专题18 电功率及家庭电路-2024-2025学年初中物理学科素养能力培优竞赛试题精选（全国通用）

专题18 电功率及家庭电路 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、填空题 1．如图所示，电源电压为120伏特，且保持不变。在连接额定功率为100瓦特的灯后（如甲图），灯两端的电压为110伏特。如在灯的两端再并联一个额定电压与灯相同的电阻（如乙图），灯两端的电压为100伏特，则电阻R2的额定功率为 瓦特。（假定灯的电阻始终不变） 【答案】120 【详解】甲图中，灯R1与r串联，且U1=110V，则 Ur=U-U1=120V-110V=10V 根据串联电路的电流特点得 即 ① 乙图中，灯R1与R2并联后再与r串联，且U1′=100V，则 Ur′=U-U1′=120V-100V=20V 根据并联电路的电流特点得 即 ② 由①②可得 R1=1.2R2 因为灯的额定电压与电阻的相同，由可得 则 2．如图的电路中，电源电压、灯丝电阻都保持不变，灯L标有“12V 6W”字样，灯泡的电阻是 Ω；当开关S闭合，滑动变阻器的滑片P在a、b两点间移动时，电压表示数的变化范围是6~12V，且滑片P位于a点时灯L的功率是滑片位于b点时灯L功率的4倍，电源电压是 V。 【答案】 24 18 【详解】[1]由电路图可知，灯泡L与滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，根据可得 [2]根据串并联电路的规律可知，滑动变阻器滑片P在a点时，电压表的示数为Ua=6V，滑动变阻器滑片P在b点时，电压表的示数为Ub=12V，又因为串并联电路中电压规律，总电压等于各部分电压之和，可知 又因为且滑片P位于a点时灯L的功率是滑片位于b点时灯L功率的4倍 解得 U=18V 3．当代电能已普及使用，家用电器因用途各异，更是种类繁多，家庭电路中家用电器之间的连接方式是 （选填“串联”或“并联”），这种连接方式的电路的电流特点是 。请你将如图所示的电水壶的三条接线按照安全用电的原则，连接到插头上 。    【答案】 并联 干路电流等于各支路电流之和    【详解】[1][2]家庭电路中，电灯、插座、电视机之间互不影响，都能独立工作，其连接方式是并联。并联电路中电流的特点是：干路电流等于各支路电流之和。 [3]根据安全用电原则可知，带熔丝（保险丝）的一端应与火线连接，中间一条导线应与零线连接，接电水壶外壳的一条导线应与地线连接，如图所示：    4．电能表是测量 （选填“电功”或“电功率”）的仪表。如图甲所示电路，电源电压恒定不变，灯泡L的额定电压为6V，滑动变阻器的规格为“ 30Ω1A”。闭合开关后，将滑动变阻器的滑片P从a点向右缓慢移动，直到电压表示数达到6V时为止，两电表的示数关系如图乙所示。则灯泡L的额定功率为 W，灯泡L正常发光时，滑动变阻器在10s内消耗的电能为 J。 【答案】 电功 3.6 6 【详解】[1]用电器在一段时间内消耗的电能的多少，即做功的多少可以通过电能表来测量。 [2]图甲中，小灯泡与变阻器串联在电路中，电压表测小灯泡两端的电压。由图乙知，当电压表两端的示数为6V时，通过电路的电流为0.6A，灯泡的额定功率 [3]图甲中，变阻器的滑片置于a点时，接入电路的阻值最大，电路的阻值最大，电路中的电流最小，由图乙知，最小电流为0.2A。此时灯泡两端的电压为1V，变阻器两端的电压 电源电压 灯泡L正常发光时，变阻器两端的电压 变阻器10s内消耗的电能 5．有一个直流电动机，其转子线圈的电阻为20欧。把这个电动机接到220伏的直流电压上，当它正常运转时，通过转子线圈的电流为1安，则电动机的输出功率为 瓦。 【答案】200 【详解】电动机使用过程中将电能转化为内能与机械能，则由 即 则 二、单选题 6．如图1，电源电压恒定不变，R为定值电阻。闭合开关S，电路中各部分功率与电流的关系图线如图2，下列说法中正确的是（　　） A．电压表示数与电流表示数比值不变 B．电压表示数的减少量与电流表示数的增加量比值减小 C．当电流表示数为1A时，滑动变阻器的滑片P处于a端 D．图线①是电路总功率P与I的图线、图线③是滑动变阻器功率P与I的图线 【答案】D 【详解】由电路图可知，滑动变阻器与定值电阻R串联，电流表测电路中的电流。 D.当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路中的电流最大，此时滑动变阻器的电功率为零，由图2可知，③是滑动变阻器的功率与电流的关系图线；由P=UI可知，电源电压不变时，电路的总功率与电流成正比，由图乙可知，①是电路的总功率与电流的关系图线；由 P=UI=I2R 可知，则②是定值电阻R的功率与电流的关系图线，故D正确； A.因串联电路各处电流相等，电压表测滑动变阻器两端电压，因此电压表示数和电流表示数的比值等于滑动变阻器接入电路的阻值，而滑片P从a移向b的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值变小，因此其比值变小，故A错误； B.由串联电路电压规律和电流规律可知，定值电阻：，因此电压表示数的减少量即定值电阻两端的电压增加量与电流表示数的增加量比值等于定值电阻的阻值，即比值不变，故B错误； C.