专题五 电功率的测量方法 焦耳定律【考题猜想】-2024-2025学年九年级科学上学期期末考点大串讲（浙教版）

专题五 电功率的测量方法 焦耳定律 题型一．电流的热效应 1 题型二．探究电热的影响因素 4 题型三．焦耳定律的计算 7 题型四．伏安法测定电功率 10 题型五．特殊方法测电功率 15 题型六．电功与电热的综合计算 18 题型一．电流的热效应 1．（2020秋•拱墅区期末）如图，2只相同的烧瓶，瓶塞上各插入1支温度计，瓶内装有电阻丝，电阻丝的阻值分别为R1、R2；在2只烧瓶中装入煤油或水，两电阻丝接入相应电路，无法完成的实验是（　　） A．探究Q与I、R、t的关系时，烧瓶中装入等质量的煤油，若R1＜R2且串联，探究电热与电阻大小的关系 B．探究Q与I、R、t的关系时，烧瓶中装入等质量的煤油，若R1＜R2且并联，探究电热与电流大小的关系 C．烧瓶中分别装入等质量的水和煤油，若R1＝R2且串联，比较水和煤油的吸热能力 D．烧瓶中分别装入等质量的水和煤油，若R1＝R2且串联，粗略测量煤油的比热容 2．小宁同学在学习电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关时，设计了如图所示的实验装置，2只平底烧瓶内装有某种液体，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙，下列有关该实验的说法正确的是（　　） ①平底烧瓶内装有某种液体，该液体可以选择食盐溶液 ②为了使实验现象更加明显，玻璃管内径可以再小一些 ③本实验运用了控制变量法和转换法 ④通过此实验研究可以得出导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比 ⑤在研究电阻大小因素时，实验装置的电路设计成串联电路只是为了控制电流大小相等 A．②③ B．①⑤ C．②④ D．①④⑤ 3．小金利用如图装置来研究电热跟哪些因素有关，甲、乙两瓶中煤油的质量与初温都相同，瓶中电阻丝的大小关系为R1＞R2，以下说法不正确的是（　　） A．通电后，乙瓶中的液面升高得快 B．不选择水来做实验，是因为煤油的比热比水小 C．煤油吸热的多少是通过玻璃管内的液面变化来反映的 D．烧瓶和玻璃管相当于液体温度计 4．如果热熔胶枪（一种电热器）和电风扇上都标有“220V，45W”的字样，它们都在额定电压下工作相同的时间，以下科学量大小不相同的是（　　） A．用电器消耗的电能 B．用电器产生的热量 C．通过用电器的电流 D．用电器的实际功率 题型二．探究电热的影响因素 5．（2023秋•绍兴期末）小明同学在学习电流通过导体产生热的多少跟哪些因素有关时，设计了如图所示的实验装置，2只烧瓶内装有某种液体，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙，下列有关该实验的说法正确的是（　　） ①烧瓶内装有某种液体，该液体可以选择食盐溶液 ②为了使实验现象更加明显，玻璃管内径可以再小一些 ③通过此实验研究可以得出导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比 ④在研究电阻大小因素时，实验装置的电路设计成串联电路只是为了控制电流大小相等 A．② B．①④ C．②③ D．①③④ 6．（2023秋•北仑区期末）如图是探究“电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”的实验装置。两个相同的透明容器中密封着等量且初温相同的空气，甲、乙两U形管中液面初始状态是等高相平，通电一段时间后液面的高度如图所示。以下说法错误的是（　　） A．通电后电阻丝的内能增大是通过电流做功实现的 B．实验可以得出电流通过电阻产生的热量多少与电流大小有关 C．本实验利用U形管内液面的高度差反映产生热量的多少，这种方法是转换法 D．如果将乙图上方5Ω的电阻也放在右边的容器内，重复上述实验，一段时间后，乙管内液面的高度差比甲更大 7．（2023秋•镇海区期末）如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面的高度的变化反应密闭空气温度的变化。下列说法正确的是（　　） A．该实验装置是为了探究电流产生的热量与电阻的关系 B．通电后能观察到管②中的液面比管①中的液面升得更快 C．不改变导线的连接方式，将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系 D．不改变导线的连接方式，将右边容器上方的5Ω电阻丝放入右边容器内，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系 8．（2023秋•桐乡市期末）小科同学利用如图所示装置来研究电热与哪些因素有关。甲、乙两瓶中煤油的质量与初温都相同，瓶中电阻丝的大小关系为R甲＜R乙，以下说法正确的是（　　） A．通过两根电阻丝的电流大小关系为I甲＞I乙 B．烧瓶内选用比热容较小的液体，可使实验现象更明显 C．通过此实验，可以得出导体产生的热量跟电流的平方、导体电阻及通电时间成正比 D．若要比较水和煤油的比热容大小，只需将一个烧瓶内的煤油换成等质量的水 题型三．焦耳定律的计算 9．（2023秋•庆元县校级月考）如图甲所示，电源电压不变，将小灯泡L和电阻R接入电路中，只闭合开关S1时，小灯泡L的实际功率为1W。图乙是小灯泡L和电阻R的I﹣U图像。下列说法中正确的是（　　） A．只闭合开关S1时，L的电阻为10Ω B．再闭合开关S2后，电路总功率为1.2W C．再闭合开关S2后，电流表示数增加0.5A D．再闭合开关S2后，在1min内电阻R产生的热量是24J 10．（2023•宁波模拟）如图甲所示的电路中，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的最大阻值为60欧，电源电压保持不变。滑动变阻器R2的滑片从一端滑到另一端的过程中，测得R2的电功率与通过它的电流的关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．R2的滑片向左滑动时，电流表和电压表的示数都变大 B．电源电压为12V C．R1的电功率变化范围是1.2～10.8W D．电流为0.6A时，2min内电流通过R1产生的热量是648J 11．（2023秋•鹿城区校级月考）如图是研究电热与哪些因素有关的实验装置。实验过程中小明观察到甲烧瓶的玻璃管内液面升高比乙快。请回答下面小题。甲、乙电阻丝的电阻分别为R甲和R乙，通过的电流分别为I甲和I乙，则（　　） A．I甲＞I乙 B．I甲＜I乙 C．R甲＜R乙 D．R甲＞R乙 12．小科想要利用风扇、发热电阻等元件，制作一个有低温挡和高温挡的暖风机。他设计了发热部分的两种电路，分别如图甲、乙所示。下列说法错误的是（　　） A．图甲中，当开关S闭合、S1断开时，此时处于低温挡工作状态 B．图甲中，当开关S闭合、S1闭合时，此时处于高温挡工作状态 C．图乙中，若电源电压为24伏，要实现电阻R3的发热电功率为120瓦，则R3阻值为5欧 D．