电阻值分别为400Ω和300Ω,
由欧姆定律可得:
当窗户移至轨道B点位置时,蜂鸣器恰好开始报警,控制电路中的总电阻
Ω,
此时滑动变阻器接入电路的阻值R滑=R-R磁B=500Ω-400Ω=100Ω,
此时滑动变阻器接入电路的阻值为其最大阻值的
,所以滑动变阻器的最大阻值为150Ω,
当窗户移至轨道C点位置时,滑动变阻器接入电路的阻值应该为R滑′=R-R磁C=500Ω-300Ω=200Ω,但是滑动变阻器的最大阻值为150Ω,
所以若要求窗户移至轨道C点位置时蜂鸣器才开始报警,此时不能通过调节滑动变阻器的阻值来实现.
29.【答案】
（1）0.1（2）5
（3）解：此时有效阻值：R2=5Ω，
I=U/（R0+R2）=3V/25Ω=0.12A，???
P=UI=3V×0.12A=0.36W
（4）R1调至10Ω时，水泵工作继续向水箱内注水，当滑片从B处上滑至R2的最上端时，停止注水。木块上升的高度为10厘米，此过程中，木块所受浮力增大，浸入水中的深度增大，排开水的体积增大，所以水箱内最高水位与原设定水位的高度差△h将大于10厘米。
四、电动机计算
30.【答案】
（1）热
（2）增大
（3）根据乙图可知，R0的最小值为10Ω；
最小总电阻为：R总=R0+R=10Ω+100Ω=110Ω；
那么电路的最大电流为：；
电阻丝的最大功率P=I2R=（2A）2×100Ω=400W。
31.【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。
32.【答案】
（1）由P=UI得，电动机正常工作时的电流：
I=IR=IM
，
IM=
=1A
滑动变阻器的电压：UR=U-UM=10V-8V=2V
PR：PM=UR：UM=2∶8=1∶4
（2）整个电路的总功率：P总=UI=10V×1A=10W
转化成机械能的功率：P机=P总η=10Wx60%=6W
电动机转化成热能的功率为：P热=PM-P机=8W-6W=2W
由P热=l2r得：r=
=2Ω（3）变小
33.【答案】
（1）电路的总功率：P=UI=20V×2A=40W；
电动机的输出功率：P机=Gv=3.6kg×10N/kg×1m/s=36W；
电动机的发热功率：P热=P总-P机=40W-36W=4W；
根据P热=I2R得到：4W=（2A）2R；
解得：R=1Ω。
（2）当电动机正常转动时，
电动机的总功率大于发热功率，
即?P电>P热；
UI>I2(R+r)；
U>I(R+r)；
解得：；
即I不转>I转。
因此灯泡会变亮
?
34.【答案】
（1）该电动车充满电后蓄电池储存的电能：W=UIt=60V×25A×3600s=5.4×105J
（2）该电动机以最大功率行驶的时间：t=W/P=5.4×106/300W=1.8×104s=5h
该电动车行驶的最大路程：S=vt=25kwh×5h=125km
（3）速手柄和电动机串联，调速手柄上的电压为：
U调=IR=1A×10Ω=10V
；电动机两端的电压为：U动=U-U调=
60V-10V=50V
；电动机的功率为：
P动=IU动=1Ax50V=50W
。
35.【答案】
（1）
（2）由题可知电源电压：U=UL=6V
电动机中电流I=I总-IL=2.5A-0.5A=2A
电动机总功率：P=UI=6V×2A=12W
发热功率为：P热=I2R=（2A）2×0.5Ω=2W
机械功率为：P机=P-P热=12W-2W=10W
（3）P机=mgv
；
36.【答案】
（1）解:根据公式：P=IU，I=5A
再根据电池容量可得
.
（2）解:P热=P-80%P=I2r?????????
r=1.44Ω
（3）解:经分析可知，当自行车以最大功率行驶匀速行驶时二力平衡，因此有
F牵=kmgvmax
?????
而F牵=
联立代入数据可得v=6m/s
37.【答案】
（1）通电线圈在磁场中受力而转动
（2）解：当把滑片移到最左端时，闭合开关S，此时电路为电动机的简单电路，当电流稳定时，电动机正常工作，由图乙可知电动机正常工作时的电流I=0.4A，电动机正常工作时消耗的电功率：P=UI=12V×O.4A=4.8W
（3）解：由图乙可知，电动机刚开始转动时的电流I’=1.2A，此时电动机为纯电阻，
由欧姆定律可得，电动机线圈的电阻：R=
电动机正常工作时的热功率：P热=I2R=(0.4A)2×10Ω=1.6W，
所以电动机的输出功率：P输出=P-P热=4.8W-I.6W=3.2W；
电动机正常工作时电能转化为机械能的效率：
38.【答案】
（1）U2I2（2）U1l1
（3）解：设变阻器接入电阻为R，电动机内阻为r
不转时W电动=Q电热?UI1t=I12(R+r)t???
I1=
?
转动时W’电功＞Q'电热
Ul2lt>I22（R+r)t???
I2<
，故I2＜I1
，
而U1=U-I1R????
U2=U-I2R???
故U139.【答案】
（1）根据图乙知，前30s时，拉力不变，且较小，所以物体浸没在水中，30s到40s时，拉力减小，说明物体露出水面时，40s后，拉力又不变，说明物体离开水面，最大即重力与最小拉力的差即为浮力：F浮力=G-F1=3×104N-2×104N=104N；
根据阿基米德原理得，物体的体积为：;
（2）不计摩擦、水的阻力及绳重时，水面下时的效率为80%，即：解得：G动=5000N；
离开水面后，机械效率为：
（3）由图知，两段绳子承担物重，所以电动机的拉力为：;根据P=Fv得，电动机的输出功率为：P输出=Fv绳=F×2V物=17500N×2×0.05m/s=1750W；电动机的输入功率为：P=UI=380V×5A=1900W；电动机的发热功率为：P热=P-P输出=1900W-1750W=150W；
根据P=I2R得，线圈的电阻为：。
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精品试卷·第
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18
电路与电能计算
一、电路分析计算
1.（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？
2.如图是一个电热器的工作原理图，电热器内有两个阻值分别为R1=50Ω和R2=100Ω的电热丝；旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的边缘依次有0、1、2、…9共10个金属触点；可以绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将相邻的触点连接。如旋钮上的箭头指向图中位置D时，金属滑片将2、3触点接通，同时另一端将7、8触点接通。用这个旋转开关可以实现电热器有多挡位工作的要求。
将此电热器接入家庭电路中，并将电热器的档位旋转开关的箭头分别指向AB．C．D．E位置时，电热器的功率分别是多大?