当滑动变阻器的滑片在b端时，接入电路的阻值为0时，电路电流最大为1A，故C错误。 故选D。 7．如图所示的电路中，电源电压保持不变，滑动变阻器R1、R2的滑片可移动的最大距离相等。开始时，R1、R2的滑片均位于变阻器的正中间，开关闭合后，电路的总功率为0.4 W。若将R1的滑片向左移动3 cm，R2的滑片向右移动3 cm，电路的总功率变为0.3 W；若将R1、R2的滑片从正中间均向右移动3 cm，电路的总功率变为0.5 W。已知滑动变阻器电阻丝的阻值与其长度成正比，则滑动变阻器R1的最大阻值与R2的最大阻值之比为（　　） A．3∶1 B．4∶1 C．5∶1 D．6∶1 【答案】B 【详解】设R1、R2的最大阻值分别为R1、R2，设两个变阻器滑片可移动的距离为acm，则滑片移动3cm时，其连入电路电阻的变化量为最大阻值的倍。 由公式可得R1、R2的滑片均位于变阻器的正中间时 ……① 将R1的滑片由中间向左移动3 cm，R2的滑片由中间向右移动3 cm时 ……② 将R1、R2的滑片从正中间均向右移动3 cm时   ……③ ①:②可得 a=18cm 将a=18cm分别代入②与③中，将两式相除，整理得 R1:R2=4:1 选项A、C、D错误，不符合题意；选项B正确，符合题意 故选B。 8．小刚爸爸要在房间里安装“220V 3W”的壁灯和“220V 100W”顶灯各一盏。他打算将两灯并联后用一个开关S来控制，但接完后合上闸刀开关，发现壁灯亮、顶灯不亮；他合上开关S，结果不亮的灯亮了，而原来亮的灯却不亮了；再断开开关S，又恢复原状。由此可以判定他所接的电路是（  ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由可知，“220V 3W” 壁灯的电阻比 “220V 100W”顶灯的电阻大的多；所以当台灯和顶灯串联接入电路，由于两灯电阻悬殊大，电阻大的3W灯分得电压远大于另一灯所以3W灯的实际功率大，所以壁灯亮、顶灯不亮。 A．两盏灯串联，合上闸刀开关，壁灯亮、顶灯不亮；合上开关S，顶灯被短路，仍不亮，故A不符合题意； B．两盏灯串联，合上闸刀开关，壁灯亮、顶灯不亮；合上开关S，壁灯被短路，不亮，顶灯亮，故B符合题意； C．两盏灯串联，合上闸刀开关，两盏灯都不亮，故C不符合题意； D．两盏灯并联，合上闸刀开关，顶灯亮，壁灯不亮；合上开关S，两盏灯都亮，故D不符合题意。 故选B。 9．“安全用电，珍爱生命”是每个人应有的意识，下列有关家庭电路和安全用电的说法错误的是（    ） A．电动车应在室外集中充电的区域内充电 B．空气开关“跳闸”，可能是电路发生短路造成的 C．当试电笔的笔尖接触电线时，绝不允许用手再接触笔尖 D．洗衣机的三脚插头坏了，可以找一个两脚插头换上 【答案】D 【详解】A．电动车应室外集中充电的区域内充电，可避免室内充电时，由于电池发热面引发的危险，故A正确，不符合题意； B．空气开关跳闸是电路中的电流过大引起的，而电路电流过大可能是短路也可能是电路的总功率过大引起，故B正确，不符合题意； C．试电笔的笔尖接触电线时，不允许用手再接触笔尖，但手要接触笔尾的金属体，故C正确，不符合题意； D．洗衣机与三脚插头连接，可及时将金属外壳的电导走，避免触电事故，不能用两脚插头换上，故D错误，符合题意。 故选D。 10．欧姆定律适用于（　　） A．只产生热效应的电路 B．家庭照明电路 C．只含有电阻的电路 D．由金属导体组成的电路 【答案】C 【详解】欧姆定律的内容：导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比，即，因此欧姆定律只适合含有电阻的电路，即纯电阻电路。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 11．一条刚铺设好的民用照明电路，在未装上保险丝之前，先将规格为220伏的灯泡接在要装保险丝的两只接线柱上，接通开关后，灯泡恰能正常发光。这说明新装的照明电路（　　） A．完全符合要求 B．发生了短路现象 C．发生了断路现象 D．都有可能 【答案】B 【详解】这灯相当于与电路串联，接通开关后，灯泡恰能正常发光，即电灯两端的电压为220伏，这只有在电源直接加在灯泡两端时才会发生，说明电路发生了短路现象。 故选B。 12．联结台灯的双股软线因绝缘损坏而发生短路，其结果是（     ） A．台灯灯泡因电流过大而烧坏 B．台灯灯泡两端电压增大，但电流很小 C．因发生短路，灯丝本身电阻减小 D．流过灯泡的电流几乎等于零 【答案】D 【详解】A．此时在台灯中几乎没有电流，故A错误； B．此时相当于台灯的灯泡与短路的导线并联，由于导线的电压很小，所以灯泡两端的电压很小，故B错误； C．由于电阻是导体本身的一种性质，即发生短路后，对于灯泡的电路是不变的，故C错误； D．此时由于灯泡两端的电压很小，故通过灯泡的电流几乎为零，故D正确。 故选D。 13．如图所示，甲、乙分别为“热得快”热水器的简易图和电路图．现接通电源，发现热水器没有发热，并且热水器上的指示灯也不亮，现用电压表去检测，发现热水器A、B两端的电压为220V，指示灯两端的电压也为220V．该热水器的问题在于（      ） A．连接热水器和电源之间的导线断开 B．