第十八章 电功率【B卷 专项卷】（易错训练55题10大考点）-2024-2025学年九年级物理全一册单元速记·巧练（人教版）

2024-2025学年九年级物理全一册单元测试卷（人教版） 第十八章 电功率 （B卷•专项卷） 注意事项： 1．测试范围：人教版九年级全一册第十八章。 一、电能、电池与电能表的使用（共6小题） 二、额定功率与实际功率（共3小题） 三、电功与电功率的计算（共4小题） 四、电功、电功率的图像问题（共8小题） 五、电功率的动态电路分析与计算（共6小题） 六、电功率的最值与范围值问题（共5小题） 七、焦耳定律和电功率的计算（共4小题） 八、电热器的多挡位问题（共7小题） 九、测量灯泡的电功率与探究电热多少与哪些因素有关（共6小题） 十、电能与电热的综合计算（共6小题） 一、电能、电池与电能表的使用（共6小题） 1．（2024•湖北武汉蔡甸区模拟）如图所示分别是小英家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息可知，下列选项中正确的是（　　） A．小英家家庭电路中的干路电流不得超过10A B．小英家上个月消耗的电能为1011kW•h C．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能0.2J D．电能表上指示灯闪烁的次数越多，说明电路中消耗的电能越多 2．（2023秋•湖北襄阳期末）表格是某型号手机电池的部分参数，该手机正常通话时平均电流为300mA。下列说法错误的是（　　） 标称电压 3.7V 电池容量 3000mA•h 快充充电功率 50W A．该手机“电池容量”也可以标记为11.1W•h B．该手机充满电时最多可储存399600J的电能 C．该手机电池理论上能维持连续正常通话10h D．使用快充充电，理论上只需13.32分钟便可将电池充满 3．（2024•湖南长沙期末）小颖拿出电加热眼罩缓解眼部疲劳，该电加热眼罩额定充电电压为6V，电池容量为2400mA•h，标注“输出6V，4A”的快速充电器的充电效率为90%，则该眼罩的电池从零充满需要（　　） A．10min B．20min C．30min D．40min 4．（2023秋•湖北武汉江汉区月考）某手机电池铭牌如图所示，观察可知该电池的工作电压是　 　V，****mAh看不清了，但发现了4.07Wh字样（如图）。此电池在充满电时贮存的电能为　 　J，手机电池容量可以记为　 mAh。 5．（2024•泸州中考）小华家电茶炉的加热电阻为60.5Ω，家用电能表的信息如图所示，只将电茶炉接入220V的家庭电路中正常工作10min，电能表指示灯应闪烁 　 　次，刚好将电茶炉内1kg的水从20℃加热至100℃，水吸收的热量为 　 　J，电茶炉烧水的效率为 　 　。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 6．（2024•江苏苏州模拟）小明观察到家里电水壶的额定功率为1000W，电能表参数3000imp/（kW•h）。电水壶正常工作时将2kg水从20℃加热到70℃需用时8分钟。电水壶是利用电流的　 　效应工作的，此过程水的内能增加　 　J，水内能的改变是通过　 　方式实现的，电水壶的效率为　 　。若此时家里只有电水壶用电，则电能表指示灯闪烁　 　次。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）] 二、额定功率与实际功率（共3小题） 1．（2023秋•广西崇左江州区期末）将“6V 3W”的灯L1和“6V 6W”的灯L2串联接入9V电源上（忽略灯丝电阻的变化），则（　　） A．两灯都能正常发光，且灯L2比灯L1亮 B．只有灯L1正常发光，此时灯L2消耗的功率为1.5W C．只有灯L2正常发光，此时灯L1消耗的功率为1.5W D．电路的总功率为7.5W 2．（2024•山东临沂）图甲是一款能自动变形、万向行走的坦克玩具，其简化电路如图乙所示。该玩具的电源电压为4.5V，闭合开关后，“0.5V，0.2W”的指示灯正常发光，线圈电阻为0.5Ω的电动机正常工作，则（　　） A．指示灯的灯丝电阻为0.8Ω B．电动机的发热功率为1.6W C．电动机的额定功率为0.08W D．电路的总功率为1.8W 3．（2024•黑龙江齐齐哈尔）如图甲所示的电路，电源电压为12V且保持不变，R2为阻值未知的定值电阻，图乙是小灯泡L和定值电阻R1的电流随它们两端电压变化的图象。当同时闭合开关S1、S2和S3时，小灯泡L的实际功率为P，定值电阻R1的功率为P1，则P：P1＝　 　；当闭合开关S1、断开开关S2和S3时，小灯泡的实际功率为0.6W，此时灯丝电阻为R，则R：R2＝　 　。 三、电功与电功率的计算（共4小题） 1．（2024•四川达州）如图所示电路，电源电压为18V保持不变，R1、R2为定值电阻，滑动变阻器最大阻值为30Ω。当滑片P位于最右端，同时闭合S1、S2时，滑动变阻器功率P1＝7.5W，电压表示数为U1，电流表示数为I1；P位于最右端，只闭合S1时，滑动变阻器功率为P2，电压表示数为U2，电流表示数为I2；将滑片P移至中点，只闭合S1时，滑动变阻器功率为P3，电压表示数为U3，电流表示数为I3。若P2：P3＝8：9，下列说法正确的是（　　） A．R1＝6Ω B．U2：U3＝3：2 C．I1：I3＝5：6 D．P3＝4W 2．（2024•四川广元）如图的电路中，电源两端电压U恒为6V。只闭合开关S和S2，电压表V1、V2的示数分别为U1、U2，电流表示数为I1，电路的功率为P1；只闭合开关S、S1和S3，电流表示数为I2，电路的功率为P2。已知R2＝10Ω，U1：U2＝1：2，I1：I2＝1：9，下列关系式正确的是（　　） A．I2＝0.8A B．U1＝1V C．R1：R3＝2：3 D．P1：P2＝1：6 3．（2023秋•湖南怀化溆浦县期中）小明的手机电池铭牌上标有“4V 4800mA•h”的字样，手机正常使用时的功率为4W。如果他在电池电量剩余30%时，立刻插上60W的充电器，并持续正常使用，直到电量充满。电池充满时储存的电能为 　 　J，他这次给手机充电的时间是 　 　h。 4．（2024•四川自贡）如图所示是一款有两个挡位的挂烫机的工作电路图，正常工作电压为220V，加热电阻R1＝44Ω，R2＝88Ω，只闭合开关S1时，挂烫机的功率是 　 　W。同时闭合开关S1、S2，挂烫机工作中1min消耗的总电能为 　 　。 四、电功、电功率的图像问题（共8小题） 1．（2023秋•广东江门蓬江区期中）如图甲所示电路，电源电压恒为6V，滑动变阻器R的规格为“25Ω，1A”，电流表量程选择“0～0.6A”，电压表量程选择“0～3V”，小灯泡上标有“4.5V，0.3A”字样，其I﹣U图像如图乙所示，闭合开关S，为保证电路安全，在移动滑片P的过程中，下列选项正确的是（　　） A．电路的最大功率是3.6W B．小灯泡的最小功率是0.75W C．电流表的示数范围是0.15A—0.3A D．滑动变阻器接入的阻值为5Ω—25Ω 2．（2024春•黑龙江大庆林甸县期中）如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S，移动滑片P，滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图像如图乙所示。则下列分析正确的是（　　） ①电源电压为8V ②滑动变阻器的最大阻值是20Ω ③滑动变阻器消耗的电功率最大时，变阻器的阻值是20Ω ④整个电路消耗的最大电功率为14.4W A．只有①③ B．只有①④ C．只有②③ D．只有②④ 3．（2024•湖南冷水江市一模）如图甲所示，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P从最右端滑至灯正常发光的位置，电流表示数与两电压表示数的关系如图乙所示。对于这个电路，下列说法中正确的是（　　） A．电源电压是9V B．在此过程中灯泡功率的变化量为5.4W C．小灯泡的额定功率是2.4W D．电路最大功率是7.2W 4．（2024•四川广安）如图甲所示电路，电源电压恒定不变，电流表量程是0～0.6A，电压表量程是0～3V。闭合开关S，在滑动变阻器R的滑片从最右端向左滑到a点的过程中，滑动变阻器R和灯泡L的U﹣I图象分别如图乙所示，当滑片在a点时灯泡L恰好正常发光。下列说法正确的是（　　） A．电源电压为4V B．灯泡L正常发光时的电阻为6Ω C．电路中允许的最大功率为2.25W D．电压表测量的是滑动变阻器R两端的电压 5．（2024•凉山州）小灯泡L和定值电阻R接在如图甲所示的电路中，其两者的I﹣U关系图象如图乙所示，　 　（选填“A”或“B”）图象是灯泡的I﹣U关系图象，B图象所代表元件的阻值为 　 　Ω，当电压表示数为8V时，小灯泡L和定值电阻R在10s内消耗的总电能为 　 　J。 6．（2024•山东烟台）如图甲所示，电源电压恒定，R0为定值电阻。闭合开关，将滑动变阻器R的滑片P从a端移到b端的过程中，其电流I与电压U的关系图象如图乙所示，则电源电压为 　 　V，滑动变阻器R的最大阻值为 　 　Ω，电阻R0消耗的最大功率和最小功率之比为 　 　。 7．（2024•四川达州）如图甲所示，将定值电阻R1与规格为“40Ω，2A”的滑动变阻器R2连入电源电压恒定不变的电路中。移动滑片P，R2的电功率P与其连入电路电阻R之间的变化图象如图乙所示。则电源电压U＝　 　V，R1的阻值为 　 　Ω，电路的最大电功率为 　 　W。 8．（2024•辽宁丹东振安区二模）如图甲所示的电路，电源电压保持不变，电流表A1的量程为0～3A，A2的量程为0～0.6A，闭合开关S，电压表V的示数为12V，小灯泡正常发光。在电路安全的情况下最大范围调节滑动变阻器R的滑片，电流表A1的示数与R连入的阻值的关系图象如图乙所示。则小灯泡的额定功率为 　 　W，滑动变阻器R的最大阻值为 　 　Ω。 五、电功率的动态电路分析与计算（共6小题） 1．（2024•山东营口模拟）如图所示，电源电压不变，闭合开关，在保证电路安全的情况下，变阻器的滑片由中点向右移动的过程中，下列判断正确的是（　 　） A．小灯泡亮度变暗 B．电压表示数变大 C．电流表示数不变 D．电路总功率变小 2．（2024•天津红桥区一模）如图所示电路中，电源电压不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器（a、b为其两端点）．闭合开关S，当滑片P在某一端点时，电流表示数为0.1A，R2消耗的电功率为1W；当滑片P移动至某一位置时，电流表示数为0.3A，R2消耗的电功率为1.8W．则当滑片P从a移到b的过程中（　　） A．电流表示数变化了0.6 A B．电压表示数变化了4 V C．R1消耗的电功率变化了5 W D．电路消耗的总功率变化了6 W 3．（2023秋•江苏南京玄武区期末）如图所示，电源电压恒定。闭合开关，当滑动变阻器R2的滑片从A端滑到B端的过程中，电流表示数变化了0.2A，R1消耗的电功率从1.8W变为0.2W，电压表示数变化了9V，电路总功率变化了ΔP。下列选项正确的是（　　） A．电源电压为13.5V B．R2的最大阻值为45Ω C．R1两端电压变化了8V D．ΔP为1.8W 4．（2024•浙江杭州二模）如图所示，电源电压不变，下列说法正确的是（　　） A．只闭合S1，将P向左移动一段距离，电压表示数的变化与电流表示数的变化量的比值不变 B．只闭合S1，将P向左移动，R1消耗的功率增加 C．开关都闭合，将P向左移动，L消耗的功率不变，R2消耗的功率变大 D．开关都闭合，将P向左移动，电压表的示数不变，电流表的示数变大 5．（2024春•四川达州达川区期中）如图所示，电源两端电压不变，电阻R2的阻值为5Ω，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P位于A点时，电压表V1的示数为15V，电压表V2的示数为6V。当滑动变阻器的滑片P位于B点时（B点位于滑动变阻器的最右端），电压表V1的示数为16.5V，电压表V2的示数为12V。则电源电压为 　 　V，电路滑耗功率的最小值为 　 V。 6．（2024•河南许昌鄢陵县二模）如图的电路中，电源电压恒为6V不变，R2＝20Ω。开关S1、S3闭合，S2断开时，电流表的示数为0.5A，则电阻R1为 　 　Ω；当S2闭合，S1、S3断开时，电流表的示数为 　 　A；通过开关的通断，电路中的最大功率为 　 　W。 六、电功率的最值与范围值问题（共5小题） 1．（2023秋•安徽铜陵铜官区期末）把标有“6V 3W”的小灯泡L与最大阻值为100Ω的滑动变阻器RW连接在总电压恒为18V的电路中，如图所示，电流表和电压表选择的量程分别为“0～0.6A”和“0～15V”。要求闭合开关S后，两电表的示数均不超过所选量程的最大测量值，且灯泡L两端电压不超过额定值（设灯丝电阻不变）。下列说法中正确的是（　　） A．电路允许通过的最大电流为0.6A B．电路消耗总电功率的最大值为27W C．电路消耗总电功率的最小值为4.5W D．滑动变阻器RW允许调节的范围是24Ω～40Ω 2．（2024•四川凉山州）如图甲所示，电源电压保持不变，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～15V，滑动变阻器R1的规格为“50Ω，0.5A”。闭合开关S后，调节滑动变阻器的滑片P，测得多组数据。用测得的数据绘制了电流与滑动变阻器阻值的变化关系图（如图乙所示）。在保证电路安全的情况下，下列计算结果中正确的是（　　） A．电源电压为12V B．R0的阻值为15Ω C．滑动变阻器的阻值变化范围是10Ω～50Ω D．滑动变阻器的最大功率为0.9W 3．（2024•四川眉山）如图所示电路，电源电压恒为10V，R2的最大阻值是20Ω，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～15V，R1和R2允许通过的最大电流是1A。在保证所有元件安全情况下：闭合S、S1，断开S2，移动R1的滑片，电流表的示数变化范围是0.25～0.5A，电压表的最大示数是8V；若闭合S、S2，断开S1，移动R2的滑片，当R2的阻值最小是R'时，电压表示数是4V。下列结论中正确的是（　　） A．R'的阻值是8Ω B．灯泡的额定功率是2W C．滑动变阻器R1的最大阻值是40Ω D．两种情况电路电流的最小值与最大值之比是2：3 4．