3.（2019·义乌模拟）如图所示电路，电源电压18V恒定不变，小灯泡上标有“12V”的字样，滑动变阻器的规格为“200Ω
1A”，电流表量程“0～0.6A”电压表量程“0～15V”调节滑动变阻器滑片至某一位置时再闭合开关，小灯泡L恰好正常发光，此时电流2s内对小灯泡L做功12J，不考虑温度对电阻的影响。求：
（1）小灯泡L正常发光时的电流；
（2）滑动变阻器接人电路的阻值在什么范围时才能保证电路的安全；
（3）小灯泡L两端电压为何值时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率是多少？
4.（2020九上·江北期末）如图甲所示电路中，电源电压为18V不变，R1是定值电阻，R2由三段材料不同、横截面积相同的均匀导体EF、FG、GH制作而成，其中一段是铜丝，其电阻可忽略不计，另两段是电阻丝，其阻值与自身长度成正比，P是与R2良好接触并能移动的滑动触头。闭合开关S1
，
断开S2
，
将P从H端移到E端时，电流表示数I与P向左移动的距离x之间的关系如图乙所示。请分析计算：
（1）电阻R1的阻值。
（2）电阻R2的总电阻。
（3）当x的值为31cm时，电阻R1消耗的电功率。
（4）闭合开关S1和S2
，
将滑片P移到最左端，电阻R2消耗的电功率和电路总功率之比。
5.（2020九上·江北月考）如图所示，电源电压恒为18V，灯泡L标有“10V
5W”字样，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～15V，滑动变阻器R的最大阻值为200Ω，当只闭合S和S1
，
把滑动变阻器接入电路的阻值由R0增大到2R0时，定值电阻R0的电功率减小了1W，（灯泡的电阻不变）求：
（1）灯泡L正常发光时通过的电流。
（2）只闭合S和S2
，
且滑动变阻器的滑片P置于中点位置时，灯泡的实际功率。
（3）只闭合S和S1
，
在保证电路安全的情况下，电阻R0消耗的最小电功率。
6.（2020九上·浙江期末）如图甲、乙所示，某科技小组自制了一个测量水的深度的装置，它由测量头和控制盒构成，测量头的测量面是一个涂有绝缘漆的面积为2cm2的压敏电阻R1
，
R1的阻值随水对它的压力F的变化关系如图丙所示。控制盒内有一个定值电阻R0和一个最大阻值为90Ω的滑动变阻器R2
，
电源电压保持不变。通过电路调节，可使控制盒的功率达最大值Pm
，
科技小组通过控制盒的功率最小值和Pm的比值来标记水的深度。不计导线的电阻，电压表的量程为0～3V。科技小组在确保电路安全的情况下，进行如下的操作：(ρ水＝1.0×103kg/m3
，
g取10N/kg)
（1）R1未放入水中时，闭合S，断开S1
，
将R2的滑片移至最上端，此时电压表示数达到最大值，R0的电功率为P0。求：R1未放入水中时的电阻。
（2）测量头放到水下深度h1＝10m时，闭合S，断开S1
，
将R2的滑片移至某一位置时，R0的电功率为P0′，电路的总功率为P总
，
R1的电功率为P1。已知P0︰P0′＝9︰4，P总︰P1＝6︰1。求：此时R0两端的电压。
（3）测量头放到水下深度h2＝3m时，调节电路，控制盒的最小功率与Pm的比值为多少？
7.（2019·宁波）如图所示电路，电源电压U不变，灯L1、L2上都标有“3V”字样，且灯丝阻值不变，R1是定值电阻。闭合开关S，后，依次进行如下操作：①开关S2接1、2，移动滑片P，使电压表V1示数为3V，此时电流表示数为0.3A；②开关S2接2、3，电流表示数为0.4A；③开关S2接4、5，电流表示数仍为0.4A，电压表V2示数为2V。
请解答下列问题：
（1）灯L1、L2的额定功率分别是多少?
（2）小科根据上述实验数据，计算R1的阻值，分析如下：
操作①中，L1与R0串联，L山两端电压为3V，通过L1的电流大小为0.3A。
操作②中，L1与R1并联后（可看作一个阻值变小的电阻)与。串联，通过L1与R1的总电流大小I为0.4A。假设此时L1两端电压为U1
，
通过的电流为IL1。
可求得R1=
?=30Ω
老师指出：求解R1时，代人的“3V”“0.4A”“0.3A”三个数据中有错误。请你指出错误的数据：?
▲???
，
并正确求解R1。
（3）当开关S2接4、5时，滑片P怎样移动才能使L2正常工作?（要求说明移动方向和变化的阻值大小）
8.干电池本身有一定的电阻，因此，实际干电池可以等效为一个没有电阻的理想十电池和一个阻值一定的电阻相串联而成。如图所示，电源由几个相同的干电池组成。合上开关S，变阻器的滑片从A端滑到B端的过程中，电路中的一些物理量的变化，如图甲、乙、丙所示，图甲为电压表示数与电流表示数关系，图乙为干电池输出功率跟电压表示数关系，图丙为干电泄输出电能的效率与变阻器接入电路电阻大小的关系，不计电表、导线对电路的影响。
（1）串联的干电池个数。
（2）变阻器的总电阻
（3）甲、乙、丙三个图上的A、B、C各点的坐标。
9.（2019·宁波模拟）如图所示，电源电压恒定不变，电阻R1的阻值为20Ω，滑动变阻器的最大阻值R2为40Ω，小灯泡的额定电压为18V，灯丝电阻不随温度发生变化，闭合开关S。当开关S1、S2都断开时，滑动变阻器的滑片P移动到中点时，电流表的读数为0.3A；当开关S1、S2都闭合时，滑动变阻器的滑片P移动到最右端时，电流表的示数为0.9A，求：
（1）电源电压是多少？
（2）当开关S1、S2都断开时，通电1min，电路中产生的最大热量是多少？
（3）当开关S1、S2都闭合时，滑动变阻器的滑片P移动到最右端时，请你分析这是一个什么电路，并画出该电路的最简化电路图。
（4）小灯泡的额定电功率是多少？
二、电热计算
10.（2018九上·天台月考）图甲为某款新型电饭煲，额定电压为220V，它采用了“聪明火”技术，智能化地控制不同时间段的烹饪温度，以得到食物最佳的营养和口感，图乙为其电路原理图，R1和R2为电阻不变的电热丝，S1是自动控制开关。将电饭煲接入220V电路中，在电饭煲工作的30min内，它消耗的电功率随时间变化的图像如图丙所示。
?
求：
（1）0～10
min，电饭煲产生的总热量；
（2）S和S1均闭合，电路中的总电流；
（3）电阻丝
R2
的阻值。
11.（2021九下·杭州开学考）如图甲所示的电压力锅的传统高压锅和电饭锅的升级换代产品。如图乙所示为电压力锅的电路图，接通电路后，开关S自动与触点a、b接通，开始加热；当锅内温度达到125℃，开关S自动与a、b断开，并与触点c接通，开始保温保压。现将3Kg初温为25℃的水加入电压力锅中，接通电路使其正常运行，电压力锅在工作过程中电功率随时间的变化图像如丙所示。求：
（1）电路中R1的阻值是多少？
（2）加热过程消耗的电能是多少？
（3）电压力锅从开始运行到水温刚达125℃时的效率。【水的比热容为4.2×103J/(Kg?℃）】
额定电压
220V
频率
50Hz
保温功率
220W
加热功率
1980W
水箱容量
50L
设定温度
40℃
?12.（2020九上·椒江期中）小明家电热水器的简化电路图如图所示，S1是手动开关，置于热水器水箱外部；S2是温控开关，置于热水器水箱内部，当水温低于40℃时自动闭合，达到40℃时自动断开；R1和R2均为用来加热且阻值不变的电热丝．使用时，手动闭合开关S1
，
电热水器开始工作，电热水器部分参数如表所示：
（1）电热丝R1的阻值是多少？
（2）加热时流过电热丝R2的电流是多少？
（3）假设将一箱水加热至设定温度时水吸收的热量为4.2×106J，用了50min，则电热水器的效率是多少？
13.（2020九上·余姚月考）家用电饭锅中自动开关一般由感温铁氧体组成，将电饭锅的自动开关S按下，电饭锅处于加热状态，当感温铁氧体温度达到103℃时失去磁性，被吸铁块由弹簧弹开使电饭锅进入保温状态。某家用电饭锅内部电路简化示意图如图甲，某次使用该电饭锅在220V的电压下煮饭过程中，通过的电流随时间变化的图像如图乙。
（1）当锅内温度为100℃时，自动开关S与________(填“1”或“2”)连接，此时电饭锅处于________(填“加热”或“保温”)状态。
（2）该电饭锅此次工作30分钟消耗的电能为多少？
（3）电阻R1与R2的阻值之比为多少？
（4）若要使该电饭锅的加热功率提高到1100W，可以给电阻R1并联一个阻值为多大的电阻R3?
14.（2020·吴兴模拟）一般热水器由加热系统、测温系统和控水系统组成。某台电热水器铭牌部分信息已经模糊，如图a所示，其测温系统可以简化为如图b所示的电路，电源为9V恒定电源，R1为4Ω定值电阻，R2为热敏电阻，其阻值随温度变化的关系如图c所示。
?