图乙中，暖风机高温挡总功率为200瓦，在高温挡工作1分钟，暖风机消耗电能1.2×104焦 题型四．伏安法测定电功率 13．（2023秋•临平区校级期末）小科在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验器材有：电压恒为3V的电源一个、小灯泡（额定电压为2.5V）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关各一个，导线若干。 （1）如图甲所示是小科连接的实物电路，图中有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线。 （2）待连接正确后，发现接通开关，调节电路后电压表示数为2V；接下去小科应该如何操作？答 。 （3）小科根据记录的多组I﹣U数据，画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像（如图乙所示），则小灯泡的额定功率为 W。 （4）小科根据小灯泡的I﹣U图像（如图乙所示），分析出小灯泡的电阻在增大，你认为原因是 。 14．（2023秋•江北区期末）小宁同学进行“测量小灯泡电功率”实验，已知电源电压是3V，小灯泡的额定电压是2.5V。 小宁同学通过调节滑动变阻器，进行几次实验，得到部分U和I的数据如表所示： 电压U/V 0.5 1.0 2.0 2.5 2.8 电流I/A 0.18 0.20 0.30 0.34 电功率P/W 0.09 0.20 0.60 0.952 灯泡发光情况 不亮 发暗光 发较亮光 正常发光 发出强光 （1）在对数据进行分析时发现：小灯泡灯丝电阻随温度的升高而 （填“增大”“减小”或“不变”）。 （2）灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则灯泡的额定功率为 W。 （3）实验中多次测量的目的是 。 A.探究灯泡亮度与灯泡实际功率的关系 B.多次测量求平均值，减小误差 15．（2024•下城区校级三模）在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验器材有：两节新干电池、电流表、电压表、额定电压2.5V的小灯泡、滑动变阻器、开关、导线若干，部分实物电路如图甲所示。 （1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整（要求：滑片P向右移时灯泡变亮）。 （2）移动滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示；若要测量小灯泡的额定功率，滑动变阻器的滑片P应向 （选填“A”或“B”）端移动。 （3）图丙是由实验数据描出的小灯泡的I﹣U图像，若将该实验中的两个相同的小灯泡串联在3V的电源上，则电路消耗的总功率为 W。 （4）考虑到电压表中也有电流通过，该电路所测小灯泡的额定功率与真实值相比 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 16．（2024•温州二模）小科用如图甲所示的器材测量小灯泡电功率。电源为两节干电池，待测小灯泡L的额定电压为2.5V。 （1）请你用笔画线代替导线，在图甲中把电路连接完整（滑片向左移动，灯泡变亮）。 （2）小科连接好电路后发现灯泡不亮，观察电表后他认为是小灯泡短路引起的，他的依据是： 。 （3）小科在排除故障后向左移动滑片进行实验，得到了如图乙的数据。他认为可以将小灯泡依次换成5欧、20欧、50欧的电阻，移动滑动变阻器的滑片使电压表数值恒为2伏，即可进一步探究电流与电阻的关系。你是否赞同他的做法，并说明理由。 。 题型五．特殊方法测电功率 17．（2023•龙湾区二模）小龙用如图甲所示的电路测量额定电流为0.5A小灯泡的额定功率，Ra是一个阻值可连续调节且可读数的变阻器。实验步骤如下： ①小龙将滑片P位于α端时，闭合开关S和S1，断开开关S2，此时电流表示数如图乙。 ②移动滑片使电流表的示数为0.5安。 ③ ，读取此时Ra的数值，Ra的示数即为灯泡的阻值。 ④根据公式，求出小灯泡的额定功率。 （1）图乙中电流表示数为 安。 （2）请完成步骤③的操作 。 （3）闭合开关S和S2，断开S1，保持滑动变阻器的滑片位置不变，分别用10欧、20欧、30欧和40欧的定值电阻替换图甲电路中的Ra，测出相应的电流，并在电流表表盘上标出所测电流对应的电阻值，就能将电流表改装成一个可以直接读出电阻阻值的仪表。请在图丙上画出10欧、20欧、30欧和40欧的大致位置。 18．（2023•瓯海区模拟）小芳到实验室做“测量小灯泡额定功率”的实验时，老师只给她提供了如下器材：标有“2.5V”的小灯泡、电源、滑动变阻器、开关、两个电压表（没有电流表）、阻值为10Ω的定值电阻R0、导线若干。她根据所给定的器材经过认真思考后设计了正确的实验电路，如图甲是该电路的不完整电路图。 （1）请你将甲电路图补充完整。 （2）闭合开关前，应将滑动变阻器调至阻值 的位置。 （3）闭合开关后，为了测量小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器，使电压表的示数为 V，此时电压表的示数如图乙所示，是 V。 （4）小灯泡的额定功率为 W。 （5）她还进一步设计出了只有电流表没有电压表解决这个问题的方法，其电路如图丙所示，R0＝10Ω，并认为关键的一步是必须调节滑动变阻器，使电流表的示数为 A时，再读出电流表的示数，才能计算出小灯泡的额定功率。 19．（2023•鹿城区校级一模）某灯泡上标有“7.*V，0.5A”的字样，其中额定电压值不清，估计在7.0V～7.9V之间因为灯泡的电阻会随温度的升高而增大，要测定小灯泡的额定功率，必须测出其额定电压。现有实验仪器：一只电压恒定的电源（电压值未知）、一只电流表、一只标有“20Ω 1.5A”滑动变阻器R、一只阻值为10Ω的定值电阻R0、开关和导线若干。 某项目化小组反复讨论后，设计了图甲所示的电路图，并开展以下实验。 ①滑片P位于a端时，只闭合开关S和S1，此时电流表示数如图乙为 A，计算出电源电压。 ② （请补充具体操作），此时小灯泡正常发光。 ③当小灯泡正常发光时，保持滑动变阻器的滑片P不动，闭合开关S和S1、断开S2，读出电流表示数为0.6A，则求出此时变阻器接入电路的阻值R。 ④通过计算得出灯泡的额定电功率为 W。 题型六．电功与电热的综合计算 20．（2023秋•西湖区期末）如图1为小科同学设计的电热水器的原理图，该电热水器具有加热、保温功能，图1中电磁继电器（线圈电阻不计）、热敏电阻R、保护电阻R0、电压恒为6V的电源U1、导线等组成控制电路，当电磁铁线圈中的电流I＜10mA时，继电器上方触点和触点c接通；当电磁铁线圈中的电流I≥10mA时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点a、b接通，热敏电阻中允许通过的最大电流I0＝15mA，其电阻随温度变化的规律如图2，热敏电阻和加热电路中的三只电阻R1、R2、R3均置于储水箱中。已知R1＝33Ω、R2＝66Ω、R3＝154Ω、U2＝220V。 （1）衔铁未被吸下，触点c被接通时，电热水器处于 （填“保温”或“加热”）状态，此时通过R2的电流为 A。 （2）已知该热水器的加热效率为80%，则在加热状态下10分钟能将多少千克的水从20℃加热到50℃？（结果保留一位小数） （3）为使控制电路正常工作，保护电阻R0的阻值至少为多大？ 21．（2023•江北区二模）小宁家的电子式电能表表盘如图所示，下表是小宁家中用电器正常工作的电功率值。根据提供的信息，回答下列问题。 用电器 额定功率 数量 照明灯 40W 8盏 彩电 100W 1台 洗衣机 150W 1台 电冰箱 100W 1台 电饭煲 750W 1台 闸刀开关上保险丝的额定电流为10A （1）小宁家所有用电器同时正常工作时电路是否安全： （填“是”或“否”）。 （2）小宁用新买的电热水壶烧水，若只让电热水壶工作3min，观察到电能表指示灯闪烁28次。若电流产生的热量全部被水吸收，则3min内壶中1kg水的温度升高了 ℃。[水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 22．（2023•海曙区校级一模）小宁在光合作用实验中，要将叶片放在盛有酒精的小烧杯中，并对小烧杯进行水浴加热，使叶片褪色。他设计了如图甲的恒温控制器电路，电路有“加热”和“恒温”两种状态。闭合开关S，温控开关在温度低时闭合、温度到达一定值时自动断开，降温后再闭合，循环工作，起到调节温度作用。指示灯亮表示进入恒温状态，它的额定电压为110V，且亮起即正常工作。图中发热元件电阻阻值为48.4欧。 （1）将图乙中提供的电路接入甲图中“1”“2”“3”接线柱，符合要求的电路图是 （选填“A”或“B”）。 （2）电路在加热状态时的功率是 W。 （3）若恒温控制器中水的质量为1kg，由于水自身散热等因素，恒温控制器的加热效率为70%。进入“恒温”状态后，水温每分钟下降6℃，要让水温维持在70℃～75℃之间，每“加热”和“恒温”为一个周期，则此周期的时间为 s。【c水＝4.2×103J/（kg•℃）】 23．多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能，深受市场认可和欢迎。图乙是某品牌养生壶简化电路图。[ρ水＝1×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃），g＝10N/kg] （1）开关S1、S2处于什么状态，养生壶为高温挡，说明判断依据； （2）养生壶处于低温挡工作时，求电路中的电流大小； （3）求R1的阻值； （4）在标准大气压下，使用高温挡将初温是12℃的一壶水烧开，若养生壶高温挡加热效率为80%，求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。 项目 参数 电源电压（V） 220 低温挡功率（W） 275 中挡功率（W） 550 高挡功率（W） 1100 容积（L） 1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！36 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题五 电功率的测量方法 焦耳定律 题型一．电流的热效应 1 题型二．探究电热的影响因素 4 题型三．焦耳定律的计算 7 题型四．伏安法测定电功率 10 题型五．特殊方法测电功率 15 题型六．电功与电热的综合计算 18 题型一．电流的热效应 1．（2020秋•拱墅区期末）如图，2只相同的烧瓶，瓶塞上各插入1支温度计，瓶内装有电阻丝，电阻丝的阻值分别为R1、R2；在2只烧瓶中装入煤油或水，两电阻丝接入相应电路，无法完成的实验是（　　） A．探究Q与I、R、t的关系时，烧瓶中装入等质量的煤油，若R1＜R2且串联，探究电热与电阻大小的关系 B．探究Q与I、R、t的关系时，烧瓶中装入等质量的煤油，若R1＜R2且并联，探究电热与电流大小的关系 C．烧瓶中分别装入等质量的水和煤油，若R1＝R2且串联，比较水和煤油的吸热能力 D．烧瓶中分别装入等质量的水和煤油，若R1＝R2且串联，粗略测量煤油的比热容 【解答】解：A、要探究“电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系”，应控制电流相同、通电时间相同、液体的质量、种类相同，而电阻的大小不同，所以当烧瓶中装入等质量的煤油，若R1＜R2且串联时，可以探究电热与电阻大小的关系，故A可以完成； B、要探究“电流通过导体产生的热量与电流大小的关系”，应控制电阻相同、通电时间相同、液体种类和质量相同，而电流的大小不同，所以当烧瓶中装入等质量的煤油，若R1＜R2且并联，不能探究电热与电流大小的关系，故B无法完成； C、在探究水和煤油的吸热能力时，采用的是控制变量法，需要控制水和煤油的质量和初温相同，实验中需要将阻值相同的两电阻丝串联，这样保证电热丝在相同时间内放出的热量相同，通过比较升高的温度来比较水和煤油的吸热能力，故C可以完成； D、若R1＝R2且串联，两电阻的电流和电阻相同，根据Q＝I2Rt知在相同时间内电流产生的热量相同，可以让相同质量的水和食用油吸收相同的热量，则能粗略测量食用油的比热容，故D可以完成。 故选：B。 2．小宁同学在学习电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关时，设计了如图所示的实验装置，2只平底烧瓶内装有某种液体，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙，下列有关该实验的说法正确的是（　　） ①平底烧瓶内装有某种液体，该液体可以选择食盐溶液 ②为了使实验现象更加明显，玻璃管内径可以再小一些 ③本实验运用了控制变量法和转换法 ④通过此实验研究可以得出导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比 ⑤在研究电阻大小因素时，实验装置的电路设计成串联电路只是为了控制电流大小相等 A．②③ B．①⑤ C．②④ D．①④⑤ 【解答】解：（1）借助某些物体的特性来研究看不到或不易观察到物质，形象直观，称为转换法，电流此时的热量无法直接观察，通过观察玻璃管内液体高度的变化来反映，为了使实验现象更加明显，玻璃管内径可以再小一些，电流通过导体产生的热的多少跟电阻、电流、通电时间有关，实验采用控制变量法，故②③正确； （2）平底烧瓶内装的液体应该是绝缘体，食盐溶液是导体，煤油是绝缘体，实验平底烧瓶内装的液体应该是煤油，故①错误； 由图可知，两电阻丝串联，则两烧瓶中电流相同，通电时间相同，乙瓶中电阻较大，产生热量越多，乙瓶中的温度计示数升高的快； （3）实验装置的电路设计成串联电路是为了控制电流大小和通电时间相等，故⑤错误； （4）利用玻璃管内液柱的高度无法准确计算液体吸收的热量，所以此实验不能得出导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，故④错误。 故选：A。 3．