（2024•湖南岳阳平江县模拟）如图甲所示电路，电源电压保持不变，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～15V，滑动变阻器R1的阻值变化范围为0～20Ω，R2为定值电阻。闭合开关S，滑片P在某两点间移动时电流表示数与电压表示数的变化关系图像如图乙所示。在保证电路安全的情况下，下列说法正确的是（　 　） ①R2的阻值为5Ω ②R1消耗的最大电功率为4.05W ③R2消耗的最大和最小电功率之差为1.152W ④电压表的最小示数与最大示数之比为13：14 A．①和② B．②和③ C．①和③ D．①和④ 5．（2024•湖北武汉江岸区模拟）小七同学连接图甲所示的电路，电源电压不变，电流表A1量程为0～0.6A，电流表A2量程为0～3A，定值电阻R1＝10Ω。闭合开关S后再分别闭合开关S1或S2，将滑动变阻器滑片从最右端向左调节至中点的过程，两次电压表与电流表A2示数的I﹣U图像如图乙，下列说法正确的是（　　） A．电源电压为4V B．滑动变阻器的最大阻值为40Ω C．开关S，S1，S2都闭合，滑片在最左端时，电路消耗的最大电功率为5.4W D．只闭合开关S、S2时，调节滑动变阻器滑片，电路消耗的最小电功率为1.2W 七、焦耳定律和电功率的计算（共4小题） 1．（2024•山东烟台期末）如图所示，电源电压不变，灯泡L标有“6V 6W”字样。闭合开关S1，灯泡L正常发光，此时灯泡L的电阻为 　 　Ω；再闭合开关S2，前后两次电流表的示数之比为2：3，则电阻R的阻值为 　 　Ω，电阻R在10s内产生的热量为 　 　J。 2．（2024•河北中考）如表某储水式电热水器的铭牌，它表明该热水器的额定电压为 　 　V。若该热水器正常工作3000s，可将一箱装有额定容量的水从25℃加热到50℃，则这个过程中水吸收的热量为 　 　J，热水器的效率为 　 　%（结果保留整数）。水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。 型号 额定电压 220V 额定容量 80L 额定频率 50Hz 额定最高温度 75℃ 额定功率 3000W 防水等级 IP×4 额定内压 0.8MPa 出厂编号 3．（2023•辽宁中考）作为四大国粹之一的中药能有效抑制病毒在人体内的传播。如图甲所示为一款电热中药壶，其简化电路图如图乙所示，它有急火和文火两种工作状态，由温控开关S1自动控制，文火时的电功率为220W。R1和R2均为发热电阻，且R2的阻值为123.2Ω。[c中药取4.0×103J/（kg•℃）]求： （1）中药壶在文火状态下的电流； （2）将3kg中药从20℃加热至100℃，中药吸收的热量； （3）若不计热量损失，用急火完成（2）中的加热过程所用的时间。 4．（2023•四川乐山）如图所示，图甲为某电饭锅的实物图、图乙为其电路原理图、图丙为电饭锅铭牌的主要参数，R1和R2为电阻不变的电热丝，S1为总开关，S2为温控开关。该电饭锅可以通过S1、S2两个开关的断开与闭合实现加热、保温两个挡位的变化。将电饭锅接入电源电压为220V的电路中，求： 额定电压：220V 加热功率：880W 保温功率：80W （1）电饭锅在处于加热挡时的电流； （2）电饭锅处于保温挡时，持续工作10min，产生的热量是多少焦； （3）R1和R2的阻值。 八、电热器的多挡位问题（共7小题） 1．（2024•四川达州）如图所示是某品牌电热毯内部电路简化图，该电热毯具有高低两挡加热功能，下列说法正确的是（　　） A．只闭合开关S1时，电路处于高温挡 B．只闭合开关S2时，电路处于低温挡 C．同时闭合开关S1、S2时，电路处于高温挡 D．同时闭合开关S1、S2时，电路处于低温挡 2．（2024•山东淄博期末）如图所示，图甲是某款即热式电热水龙头，图乙是它的电路原理图，R1和R2是阻值分别为22Ω和44Ω的电热丝。通过旋转手柄改变与开关S接触的两个相邻触点，实现冷水、温水、热水挡的切换。则（　　） A．开关S接触2、3触点时，水龙头放出的是热水 B．开关S接触3、4触点时，电热丝R1、R2串联 C．水龙头在温水挡正常工作时的电流是15A D．水龙头在热水挡正常工作时的功率是3300W 3．（2024•云南昭通昭阳区二模）如图是有保温、加热挡的电蒸锅内部简化电路图，R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为484Ω，加热挡功率为1200W。则保温挡的功率是 　 　W，R2的阻值为 　 　Ω，加热挡加热1min消耗电能为 　 　J。 4．（2024•成都）小张想设计一个有“低温”、“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，其电路图如图所示，电源电压为220V，R1、R2是电热丝，开关S接触相邻的两个触点。她准备了三根电热丝，R1＝242Ω，另外两根电热丝的阻值分别是121Ω和242Ω，R2该选取阻值为 　 Ω的电热丝。开关S接触“1”、“2”两个触点时，通电1min，电流产生的热量是 　 　J。 5．（2024•湖北襄阳期末）小明家的电饭锅，额定电压220V，简化电路如图甲。发热电阻R1、R2阻值不随温度变化，操作开关S1、S2、S3的通断（S1、S2不会同时闭合），可实现煮饭、煲汤、保温三个挡位调节，只闭合S3时，为煲汤档，额定功率为440W。求： （1）电饭锅在煲汤挡正常工作时，电路中的电流； （2）某天用电高峰，小明关闭其它用电器，只让电饭锅在煮饭挡工作，发现电能表（如图乙）指示灯30s内闪烁11次，电饭锅煮饭挡的实际功率； （3）若电阻R1在保温挡和煮饭挡时，消耗的功率之比是1：9，电阻R1的阻值。 6．小亮家新装了一台智能电热马桶盖，如图甲所示，他查阅使用说明书发现便座加热电路有高、中、低三挡并可手动调节，其额定电压为220V，低温挡、中温挡的额定功率为22W和44W。利用所学的电学知识他设计了一个等效电路图，如图乙所示，用两定值电阻R1和R2表示两电热丝，单刀双掷开关S2可接a或b。当它接入家庭电路中正常工作时： （1）低温挡加热的电流多大？ （2）中温挡加热5h，消耗多少度电？ （3）高温挡加热的额定功率是多少瓦？ 7．（2023•四川自贡）图甲是一款多功能养生壶，图乙是它的简化电路图，其中R1、R2为电热丝，R1＝R2​且电阻不变，下表为其铭牌，其中高温挡的额定功率已模糊不清，已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）。在正常工作的情况下，试问： 项目 参数 电源电压（V） 220 低温挡功率（W） 200 中温挡功率（W） 400 高温挡功率（W） 容积（L） 1.5 ​（1）在1标准大气压下，将初温是30℃的一壶水烧开，水需要吸收多少热量？ （2）高温挡功率是多少？ （3）若养生壶用高温挡来加热且加热效率为75%，烧开这一壶水需要多长时间？ 九、测量灯泡的电功率与探究电热多少与哪些因素有关（共6小题） 1．（2024•湖北武汉模拟）小华按如图所示的电路图测量小灯泡的电功率，其中具体有：额定电压为2.5V的小灯泡，“35Ω 1A”的滑动变阻器等元件，检查无误后，闭合开关就直接记录了第一组数据，以下说法不正确的是（　　） 序号 1 2 3 4 5 U/V 0.5 1.7 2.1 2.5 2.8 I/A 0.1 0.15 0.26 0.28 0.3 A．表格中第2组数据明显是错误的 B．小华所用电源电压是4V C．其他器材不变，若用一个定值电阻替换灯泡，就可用来探究电流与电压和电阻的关系 D．无论灯变亮还是变暗，小灯泡电压变化量与电流变化量的比值一定等于滑动变阻器电压变化量与电流变化量的比值 2．（2024春•江苏无锡滨湖区期中）如图所示，探究影响电流热效应的因素。密闭的甲、乙两烧瓶中装有质量、初温都相同的煤油，甲、乙瓶中电阻丝电阻的大小关系为R甲＜R乙。下列说法中正确的是（　　） A．闭合开关，通过两根电阻丝的电流大小关系为I甲＞I乙 B．烧瓶内选用等质量比热容更小的绝缘液体，实验现象更明显 C．此实验无法探究导体产生的热量跟通电时间的关系 D．若要比较水和煤油吸热升温的现象，只需将一只烧瓶内的煤油换成质量、初温都相同的水 3．（2024•贵州黔东南州从江县一模）为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，小军设计了如图所示的甲、乙两种装置，他将两根阻值不同的电阻丝（R1＜R2）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，两次实验电源电压不变。 （1）实验中通过 　 　变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。 （2）甲装置可探究电流产生的热量与 　 　的关系，电路中将两根电阻丝串联的目的是控制电流和通电时间相等。 （3）在装置甲、乙的两次实验中，通过比较相同时间里气球B与D的变化情况，可探究电流产生的热量与 　 　的关系。 （4）甲、乙两装置同时实验，在相同的通电时间里，与 　 　（选填气球字母标号）气球相通的电阻丝产生的热量最多。 （5）电烘箱高温和低温两挡的调节是通过改变接入电路中电阻丝的长度来实现的。由上述实验可知：低温挡接入电路的电阻丝比高温挡要 　 　（选填“长”或“短”）一些。 4．（2024•湖北武汉模拟）小明在测量额定电压为U额＝2.5V小灯泡L1电功率时，选择电压恒为4.5V的电源、滑动变阻器“20Ω 0.5A”、电压表和电流表等器材，设计了如图甲所示的电路。 （1）图甲中有一根导线尚未连接，请你用笔画线代替导线将电路补充完整。 （2）正确连接电路后，闭合开关后，发现小灯泡不亮，电流表和电压表均无示数，若电路中仅有一处故障，则故障原因 不可能是 　 　。 A．电流表断路 B．小灯泡断路 C．滑动变阻器断路 （3）排除故障后闭合开关，适当调节滑动变阻器的滑片，小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，小灯泡的额定功率为 　 W。 （4）继续调节滑动变阻器的滑片进行多次实验，小明发现小灯泡的功率变化时，灯丝的电阻也在变化，当小灯泡的电阻为5Ω时，小灯泡的实际功率 　 　（填“大于”、“小于”或“等于”）额定功率。 （5）小明对本实验进行了拓展思考，以下探究活动仅用该实验中的器材不能完成的是 　 　 A．测量小灯泡的电阻 B.探究串联电路电流的特点 C.探究电流与电压的关系 （6）小明又将小灯泡换成几个定值电阻探究“电流与电阻的关系”，他保持定值电阻两端的电压为2.5V不变，为安全地完成整个实验，能用到的定值电阻的阻值范围为 　 　Ω。 5．（2024•山东聊城期末）如图所示，在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，电阻大约为10Ω，电源电压为6V。 （1）图甲电路中还有一根导线没有连接，请用笔画线代替导线，将电路连接完整（要求：导线不交叉）。 （2）连接好电路，检查无误后，将滑动变阻器接入电路的电阻调节到最大，接着闭合开关试触，观察到电压表示数超过2.5V，其原因可能是该滑动变阻器的最大阻值 　 　（选填“太小”或“太大”）。 （3）解决问题后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表示数为2.5V，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 　 　W。若要使小灯泡变得更亮一些，滑动变阻器的滑片应向 　 　（选填“左”或“右”）移动。 实验次数 小灯泡两端的电压U/V 通过小灯泡的电流I/A 小灯泡的亮度 小灯泡的电功率P/W 1 2.2 0.28 比正常发光暗 0.62 2 2.5 正常发光 3 2.8 0.32 比正常发光亮 0.90 （4）将上表数据填完整后进行分析，发现小灯泡亮度是变化的，小灯泡的亮度是由其 　 　（选填“实际功率”或“额定功率”）决定的。 （5）观察表中的数据发现，虽然是同一小灯泡，但通过小灯泡的电流与其两端的电压并不成正比，其原因是 　 　。 6．（2023秋•甘肃平凉崆峒区期末）小明在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V： （1）图甲是测量小灯泡电功率的电路图。检查仪器时，小明发现电流表的指针位置如图乙，老师提示他电流表没有损坏，他稍作思考，判断出现问题的原因是电流表 　 　； （2）纠正问题后，小明连接好电路并闭合开关开始实验。他移动滑片P直到电压表示数为2.5V，此时电流表的示数为 　 　A（如图丙所示），则小灯泡的额定功率为 　 　W； （3）小明的电流表坏了，老师给他一个已知阻值的定值电阻R0、若干开关和导线，重新设计了如图丁所示的电路，并正确测出了小灯泡的额定功率。具体实验步骤如下： ①闭合开关S、S1，断开S2，调节滑片P使电压表读数为U额，此时小灯泡正常发光； ②不改变滑动变阻器滑片P位置，闭合开关S，S2，断开S1，记录电压表此时读数为U。 请用R0、U额、U写出小灯泡额定功率的表达式：P额＝　 　； （4）能否用图甲实验装置探究“电流与电压的关系”？　 　，理由是 　 　。 十、电能与电热的综合计算（共6小题） 1．（2024春•湖北仙桃期中）如图所示，电源电压恒定。R1＝30Ω，当S闭合，S1断开时，电流表的示数为0.2A；当S、S1都闭合时，电流表的示数为0.5A。求： （1）电源电压； （2）R2的阻值； （3）S、S1都闭合时，通电1min电路消耗的总电能是多少？ 2．（2024•云南曲靖麒麟区模拟）如图所示，电源电压恒定，电阻R1的阻值为15Ω，当只闭合开关S2时，电流表示数为0.4A；当只闭合开关S3时，电流表的示数为0.15A。求： （1）电源电压； （2）电阻R2的阻值； （3）当开关S3断开，S1、S2都闭合时，通电1min电路消耗的电能。 3．（2024•江苏南通期末）如图所示，灯泡L标有“6V，3W”的字样，定值电阻R＝10Ω，滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω，闭合开关S。将开关S1拨至2，滑片P移至a端，灯泡正常发光。 （1）求灯泡正常发光时的电流； （2）滑片P移至b端，开关S1拨至1，求定值电阻R工作10min产生的热量； （3）接着将开关S拨回2，电流表示数为0.24A，求此时灯泡的功率。 4．（2024•深圳）图甲是某款鸡蛋孵化器，底部装有加热器。通电后，加热器对水加热，水向上方鸡蛋传递热量，提供孵化所需能量。孵化器简化电路如图乙，R1、R2都是发热电阻，孵化器相关参数如表所示。 