专题3 电学
1.[2020·南充]如图WT3-9所示电路,闭合开关后,灯泡正常发光,将滑动变阻器滑片向右移动的过程中,下列说法正确的是( )
图WT3-9
A.灯L亮度变暗
B.电压表V与电流表A1示数之比不变
C.电路的总功率变小
D.电压表示数变大
2.[2019·山西]
图WT3-10甲是身高、体重测量仪,当体检者站在台面上时,能自动显示身高和体重。电路原理如图乙所示,电压表、电流表分别显示身高和体重的大小,压敏电压R的阻值随压力增大而增大。滑片P随身高增高而上滑。下列分析正确的是
( )
图WT3-10
A.身高越高电压表示数越大
B.身高越高通过R0的电流越小
C.体重越大电流表示数越大
D.体重越大电路消耗总功率越大
3.[2018·杭州模拟]2016年国庆期间,大量中国游客涌入日本,席卷各大商场。图WT3-11为最受欢迎的自动电热马桶盖,一度造成断货,后发现部分标签上竟然标注着“Made
in
China”,产地为杭州下沙。下表为小明家安装的某品牌自动电热马桶盖的详细参数,下列说法正确的是[小明家的电能表上标有“3600
r/(kW·h)”字样]
( )
图WT3-11
品牌
×××
待机功率
≤10
W
材质
ABS
工作功率
1800
W
额定电压
220
V
每次加热时间
2
min
温度范围
0~40
℃
每天耗电量
约0.3
kW·h
A.
每次加热时,电能表转过1080
r
B.
加热丝的电阻约为27
Ω
C.
工作电流为5
A
D.
待机时不消耗电能
4.[2019·通辽]某建筑工地需要架设临时供电线路,实现照明和电加热功能,其简化电路如图WT3-12所示。供电处电压U不变,从供电处到工地用长导线(有电阻)连接。闭合开关S1、S2时,加热器和照明灯同时工作。断开S2后与断开S2前相比较,下列说法正确的是
( )
图WT3-12
A.照明灯亮度不变
B.照明灯亮度变暗
C.相同时间内长导线上消耗的电能不变
D.相同时间内整个供电线路消耗的电能减少
5.如图WT3-13甲所示电路,电源电压不变。闭合开关S后,滑片P由b端滑到a端的过程中,电压表示数U与电流表示数I的变化关系如图乙所示。则可判断电源电压是 V,滑动变阻器的最大阻值是 Ω。?
图WT3-13
6.[2018·富阳一模]电阻是导体本身的一种性质,它的大小取决于导体的材料、长度和横截面积。实验证明,计算金属导线电阻的公式为R=,式中R表示导线的电阻,L表示导线的长度,S表示导线的横截面积,ρ是导线材料的电阻率,导线的材料不同,ρ的大小一般不同。由公式R=可以得出ρ=。现有一段粗细均匀的金属丝,请你用初中科学学过的仪器和掌握的实验方法,测出这段金属丝的电阻率ρ。要求:
(1)画出必要的电路图。
(2)简要写出实验的方法和步骤。
7.小柯发现白炽灯泡在开灯瞬间最容易烧坏,猜想可能是在开灯瞬间灯丝的温度较低,导致电阻比正常工作时小。于是设计了如图WT3-14所示的电路来验证自己的猜想。
图WT3-14
[实验步骤]
第一步:断开开关S2、闭合S1,电流表指针偏转,但灯泡不发光;
第二步:断开开关S1、闭合S2,灯泡正常发光,灯丝温度很高;
第三步:两分钟后再断开开关S2并迅速闭合S1,观察电流表示数变化情况。
[实验分析]
(1)第一步中,灯泡两端的电压是 V,灯泡不发光的原因是 ??
。?
(2)在第三步中,若观察到电流表示数变化的情况是 ,就可以得出灯丝的温度越低,其电阻越小。?
8.2016年11月,常州出入境检验检疫局查获一批进口不合格电烤箱,电路存在安全隐患,检验人员在实验室按照规范重新连接烤箱电路,并将相关参数填入铭牌,请选择其中一种方法完成电路设计并计算出相应答案(两种方法都做的,以第一种为准)。
方法一:
功能:如图WT3-15所示,两根电阻丝规格相同且电阻不变,旋钮开关S转动至断开位置,电路不工作;开关S转动至低挡位置,电路处于低功率工作状态,两根电阻丝都发热;开关S转动至高挡位置,电路处于高功率工作状态,仅有一根电阻丝发热。
图WT3-15
(1)请用笔画线代替导线完成电路连接。
测量:实验室内,220
V电源只接通电烤箱,电烤箱处于高挡位置,观察到实验室如图WT3-16所示的电子式电能表的指示灯在5
min内闪烁了132次。
图WT3-16
(2)此过程中,电烤箱消耗电能 J,单根电阻丝的阻值为 Ω。
?
(3)铭牌
额定电压
220
V
低挡功率
W?
高挡功率
W?