（1）为估算电热水器的额定功率，关闭其他用电器，让热水器正常工作1分钟，观察电能表，如图d所示，转动了175转，则消耗电能多少千瓦时，电热水器的额定功率是多少瓦？
（2）若该电热水器的效率是90%，装满10℃冷水加热到40℃热水洗浴，则需要多少时间？(c水=4200J/kg℃)
（3）控温系统某时刻电压表示数为4V，此时水箱中水温是多少？
15.（2020·三门模拟）如图1为一款陶瓷电煎药壶，工作电路简化为如图2所示，它在工作时，有高火加热、文火萃取和小功率保温三个过程。已知正常工作时，高火加热功率为500W，文火萃取功率为100W。若壶中药液的总质量为1kg，且在额定电压下煎药时，测得药液的温度与工作时间的关系如图3所示：
（1）煎药壶工作时的外界大气压________1个标准大气压(选填：“大于”、“等于”或“低于”)；
（2）煎药壶文火萃取时，图2中的开关连接状态是________；
（3）煎药壶通电工作36分钟时电流所做的功是多少？
（4）R2的阻值是多少？电煎药壶的额定保温功率是多少？
16.（2019·东阳模拟）如图是某款电热水龙头的电路原理图。R1、R2为电热丝，通过旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点，实现冷水、温水、热水档之间的切换。
（1）当开关同时接触2、3触点时，水龙头放出的是________（选填“冷”“温”或“热”）水。
（2）若R2=2R1
，
水龙头在温水档正常工作时电功率为2000W，则R1的阻值为多少？
（3）它在热水档正常工作2min消耗的电能为多少？
17.（2018·台州）在3D打印笔中装入塑料条，接通电源，等待一段时间后即可挤出热融的塑料，塑料在空气中迅速冷却变成特定的形态（如图甲）。其内部电路如图乙，R1、R2是相同的PTC发热电阻。单个PTC的电阻与温度的关系如图丙。
（1）打印笔工作时，PTC电阻发热，塑料受热会逐渐变软变稀。可见，塑料________（选填“是”或“不是”）晶体。
（2）打印笔工作有快、慢两档。快档打印时，图中开关S1应处于________状态，若此时温度为250℃，打印笔的电功率是多少？
（3）打印笔正常工作时的温度能自动稳定在250℃左右，结合图丙信息，说明理由.
三、电路应用计算
18.（2019九上·天台月考）有一种电加热恒温箱，工作原理如图甲所示。控制电路由电压为U1=9V的电源。电磁继电器（线圈电阻不计）。滑动变阻器R2和热敏电阻R1组成，图乙是热敏电阻R1阻值随温度变化的图象；工作电路由电压为U2=220V的电源和电阻为R0的电热丝组成。通过实验测得当电磁继电器线圈的电流达到60mA时，电磁继电器的衔铁被吸下来。求：
（1）连接电路时，a、b接线柱应分别连接________（选填“1、2”“2、3”或“1、3”）接线柱；
（2）通过图乙可知，在升温的过程中，电阻R1两端的电压会________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（3）如果要使恒温箱内保持的温度升高，滑动变阻器R2的滑片应该向________（选填“左”或
“右”）移动。
（4）当滑动变阻器R2接入电路中的电阻为50Ω时，恒温箱内的温度是多少?
19.（2019·温州模拟）小明同学在医院看到一个自动输液报警器，如图1所示。闭合开关，当输液报警器处输液管中有药液流过，绿灯亮，无药液流过，喇叭报警。小明运用自己所学知识和所查找的资料自己设计一个类似的自动输液报警器，如图2所示。
资料1：光敏电阻阻值随光照变化的关系如图3。
资料2：当输液管内有药水时，LED灯发出的光将被会聚到光敏电阻上，如图2；当输液管内无药水时，LED灯发出的光仪有很少一部分照射到光敏电阻上。
资料3：图2中U1=12伏，喇叭上标有“7V?
0.35W”，线圈的电阻忽略不计。
（1）当输液报警器处输液管中没有药液流过时，控制电路线圈中的电流比有药液流经时要________（填“大”或“小”）。
（2）为了能使喇叭正常工作，定值电阻R的阻值应选多大？
（3）按图2正确安装白动输液报警器，调试时发现输液报警器处输液管中有无药液流过都会发出警报，请写出出现这种情况的一种可能的原因，并根据原因提出具体的改进措施。
20.（2019·温州模拟）某兴趣小组设计了如图甲所示的汽车转向指示灯电路模型，接通相应指示灯后，该指示灯会亮、暗（微弱发光）交替闪烁发光。电路中电源电压恒为
6
伏，指示灯的规格为“6V
3W”，R0
为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计。
（1）若让左转、右转指示灯同时工作，转向开关应与触点________接通。（选填“1
和2”、“2和3”、“3和4”或“4和5”）
（2）当转向开关与触点“2
和
3”接通时，右转指示灯两端实际电压变化规律如图乙所示。已知当右转指示灯微弱发光时，其两端实际电压为
Ux，消耗的实际功率为额定功率的1/2
求：
①右转指示灯闪烁交替工作30秒消耗的电能。
②定值电阻R0的阻值。（指示灯的电阻不变）
21.（2019·余姚模拟）传感器可以把力学物理量转化成电学信号，然后通过相互之间的函数关系，直接表现力的大小。测量压力大小的压力传感器，工作原理如图所示，其中M、N均为绝缘材料，M、N间有可收缩的导线（电阻大小不计），弹簧上端和滑动变阻器R2的滑片P固定在一起，电源电压恒为12V，已知压力F的大小与R2的阻值大小成正比例关系。闭合开关S，压力F0=0时，滑片P在最上端；压力F1=1N时，电流表示数为1A，电压示数为3V，当滑片P滑至最下端时，电压表示数为7.5V。求：
（1）定值电阻R1的大小；压力F1与R2阻值之比k；
（2）当滑片P滑至最下端时，压力F2的大小；
（3）压力F的大小与电压表示数之间的函数关系表达式。
22.（2019·浙江模拟）为了参加全国青少年创新大赛，小明运用所学电学知识设计了电子身高测量仪，如图所示。其中定值电阻R1＝5Ω，电源电压恒为4.5V，R2的规格为“15Ω
1A”，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A。
（1）当变阻器R2接入电路的阻值是4Ω时，电压表的示数是多大？此时电路的总功率是多大？
（2）已知滑动变阻器上下两个端点a、b离地面高度分别为2.5m、1m，为保证电路各元件安全使用，则该电子身高测量仪所测身高的范围为________。
（3）身高测量仪的身高指示计是由电压表改装而成，小明发现指示计的刻度并不均匀，为使由电压表改装而成的身高指示计刻度均匀且身高越高指针偏转角度越大，则下列电路符合设计要求的是???????
（填字母编号）。
A.B.C.D.
23.（2018九上·温州月考）如图甲是某会议室空调的自动控制装置。R
是热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示。已知继电器的线圈电阻
R0
为
10
欧，左边控制电路电源电压
6V
恒定不变。当电磁继电器线圈中的电流大于或等于
40mA
时，继电器的衔铁被吸合，右边空调电路工作；当电磁继电器线圈中的电流小于或等于
20mA
时，继电器的衔铁被释放，右边空调电路停止工作。
（1）会议室设定的空调启动温度是多少℃？
（2）当会议室的温度为
19℃时，电流表示数为多少
mA？
（3）为了给空调设定不同的启动温度，既能比现在设定的高一些，也能比现在设定的低一些，请你提出一种可行的、调节方便的措施。
24.（2018·浙江模拟）我国目前的动车上均安装了烟雾报警器，一旦有吸烟，列车上的烟雾报警系统就会报警，列车就会自动减速甚至停车。小刘在查阅资料后，自行设计了一只“烟雾报警器”，电路如图。该报警器由“控制电路”和“工作电路”所组成，其中“控制电路”由光敏电阻R、电磁铁（线圈阻值R0＝15Ω）、电源U=6V、开关等组成；“工作电路”由工作电源、电铃、导线等组成。小刘的设计思路：当光敏电阻接收到的光强减弱到一定程度时，工作电路接通，电铃报警。已知该光敏电阻的阻值R与光强E之间的关系如表所示。
（1）根据报警器的工作原理判断，电铃应接在________（填“甲”或“乙”）处。
（2）分析上表数据，根据光敏电阻的阻值R随光强E变化的规律，写出光敏电阻的阻值R与光强E的关系式为：R=________。
（3）闭合电键S，如果当线圈中的电流大于或等于250mA时，继电器的衔铁被吸合，则光敏电阻接收到的光照强度需要在多少cd以上?
