内容正文:
专题08 电功率
考点1 电功率概念的辨析和估测
1.(23-24九年级上·陕西西安高新三中·期末)商场中,卖微波炉的售货员和顾客发生了争执。售货员说:微波炉很省电,用一次花不了多少电费;顾客说:我觉得微波炉很费电,我家的微波炉一开就“烧保险”。从物理学的角度看,售货员所说的“省电”和顾客所说的“费电”分别指的是微波炉在使用时( )
A.消耗较少的电能,消耗较多的电能 B.电功率较小,电功率较大
C.电功率较小,消耗较多的电能 D.消耗较少的电能,电功率较大
2.(23-24九年级上·陕西西安交大附中·期末)小华家新买了一个家用电饭锅,其额定功率约为( )
A.12W B.120W C.1200W D.6000W
3.(23-24九年级上·陕西西安莲湖区·期末)为践行节能环保的理念,小明家将白炽灯更换成如图所示的节能灯。节能灯正常工作时通过的电流约为( )
A. B. C. D.
考点2 电功率的简单计算
4.(23-24九年级上·陕西宝鸡陈仓区·期末)如图甲所示,小灯泡额定电压为,开关闭合后,小灯泡正常发光,通过定值电阻R和小灯泡L的电流与电压关系如图乙,则小灯泡正常发光时的电流为 A,通电,定值电阻R产生的热量为 J。若将定值电阻R和小灯泡L并联在另一电源上,测得通过定值电阻R的电流为,则更换后电源电压为 V,小灯泡此时的功率为 W。
5.(23-24九年级上·陕西西安曲江一中·期末)灯泡L和定值电阻R的电流与其电压的关系如图甲所示,则定值电阻R的阻值为 Ω,若将它们串联在如图乙所示电路中,当电流为0.6A时,电源电压为 V;此时小灯泡的实际功率为 W。
考点3 电功率的比例计算
6.(23-24九年级上·陕西榆林子洲·期末)如图所示,将灯L1、L2按甲、乙两种方式接在电压均为U的两个电路中,L1在甲、乙两个电路中的电功率分别为4W和9W,设两灯丝的电阻不变,下列说法中正确的是( )
A.L1、L2两灯灯丝电阻之比为1∶2 B.甲图中灯L1、L2的功率之比为1∶2
C.甲、乙两图中灯L1两端的电压之比为2∶3 D.甲、乙两图中电路消耗的总功率之比为4∶9
7.(23-24九年级上·陕西西安西咸新区·期末)在如图所示的电路中,电源电压保持不变,当开关闭合、断开,甲、乙为电流表时,两表示数之比,则 ;当开关闭合,甲、乙两表为电压表时,两表示数之比 ,消耗的电功率之比为 。
8.(23-24九年级上·陕西西安长安区·期末)如图所示,a、b、c分别是三只电表,,,电源电压恒为12V,闭合开关S,当电表a、b均为电流表、c为电压表时,电表a的示数为 A,电路总功率为;当电表a、b均为电压表、c为电流表时,电表b的示数为 V,的功率为,则 。
考点4 额定功率的应用
9.(23-24九年级上·陕西西安西大附中·期末)现有灯泡L1和L2,分别标有“12V,6W”和“6V, 6W”字样,若将他们并联在6V的电源两端,则 (选填“L1”或“L2”)较亮,此时干路中的电流是 A。若将他们串联在电源电压为12V的电路中,则灯泡L1的实际功率是 W。(忽略温度对灯丝电阻的影响)
10.(23-24九年级上·陕西西安莲湖区·期末)在物理实验课上,将标有“”的灯泡接在电压恒为的电源上,为使灯泡正常工作,需要 (选填“串联”或“并联”)一个 的定值电阻,此定值电阻消耗的功率为 W。
11.(23-24九年级上·陕西西安铁一中·期末)将“6V,3W”和“6V,6W”的两只灯泡和串联后接在电源两端,不考虑温度对灯丝电阻的影响,则( )
A.灯泡正常发光时的电阻为3Ω
B.灯泡比灯泡更亮
C.当灯泡正常发光时,灯泡的实际功率是1.5W
D.为保证两灯安全,电源允许提供的最大电压为12V
12.(23-24九年级上·陕西西安西咸新区·期末)现有“6V 3W”和“12V 6W”字样的甲、乙两只灯泡,不考虑灯丝电阻的变化。下列说法正确的是( )
A.两只灯泡接入电路后,乙灯泡一定更亮
B.通电时间相同时,甲灯泡消耗的电能一定比乙灯泡多
C.两只灯泡串联工作时,通电相同时间,甲灯泡产生的热量一定比乙灯泡少
D.两只灯泡并联工作时,干路中允许通过的最大电流为1A
13.(23-24九年级上·陕西咸阳秦都区·期末)有两只普通白炽灯泡L1、L2,其中L1标有“220V 40W”、 L2标有“110V 40W”。两灯都正常发光时( )
A. L2比L1亮 B. L1比L2亮 C. L1、L2一样亮 D.无法判断
考点5 含有变阻器电路的动态分析
14.(23-24九年级上·陕西宝鸡陈仓区·期末)如图所示是科技小组设计的监测河水流速变化的装置原理图,机翼状的探头始终浸没在水中,通过连杆带动滑动变阻器的滑片P上下移动,电源电压保持不变。闭合开关S,当水流的速度变大时( )
A.电压表的示数变大 B.电流表的示数变小
C.电路消耗的总功率变小 D.电压表示数与电流表示数的比值变小
15.(23-24九年级上·陕西西安八十五中·期末)图是人体身高测量仪的电路示意图,R0是定值电阻,R是滑动变阻器,电源电压保持不变,滑片会随身高上下平移。当开关闭合,被测身高增加时( )
A.电流表的示数变小 B.电压表的示数变大
C.电压表的示数与电流表的示数比值变大 D.定值电阻R0消耗的电功率变大
考点6 含有变阻器电路的动态计算
16.(23-24九年级上·陕西安康石泉县·期末)在图-1所示的电路中,移动滑动变阻器滑片使电阻接入电路的阻值改变,定值电阻两端的电压与滑动变阻器接入电路的电阻阻值的变化情况如图-2所示。下列说法正确的是( )
A.滑动变阻器向右滑动时,电压表示数变小
B.滑片移到端时,通过电阻的电流为
C.电阻的阻值为
D.当滑片移到中点时,此时的电功率为
17.(23-24九年级上·陕西西安交大附中·期末)如图-1所示电路,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片从最右端调节至小灯泡正常发光,电流表与两电压表示数的关系图像如图-2所示。则图像 (选填“①”或“②”)是电流表与电压表V1的示数变化关系的图像,电源电压为 V;小灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路中的阻值为 ,小灯泡的额定功率为 W。
18.(23-24九年级上·陕西西安铁一中·期末)如图甲所示电路,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~15V,滑动变阻器规格为“?,1A”。闭合开关S,在保证所有元件安全的情况下,最大范围移动滑动变阻器滑片,绘制出电流表示数与电压表示数关系如图乙所示,其中灯泡的图像如图丙所示,电源电压为 V,滑动变阻器R的最大阻值为 Ω,灯泡的额定功率为 W。
19.(23-24九年级上·陕西西安八十五中·期末)如图-1所示的电路中.电源电压保持不变,为定值电阻。当滑动变阻器的滑片P从a点移到b点时,滑动变阻器的图像如图-2所示。在滑片P移动过程中,电压表的示数与电流表的示数比值 (选填“变大”“变小”或“不变”);电源电压为 V;定值电阻的阻值为 ,该电路消耗的最大电功率为 W。
20.(23-24九年级上·陕西西安西大附中·期末)如图所示为某种握力计和它的工作原理示意图。电源电压不变,握力计显示表是由电流表改装而成,定值电阻R2阻值为5Ω。不施加力时弹簧一端的滑片P在电阻R1的最上端(弹簧及连片的电阻不计)。使用握力计时电路中电流变化的范围为0.1~0.6A,则下列说法正确的是( )
A.握力减小时,电压表示数与电流表示数比值变小
B.握力最大时,电路中的电流为0.6A
C.R1连入电路的阻值变化范围是0~30Ω
D.电路消耗的总功率变化范围是0.3~1.8W
考点7 含有敏感电阻的动态计算