方法二:
功能:如图WT3-17所示,两根电阻丝规格相同且电阻不变,旋钮开关S转动至断开位置,电路不工作;开关S转动至低挡位置,电路处于低功率工作状态,仅有一根电阻丝发热;开关S转动至高挡位置,电路处于高功率工作状态,两根电阻丝都发热。
图WT3-17
(4)请用笔画线代替导线完成电路连接。
测量:实验室内,220
V电源只接通电烤箱,电烤箱处于低挡位置,观察到实验室如图WT3-18所示的电子式电能表的指示灯在5
min内闪烁了132次。
图WT3-18
(5)此过程中,电烤箱消耗电能 J,单根电阻丝的阻值为 Ω。
?
(6)铭牌
额定电压
220
V
低挡功率
W?
高挡功率
W?
9.[2020·台州]电热水壶由分离式底座和壶身两部分组成。分离式底座由电源线、圆形底座和供电插座组成,如图WT3-19甲所示;电热水壶内部简化电路如图乙所示。
(1)为防止触电,供电插座的外壳材料应是 (选填“绝缘体”或“导体”)。?
(2)电热水壶额定电压为220伏,额定功率为1000瓦,问:
①电阻R1的阻值是多少?
②正常工作时,烧开一壶水需要300秒,则此过程消耗多少电能?
(3)为满足人们随时取用热水需求,电热水壶需设置保温功能。现有一个温控开关(一定温度时,可以自动断开或闭合;元件符号为“”),一个阻值远大于R1的定值电阻Rx(元件符号为“”)。要求利用提供的器材,对原电热水壶的简化电路进行改进,实现既可加热又能保温的功能,且加热功率保持不变。请在图乙中补画出电路图,并说明保温的工作原理。
甲 乙
图WT3-19
10.[2018·上城二模]图WT3-20甲是一容积为5
L的恒温水箱电路结构示意图,包括控制电路和工作电路两部分。在控制电路中,电源电压恒为6
V,R1为热敏电阻(置于水箱中),阻值随温度变化的关系如图乙所示,R0为滑动变阻器,线圈电阻不计,当线圈中电流大于40
mA时衔铁被吸下。在工作电路中,R2为电热器,上面标有“220
V 1000
W”的字样,L1、L2为红、绿指示灯。
(1)当恒温箱中的温度较低加热时, (选填“红灯”或“绿灯”)正常发光。?
(2)当温度从40
℃升高到60
℃时,衔铁从吸下到释放用时14
min。求电加热器的加热效率。[水的比热容为4.2×103
J/(kg·℃)]
(3)为了使水箱内温度保持在60
℃(水温低于60
℃时电热器工作,高于60
℃时停止加热),滑动变阻器接入电路的阻值应为多少?
图WT3-20
【参考答案】
1.C
[解析]由“去表法”判断,此电路为并联电路,电流表A1测通过滑动变阻器的电流,电流表A2测通过小灯泡的电流,电压表测电源电压。滑动变阻器滑片向右移动时,灯泡所在支路不受影响,电源电压也不变,故灯泡亮度不变,A、D错误;电压表V与电流表A1示数之比就是滑动变阻器接入电路的电阻,滑动变阻器滑片向右移动时,其接入电路电阻变大,则比值变大,B错误;滑动变阻器滑片向右移动时,电路总电阻变大,而电源电压不变,由公式P=可得,电路的总功率变小,C正确。
2.A
3.B
4.D
5.12 16
6.(1)如图所示
(2)实验方法和步骤:
①先用刻度尺测出这段金属丝的长度L;
②将其紧密缠绕在铅笔上n匝,测出其缠绕长度,除以n得其直径,算出其横截面积S;
③将其接入电路用“伏安法”测出其电阻R;
④利用公式进行计算ρ=。
7.(1)6 由于灯泡两端的实际电压远小于它的额定电压,造成灯泡的实际功率远小于额定功率,所以灯泡不发光
(2)电流表示数从零快速增大,然后示数又慢慢增大到某一电流值后稳定不变
8.(1)如图所示(其他方式合理即可)
(2)1.32×105 110
(3)220 440
(4)如图所示(其他方式合理即可)
(5)1.32×105 110
(6)440 880
9.解:(1)绝缘体
(2)①由P=UI=可得,电阻R1的阻值
R1==48.4
Ω。
②由P=可得,烧开一壶水消耗的电能
W=Pt=1000
W×300
s=3×105
J。
(3)如图所示
保温的工作原理:开关S闭合、温控开关断开时,R1与Rx串联,电路的总电阻最大,由P=UI=可知,电源电压一定时,电路的总功率最小,电热水壶处于保温状态。
10.解:(1)红灯
(2)水的体积
V=5
L=5
dm3=5×10-3
m3,
水的质量m=ρV=1.0×103
kg/m3×5×10-3
m3=5
kg,
水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103
J/(kg·℃)×5
kg×(60
℃-40
℃)=4.2×105
J。
电热器工作14
min消耗的电能
W=Pt=1000
W×14×60
s=8.4×105
J,
加热效率η=×100%=×100%=50%。
(3)由题意可知,当温度为60
℃时,线圈中电流I=40
mA=0.04
A时衔铁被吸下,
由图像可知,此时R1的阻值为32
Ω,控制电路的总电阻R==150
Ω,
因为R1与R0串联,所以滑动变阻器R0接入电路的阻值R0=R-R1=150
Ω-32
Ω=118
Ω。