额定U 220V 额定功率 加热挡 80W 保温挡 22W （1）孵化器在保温挡正常工作，通过R2的电流是多少？ （2）R2的阻值是多少？ （3）孵化器在加热挡正常工作5min消耗电能是多少？芳芳同学算出水在这段时间吸收热量2.16×104J，则孵化器对水加热的效率是多少？ 5．（2023秋•山东青岛即墨区期末）创新小组设计了简易坐位体前屈测试仪，图甲、乙分别是它的示意图和简化原理图。使用时，测试者向前推动测试仪的滑块M，实际上是移动变阻器RP的滑片P，电压表的示数用来反映被测试者的成绩。 电源电压不变，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A；变阻器RP标有“25Ω 1A”，RP的滑片P每移动1cm，RP的电阻就变化0.5Ω；灯泡L标有“4V”，图丙是L的I﹣U图象。小海进行测试时，电压表的示数为2.5V，电流表示数为0.2A，求： （1）电源电压； （2）本次测试中，从最左端推动滑片P向右移动的距离； （3）在保证电路各元件安全的情况下，通电10s，灯泡L消耗的最小电能。 6．（2024•山东东营期末）小明家购置了一款多功能电暖器。如图甲所示，其内装有4kg导热油，转动旋钮可实现高、中、低不同挡位之间的切换。图乙是其内部电路原理图，其中四个发热电阻阻值相同。 （1）电暖器低温挡工作时，开关应处于 　 　位置（选填“1”“2”或“3”）。 （2）已知中温挡额定功率为1000W，求电阻R的阻值和高温挡的额定功率。 （3）使用高温挡正常工作5min，导热油温度由15℃升高到75℃。若消耗的电能有84%被导热油吸收，求导热油的比热容。 （4）根据所学的电学知识，请你提出一条安全使用电暖器的建议。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年九年级物理全一册单元测试卷（人教版） 第十八章 电功率 （B卷•专项卷） 注意事项： 1．测试范围：人教版九年级全一册第十八章。 一、电能、电池与电能表的使用（共6小题） 二、额定功率与实际功率（共3小题） 三、电功与电功率的计算（共4小题） 四、电功、电功率的图像问题（共8小题） 五、电功率的动态电路分析与计算（共6小题） 六、电功率的最值与范围值问题（共5小题） 七、焦耳定律和电功率的计算（共4小题） 八、电热器的多挡位问题（共7小题） 九、测量灯泡的电功率与探究电热多少与哪些因素有关（共6小题） 十、电能与电热的综合计算（共6小题） 一、电能、电池与电能表的使用（共6小题） 1．（2024•湖北武汉蔡甸区模拟）如图所示分别是小英家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息可知，下列选项中正确的是（　　） A．小英家家庭电路中的干路电流不得超过10A B．小英家上个月消耗的电能为1011kW•h C．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能0.2J D．电能表上指示灯闪烁的次数越多，说明电路中消耗的电能越多 【答案】D 【解析】A、由图知电能表允许通过的最大电流为40A，因此小英家干路中的电流不得超过40A，故A错误； B、小英家上月消耗的电能为：5647.8kW•h﹣5546.7kW•h＝101.1kW•h，故B错误； C、指示灯闪烁320次消耗的电能：W＝kW•h＝0.2kW•h；故C错误； D、1600imp/kW•h表示每消耗1kW•h的电能，指示灯闪烁1600次，电能表上指示灯闪烁的次数越多，则电路中消耗的电能越多，故D正确。 故选：D。 2．（2023秋•湖北襄阳期末）表格是某型号手机电池的部分参数，该手机正常通话时平均电流为300mA。下列说法错误的是（　　） 标称电压 3.7V 电池容量 3000mA•h 快充充电功率 50W A．该手机“电池容量”也可以标记为11.1W•h B．该手机充满电时最多可储存399600J的电能 C．该手机电池理论上能维持连续正常通话10h D．使用快充充电，理论上只需13.32分钟便可将电池充满 【答案】B 【解析】AB、由铭牌数据可知，电池容量为：Q＝3000mA•h，储存的电能为：W＝UIt＝UQ＝3.7V×3000×10﹣3A×1h＝11.1W•h＝11.1W×3600s＝39960J，A正确，B错误； C、手机正常通话时平均电流I＝300mA，由I＝得，该手机电池理论上只能维持连续正常通话时间：t＝＝＝10h，故C正确； D、由表格数据知快充充电功率为50W，由公式P＝可知理论上充满电的时间：t＝＝＝799.2s＝13.32min，故D正确。 故选：B。 3．（2024•湖南长沙期末）小颖拿出电加热眼罩缓解眼部疲劳，该电加热眼罩额定充电电压为6V，电池容量为2400mA•h，标注“输出6V，4A”的快速充电器的充电效率为90%，则该眼罩的电池从零充满需要（　　） A．10min B．20min C．30min D．40min 【答案】D 【解析】快速充电器的充电功率分别为：P＝UI＝6V×4A＝24W， 电池充满电储存的电能为：W储＝U电池It＝6V×2400×10﹣3A×3600s＝51840J， 已知充电效率为η＝90%，则消耗的电能：W充＝＝＝5.76×104J； 由P＝可得用快速充电器将电池从零充满需要的时间：t＝＝＝2400s＝40min，故D正确，ABC错误。 故选：D。 4．（2023秋•湖北武汉江汉区月考）某手机电池铭牌如图所示，观察可知该电池的工作电压是　 　V，****mAh看不清了，但发现了4.07Wh字样（如图）。此电池在充满电时贮存的电能为　 　J，手机电池容量可以记为　 mAh。 【答案】3.7；14652；1100 【解析】（1）从铭牌上可以看出，该电池的工作电压是3.7V； （2）该手机电池铭牌上标有4.07Wh字样， 则此电池在充满电时贮存的电能：W＝Pt＝4.07W×3600s＝14652J； （3）根据W＝UIt＝UQ可得该手机电池容量：Q＝＝＝1.1Ah＝1100mAh。 5．（2024•泸州中考）小华家电茶炉的加热电阻为60.5Ω，家用电能表的信息如图所示，只将电茶炉接入220V的家庭电路中正常工作10min，电能表指示灯应闪烁 　 　次，刚好将电茶炉内1kg的水从20℃加热至100℃，水吸收的热量为 　 　J，电茶炉烧水的效率为 　 　。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 【答案】160；3.36×105；70% 【解析】只将电茶炉接入220V电路中正常工作10min消耗的电能： W＝t＝×10×60s＝4.8×105J＝kW•h， 由电能表的参数1200imp/kW•h知，每消耗1kW•h电能，指示灯闪烁1200次， 电茶炉工作10min，电能表指示灯闪烁次数： n＝kW•h×1200imp/kW•h＝160imp； 水吸收的热量： Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J； 电茶炉烧水的效率： η＝＝＝70%。 6．（2024•江苏苏州模拟）小明观察到家里电水壶的额定功率为1000W，电能表参数3000imp/（kW•h）。电水壶正常工作时将2kg水从20℃加热到70℃需用时8分钟。电水壶是利用电流的　 　效应工作的，此过程水的内能增加　 　J，水内能的改变是通过　 　方式实现的，电水壶的效率为　 　。若此时家里只有电水壶用电，则电能表指示灯闪烁　 　次。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）] 【答案】热；4.2×105；热传递；87.5%；400 【解析】（1）电流的热效应是指导体通电时会发热的现象，电热水壶是利用电流的热效应工作的； （2）电水壶正常工作时将2kg水从20℃加热到70℃，水吸收的热量为Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（70℃﹣20℃）＝4.2×105J， （3）用电水壶给水加热是用热传递的方式改变水的内能； （4）此过程消耗的电能为W＝Pt＝1000W×8×60s＝4.8×105J＝kW•h， η＝×100%＝×100%＝87.5%。 （5）3000imp/（kW•h）表示每消耗1kW•h的电能，电能表指示灯闪烁3000次， 若此时家里只有电水壶用电，电能表指示灯闪烁次数为：3000imp/（kW•h）×kW•h＝400imp。 二、额定功率与实际功率（共3小题） 1．（2023秋•广西崇左江州区期末）将“6V 3W”的灯L1和“6V 6W”的灯L2串联接入9V电源上（忽略灯丝电阻的变化），则（　　） A．两灯都能正常发光，且灯L2比灯L1亮 B．只有灯L1正常发光，此时灯L2消耗的功率为1.5W C．只有灯L2正常发光，此时灯L1消耗的功率为1.5W D．电路的总功率为7.5W 【答案】B 【解析】根据P＝UI可得灯泡的额定电流分别为：I1额＝＝＝0.5A，I2额＝＝＝1A， 由I＝可得两灯泡的电阻分别为：R1＝＝＝12Ω，R2＝＝＝6Ω， 两个灯泡串联接入9V电源上时，电路中的电流为：I＝＝＝＝0.5A， AC、因I＝I1额＝0.5A，则I＝0.5A＜I2额＝1A，则只有灯L1正常发光，由于R1＞R2，根据P＝I2R可知：P1实＞P2实，所以灯L1比灯L2亮，故AC错误； B、灯L2的实际电功率为：P2实＝I2R2＝（0.5A）2×6Ω＝1.5W，故B正确； D、电路的总功率：P＝UI＝9V×0.5A＝4.5W，故D错误。 故选：B。 2．（2024•山东临沂）图甲是一款能自动变形、万向行走的坦克玩具，其简化电路如图乙所示。该玩具的电源电压为4.5V，闭合开关后，“0.5V，0.2W”的指示灯正常发光，线圈电阻为0.5Ω的电动机正常工作，则（　　） A．指示灯的灯丝电阻为0.8Ω B．电动机的发热功率为1.6W C．电动机的额定功率为0.08W D．电路的总功率为1.8W 【答案】D 【解析】A、由P＝可知，指示灯的灯丝电阻：RL＝＝＝1.125Ω，故A错误； B、由图乙可知，电动机和指示灯串联，由P＝UI可知，电路中的电流：I＝IM＝IL＝＝＝0.4A，电动机的发热功率：P＝RM＝（0.4A）2×0.5Ω＝0.08W，故B错误； C、根据串联电路的电压特点可知，电动机两端的电压：UM＝U﹣UL＝4.5V﹣0.5V＝4V， 电动机的额定功率：PM＝UMIM＝4V×0.4A＝1.6W，故C错误； D、电路的总功率：P＝UI＝4.5V×0.4A＝1.8W，故D正确。 故选：D。 3．（2024•黑龙江齐齐哈尔）如图甲所示的电路，电源电压为12V且保持不变，R2为阻值未知的定值电阻，图乙是小灯泡L和定值电阻R1的电流随它们两端电压变化的图象。当同时闭合开关S1、S2和S3时，小灯泡L的实际功率为P，定值电阻R1的功率为P1，则P：P1＝　 　；当闭合开关S1、断开开关S2和S3时，小灯泡的实际功率为0.6W，此时灯丝电阻为R，则R：R2＝　 　。 【答案】4：3；1：5 【解析】（1）当同时闭合开关S1、S2和S3时，R1与灯泡并联，电源电压为12V且保持不变， 根据图像知，灯泡的电流为0.8A，R1的电流为0.6A；根据P＝UI，电压相同时，电功率之比等于电流之比，则P：P1＝I：I1＝0.8A：0.6A＝4：3。 （2）当闭合开关S1、断开开关S2和S3时，R2与灯泡串联，小灯泡的实际功率为0.6W，根据图像知，灯泡的电压为2V，电流为0.3A，电功率正好0.6W； 则电路中的电流为0.3A；电阻R2的电压为U2＝U﹣UL＝12V﹣2V＝10V； 根据串联电路的特点和欧姆定律知，串联电压之比等于电阻之比，则R：R2＝U：U2＝2V：10V＝1：5。 三、电功与电功率的计算（共4小题） 1．（2024•四川达州）如图所示电路，电源电压为18V保持不变，R1、R2为定值电阻，滑动变阻器最大阻值为30Ω。当滑片P位于最右端，同时闭合S1、S2时，滑动变阻器功率P1＝7.5W，电压表示数为U1，电流表示数为I1；P位于最右端，只闭合S1时，滑动变阻器功率为P2，电压表示数为U2，电流表示数为I2；将滑片P移至中点，只闭合S1时，滑动变阻器功率为P3，电压表示数为U3，电流表示数为I3。若P2：P3＝8：9，下列说法正确的是（　　） A．R1＝6Ω B．U2：U3＝3：2 C．I1：I3＝5：6 D．P3＝4W 【答案】C 【解析】（1）当滑片P位于最右端，同时闭合S1、S2时，R2与R滑串联，滑动变阻器最大阻值为30Ω，滑动变阻器功率P1＝7.5W，由P1＝R滑得：， U滑＝I1R滑＝0.5A×30Ω＝15V，U1＝U﹣U滑＝18V﹣15V＝3V，； P位于最右端，只闭合S1时，滑动变阻器功率为P2，电压表示数为U2，电流表示数为I2，R1、R2、R滑串联 P2＝R滑，U2＝I2（R1+R2） 将滑片P移至中点，只闭合S1时，滑动变阻器功率为P3，电压表示数为U3，电流表示数为I3，此时R1、R2与R滑的一半串联P3＝，U3＝I3（R1+R2） 若P2：P3＝8：9，则，I2：I3＝2：3，，故B错误； ，把R2＝6Ω，R3＝30Ω代入，求得R1＝9Ω，故A错误； 求出I2和I3，I2＝， I3＝，，故C正确； ，故D错误。 故选：C。 2．（2024•四川广元）如图的电路中，电源两端电压U恒为6V。只闭合开关S和S2，电压表V1、V2的示数分别为U1、U2，电流表示数为I1，电路的功率为P1；只闭合开关S、S1和S3，电流表示数为I2，电路的功率为P2。已知R2＝10Ω，U1：U2＝1：2，I1：I2＝1：9，下列关系式正确的是（　　） A．I2＝0.8A B．U1＝1V C．R1：R3＝2：3 D．P1：P2＝1：6 【答案】C 【解析】只闭合开关S和S2，R1、R2、R3串联，R1两端电压U1，R2和R3两端电压之和是U2，串联电路电流处处相等，已知U1：U2＝1：2，可得到R2+R3＝2R1； 此时电流表示数为I1，；只闭合开关S、S1和S3，R1与R2并联， 此时电流表示数为I2，已知R2＝10Ω，，已知I1：I2＝1：9，，解得R1＝20Ω，所以R3＝2R1﹣R2＝2×20Ω﹣10Ω＝30Ω； A、，故A错误； B、，U1＝I1R1＝0.1A×20Ω＝2V，B错误； C、，故C正确； D、，故D错误。 故选：C。 3．（2023秋•湖南怀化溆浦县期中）小明的手机电池铭牌上标有“4V 4800mA•h”的字样，手机正常使用时的功率为4W。如果他在电池电量剩余30%时，立刻插上60W的充电器，并持续正常使用，直到电量充满。电池充满时储存的电能为 　 　J，他这次给手机充电的时间是 　 　h。 