小金利用如图装置来研究电热跟哪些因素有关，甲、乙两瓶中煤油的质量与初温都相同，瓶中电阻丝的大小关系为R1＞R2，以下说法不正确的是（　　） A．通电后，乙瓶中的液面升高得快 B．不选择水来做实验，是因为煤油的比热比水小 C．煤油吸热的多少是通过玻璃管内的液面变化来反映的 D．烧瓶和玻璃管相当于液体温度计 【解答】解：A、由图可知，两个电阻是串联的，电流相等，通电时间相等，电阻R1＞R2，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，甲瓶中电阻丝产生的热量多，所以甲瓶中液面升高得快，故A不正确； B、为了在较短的时间内达到明显的实验效果，小金选用煤油不用水做实验，是因为煤油的比热容小于水的比热容，吸收相同的热量时，煤油的变化温度比较大，故B正确； C、在实验中，甲、乙两瓶中的煤油受热时间相同，所以煤油吸热的多少是通过玻璃管内的液面升高的高度来反映的，故C正确； D、由图可知，烧瓶中装满煤油，煤油受热后体积增大，玻璃管中液面上升，与液体温度计的工作原理相同，故烧瓶和玻璃管相当于液体温度计，故D正确。 故选：A。 4．如果热熔胶枪（一种电热器）和电风扇上都标有“220V，45W”的字样，它们都在额定电压下工作相同的时间，以下科学量大小不相同的是（　　） A．用电器消耗的电能 B．用电器产生的热量 C．通过用电器的电流 D．用电器的实际功率 【解答】解：AD、两个用电器均正常工作时的实际功率P＝P额＝45W， 由P可得，W＝Pt，所以两种用电器消耗的电能相同；故AD不符合题意； B、因为电风扇中的电动机将电能大部分转化机械能，热熔胶枪将电能全部转化为内能，热熔胶枪产生热量最多，所以用电器产生的热量不同，故B符合题意； C、由P＝UI可得，通过用电器的电流相同，故C不符合题意。 故选：B。 题型二．探究电热的影响因素 5．（2023秋•绍兴期末）小明同学在学习电流通过导体产生热的多少跟哪些因素有关时，设计了如图所示的实验装置，2只烧瓶内装有某种液体，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙，下列有关该实验的说法正确的是（　　） ①烧瓶内装有某种液体，该液体可以选择食盐溶液 ②为了使实验现象更加明显，玻璃管内径可以再小一些 ③通过此实验研究可以得出导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比 ④在研究电阻大小因素时，实验装置的电路设计成串联电路只是为了控制电流大小相等 A．② B．①④ C．②③ D．①③④ 【解答】解：①食盐溶液为导体，烧瓶内装有某种液体，该液体不能选择食盐溶液，否则形成短路，故①错误； ②根据转换法，为了使实验现象更加明显，玻璃管内径可以再小一些，液面上升更明显，故②正确； ③根据实验条件不能得出通过此实验研究可以得出导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，故③错误； ④在研究电阻大小因素时，实验装置的电路设计成串联电路只是为了控制电流大小和通电时间相等，故④错误。 故选：A。 6．（2023秋•北仑区期末）如图是探究“电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”的实验装置。两个相同的透明容器中密封着等量且初温相同的空气，甲、乙两U形管中液面初始状态是等高相平，通电一段时间后液面的高度如图所示。以下说法错误的是（　　） A．通电后电阻丝的内能增大是通过电流做功实现的 B．实验可以得出电流通过电阻产生的热量多少与电流大小有关 C．本实验利用U形管内液面的高度差反映产生热量的多少，这种方法是转换法 D．如果将乙图上方5Ω的电阻也放在右边的容器内，重复上述实验，一段时间后，乙管内液面的高度差比甲更大 【解答】解：A、电流做功的过程就是电能转化为其它形式能的过程，通电后电能转化为内能，电阻丝的内能增大是通过电流做功实现的，故A正确； B、上图中，右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联，容器内两电阻大小相等，根据并联和串联电路电流的规律，通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流，而通电时间相同，故可以研究电流产生的热量与电流的关系，故B正确； C、本实验利用U形管内液面的高度差反映产生热量的多少，这种方法是转换法，故C正确； D、如果将乙图上方5Ω的电阻也放在右边的容器内，根据并联电阻的规律，容器内的总电阻小于5欧姆，因此时通过容器内电阻的电流相等，根据Q＝I2Rt可生可知，左侧电阻产生热量多，甲管内液面的高度差比乙更大，故D错误。 故选：D。 7．（2023秋•镇海区期末）如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面的高度的变化反应密闭空气温度的变化。下列说法正确的是（　　） A．该实验装置是为了探究电流产生的热量与电阻的关系 B．通电后能观察到管②中的液面比管①中的液面升得更快 C．不改变导线的连接方式，将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系 D．不改变导线的连接方式，将右边容器上方的5Ω电阻丝放入右边容器内，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系 【解答】解：A、右侧容器中的5Ω电阻与容器外等值的电阻并联后与左侧5Ω的电阻丝串联，根据并联电路电压的规律和欧姆定律，通过B容器中的5Ω电阻与容器外等值的电阻的电流相等，根据并联电路的电流规律可知通过B容器中电阻丝的电流为通过A容器中电阻丝的电流的一半，两容器中电阻丝的通电时间相同，根据控制变量法可知探究的是电流通过导体产生的热量多少与电流大小的关系，故A错误； B、根据焦耳定律Q＝I2Rt可知通电后左侧电阻产生的热量大于右侧电阻产生的热量，所以能观察到管①中的液面比管②中的液面升得更快，故B错误； C、不改变导线的连接方式，将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，此时两容器中电阻丝的阻值不相等，结合前面分析可知，通过它们的电流也不同，所以不能探究电流产生的热量与电阻的关系，故C错误； D、不改变导线的连接方式，将右边容器上方的5Ω电阻丝放入右边容器内，右边容器内等效总电阻小于左边容器内的电阻，通过两容器内电阻的电流相等，可以探究电流产生的热量与电阻的关系，故D正确。 故选：D。 8．（2023秋•桐乡市期末）小科同学利用如图所示装置来研究电热与哪些因素有关。甲、乙两瓶中煤油的质量与初温都相同，瓶中电阻丝的大小关系为R甲＜R乙，以下说法正确的是（　　） A．通过两根电阻丝的电流大小关系为I甲＞I乙 B．烧瓶内选用比热容较小的液体，可使实验现象更明显 C．通过此实验，可以得出导体产生的热量跟电流的平方、导体电阻及通电时间成正比 D．