（4）若要提高该烟雾报警器的灵敏度（即在烟雾更少条件下就能报警），你提出的改进建议是什么?（只要写出一种）
25.（2020·温州模拟）冲泡茶或奶粉等常需要不同温度的热水，小明设计了一款电热水壶，它可以将纯净水加热到所需的不同温度(如60℃或80℃或100℃)时就自动断开电路。其工作原理如图甲所示：铁质搭钩可绕着转轴A转动，挺杆DE可以上下运动并与搭钩连动，锁扣右侧与搭钩扣在一起，左侧通过拉紧的弹簧固定。当搭钩在C点受到0.2牛竖直向上的力就会与锁扣脱离，弹簧收缩带动锁扣和S1向左运动，触点分离电路断开。烧水时，闭合S1和S2
，
发热电阻R工作，双金属片受热向上弯曲，当温度达到设定值时，推起挺杆使搭钩与锁扣脱开，双金属片对挺杆E点向上的力F1随时间t的关系图如图乙。若加热过程中电流超过电热水壶的安全值，电磁铁B对搭钩的C点吸引力变大，可使搭钩与锁扣自动脱开，保护电路。电磁铁B对搭钩吸引力F2与线圈中的电流/关系如图丙。已知，CD=4厘米，DA=2厘米，发热电阻R阻值为100欧，电磁铁B的线圈电阻忽略不计。
（1）该热水壶最大允许通过的电流是________安。
（2）在220伏的电压下，电热水壶将一壶水加热到60℃时自动切断电路，求这段时间内发热电阻R放出的热量是多少？
（3）电路和各个元件的参数都保持不变，若要升高该热水壶加热的预设温度，可以通过改变什么来实现目的，请你设计一种方法并简要说明理由。________。
26.（2020桐乡模拟）常用加湿器来调节空气的湿度。下表为某加湿器的部分技术参数，其中额定加湿量是指加湿器正常工作1h雾化水的体积；循环风量是指加湿器正常工作1h通过风扇的空气体积；加湿效率是指实际加湿量与实际输入功率的比。
额定电压
220V
额定输入功率
1000W
水箱容量
25L
额定加湿量
15L/h
净重
95kg
最大加湿效率
1.5x10-2L/(h-W)
循环风量
2000m3/h
加湿器与地面接触的总面积
6.0x10-4m2
（1）加满水放置在水平地面时，加湿器对水平地面的压强为________Pa。
（2）在一定条件下测得加湿器输入功率为800W，则此时加湿器工作1小时消耗电能为________J。
（3）利用湿敏电阻制成湿度计可实现对环境湿度的精确测量。如图甲所示，电源电压为24V，定值电阻R0的阻值为120Ω，电流表的量程为0-100mA，电压表的量程为0-15V，湿敏电阻R的阻值随湿度（rh)变化的关系图线如图乙所示。则该湿度计能够测量的湿度范围是多少？
（4）若某温度下，该环境中1米3空气最多可容纳水汽质量为10克，在加湿器正常工作条件下，试计算分析此时上述湿度计能否达到最大测量值？（不计空气中原有的水汽）
27.（2019九上·鄞州期中）为锻炼身体,小明利用所学知识设计了一个电子拉力计,图甲是原理图。硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计)。定值电阻R0=5Ω，a、b是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R1=25Ω，电源电压U=3V，电流表的量程为0～0.6A。已知该弹簧伸长的长度ΔL与所受拉力F间的关系如图乙所示。
（1）当拉环不受拉力时，滑片P处于a端，闭合开关后,此时R0消耗的功率是多少?当拉力为300N时,R1消耗的功率又是多少?
（2）通过计算说明,开关S闭合后，当电流表指针指在0.3A处，作用在拉环上水平向右的拉力为多大?
28.（2019·绍兴模拟）如图甲是小明制作的防盗报警装置示意图,其中工作电路电源电压U1=6伏,指示灯L的额定电压UL=2.5伏,定值电阻R0=350欧;控制电路电源电压U2=1.5伏,磁敏电阻Rx的阻值随其所处位置磁场强度的变化关系如图乙所示,当窗户分别处在轨道A、B、C处时,磁敏电阻Rx所处位置的磁场强度分别为a、b、c,闭合开关S1和S2后,当窗户关闭时,指示灯亮,蜂鸣器不工作;当窗户打开一定程度时,指示灯熄灭,蜂鸣器发出警报声.?
（1）将窗户移至A点时,窗户关闭,闭合开关S1,指示灯L正常发光,求此时指示灯L消耗的电功率.(写出计算过程)?
（2）已知电磁铁线圈中的电流达到3毫安时,电磁铁的衔铁刚好被吸下,指示灯L熄灭,蜂鸣器开始报
警.现移动滑动变阻器RP的滑片,使其接入电路的阻值为其最大阻值的
,当窗户移至轨道B点位置时,蜂鸣器恰好开始报警.若要求窗户移至轨道C点位置时蜂鸣器才开始报警,此时能否通过调节滑动变阻器的阻值来实现?请通过计算加以说明.(写出计算过程,电磁铁线圈电阻忽略不计)
29.（2019·苍南模拟）图甲所示为一种自动蓄水装置示意图：轻质弹簧上端固定，下端与木块相连，轻质滑片P的右端固定在弹簧最下端，左端位于粗细均匀的金属电阻R2的最下端A处且接触良好，闭合S，水泵工作，向空水箱里缓慢注水，当P上滑至中点B处（离A端10厘米）时，水面到达设定高度，水泵自动停止注水。在此过程中，弹簧弹力F与滑片P上滑长度x之间的关系如图乙所示，已知：电源电压U=3伏恒定不变，电阻箱R1接入电路中的阻值为20欧，R2的总电阻为20欧，长度为20厘米。弹簧始终处于弹性限度范围内，不考虑线圈的电阻和滑片P滑动时的摩擦。
（1）如果P滑至B处时，电磁铁恰好吸不住衔铁而上弹，水泵自动停止注水，此时通过电磁铁的电流为________安。
（2）木块所受的重力是________牛。
（3）当P滑至离A端5厘米处时，控制电路的电功率多大？
（4）若将R1调至l0欧，则水箱内最高水位与原设定水位的高度差△h大于10厘米，其判断的理由是：________。
四、电动机计算
30.（2020九上·西湖期末）图甲是某电吹风的工作原理图。电吹风工作时，可以分别吹出热风和凉风。为了防止温度过高，用一个热敏电阻R0与电阻为100Ω的电热丝R串联，R0的阻值随温度的变化如图乙所示。
（1）当开关S指向1位置时，电吹风吹________风；
（2）该电吹风吹热风时，其温度基本恒定在200℃左右，当它的温度继续升高时，R0的电阻将________（选填“增大”、“不变”或“减小”）。
（3）该电热丝的最大发热功率是多少。
31.（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。
32.（2020·杭州模拟）如图所示，M为一个“8V8W”的电动机，电源电压恒定为10V，闭合开关S后，调节滑动变阻器至电动机恰好正常工作，此时整个电路消耗的电能有60%转化为机械能。求：
?