【答案】6.912×104；0.24 【解析】电池充满时储存的电能：W＝UIt＝4V×4800×10﹣3A×3600s＝6.912×104J； 手机充电时需要的电能：ΔW＝W﹣30%W＝6.912×104J﹣30%×6.912×104J＝4.8384×104J，充电过程中的功率：ΔP＝P充﹣P耗＝60W﹣4W＝56W， 由P＝可知，手机充电的时间：t＝＝＝864s＝0.24h。 4．（2024•四川自贡）如图所示是一款有两个挡位的挂烫机的工作电路图，正常工作电压为220V，加热电阻R1＝44Ω，R2＝88Ω，只闭合开关S1时，挂烫机的功率是 　 　W。同时闭合开关S1、S2，挂烫机工作中1min消耗的总电能为 　 　。 【答案】1100；99000J。 【解析】（1）由电路图可知，只闭合开关S1时，电路为R1的基本电路，P＝＝＝＝1100W； （2）同时闭合开关S1、S2时，R1、R2并联，挂烫机工作1min产生的热量：Q＝W＝t+t＝×60s+×60s＝99000J。 四、电功、电功率的图像问题（共8小题） 1．（2023秋•广东江门蓬江区期中）如图甲所示电路，电源电压恒为6V，滑动变阻器R的规格为“25Ω，1A”，电流表量程选择“0～0.6A”，电压表量程选择“0～3V”，小灯泡上标有“4.5V，0.3A”字样，其I﹣U图像如图乙所示，闭合开关S，为保证电路安全，在移动滑片P的过程中，下列选项正确的是（　　） A．电路的最大功率是3.6W B．小灯泡的最小功率是0.75W C．电流表的示数范围是0.15A—0.3A D．滑动变阻器接入的阻值为5Ω—25Ω 【答案】B 【解析】A．由图可知，小灯泡与滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路中的电流；题意可知，为保证电路安全，电路中允许通过的最大电流是0.3A，即电流表的最大示数是0.3A，电路的最大功率是：P＝UI＝6V×0.3A＝1.8W，故A错误； BC．由串联电路的分压特点可知，当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时，灯泡两端的电压最小，而且此时流过小灯泡的电流也最小，即电流表的示数最小；即当电压表的示数为3V时，小灯泡的电功率最小，此时小灯泡两端的电压为：UL＝U﹣U滑＝6V﹣3V＝3V，由图乙可知，此时流过小灯泡的最小电流是0.25A，小灯泡的最小功率是PL＝ULIL＝3V×0.25A＝0.75W，故B正确； 根据上面的分析，电路中的电流范围是0.25A﹣0.3A，故C错误。 D、当电压表的示数为3V时，灯泡L两端的电压UL＝U﹣U滑＝6V﹣3V＝3V，由图乙可知，此时电路中的电流I′＝IL＝0.25A；由欧姆定律知，滑动变阻器的最大电阻Rmax＝＝12Ω；当滑动变阻器接入电路的电阻最小时，I＝0.3A，滑动变阻器的电压U小＝U﹣UL＝6V﹣4.5V＝1.5V；由欧姆定律知，滑动变阻器的最小电阻Rmin＝＝5Ω；滑动变阻器接入的阻值为5Ω—12Ω，故D错误。 故选：B。 2．（2024春•黑龙江大庆林甸县期中）如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S，移动滑片P，滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图像如图乙所示。则下列分析正确的是（　　） ①电源电压为8V ②滑动变阻器的最大阻值是20Ω ③滑动变阻器消耗的电功率最大时，变阻器的阻值是20Ω ④整个电路消耗的最大电功率为14.4W A．只有①③ B．只有①④ C．只有②③ D．只有②④ 【答案】D 【解析】（1）由图甲可知该电路为R和R0的串联电路，电流表测电路中的电流，电压表测R两端的电压；当滑动变阻器接入的阻值最大时，电路总电阻最大，由欧姆定律可知电路中的电流最小，由图乙可知，电路中的电流最小为I1＝0.4A，此时滑动变阻器的功率为P1＝3.2W，由P＝I2R可知滑动变阻器的最大阻值为：R＝＝＝20Ω，故②正确； （2）当电路中的电流为0.4A时，由欧姆定律可知滑动变阻器两端的电压为：U1＝I1R＝0.4A×20Ω＝8V，由串联电路的电压特点可知电源电压为：U＝U0+U1＝I1R0+U1＝0.4A×R0+8V﹣﹣﹣﹣⑤， 由图乙可知，当电路中的电流为I2＝0.6A时，滑动变阻器的功率为P2＝3.6W， 由P＝UI可知此时滑动变阻器两端的电压为：U2＝＝＝6V， 由串联电路的电压特点可知电源电压为：U＝U0′+U2＝I2R0+U2＝0.6A×R0+6V﹣﹣⑥， ⑤⑥联立即可得：R0＝10Ω，U＝12V，故①错误； （3）由图乙可知滑动变阻器的最大功率为P2＝3.6W， 由P＝I2R可知此时滑动变阻器的电阻为：R2＝＝＝10Ω，故③错误； （4）当滑动变阻器接入电路的阻值为0Ω时，电路中只有R0，由P＝可知此时电路总功率最大，则电路最大总功率为：P＝＝＝14.4W，故④正确。 故选：D。 3．（2024•湖南冷水江市一模）如图甲所示，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P从最右端滑至灯正常发光的位置，电流表示数与两电压表示数的关系如图乙所示。对于这个电路，下列说法中正确的是（　　） A．电源电压是9V B．在此过程中灯泡功率的变化量为5.4W C．小灯泡的额定功率是2.4W D．电路最大功率是7.2W 【答案】B 【解析】由电路图可知，灯泡L与滑动变阻器串联，电压表V1测L两端电压，电压表V2测滑动变阻器两端电压，电流表测电路中的电流；由串联电路的分压原理可知，当滑动变阻器接入电路的电阻增大时，滑动变阻器两端的电压增大，由欧姆定律可知，此时电路中的电流减小，由串联电路的电压特点可知，灯泡两端的电压减小，因此图乙中左侧图线为灯泡的I﹣U图线，右侧图线为滑动变阻器的I﹣U图线；A、当滑片位于最右端时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小，并且滑动变阻器分得的电压最大，因此根据图乙可知，此时电路电流为0.2A，灯泡两端电压为1V，滑动变阻器两端电压为9V，因串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以电源电压：U＝UL1+U滑＝1V+9V＝10V，故A错误； BC、灯的最小功率：PL最小＝UL1I最小＝1V×0.2A＝0.2W，根据题意可知，当电流表示数最大时，灯泡正常发光，由图乙可知，此时电路电流为0.8A，滑动变阻器两端电压为3V， 因串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以灯泡的额定电压：UL＝U﹣U滑′＝10V﹣3V＝7V，灯泡的额定功率：PL＝PL最大＝ULI最大＝7V×0.8A＝5.6W， 则在此过程中灯泡功率的变化量：ΔP＝PL最大﹣PL最小＝5.6W﹣0.2W＝5.4W，故B正确、C错误； D、由P＝UI可知，电源电压一定时，电路中电流最大时，电路的电功率最大，则电路的最大功率：P最大＝UI最大＝10V×0.8A＝8W，故D错误。 故选：B。 4．（2024•四川广安）如图甲所示电路，电源电压恒定不变，电流表量程是0～0.6A，电压表量程是0～3V。闭合开关S，在滑动变阻器R的滑片从最右端向左滑到a点的过程中，滑动变阻器R和灯泡L的U﹣I图象分别如图乙所示，当滑片在a点时灯泡L恰好正常发光。下列说法正确的是（　　） A．电源电压为4V B．灯泡L正常发光时的电阻为6Ω C．电路中允许的最大功率为2.25W D．电压表测量的是滑动变阻器R两端的电压 【答案】C 【解析】D、闭合S，灯与变阻器串联，电压表测灯的电压，电流表测电路中的电流，故D错； ABC、闭合S，灯泡、变阻器R串联，在滑动变阻器R的滑片从最右端向左滑至a点的过程中，R的阻值减小，电路中的总电阻变小，电流变大，灯泡两端的电压变大，由此可知：图乙中，下边的曲线为灯泡的I﹣U图象，则上边的曲线为R的I﹣U图象， 滑片在a点时R的阻值最小（允许接入的最小阻值），电路中的电流最大，由于灯泡恰好正常发光，则根据I﹣U图象可知：小灯泡正常工作时的电压为1.5V，电流为0.5A，此时R两端的电压为3V，则电源电压：U＝UL+U1＝1.5V+3V＝4.5V，故A错误； 则灯泡正常发光时的电阻为：R＝＝＝3Ω，故B错误； 电路的最大功率：P最大＝UI最大＝4.5V×0.5A＝2.25W，故C正确。 故选：C。 5．（2024•凉山州）小灯泡L和定值电阻R接在如图甲所示的电路中，其两者的I﹣U关系图象如图乙所示，　 　（选填“A”或“B”）图象是灯泡的I﹣U关系图象，B图象所代表元件的阻值为 　 　Ω，当电压表示数为8V时，小灯泡L和定值电阻R在10s内消耗的总电能为 　 　J。 【答案】A；40；48 【解析】（1）由欧姆定律可知，通过定值电阻的电流与其两端的电压成正比，即定值电阻R的I﹣U关系图象是一条直线，即图线B表示电阻R的I﹣U关系图象，小灯泡的电阻随温度的变化而改变，故图线A表示掉灯泡的I﹣U关系图象； （2）由图B，电压U1＝4V，对应电流I1＝0.1A，由欧姆定律得R的阻值R＝＝＝40Ω； （3）由图甲可知灯泡与定值电阻并联，则小灯泡和电阻R两端的电压都为8V，由图乙可知通过小灯泡的电流IL＝0.4A，通过电阻R的电流IR＝0.2A，根据并联电路的电压特点得出干路电流I＝IL+IR＝0.4A+0.2A＝0.6A，U＝8V，时间t＝10s，则消耗的总电能W＝UIt＝8V×0.6A×10s＝48J。 6．（2024•山东烟台）如图甲所示，电源电压恒定，R0为定值电阻。闭合开关，将滑动变阻器R的滑片P从a端移到b端的过程中，其电流I与电压U的关系图象如图乙所示，则电源电压为 　 　V，滑动变阻器R的最大阻值为 　 　Ω，电阻R0消耗的最大功率和最小功率之比为 　 　。 【答案】（1）3；（2）10；（3）9：1 【解析】由电路图可知，R0与滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流，电压表测变阻器两端的电压。 （2）当滑片位于a端时，变阻器接入电路中的电阻为零，电路中的电流最大， 由图象可知，电路中的最大电流I大＝0.6A，电源的电压：U＝I大R0＝0.6A×R0， 当滑片位于b端时，接入电路中的电阻最大，电压表的示数最大，电流表的示数最小， 由图象可知，此时U滑＝2V，电路中的最小电流I小＝0.2A， 则滑动变阻器的最大阻值：R滑＝＝＝10Ω； （1）因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，电源的电压：U＝I小（R0+R滑）＝0.2A×（R0+10Ω）， 因电源的电压不变，所以，0.6A×R0＝0.2A×（R0+10Ω），解得：R0＝5Ω； 电源的电压：U＝I大R0＝0.6A×5Ω＝3V； （3）电阻R0消耗的最大功率P大＝＝1.8W； 根据串联分压原理得，，即，解得，U0＝1V， 电阻R0消耗的最小功率P小＝＝0.2W；P大：P小＝1.8W：0.2W＝9：1。 7．（2024•四川达州）如图甲所示，将定值电阻R1与规格为“40Ω，2A”的滑动变阻器R2连入电源电压恒定不变的电路中。移动滑片P，R2的电功率P与其连入电路电阻R之间的变化图象如图乙所示。则电源电压U＝　 　V，R1的阻值为 　 　Ω，电路的最大电功率为 　 　W。 【答案】24；20；28.8 【解析】利用图像中（10，6.4）和（40，6.4）两个点，根据电功率公式P＝I2R推导得到，代入得到两个点对应的电流分别为0.8A和0.4A，故可以列出电源电压不变的方程：0.8A×（10Ω+R1）＝0.4A×（40Ω+R1），解出R1＝20Ω，代入原方程得出电源电压U＝24V，电路最大功率即滑动变阻器接入阻值最小的时候0Ω，此时电路总功率。 8．（2024•辽宁丹东振安区二模）如图甲所示的电路，电源电压保持不变，电流表A1的量程为0～3A，A2的量程为0～0.6A，闭合开关S，电压表V的示数为12V，小灯泡正常发光。在电路安全的情况下最大范围调节滑动变阻器R的滑片，电流表A1的示数与R连入的阻值的关系图象如图乙所示。则小灯泡的额定功率为 　 　W，滑动变阻器R的最大阻值为 　 　Ω。 【答案】14.4；60 【解析】由电路图可知，闭合开关S，灯泡和滑动变阻器R并联，电流表A1测干路中的电流，电流表A2测通过滑动变阻器R的电流，电压表测电源电压； （1）已知电压表示数为12V，则并联电路两端的电压为12V，因小灯泡正常发光，则小灯泡的额定电压为12V； 由并联电路的电流特点可知，在电路安全的情况下，当通过滑动变阻器R的电流最大时干路电流最大，且A2的量程为0～0.6A，通过滑动变阻器R的最大电流为：I滑最大＝0.6A， 根据图象可知电流表A1的最大示数为1.8A，即干路的最大电流：I最大＝1.8A， 由并联电路的电流规律可知，通过灯泡的电流：IL＝I最大﹣I滑最大＝1.8A﹣0.6A＝1.2A， 则灯泡的额定功率：P额＝ULIL＝12V×1.2A＝14.4W； （2）根据图象可知干路的最小电流：I最小＝1.4A，由并联电路的工作特点可知调节滑片P的过程中通过灯泡的电流不变（始终为1.2A）， 则根据并联电路的电流规律可知，通过滑动变阻器R的最小电流为： I滑最小＝I最小﹣IL＝1.4A﹣1.2A＝0.2A， 根据I＝可得滑动变阻器R的最大阻值为：R滑最大＝＝＝60Ω。 五、电功率的动态电路分析与计算（共6小题） 1．（2024•山东营口模拟）如图所示，电源电压不变，闭合开关，在保证电路安全的情况下，变阻器的滑片由中点向右移动的过程中，下列判断正确的是（　 　） A．小灯泡亮度变暗 B．电压表示数变大 C．电流表示数不变 D．电路总功率变小 【答案】D 【解析】由图可知，灯泡与滑动变阻器并联在电路中，电压表测电源的电压，电流表测通过滑动变阻器的电流；因电源电压保持不变，闭合开关后，所以滑片向右移动时电压表的示数不变，故B错误； 滑片由中点向右移动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据I＝可知，通过滑动变阻器的电流减小，即电流表的示数减小，故C错误； 由于并联电路中各支路互不影响，所以滑片由中点向右移动的过程中，通过灯泡的电流不变、其两端的电压也不变，由P＝UI知小灯泡的实际功率不变，则灯泡的亮度不变，故A错误； 滑片由中点向右移动的过程中，通过滑动变阻器的电流减小，通过灯泡的电流不变，由并联电路的电流特点可知干路中的电流变小；因电源电压不变，干路中的电流减小，则根据P＝UI可知，整个电路的功率减小，故D正确。 