若要比较水和煤油的比热容大小，只需将一个烧瓶内的煤油换成等质量的水 【解答】解：A、由图可知，该电路为串联电路，通过两根电阻丝的电流是相同的，故A错误； B、在液体质量相同、吸收热量相同的情况下，比热容小的物质温度要升高的多，所以用比热容小的液体可以使实验现象更明显，故B正确； C、如图所示的实验中，通过滑动变阻器改变通过甲、乙两个电阻丝的电流，所以实验可以得出，电流通过导体产生的热量跟电流、电阻和通电时间有关，但并不能得到它们之间的数值关系，故C错误； D、比较水和煤油的比热容大小时，需要用相同的加热器加热质量相同的不同液体，使它们在相同的时间内吸收相同的热量，所以需要控制两个电阻的阻值相同，故D错误。 故选：B。 题型三．焦耳定律的计算 9．（2023秋•庆元县校级月考）如图甲所示，电源电压不变，将小灯泡L和电阻R接入电路中，只闭合开关S1时，小灯泡L的实际功率为1W。图乙是小灯泡L和电阻R的I﹣U图像。下列说法中正确的是（　　） A．只闭合开关S1时，L的电阻为10Ω B．再闭合开关S2后，电路总功率为1.2W C．再闭合开关S2后，电流表示数增加0.5A D．再闭合开关S2后，在1min内电阻R产生的热量是24J 【解答】解：A．只闭合开关S1时，电路为小灯泡L的简单电路，此时小灯泡L的实际功率为1W， 由图像可知，当UL＝2V时，IL＝0.5A，其实际功率为：PL＝ULIL＝2V×0.5A＝1W， 则电源的电压U＝UL＝2V， 由I可得，小灯泡L的电阻：RL4Ω，故A错误； B．再闭合S2后，R与L并联，电流表测干路电流， 因并联电路中各支路两端的电压相等， 所以，R两端的电压也为2V，由图像可知，此时通过R的电流为0.2A， 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和， 所以，干路电流为：I＝IR+IL＝0.2A+0.5A＝0.7A， 电路总功率：P＝UI＝2V×0.7A＝1.4W，故B错误； C．因并联电路中各支路独立工作、互不影响， 所以，再闭合开关S2后，通过L的电流不变， 则电流表示数的增加量即为通过R的电流，其大小为0.2A，故C错误； D．再闭合开关S2后，在1min内电阻R产生的热量：QR＝WR＝URIRt＝2V×0.2A×60s＝24J，故D正确。 故选：D。 10．（2023•宁波模拟）如图甲所示的电路中，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的最大阻值为60欧，电源电压保持不变。滑动变阻器R2的滑片从一端滑到另一端的过程中，测得R2的电功率与通过它的电流的关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．R2的滑片向左滑动时，电流表和电压表的示数都变大 B．电源电压为12V C．R1的电功率变化范围是1.2～10.8W D．电流为0.6A时，2min内电流通过R1产生的热量是648J 【解答】解： 由图甲可知，两电阻串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。 A、R2的滑片向左滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，根据欧姆定律可知断电路中的电流变大，根据串联电路的电压分配特点可知电压表示数变小，故A错误； B、当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的总电阻最小，根据欧姆定律可知，电路中的电流最大， 当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小， 由图乙可知，最小和最大电流分别为I最小＝0.2A；I最大＝0.6A， 由欧姆定律和串联电路的电压规律可得：U＝I最小（R1+R2）＝0.2A×（R1+60Ω）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣① U＝I最大R1＝0.6A×R1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②， 解①②得：R1＝30Ω，U＝18V，故B错误； C、R1的最小电功率：P1最小＝I最小2R1＝（0.2A）2×30Ω＝1.2W， R1的最大电功率：P1最大＝I最大2R1＝（0.6A）2×30Ω＝10.8W， 所以，R1的电功率变化范围是1.2～10.8W，故C正确； D、R1产生的热量Q1＝I最大2R1t＝（0.6A）2×30Ω×2×60s＝1296J，故D错误。 故选：C。 11．（2023秋•鹿城区校级月考）如图是研究电热与哪些因素有关的实验装置。实验过程中小明观察到甲烧瓶的玻璃管内液面升高比乙快。请回答下面小题。甲、乙电阻丝的电阻分别为R甲和R乙，通过的电流分别为I甲和I乙，则（　　） A．I甲＞I乙 B．I甲＜I乙 C．R甲＜R乙 D．R甲＞R乙 【解答】解：由图可知，甲、乙串联接入电路中，则通过甲、乙的电流是相同的，即I甲＝I乙； 甲烧瓶的玻璃管内液面升高比乙快，说明甲中电阻丝产生的热量多，根据焦耳定律可知，通电时间和电流相同，则甲的电阻要大一些，即R甲＞R乙。 故选：D。 12．小科想要利用风扇、发热电阻等元件，制作一个有低温挡和高温挡的暖风机。他设计了发热部分的两种电路，分别如图甲、乙所示。下列说法错误的是（　　） A．图甲中，当开关S闭合、S1断开时，此时处于低温挡工作状态 B．图甲中，当开关S闭合、S1闭合时，此时处于高温挡工作状态 C．图乙中，若电源电压为24伏，要实现电阻R3的发热电功率为120瓦，则R3阻值为5欧 D．图乙中，暖风机高温挡总功率为200瓦，在高温挡工作1分钟，暖风机消耗电能1.2×104焦 【解答】解：AB、甲方案中，开关S、S1均闭合时，电路为R1的简单电路，电路的总功率P甲1； 开关S闭合、S1断开时，R1与R2串联，由串联电路中总电阻等于各分电阻之和可知，电路的总功率P甲2， 因P甲1＞P甲2， 所以，开关S、S1均闭合时，电热器处于高温挡；开关S闭合、S1断开时，电热器处于低温挡，故AB正确； C、乙图中两电阻R3和R4并联，电阻两端的电压都等于电源电压， 由P可得R3的阻值应为：R34.8Ω，故C错误； D、图乙中，暖风机高温挡总功率为200W， 则在高温挡工作1分钟，暖风机所消耗的电能：W＝P高温t＝200W×60s＝1.2×104J，故D正确。 故选：C。 题型四．伏安法测定电功率 13．（2023秋•临平区校级期末）小科在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验器材有：电压恒为3V的电源一个、小灯泡（额定电压为2.5V）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关各一个，导线若干。 （1）如图甲所示是小科连接的实物电路，图中有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线。 （2）待连接正确后，发现接通开关，调节电路后电压表示数为2V；接下去小科应该如何操作？答 。 （3）小科根据记录的多组I﹣U数据，画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像（如图乙所示），则小灯泡的额定功率为 W。 （4）小科根据小灯泡的I﹣U图像（如图乙所示），分析出小灯泡的电阻在增大，你认为原因是 。 【解答】解：（1）测量小灯泡电功率实验时需同时测得小灯泡的电压和电流，甲图中错误是电流表与小灯泡并联，使用电流表时需与小灯泡串联，电压表需与小灯泡并联，如图所示： ； （2）小灯泡在额定电压下工作时为正常工作状态，此时的功率为额定功率，故移动滑动变阻器滑片时，应注视电压表，当电压表示数为小灯泡额定电压2.5V时停止移动；待连接正确后，发现接通开关，调节电路后电压表示数为2V；说明电压偏小，根据串联分压，应减小滑动变阻器的电压，减小滑动变阻器的电阻，即向右移动滑片，直到电压表示数为小灯泡额定电压2.5V； （3）根据图像知，额定电压2.5V时，额定电流为0.25A，可知小灯泡额定功率为P额＝U额I额＝2.5V×0.25A＝0.625W； （4）根据图像是曲线，说明电阻在变化，且电压变化相同时，电流变化越来越小，说明电阻在变大，其原因是灯丝的温度升高，使得电阻变大。 故答案为：（1）见解答；（2）调节滑动变阻器，使电压表示数为2.5V，读出电流表的示数；（3）0.625；（4）灯丝的电阻随温度升高而增大。 14．（2023秋•江北区期末）小宁同学进行“测量小灯泡电功率”实验，已知电源电压是3V，小灯泡的额定电压是2.5V。 小宁同学通过调节滑动变阻器，进行几次实验，得到部分U和I的数据如表所示： 电压U/V 0.5 1.0 2.0 2.5 2.8 电流I/A 0.18 0.20 0.30 0.34 电功率P/W 0.09 0.20 0.60 0.952 灯泡发光情况 不亮 发暗光 发较亮光 正常发光 发出强光 （1）在对数据进行分析时发现：小灯泡灯丝电阻随温度的升高而 （填“增大”“减小”或“不变”）。 （2）灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则灯泡的额定功率为 W。 （3）实验中多次测量的目的是 。 A.探究灯泡亮度与灯泡实际功率的关系 B.多次测量求平均值，减小误差 【解答】解：（1）由表中数据可知，当灯泡两端电压增大，通过灯泡的电流也增大，根据P＝UI可知，灯泡实际功率变大，温度升高，灯丝的电阻随温度的升高而增大； （2）灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.32A，则小灯泡额定功率为： P＝UI＝2.5V×0.32A＝0.8W； （3）本实验进行多次测量的目的是找出灯泡的亮度与灯泡实际功率之间的关系，即本实验的目的是寻找规律； A、实验中多次测量找出小灯泡的亮度与灯泡的实际功率之间的关系，故A符合题意； B、不同电压下小灯泡的实际功率不同，不能取平均值减小误差，故B不符合题意； 故选：A。 故答案为：（1）增大；（2）0.8；（3）A。 15．（2024•下城区校级三模）在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验器材有：两节新干电池、电流表、电压表、额定电压2.5V的小灯泡、滑动变阻器、开关、导线若干，部分实物电路如图甲所示。 （1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整（要求：滑片P向右移时灯泡变亮）。 （2）移动滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示；若要测量小灯泡的额定功率，滑动变阻器的滑片P应向 （选填“A”或“B”）端移动。 （3）图丙是由实验数据描出的小灯泡的I﹣U图像，若将该实验中的两个相同的小灯泡串联在3V的电源上，则电路消耗的总功率为 W。 （4）考虑到电压表中也有电流通过，该电路所测小灯泡的额定功率与真实值相比 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 【解答】解：（1）滑片P向右移动时小灯泡变亮，说明电路中电流变大，滑动变阻器阻值变小，故滑动变阻器选用右下接线柱与开关串联在电路中，如下图所示： ； （2）移动滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示，电压表选用小量程，分度值0.1V，其示数为2V，小于灯泡额定电压2.5V；若要测量小灯泡的额定功率，应增大灯泡两端的电压，根据串联电路电压规律，应减小滑动变阻器两端的电压，根据分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故滑动变阻器的滑片P应向B端移动； （3）若将该实验中的两个相同的小灯泡串联在3V的电路中，根据串联电路的分压规律可知，每个灯泡两端的电压为1.5V，根据图丙可知，此时的电路中的电流为0.2A，则电路消耗的总功率为： P＝UI＝3V×0.2A＝0.6W； （4）甲图电压表与灯泡并联，电压表测量的电压是准确的，电流表串联在电路中，根据并联电路电流的规律，电流表示数大于通过灯的实际电流，根据P＝UI可知，该电路所测小灯泡的额定功率与真实值相比偏大。 故答案为：（1）见解答图；（2）B；（3）0.6；（4）偏大。 16．（2024•温州二模）小科用如图甲所示的器材测量小灯泡电功率。电源为两节干电池，待测小灯泡L的额定电压为2.5V。 （1）请你用笔画线代替导线，在图甲中把电路连接完整（滑片向左移动，灯泡变亮）。 （2）小科连接好电路后发现灯泡不亮，观察电表后他认为是小灯泡短路引起的，他的依据是： 。 （3）小科在排除故障后向左移动滑片进行实验，得到了如图乙的数据。他认为可以将小灯泡依次换成5欧、20欧、50欧的电阻，移动滑动变阻器的滑片使电压表数值恒为2伏，即可进一步探究电流与电阻的关系。你是否赞同他的做法，并说明理由。 。 【解答】解：（1）滑片向右移动时，灯泡变亮，表明电路中电流变大，滑动变阻器阻值变小，故滑动变阻器选用左下接线柱与电源串联在电路中，如下图所示： ； （2）若小灯泡短路，相当于一根导线，此时电路是通路，电流表有示数，电压表被短路，无示数； （3）由图乙可知，当灯泡两端电压为0.6V，通过灯泡的电流为0.12A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，此时滑动变阻器两端电压为U滑＝U﹣U1＝3V﹣0.6A＝2.4V，根据串联电路电流特点和欧姆定律可知，滑动变阻器接入电路的最大阻值为： R滑20Ω； 实验中使用的定值电阻阻值最大为50Ω，定值电阻两端的电压始终保持UV＝2V，根据串联电路电压的规律，滑动变阻器分得的电压：U滑＝U﹣UV＝3V﹣2V＝1V，滑动变阻器分得的电压为电压表示数的0.5倍，根据分压原理，当接入50Ω电阻时，滑动变阻器连入电路中的电阻为：R滑＝0.5×50Ω＝25Ω＞20Ω，因此不赞同他的做法。 故答案为：（1）见解析；（2）电流表有示数，电压表无示数；（3）不赞同，由图乙可知当电流最小时滑动变阻器最大为20Ω，换成电阻50Ω时需要滑动变阻器阻值为25Ω，大于滑动变阻器的最大阻值20Ω。 