21.(23-24九年级上·陕西西安莲湖区·期末)近年来,我国航天事业取得了辉煌成就。如图-1所示,这是航天迷小明设计的模拟检测飞船舱体气压的电路,电源电压保持不变,为的定值电阻,R为压力传感器,其阻值随环境气压的变化规律如图-2所示。将R置于舱体中,舱体置于真空室中,舱体不漏气时,电压表示数为,舱体内气压为。随着舱体气压的变大,电压表的示数 (选填“变大”“变小”或“不变”);当舱体不漏气时,通过压力传感器R的电流为 A,通电定值电阻产生的热量为 J;若电压表示数为,此时舱内的气压值为 。
22.(23-24九年级上·陕西宝鸡陈仓区·期末)如图所示,是科研小组设计的湿度监测装置的简化电路图,已知电源电压为12V,定值电阻R0的阻值为30Ω,电流表的量程为0~200mA,电压表的量程为0~9V,湿敏电阻R的阻值随湿度RH变化关系如表所示,在电路安全工作的前提下,下列分析正确的是( )
湿度RH/%
0
20
40
60
80
100
湿敏电阻R/Ω
10
30
50
70
90
110
A.当湿度RH上升时,电压表的示数变小
B.当电流表的示数为0.15A时,R的阻值为80Ω
C.当湿度为50%时,电路消耗的总功率为1.6W
D.该装置能监测湿度的最大值为100%
考点8 电功率的测量
23.(23-24九年级上·陕西安康石泉县·期末)在测量额定电压为小灯泡的电功率实验中,电源是三节新干电池。
(1)请用笔画线代替导线,将图-1的电路连接完整;
(2)在连接电路时,开关应处于 (选填“断开”或“闭合”)状态;
(3)闭合开关,发现电流表示无示数,移动滑动变阻器滑片P,电压表示数始终接近电源电压,造成这一现象的可能原因是灯泡 (选填“短路”或“断路”);
(4)移动滑动变阻器滑片P,电压表示数如图-2所示,为 V,此时电流表示数为,则此时小灯泡的实际功率为 W;
(5)继续移动滑动变阻器滑片P,当电压表的示数为 时,小灯泡正常发光,读出电流表示数,可测得额定功率;
(6)分析实验现象可以发现,小灯泡两端的电压越高,小灯泡越亮,它的实际功率越 。
24.(23-24九年级上·陕西西安长安区·期末)小明在“测量小灯泡的电功率”的实验中,选择了额定电压为2.5V的小灯泡,电源电压保持6V不变,滑动变阻器规格为“1A”,连接电路如图甲所示。
(1)为了使滑片右移时灯的亮度变亮,请你帮小明用笔画代替导线连接好图甲中的电路;
(2)连接好电路后,闭合开关,发现灯泡不亮,同时发现电流表有示数,电压表无示数,则电路中存在的故障可能是 ;
(3)排除故障后,调节滑动变阻器滑片,当电压表示数如图乙所示,此时小灯泡两端的电压是 V,想使小灯泡正常发光,则应将滑片向 (选填“左”或“右”)移动一些;
(4)完成了上述的实验后,小明还想测另一只额定电压为的小灯泡的额定电功率,但发现电流表损坏.小明利用阻值已知的定值电阻,设计了如图丙所示的电路,并操作如下:
①依据电路图连接好电路,只闭合开关S、,调节滑动变阻器,使电压表的示数为;
②保持滑动变阻器滑片位置不变,只闭合开关 ,读出电压表示数为;
③小灯泡的额定功率 。(用、和表示)
25.(23-24九年级上·陕西宝鸡陈仓区·期末)小明利用如图甲所示的电路,测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率。电源电压为3V,滑动变阻器最大阻值为20Ω。
(1)请用笔画线代替导线将图甲的电路连接完整,要求:闭合开关后滑动变阻器的滑片向右滑时灯变亮;
(2)在确认电路和器材无误后,小明开始进行实验,当滑动变阻器的滑片P移到某位置时,电压表示数如图乙所示,为了测出小灯泡的额定功率,他应将滑片P向 (选填“左”或“右”)移动;
(3)小明在实验中移动滑片P时,突然小灯泡的灯丝烧断了,则电压表的示数将 (选填“变大”或“变小”);
(4)小明换用相同规格的小灯泡重新进行实验,实验结束后,他利用实验数据绘制了如图丙所示的图像。由图像可知:小灯泡的额定功率为 W;图像不是直线说明 ;
(5)小明做完实验后用如图丁所示的电路也测出了额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率。已知定值电阻的阻值为R0,电源电压保持不变,请完成下列实验步骤:
闭合开关,移动滑片P,使电流表A2的示数为 ,读出此时电流表A1的示数为I。则小灯泡的额定功率表达式: (用已知量和测量量表示)
26.(23-24九年级上·陕西西安陕师大附中·期末)如图-1,是“测量小灯泡的电功率”的实验电路,电源电压为4.5V且保持不变,小灯泡L的额定电压为2.5V。
(1)连接如图1所示电路时,开关S应处于断开状态,滑动变阻器的滑片P应置于最 (选填“左”或“右”)端。
(2)闭合开关S,观察到小灯泡L不亮,电压表有示数且接近电源电压,电流表指针几乎不偏转,移动滑动变阻器的滑片P,两表的示数均无变化,则故障原因可能是 。
(3)排除故障后,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,多次实验并将数据和现象记录在下表中。分析表中信息,回答下列问题。
实验次数
电压U/V
电流I/A
小灯泡亮度
电功率P/W
1
0.5
0.20
不亮
0.10
2
1.0
0.24
暗
0.24
3
2.0
0.32
较暗
0.64
4
2.5
正常亮
5
3.0
0.38
很亮
1.14
①小灯泡L在额定电压下工作时,电流表的指针位置如图-2所示,则电流表示数为 A,小灯泡L的额定功率为 W。
②第1次实验中,小灯泡L不亮的原因可能是 。
③分析数据还发现,通过小灯泡L的电流与其两端的电压不成正比,其原因可能是 。
(4)本次实验所选用的滑动变阻器的规格是 。
A.10Ω 2A B.20Ω 1A
考点9 多挡位电路的计算
27.(23-24九年级上·陕西西安西大附中·期末)如图甲是某品牌养生壶,该养生壶有加热挡和保温挡两个挡位。其内部简化电路图如图乙。R1和R2均为发热电阻,其部分参数如表所示:
额定电压
220 V
额定功率
加热挡
1100 W
保温挡
300 W
容量
2L
(1)当开关S1闭合,S2断开时,养生壶处于 挡;
(2)加热挡工作2min消耗的电能是多少 ?电阻R2的阻值是多少 ?
(3)若将2L的水从12℃加热到100℃,至少需要加热多长时间 ?[水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,水的比热容c=4.2×103J/(kg•℃)]
28.(23-24九年级上·陕西西安高新一中·期末)如图甲是某多功能电饭锅,具有加热和保温两挡功能(S1为总开关,S2为温控开关),其内部有两个加热电阻丝R1和R2(R1的电阻是40Ω,R2的电阻是202Ω)。某次将3kg初温为20℃的米和水加热到100℃,然后自动转入保温状态。表是电饭锅铭牌上的部分参数,求解下列问题。[米和水混合物的比热容为4.0×103J/(kg·℃)]
(1)加热过程中,米和水吸收的热量;
(2)正常加热时,通过电路的电流;
(3)分别计算出电饭锅处于加热挡和保温挡时电路中工作的总电阻R加热和R保温;
(4)在乙图虚线框内尝试将电饭锅的电路图补充完整。
容量/kg
3.0
额定电压/V
220
加热功率/W
1210
保温功率/W
200
29.(23-24九年级上·陕西西安铁一中·期末)如图为一款煲汤用的电热锅简化电路,额定电压是220V,为温控开关,发热电阻R1与R2的阻值恒定,R2阻值为44Ω,保温状态时R2的功率为11W,请解答:
(1)当同时闭合开关S、时,电热锅处于 (选填“加热”或“保温”)状态;
(2)电路处于加热状态正常工作时,电路的总功率为多少 ?
(3)电阻R1的阻值是多少 ?