故选：D。 2．（2024•天津红桥区一模）如图所示电路中，电源电压不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器（a、b为其两端点）．闭合开关S，当滑片P在某一端点时，电流表示数为0.1A，R2消耗的电功率为1W；当滑片P移动至某一位置时，电流表示数为0.3A，R2消耗的电功率为1.8W．则当滑片P从a移到b的过程中（　　） A．电流表示数变化了0.6 A B．电压表示数变化了4 V C．R1消耗的电功率变化了5 W D．电路消耗的总功率变化了6 W 【答案】D 【解析】由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中电流。 （1）因当滑片P在某一端点时电流表示数0.1A小于当滑片P移动至某一位置时电流表示数0.3A，所以滑片P在该端点时接入电路的阻值最大，即滑片位于b端， 由P＝UI可得，R2两端的电压：U2＝＝＝10V， 由I＝可得，滑动变阻器的最大阻值：R2＝＝＝100Ω， 因串联电路中总电压等于各分电压之和，电源电压：U＝I1R1+U2＝0.1A×R1+10V， 当滑片P移动至某一位置时，电流表示数为0.3A，滑动变阻器两端的电压： U2′＝＝＝6V， 所以电源电压：U＝I2R1+U2′＝0.3A×R1+6V， 因电源的电压不变，所以，0.1A×R1+10V＝0.3A×R1+6V，解得：R1＝20Ω， 电源电压：U＝I1R1+U2＝0.1A×20Ω+10V＝12V； （2）当P在a端时，R2连入阻值为0，则电压表的示数为0，电路为R1的简单电路； 电流表最大示数：I＝＝＝0.6A， R1消耗的电功率与电路消耗的总功率相等，所以P1＝P＝UI＝12V×0.6A＝7.2W； 当P在b端时，电路中的电流I′＝0.1A，电压表示数U2＝10V， R1消耗的电功率：P1′＝（I′）2R1＝（0.1A）2×20Ω＝0.2W， 电路消耗的总功率：P′＝UI′＝12V×0.1A＝1.2W， 则当滑片P从a移到b的过程中：电流表示数变化了ΔI＝I﹣I′＝0.6A﹣0.1A＝0.5A，故A错误； 电压表变化了ΔU2＝10V﹣0V＝10V，故B错误； R1消耗的电功率变化了ΔP1＝P1﹣P1′＝7.2W﹣0.2W＝7W，故C错误； 电路消耗的总功率变化了ΔP＝P﹣P′＝7.2W﹣1.2W＝6W，故D正确。 故选：D。 3．（2023秋•江苏南京玄武区期末）如图所示，电源电压恒定。闭合开关，当滑动变阻器R2的滑片从A端滑到B端的过程中，电流表示数变化了0.2A，R1消耗的电功率从1.8W变为0.2W，电压表示数变化了9V，电路总功率变化了ΔP。下列选项正确的是（　　） A．电源电压为13.5V B．R2的最大阻值为45Ω C．R1两端电压变化了8V D．ΔP为1.8W 【答案】A 【解析】（1）当滑动变阻器R2的滑片在A端时，变阻器R2的接入电阻为0，定值电阻R1与R3串联在电源两端，电流表测量电路中的电流IA， 由P＝UI＝I2R可得，R1消耗的电功率：P1A＝R1＝1.8W…………①； 当滑动变阻器R2的滑片在B端时，变阻器R2的接入电阻最大，定值电阻R1、变阻器R2和定值电阻R3串联，电流表测量电路中的电流IB，电压表测量变阻器两端的电压， R1消耗的电功率：P1B＝R1＝0.2W…………②； 由题意知，IA﹣IB＝0.2A…………③； 联立①②③，解得：R1＝20Ω，IA＝0.3A，IB＝0.1A， （2）当滑动变阻器R2的滑片从A端滑到B端的过程中，电压表示数变化了9V，滑片在A端时，电压表示数为0，所以滑片在B端时，电压表的示数即R2两端的电压：U2＝9V，由欧姆定律可得R2的最大阻值：R2＝＝＝90Ω； （3）根据欧姆定律和串联电路的规律可得，滑片在A端时，电源电压：U＝IA（R1+R3），即U＝0.3A×（20Ω+R3）…………④， 滑片在B端时，电源电压：U＝IB（R1+R3）+U2，即U＝0.1A×（20Ω+R3）+9V……⑤ 联立④⑤，解得：U＝13.5V，R3＝25Ω； （4）当滑动变阻器R2的滑片在A端时，R1两端的电压U1A＝IAR1＝0.3A×20Ω＝6V， 当滑动变阻器R2的滑片在B端时，R1两端的电压U1B＝IBR1＝0.1A×20Ω＝2V， 当滑动变阻器R2的滑片从A端滑到B端的过程中，R1两端电压变化量：ΔU1＝U1A﹣U1B＝6V﹣2V＝4V， （5）由P＝UI可得，电路消耗总功率的变化：ΔP＝UIA﹣UIB＝13.5V×0.3A﹣13.5V×0.1A＝2.7W。 综上可知：A、电源电压为13.5V，故A正确；B、R2的最大阻值为90Ω，故B错误；C、R1两端电压变化了4V，故C错误；D、ΔP为2.7W，故D错误。 故选：A。 4．（2024•浙江杭州二模）如图所示，电源电压不变，下列说法正确的是（　　） A．只闭合S1，将P向左移动一段距离，电压表示数的变化与电流表示数的变化量的比值不变 B．只闭合S1，将P向左移动，R1消耗的功率增加 C．开关都闭合，将P向左移动，L消耗的功率不变，R2消耗的功率变大 D．开关都闭合，将P向左移动，电压表的示数不变，电流表的示数变大 【答案】A 【解析】AB、闭合S1，变阻器与R1串联，电压表测变阻器的电压，电流表测电路中的电流，将P向左移动一段距离，R2变大，根据串联电路电压的规律，R2 的电压变化量等于R1的电压变化量，故电压表示数的变化量与电流表示数的变化量的比值即为R1的电压变化量与电流表示数的变化量的比值，根据欧姆定律，R1＝＝，由合分比定律，R1＝，故电压表示数的变化量与电流表示数的变化量的比值不变，A正确； 将P向左移动过程中，由电阻的串联规律，总电阻变大，电路中电流变小，R1消耗的功率P1＝U1I1＝R1，因通过电路的电流变小，故R1消耗的功率P1变小，B错误； CD、开关都闭合，R1短路，变阻器与灯并联，电压表测电源电压，电流表测电路中电流， 将P向左移动，变阻器连入电路中的电阻变大，根据P＝UI＝，因变阻器R2的电压为电源电压保持不变，变阻器R2的功率变小；因灯的电压为电源电压保持不变，故灯的电功率不变，C错误； 因变阻器R2连入电路中的电阻变大，根据欧姆定律，通过它的电流变小，而通过灯的电流不变，根据并联电路电流的规律，总电流即电流表示变小，D错误。 故选：A。 5．（2024春•四川达州达川区期中）如图所示，电源两端电压不变，电阻R2的阻值为5Ω，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P位于A点时，电压表V1的示数为15V，电压表V2的示数为6V。当滑动变阻器的滑片P位于B点时（B点位于滑动变阻器的最右端），电压表V1的示数为16.5V，电压表V2的示数为12V。则电源电压为 　 　V，电路滑耗功率的最小值为 　 V。 【答案】18；5.4 【解析】根据总电压不变，电压表V2的示数与R1两端的电压应为电源电压， 电压表V1的示数与电阻R2两端的电压也为电源电压； 当滑动变阻器的滑片P位于A点时，电压表V1的示数为15V，电压表V2的示数为6V， 根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知，U＝6V+I1R1＝15V+I1R2……① 当滑动变阻器的滑片P位于B点时，电压表V1的示数为16.5V，电压表V2的示数为12V 根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知，U＝12V+I2R1＝16.5V+I2R2……② 由①②得：R1（I1﹣I2）＝6V……③ U﹣15V＝I1R2……④ R2（I1﹣I2）＝1.5V……⑤ U﹣6V＝I1R1……⑥ 由③⑤两式相比可得：＝，则R1的阻值：R1＝4R2＝4×5Ω＝20Ω； 由④⑥两式相比可得：＝＝，解得：U＝18V； 当滑动变阻器的滑片P位于B点时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，根据欧姆定律可知，此时电路中的电流I2最小，把U＝18V代入②式可得，18V＝12V+I2×20Ω， 解得：I2＝0.3A，电路滑耗功率的最小值：P＝UI2＝18V×0.3A＝5.4W。 6．（2024•河南许昌鄢陵县二模）如图的电路中，电源电压恒为6V不变，R2＝20Ω。开关S1、S3闭合，S2断开时，电流表的示数为0.5A，则电阻R1为 　 　Ω；当S2闭合，S1、S3断开时，电流表的示数为 　 　A；通过开关的通断，电路中的最大功率为 　 　W。 【答案】30；0.12；3 【解析】开关S1、S3闭合，S2断开时，两电阻并联，电流表测量干路电流，电流表的示数为0.5A。根据欧姆定律可知通过R2的电流I2＝＝＝0.3A， 根据并联电路的电流特点可知通过R1的电流I1＝I﹣I2＝0.5A﹣0.3A＝0.2A， 根据欧姆定律可知R1＝＝＝30Ω； 当S2闭合，S1、S3断开时，两电阻串联，电流表的示数IA＝＝＝0.12A，两电阻并联时，总电阻较小，根据P＝可知总功率最大，故通过开关的通断，电路中的最大功率为P＝UI＝6V×0.5A＝3W。 六、电功率的最值与范围值问题（共5小题） 1．（2023秋•安徽铜陵铜官区期末）把标有“6V 3W”的小灯泡L与最大阻值为100Ω的滑动变阻器RW连接在总电压恒为18V的电路中，如图所示，电流表和电压表选择的量程分别为“0～0.6A”和“0～15V”。要求闭合开关S后，两电表的示数均不超过所选量程的最大测量值，且灯泡L两端电压不超过额定值（设灯丝电阻不变）。下列说法中正确的是（　　） A．电路允许通过的最大电流为0.6A B．电路消耗总电功率的最大值为27W C．电路消耗总电功率的最小值为4.5W D．滑动变阻器RW允许调节的范围是24Ω～40Ω 【答案】C 【解析】：由图可知灯泡和滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器的电压，电流表测电路中的电流； （1）由P＝可得，灯丝的电阻为：RL＝＝＝12Ω， 灯正常发光时的电流为：IL＝＝＝0.5A； 所以由题知可知电路中的最大电流应为I最大＝0.5A，故A不正确； 即：I最大＝＝＝0.5A，滑动变阻器连入电路的最小值R最小＝24Ω， 电路中电功率最大：P最大＝UI最大＝18V×0.5A＝9W，故B不正确； （2）为保护电压表，滑动变阻器两端的最大电压为15V，此时滑动变阻器连入的电阻最大，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，即U＝UL′+UR， UL′＝U﹣UR＝18V﹣15V＝3V，此时电路中最小的电流为：I′＝＝＝0.25A， 滑动变阻器连入的最大电阻为：R最大＝＝＝60Ω； 由此可知：滑动变阻器允许调节的范围为24Ω～60Ω，故D不正确； 此时电路消耗的电功率最小为：P小＝UI′＝18V×0.25A＝4.5W，故C正确。 故选：C。 2．（2024•四川凉山州）如图甲所示，电源电压保持不变，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～15V，滑动变阻器R1的规格为“50Ω，0.5A”。闭合开关S后，调节滑动变阻器的滑片P，测得多组数据。用测得的数据绘制了电流与滑动变阻器阻值的变化关系图（如图乙所示）。在保证电路安全的情况下，下列计算结果中正确的是（　　） A．电源电压为12V B．R0的阻值为15Ω C．滑动变阻器的阻值变化范围是10Ω～50Ω D．滑动变阻器的最大功率为0.9W 【答案】D 【解析】AB.由图乙，当滑动变阻器的阻值为R1′＝10Ω时，此时电路中的电流I′＝0.3A，则R0两端的电压可表示为U0＝I′R0＝0.3A×R0，滑动变阻器两端的电压为U1′＝I′R1′＝0.3A×10Ω＝3V，利用串联电路电压规律，则电源电压U＝U0′+U1′＝3V+0.3A×R0①，同理，当滑动变阻器的阻值为R1“＝50Ω时，此时电路中的电流I“＝0.1A，则R0两端的电压可表示为U0＝I“R0＝0.1A×R0，滑动变阻器两端的电压为U1“＝I“R1“＝0.1A×50Ω＝5V，利用串联电路电压规律，则电源电压U＝U0“+U1“＝5V+0.1A×R0②，由①②解得电源电压U＝15V，R0的阻值为R0＝10Ω，故AB错误； C.当电路中的电流最大时，滑动变阻器的阻值最小，电流表的最大测量值为0.6A，滑动变阻器允许通过的最大电流为0.5A，故电路中的最大电流为I大＝0.5A，R0＝10Ω，则R0两端的电压为U0＝0.5A×10Ω＝5V，电源电压U＝15V，则滑动变阻器两端的电压为U滑＝U﹣U0＝15V﹣5V＝10V，则滑动变阻器的小阻值为R滑小＝＝＝20Ω，滑动变阻器的阻值越大电路中的电流越小，电路越安全，因此滑动变阻器的阻值变化范围为20Ω～50Ω，故C错误； D.滑动变阻器消耗的电功率：P＝I2R1＝（）2R1＝＝＝，所以，当R1＝R0＝1＝Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最大；则滑动变阻器消耗电功率的最大值：P最大＝I2R1＝（0.3A）2×10Ω＝0.9W，故D正确。 故选：D。 3．（2024•四川眉山）如图所示电路，电源电压恒为10V，R2的最大阻值是20Ω，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～15V，R1和R2允许通过的最大电流是1A。在保证所有元件安全情况下：闭合S、S1，断开S2，移动R1的滑片，电流表的示数变化范围是0.25～0.5A，电压表的最大示数是8V；若闭合S、S2，断开S1，移动R2的滑片，当R2的阻值最小是R'时，电压表示数是4V。下列结论中正确的是（　　） A．R'的阻值是8Ω B．灯泡的额定功率是2W C．滑动变阻器R1的最大阻值是40Ω D．两种情况电路电流的最小值与最大值之比是2：3 【答案】A 【解析】C、由图可知，闭合S、S1，断开S2时，灯泡与R1串联，电压表测量R1两端的电压，电流表测量电路中的电流。由于电源电压小于电压表量程的最大值，所以R1接入电路的阻值最大时，电路中的电流最小，且电压表示数最大， 则R1的最大阻值为：R1＝＝＝32Ω，故C错误； 当电路中的电流最大时，灯泡正常发光，由此可知灯泡的额定电流：I额＝I大＝0.5A； AB、闭合S、S2，断开S1时，灯泡与R2串联，电压表测量R2两端的电压。