热水器的电阻丝熔断，同时指示灯烧毁 C．只是电阻丝与指示灯之间的导线发生了断路 D．同时发生了以上各种情况 【答案】B 【详解】A．若连接热水器和电源之间的导线断开，AB间的电压应为零，与题不符．故A错误． B．电压表测得AB两点间电压为220V，电源的电压相同，说明连接热水器和电源之间的导线是完好无损的，热水器不发热说明电阻丝熔断了，指示灯不亮，说明指示灯被烧毁了．故B正确． C．电阻丝与指示灯之间的导线发生了断路时，AB间的电压应为零，不符合题意．故C错误． D．同时发生以上各种情况时，AB间的电压应为零，不符合题意．故D错误． 14．如图所示，是小明用三合一充电器给三部手机同时充电的情景。下列说法错误的是（      ） A．手机的芯片是利用半导体材料制成的 B．若拔掉其中一部手机，则通过充电器的总电流变大 C．手机充电时，手机电池将电能转化为化学能 D．手机充电时，手机电池相当于用电器 【答案】B 【详解】A．芯片是由二极管、三极管和电阻、电容等元件直接硅单晶片上，所以是利用半导体材料制成的，故A正确，不符合题意； B．三部手机并联在电路中，拔掉一部手机，据并联电路的分压特点知，通过充电器的总电流变小，故B错误，符合题意； C．手机充电时，手机电池消耗电能，将电能转化为化学能储存起来，故C正确，不符合题意； D．手机充电时，手机电池需要消耗电能，相当于用电器，故D正确，不符合题意。 故选B 15．白炽灯泡用旧后，灯丝容易在最细处熔断。这是因为旧白织灯在工作时，灯丝最细处（　　） A．通过电流最大 B．热功率最大 C．通过电量最多 D．电阻率最大 【答案】B 【详解】A．灯丝各部分相当于串联在电路中，所以通过灯丝各处的电流是一样的，故A不符合题意； B．灯丝最细处电阻最大，因为灯丝各处电流都相等，根据P=I2R可知，在电流相同时，电阻越大功率越大，所以灯丝最细处发热的功率最大，故B符合题意； C．因为通过灯丝各处的电流是一样的，通电时间也是一样的，根据Q=It可知，通过灯丝各处的电荷量是相等的，故C不符合题意； D．因为电阻率是导体的材料决定的，所以灯丝各处的电阻率是相同的，故D不符合题意。 故选B。 16．如图所示，许多轿车的后窗内壁都平行地装有若干条金属丝，估计它们的用途可能是（　　） A．为了美观用作装饰 B．不让车外的行人看到车内的乘客 C．通电后可以防止后窗积灰 D．通电后可消除附在后窗内壁上的小水珠 【答案】D 【详解】金属丝通电后可以产生热量，使车内的温度升高，车窗内壁上的小水珠就会汽化为水蒸气，可消除车窗内壁的小水珠，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 17．如图所示电路中，当闭合电键K1，断开K2时，整个电路中电功率为36瓦特；闭合电键K2，断开K1时，整个电路中电功率18瓦特，那么K1、K2都闭合时，电路中的电功率为（　　） A．54瓦特 B．27瓦特 C．12瓦特 D．6瓦特 【答案】A 【详解】当闭合电键K1，断开K2时，只有R1接入电路，此时电路功率即为R1的电功率；闭合电键K2，断开K1时，只有R2接入电路，此时电路功率即为R2的电功率；当K1、K2都闭合时，两电阻并联，根据并联电路功率关系 故选A。 18．有人设想在夏天用电冰箱来降低房间的温度。他的办法是：关好房间的门窗，然后打开冰箱的所有门，让冰箱运转。如果不考虑室内外热量的传递，则开机后，室内的温度将（　　） A．逐渐有所升高 B．保持不变 C．有所降低 D．有时降低，有时升高 E．开机时降低，停机后又升高 F．开机时升高，停机后降低 【答案】A 【详解】冰箱压缩机将冰箱内部的热量通过消耗电能转移到冰箱外部来，但由于和室外没有热交换，故热量仍在室内，并且，压缩机工作时其电路中也会因为有电阻而产生热量，即产生的热量大于制冷量，故室内温度不降反升。故A符合题意，BCDEF不符合题意。 故选A。 19．灯泡用久了，灯丝容易烧断。在许多情况下，灯丝突然烧断往往发生在开灯的瞬间，其主要原因是在开灯的瞬间（　　） A．灯丝的热膨胀不均匀 B．灯丝的热传递不均匀 C．灯丝中的电流过大 D．灯丝两端的电压过高 【答案】C 【详解】灯泡的灯丝常在开灯的瞬间烧断，其原因是刚开灯时，灯丝温度低，电阻相对较小，根据焦耳定律 Q=I2Rt=UIt 可知，在电压一定时，电流过大，导致短时间内产生的热量过多，温度过高，将灯丝烧断。 故选C。 三、多选题 20．在如图所示的电路中，电源电压U保持不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，闭合电键S，当滑动变阻器的滑片P从变阻器当中某位置滑到最右端的过程中，R2的电功率有可能（　　） A．始终变小 B．始终变大 C．先变小，后变大 D．先变大，后变小 【答案】ABD 【详解】因R2的电功率，取决于通过的电流和两端的电压，所以，设R2接入电路的电阻为R，且0<R≤R2，则串联电路的电流为 R2的电功率 这是一个关于的二次函数，二次项系数，一次项系数，根据二次函数的性质，可知当时，即时，R功率最大。因为当滑动变阻器的滑片P从变阻器当中某一位置滑到最右端的过程中，则根据二次函数的图像可得结论：①若R一开始小于R1，但是R2小于等于R1则电功率P一直变大；②若R一开始小于R1，但是R2大于R1，则电功率P先变大后变小；③若R一开始大于等于R1，则电功率P一直变小。 