(4)某天小明在家用电热锅烧水,将4kg水从25℃加热到100℃后又看了30min电视,此过程共消耗的电能,若电热锅加热状态时的加热效率为84%,计算看电视机时通过电视机的电流是多少 ?(水的比热容为)
30.(23-24九年级上·陕西西安西工大附中·期末)图甲是某电饭锅的简化电路原理图,R1和R2是阻值不变的加热电阻;R1=50Ω,S为温控开关,1、2是开关连接的触点。某次煮饭时,在加热状态下工作了一段时间后,开关S自动切换到保温状态。在保温状态下(如图乙)的转盘在1min内转动了5r。求:
(1)当S接2时,电饭锅处于 状态,该状态下电饭锅的发热功率为 W;
(2)R2阻值的大小为 ;
(3)用电高峰时,该电饭锅在加热状态下,14min内将2kg初温为20℃的水加热至沸腾(1个标准大气压),电饭锅的实际电压。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
31.(23-24九年级上·陕西西安陕师大附中·期末)如图所示,电源电压不变,只闭合开关后,电流表的示数为0.4A;断开开关,将电流表和电压表的位置互换,再将开关、均闭合后,电流表的示数为1A,电压表的示数为6V。则电源电压为 V,电阻的阻值为 Ω;两表位置互换前后,电阻的功率之比为 。
32.(23-24九年级上·陕西西安西大附中·期末)如图甲所示电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片从右端某一位置移动到正常发光的位置。此过程中电流表示数与两个电压表示数的关系图像如图乙所示,图像中曲线 (选填“a”或“b”)表示灯泡两端电压与电流的关系,电源电压为 V,灯泡的额定功率为 W。
33.(23-24九年级上·陕西咸阳秦都区·期末)如图甲,电源电压保持不变,R1为定值电阻,滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω,电压表的量程为0~15 V。闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片,得到电压表示数与滑动变阻器接入电路的电阻关系图像如图乙所示,则电源电压为 V,R1的阻值为 Ω,R1消耗的最小电功率为 W;为保证电压表安全,滑动变阻器 R2接入电路的最小阻值为 Ω。
34.(23-24九年级上·陕西西安高新三中·期末)实验小组在“探究小灯泡亮度与实际功率的关系”实验中,实验器材:电压恒为的电源、额定电压为的小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和若干导线。
(1)根据实验要求连接的电路如图-1所示,闭合开关S,发现小灯泡不发光,电流表无示数,电压表有示数且超过量程,则电路故障可能是小灯泡 ;
(2)排除故障后,同学们继续进行实验,记录的实验数据如下表,当电压表示数为时,电流表示数如图-2所示,为 A。分析表格数据可知:
①小灯泡的额定功率为 W;
②小灯泡的亮度随着实际功率的增大而 (选填“变亮”或“变暗”);
③小灯泡的灯丝电阻随着实际功率的增大而变大,其原因是小灯泡的灯丝电阻与 有关;
实验序号
电压U/V
电流I/A
电阻R/
电功率P/W
小灯泡的亮度
1
1.5
0.24
6.25
0.36
较暗
2
2.5
正常
3
3.0
0.32
9.38
0.96
很亮
(3)为了完成本次实验,所用滑动变阻器的最大阻值不能小于 ;
(4)实验后同学们想测量另一个额定电压为的小灯泡的额定功率,却发现电流表坏了,同学们交流讨论后,找来一个阻值未知的定值电阻,并观察滑动变阻器的铭牌得知其最大阻值为,设计了如图-3所示的电路图,也正确测出小灯泡的额定功率。请将下列实验步骤补充完整:
①闭合开关和,断开开关,调节滑片P至a端,电压表的示数为;再将滑片P调至b端,电压表示数为;
②闭合开关,断开开关和,调节滑片P,使电压表的示数为;
③不改变滑片P的位置,闭合开关,断开开关和,电压表示数为;
④则待测小灯泡的额定功率的表达式: (用、、、和表示)。
35.(23-24九年级上·陕西西安高新三中·期末)图甲是某具有加热、保温两挡的电饭煲内部的简化电路图,它的发热电阻是R1和R2,已知R2的阻值为400Ω,电饭煲正常工作时电压为220V,保温挡的额定功率为110W。
(1)按照安全用电的要求,将a、b两点接入家庭电路,完成连线;
(2)求电饭煲处于保温挡时的额定电流;
(3)求电饭煲加热挡的额定功率;
(4)有一次,悦悦同学发现,相同条件下煲饭时间更长,她猜想可能是因为其工作时实际电压偏低。于是,她关闭家里所有用电器,只让电饭煲以加热挡工作,发现在1分钟内电能表的转盘转了50转。电能表的铭牌如图乙所示,请通过计算判断,悦悦同学的猜想是否正确(不考虑电阻值随温度的变化)。
36.(23-24九年级上·陕西西安陕师大附中·期末)如图甲所示是西安某商业街的移动摊位安装的可显示电费的新型插座。某摊位使用如图乙所示的空气炸锅烹制食物,图丙是该空气炸锅加热部分的简化电路,其额定电压为220V,定值电阻和为发热电阻,其中。开关、、的通断可实现高、中、低三个挡位的调节,、不会同时闭合,只闭合时为中温挡,对应的额定功率为440W。求:
(1)的电阻是多少;
(2)低温挡正常工作时,的电功率是多少;
(3)高温挡正常工作5min,电流通过产生的热量是多少;
(4)若只有该空气炸锅一直以恒定电功率单独工作,使用前后插座的表盘示数如图甲、丁所示(西安电费是按峰谷分段计费,计费标准如下表)。请通过以上信息估算这次使用空气炸锅在高峰时间段消耗的电费是多少?
西安峰谷电价时段收费标准
高峰时间(7∶00~11∶00;19∶00~23∶00)
0.9元/度
平段时间(11∶00~19∶00)
0.6元/度
(23∶00~第二天7∶00)
0.3元/度
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专题08 电功率
考点1 电功率概念的辨析和估测
1.(23-24九年级上·陕西西安高新三中·期末)商场中,卖微波炉的售货员和顾客发生了争执。售货员说:微波炉很省电,用一次花不了多少电费;顾客说:我觉得微波炉很费电,我家的微波炉一开就“烧保险”。从物理学的角度看,售货员所说的“省电”和顾客所说的“费电”分别指的是微波炉在使用时( )
A.消耗较少的电能,消耗较多的电能 B.电功率较小,电功率较大
C.电功率较小,消耗较多的电能 D.消耗较少的电能,电功率较大
【答案】D
【详解】售货员认为微波炉很省电,是说微波炉的电功率大,但加热食物用时很短,消耗的电能并不多,所以“微波炉很省电,用一次花不了多少电费”,即售货员是从消耗较少的电能角度说的;顾客是从电功率角度考虑的,因为微波炉属于大功率用电器,工作时电路中电流很大,会烧断保险丝,相同时间内消耗的电能多,所以认为很“费电”。
故选D。
2.(23-24九年级上·陕西西安交大附中·期末)小华家新买了一个家用电饭锅,其额定功率约为( )
A.12W B.120W C.1200W D.6000W
【答案】C
【详解】家用电饭锅是大功率用电器,根据生活经验可知,它的额定功率在1000W左右,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
3.(23-24九年级上·陕西西安莲湖区·期末)为践行节能环保的理念,小明家将白炽灯更换成如图所示的节能灯。节能灯正常工作时通过的电流约为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】节能灯的功率大于20W左右,因而工作时通过的电流
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
考点2 电功率的简单计算
4.(23-24九年级上·陕西宝鸡陈仓区·期末)如图甲所示,小灯泡额定电压为,开关闭合后,小灯泡正常发光,通过定值电阻R和小灯泡L的电流与电压关系如图乙,则小灯泡正常发光时的电流为 A,通电,定值电阻R产生的热量为 J。若将定值电阻R和小灯泡L并联在另一电源上,测得通过定值电阻R的电流为,则更换后电源电压为 V,小灯泡此时的功率为 W。
【答案】 0.2 2 1.5 0.225
【详解】[1]由图乙可知,当电压为2.5V时,电流为0.2A。
[2]由图乙可知,定值电阻的阻值为
定值电阻R产生的热量为
[3] 定值电阻R和小灯泡L并联,通过定值电阻R的电流为,电阻两端的电压为
电源电压和灯泡两端的电压都为1.5V。
[4]由乙图可知,灯泡此时的电流为0.15A,小灯泡此时的电功率为
5.(23-24九年级上·陕西西安曲江一中·期末)灯泡L和定值电阻R的电流与其电压的关系如图甲所示,则定值电阻R的阻值为 Ω,若将它们串联在如图乙所示电路中,当电流为0.6A时,电源电压为 V;此时小灯泡的实际功率为 W。
【答案】 10 8 1.2
【详解】[1]定值电阻R的阻值
[2]由图可知,当电流为0.6A时,灯泡两端的电压为2V,定值电阻R两端的电压
故电源电压
[3]此时小灯泡的实际功率
考点3 电功率的比例计算
6.(23-24九年级上·陕西榆林子洲·期末)如图所示,将灯L1、L2按甲、乙两种方式接在电压均为U的两个电路中,L1在甲、乙两个电路中的电功率分别为4W和9W,设两灯丝的电阻不变,下列说法中正确的是( )
A.L1、L2两灯灯丝电阻之比为1∶2 B.甲图中灯L1、L2的功率之比为1∶2
C.甲、乙两图中灯L1两端的电压之比为2∶3 D.甲、乙两图中电路消耗的总功率之比为4∶9
【答案】C
【详解】C.甲图中灯L1的功率,乙图中灯L1的功率,L1在甲、乙两个电路中的电功率分别为4W和9W,可得