当R2的阻值最小是R'时，电路中的电流最大，等于灯泡的额定电流， 则R′的阻值：R′＝＝＝8Ω，故A正确； 此时灯泡两端的电压，即额定电压：U额＝U﹣U′＝10V﹣4V＝6V， 灯泡的额定功率：P额＝U额I额＝6V×0.5A＝3W，故B错误； D、由于R1的最大阻值大于R2的最大阻值，所以两种情况下，当它们均全部接入电路时，第一种情况下电路中的最小电流更小，为I小＝0.25A， 而两种情况下电路的最大电流均等于灯泡的额定电流，即I大＝0.5A， 所以两种情况电路电流的最小值与最大值之比：I小：I大＝0.25A：0.5A＝1：2，D错误。 故选：A。 4．（2024•湖南岳阳平江县模拟）如图甲所示电路，电源电压保持不变，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～15V，滑动变阻器R1的阻值变化范围为0～20Ω，R2为定值电阻。闭合开关S，滑片P在某两点间移动时电流表示数与电压表示数的变化关系图像如图乙所示。在保证电路安全的情况下，下列说法正确的是（　 　） ①R2的阻值为5Ω ②R1消耗的最大电功率为4.05W ③R2消耗的最大和最小电功率之差为1.152W ④电压表的最小示数与最大示数之比为13：14 A．①和② B．②和③ C．①和③ D．①和④ 【答案】C 【解析】（1）由图甲可知闭合开关，两电阻串联接入电路，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测通过电路的电流，串联电路总电压等于各部分电压之和，根据欧姆定律结合图乙中的数据可得电源电压：U＝U1+U2＝U1+IR2＝7V+0.4A×R2＝6.5V+0.5A×R2， 解方程可得：R2＝5Ω，U＝9V，故①正确； （2）U＝9V＜15V，电压表安全，串联电路各处电流相等，所以通过电路的最大电流为0.6A，此时定值电阻的电功率最大，为P2＝R2＝（0.6A）2×5Ω＝1.8W； 滑动变阻器的电功率等于电路总功率与定值电阻的功率之差，即P1＝UI﹣I2R2＝9V×I﹣I2×5Ω，根据抛物线的性质可知当I＝＝＝0.9A时，P1有最大值， 因0.9A＞0.6A，抛物线开口向下，所以当I＝0.6A时P1有最大值，此时电路总电阻：R＝＝＝15Ω，串联电路总电阻等于各部分电阻之和，滑动变阻器接入电路的阻值：R1＝R﹣R2＝15Ω﹣5Ω＝10Ω，此时电压表示数为：U1＝I1R1＝0.6A×10Ω＝6V， 滑动变阻器的电功率的最大值为P1＝R1＝（0.6A）2×10Ω＝3.6W，故②错误； 当通过电路的电流最小时，定值电阻的电功率最小，根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可知滑动变阻器接入电路的电阻最大时通过电路的电流最小，为：I′＝＝＝0.36A，此时电压表的示数为：U1′＝I′R1大＝0.36A×20Ω＝7.2V， 电压表的最小示数与最大示数之比为＝＝，故④错误； 定值电阻的电功率的最小值为P2′＝I′2R2＝（0.36A）2×5Ω＝0.648W， R2消耗的最大和最小电功率之差为P2﹣P2′＝1.8W﹣0.648W＝1.152W，故③正确。 故选：C。 5．（2024•湖北武汉江岸区模拟）小七同学连接图甲所示的电路，电源电压不变，电流表A1量程为0～0.6A，电流表A2量程为0～3A，定值电阻R1＝10Ω。闭合开关S后再分别闭合开关S1或S2，将滑动变阻器滑片从最右端向左调节至中点的过程，两次电压表与电流表A2示数的I﹣U图像如图乙，下列说法正确的是（　　） A．电源电压为4V B．滑动变阻器的最大阻值为40Ω C．开关S，S1，S2都闭合，滑片在最左端时，电路消耗的最大电功率为5.4W D．只闭合开关S、S2时，调节滑动变阻器滑片，电路消耗的最小电功率为1.2W 【答案】C 【解析】闭合开关S、S1时，滑动变阻器与R1串联，电流表A2测通过电路的电流，电压表测R1两端的电压，闭合开关S、S2时，滑动变阻器与R2串联，电流表A2测通过电路的电流，电压表测R2两端的电压，由I＝可得，图像中a、b线的电阻值分别为： Ra＝＝＝10Ω，Rb＝＝＝20Ω； 已知R1＝10Ω，则a为电阻R1的I﹣U图像，b为电阻R2的I﹣U图像，： （1）闭合开关S、S1时，滑动变阻器与R1串联，电流表A2测通过电路的电流，电压表测R1两端的电压，滑动变阻器滑片在最右端时，由于滑动变阻器的电阻全部连入电路，根据欧姆定律可知电路中的电流最小， 由图乙中a的图像可知：最小电流为Ia最小＝0.2A，Ua最小＝2V， 根据串联电路的特点和欧姆定律可得： 电源电压U＝Ia最小R+Ua最小＝0.2A×R+2V﹣﹣﹣① 闭合开关S、S2时，滑动变阻器与R2串联，电流表A2测通过电路的电流，电压表测R2两端的电压，滑动变阻器滑片在最右端时，由于滑动变阻器的电阻全部连入电路，根据欧姆定律可知电路中的电流最小， 由图乙中b的图像可知：最小电流为Ib最小＝0.15A，Ub最小＝3V， 根据串联电路的特点和欧姆定律可得： 电源电压U＝Ib最小R+Ub最小＝0.15A×R+3V﹣﹣﹣﹣﹣② 解①②可得：U＝6V，R＝20Ω；故AB错误； （2）开关S，S1，S2都闭合，滑片在最左端时，R1、R2并联后与滑动变阻器串联，滑动变阻器接入电路的电阻为0，并联电路干路电流等于各支路电流之和，所以干路电流为：I＝+＝+＝0.9A，电路消耗的最大电功率：P＝UI＝6V×0.9A＝5.4W，故C正确； （3）只闭合开关S、S2时，滑动变阻器与R2串联时，滑动变阻器滑片在最右端时，滑动变阻器的电阻全部连入电路，根据欧姆定律可知电路中的电流最小，由图乙中b的图像可知：最小电流为Ib最小＝0.15A，该电路消耗的最小功率：P′＝UIb最小＝6V×0.15A＝0.9W，故D错误。故选：C。 七、焦耳定律和电功率的计算（共4小题） 1．（2024•山东烟台期末）如图所示，电源电压不变，灯泡L标有“6V 6W”字样。闭合开关S1，灯泡L正常发光，此时灯泡L的电阻为 　 　Ω；再闭合开关S2，前后两次电流表的示数之比为2：3，则电阻R的阻值为 　 　Ω，电阻R在10s内产生的热量为 　 　J。 【答案】6；12；30 【解析】（1）由P＝可知，灯泡电阻RL＝＝＝6Ω； （2）灯泡与电阻并联接在电源两端，闭合开关S1时，灯L正常发光，因此电源电压U＝UL＝6V，由P＝UI可知，灯泡正常发光时的电流：IL＝＝＝1A， 闭合开关S1时，只有灯L接入电路，电流表测通过灯L的电流，IA＝IL＝1A， 闭合开关S2时，灯泡L与电阻R并联接入电路，电流表测干路电流IA′， 由前后两次电流表的示数之比为2：3可知，＝， 所以干路电流：IA′＝IA＝×1A＝1.5A，根据并联电路的电流特点可知，通过电阻R的电流：IR＝IA′﹣IL＝1.5A﹣1A＝0.5A，根据并联电路的电压规律可知，灯泡L与电阻R两端电压相等，都等于电源电压，即UR＝6V； 由I＝可知，电阻R的阻值：R＝＝＝12Ω； （3）电阻R10s内产生的热量：Q＝IR2Rt＝（0.5A）2×12Ω×10s＝30J。 2．（2024•河北中考）如表某储水式电热水器的铭牌，它表明该热水器的额定电压为 　 　V。若该热水器正常工作3000s，可将一箱装有额定容量的水从25℃加热到50℃，则这个过程中水吸收的热量为 　 　J，热水器的效率为 　 　%（结果保留整数）。水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。 型号 额定电压 220V 额定容量 80L 额定频率 50Hz 额定最高温度 75℃ 额定功率 3000W 防水等级 IP×4 额定内压 0.8MPa 出厂编号 【答案】220；8.4×106；93。 【解析】由表格参数可知，热水器的额定电压U＝220V；由ρ＝可知，热水器中水的质量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×80×10﹣3m3＝80kg，水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×80kg×（50℃﹣25℃）＝8.4×106J； 热水器消耗的电能：W＝Pt＝3000W×3000s＝9×106J， 热水器的效率：η＝×100%＝×100%≈93%。 3．（2023•辽宁中考）作为四大国粹之一的中药能有效抑制病毒在人体内的传播。如图甲所示为一款电热中药壶，其简化电路图如图乙所示，它有急火和文火两种工作状态，由温控开关S1自动控制，文火时的电功率为220W。R1和R2均为发热电阻，且R2的阻值为123.2Ω。[c中药取4.0×103J/（kg•℃）]求： （1）中药壶在文火状态下的电流； （2）将3kg中药从20℃加热至100℃，中药吸收的热量； （3）若不计热量损失，用急火完成（2）中的加热过程所用的时间。 【解析】（1）由P＝UI可得，中药壶在文火状态下的电流： I文火＝＝＝1A； （2）中药吸收的热量： Q吸＝cmΔt＝4.0×103J/（kg•℃）×3kg×（100℃﹣20℃）＝9.6×105J； （3）当S1接b时，R1与R2串联在电路中，电路的总电阻最大，由P＝可知，中药壶消耗的电功率最小，为文火状态，由P＝可得，总电阻：R总＝＝＝220Ω，则R1的阻值：R1＝R总﹣R2＝220Ω﹣123.2Ω＝96.8Ω； 当S1接a时，只有R1在电路中，电路的电阻最小，由P＝可知，中药壶消耗的电功率最大，为急火状态，此时功率：P急火＝＝＝500W， 不计热量损失，W＝Q吸＝9.6×105J，由P＝可得，加热过程所用的时间： t＝＝＝1920s。 答：（1）中药壶在文火状态下的电流1A。 （2）中药吸收的热量9.6×105J。 （3）加热过程所用时间1920s。 4．（2023•四川乐山）如图所示，图甲为某电饭锅的实物图、图乙为其电路原理图、图丙为电饭锅铭牌的主要参数，R1和R2为电阻不变的电热丝，S1为总开关，S2为温控开关。该电饭锅可以通过S1、S2两个开关的断开与闭合实现加热、保温两个挡位的变化。将电饭锅接入电源电压为220V的电路中，求： 额定电压：220V 加热功率：880W 保温功率：80W （1）电饭锅在处于加热挡时的电流； （2）电饭锅处于保温挡时，持续工作10min，产生的热量是多少焦； （3）R1和R2的阻值。 【解析】（1）由图表格参数可知，电饭锅的加热挡功率P加＝880W， 由P＝UI可知，电饭锅在处于加热挡时的电流：I＝＝＝4A； （2）由P＝可知，电饭锅处于保温挡时，持续工作10min，产生的热量：Q＝W＝P保t＝80W×10×60s＝4.8×104J； （3）由图乙可知，当开关S1闭合，S2断开时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，由P＝可知，电路中的总功率最小，电饭锅处于保温挡；当开关S1、S2都闭合时，只有R1工作，电路中的总电阻最小，总功率最大，电饭锅处于加热挡；由P＝可知，R1的阻值：R1＝＝＝55Ω； R1、R2的串联总电阻：R＝＝＝605Ω， 根据串联电路的电阻特点可知，R2的阻值：R2＝R﹣R1＝605Ω﹣55Ω＝550Ω。 答：（1）电饭锅在处于加热挡时的电流为4A； （2）电饭锅处于保温挡时，持续工作10min，产生的热量是4.8×104J； （3）R1和R2的阻值分别为55Ω、550Ω。 八、电热器的多挡位问题（共7小题） 1．（2024•四川达州）如图所示是某品牌电热毯内部电路简化图，该电热毯具有高低两挡加热功能，下列说法正确的是（　　） A．只闭合开关S1时，电路处于高温挡 B．只闭合开关S2时，电路处于低温挡 C．同时闭合开关S1、S2时，电路处于高温挡 D．同时闭合开关S1、S2时，电路处于低温挡 【答案】C 【解析】A、只闭合开关S1时，只有定值电阻R1接入电路，此时的电功率为；电路处于低温挡，故A错误； B、只闭合开关S2时，电路是断开的，两个电阻都不工作，故B错误； CD、同时闭合开关S1、S2时，两个电阻并联，总电阻最小，根据，电路处于高温挡，故C正确，D错误。 故选：C。 2．（2024•山东淄博期末）如图所示，图甲是某款即热式电热水龙头，图乙是它的电路原理图，R1和R2是阻值分别为22Ω和44Ω的电热丝。通过旋转手柄改变与开关S接触的两个相邻触点，实现冷水、温水、热水挡的切换。则（　　） A．开关S接触2、3触点时，水龙头放出的是热水 B．开关S接触3、4触点时，电热丝R1、R2串联 C．水龙头在温水挡正常工作时的电流是15A D．水龙头在热水挡正常工作时的功率是3300W 【答案】D 【解析】（1）当开关S接触1、2触点时，电路不通电，电热丝不工作，水龙头放出的是冷水； （2）当开关S接触2、3触点时，电路中只有R2电热丝工作，根据I＝可知，此时的电功率：P＝UI＝U•＝＝＝1100W；电路的电流：I＝＝＝5A； （3）当开关S接触3、4触点时，电路中R1、R2电热丝并联，根据I＝可知，此时的电功率：P′＝UI′＝U•＝＝＝＝2200W+1100W＝3300W； （4）比较可知，当开关S接触2、3触点时，水龙头放出的是温水，当开关S接触3、4触点时，水龙头放出的是热水；根据以上分析可知，ABC错误，D正确。 故选：D。 3．（2024•云南昭通昭阳区二模）如图是有保温、加热挡的电蒸锅内部简化电路图，R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为484Ω，加热挡功率为1200W。则保温挡的功率是 　 　W，R2的阻值为 　 　Ω，加热挡加热1min消耗电能为 　 　J。 【答案】100；44；72000 【解析】闭合开关S1，断开开关S2，电路中只有R1接入电路，总电阻较大（大于并联时的总电阻），电源电压不变，根据P＝可知总功率较小，此时电路处于保温挡， 则保温挡的功率：P保温＝＝＝100W； 闭合开关S1、S2，电路中R1、R2并联接入电路，总电阻较小，电源电压不变，根据P＝知总功率较大，电路处于加热挡，此时R2的功率：P2＝P加热﹣P保温＝1200W﹣100W＝1100W，则R2的阻值：R2＝＝＝44Ω； 该电蒸锅加热挡加热1min消耗的电能为：W＝P加热t＝1200W×60s＝72000J。 4．（2024•成都）小张想设计一个有“低温”、“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，其电路图如图所示，电源电压为220V，R1、R2是电热丝，开关S接触相邻的两个触点。她准备了三根电热丝，R1＝242Ω，另外两根电热丝的阻值分别是121Ω和242Ω，R2该选取阻值为 　 Ω的电热丝。开关S接触“1”、“2”两个触点时，通电1min，电流产生的热量是 　 　J。 【答案】121；1.2×104。 