故选ABD。 21．家里需要安装一个电热淋浴器。一般淋浴用水的流量约为8L/min（约1.33×10-4m3/s），淋浴时间可按5min计算，合适的水温约为45℃。电热淋浴器有甲、乙两种类型。甲类型没有水箱，电热淋浴器与水管相连，直接对流动的水加热：乙类型有水箱，待水箱中的水加热至45℃后再淋浴。小华家供电电路的额定电压为220V，允许通过的最大电流为20A。假设电流所产生的热量全部用来使水升温，加热前的水温为20℃，请你根据以上条件判断，下列说法中正确的是（　　） A．只有甲类型电热淋浴器适合小华家的供电电路 B．只有乙类型电热淋浴器适合小华家的供电电路 C．甲类型电热淋浴器所需要的最小电流为10A D．在供电条件允许的前提下，乙类型电热淋浴器使40kg水温度升高25℃，约16min 【答案】BD 【详解】ABC．淋浴需要水的体积为 水的质量为 水吸收的热量为 因为甲没有水箱，甲要在5min内把40kg的水加热到45℃，则用甲类型电热水器工作时的电流为 则不能使用甲类型电热淋浴器，故AC错误，B正确； D．乙类型有水箱，待水箱中的水加热至45℃后再淋浴，若最大电流为20A时，产生同样热量用时最少，则加热时间为 故D正确。 故选BD。 22．如图所示，是一种测量环境温度的仪器的简化工作原理图。电源电压恒为6V，定值电阻，为热敏电阻，的阻值随环境温度的升高而减小，若有最大阻值且为，电压表接入电路的量程为0~3V，电流表接入电路的量程为0~0.6A。闭合开关S，当环境的温度升高时，在保证两表安全的情况下，下列说法中正确的是（　　） A．电压表与电流表的比值变大 B．经过R的最大电流为0.3A C．电阻的取值范围为 D．电路总功率变化范围为1.2W~3.6W 【答案】BC 【详解】A．由电路图可知，闭合开关S，R与R0串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流。由欧姆定律可知，电压表示数与电流表示数的比值等于R的阻值，由于R为定值电阻，则电压表示数与电流表示数的比值不变，故A错误； B．电压表接入电路的量程为0~3V，当电压表示数最大为3V时，电路中的电流为 即小于电流表的量程，所以为了保证两表的安全，电路中的最大电流为0.3A，故B正确； C．当电路中的最大电流为0.3A时，电阻的取值最小，为 电阻越大，电路中的电流越小，电流表、电压表均处于安全状态，故可取到其最大阻值，即电阻的取值范围为，故C正确； D．当电路中的最大电流为0.3A时，电路总功率最大，为 当电阻取值为时，电路总功率最小，为 故D错误。 故选BC。 四、作图题 23．如图甲所示，家用漏电保护器是在用电器发生漏电故障或人体触电时实施保护的设备，它的内部构造中包含两个部分——检测装置和试验电路。家庭电路发生漏电时，通过火线与零线的电流不相等。漏电保护器中有一检测装置（在图乙双虚线框内，未具体画出），当它检测到通过自身的火线和零线的电流不相等时，便切断电路，起到保护作用。漏电保护器中还有试验电路，由一只开关S与一个电阻R组成，闭合开关S就能模拟漏电情形，从而检查漏电保护器工作是否正常。请在图乙中单虚线框内画出试验电路 。 【答案】 【详解】由于试验电路是指模拟漏电的情形，即电流通过火线与零线的大小不相等，由于平时都是用电器漏电引起的，故试验电路的漏电也应该从检测电路后开始，故保护器的一根线应该接在检测电路后的火线上，另一根跨过检测电路接在零线上，如下图所示： 五、综合题 24．如图甲所示，为某款双控温多功能家用涮烤两用分体电火锅，该电火锅部分参数如下表所示。该锅可实现火锅、烧烤同时进行，也可以分开控制，其部分简化电路图如图乙所示。开关S1控制对汤锅进行加热的电路，R1，R2均为电热丝且电阻值恒定，R2与温控开关并联；S2可控制左右两侧的烧烤盘的电路。 额定电压 烧烤盘的电阻 汤锅的额定功率 左盘 右盘 加热 保温 220V 60.5Ω 121Ω 1100W (1)该电火锅是利用电流的 效应工作的； (2)R1的电阻是多少? 若R2的电阻为56Ω，则该汤锅的额定保温功率是多少 ； (3)在实际使用时发现，左右两侧电热烧烤盘既可以同时使用，也可各自独立使用，则左右两烧烤盘电热丝的连接方式应为 联。在一次野外烧烤中，通过很长的导线把该电火锅连入电压为220V的农户家中，但是发现烤肉速度比较慢。因为距离远，导线有电阻，导致电路的功率变小。当只让烧烤盘的右盘工作时，测出整个电路消耗的功率为330W，此时右盘两端的实际电压是多少 ? 【答案】(1)热 (2) 44Ω 484W (3) 并 181.5V 【详解】（1）电流通过导体时电能转化为内能的现象叫电流的热效应。所以该电火锅是利用电流的热效应工作的。 （2）[1]由电路图可知，当开关S1接通，温控开关断开时，两电阻串联，此时电路电阻较大，由可知，电路电功率较小，此时汤锅处于保温状态；当开关S1接通，“温控开关”也闭合时，只有电热丝R1工作，电路中电阻较小，电功率较大，此时汤锅处于加热状态时；由可得R1的电阻 [2]汤锅处于保温状态时，R1与R2串联，因R1和R2均为电热丝，则保温功率 （3）[1]左右两侧电热烧烤盘既可以同时使用，也可各自独立使用，根据串并联电路特点知，左右两烧烤盘电热丝的连接方式应为并联。 [2]当只让烧烤盘的右盘工作时，测出整个电路消耗的功率（总功率）为330W，而整个电路两端的电压（电源电压）为220V，由可得此时电路中的电流为 则此时右盘两端的实际电压为 六、计算题 25．如图所示甲电路，当滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙中的AC、BC两直线表示。求： （1）定值电阻R0的阻值和滑动变阻器的最大阻值； （2）电源的电压和定值电阻r的阻值： （3）变阻器滑动片从一端滑到另一端的过程中，变阻器消耗的最大电功率。 【答案】（1）3Ω，12Ω；（2）8V，；（3）4W 【详解】解：（1）如图，三个电阻串联，电压表V1测R0、R两端的电压，V2测R0两端的电压，当滑动变阻器由右端向左滑动时，电路中的电流增大，定值电阻R0、r两端的电压增大，因此电压表V2的读数增大，V1的读数减小，AC为定电压表V2的的变化图线，BC为定电压表V1的的变化图线，则当滑片位于右端时，R两端的电压 定值电阻R0的阻值 滑动变阻器的最大阻值 （2）当R接入电路中的电阻最大时，电源的电压 当滑片位于左端时，电源的电压 联立以上两式解得定值电阻r的阻值 电源的电压 （3）定值电阻R0定值电阻r的总阻值 则变阻器消耗的电功率 当时， 变阻器消耗的电功率最大，则 答：（1）定值电阻R0的阻值为3Ω，滑动变阻器的最大阻值为12Ω； （2）电源的电压为8V，定值电阻r的阻值1Ω； （3）变阻器滑动片从一端滑到另一端的过程中，变阻器消耗的最大电功率为4W。 26．如图为泽彬家菜板内部电路简化图。电源电压保持不变（注：家庭电路），绝缘体AB将定值电阻R0平分为两部分，滑片P控制电路档位，L为黑科技导体（电阻忽略不计），当通过L的电流大于等于55/3A时，L会断开，反之则自动闭合。（数据配置如核弹，有亿点不合理，但不影响计算） 已知：定值电阻R0=80Ω，R1=12Ω，AB=10cm。问：    (1)电路有 个档位，这几个档位的滑片分别在距A点的什么范围（直接写出）？ (2)泽彬奶奶用该菜板给米线保温，此时，电路的功率为何值？ 【答案】(1)见解析 (2)2200W 【详解】（1）分析电路可知，绝缘体AB将定值电阻R0平分为两部分，设上部分电阻为R上，下部分电阻为R下，其中R上接入电路的是右半部分，电阻设为RA，R下接入电路的是左半部分，电阻设为RB，则两部分并联，等效电路如图所示：    由题意可得 并且 则R0的等效电阻为 因此电路有3个挡位，分别为： ①当或时，接入的电阻为0Ω，电路总电阻最小，根据可知，总功率最大，为加热挡； ②当时，RA=20Ω，此时的电阻最大，代入得，此时电路总电阻最大，根据可知，总功率最小，为保温挡； ③当或时，接入的电阻在0~10Ω之间变化，为调温挡。 （2）由题意可知，该电路处于保温档，电功率最小，的阻值最大，则保温功率为 27．随着高层建筑的大量兴建，人们经常要与电梯打交道，如图甲所示是某种升降电梯的简化模型，它由轿厢、配重、电动机、钢丝绳、定滑轮等部件组成，其中轿厢的质量为780kg。电梯某次搭载一位质量为70kg的乘客上楼，轿厢启动上升的路程与时间关系（s﹣t），电动机的输出功率与时间关系（P﹣t）如图丙所示，电动机的工作效率为80%，不计钢丝绳的重力和一切摩擦，求： (1)当该乘客站立在静止的轿厢内时，双脚的受力面积为500cm2，则乘客对轿厢的压强为 帕； (2)电动机的电梯启动上升12s内，消耗的电能是 焦（已知电动机对轿厢所做的功等于其P﹣t图像与时间轴所围成的阴影部分面积大小）； (3)电梯配重的质量为 千克。 【答案】(1) (2)58750 (3)650 【详解】（1）乘客对轿厢的压力为 则乘客对轿厢的压强为 （2）电动机对轿厢所做的功为 则消耗的电能为 （3）后10s的速度为 则电动机对轿厢的拉力为 轿厢和乘客的总重力为 则配重的重力为 则电梯配重的质量为 28．图所示是一个暗盒，盒内有一个电池组（已知电压为6伏特）、两个阻值分别为R1和R2的电阻和若干导线组成的电路。盒内电路分别跟盒外的四个接线端A、B、C、D相连接。若用安培表测量各接线端之间的电流，结果发现:当把安培表接在A、B两端时，它的读数为2安培；当把安培表接在A、C两端时，它的读数为1安培；当用导线将A、B连接起来后，再把安培表接在B、C两端，它的读数为1安培。根据上述测量结果，完成下列要求； (1)在图上画出能表示盒内电路连接情况的电路图； (2)若用导线将B、C连接起来后，再用安培表测量A、B之间的电流，它的读数是多少? (3)若在B、C之间接一个最大电阻为9欧姆的滑动变阻器R3，再用安培表连接A端和滑动变阻器的滑片P，如图所示。则在滑片P由最下端移至最上端的过程中，安培表示数的变化范围是多少?电源的最小输出功率是多少? 