解得
故C正确;
AB.在图甲中,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,由,甲图灯L1两端的电压与电源的电压之比为
解得
由可得,甲图中两灯泡消耗的电功率之比为
故A、B错误;
D.甲图中电路消耗的总功率
因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,乙图电路消耗的总功率
则
故D错误。
故选C。
7.(23-24九年级上·陕西西安西咸新区·期末)在如图所示的电路中,电源电压保持不变,当开关闭合、断开,甲、乙为电流表时,两表示数之比,则 ;当开关闭合,甲、乙两表为电压表时,两表示数之比 ,消耗的电功率之比为 。
【答案】 1∶2 3∶2 1∶2
【详解】[1]当开关S1闭合S2断开,甲、乙为电流表时,R1和R2并联,甲电流表测R2支路的电流,乙电流表测干路电流;因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过两电阻的电流之比
因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,由可得,两电阻的阻值之比
[2]当开关S1、S2闭合,甲、乙两表为电压表时,R1与R2串联,甲电压表测电源的电压,乙电压表测R2两端的电压,因串联电路中各处的电流相等,所以,两电阻两端的电压之比
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,两电压表的示数之比
[3]R1、R2消耗的电功率之比
8.(23-24九年级上·陕西西安长安区·期末)如图所示,a、b、c分别是三只电表,,,电源电压恒为12V,闭合开关S,当电表a、b均为电流表、c为电压表时,电表a的示数为 A,电路总功率为;当电表a、b均为电压表、c为电流表时,电表b的示数为 V,的功率为,则 。
【答案】 0.6 8
【详解】[1][2][3]闭合开关S,当电表a、b为电流表,c为电压表时,R1、R2并联,电流表a测量R2支路的电流,电流表b测量干路电流;根据并联电路的电压特点可知,R2两端的电压
通过R2支路的电流为
即电表a的示数为0.6A。通过R1支路的电流为
干路电流为
电路总功率为
当电表a、b为电压表,c为电流表,R1、R2串联,电压表a测量电源电压,电压表b测量R2两端的电压;由串联电路的电阻特点可知,电路中的总电阻
电路中的电流
则R2两端的电压为
即电表b的示数为8V,R1的功率为
则
考点4 额定功率的应用
9.(23-24九年级上·陕西西安西大附中·期末)现有灯泡L1和L2,分别标有“12V,6W”和“6V, 6W”字样,若将他们并联在6V的电源两端,则 (选填“L1”或“L2”)较亮,此时干路中的电流是 A。若将他们串联在电源电压为12V的电路中,则灯泡L1的实际功率是 W。(忽略温度对灯丝电阻的影响)
【答案】 L2 1.25 3.84
【详解】[1]灯泡L1、L2上分别标有“12V,6W”“6V,6W”, 若将他们并联在6V的电源两端,则两灯的电压分别为6V,则L1电功率小于6W,L2电功率等于6W,因此L2较亮。
[2]由可得,两灯泡的额定电流分别为
,
由欧姆定律得,两灯泡的电阻
,
此时L1的实际电流
此时干路中的电流是
两只灯泡串联使用时,由于串联电路中各处的电流相等,由欧姆定律得,电路电流为
灯泡L1的实际功率
10.(23-24九年级上·陕西西安莲湖区·期末)在物理实验课上,将标有“”的灯泡接在电压恒为的电源上,为使灯泡正常工作,需要 (选填“串联”或“并联”)一个 的定值电阻,此定值电阻消耗的功率为 W。
【答案】 串联 4 1
【详解】[1]因电源电压高于灯泡额定电压,需要串联一个电阻。
[2][3]灯泡正常工作时电流为
根据串联电路电压规律,灯泡正常工作时,定值电阻分得的电压为
串联电流相等,则定值电阻阻值为
定值电阻消耗的功率为
11.(23-24九年级上·陕西西安铁一中·期末)将“6V,3W”和“6V,6W”的两只灯泡和串联后接在电源两端,不考虑温度对灯丝电阻的影响,则( )
A.灯泡正常发光时的电阻为3Ω
B.灯泡比灯泡更亮
C.当灯泡正常发光时,灯泡的实际功率是1.5W
D.为保证两灯安全,电源允许提供的最大电压为12V
【答案】C
【详解】A.灯泡正常发光时的电阻为
故A不符合题意;
B.灯泡正常发光时的电阻为
两个灯泡串联,通过它们的电流相等,灯泡L2比灯泡L1电阻小,根据P=I2R可知,灯泡L2实际功率小,灯泡比灯泡更暗些,故B不符合题意;
C.两灯泡的额定电流分别为
当灯泡正常发光时,通过电路的电流是0.5A,灯泡L2的实际功率
P=I2R2=(0.5A)2×6Ω=1.5W
故C符合题意;
D.因为串联电路电流处处相等,在不损坏小灯泡的前提下,只能保证电流较小的灯泡正常发光,由此电路中的最大电流应为0.5A;电路中允许接的最大电压
U=I(R1+R2)=0.5A×(12Ω+6Ω)=9V
故D不符合题意。
故选C。
12.(23-24九年级上·陕西西安西咸新区·期末)现有“6V 3W”和“12V 6W”字样的甲、乙两只灯泡,不考虑灯丝电阻的变化。下列说法正确的是( )
A.两只灯泡接入电路后,乙灯泡一定更亮
B.通电时间相同时,甲灯泡消耗的电能一定比乙灯泡多
C.两只灯泡串联工作时,通电相同时间,甲灯泡产生的热量一定比乙灯泡少
D.两只灯泡并联工作时,干路中允许通过的最大电流为1A
【答案】C
【详解】A.“6V 3W”和“12V 6W”分别表示甲、乙两灯的额定电压和额定功率,当两灯都正常工作时,因为乙灯的额定功率大,所以乙灯亮,但两灯是否正常工作未知,所以无法判断哪个灯更亮,故A错误;
B.由于两灯的实际功率未知,而电功率是表示电流做功快慢的物理量,所以电流通过两灯做功的快慢无法确定,故B错误;
C.由可得,甲灯的电阻为
乙灯的电阻
由串联电路的电流特点知,两只灯泡串联工作时,通过的电流相等,由Q=I2Rt知,相等时间里甲灯产生热量小于乙,故C正确;
D.甲的额定电压小于乙,由并联电路的电压规律知,甲和乙灯并联时,电源电压最大为
U=U实乙=U额甲=6V
由并联电路的电流规律和欧姆定律可得,干路中允许通过的最大电流为
故D错误。
故选C。
13.(23-24九年级上·陕西咸阳秦都区·期末)有两只普通白炽灯泡L1、L2,其中L1标有“220V 40W”、 L2标有“110V 40W”。两灯都正常发光时( )
A. L2比L1亮 B. L1比L2亮 C. L1、L2一样亮 D.无法判断
【答案】C
【详解】两只普通白炽灯泡L1、L2都正常发光时,两灯的实际功率都等于各自的额定功率,由题意可知,两只普通白炽灯泡的额定功率相等,正常发光时的实际功率相等,则两灯一样亮,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
考点5 含有变阻器电路的动态分析
14.(23-24九年级上·陕西宝鸡陈仓区·期末)如图所示是科技小组设计的监测河水流速变化的装置原理图,机翼状的探头始终浸没在水中,通过连杆带动滑动变阻器的滑片P上下移动,电源电压保持不变。闭合开关S,当水流的速度变大时( )
A.电压表的示数变大 B.电流表的示数变小
C.电路消耗的总功率变小 D.电压表示数与电流表示数的比值变小
【答案】D
【详解】由图可知,该电路为串联电路,电流表测电路中的电流,电压表测滑动变阻器两端的电压;
ABC.当水流的速度变大时,根据液体流速与压强关系可知,机翼状的探头会向上移动,此时滑动变阻器连入电路的电阻减小,根据串联分压原理可知,电压表示数变小;此时总电阻变小,根据可知,电流表示数变大;由于电源电压不变,根据可知,电路总功率变大。故ABC不符合题意;
D.电压表示数与电流表示数的比值就是滑动变阻器的阻值,滑动变阻器阻值变小,因此电压表示数与电流表示数的比值变小。故D符合题意。
故选D。
15.(23-24九年级上·陕西西安八十五中·期末)图是人体身高测量仪的电路示意图,R0是定值电阻,R是滑动变阻器,电源电压保持不变,滑片会随身高上下平移。当开关闭合,被测身高增加时( )
A.电流表的示数变小 B.电压表的示数变大
C.电压表的示数与电流表的示数比值变大 D.定值电阻R0消耗的电功率变大
【答案】D
【详解】AB.由电路图可知,定值电阻与滑动变阻器串联接入电路,电压表测滑动变阻器两端电压,电流表测电路中的电流。当被测身高增加时,滑动变阻器电阻棒接入电路的长度变短,滑动变阻器接入电路的阻值变小,电路中的总电阻变小,由欧姆定律可知电路中的电流变大,即电流表的示数变大;由U=IR可知,定值电阻R0两端的电压变大,根据串联电路中总电压等于各分电压之和可知,滑动变阻器两端的电压变小,即电压表的示数变小;故AB错误;
C.由上述可知,电压表测滑动变阻器两端电压,电流表测电路中的电流,因此电压表的示数与电流表的示数比值为滑动变阻器的阻值,当被测身高增加时,滑动变阻器电阻棒接入电路的长度变短,滑动变阻器接入电路的阻值变小,因此电压表的示数与电流表的示数比值变小,故C错误;
D.通过定值电阻R0的电流变大,定值电阻R0阻值不变,根据P=I2R可知,定值电阻R0消耗的功率变大,故D正确。
故选D。
考点6 含有变阻器电路的动态计算
16.(23-24九年级上·陕西安康石泉县·期末)在图-1所示的电路中,移动滑动变阻器滑片使电阻接入电路的阻值改变,定值电阻两端的电压与滑动变阻器接入电路的电阻阻值的变化情况如图-2所示。下列说法正确的是( )
A.滑动变阻器向右滑动时,电压表示数变小
B.滑片移到端时,通过电阻的电流为
C.电阻的阻值为