【解析】电路的工作状态有三种，分别是“R1”单独接入、“R1、R2”并联接入、“R2”单独接入，那么如果想要有3种挡位，则需要R1、R2的阻值不同，R1＝242Ω，则R2该选取阻值为121Ω的电热丝；开关接触“1”、“2”两个触点时，只有“R1”单独接入，通电1min，电流产生的热量：Q＝＝＝1.2×104J。 5．（2024•湖北襄阳期末）小明家的电饭锅，额定电压220V，简化电路如图甲。发热电阻R1、R2阻值不随温度变化，操作开关S1、S2、S3的通断（S1、S2不会同时闭合），可实现煮饭、煲汤、保温三个挡位调节，只闭合S3时，为煲汤档，额定功率为440W。求： （1）电饭锅在煲汤挡正常工作时，电路中的电流； （2）某天用电高峰，小明关闭其它用电器，只让电饭锅在煮饭挡工作，发现电能表（如图乙）指示灯30s内闪烁11次，电饭锅煮饭挡的实际功率； （3）若电阻R1在保温挡和煮饭挡时，消耗的功率之比是1：9，电阻R1的阻值。 【解析】（1）电饭锅在煲汤挡正常工作时，电路中的电流：； （2）“1200imp/（kW•h）”表示电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的指示灯闪烁1200r，电饭锅煮饭消耗的电能：W＝， 电饭锅煮饭挡的实际功率：P煮饭＝＝1.1kW＝1100W； （3）闭合S3时，为煲汤档，只有R2的简单电路，R2的阻值：R2＝；当只闭合开关S2，两个电阻串联，电路的总电阻最大，由P＝可知电路的总功率最小，电饭煲处于保温挡；只闭合开关S1和S3，两个电阻并联，电路的总电阻最小，由P＝可知电路的总功率最大，电饭煲处于煮饭挡； 电阻R1在保温挡和煮饭挡时，消耗的功率之比是1：9，即：， 设电阻R1在保温挡的电压为U1，而电阻R1在煮饭挡的电压等于电源电压U， 所以根据P＝可得：＝＝＝， 由串联电路的电压规律可得，保温时R1、R2分得的电压之比：＝＝＝， 由串联分压的规律可得R1、R2的阻值之比：＝＝， 所以电阻R1的阻值：R1＝R2＝×110Ω＝55Ω。 答：（1）电饭锅在煲汤挡正常工作时，电路中的电流是2A； （2）某天用电高峰，小明关闭其它用电器，只让电饭锅在煮饭挡工作，发现电能表（如图乙）指示灯30s内闪烁11次，电饭锅煮饭挡的实际功率是1100W； （3）电阻R1的阻值是55Ω。 6．小亮家新装了一台智能电热马桶盖，如图甲所示，他查阅使用说明书发现便座加热电路有高、中、低三挡并可手动调节，其额定电压为220V，低温挡、中温挡的额定功率为22W和44W。利用所学的电学知识他设计了一个等效电路图，如图乙所示，用两定值电阻R1和R2表示两电热丝，单刀双掷开关S2可接a或b。当它接入家庭电路中正常工作时： （1）低温挡加热的电流多大？ （2）中温挡加热5h，消耗多少度电？ （3）高温挡加热的额定功率是多少瓦？ 【解析】（1）由P＝UI可得，低温挡加热的电流：I＝＝＝0.1A； （2）由P＝可得，中温挡加热5h消耗的电能： W＝P中温t＝44×10﹣3kW×5h＝0.22kW•h＝0.22度； （3）当开关S1闭合、S2接b时，电路为R1的简单电路，马桶盖处于中温挡， 由P＝可得，R1的阻值：R1＝＝＝1100Ω， 当开关S1断开、S2接b时，R1与R2串联，马桶盖处于低温挡， 则电路中的总电阻：R＝＝＝2200Ω， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，R2的阻值： R2＝R﹣R1＝2200Ω﹣1100Ω＝1100Ω， 当开关S1闭合、S2接a时R1与R2并联，电热马桶盖处于高温挡， 因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和， 电路中的总电阻：R′＝＝＝550Ω， 高温挡加热的额定功率：P高温＝＝＝88W。 答：（1）低温挡加热的电流为0.1A； （2）中温挡加热5h，消耗0.22度电； （3）高温挡加热的额定功率是88W。 7．（2023•四川自贡）图甲是一款多功能养生壶，图乙是它的简化电路图，其中R1、R2为电热丝，R1＝R2​且电阻不变，下表为其铭牌，其中高温挡的额定功率已模糊不清，已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）。在正常工作的情况下，试问： 项目 参数 电源电压（V） 220 低温挡功率（W） 200 中温挡功率（W） 400 高温挡功率（W） 容积（L） 1.5 ​（1）在1标准大气压下，将初温是30℃的一壶水烧开，水需要吸收多少热量？ （2）高温挡功率是多少？ （3）若养生壶用高温挡来加热且加热效率为75%，烧开这一壶水需要多长时间？ 【解析】（1）一满壶水的体积：V＝1.5L＝1.5dm3＝1.5×10﹣3m3， 由ρ＝可得，水的质量：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg， 在1标准大气压下水的沸点为100℃，水吸收的热量： Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃﹣30℃）＝4.41×105J； （2）由图乙可知，当开关S2接A、开关S1断开时，两电阻串联；当开关S2接A、开关S1闭合时，电路为R1的简单电路；当开关S2接B、开关S1闭合时，两电阻并联； 因串联电路中总电阻大于任何一个分电阻，并联电路中总电阻小于任何一个分电阻， 所以，当开关S2接A、开关S1断开时，电路的总电阻最大，电源电压一定，由P＝可知此时总功率最小，养生壶处于低温挡；当开关S2接B、开关S1闭合时（R1、R2并联），电路中的总电阻最小，此时总功率最大，养生壶处于高温挡；则当开关S2接A、开关S1闭合时，只有R1工作，养生壶处于中温挡， 因并联电路中各支路独立工作、互不影响，且R1＝R2， 由P＝可知高温挡时R1、R2消耗的功率：P1＝P2＝P中， 则养生壶高温挡的功率：P高＝P1+P2＝2P中＝2×400W＝800W； （3）由η＝×100%可得，烧开这一壶水需要消耗的电能： W＝＝＝5.88×105J， 由P＝可得，高温挡需要的加热时间： t′＝＝＝735s。 答：（1）在1标准大气压下，将初温是30℃的一壶水烧开，水需吸收4.41×105J的热量； （2）高温挡功率是800W； （3）若养生壶用高温挡来加热且加热效率为75%，烧开这一壶水需要的时间为735s。 九、测量灯泡的电功率与探究电热多少与哪些因素有关（共6小题） 1．（2024•湖北武汉模拟）小华按如图所示的电路图测量小灯泡的电功率，其中具体有：额定电压为2.5V的小灯泡，“35Ω 1A”的滑动变阻器等元件，检查无误后，闭合开关就直接记录了第一组数据，以下说法不正确的是（　　） 序号 1 2 3 4 5 U/V 0.5 1.7 2.1 2.5 2.8 I/A 0.1 0.15 0.26 0.28 0.3 A．表格中第2组数据明显是错误的 B．小华所用电源电压是4V C．其他器材不变，若用一个定值电阻替换灯泡，就可用来探究电流与电压和电阻的关系 D．无论灯变亮还是变暗，小灯泡电压变化量与电流变化量的比值一定等于滑动变阻器电压变化量与电流变化量的比值 【答案】C 【解析】A、由第2组数据可知，灯泡的电阻为：R2＝＝≈11.3Ω， 第3组灯泡的电阻为：R3＝＝≈8.1Ω＜R2， 因灯丝电阻随温度的升高而增大，第3组灯泡的电阻应该大于第2组灯泡的电阻，而R3＜R2，所以表格中第2组数据是错误的，故A正确； B、检查无误后，闭合开关，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大，根据串联电路电压规律结合欧姆定律和第1组数据可知，电源电压为： U＝U1+I1R滑＝0.5V+0.1A×35Ω＝4V，故B正确； C、在探究电流与电阻的关系实验中，需更换不同阻值的定值电阻，而本实验中只用一个定值电阻替换灯泡，所以只能探究电流与电压的关系，不能探究电流与电阻的关系，故C错误； D、因为串联电路处处电流相等，因此小灯泡的电流变化量一定等于变阻器的电流变化量；因为电源电压不变，灯泡两端电压和滑动变阻器两端电压之和等于电源电压，故小灯泡的电压变化量一定等于变阻器的电压变化量，所以无论灯变亮还是变暗，小灯泡电压变化量与电流变化量的比值一定等于滑动变阻器电压变化量与电流变化量的比值，D正确。 故选：C。 2．（2024春•江苏无锡滨湖区期中）如图所示，探究影响电流热效应的因素。密闭的甲、乙两烧瓶中装有质量、初温都相同的煤油，甲、乙瓶中电阻丝电阻的大小关系为R甲＜R乙。下列说法中正确的是（　　） A．闭合开关，通过两根电阻丝的电流大小关系为I甲＞I乙 B．烧瓶内选用等质量比热容更小的绝缘液体，实验现象更明显 C．此实验无法探究导体产生的热量跟通电时间的关系 D．若要比较水和煤油吸热升温的现象，只需将一只烧瓶内的煤油换成质量、初温都相同的水 【答案】B 【解析】A、闭合开关，两电阻串联，通过两根电阻丝的电流大小关系为I甲＝I乙，故A正确； B、烧瓶内选用等质量比热容更小的绝缘液体，当液体质量和吸热一定时，根据Δt＝可知实验现象更明显，故B正确； C、研究导体产生的热量跟通电时间的关系，要控制电流和电阻相同，控制变阻器滑片位置不动，可以任一电阻为对象，改变通电时间，根据温度的变化来探究导体产生的热量跟通电时间的关系，故C错误； D、若要比较水和煤油吸热升温的现象，要控制相同时间水和煤油吸热相同，根据Q＝I2Rt，要控制两电阻相同，故D错误。 故选：B。 3．（2024•贵州黔东南州从江县一模）为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，小军设计了如图所示的甲、乙两种装置，他将两根阻值不同的电阻丝（R1＜R2）分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，两次实验电源电压不变。 （1）实验中通过 　 　变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。 （2）甲装置可探究电流产生的热量与 　 　的关系，电路中将两根电阻丝串联的目的是控制电流和通电时间相等。 （3）在装置甲、乙的两次实验中，通过比较相同时间里气球B与D的变化情况，可探究电流产生的热量与 　 　的关系。 （4）甲、乙两装置同时实验，在相同的通电时间里，与 　 　（选填气球字母标号）气球相通的电阻丝产生的热量最多。 （5）电烘箱高温和低温两挡的调节是通过改变接入电路中电阻丝的长度来实现的。由上述实验可知：低温挡接入电路的电阻丝比高温挡要 　 　（选填“长”或“短”）一些。 【答案】（1）气球膨胀的程度大小；（2）电阻；（3）电流；（4）C；（5）长 【解析】（1）当电阻丝通电后，电流产生热量使瓶内温度升高，从而使气球膨胀，根据气球膨胀的程度大小可知电流通过电阻丝产生的热量的多少，这种方法叫转换法； （2）甲中阻值不相等两电阻串联，则两电阻中的电流相等，通电时间也相等，所以可探究电流产生热量与电阻大小的关系； （3）由乙图可知两电阻并联，而B瓶与D瓶电阻相等，电压不相等，则可知两瓶中的电流不同，可探究电流产生的热量与通过电流的关系； （4）甲图中两电阻串联，则通过两电阻的电流相等，由焦耳定律可得，电阻大的电阻丝发热较多，即B相通的电阻丝R2发热量要多；乙图中两电阻并联，则电压相等，由Q＝W＝t可得，电阻小的发热量要多，故C比D相通的电阻丝R1发热量要多；而B、D相通的电阻丝电阻相等，由欧姆定律可得，B相通的电阻丝电流小于D相通的电阻丝电流，故D相通的电阻丝热量要比B相通的电阻丝热量多，故C相通的电阻丝热量最多。 （5）根据W＝Pt＝UIt＝t，可知，为了节省电能接入电路中的总电阻要大，从而使电能转化为内能较少，产生的热量较少，温度较低，所以电烘箱低温挡接入电路的电阻丝比高温挡要长。 4．（2024•湖北武汉模拟）小明在测量额定电压为U额＝2.5V小灯泡L1电功率时，选择电压恒为4.5V的电源、滑动变阻器“20Ω 0.5A”、电压表和电流表等器材，设计了如图甲所示的电路。 （1）图甲中有一根导线尚未连接，请你用笔画线代替导线将电路补充完整。 （2）正确连接电路后，闭合开关后，发现小灯泡不亮，电流表和电压表均无示数，若电路中仅有一处故障，则故障原因 不可能是 　 　。 A．电流表断路 B．小灯泡断路 C．滑动变阻器断路 （3）排除故障后闭合开关，适当调节滑动变阻器的滑片，小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，小灯泡的额定功率为 　 W。 （4）继续调节滑动变阻器的滑片进行多次实验，小明发现小灯泡的功率变化时，灯丝的电阻也在变化，当小灯泡的电阻为5Ω时，小灯泡的实际功率 　 　（填“大于”、“小于”或“等于”）额定功率。 （5）小明对本实验进行了拓展思考，以下探究活动仅用该实验中的器材不能完成的是 　 　 A．测量小灯泡的电阻 B.探究串联电路电流的特点 C.探究电流与电压的关系 （6）小明又将小灯泡换成几个定值电阻探究“电流与电阻的关系”，他保持定值电阻两端的电压为2.5V不变，为安全地完成整个实验，能用到的定值电阻的阻值范围为 　 　Ω。 【答案】（1）图见解释；（2）B；（3）1；（4）小于；（5）C；（6）5﹣25 【解析】（1）灯泡和电流表串联接入电路，电压表应与灯泡并联，如图所示： （2）闭合开关后，发现电流表和电压表的指针均不发生偏转，说明电路断路，则电路出现的故障可能是滑动变阻器断路或电流表断路；不可能是小灯泡断路，因为小灯泡断路，电压表仍有示数且为电源电压； （3）电流表接入电路的量程为0～0.6A，每一小格表示0.02A，读图可知小灯泡正常发光时，通过灯泡的电流为0.4A；小灯泡的额定功率为：P＝UI＝2.5V×0.4A＝1W； （4）小灯泡正常发光时的电阻：R＝＝＝6.25Ω，灯泡的电阻随温度的升高而增大，灯泡的功率越大，灯泡的温度越高，当小灯泡的电阻为5Ω时，此时灯泡的电阻小于灯泡正常发光时的电阻，所以灯泡的实际功率小于额定功率； （5）A、用电压表测灯泡两端的电压，用电流表测通过灯泡的电流，根据R＝求出灯泡的电阻，故A可以完成； B、可将电流表分别串联在电路不同位置，探究串联电路电流的特点，故B可以完成； C、探究电流与电压的关系要控制电阻不变，而小灯泡的电阻随温度的变化而变化，故C不能完成。 （6）电源电压为4.5V，探究电流与电阻的关系，要控制电压不变且为2.5V，故滑动变阻器两端的电压为2V，当电路中的电流最大为滑动变阻器允许通过的最大电流时，即Imax＝0.5A时，定值电阻的阻值最小，其阻值R定＝＝＝5Ω；当滑动变阻器移到最大阻值端时，电路中的电流Imin＝＝＝0.1A，定值电阻的阻值最大，其阻值R定′＝＝＝25Ω，所以定值电阻的阻值范围是5Ω～25Ω。 