（1）此时滑动变阻器消耗的功率与电动机消耗的电功率之比。
（2）电动机的线圈电阻r是多少？
（3）在电动机正常工作过程中，当电动机突然卡住，电压表的示数将________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
33.（2020九上·西湖期末）如图是直流电动机提升重物的示意图，电源电压为20V且保持不变，电路中的电流为2A，质量为3.6kg的某物体在电动机带动下以1m/s的速度匀速上升10秒，不计各处摩擦，求
（1）电动机线圈的电阻；
（2）若将某灯泡串联在该电路中正常发光，保持电源电压不变，随后增大物体质量使电动机无法转动，则该灯泡的亮度会发生什么变化？并证明。(忽略灯泡阻值的变化)
整车质量(含电池)/kg
40
电池电压/V
60
电池容量/A·h
25
最大行驶速度/km·h-1
25
电动机最大功率/W
300
34.（2020九上·黄岩期末）2019年4月15日起，我国正式实施电动自行车新国家标准，小黄买了一辆按新国标生产的电动自行车，右图是该车的简化电路图，调速电阻最大阻值为10欧，部分参数如下表所示。求：
（1）该电动车充满电后蓄电池储存的电能。
（2）不考虑能量损失，充满电后该电动车以最大功率、最大速度匀速行驶，可行驶的路程。
（3）当调速电阻的滑片P滑到最右端时车速最小，电流表示数为1A，此时电动机的电功率。
35.（2020九上·余杭期末）如图，电动机的线圈电阻为0.5Ω，其转轴上所绕的细线悬挂一个质量为2kg的重物，细线足够长。当S闭合时，标有“6V，3W”的电灯L恰好能正常工作；电动机使重物匀速上升时，电流表读数为2.5A，取g=10N/kg。计算：
（1）通过电灯L的电流有多大？
（2）重物被匀速提升时，电动机输出的机械功率有多大？
（3）重物被匀速提升时的速度有多大？
36.（2019九下·浙江保送考试）电动自行车是目前一种较为时尚的代步工具，某厂生产的一种电动自行车，设计质量（包括人）为m=80kg，动力电源选用能量存储量为“36V，10Ah”的蓄电池（不计内阻），所用电源的额定输出功率P=180W，由于电动机发热造成的损耗（其他损耗不计），自行车的效率为=80%。如果自行车在平直公路上行驶时所受阻力跟行驶速率和自行车对地面的压力的乘积成正比，即Ff=kmgv，其中k=5.0×10-3s·m-1
，
g取10N/kg.求：
（1）该自行车保持额定功率行驶的最长时间是多少？
（2）自行车电动机的内阻为多少？
（3）自行车在平直的公路上以额定功率匀速行驶时的速度为多大？
37.（2019·富阳模拟）用12V的电源为微型电动机供电的电路如图(甲)所示。当把滑片移到最左端时，闭合开关S，电动机开始转动，电流I随时间t变化的图象如图(乙)所示。当电流稳定时，电动机正常工作。已知电动机转动时欧姆定律不适用，并忽略温度对电阻的影响，试解答下列问题。
（1）电动机是利用________原理制成的。
（2）当电动机正常工作时，电动机消耗的电功率。
（3）求电动机正常工作时的机械效率。
38.（2019·下城模拟）如图是小叶测量一个小电风扇的机械效率时所用的电路图。小叶调节滑动变阻器的滑片至适当位置，再抓住风扇叶片，使风扇的电动机不会转动，合上开关，读出电压表和电流表的示数分别为U1和I1；接着放开风扇叶片，让电动机转动，读出电压表和电流表的示数分别为U2和I2；已知电源电压为U并保持不变。由此请你回答：
（1）电动机转动时的功率为________。（填写表达式，下同）
（2）电动机线圈电阻为________。
（3）根据学过的知识推断U1和U2的大小关系。（写出推断过程）
39.（2019·杭州模拟）图甲是海上打捞平台装置示意图，使用电动机和滑轮组将实心物体A从海底竖直向上始终以0.05m/s的速度匀速吊起，图乙是物体A所受拉力F随时间t变化的图像（不计摩擦、水的阻力及绳重，忽略动滑轮受到的浮力，px=1.0×103kg/m3
，
g=10N/kg)。请解答下列问题：
?
（1）物体A的体积是多少?
（2）物体A完全浸没在水中时滑轮组的机被效率为s0%当电动机物体A完全离开水面后，滑轮组的机械效率是多少?
（3）当物体A完全离开水面后，电动机两端电压为380V，通过的电流为5A，电动机线圈的电阻为多少?（不计电动机内部摩擦）
答案解析部分
一、电路分析计算
1.【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。
2.【答案】
解：电热器接入家庭电路中，电压为U=220V，①由图当档位旋转开关的箭头指向A位置时：只有R1接入电源，此时的功率：PA=
=968W；②当档位旋转开关的箭头指向B位置时：R1与R2并联接入电源，此时的功率：PB=
=1452W，③当档位旋转开关的箭头指向C位置时：电路断路，PC=0；④当档位旋转开关的箭头指向D位置时：R2接入电源，此时的功率：PD=
=484W；⑥当档位旋转开的箭头指向E位置时：R1与R2串联接入电源，此时的功率：PE=
≈323W。答：电热器的档位旋转开关的箭头指向A时，电热器的功率是968W；档位旋转开关的箭头指向B时，电热器的功率是1452W；档位旋转开关的箭头指向C时，电热器的功率是0；档位旋转开关的箭头指向D时，电热器的功率是484W；档位旋转开关的箭头指向E时，电热器的功率是322.7W。
3.【答案】
（1）小灯泡正常发光的电流：；
（2）灯泡的电阻：；
灯泡L和变阻器串联，电压表测变阻器的电压，
因为电压表的电压≤15V，所以小灯泡两端的电压就≥3V；
此时通过小灯泡的电流：；
因为电流表≤0.6A，灯泡额定电流为0.5A，所以通过灯泡的电流0.125A≤IL≤0.5A；
当灯泡电流为0.125A时，总电阻为：；
这时变阻器的电阻：；
当灯泡电流为0.5A时，总电阻为：；
这时变阻器的电阻：；
那么变阻器的阻值范围：12Ω~120Ω。
（3）由P=I2R得PP=IP2RP=
,当RL=RP=24Ω时PP最大，根据串联分压的规律
此时灯泡两端的电压为9V，PP=
=3.375W。答：小灯泡L两端电压为9V时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率是3.375W。
4.【答案】
（1）闭合开关S1、断开S2
，
且滑片位于E端时，电路为R1的简单电路，此时电路中的电流最大，
由图乙可知，此时电路中的电流为I大=0.9A，
那么电阻R1的阻值：；
（2）当滑片位于H端时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，
由图乙可知，此时电路中的电流I小=0.3A，
此时电路中的总电阻：
，
滑动变阻器的最大阻值：R2=R总-R1=60Ω-10Ω=40Ω。