D.当滑片移到中点时,此时的电功率为
【答案】D
【详解】A.电阻R1与电滑动变阻器R2串联,电压表并联在电阻R1两端,测量R1两端的电压,滑动变阻器向右滑动时,接入电路的阻值变小,根据串联电阻的分压特点可知,滑动变阻器分到的电压变小,根据串联电路的电压特点可知,电阻R1两端分到的电压变大,即电压表示数变大,故A错误;
B.滑片P移到b端时,只有R1接入电路,由图-2可知,电压表示数为6V,即电源电压为
滑片P移到a端时,滑动变阻器全部接入电路,由图-2可知,R2=20Ω,此时电压表的示数为2V,通过电阻R2的电流为
故B错误;
C.电阻R1的阻值为
故C错误;
D.当滑片P移到中点时,滑动变阻器接入的阻值为
由图-2可知,此时电压表的示数为3V,电阻R1的电功率为
故D正确。
故选D。
17.(23-24九年级上·陕西西安交大附中·期末)如图-1所示电路,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片从最右端调节至小灯泡正常发光,电流表与两电压表示数的关系图像如图-2所示。则图像 (选填“①”或“②”)是电流表与电压表V1的示数变化关系的图像,电源电压为 V;小灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路中的阻值为 ,小灯泡的额定功率为 W。
【答案】 ① 10 3.75 5.6
【详解】[1]由图1知,小灯泡与滑动变阻器串联在电路中,电压表V1测小灯泡两端的电压,V2测变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。滑片从最右端调节到小灯泡正常发光的过程,变阻器接入电路的阻值变小,据串联电路的分压特点知,变阻器两端的电压变小,V2示数变小,小灯泡两端电压变大,V1示数变大,电路的总电阻变小,电源电压不变,据欧姆定律知,电路的电流变大,电流表示数变大,所以①是电流表与电压表V1的示数变化关系图像,②是电流表与电压表V2示数变化关系图像。
[2]由图2知,电路的电流为0.2A时,V1示数为1V,V2的示数为9V,据串联电路的电压特点知,电源电压
U=U1+U2=1V+9V=10V
[3]由题意知,小灯泡正常发光时,电路中的电流变大,由图示知,小灯泡正常发光时的电流为0.8A,此时变阻器两端的电压为3V,变阻器接入电路的阻值
[4]正常发光时,小灯泡两端的电压
UL=U-U2′=10V-3V=7V
小灯泡的额定功率
18.(23-24九年级上·陕西西安铁一中·期末)如图甲所示电路,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~15V,滑动变阻器规格为“?,1A”。闭合开关S,在保证所有元件安全的情况下,最大范围移动滑动变阻器滑片,绘制出电流表示数与电压表示数关系如图乙所示,其中灯泡的图像如图丙所示,电源电压为 V,滑动变阻器R的最大阻值为 Ω,灯泡的额定功率为 W。
【答案】 10 30 3
【详解】[1]由图可知,灯与R串联,电压表测R的电压,滑片至最右端时,R最大,而U电源一定;由得,I最小,由图乙可知,I=0.3A时,UL=1V,所以
[2]滑动变阻器R的最大阻值
[3]滑片向左滑,I变大,由图乙可知,I2=0.5A,由图丙可知,I2=0.5A时,UL=6V,所以
19.(23-24九年级上·陕西西安八十五中·期末)如图-1所示的电路中.电源电压保持不变,为定值电阻。当滑动变阻器的滑片P从a点移到b点时,滑动变阻器的图像如图-2所示。在滑片P移动过程中,电压表的示数与电流表的示数比值 (选填“变大”“变小”或“不变”);电源电压为 V;定值电阻的阻值为 ,该电路消耗的最大电功率为 W。
【答案】 变小 18 30 10.8
【详解】由图1知道,R1与R2串联,电压表测量滑动变阻器R2两端的电压,电流表测量电路中的电流。
[1]由图-2知道,当滑动变阻器R2的滑片P从a点移到b点时电流表的示数变大,由欧姆定律知滑动变阻器的电阻变小,由知道,电压表的示数与电流表的示数比值等于滑动变阻器的阻值,即电压表的示数与电流表的示数比值变小。
[2][3]由图像知道,此时电路中的电流Ia=0.3A,R2两端的电压U2=9V,串联电路中总电压等于各分电压之和,所以电源的电压
①
由图像知道,这时电路中电流为Ib=0.4A,R2两端的电压U2′=6V,则
②
联立①②解得
R1=30Ω
U=18V
[4]当滑动变阻器接入电路的电阻为零时,电路消耗的电功率最大,该电路消耗的最大电功率为
20.(23-24九年级上·陕西西安西大附中·期末)如图所示为某种握力计和它的工作原理示意图。电源电压不变,握力计显示表是由电流表改装而成,定值电阻R2阻值为5Ω。不施加力时弹簧一端的滑片P在电阻R1的最上端(弹簧及连片的电阻不计)。使用握力计时电路中电流变化的范围为0.1~0.6A,则下列说法正确的是( )
A.握力减小时,电压表示数与电流表示数比值变小
B.握力最大时,电路中的电流为0.6A
C.R1连入电路的阻值变化范围是0~30Ω
D.电路消耗的总功率变化范围是0.3~1.8W
【答案】D
【详解】由电路图可知,两电阻串联,电压表测量R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
A.R2为定值电阻,其阻值不变,电压表与电流表示数的比值为R2的阻值,即电压表示数与电流表示数的比值不变,故A错误;
B.由电路图可知,握力最大时,滑动变阻器阻值全部接入电路,此时电路中电阻最大,电路中电流最小,为0.1A,故B错误;
C.由电路图可知,只有R2接入电路,电路中电阻最小,电路中电流最大,由得,电源电压
滑动变阻器阻值全部接入电路时,由得,电路中总电阻为
滑动变阻器接入电路的最大阻值
所以R1连入电路的阻值变化范围0~25Ω,故C错误;
D.电路消耗的总功率最大为
电路消耗的总功率最小为
所以电路消耗的总功率变化范围是0.6~1.8W,故D错误。
故选D。
考点7 含有敏感电阻的动态计算
21.(23-24九年级上·陕西西安莲湖区·期末)近年来,我国航天事业取得了辉煌成就。如图-1所示,这是航天迷小明设计的模拟检测飞船舱体气压的电路,电源电压保持不变,为的定值电阻,R为压力传感器,其阻值随环境气压的变化规律如图-2所示。将R置于舱体中,舱体置于真空室中,舱体不漏气时,电压表示数为,舱体内气压为。随着舱体气压的变大,电压表的示数 (选填“变大”“变小”或“不变”);当舱体不漏气时,通过压力传感器R的电流为 A,通电定值电阻产生的热量为 J;若电压表示数为,此时舱内的气压值为 。
【答案】 变大 0.2 200
【详解】[1]由图可知,定值电阻与压敏电阻R串联,电压表测两端的电压,随着舱体气压的变大,压敏电阻R阻值变小,其两端电压变小,电源电压不变,定值电阻变大,即电压表的示数变大。
[2]根据题意可知,舱体不漏气时,电压表示数为,舱体内气压为,压敏电阻R接入电路的阻值是10Ω,则为的定值电阻,因为是串联电路,所以通过压力传感器R的电流为等于通过的电流,即
[3]此电路为纯电阻电路,通电定值电阻产生的热量等于其消耗的电能,即
[4]根据[2]可知,电源电压为
若电压表示数为,此时电路中的电流
由欧姆定律可知,此时电路中的总电阻
则压敏电阻的阻值
由图乙可知,此时舱内的气压值为
22.(23-24九年级上·陕西宝鸡陈仓区·期末)如图所示,是科研小组设计的湿度监测装置的简化电路图,已知电源电压为12V,定值电阻R0的阻值为30Ω,电流表的量程为0~200mA,电压表的量程为0~9V,湿敏电阻R的阻值随湿度RH变化关系如表所示,在电路安全工作的前提下,下列分析正确的是( )
湿度RH/%
0
20
40
60
80
100
湿敏电阻R/Ω
10
30
50
70
90
110
A.当湿度RH上升时,电压表的示数变小
B.当电流表的示数为0.15A时,R的阻值为80Ω
C.当湿度为50%时,电路消耗的总功率为1.6W
D.该装置能监测湿度的最大值为100%
【答案】C
【详解】A.闭合开关,两电阻串联接入电路,电压表测湿敏电阻两端的电压,电流表测通过电路的电流;由表格可知当空气湿度增加时,湿敏电阻的阻值变大,根据串联电路分压规律,电压表的示数变大,故A错误;
B.已知电源电压为12V,定值电阻R0的阻值为30Ω,当电流表的示数为0.15A时,由欧姆定律可得,电路中的总电阻
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,湿敏电阻的阻值
故B错误;
C.根据表格中湿度与对应的湿敏电阻的阻值关系,当湿度为50%时,湿敏电阻的阻值为R′=60Ω,已知电源电压为12V,定值电阻R0的阻值为30Ω,根据
得电路消耗的总功率
故C正确;
D.由表格可知当空气湿度增加时,湿敏电阻的阻值变大,根据串联电路分压规律,当电压表的示数最大为9V时湿敏电阻的阻值最大,对应的湿度最大,电压表的量程为0~9V,当电压表的示数U大=9V时,湿敏电阻接入电路的阻值最大,此时R0两端的电压
U0=U-U大=12V-9V=3V
因串联电路中各处的电流相等,根据欧姆定律可得此时通过电路的电流
由欧姆定律可得,湿敏电阻的最大阻值
由表格数据可知,此时的湿度为80%,所以,该装置能监测湿度的最大值为80%,故D错误。
故选C。
考点8 电功率的测量
23.(23-24九年级上·陕西安康石泉县·期末)在测量额定电压为小灯泡的电功率实验中,电源是三节新干电池。
(1)请用笔画线代替导线,将图-1的电路连接完整;
(2)在连接电路时,开关应处于 (选填“断开”或“闭合”)状态;