5．（2024•山东聊城期末）如图所示，在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，电阻大约为10Ω，电源电压为6V。 （1）图甲电路中还有一根导线没有连接，请用笔画线代替导线，将电路连接完整（要求：导线不交叉）。 （2）连接好电路，检查无误后，将滑动变阻器接入电路的电阻调节到最大，接着闭合开关试触，观察到电压表示数超过2.5V，其原因可能是该滑动变阻器的最大阻值 　 　（选填“太小”或“太大”）。 （3）解决问题后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表示数为2.5V，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为 　 　W。若要使小灯泡变得更亮一些，滑动变阻器的滑片应向 　 　（选填“左”或“右”）移动。 实验次数 小灯泡两端的电压U/V 通过小灯泡的电流I/A 小灯泡的亮度 小灯泡的电功率P/W 1 2.2 0.28 比正常发光暗 0.62 2 2.5 正常发光 3 2.8 0.32 比正常发光亮 0.90 （4）将上表数据填完整后进行分析，发现小灯泡亮度是变化的，小灯泡的亮度是由其 　 　（选填“实际功率”或“额定功率”）决定的。 （5）观察表中的数据发现，虽然是同一小灯泡，但通过小灯泡的电流与其两端的电压并不成正比，其原因是 　 　。 【答案】（1）见解答图；（2）太小；（3）0.75；右；（4）实际功率；（5）灯泡电阻随温度变化而变化 【解析】（1）在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡应 串联在电路中，电压表与小灯泡并联，如图所示： （2）连接好电路，检查无误后，将滑动变阻器接入电路的电阻调节到最大，接着闭合开关试触，观察到电压表的示数超过2.5V，即此时变阻器分担的电压过小；根据串联电路具有分压作用可知：滑动变阻器最大电阻值太小； （3）由图乙，电流表选用0～0.6A量程，分度值为0.02A，示数为0.3A，则小灯泡的额定功率P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W；若要使小灯泡变得更亮一些，电路中电流应变大，电阻变小，变阻器的滑片P应向右移动； （4）根据表格中的数据和P＝UI可知，灯泡两端的电压和电流都增大时，实际功率也会增大，灯泡变亮；所以小灯泡的亮度是由实际功率确定的； （5）因为灯泡电阻随温度的变化而变化，所以灯泡中的电流与其两端的电压并不成正比。 6．（2023秋•甘肃平凉崆峒区期末）小明在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V： （1）图甲是测量小灯泡电功率的电路图。检查仪器时，小明发现电流表的指针位置如图乙，老师提示他电流表没有损坏，他稍作思考，判断出现问题的原因是电流表 　 　； （2）纠正问题后，小明连接好电路并闭合开关开始实验。他移动滑片P直到电压表示数为2.5V，此时电流表的示数为 　 　A（如图丙所示），则小灯泡的额定功率为 　 　W； （3）小明的电流表坏了，老师给他一个已知阻值的定值电阻R0、若干开关和导线，重新设计了如图丁所示的电路，并正确测出了小灯泡的额定功率。具体实验步骤如下： ①闭合开关S、S1，断开S2，调节滑片P使电压表读数为U额，此时小灯泡正常发光； ②不改变滑动变阻器滑片P位置，闭合开关S，S2，断开S1，记录电压表此时读数为U。 请用R0、U额、U写出小灯泡额定功率的表达式：P额＝　 　； （4）能否用图甲实验装置探究“电流与电压的关系”？　 　，理由是 　 　。 【答案】（1）未调零；（2）0.26；0.65；（3）•U额；（4）不能；探究电流与电压的关系时要控制电阻不变，而灯丝的电阻随温度的变化而变化 【解析】（1）检查仪器时，小明发现电流表的指针位置如图乙所示，电流表指针没有与零刻度线对齐，故出现问题的原因是电流表未调零； （2）他移动滑片P直到电压表示数为2.5V，此时电流表的示数如图丙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.26A，则小灯泡额定功率为： PL＝ULIL＝2.5V×0.26A＝0.65W； （3）在步骤①中，灯与定值电阻串联后再与滑动变阻器串联，电压表测灯两端的电压，调节滑动变阻器的滑片，使电压表读数为小灯泡额定电压U额，灯正常发光； 在步骤②中，电压表测灯与R0两端的电压，因此时各电阻的大小和电压不变，灯仍正常工作，根据串联电路电压的规律，此时定值电阻两端的电压： U0＝U﹣U额，由串联电路电流特点和欧姆定律可知，电路中的电流为： I额＝I0＝＝，小灯泡的额定功率表达式：P额＝U额I额＝•U额； （4）探究电流与电压的关系要控制电阻不变，而灯丝的电阻随温度的变化而变化。 十、电能与电热的综合计算（共6小题） 1．（2024春•湖北仙桃期中）如图所示，电源电压恒定。R1＝30Ω，当S闭合，S1断开时，电流表的示数为0.2A；当S、S1都闭合时，电流表的示数为0.5A。求： （1）电源电压； （2）R2的阻值； （3）S、S1都闭合时，通电1min电路消耗的总电能是多少？ 【解析】（1）当S闭合、S1断开时，电路为R1的简单电路，电流表测电路中的电流， 由I＝可得，电源的电压：U＝I1R1＝0.2A×30Ω＝6V； （2）当S、S1都闭合时，R1与R2并联，电流表测干路电流， 因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，通过R1的电流不变，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以通过R2的电流：I2＝I﹣I1＝0.5A﹣0.2A＝0.3A， 因并联电路中各支路两端的电压相等，所以电阻R2的阻值：R2＝＝＝20Ω； （3）S、S1都闭合时，通电1min电路消耗的总电能为：W＝UIt＝6V×0.5A×60s＝180J。 答：（1）电源的电压为6V；（2）电阻R2的阻值为20Ω； （3）S、S1都闭合时，通电1min电路消耗的总电能为180J。 2．（2024•云南曲靖麒麟区模拟）如图所示，电源电压恒定，电阻R1的阻值为15Ω，当只闭合开关S2时，电流表示数为0.4A；当只闭合开关S3时，电流表的示数为0.15A。求： （1）电源电压； （2）电阻R2的阻值； （3）当开关S3断开，S1、S2都闭合时，通电1min电路消耗的电能。 【解析】（1）由图可知，当只闭合开关S2时，只有R1工作，电流表的示数即为通过R1的电流，由I＝可知，电源电压：U＝U1＝I1R1＝0.4A×15Ω＝6V； （2）当只闭合开关S3时，R1、R2串联，电流表示数测量电路中的电流， 由I＝可知，R1、R2的总电阻：R＝＝＝40Ω， 根据串联电路的电阻特点可知，R2的阻值：R2＝R﹣R1＝40Ω﹣15Ω＝25Ω； （3） 当开关S3断开，S1、S2都闭合时，R1、R2并联，根据并联电路的电压特点可知，R1、R2两端的电压都等于电源电压，通电1min电路消耗的电能： （4） W＝W1+W2＝t+t＝×1×60s+×1×60s＝230.4J。 答：（1）电源电压为6V；（2）电阻R2的阻值为40Ω； （3）当开关S3断开，S1、S2都闭合时，通电1min电路消耗的电能为230.4J。 3．（2024•江苏南通期末）如图所示，灯泡L标有“6V，3W”的字样，定值电阻R＝10Ω，滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω，闭合开关S。将开关S1拨至2，滑片P移至a端，灯泡正常发光。 （1）求灯泡正常发光时的电流； （2）滑片P移至b端，开关S1拨至1，求定值电阻R工作10min产生的热量； （3）接着将开关S拨回2，电流表示数为0.24A，求此时灯泡的功率。 【解析】（1）由P＝UI可得，灯泡正常发光时的电流； （2）闭合开关S，将开关S1拨至2，滑片P移至a端时，定值电阻R被短路，滑动变阻器接入电路中的电阻为零，电路中只有灯泡L工作，由灯泡正常发光，可知电源电压U＝U额＝6V；滑片P移至b端，开关S1拨至1，滑动变阻器接入电路的阻值为最大阻值，灯泡L被短路，电阻R与滑动变阻器R1串联，根据Q＝I2Rt可得，定值电阻R工作10min产生的热量：Q＝I2Rt＝＝＝240J； （3）接着将开关S拨回2，灯泡L与滑动变阻器R1串联，电流表测量电路中的电流， 由U＝IR可得，滑动变阻器两端的电压：U1＝I实R1＝0.24A×20Ω＝4.8V， 由串联电路的电压特点可知，灯泡L两端的实际电压U实＝U﹣U1＝6V﹣4.8V＝1.2V， 此时灯泡的功率：P实＝U实I实＝1.2V×0.24A＝0.288W。 答：（1）灯泡正常发光时的电流为0.5A； （2）滑片P移至b端，开关S1拨至1，定值电阻R工作10min产生的热量为240J； （3）接着将开关S拨回2，电流表示数为0.24A，此时灯泡的功率为0.288W。 4．（2024•深圳）图甲是某款鸡蛋孵化器，底部装有加热器。通电后，加热器对水加热，水向上方鸡蛋传递热量，提供孵化所需能量。孵化器简化电路如图乙，R1、R2都是发热电阻，孵化器相关参数如表所示。 额定U 220V 额定功率 加热挡 80W 保温挡 22W （1）孵化器在保温挡正常工作，通过R2的电流是多少？ （2）R2的阻值是多少？ （3）孵化器在加热挡正常工作5min消耗电能是多少？芳芳同学算出水在这段时间吸收热量2.16×104J，则孵化器对水加热的效率是多少？ 【解析】（1）由图乙可知，当R2单独工作时是保温挡，保温挡功率22W，通过R2的电流I2＝＝＝0.1A。R2＝＝＝2200Ω。 （2）加热挡功率80W，加热挡正常工作5min消耗电能W＝Pt＝80W×5×60s＝2.4×104J. 加热过程中电能转化为内能被水吸收，吸收热量2.16×104J，孵化器对水加热的效率。 答：（1）通过R2的电流是0.1A。（2）R2的阻值是2200Ω。 （3）孵化器对水加热的效率是90%。 5．（2023秋•山东青岛即墨区期末）创新小组设计了简易坐位体前屈测试仪，图甲、乙分别是它的示意图和简化原理图。使用时，测试者向前推动测试仪的滑块M，实际上是移动变阻器RP的滑片P，电压表的示数用来反映被测试者的成绩。 电源电压不变，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A；变阻器RP标有“25Ω 1A”，RP的滑片P每移动1cm，RP的电阻就变化0.5Ω；灯泡L标有“4V”，图丙是L的I﹣U图象。小海进行测试时，电压表的示数为2.5V，电流表示数为0.2A，求： （1）电源电压； （2）本次测试中，从最左端推动滑片P向右移动的距离； （3）在保证电路各元件安全的情况下，通电10s，灯泡L消耗的最小电能。 【解析】（1）由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器两端电压，电流表测量电路电流；串联电路各处电流相等，由图丙可知通过电路的电流为0.2A时，灯泡两端的电压为1.5V，串联电路总电压等于各部分电压之和，则电源电压：U＝UP1+UL1＝2.5V+1.5V＝4V； （2）根据欧姆定律可知滑动变阻器接入电路的阻值：RP1＝＝＝12.5Ω， RP的滑片P每移动1cm，RP的电阻就变化0.5Ω，本次测试中，从最左端推动滑片P向右移动的距离×1cm＝25cm； （3）电压表量程为0～3V，根据串联分压原理可知电压表示数最大为3V时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可知此时通过电路的电流最小，根据图丙可知此时灯泡两端的电压最小，根据W＝UIt可知此时灯泡消耗的电能最小，此时灯泡两端的电压：UL＝U﹣UP2＝4V﹣3V＝1V， 由图丙可知此时通过灯泡的电流0.15A，电流表量程为0～0.6A，比较可知电流表安全， 通电10s，灯泡L消耗的最小电能：W＝ULI′t＝1V×0.15A×10s＝1.5J。 答：（1）电源电压为4V； （2）本次测试中，从最左端推动滑片P向右移动的距离为25cm； （3）在保证电路各元件安全的情况下，通电10s，灯泡L消耗的最小电能为1.5J。 6．（2024•山东东营期末）小明家购置了一款多功能电暖器。如图甲所示，其内装有4kg导热油，转动旋钮可实现高、中、低不同挡位之间的切换。图乙是其内部电路原理图，其中四个发热电阻阻值相同。 （1）电暖器低温挡工作时，开关应处于 　 　位置（选填“1”“2”或“3”）。 （2）已知中温挡额定功率为1000W，求电阻R的阻值和高温挡的额定功率。 （3）使用高温挡正常工作5min，导热油温度由15℃升高到75℃。若消耗的电能有84%被导热油吸收，求导热油的比热容。 （4）根据所学的电学知识，请你提出一条安全使用电暖器的建议。 【解析】（1）由图乙可知，当开关处于1时，两个发热电阻串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，由P＝可知，电路中的总功率最小，电暖器处于低温挡；当开关处于3时，两个发热电阻并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，总功率最大，电暖器处于高温挡； 当开关处于2时，只有一个发热电阻工作，电暖器处于中温挡； （2）根据题意可知，电暖器中温挡功率P中＝1000W， 由P＝可知，R的阻值：R＝＝＝48.4Ω； 电暖器高温挡时，电路中的总电阻：R并＝＝＝＝24.2Ω， 高温挡的额定功率：P高＝＝＝2000W； （3）由P＝可知，高温挡工作5min消耗的电能：W＝P高t＝2000W×5×60s＝6×105J， 由η＝可知，导热油吸收的热量：Q吸＝ηW＝84%×6×105J＝5.04×105J， 由Q吸＝cm（t﹣t0）可知，导热油的比热容：c＝＝＝2.1×103J/（kg•℃）； （4）为了用电安全，电暖器使用时应该接地保护。 答：（1）1； （2）电阻R的阻值为48.4Ω；高温挡的额定功率为2000W； （3）导热油的比热容为2.1×103J/（kg•℃）； （4）为了用电安全，电暖器使用时应该接地保护。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$