【答案】(1) (2)3安 (3)1.33~2.4安；8瓦 【详解】（1）电流表接在A、B之间，示数为2A，假设为图甲；电流表接在A、C之间，示数为1A，假设为图乙；综合甲、乙两图得到丙图，导线连接A、B ，电流表接在B、C两端，R1与R2并联，电流表测R2支路电流，如图丁；假设与题意相符，暗箱内部连接如图丙： 解得R1与R2的电阻分别为 （2）电路连接如图戊，R1和R2并联，电流表测量干路电流，电流表的示数为 （3）在B、C之间接一个最大电阻为9欧姆的滑动变 阻器R3，再用安培表连接A端和滑动变阻器的滑片P ，如图所示： 两个支路的电阻之和一定，当滑片移动在某处时，使各支路电阻之和相等，且每条支路电阻R各为9Ω并联电路的总电阻最大为 干路电流为 当并联电路中的一条支路上的电阻最小时，因 R1 < R2，即 R2和R3串联后再与R1并联，电路的总电电阻最小，电路电流最大，电路的总电阻 干路中的电流最大为 所以电流表示数变化范围是1.33A~2.4A。电源的最小输出功率为 29．准备知识：因为≥0，所以，式中等号只有在a=b时成立。据此，若a+b为定值，则当a=b时，a·b有最大值a2（或b2）。如以a+b=6为例，若取a1=1，b1=5，a2=2，b2=4，a3=3，b3=3，则a1+b1=a2+b2=a3+b3=6，且a1·b1<a2·b2<a3·b3。即当a3=b3时，a3·b3=9为最大。根据上述结论，完成下面的试题： 用电阻为12欧的均匀电阻丝制成一个直径为D的圆环，并把它接到如图所示的电路中、图中导线a的P端能沿圆环移动，并保持接触良好。已知R1为15欧，电源电压为9伏。问： (1)当P移至何处时，电路中的电流最大？求出这个最大电流Im； (2)当P移至何处时，电路中的总电阻最大？试证明。求出这时的电源输出功率。 【答案】(1)滑片P转到A点时电流最大为0.6A (2)当P移至中间处时，电路中的总电阻最大，这时的电源输出功率为4.5W 【详解】（1）由电路图可知，这个电路滑片P转到A点时对圆环电阻发生短路；电路中只有R1连入，电流为最大，根据欧姆定律得 （2）设P转到某点，两圆弧的电阻分别为R1和R2，且 电路的总电阻为 当 即 时，P点与A点在圆环的直径上，电路中的总电阻最大 这时的电源输出功率 30．如图所示，电源电压为9伏，滑动变阻器上标有“2安、10欧”字样，电热丝额定电压和额定功率值分别为6伏和7.2瓦，容器内装有煤油100立方厘米，若电压表读数为5伏，加热时间为7分钟，问煤油的温度将升高多少度？（设电热丝放出的热量全部被煤油吸收，电热丝电阻不随温度而变，煤油的密度为0.8×103千克/米3，煤油比热容为2.142103焦／（千克·℃）。 【答案】12.25°C 【详解】由可得电热丝电阻 由图可知，电压表并联在电热丝两端，由题意可得电阻丝两端的实际电压为5V，则电热丝所做的功 煤油的质量 煤油升高温度 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题18 电功率及家庭电路 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、填空题 1．如图所示，电源电压为120伏特，且保持不变。在连接额定功率为100瓦特的灯后（如甲图），灯两端的电压为110伏特。如在灯的两端再并联一个额定电压与灯相同的电阻（如乙图），灯两端的电压为100伏特，则电阻R2的额定功率为 瓦特。（假定灯的电阻始终不变） 2．如图的电路中，电源电压、灯丝电阻都保持不变，灯L标有“12V 6W”字样，灯泡的电阻是 Ω；当开关S闭合，滑动变阻器的滑片P在a、b两点间移动时，电压表示数的变化范围是6~12V，且滑片P位于a点时灯L的功率是滑片位于b点时灯L功率的4倍，电源电压是 V。 3．当代电能已普及使用，家用电器因用途各异，更是种类繁多，家庭电路中家用电器之间的连接方式是 （选填“串联”或“并联”），这种连接方式的电路的电流特点是 。请你将如图所示的电水壶的三条接线按照安全用电的原则，连接到插头上 。    4．电能表是测量 （选填“电功”或“电功率”）的仪表。如图甲所示电路，电源电压恒定不变，灯泡L的额定电压为6V，滑动变阻器的规格为“ 30Ω1A”。闭合开关后，将滑动变阻器的滑片P从a点向右缓慢移动，直到电压表示数达到6V时为止，两电表的示数关系如图乙所示。则灯泡L的额定功率为 W，灯泡L正常发光时，滑动变阻器在10s内消耗的电能为 J。 5．有一个直流电动机，其转子线圈的电阻为20欧。把这个电动机接到220伏的直流电压上，当它正常运转时，通过转子线圈的电流为1安，则电动机的输出功率为 瓦。 二、单选题 6．如图1，电源电压恒定不变，R为定值电阻。闭合开关S，电路中各部分功率与电流的关系图线如图2，下列说法中正确的是（　　） A．电压表示数与电流表示数比值不变 B．电压表示数的减少量与电流表示数的增加量比值减小 C．当电流表示数为1A时，滑动变阻器的滑片P处于a端 D．图线①是电路总功率P与I的图线、图线③是滑动变阻器功率P与I的图线 7．如图所示的电路中，电源电压保持不变，滑动变阻器R1、R2的滑片可移动的最大距离相等。开始时，R1、R2的滑片均位于变阻器的正中间，开关闭合后，电路的总功率为0.4 W。若将R1的滑片向左移动3 cm，R2的滑片向右移动3 cm，电路的总功率变为0.3 W；若将R1、R2的滑片从正中间均向右移动3 cm，电路的总功率变为0.5 W。已知滑动变阻器电阻丝的阻值与其长度成正比，则滑动变阻器R1的最大阻值与R2的最大阻值之比为（　　） A．3∶1 B．4∶1 C．5∶1 D．6∶1 8．小刚爸爸要在房间里安装“220V 3W”的壁灯和“220V 100W”顶灯各一盏。