(3)闭合开关,发现电流表示无示数,移动滑动变阻器滑片P,电压表示数始终接近电源电压,造成这一现象的可能原因是灯泡 (选填“短路”或“断路”);
(4)移动滑动变阻器滑片P,电压表示数如图-2所示,为 V,此时电流表示数为,则此时小灯泡的实际功率为 W;
(5)继续移动滑动变阻器滑片P,当电压表的示数为 时,小灯泡正常发光,读出电流表示数,可测得额定功率;
(6)分析实验现象可以发现,小灯泡两端的电压越高,小灯泡越亮,它的实际功率越 。
【答案】 断开 断路 3 0.72 4 大
【详解】(1)[1]根据题意知道,滑动变阻器与小灯泡串联,电压表与小灯泡并联,因为灯泡的额定电压为4V,所以电压表应选0~15V的量程,滑动变阻器采用“一上一下”的原则接线,如答案所示。
(2)[2]为了保护电路,闭合开关前断开开关。
(3)[3]若灯泡短路,则电压表示数为0,电路为通路,电流表有示数,不符合题意;
若灯泡断路,则电流表示数为0,电压表串联在电路中,测电源电压,故移动滑动变阻器的滑片P,电压表示数始终接近电源电压,符合题意;
若变阻器断路,整个电路断路,两表都没有示数,不符合题意;
故按图甲连接好电路后,闭合开关,发现电流表无示数,移动滑动变阻器的滑片P,电压表示数始终接近电源电压,造成这一现象的原因可能是灯泡断路。
(4)[4]电压表是大量程,其分度值是0.5V,故此时的示数是3V。
[5]由知道,此时小灯泡的实际功率为
(5)[6]小灯泡正常发光,电压应为额定电压为4V,小灯泡正常发光,读出电流表示数,可测得额定功率。
(6)[7]小灯泡两端的电压越大,小灯泡的实际功率越大,小灯泡越亮。
24.(23-24九年级上·陕西西安长安区·期末)小明在“测量小灯泡的电功率”的实验中,选择了额定电压为2.5V的小灯泡,电源电压保持6V不变,滑动变阻器规格为“1A”,连接电路如图甲所示。
(1)为了使滑片右移时灯的亮度变亮,请你帮小明用笔画代替导线连接好图甲中的电路;
(2)连接好电路后,闭合开关,发现灯泡不亮,同时发现电流表有示数,电压表无示数,则电路中存在的故障可能是 ;
(3)排除故障后,调节滑动变阻器滑片,当电压表示数如图乙所示,此时小灯泡两端的电压是 V,想使小灯泡正常发光,则应将滑片向 (选填“左”或“右”)移动一些;
(4)完成了上述的实验后,小明还想测另一只额定电压为的小灯泡的额定电功率,但发现电流表损坏.小明利用阻值已知的定值电阻,设计了如图丙所示的电路,并操作如下:
①依据电路图连接好电路,只闭合开关S、,调节滑动变阻器,使电压表的示数为;
②保持滑动变阻器滑片位置不变,只闭合开关 ,读出电压表示数为;
③小灯泡的额定功率 。(用、和表示)
【答案】 灯泡短路 1.8 右 S、
【详解】(1)[1]滑片右移时灯的亮度变亮,可知电路的电流变大,电路的电阻变小,故变阻器右下接线柱连入电路中与灯泡串联,如下所示:
(2)[2]连接好电路后,闭合开关,发现电流表有示数,电路为通路,发现灯泡不亮,电压表无示数,则电路中存在的故障可能是灯泡短路。
(3)[3][4]排除故障后,调节滑动变阻器滑片,当电压表示数如图乙所示,电压表选用小量程,分度值为0.1V,此时小灯泡两端的电压1.8V,灯在额定电压2.5V时正常发光,故应增大灯的电压,根据串联电路电压的规律要减小变阻器的电压,由分压原理,要减小变阻器连入电路的电阻,故想使小灯泡正常发光,则应将滑片向右移动一些。
(4)在①中,只闭合开关S、,电压表测灯的电压,调节滑动变阻器,使电压表的示数为,此时灯正常发光;保持滑片位置不动,通过开关的转换,使电压表测灯与定值电阻的电压,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,可求出此时定值电阻的电压,由欧姆定律可求出灯的额定电流,根据P=UI可求出灯的额定功率。
②[5]在①中,只闭合开关S、,电压表测灯的电压,调节滑动变阻器,使电压表的示数为,灯正常发光;保持滑动变阻器滑片位置不变,只闭合开关S、,电压表测定值电阻和灯的电压,读出电压表示数为;
③[6]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,此时定值电阻的电压
U0=U2-U1
由欧姆定律通过定值电阻的电流为
即灯的额定电流,小灯泡的额定功率表达式
25.(23-24九年级上·陕西宝鸡陈仓区·期末)小明利用如图甲所示的电路,测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率。电源电压为3V,滑动变阻器最大阻值为20Ω。
(1)请用笔画线代替导线将图甲的电路连接完整,要求:闭合开关后滑动变阻器的滑片向右滑时灯变亮;
(2)在确认电路和器材无误后,小明开始进行实验,当滑动变阻器的滑片P移到某位置时,电压表示数如图乙所示,为了测出小灯泡的额定功率,他应将滑片P向 (选填“左”或“右”)移动;
(3)小明在实验中移动滑片P时,突然小灯泡的灯丝烧断了,则电压表的示数将 (选填“变大”或“变小”);
(4)小明换用相同规格的小灯泡重新进行实验,实验结束后,他利用实验数据绘制了如图丙所示的图像。由图像可知:小灯泡的额定功率为 W;图像不是直线说明 ;
(5)小明做完实验后用如图丁所示的电路也测出了额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率。已知定值电阻的阻值为R0,电源电压保持不变,请完成下列实验步骤:
闭合开关,移动滑片P,使电流表A2的示数为 ,读出此时电流表A1的示数为I。则小灯泡的额定功率表达式: (用已知量和测量量表示)
【答案】 右 变大 0.5 见详解
【详解】(1)[1]闭合开关后滑动变阻器的滑片向右滑时灯变亮,表明接入电阻变小,故滑动变阻器应接入下端右边的接线柱,如答案所示。
(2)[2]电压表示数如图乙所示,电压表接入量程为0~3V,分度值为0.1V,读数为2.1V,而灯泡额定电压为2.5V,为了增大小灯泡两端电压,根据串联电路分压的规律,应将滑动变阻器接入阻值变小,即滑片P向右移动。
(3)[3]小灯泡的灯丝烧断了,电压表两接线柱仍与电源两极为通路,相当于测电源电压,则电压表的示数将变大。
(4)[4][5]由图像可知:当灯泡正常发光,即电压为2.5V,对应的额定电流为0.2A,故小灯泡的额定功率为
灯泡的实际功率随电压的增加而增加,温度也随变高,灯泡的图像不是直线表明电阻在不断改变,说明灯丝的电阻随温度的改变而改变。
(5)[6][7]闭合开关,R0与L并联,A1测L的电流,A2测R0的电流,根据并联电路电压的规律,如果灯泡正常发光,即电压为2.5V,则R0两端电压也为2.5V,故移动滑片P,使电流表A2的示数为
读出此时电流表A1的示数为I。则小灯泡的额定功率表达式为
26.(23-24九年级上·陕西西安陕师大附中·期末)如图-1,是“测量小灯泡的电功率”的实验电路,电源电压为4.5V且保持不变,小灯泡L的额定电压为2.5V。
(1)连接如图1所示电路时,开关S应处于断开状态,滑动变阻器的滑片P应置于最 (选填“左”或“右”)端。
(2)闭合开关S,观察到小灯泡L不亮,电压表有示数且接近电源电压,电流表指针几乎不偏转,移动滑动变阻器的滑片P,两表的示数均无变化,则故障原因可能是 。
(3)排除故障后,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,多次实验并将数据和现象记录在下表中。分析表中信息,回答下列问题。
实验次数
电压U/V
电流I/A
小灯泡亮度
电功率P/W
1
0.5
0.20
不亮
0.10
2
1.0
0.24
暗
0.24
3
2.0
0.32
较暗
0.64
4
2.5
正常亮
5
3.0
0.38
很亮
1.14
①小灯泡L在额定电压下工作时,电流表的指针位置如图-2所示,则电流表示数为 A,小灯泡L的额定功率为 W。
②第1次实验中,小灯泡L不亮的原因可能是 。
③分析数据还发现,通过小灯泡L的电流与其两端的电压不成正比,其原因可能是 。
(4)本次实验所选用的滑动变阻器的规格是 。
A.10Ω 2A B.20Ω 1A
【答案】 右 小灯泡L断路 0.36 0.90 小灯泡L实际功率太小(其他答案合理即可得分) 灯丝电阻随温度的升高而增大 B
【详解】(1)[1]连接电路时,为保护电路,开关应处于断开状态,滑动变阻器滑片应置于阻值最大处,由图可知应置于最右端。
(2)[2]闭合开关,灯泡不亮,电流表示数几乎为零,可能电路有断路发生,电压表示数接近电源电压,说明电压表到电源间是通路,所以电路故障可能是灯泡断路。
(3)[3]如图所示,电流表所选量程为0~0.6A,分度值为0.02A,所以电流表示数为0.36A。
[4]灯泡的额定电压2.5V,此时的电流为0.36A,则灯泡的额定功率为
[5]由表中数据知,第一次实验滑动变阻器连入电路电阻较大,电路的总电阻较大,电路中电流很小,实际功率太小,不能使灯泡发光。
[6]灯丝的阻值会受温度的影响,温度越高阻值越大,所以灯泡的电流与两端的电压不成正比。
(4)[7]由第一组实验数据可知,灯泡两端电压为0.5V,所以滑动变阻器两端电压为4V,灯泡和滑动变阻器串联,所以滑动变阻器电流等于灯泡电流为0.20A,故滑动变阻器此时电阻为
故选B。
考点9 多挡位电路的计算
27.(23-24九年级上·陕西西安西大附中·期末)如图甲是某品牌养生壶,该养生壶有加热挡和保温挡两个挡位。其内部简化电路图如图乙。R1和R2均为发热电阻,其部分参数如表所示:
额定电压
220 V
额定功率
加热挡
1100 W
保温挡
300 W
容量
2L
(1)当开关S1闭合,S2断开时,养生壶处于 挡;
(2)加热挡工作2min消耗的电能是多少 ?电阻R2的阻值是多少 ?