题型五．特殊方法测电功率 17．（2023•龙湾区二模）小龙用如图甲所示的电路测量额定电流为0.5A小灯泡的额定功率，Ra是一个阻值可连续调节且可读数的变阻器。实验步骤如下： ①小龙将滑片P位于α端时，闭合开关S和S1，断开开关S2，此时电流表示数如图乙。 ②移动滑片使电流表的示数为0.5安。 ③ ，读取此时Ra的数值，Ra的示数即为灯泡的阻值。 ④根据公式，求出小灯泡的额定功率。 （1）图乙中电流表示数为 安。 （2）请完成步骤③的操作 。 （3）闭合开关S和S2，断开S1，保持滑动变阻器的滑片位置不变，分别用10欧、20欧、30欧和40欧的定值电阻替换图甲电路中的Ra，测出相应的电流，并在电流表表盘上标出所测电流对应的电阻值，就能将电流表改装成一个可以直接读出电阻阻值的仪表。请在图丙上画出10欧、20欧、30欧和40欧的大致位置。 【解答】解：（1）由图可知电流表接入电路的是小量程，分度值为0.02A，示数为0.12A； （2）保持滑片位置不变，断开S1，闭合开关S和S2，调节Ra，使电流表的示数仍为0.5A，此时滑动变阻器和Ra串联接入电路，根据等效代替法可知Ra接入电路的电阻等于灯泡正常发光时的电阻； （3）闭合开关S和S2，断开S1，保持滑动变阻器的滑片位置不变，滑动变阻器和定值电阻串联接入电路，串联电路总电阻等于各部分电阻之和，根据欧姆定律可得此时通过电路的电流：I，分析函数关系可知接入电路的定值电阻的阻值越大，通过电路的电流越小，且通过电路的电流与定值电阻的阻值不成反比，故电流表改装的电阻阻值的仪表刻度不均匀，10欧、20欧、30欧和40欧的大致位置如图： 。 故答案为：（1）0.12；（2）保持滑片位置不变，断开S1，闭合开关S和S2，调节Ra，使电流表的示数仍为0.5A；（3）如上图。 18．（2023•瓯海区模拟）小芳到实验室做“测量小灯泡额定功率”的实验时，老师只给她提供了如下器材：标有“2.5V”的小灯泡、电源、滑动变阻器、开关、两个电压表（没有电流表）、阻值为10Ω的定值电阻R0、导线若干。她根据所给定的器材经过认真思考后设计了正确的实验电路，如图甲是该电路的不完整电路图。 （1）请你将甲电路图补充完整。 （2）闭合开关前，应将滑动变阻器调至阻值 的位置。 （3）闭合开关后，为了测量小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器，使电压表的示数为 V，此时电压表的示数如图乙所示，是 V。 （4）小灯泡的额定功率为 W。 （5）她还进一步设计出了只有电流表没有电压表解决这个问题的方法，其电路如图丙所示，R0＝10Ω，并认为关键的一步是必须调节滑动变阻器，使电流表的示数为 A时，再读出电流表的示数，才能计算出小灯泡的额定功率。 【解答】解：（1）根据实验原理R可知，在没有电流表的情况下，利用电压表和定值电阻代替电流表的作用，采用分压电路，电压表V 2并联在定值电阻两端，电路如图所示： （2）闭合开关前滑片滑到阻值最大处； （3）因为小灯泡的额定电压为2.5V，闭合开关后，为了测量小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器，使电压表V1的示数为2.5V， 电压表V2量程为0～3V，分度值为0.1V，此时示数为U2＝2.4V； 此时电路中的电流为I＝IL＝I00.24A； （4）小灯泡的额定电功率为：PL＝ULIL＝2.5V×0.24A＝0.6W； （5）要测量小灯泡的额定功率，小灯泡两端的电压为额定电压，根据并联电压相等，则定值电阻两端电压等于2.5V，又知R0＝10Ω， 故电流表A2的示数为I20.25A。 故答案为：（1）如上图所示；（2）最大；（3）2.5；2.4；（4）0.6；（5）0.25。 19．（2023•鹿城区校级一模）某灯泡上标有“7.*V，0.5A”的字样，其中额定电压值不清，估计在7.0V～7.9V之间因为灯泡的电阻会随温度的升高而增大，要测定小灯泡的额定功率，必须测出其额定电压。现有实验仪器：一只电压恒定的电源（电压值未知）、一只电流表、一只标有“20Ω 1.5A”滑动变阻器R、一只阻值为10Ω的定值电阻R0、开关和导线若干。 某项目化小组反复讨论后，设计了图甲所示的电路图，并开展以下实验。 ①滑片P位于a端时，只闭合开关S和S1，此时电流表示数如图乙为 A，计算出电源电压。 ② （请补充具体操作），此时小灯泡正常发光。 ③当小灯泡正常发光时，保持滑动变阻器的滑片P不动，闭合开关S和S1、断开S2，读出电流表示数为0.6A，则求出此时变阻器接入电路的阻值R。 ④通过计算得出灯泡的额定电功率为 W。 【解答】解：①只闭合开关S和S1，滑片P位于a端时，滑动变阻器R电阻全部连入电路且与定值电阻R0串联， 灯泡正常发光时的电流为0.5A，则电流表选择小量程，示数为：I1＝0.4A； 则电压电压为：U＝I1（R最大+R0）＝0.4A×（20Ω+10Ω）＝12V； ②只闭合开关S和S2，调节滑动变阻器的滑片，使电路中的电流为0.5A，此时小灯泡正常发光； ③当小灯泡正常发光时，保持滑动变阻器的滑片P不动，闭合开关S和S1、断开S2，读出电流表示数为：I2＝0.6A， 则此时定值电阻两端的电压为：U定＝I2R0＝0.6A×10Ω＝6V， 此时滑动变阻器两端电压为：U′＝U﹣U定＝12V﹣6V＝6V， 则滑动变阻器连入电路的电阻为：R10Ω； ④当灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压为：U″＝IR＝0.5A×10Ω＝5V， 则此时灯泡两端的电压即额定电压为：U额＝U﹣U″＝12V﹣5V＝7V， 灯泡的额定电功率为：P＝U额I＝7V×0.5A＝3.5W。 故答案为：①0.4；②只闭合开关S和S2，调节滑动变阻器的滑片，使电路中的电流为0.5A；③滑动变阻器连入电路的电阻为10Ω；④3.5。 题型六．电功与电热的综合计算 20．（2023秋•西湖区期末）如图1为小科同学设计的电热水器的原理图，该电热水器具有加热、保温功能，图1中电磁继电器（线圈电阻不计）、热敏电阻R、保护电阻R0、电压恒为6V的电源U1、导线等组成控制电路，当电磁铁线圈中的电流I＜10mA时，继电器上方触点和触点c接通；当电磁铁线圈中的电流I≥10mA时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点a、b接通，热敏电阻中允许通过的最大电流I0＝15mA，其电阻随温度变化的规律如图2，热敏电阻和加热电路中的三只电阻R1、R2、R3均置于储水箱中。已知R1＝33Ω、R2＝66Ω、R3＝154Ω、U2＝220V。 （1）衔铁未被吸下，触点c被接通时，电热水器处于 （填“保温”或“加热”）状态，此时通过R2的电流为 A。 （2）已知该热水器的加热效率为80%，则在加热状态下10分钟能将多少千克的水从20℃加热到50℃？（结果保留一位小数） （3）为使控制电路正常工作，保护电阻R0的阻值至少为多大？ 