（3）由于滑片P从H端向E端移动，
由图象的拐点可知：GH=15cm，FG=25cm-15cm=10cm，EF=35cm-25cm=10cm，
中间一段电流无变化，故FG是铜导线，
由图象可知，当滑片P位于G点时，电路中的电流I=0.6A，
此时电路的总电阻：
，
则GH段的总电阻：RGH=R总-R总′=60Ω-30Ω=30Ω，
EF段的总电阻：REF=R总′-R1=30Ω-20Ω=10Ω，
因两段导体的阻值与自身长度成正比，
所以EF导体每1cm的电阻
，
当P位于x=31cm时，滑动变阻器接入电路中的电阻：
R2′=（35cm-31cm）×1Ω/cm=4Ω，
此时电路中电流表的示数：
；
此时电阻R1的功率：P1=I12R1=（0.75A）2×20Ω=11.25W。
（4）当P移动到最左端E处时，闭合开关S1和S2时，R1与R2并联，
两电阻的电功率分别为：；
；
则电阻R2消耗的电功率与电路消耗的总电功率之比：
5.【答案】
（1）解：
==0.5A
（2）解：
=
=20Ω
=
=
=0.15A
=
=0.45W
（3）解：U1=
×18V=9V，
=
×18V=6V，
﹣
=△P，即
﹣
=1W，故R0=45Ω；
要使R0电功率最小，变阻器连入电路中的电阻要尽量大，同时要保证电压表安全，当R=200Ω时，根据电阻的串联和欧姆定律，变阻器的电压：
U滑=I小R滑大=
×R滑大=
×18V≈14.7V＜15V，电压表安全，故R0的最小电压为：
U0小=
﹣U滑=18V﹣14.7V=3.3V，
P小=
=
=0.24W。
6.【答案】
（1）解：R1未放入水中时，受到的水的压力为0，由图像可知，此时R1＝30Ω。
（2）解：R1未放入水中时，由图可知，闭合S，断开S1
，
将R2的滑片移至最上端，此时R0、R1串联，电压表示数达到最大值3V，由串联电路特点和欧姆定律可得，电路中电流I＝
＝
……①，测量头放到水下深度h1＝10m时，R1受到压力F＝pS＝ρghS＝1.0×103kg/m3×10N/kg×10m×2×10－4m2＝20N，由图丙可知，此时压敏电阻R1的阻值R1′＝10Ω。此时，闭合S，断开S1
，
将R2的滑片移至某一位置时，R0、R2、R1串联，由P＝I2R得，
＝
＝
＝
，R总＝60Ω，电路中电流I′＝
＝
……②，
＝
＝
，所以
＝
，由①②可得，
＝
＝
，R0＝10Ω。当闭合S，断开S1
，
将R2的滑片移至最上端，电压表示数达到最大值3V，此时电路中电流I＝I0＝
＝
＝0.3A，所以I′＝
I＝
×0.3A＝0.2A，测量头在水深10m时，R0两端的电压U0′＝I′R0＝0.2A×10Ω＝2V。
（3）解：由串联电路特点和欧姆定律可得，电源电压U＝I(R0＋R1)＝0.3A×(10Ω＋30Ω)＝12V，当两开关都闭合时，R0、R2串联，当电压表示数最大时电流最大，电路中最大电流I最大＝
＝
＝0.3A，所以控制盒的功率达最大值Pm＝UI最大＝12V×0.3A＝3.6W；测量头放到水下深度h2＝3m时，R1受到压力F′＝p′S＝ρghS＝1.0×103kg/m3×10N/kg×3m×2×10－4m2＝6N，由图丙可知，此时压敏电阻R1的阻值为R1″＝20Ω，闭合S，断开S1
，
P控＝UI－I2R1″，将U＝12V，R1″＝20Ω代入，得当I≤0.3A时，I越小，P控越小，则当变阻器R2连入阻值最大时，控制电路的总电阻最大为R控＝R0＋R2大＝10Ω＋90Ω＝100Ω，电流最小，P控取最小值，P控最小＝(
)2×R控＝(
)2×100Ω＝1W，所以控制盒的最小功率与Pm的比值为
＝
7.【答案】
（1）解：操作①中，灯L1正常工作，UL1额=UL1=3V
灯L1的额定功率为：PL1额=PL1=UL1IL1=3V×0.3A=0.9W
根据操作③，可求出灯L2的电阻值为：RL2=
=5Ω
因此，灯L2的额定功率为：RL2额=
=1.8W
答：灯L1的额定功率为0.9瓦，灯L2的额定功率为1.8瓦。
（2）错误数据：3V、0.3A；
解法1：根据操作①可得，RL1=
=10Ω
由于操作②和操作③中，电流表的示数都为0.4A，说明L1和R1并联后与L2对电路的影响是等效的，所以
即
求得：R1=10Ω
答：定值电阻R1的阻值为10欧。
解法2：根据操作①可得，RL1=
=10Ω
由于操作②和操作③中，电流表的示数都为0.4A，说明L1和R1并联后与L2对
电路的影响是等效的，所以S2接2、3时，IL1’=
=0.2A
I1=I-IL1'=0.4A-0.2A=0.2A所以R1=
=10Ω
答：定值电阻R1的阻值为10欧。
（3）解：操作①中，L1与R0串联，U=UL1+UR0=UL1+LR0R0
即：U=3V+0.3A×R0
同理，据操作③可得：U=2V+0.4A×R0
综上二式可得：U=6V???
R0=10Ω
当S2接4、5时，R0与L2串联，己知L2正常工作时UL2'=3V
此时，R0两端的电压UR0'=U-UL2'=6V-3V=3V
即：UR0'=UL2'=3V
所以R0’=RL2=5Ω，R0减小的阻值△R0=R0-R0'=10Ω-5V=5Ω
所以滑片P应向左移动
答：当S2接4、5时，滑片P应向左移动，并使阻值减小5欧，才能使L2正常工作。
8.【答案】
（1）解:设电源电压为U,电池组内阻为R0
，
变阻器连人的阻值为R,由甲图，短路电流:I
=
U/R0
=3A,由乙图：输出功率
P=[U/R+R0)2R=U2R/(R+R0
)2
=
U2
/(R+R02/R+2R0
)≤(2R0
+
2R0)=
U2/4R0=4.5W,联立解得
U=6V,R0=
2Ω,4个电压
为1.5V的干电池组成。
（2）解:设变阻器总阻值为R'
由丙图
η=R'/(R'+R0)
=0.8,R'
=
8Ω
（3）解:设电源电压为U，电池组内阻为R0
，
变阻器连人的阻值为R由甲图可知，当滑片P在A端时，此时电路只有干电池的内阻，此时电流最大，电流I
=
U/R0=3A①；由乙图可知，输出功率
P=[U/R+R0)2R=U2R/(R+R0
)2
，当电池内阻与滑动变阻器阻值相等时，输出功率最大，即P=U2R/(R0+R0
)2
=
U2/4R0=4.5W②联立，解得
U=6V，R0=
2Ω，故电源由4个电压
为1.5V的干电池组成。（2）
设变阻器总阻值为R'，
干电泄输出电能的效率等于等于滑动变阻器的功率除以电路的总功率，即η=I2R'/I2(R'+R0)，得η=R'/(R'+R0)，由丙图可得
η=R'/(R'+R0)=0.8，R0=
2Ω，解得R'
=
8Ω
。（3）A点时，电压表示数最大，此时滑动变阻器全部接入，UA/U=R'/(R'+R0)，代入得UA/6V=8Ω/10Ω，解得UA=4.8V，此时I=U/(R'+R0)=6V/10Ω=0.6A，A坐标为
(0.