(3)若将2L的水从12℃加热到100℃,至少需要加热多长时间 ?[水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,水的比热容c=4.2×103J/(kg•℃)]
【答案】 保温 1.32×105J 60.5Ω 672s
【详解】(1)[1]由电路图可知,闭合开关S1、S2时,电阻R1与R2并联,电路电阻最小,由得,电路电功率最小,为加热挡;当开关S1闭合,S2断开时,电路为R1的简单电路,此时电路中的总电阻最大(比并联的总电阻大),由得,,处于保温挡。
(2)[2]根据得,加热挡工作2min消耗的电能为
[3]R2的电功率为
由得,R2的电阻为
(3)[4]由得,水的质量为
标准大气压下水的沸点为100℃,加热过程水吸收的热量为
由得,加热的最少时间为
答: (2)加热挡工作2min消耗的电能是1.32×102J;电阻R2的阻值是60.5Ω;
(3)若将5L的水从12℃加热到100℃,至少需要加热672s。
28.(23-24九年级上·陕西西安高新一中·期末)如图甲是某多功能电饭锅,具有加热和保温两挡功能(S1为总开关,S2为温控开关),其内部有两个加热电阻丝R1和R2(R1的电阻是40Ω,R2的电阻是202Ω)。某次将3kg初温为20℃的米和水加热到100℃,然后自动转入保温状态。表是电饭锅铭牌上的部分参数,求解下列问题。[米和水混合物的比热容为4.0×103J/(kg·℃)]
(1)加热过程中,米和水吸收的热量;
(2)正常加热时,通过电路的电流;
(3)分别计算出电饭锅处于加热挡和保温挡时电路中工作的总电阻R加热和R保温;
(4)在乙图虚线框内尝试将电饭锅的电路图补充完整。
容量/kg
3.0
额定电压/V
220
加热功率/W
1210
保温功率/W
200
【答案】(1)9.6×105J;(2)5.5A;(3)40Ω,242Ω;(4)
【详解】解:(1)加热过程中,米和水吸收的热量为
Q吸=cm(t-t0)=4.0×103J/(kg·℃)×3kg×(100℃-20℃)=9.6×105J
(2)正常加热时,通过电路的电流为
(3)加热挡的总电阻为
保温挡的总电阻为
(4)因为
R加热=40Ω=R1
R保温=242Ω=R1+R2
所以保温时,R1和R2串联,加热时R1单独接入电路,R2被短路,所以S2与R2并联,如图所示:
答:(1)加热过程中,米和水吸收的热量为9.6×105J;
(2)正常加热时,通过电路的电流为5.5A;
(3)电饭锅处于加热挡和保温挡时电路中工作的总电阻分别为40Ω和242Ω;
(4)电饭锅的电路图如上图所示。
29.(23-24九年级上·陕西西安铁一中·期末)如图为一款煲汤用的电热锅简化电路,额定电压是220V,为温控开关,发热电阻R1与R2的阻值恒定,R2阻值为44Ω,保温状态时R2的功率为11W,请解答:
(1)当同时闭合开关S、时,电热锅处于 (选填“加热”或“保温”)状态;
(2)电路处于加热状态正常工作时,电路的总功率为多少 ?
(3)电阻R1的阻值是多少 ?
(4)某天小明在家用电热锅烧水,将4kg水从25℃加热到100℃后又看了30min电视,此过程共消耗的电能,若电热锅加热状态时的加热效率为84%,计算看电视机时通过电视机的电流是多少 ?(水的比热容为)
【答案】 加热 1100W 396Ω 1A
【详解】(1)[1]当同时闭合开关S、S1时,R1被短路,只有电阻R2接入电路,此时电路电阻最小,根据可知,此时电路功率最大,处于加热状态。
(2)[2]电路处于加热状态正常工作时,电路的总功率为
(3)[3]当S闭合、S1断开时,两电路串联,电路的总电阻最大,电热锅处于保温状态,由P=I2R得电路中的电流
由欧姆定律得,电路总电阻
根据串联电路的电阻规律可得,R1的阻值
R1=R-R2=440Ω-44Ω=396Ω
(4)[4]水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×4kg×(100℃-25℃)=1.26×106J
电热锅消耗的电能
电视机消耗的电能
W2=W-W1=1.896×106J-1.5×106J=3.96×105J
电视机的功率
通过电视机的电流
30.(23-24九年级上·陕西西安西工大附中·期末)图甲是某电饭锅的简化电路原理图,R1和R2是阻值不变的加热电阻;R1=50Ω,S为温控开关,1、2是开关连接的触点。某次煮饭时,在加热状态下工作了一段时间后,开关S自动切换到保温状态。在保温状态下(如图乙)的转盘在1min内转动了5r。求:
(1)当S接2时,电饭锅处于 状态,该状态下电饭锅的发热功率为 W;
(2)R2阻值的大小为 ;
(3)用电高峰时,该电饭锅在加热状态下,14min内将2kg初温为20℃的水加热至沸腾(1个标准大气压),电饭锅的实际电压 。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
【答案】 保温 100 434Ω 200V
【详解】(1)[1]由图甲可知,当开关S与触点1连接时,R1单独接入电路,电路中电阻较小;当开关S与触点6连接时R1、R2串联,电路中电阻较大,由可知,当开关S与触点1连接时,电功率大,电饭锅处于加热状态;S与触点2连接时,电路电功率较小,电饭锅处于保温状态。
[2]3000r/(kW·h)表示电路中每消耗1kW·h的电能,电能表的转盘转3000转,在保温状态下,电能表(如图乙)的转盘在5min内转动了5r,消耗的电能为
保温功率为
(2)[3]由可得保温时电路总电阻为
R2的阻值为
R2=R串﹣R1=484Ω﹣50Ω=434Ω
(3)[4]标准大气压下水的沸点为100℃,电饭锅将2kg初温为20℃的水加热至沸腾时吸收的热量为
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J
不计热量损失,则
W=Q吸=6.72×105J
则电饭锅的实际加热功率为
根据可得,实际电压为
31.(23-24九年级上·陕西西安陕师大附中·期末)如图所示,电源电压不变,只闭合开关后,电流表的示数为0.4A;断开开关,将电流表和电压表的位置互换,再将开关、均闭合后,电流表的示数为1A,电压表的示数为6V。则电源电压为 V,电阻的阻值为 Ω;两表位置互换前后,电阻的功率之比为 。
【答案】 6 9 9:25
【详解】[1]只闭合开关后,此时两个电阻串联,电流表的示数为0.4A;将电流表和电压表的位置互换,再将开关、均闭合后,两电阻并联,电流表的示数为1A,电压表的示数为6V,电压表测量电源电压,故电源电压6V。
[2]将开关、均闭合后,两电阻并联,电流表的示数为1A,电流表测量通过R1的电流,则R1的阻值为
只闭合开关后,此时两个电阻串联,电流表的示数为0.4A,此时总电阻为
电阻的阻值为
[3]两表位置互换前,两电阻串联,电阻的功率为
两表位置互换后,两电阻并联,电阻的功率为
两表位置互换前后,电阻的功率之比为
32.(23-24九年级上·陕西西安西大附中·期末)如图甲所示电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片从右端某一位置移动到正常发光的位置。此过程中电流表示数与两个电压表示数的关系图像如图乙所示,图像中曲线 (选填“a”或“b”)表示灯泡两端电压与电流的关系,电源电压为 V,灯泡的额定功率为 W。
【答案】 a 9 3
【详解】[1]由图甲可知,灯泡和滑动变阻器串联,电压表V1测量灯泡两端的电压,电压表V2测量滑动变阻器两端的电压,通过灯泡的电流随其两端的电压的增大而增大,故乙图中a图像表示灯泡两端电压与电流的关系,b图像表示滑动变阻器两端电压与电流的关系。
[2]由图乙可知,当电路中电流为0.2A时,灯两端电压为2V,滑动变阻器两端电压为7V,电源电压为
[3]由题意可知,当灯正常发光时,电路中的电流为0.5A,由乙图可知,此时滑动变阻器两端电压为3V,灯两端电压为
灯泡的额定功率为
33.(23-24九年级上·陕西咸阳秦都区·期末)如图甲,电源电压保持不变,R1为定值电阻,滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω,电压表的量程为0~15 V。闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片,得到电压表示数与滑动变阻器接入电路的电阻关系图像如图乙所示,则电源电压为 V,R1的阻值为 Ω,R1消耗的最小电功率为 W;为保证电压表安全,滑动变阻器 R2接入电路的最小阻值为 Ω。
【答案】 18 10 0.9 2
【详解】[1][2]由电路图可知,与串联,电压表测两端的电压;由图乙可知,当时,电压表示数;当,电压表示数,两次的电流分别为
因串联电路中总电压等于各分电压之和,且电源电压保持不变,则电源的电压
则有
解得
电源电压为
[3]根据,当电流最小时,消耗的功率最小,而当滑动变阻器R2的阻值最大时,电路的电流最小,最小电流为
R1消耗的最小电功率为
[4]电压表的量程为0~15 V,则两端的电压最大为15V,两端的电压最小为
此时最大电流为
R2接入电路的最小阻值为
34.(23-24九年级上·陕西西安高新三中·期末)实验小组在“探究小灯泡亮度与实际功率的关系”实验中,实验器材:电压恒为的电源、额定电压为的小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和若干导线。
(1)根据实验要求连接的电路如图-1所示,闭合开关S,发现小灯泡不发光,电流表无示数,电压表有示数且超过量程,则电路故障可能是小灯泡 ;
(2)排除故障后,同学们继续进行实验,记录的实验数据如下表,当电压表示数为时,电流表示数如图-2所示,为 A。分析表格数据可知:
①小灯泡的额定功率为 W;
②小灯泡的亮度随着实际功率的增大而 (选填“变亮”或“变暗”);
③小灯泡的灯丝电阻随着实际功率的增大而变大,其原因是小灯泡的灯丝电阻与 有关;
实验序号
电压U/V
电流I/A
电阻R/
电功率P/W
小灯泡的亮度
1
1.5
0.24
6.25
0.36
较暗
2
2.5
正常
3
3.0
0.32
9.38
0.96
很亮
(3)为了完成本次实验,所用滑动变阻器的最大阻值不能小于 ;
(4)实验后同学们想测量另一个额定电压为的小灯泡的额定功率,却发现电流表坏了,同学们交流讨论后,找来一个阻值未知的定值电阻,并观察滑动变阻器的铭牌得知其最大阻值为,设计了如图-3所示的电路图,也正确测出小灯泡的额定功率。请将下列实验步骤补充完整:
①闭合开关和,断开开关,调节滑片P至a端,电压表的示数为;再将滑片P调至b端,电压表示数为;
②闭合开关,断开开关和,调节滑片P,使电压表的示数为;
③不改变滑片P的位置,闭合开关,断开开关和,电压表示数为;
④则待测小灯泡的额定功率的表达式: (用、、、和表示)。
【答案】 断路 0.3 0.75 变亮 温度 18.75
【详解】(1)[1]闭合开关后,电流表无示数,可能是电路断路了,根据电压表有示数且指针偏转超过量程,说明电压表与电源连通,则原因可能是与电压表并联的灯泡断路。
(2)[2]由图乙知,电流表的量程为0~0.6A,分度值是0.02A,示数为0.3A。
①[3]小灯泡的额定功率是
②[4]由表格数据知,小灯泡的亮度随着实际功率的增大而变亮。
③[5]因为小灯泡的灯丝电阻与温度有关,所以小灯泡的灯丝电阻随着实际功率的增大而变大。
(3)[6]由表格的第1组数据和串联电路电压的规律知,滑动变阻器两端的电压为
滑动变阻器的电阻为
即滑动变阻器的最大阻值不能小于18.75Ω。
(4)[7]闭合开关和,断开开关,调节滑片P至a端时,灯泡L被短路,此时只有接入的简单电路,电压表测电源电压,即电源电压为
再将滑片P调至b端,此时,与串联接入电路,电压表测两端的电压为,则滑动变阻器两端的电压为
则电路中的电流为
所以的阻值为
②闭合开关,断开开关和时, 灯泡L、和串联接入电路,电压表测和的总电压,调节滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为
恰好等于电源电压减灯泡的额定电压,说明此时灯泡正常发光。
③不改变滑动变阻器的滑片P的位置,闭合开关,断开开关和时, 灯泡L、、仍串联接入电路,电压表测两端的电压为,由于电路结构不变,电路中电阻不变,电流不变,此时灯泡仍正常发光,电路中的电流为
则灯泡的额定功率为
35.(23-24九年级上·陕西西安高新三中·期末)图甲是某具有加热、保温两挡的电饭煲内部的简化电路图,它的发热电阻是R1和R2,已知R2的阻值为400Ω,电饭煲正常工作时电压为220V,保温挡的额定功率为110W。
(1)按照安全用电的要求,将a、b两点接入家庭电路,完成连线;
(2)求电饭煲处于保温挡时的额定电流;
(3)求电饭煲加热挡的额定功率;
(4)有一次,悦悦同学发现,相同条件下煲饭时间更长,她猜想可能是因为其工作时实际电压偏低。于是,她关闭家里所有用电器,只让电饭煲以加热挡工作,发现在1分钟内电能表的转盘转了50转。电能表的铭牌如图乙所示,请通过计算判断,悦悦同学的猜想是否正确(不考虑电阻值随温度的变化)。
【答案】(1)(2)0.5A;(3)1210W;(4)正确
【详解】解:(1)由图甲知,当开关都闭合时,电路中只有R1工作,电路中的电阻较小,据知,电路的电功率较大,为加热挡;当开关S1闭合,S2断开时,两个电阻串联在电路中,电路中的总阻值较大,据知,电路的电功率较小,为保温挡。S1是控制电饭煲的通断开关,开关应接火线与电饭煲之间,所以b点接火线,a点接零线,作图如下:
(2)电饭煲处于保温挡时的额定电流
(3)保温挡时,电路的总电阻
发热电阻R1的阻值
R1=R-R2=440Ω-400Ω=40Ω
处于加热挡时,额定功率
(4)由电能表的参数知,每消耗1kW∙h电能,转盘转动3000转。加热挡工作1min,实际消耗的电能
加热的实际功率
工作时的实际电压
所以悦悦同学的猜想正确。
答:(1)见解析;
(2)电饭煲处于保温挡时的额定电流为0.5A;
(3)电饭煲加热挡的额定功率为1210W;
(4)悦悦同学的猜想正确。
36.(23-24九年级上·陕西西安陕师大附中·期末)如图甲所示是西安某商业街的移动摊位安装的可显示电费的新型插座。某摊位使用如图乙所示的空气炸锅烹制食物,图丙是该空气炸锅加热部分的简化电路,其额定电压为220V,定值电阻和为发热电阻,其中。开关、、的通断可实现高、中、低三个挡位的调节,、不会同时闭合,只闭合时为中温挡,对应的额定功率为440W。求:
(1)的电阻是多少;
(2)低温挡正常工作时,的电功率是多少;
(3)高温挡正常工作5min,电流通过产生的热量是多少;
(4)若只有该空气炸锅一直以恒定电功率单独工作,使用前后插座的表盘示数如图甲、丁所示(西安电费是按峰谷分段计费,计费标准如下表)。请通过以上信息估算这次使用空气炸锅在高峰时间段消耗的电费是多少?
西安峰谷电价时段收费标准
高峰时间(7∶00~11∶00;19∶00~23∶00)
0.9元/度
平段时间(11∶00~19∶00)
0.6元/度
(23∶00~第二天7∶00)
0.3元/度
【答案】(1)110Ω;(2)70.4W;(3);(4)0.576元
【详解】解:(1)根据中温挡功率可知,的电阻是
(2)高温挡的功率大于中温挡的功率,大于低温挡的功率,根据可知,电阻越大,功率越小,故S2闭合,S1、S3断开,两个电阻串联,总电阻最大,总功率最小,为低温挡;低温挡正常工作时,两个电阻串联,则总电阻为
低温挡时,电路中的电流为
的电功率是
(3)当S1、S3闭合,S2断开,两电阻并联,总电阻最小,功率最大,为高温挡;高温挡正常工作5min,电流通过产生的热量是
(4)设空气炸锅的功率为P,从甲、丁图可知,从22∶30开始工作,到23∶00,工作30min,0.5h,为高峰期,而23∶00~23∶15,一共工作15min,为低谷期,一共需要交电费0.672元,则可以列等式为
带入数据可知
经整理可知,空气炸锅的功率为
这次使用空气炸锅在高峰时间段消耗的电费是
答:(1)的电阻是110Ω;
(2)低温挡正常工作时,的电功率是70.4W;
(3)高温挡正常工作5min,电流通过产生的热量是;
(4)这次使用空气炸锅在高峰时间段消耗的电费是0.576元。
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