他打算将两灯并联后用一个开关S来控制，但接完后合上闸刀开关，发现壁灯亮、顶灯不亮；他合上开关S，结果不亮的灯亮了，而原来亮的灯却不亮了；再断开开关S，又恢复原状。由此可以判定他所接的电路是（  ） A． B． C． D． 9．“安全用电，珍爱生命”是每个人应有的意识，下列有关家庭电路和安全用电的说法错误的是（    ） A．电动车应在室外集中充电的区域内充电 B．空气开关“跳闸”，可能是电路发生短路造成的 C．当试电笔的笔尖接触电线时，绝不允许用手再接触笔尖 D．洗衣机的三脚插头坏了，可以找一个两脚插头换上 10．欧姆定律适用于（　　） A．只产生热效应的电路 B．家庭照明电路 C．只含有电阻的电路 D．由金属导体组成的电路 11．一条刚铺设好的民用照明电路，在未装上保险丝之前，先将规格为220伏的灯泡接在要装保险丝的两只接线柱上，接通开关后，灯泡恰能正常发光。这说明新装的照明电路（　　） A．完全符合要求 B．发生了短路现象 C．发生了断路现象 D．都有可能 12．联结台灯的双股软线因绝缘损坏而发生短路，其结果是（     ） A．台灯灯泡因电流过大而烧坏 B．台灯灯泡两端电压增大，但电流很小 C．因发生短路，灯丝本身电阻减小 D．流过灯泡的电流几乎等于零 13．如图所示，甲、乙分别为“热得快”热水器的简易图和电路图．现接通电源，发现热水器没有发热，并且热水器上的指示灯也不亮，现用电压表去检测，发现热水器A、B两端的电压为220V，指示灯两端的电压也为220V．该热水器的问题在于（      ） A．连接热水器和电源之间的导线断开 B．热水器的电阻丝熔断，同时指示灯烧毁 C．只是电阻丝与指示灯之间的导线发生了断路 D．同时发生了以上各种情况 14．如图所示，是小明用三合一充电器给三部手机同时充电的情景。下列说法错误的是（      ） A．手机的芯片是利用半导体材料制成的 B．若拔掉其中一部手机，则通过充电器的总电流变大 C．手机充电时，手机电池将电能转化为化学能 D．手机充电时，手机电池相当于用电器 15．白炽灯泡用旧后，灯丝容易在最细处熔断。这是因为旧白织灯在工作时，灯丝最细处（　　） A．通过电流最大 B．热功率最大 C．通过电量最多 D．电阻率最大 16．如图所示，许多轿车的后窗内壁都平行地装有若干条金属丝，估计它们的用途可能是（　　） A．为了美观用作装饰 B．不让车外的行人看到车内的乘客 C．通电后可以防止后窗积灰 D．通电后可消除附在后窗内壁上的小水珠 17．如图所示电路中，当闭合电键K1，断开K2时，整个电路中电功率为36瓦特；闭合电键K2，断开K1时，整个电路中电功率18瓦特，那么K1、K2都闭合时，电路中的电功率为（　　） A．54瓦特 B．27瓦特 C．12瓦特 D．6瓦特 18．有人设想在夏天用电冰箱来降低房间的温度。他的办法是：关好房间的门窗，然后打开冰箱的所有门，让冰箱运转。如果不考虑室内外热量的传递，则开机后，室内的温度将（　　） A．逐渐有所升高 B．保持不变 C．有所降低 D．有时降低，有时升高 E．开机时降低，停机后又升高 F．开机时升高，停机后降低 19．灯泡用久了，灯丝容易烧断。在许多情况下，灯丝突然烧断往往发生在开灯的瞬间，其主要原因是在开灯的瞬间（　　） A．灯丝的热膨胀不均匀 B．灯丝的热传递不均匀 C．灯丝中的电流过大 D．灯丝两端的电压过高 三、多选题 20．在如图所示的电路中，电源电压U保持不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，闭合电键S，当滑动变阻器的滑片P从变阻器当中某位置滑到最右端的过程中，R2的电功率有可能（　　） A．始终变小 B．始终变大 C．先变小，后变大 D．先变大，后变小 21．家里需要安装一个电热淋浴器。一般淋浴用水的流量约为8L/min（约1.33×10-4m3/s），淋浴时间可按5min计算，合适的水温约为45℃。电热淋浴器有甲、乙两种类型。甲类型没有水箱，电热淋浴器与水管相连，直接对流动的水加热：乙类型有水箱，待水箱中的水加热至45℃后再淋浴。小华家供电电路的额定电压为220V，允许通过的最大电流为20A。假设电流所产生的热量全部用来使水升温，加热前的水温为20℃，请你根据以上条件判断，下列说法中正确的是（　　） A．只有甲类型电热淋浴器适合小华家的供电电路 B．只有乙类型电热淋浴器适合小华家的供电电路 C．甲类型电热淋浴器所需要的最小电流为10A D．在供电条件允许的前提下，乙类型电热淋浴器使40kg水温度升高25℃，约16min 22．如图所示，是一种测量环境温度的仪器的简化工作原理图。电源电压恒为6V，定值电阻，为热敏电阻，的阻值随环境温度的升高而减小，若有最大阻值且为，电压表接入电路的量程为0~3V，电流表接入电路的量程为0~0.6A。闭合开关S，当环境的温度升高时，在保证两表安全的情况下，下列说法中正确的是（　　） A．电压表与电流表的比值变大 B．经过R的最大电流为0.3A C．电阻的取值范围为 D．电路总功率变化范围为1.2W~3.6W 四、作图题 23．如图甲所示，家用漏电保护器是在用电器发生漏电故障或人体触电时实施保护的设备，它的内部构造中包含两个部分——检测装置和试验电路。家庭电路发生漏电时，通过火线与零线的电流不相等。