【解答】解：（1）由图1电路图知：衔铁未被吸下，触点c被接通时，R2、R3串联，衔铁被吸下时，R1、R2并联，因为并联电路的总电阻小于各支路的电阻，串联电路中的总电阻大于各串联导体的电阻，所以，由P＝UI可知，当R2、R3串联时，工作电路中的总电阻最大，电功率最小，为保温状态；R1、R2并联时，电路中的电阻最小，电功率最大，为加热状态，因此衔铁未被吸下，触点c被接通时，电热水器处于保温状态； 由串联电路的特点和欧姆定律可知，通过R2的电流：I2＝I1A； （2）当衔铁被吸下时，R1、R2并联，电热水器处于加热状态， 由并联电路的特点可知，此时电热水器的加热功率：P加热＝P1+P22200W， 则加热10分钟消耗的电能：W＝P加热t加热＝2200W×10×60s＝1.32×106J， 由η100%可知，水吸收的热量：Q吸＝Wη＝1.32×106J×80%＝1.056×106J， 由Q吸＝cm（t﹣t0）可知，水的质量：m8.4kg。 （3）由图2可知，热敏电阻的最小值是R＝200Ω，当R最小，控制电路中的电流不超过最大值15mA时，保护电阻R0阻值最小，电路的最小总电阻：R总400Ω， 保护电阻R0的最小值：R0＝R总﹣R＝400Ω﹣200Ω＝200Ω。 21．（2023•江北区二模）小宁家的电子式电能表表盘如图所示，下表是小宁家中用电器正常工作的电功率值。根据提供的信息，回答下列问题。 用电器 额定功率 数量 照明灯 40W 8盏 彩电 100W 1台 洗衣机 150W 1台 电冰箱 100W 1台 电饭煲 750W 1台 闸刀开关上保险丝的额定电流为10A （1）小宁家所有用电器同时正常工作时电路是否安全： （填“是”或“否”）。 （2）小宁用新买的电热水壶烧水，若只让电热水壶工作3min，观察到电能表指示灯闪烁28次。若电流产生的热量全部被水吸收，则3min内壶中1kg水的温度升高了 ℃。[水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 【解答】解：（1）根据电能表的铭牌数据可知家庭电路中允许的最大功率为P大＝UI＝220V×10A＝2200W， 小明家的所有用电器同时正常工作时，总功率P总＝8×40W+100W+150W+100W+750W＝1420W＜P大，故电路安全； （2）“1600imp/（kW•h）”表示每用电1kW•h指示灯闪烁1600次， 电能表指示灯闪烁28次，电热水壶消耗的电能： WkW•h＝0.0175kW•h＝6.3×104J， 如果电流产生热量全部被水吸收，则水吸收的热量：Q吸＝W＝6.3×104J， 根据Q吸＝cmΔt可得壶内1kg水的温度升高了： Δt15℃。 故答案为：（1）是；（2）15。 22．（2023•海曙区校级一模）小宁在光合作用实验中，要将叶片放在盛有酒精的小烧杯中，并对小烧杯进行水浴加热，使叶片褪色。他设计了如图甲的恒温控制器电路，电路有“加热”和“恒温”两种状态。闭合开关S，温控开关在温度低时闭合、温度到达一定值时自动断开，降温后再闭合，循环工作，起到调节温度作用。指示灯亮表示进入恒温状态，它的额定电压为110V，且亮起即正常工作。图中发热元件电阻阻值为48.4欧。 （1）将图乙中提供的电路接入甲图中“1”“2”“3”接线柱，符合要求的电路图是 （选填“A”或“B”）。 （2）电路在加热状态时的功率是 W。 （3）若恒温控制器中水的质量为1kg，由于水自身散热等因素，恒温控制器的加热效率为70%。进入“恒温”状态后，水温每分钟下降6℃，要让水温维持在70℃～75℃之间，每“加热”和“恒温”为一个周期，则此周期的时间为 s。【c水＝4.2×103J/（kg•℃）】 【解答】解：（1）由电路图可知，把图乙中的A图接入甲图中“1”“2”“3”接线柱后，当温控开关在温度低时闭合时，指示灯被短路，发热元件单独接入电路中，功率变大，开始加热；温度到到达一定值时自动断开，指示灯接入电路发光，与电路元件串联，加热元件功率减小，进入恒温状态；把B图接入甲图中“1”“2”“3”接线柱后，指示灯接在了220V的电源上，超过指示灯的额定电压，指示灯会烧杯，不符合要求； 故选A； （2）根据电路图可知，电路在加热状态时只有发热元件工作，电路在加热状态时的功率：P1000W； （3）加热时，水由70℃升高到75℃吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（75℃﹣70℃）＝2.1×104J， 由η可知，恒温控制器加热过程中消耗的电能：W3×104J， 由P可知，加热使水由70℃升高到75℃所需要的时间：t130s， 恒温时，根据题意可知，水温每分钟（60s）下降6℃，则水从75℃降低到70℃需要的时间：t2（75℃﹣70℃）＝50s， 由于每“加热”和“恒温”为一个周期，所以一个周期的时间为T＝t1+t2＝30s+50s＝80s。 故答案为：（1）A；（2）1000；（3）80。 23．多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能，深受市场认可和欢迎。图乙是某品牌养生壶简化电路图。[ρ水＝1×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃），g＝10N/kg] （1）开关S1、S2处于什么状态，养生壶为高温挡，说明判断依据； （2）养生壶处于低温挡工作时，求电路中的电流大小； （3）求R1的阻值； （4）在标准大气压下，使用高温挡将初温是12℃的一壶水烧开，若养生壶高温挡加热效率为80%，求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。 项目 参数 电源电压（V） 220 低温挡功率（W） 275 中挡功率（W） 550 高挡功率（W） 1100 容积（L） 1 【解答】解：（1）①S1 闭合时，当 S2 接B时，两电阻并联； ②当开关 S1 闭合，S2 接 A时，R2短路，只有电阻R1接入电路； ③当开关 S1 断开，S2 接 A时，R1、R2两电阻串联（串联电阻大于其中任一电阻）； ①中，两电阻并联，因并联的电阻小于其中任一电阻，根据P，功率最大，为高温挡； （2）③中，当开关 S1 断开，S2 接 A时，R1、R2串联，总电阻最大，养生壶处于低温挡； 根据P＝UI可得电路中的电流大小： I低1.25A； （3）当开关 S1 闭合，S2 接 A时，为R1的简单电路，为中温挡，根据P可得： R188Ω； （4）根据ρ得1L水的质量： m＝ρV＝1×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg， 在一标准大气压下水的沸点为100℃，将初温是12℃的一壶水烧开，水吸收的热量： Q 吸＝cmΔt＝4.2×103 J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣12℃）＝3.696×105 J， 已知养生壶高温挡加热效率为80%，即η100%， 烧开一壶水需要的时间为： t420s。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！36 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$