6，4.8)
；B点时，输出功率最大，电池内阻与滑动变阻器阻值相等，UA/U=R'/(R'+R0)，代入得UA/6V=2Ω/4Ω，解得UA=3V，B坐标为
(3,
4.5)
；干电泄输出电能的效率η=I2R'/I2(R'+R0)，得η=R'/(R'+R0)，C点时，干电泄输出电能的效率最大，此时此时滑动变阻器全部接入，即R'10Ω，C坐标为
(8，0.8)
。
9.【答案】
（1）解：当S闭合，S1、S2都断开，滑动变阻器的滑片在中点时，等效电路图如图所示，
此时电路总电阻R=R1+
=20Ω+
=40Ω，
电源电压：U=IR=0.3A×40Ω=12V；
答：电源电压是12V
（2）解：电路中元件均为纯电阻用电器，由公式Q=W=
t可知，
只有当电路中电阻最小时，电路中产生的热量最多；
由电路图知，当S闭合，S1、S2都断开，滑片在最左端时，
电路电阻最小，等效电路图如图所示，通电1min电路产生的最大热量：
Q=W=
t=
×60s=432J；
答：当开关S1、S2都断开时，通电1min，电路中产生的最大热量是432
（3）解：当开关S1、S2都闭合，滑动变阻器的滑片P移动到最右端时，
电路中R1发生短路，电路是一个由灯L和滑动变阻器R2组成并联电路，最简化电路如下图所示。
（4）解：在并联电路中，电流表测干路电流：I′=0.9A，
通过滑动变阻器R2的电流：I2=
=
=0.3A，
通过灯泡的电流：IL=I′﹣I2=0.9A﹣0.3A=0.6A，
灯泡的电阻：RL=
=
=20Ω，
灯泡的额定功率：P额=
=
=16.2W；
答：小灯泡的额定电功率是16.2W。
二、电热计算
10.【答案】
（1）由电路图可知，由图乙丙可知，工作10分钟中功率P总=660
W由Q=W=Pt可得6600J
（2）S和S均闭合，R1和R2并联；由丙可知P总=660
W由得电路中的总电流：I总=3A；
（3）闭合开关S、断开S1时，电路为R的简单电路，P1=440
W，由可得R1的阻值=110，开关S和S1都闭合时，电路为R1与R2并联所以R2的功率：P2=P总-P1=660
W-440
W=220
W所以R2的阻值：R2==220
11.【答案】
（1）解：R1
的电功率P1＝P﹣P保＝1000W﹣200W＝800W
（2）解：加热过程消耗的电能：W加热＝Pt＝1000W×28×60s＝1.68×106J
（3）解：水吸收的热量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×3kg×（125℃﹣25℃）＝1.26×106J
电压力锅从开始运行到水温刚达125℃时的效率：
12.【答案】
（1）解：当只有S1闭合时，R1单独工作，用电器处于保温状态；
由P=
可得：R1=
=
=220Ω
（2）解：当两开关都处于闭合状态时，两电阻并联，处于加热状态，
R2的功率为P2=P﹣P1=1980W﹣220W=1760W，
由P=UI可得电热丝R2的电流是：
I2=
=
=8A
（3）解：根据题意可知，Q=4.2×106J，
由P=
可得消耗的电能：W=Pt=1980W×50×60s=5.94×106J
热水器的效率为：η=
×100%=
×100%≈70.7%．
13.【答案】
（1）1；加热
（2）根据乙图可知，加热时间为10min，电流为4A，
那么消耗的电能：W=UIt=220V×4A×600s=5.28×105J；
保温时间为30min，电流为1A，
那么消耗的电能：W'=U'I't'=220V×1A×1800s=3.96×105J；
消耗的总电能为：W总=W+W'=5.28×105J+3.96×105J=9.24×105J=0.26kW?h。
（3）保温时的总电阻；
加热时R1的电阻；
R2的阻值R2=R总-R1=220Ω-55Ω=165Ω。
那么；
（4）该电阻消耗的功率为：P=P总-P1=1100W-220V×4A=220W；
该电阻的阻值：。
14.【答案】
（1）解：“3000r/kW·h”表示每消耗1kW·h的电能,电能表的转盘转3000转，
则电能表的转盘转150转,电热水器消耗的电能：
P=（2）Q=cm△t=4200J/kg℃×50kg×(40℃-10℃)=6.3×106JW总==7×106J
t==2000s（3）I==1AR2==5Ω
设R2=kt+b
由图像可知，当t=0℃时，R2=8Ω；t’=80℃时，R2’=4Ω；即b=8。
代入4=80k+8
解得k=-
因为R2=5Ω故得t=60℃
15.【答案】
（1）小于
（2）Sa接2，Sb断开
（3）W1=P1t1=500W×14×60s=4.2×105J
W2=P2t2=100W×(36-14)×60s=1.32×105J
W=W1+W2=4.2×105J+1.32×105J=5.52×105J
（4）R2=
=484Ω
R1=
=121Ω
P温=
=80W
16.【答案】
（1）温
（2）当开关接2和3时，只有R1自己工作，
电阻R1的阻值为：；
电阻R2的阻值为：
R2=2R1
=2×24.2Ω=48.4Ω；
（3）当开关接3和4时，是热水档，此时两个电阻并联；
电阻R2的功率为：；
那么电路的总功率为：P总=P1+P2=2000W+1000W=3000W;
正常工作2min消耗的电能为：W=P总t=3000W×120s=
3.6×105?J。
17.【答案】
（1）不是
（2）闭合
（3）当温度超过250℃时，电阻增大，功率减小，产热减慢，温度下降；当温度低于250℃时，电阻减小，功率增大，产热加快，温度上升。
三、电路应用计算
18.【答案】
（1）1、2
（2）变小
（3）右
（4）解：当R2=50Ω时，
I=60mA=0.06A
R总=U1/I=9V/0.06A=150Ω
R1=R总-R2=150Ω-50Ω=100Ω
由乙图可得t=50摄氏度
19.【答案】
（1）小
（2）I=P/U=0.35W/7V=O.O5A
UR1=12V-7V=5V
R1=UR1/I=5V/0.05A=100Ω
（3）电磁铁不能吸下衔铁或有药液流过时通过电磁铁的电流过小
①增大U2的电压②增加LED灯的亮度③减小R0的阻值④增加弹簧的匝数
⑤减小电磁继电器左边的力臂或增加右边的力臂
满分示例1，原因：有药液流过时通过电磁铁的电流过小，改进方法：增大U2的电压。
满分示例2，原因：电磁铁没法吸下衔铁，改进方法：减小电磁继电器左边的力臂。
20.【答案】
（1）3和4（2）①32.4
焦
②48欧
21.【答案】
（1）解：由图可知，R1、R2串联，电压表测R2两端电压，电流表测电路中电流，
当F1=1N时，电流表示数为1A，电压数为3V，由串联电路特点可知，此时
U1=U﹣U2=12V﹣3V=9V，并且：I1=I2=1A，
由欧姆定律可得，R1的阻值：R1=
=
=9Ω；
此时R2连入电路的阻值：R2=
=
=3Ω，
所以压力F1与R2阻值之比：k=
=
=
N/Ω
答：定值电阻R1为9Ω；压力F1与R2阻值之比k为
N/Ω
（2）解：当滑片P滑至最下端时，变阻器连入阻值最大，电压表示数为7.5V，
此时电路中电流：I'=I2′=I1′=
=
=
=0.5A，
所以R2的最大值：R2最大=
=
=15Ω，
因为压力F的大小与R2的阻值大小成正比例关系，即：F=kR2
，
所以压力F2=
N/Ω×R2最大=
N/Ω×15Ω=5N
答：当滑片P滑至最下端时，压力F2为5N
（3）解：由F=kR2有：R2=
=
，
串联电路特点和欧姆定律表示电压表示数：
UV=IR2=
?R2=
=
，化简可得：F=
（N）
答：压力F的大小与电压表示数之间的函数关系表达式为F=
（N）
22.【答案】
（1）由图可知，该电路是串联电路，电压表测的是滑动变阻器两端的电压；
由R1和R2电阻可以得到电路的总电阻，在已知电源电压的情况下，可以得出电路中电流，从而得出R2两端的电压，电路总功率用P=UI即可求出；
（2）1.25m～2m（3）A
23.【答案】
（1）当
I=40mA=0.04A时，由
得：
电路总电阻：
热敏电阻的阻值：R=R总﹣R0=150Ω﹣10Ω=140Ω，
由图象可知，此时的温度为t=10℃
（2）由图象可知，t=19℃时，R′=190Ω，R总′=R′+R0=190Ω+10Ω=200Ω
电路中的电流
=
=0.03A=30mA
（3）控制电路的电源电压换高一些，再在电路上串联一个变阻器。
24.【答案】
（1）甲
（2）R=36/E
（3）解：I=250mA=0.25A，R总=U/I=6V/0.25A=24Ω
???
R光=R总-15Ω=9Ω
???
E=36/R光=4cd
（4）解：
在控制电路中串联一个合适的定值电阻（其它条件不变）；或降低电源电压?
或将电磁铁水平向左移适当距离等.
25.【答案】
（1）2.5
（2）自动切断电路时双金属推动挺杆所需的力FD
，
FD×DA=FC×(CD+DA)
FD=
=0.6牛
从图乙可得，通电时间t=10分
这段时间发热电阻R放出的热量
Q=
=2.904×105焦
答：这段时间内发热电阻R放出的热量是2.904×105焦。
（3）将弹簧固定点适当左移，由于弹簧伸长更多，能产生更大的拉力，使搭钩与锁扣间的摩擦力增大，需要更高的温度才能让双金属片推起挺杆
26.【答案】
（1）2.0×106
（2）2.88×106
（3）电路最大电流为：100mA=0.1A，定值电阻R0两端电压：U0=IR0=0.1A×120Ω=12V
此时R两端的电压：U1=U-U0=24V-12V=12V，
此时R的阻值：R1=U1/I=12V/0.1A=120Ω，
由图乙可知，此时湿度为：30%。
R两端最大电压：U2=15V
则此时电流I2=(U-U2)/R0=(24-15)Ⅴ/120Ω=0.075A
此时R接入电路的阻值R2=U2/I2=15V/0.075A=200Ω
由图可知，此时的湿度为90%
则湿度计的测量范围30%~90%
（4）若此时能达到最大值，则每小时空气中能容纳水汽质量为
m=2000×10×90%克=18000克，这些水的体积V=m/p=18000克/(1克/厘米3)=18L
则此时加湿量为18L/h>15L/h，所以湿度计不能达到最大测量值。
解法二：此时的实际功率至少为P=18L/h/(1.5×10-2L/h·W)=1200W>1000W，所以湿度计不能达到最大测量值。
27.【答案】
（1）根据图甲可知，R1与R0串联，电流表测电路中的电流。
（1）当拉环不受拉力时，滑片P处于a端，变阻器接入电路中的电阻最大，
电路中的电流：；
此时R0消耗的功率：P0=I总2R0=（0.1A）2×5Ω=0.05W。
由图乙可知，当拉力为300N时，弹簧的伸长量△L=3cm，
变阻器接入电路中的电阻：；
此时电路中的电流：；
则R1消耗的功率：P1=I总'2R1′=（0.2A）2×10Ω=0.4W。
（2）当电流表指针指在0.3A处，
电路中的总电阻：;
则变阻器接入电路中的电阻：R1″=R-R0=10Ω-5Ω=5Ω;
根据得到：；
解得：△L′=4cm，
由图乙可知，此时的拉力为400N。
28.【答案】
（1）解：闭合开关
,灯泡和
串联,灯泡正常发光,其两端的电压为
,
两端的电压
,?
电路中的电流
,?
灯泡的额定功率
;
（2）解：由图象乙可以知道,窗户移至B点和C点时,磁敏电阻的电阻值分别为400Ω和300Ω,
由欧姆定律可得:
当窗户移至轨道B点位置时,蜂鸣器恰好开始报警,控制电路中的总电阻
Ω,
此时滑动变阻器接入电路的阻值R滑=R-R磁B=500Ω-400Ω=100Ω,
此时滑动变阻器接入电路的阻值为其最大阻值的
,所以滑动变阻器的最大阻值为150Ω,
当窗户移至轨道C点位置时,滑动变阻器接入电路的阻值应该为R滑′=R-R磁C=500Ω-300Ω=200Ω,但是滑动变阻器的最大阻值为150Ω,
所以若要求窗户移至轨道C点位置时蜂鸣器才开始报警,此时不能通过调节滑动变阻器的阻值来实现.
29.【答案】
（1）0.1（2）5
（3）解：此时有效阻值：R2=5Ω，
I=U/（R0+R2）=3V/25Ω=0.12A，???
P=UI=3V×0.12A=0.36W
（4）R1调至10Ω时，水泵工作继续向水箱内注水，当滑片从B处上滑至R2的最上端时，停止注水。木块上升的高度为10厘米，此过程中，木块所受浮力增大，浸入水中的深度增大，排开水的体积增大，所以水箱内最高水位与原设定水位的高度差△h将大于10厘米。
四、电动机计算
30.【答案】
（1）热
（2）增大
（3）根据乙图可知，R0的最小值为10Ω；
最小总电阻为：R总=R0+R=10Ω+100Ω=110Ω；
那么电路的最大电流为：；
电阻丝的最大功率P=I2R=（2A）2×100Ω=400W。
31.【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。
32.【答案】
（1）由P=UI得，电动机正常工作时的电流：
I=IR=IM
，
IM=
=1A
滑动变阻器的电压：UR=U-UM=10V-8V=2V
PR：PM=UR：UM=2∶8=1∶4
（2）整个电路的总功率：P总=UI=10V×1A=10W
转化成机械能的功率：P机=P总η=10Wx60%=6W
电动机转化成热能的功率为：P热=PM-P机=8W-6W=2W
由P热=l2r得：r=
=2Ω（3）变小
33.【答案】
（1）电路的总功率：P=UI=20V×2A=40W；
电动机的输出功率：P机=Gv=3.6kg×10N/kg×1m/s=36W；
电动机的发热功率：P热=P总-P机=40W-36W=4W；
根据P热=I2R得到：4W=（2A）2R；
解得：R=1Ω。
（2）当电动机正常转动时，
电动机的总功率大于发热功率，
即?P电>P热；
UI>I2(R+r)；
U>I(R+r)；
解得：；
即I不转>I转。
因此灯泡会变亮
?
34.【答案】
（1）该电动车充满电后蓄电池储存的电能：W=UIt=60V×25A×3600s=5.4×105J
（2）该电动机以最大功率行驶的时间：t=W/P=5.4×106/300W=1.8×104s=5h
该电动车行驶的最大路程：S=vt=25kwh×5h=125km
（3）速手柄和电动机串联，调速手柄上的电压为：
U调=IR=1A×10Ω=10V
；电动机两端的电压为：U动=U-U调=
60V-10V=50V
；电动机的功率为：
P动=IU动=1Ax50V=50W
。
35.【答案】
（1）
（2）由题可知电源电压：U=UL=6V
电动机中电流I=I总-IL=2.5A-0.5A=2A
电动机总功率：P=UI=6V×2A=12W
发热功率为：P热=I2R=（2A）2×0.5Ω=2W
机械功率为：P机=P-P热=12W-2W=10W
（3）P机=mgv
；
36.【答案】
（1）解:根据公式：P=IU，I=5A
再根据电池容量可得
.
（2）解:P热=P-80%P=I2r?????????
r=1.44Ω
（3）解:经分析可知，当自行车以最大功率行驶匀速行驶时二力平衡，因此有
F牵=kmgvmax
?????
而F牵=
联立代入数据可得v=6m/s
37.【答案】
（1）通电线圈在磁场中受力而转动
（2）解：当把滑片移到最左端时，闭合开关S，此时电路为电动机的简单电路，当电流稳定时，电动机正常工作，由图乙可知电动机正常工作时的电流I=0.4A，电动机正常工作时消耗的电功率：P=UI=12V×O.4A=4.8W
（3）解：由图乙可知，电动机刚开始转动时的电流I’=1.2A，此时电动机为纯电阻，
由欧姆定律可得，电动机线圈的电阻：R=
电动机正常工作时的热功率：P热=I2R=(0.4A)2×10Ω=1.6W，
所以电动机的输出功率：P输出=P-P热=4.8W-I.6W=3.2W；
电动机正常工作时电能转化为机械能的效率：
38.【答案】
（1）U2I2（2）U1l1
（3）解：设变阻器接入电阻为R，电动机内阻为r
不转时W电动=Q电热?UI1t=I12(R+r)t???
I1=
?
转动时W’电功＞Q'电热
Ul2lt>I22（R+r)t???
I2<
，故I2＜I1
，
而U1=U-I1R????
U2=U-I2R???
故U1
（1）根据图乙知，前30s时，拉力不变，且较小，所以物体浸没在水中，30s到40s时，拉力减小，说明物体露出水面时，40s后，拉力又不变，说明物体离开水面，最大即重力与最小拉力的差即为浮力：F浮力=G-F1=3×104N-2×104N=104N；
根据阿基米德原理得，物体的体积为：;
（2）不计摩擦、水的阻力及绳重时，水面下时的效率为80%，即：解得：G动=5000N；
离开水面后，机械效率为：
（3）由图知，两段绳子承担物重，所以电动机的拉力为：;根据P=Fv得，电动机的输出功率为：P输出=Fv绳=F×2V物=17500N×2×0.05m/s=1750W；电动机的输入功率为：P=UI=380V×5A=1900W；电动机的发热功率为：P热=P-P输出=1900W-1750W=150W；
根据P=I2R得，线圈的电阻为：。
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精品试卷·第
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