漏电保护器中有一检测装置（在图乙双虚线框内，未具体画出），当它检测到通过自身的火线和零线的电流不相等时，便切断电路，起到保护作用。漏电保护器中还有试验电路，由一只开关S与一个电阻R组成，闭合开关S就能模拟漏电情形，从而检查漏电保护器工作是否正常。请在图乙中单虚线框内画出试验电路 。 五、综合题 24．如图甲所示，为某款双控温多功能家用涮烤两用分体电火锅，该电火锅部分参数如下表所示。该锅可实现火锅、烧烤同时进行，也可以分开控制，其部分简化电路图如图乙所示。开关S1控制对汤锅进行加热的电路，R1，R2均为电热丝且电阻值恒定，R2与温控开关并联；S2可控制左右两侧的烧烤盘的电路。 额定电压 烧烤盘的电阻 汤锅的额定功率 左盘 右盘 加热 保温 220V 60.5Ω 121Ω 1100W (1)该电火锅是利用电流的 效应工作的； (2)R1的电阻是多少? 若R2的电阻为56Ω，则该汤锅的额定保温功率是多少 ； (3)在实际使用时发现，左右两侧电热烧烤盘既可以同时使用，也可各自独立使用，则左右两烧烤盘电热丝的连接方式应为 联。在一次野外烧烤中，通过很长的导线把该电火锅连入电压为220V的农户家中，但是发现烤肉速度比较慢。因为距离远，导线有电阻，导致电路的功率变小。当只让烧烤盘的右盘工作时，测出整个电路消耗的功率为330W，此时右盘两端的实际电压是多少 ? 六、计算题 25．如图所示甲电路，当滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙中的AC、BC两直线表示。求： （1）定值电阻R0的阻值和滑动变阻器的最大阻值； （2）电源的电压和定值电阻r的阻值： （3）变阻器滑动片从一端滑到另一端的过程中，变阻器消耗的最大电功率。 26．如图为泽彬家菜板内部电路简化图。电源电压保持不变（注：家庭电路），绝缘体AB将定值电阻R0平分为两部分，滑片P控制电路档位，L为黑科技导体（电阻忽略不计），当通过L的电流大于等于55/3A时，L会断开，反之则自动闭合。（数据配置如核弹，有亿点不合理，但不影响计算） 已知：定值电阻R0=80Ω，R1=12Ω，AB=10cm。问：    (1)电路有 个档位，这几个档位的滑片分别在距A点的什么范围（直接写出）？ (2)泽彬奶奶用该菜板给米线保温，此时，电路的功率为何值？ 27．随着高层建筑的大量兴建，人们经常要与电梯打交道，如图甲所示是某种升降电梯的简化模型，它由轿厢、配重、电动机、钢丝绳、定滑轮等部件组成，其中轿厢的质量为780kg。电梯某次搭载一位质量为70kg的乘客上楼，轿厢启动上升的路程与时间关系（s﹣t），电动机的输出功率与时间关系（P﹣t）如图丙所示，电动机的工作效率为80%，不计钢丝绳的重力和一切摩擦，求： (1)当该乘客站立在静止的轿厢内时，双脚的受力面积为500cm2，则乘客对轿厢的压强为 帕； (2)电动机的电梯启动上升12s内，消耗的电能是 焦（已知电动机对轿厢所做的功等于其P﹣t图像与时间轴所围成的阴影部分面积大小）； (3)电梯配重的质量为 千克。 28．图所示是一个暗盒，盒内有一个电池组（已知电压为6伏特）、两个阻值分别为R1和R2的电阻和若干导线组成的电路。盒内电路分别跟盒外的四个接线端A、B、C、D相连接。若用安培表测量各接线端之间的电流，结果发现:当把安培表接在A、B两端时，它的读数为2安培；当把安培表接在A、C两端时，它的读数为1安培；当用导线将A、B连接起来后，再把安培表接在B、C两端，它的读数为1安培。根据上述测量结果，完成下列要求； (1)在图上画出能表示盒内电路连接情况的电路图； (2)若用导线将B、C连接起来后，再用安培表测量A、B之间的电流，它的读数是多少? (3)若在B、C之间接一个最大电阻为9欧姆的滑动变阻器R3，再用安培表连接A端和滑动变阻器的滑片P，如图所示。则在滑片P由最下端移至最上端的过程中，安培表示数的变化范围是多少?电源的最小输出功率是多少? 29．准备知识：因为≥0，所以，式中等号只有在a=b时成立。据此，若a+b为定值，则当a=b时，a·b有最大值a2（或b2）。如以a+b=6为例，若取a1=1，b1=5，a2=2，b2=4，a3=3，b3=3，则a1+b1=a2+b2=a3+b3=6，且a1·b1<a2·b2<a3·b3。即当a3=b3时，a3·b3=9为最大。根据上述结论，完成下面的试题： 用电阻为12欧的均匀电阻丝制成一个直径为D的圆环，并把它接到如图所示的电路中、图中导线a的P端能沿圆环移动，并保持接触良好。已知R1为15欧，电源电压为9伏。问： (1)当P移至何处时，电路中的电流最大？求出这个最大电流Im； (2)当P移至何处时，电路中的总电阻最大？试证明。求出这时的电源输出功率。 30．如图所示，电源电压为9伏，滑动变阻器上标有“2安、10欧”字样，电热丝额定电压和额定功率值分别为6伏和7.2瓦，容器内装有煤油100立方厘米，若电压表读数为5伏，加热时间为7分钟，问煤油的温度将升高多少度？（设电热丝放出的热量全部被煤油吸收，电热丝电阻不随温度而变，煤油的密度为0.8×103千克/米3，煤油比热容为2.142103焦／（千克·℃）。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $$