2025年中考物理专题训练——电功和电功率的综合计算

2025年中考物理专题训练——电功和电功率的综合计算 1．如图所示的电路中，电阻R1的阻值为10 Ω。闭合开关S，电流表A1的示数为0.3A，电流表A2的示数为 0.8A．求： （1）电源电压是多少； （2）R2在 1 min 内产生的热量。 2．图甲是某电热水壶，有加热和保温两挡，其内部电路简化图如图乙所示，电热水壶加热档的额定功率为1210W。小昕仅把该电热水壶接入电路中，将初温为20℃，质量为1.5kg的水加热6min后，水温升高到了60℃，电能表指示灯闪烁了160次，电能表表盘如图丙所示。[不考虑温度对电热丝电阻的影响，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]求： （1）电热水壶的实际电功率； （2）电热水壶两端的实际电压； （3）电热水壶本次烧水的效率。 3．如图所示，甲是一种常见的电热水袋，乙是它的结构示意图，其性能指标如表所示。已知水的初始温度为15℃，在额定电压下加热9min，温控开关自动断开，指示灯熄灭，水的比热容为，请根据信息完成下列问题： 额定电压 额定加热功率 指示灯功率 袋内充水 自动断电温度 220V 500W ≤0.2W 900g 65℃ （1）水吸收的热量为多少？ （2）加热效率为多少？ （3）若要缩短电热水袋中水加热的时间，现提供一个与R相同阻值的电阻对电路进行改装，请说明新加入的电阻应该串联还是并联接入电路。    4．甲、乙两个灯泡上分别标有“6V 3W”和“3V 3W”的字样，把它们串联在电路中，则电源电压不能超过 V， （选填“甲”或“乙”）灯较亮。（灯丝电阻不变） 5．如图所示的小型四旋翼无人机是一种能够垂直起落的小型遥控飞行器．若质量m＝2kg的无人机从地面上由静止开始竖直向上起飞，20s末无人机离地高度h＝50m，整个运动过程中电动机提供升力F＝24N，所受空气阻力f大小不变，且无人机动能增加量△E＝25J．已知动力系统的电动机工作电压U＝25V，电流I＝3A．求： （1）无人机上升过程中受到的空气阻力f．（g＝10N/kg） （2）该电动机的线圈电阻R．（保留1位小数） 6．空气炸锅深受年轻人的喜爱，炸出的食物既美味可口，又可以通过传感器使其在各挡位之间转换，起到节能作用，其工作原理如图所示，在控制电路中，电源电压为3V，R0为热敏电阻，其阻值随温度变化的图象如图乙所示，R为滑动变阻器，电磁继电器线圈的电阻为10Ω，当继电器线圈电流达到50mA时，衔铁会被吸下，R1、R2为电加热丝，加热功率为1210W，保温功率为121W。试问：    （1）空气炸锅控制电路是利用电流的 （选填“热”或“磁”）效应工作的；当空气炸锅温度升高时，继电器磁性将 （选填“增强”、“减弱”或“不变”）；当衔铁被吸下时，空气炸锅处于 （选填“加热”或“保温”）挡位； （2）请问R2是多少 ？ （3）若滑动变阻器阻值调到30Ω时，可以设定为用来烤土豆片的最佳温度，请问这个设定温度是多少 ？ 7．如图所示电路中，电源电压保持不变，定值电阻R1=30Ω、R2=20Ω，滑动变阻器R3允许通过的最大电流为1A，电流表的量程为，电压表的量程为，请画出每个小题的等效电路图。 (1)当只闭合开关S1和S2，滑动变阻器的滑片P移至a端时，电流表的示数为0.5A，求此时：①电路的总电阻R=？②电阻R1的电功率P1=？ (2)在不损坏各电路元件的情况下，只闭合开关S2和S3，移动滑动变阻器的滑片P，电压表的示数变化范围是1V~3V，求： ①滑动变阻器R3的最大阻值R3大=？ ②电流表的示数变化范围是多少？ 8．电子式电能表已开始走进千家万户，图所示为某电子式电能表的表盘（局部）． （1）使用该电能表的电路最多可让 只“PZ220﹣100”的灯泡同时正常发光 （2）表盘上“3200imp/kW•h”是电子式电能表的一个重要参数，其数值表示用电1kW•h表盘上耗电指示灯闪烁的次数．若某用电器单独接在该电能表上，用电器正常工作5min，指示灯闪烁了160次，则5min内该用电器消耗的电能为 kW•h，该用电器的额定功率是 W． 9．如图所示的电路中，电源电压为8V且保持不变，小灯泡标有“6V 3W”的字样，滑动变阻器规格为“20Ω 1A”，不考虑小灯泡灯丝电阻随温度的变化。求： （1）小灯泡的电阻； （2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路中的电阻； （3）滑动变阻器滑片从小灯泡正常发光时位置开始往右移，此过程中电路消耗的总功率变化范围。 10．如图所示，电动机用轻绳将重物从地面沿斜面匀速拉到顶端。已知绳子的拉力为F=400N，斜面的高度h=4m，斜面的倾角θ=30°，物体质量m=55kg，沿斜面上升时间t=10s；电动机的工作电压U=220V，线圈内阻r=4.4Ω，电动机消耗的总功率P总=330W，忽略绳重和滑轮的摩擦。求此过程中： （1）电动机的消耗的电能； （2）绳子拉力所做的功； （3）电动机线圈产生的热量； （4）物体在斜面上升过程中受到的摩擦力大小和方向。 11．如图所示的电路，电源电压为6伏且保持不变．滑动变阻器R2标有“2A 20Ω”的字样．滑动变阻器滑片P在最右端时，闭合电键S，电流表示数为0.2安． 求： （1）滑动变阻器两端的电压； （2）电阻R1的阻值； （3）在电路安全工作的情况下，选择合适的量程，移动滑动变阻器滑片P，R1消耗的最大电功率． 12．如图甲、乙所示是某调温型电烤箱及其简化电路图，它的额定工作电压为220V，R1和R2均为电烤箱中的加热元件，R1的阻值为40Ω。 （1）高温挡的电功率是多少? （2）若低温挡电烤箱的电功率为400W，求R2的阻值是多少? （3）小关发现傍晚用电高峰时，电烤箱加热时间比平时要长，她猜想是用电高峰时电功率偏低所致，于是她关闭家里所有用电器，只让电烤箱以高温挡工作，发现在2分钟内电能表的转盘转了100转，电能表的铭牌如图丙所示，则用电高峰时该电烤箱的实际电功率为多少？ 13．如图-1所示是某型号挂烫机，其工作原理如图-2，相关参数如表所示。工作时挂烫机的电热丝R1浸没在加热仓的水中产生热量，使加热仓中的水沸腾变成水蒸气喷出，通过调节气雾调节器R2的阻值（R2不参与加热），可以调节挂烫机功率的大小。当加热仓中的水减少到一定程度时，自动阀门智能打开，水由储水箱进入加热仓中。求： 工作电压 220V 加热功率范围 242--800W 蒸汽最大输出量 40g/min 储水箱水量 1kg （1）储水箱加满水后，以蒸汽最大输出量运行，能工作多长时间； （2）挂烫机电热丝R1的阻值为多大； （3）挂烫机以最低功率工作时，气雾调节器R2消耗的电功率? 14．其兴趣小组的同学们想制作一个简易的台灯，所用小灯泡的额定电压为27V，正常发光时灯丝的电阻为90Ω。因身边只有电压为36V的电源，为了保证小灯泡能正常发光，应将一个定值电阻与灯泡串联后接在电源上。请你帮他们求出： （1）该电阻的阻值； （2）该电阻上消耗的电功率。 15．小峰同学将电压恒为6V的电源和小灯泡（灯丝电阻不变）、滑动变阻器、电流表连接成如图所示的电路。当开关S1、S4闭合，S2、S3断开，滑片P滑到b点时，电流表读数为0.2A。当开关S2、S3闭合，S4断开，滑片P滑到a点时，电流表读数为0.5A，此时小灯泡正常发光。求： （1）小灯泡的额定功率； （2）闭合S1，断开S2、S3、S4，调节滑动变阻器使电路消耗的总功率最小，求此时电流通过滑动变阻器在2min内所做的功。 试卷第6页，共7页 试卷第1页，共7页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．（1）3V；（2）144 J 【详解】解：（1）由电路图可知，R1与R2并联，电流表A1测R1支路的电流，电流表A2测R2支路的电流。因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由可得，电源的电压 U=I1R1=0.3A×10Ω=3V （2）R2为纯电阻，故R2在 1 min 内产生的热量等于R2消耗的电能，即 Q=W2=UI2t=3V×0.8A×60s=144J 答：（1）电源电压为3V； （2）R2在 1 min 内产生的热量为144J。 2．（1）1000W；（2）200V；（3）70% 【详解】 解：（1）1600imp/（kW•h）表示电路中每消耗1kW•h的电能，电能表指示灯闪烁1600imp，则电能表指示灯闪烁160次电热水壶消耗的电能 电热水壶的实际功率 （2）由知道，电热水壶加热挡的电阻 则电热水壶两端的实际电压 （3）水吸收的热量 电热水壶本次烧水的效率 答：（1）电热水壶的实际电功率为1000W； （2）电热水壶两端的实际电压为200V； （3）电热水壶本次烧水的效率为70%。 3．（1）1.89×105 J；（2）70%；（3）并联 【详解】解：（1）由表中数据可知，水的质量为 自动断电温度为，即水的末温，则水吸收的热量 （2）由表中数据可知，额定加热功率为500W，由可知，电热水袋消耗的电能 电热水袋的加热效率 （3）应该并联接入电路中。因为电热水袋工作的原理是电流的热效应，由可知，当电源电压不变时，电路中的总电阻越小，相同时间内放出的热量越多，而并联电路中并联的电阻越多，电路的总电阻越小，所以，应该并联接入。 答：（1）水吸收的热量为； （2）加热效率为； （3）应该并联接入电路中；因为电热水袋工作的原理是电流的热效应，由可知，当电源电压不变时，电路中的总电阻越小，相同时间内放出的热量越多，而并联电路中并联的电阻越多，电路的总电阻越小，所以，应该并联接入。 4． 7.5 甲 【详解】[1][2]由可得，两灯泡的额定电流分别为 由可得，两灯泡的电阻分别为： 因为串联电路中各处的电流相等，所以两电阻串联时，电路中的最大电流 因为串联电路的总电阻等于各分电阻之和，所以电路两端允许加的最大电压： 因甲灯的电阻较大，且通过的电流相等，所以由可知，甲灯的实际功率大，因此甲灯泡更亮。 5．（1）3.5N；（2）1.7Ω． 【分析】（1）根据能量守恒定律得W机=E动+E重+W内能，据此求出阻力f的值； （2）电动机消耗的电能=输出的机械能+线圈产生的热量，根据W=UIt算出消耗的电能，根据能量守恒定律可得：W电=Q+W机算出电阻R． 【详解】(1)无人机从地面上由静止开始竖直向上运动到高度h=50m的过程中，重力势能的增加量：E重=mgh=2kg×10N/kg×50m=1000J；电动机输出的机械能(升力所做的功):W机=Fh=24N×50m=1200J，根据能量守恒定律可得：电动机输出的机械能(升力所做的功)=动能增加量+重力势能增加量+内能增加量(克服阻力做的功),即W机=E动+E重+W内能，则克服阻力做的功：W内能=W机−E重−E动=1200J−1000J−25J=175J，由W内能=fh可得空气阻力：f===3.5N； (2)无人机在20s内，电动机消耗的电能：W电=UIt=25V×3A×20s=1500J；根据能量守恒定律可得，电动机消耗的电能=输出的机械能+线圈产生的热量；则电流通过线圈产生的热量：Q=W电−W机=1500J−1200J=300J；由焦耳定律Q=I2Rt可得，线圈电阻：R==≈1.7Ω. 6． 磁 增强 保温 360Ω 200℃ 【详解】（1）[1][2]空气炸锅控制电路是利用电流的磁效应工作的；当空气炸锅温度升高时，热敏电阻的阻值减小，由欧姆定律可知，控制电路中的电流增大，电磁继电器的磁性增强。 [3]当衔铁被吸下时，两个电阻串联接在工作电路中，电路的总电阻变大，根据可知，电路的总功率变小，所以空气炸锅处于保温挡位。 （2）[4]当继电器线圈中的电流达不到50mA时，衔铁不会被吸下，此时工作电路中只有R1工作，电阻较小，根据 知，电路处于加热状态，R1的阻值为 当继电器线圈中的电流达到50mA时，衔铁会被吸下，此时工作电路中有R1和R2同时工作，电阻较大，根据 知，电路处于保温状态，总电阻为 根据串联电路电阻的规律知 （3）[5]控制电路 U侧＝3V，当继电器线圈中的电流达到I＝50mA＝0.05A时，衔铁会被吸下，此时电路中的总电阻为 此时热敏电阻 根据R0﹣t图像知，当R0＝20Ω，对应的温度为200℃，所以设定温度为200℃。 7．(1) ①12Ω；②1.2W；(2) ①100Ω；②0.05A~0.15A 【详解】解：(1)当只闭合开关S1和S2，滑动变阻器的滑片P移至a端时，等效电路图如下图所示： ①因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻之和，所以，电路的总电阻： ②由可得，电源的电压 因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，电阻R1的电功率 (2)只闭合开关S2和S3时，等效电路图如下图所示： ①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，R2两端的电压最小，此时电压表的示数U2=1V，因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的最小电流 因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R3两端的电压 滑动变阻器R3的最大阻值 ②当电压表的示数最大时，电路中的电流最大，此时电压表的示数，则电路中的最大电流 所以，电流表的示数变化范围是。 答：(1)①电路的总电阻为12Ω；②电阻R1的电功率为1.2W； (2)①滑动变阻器R3的最大阻值为100Ω；②电流表的示数变化范围是。 8． 22 0.05 600 【分析】（1）结合电能表铭牌，根据公式P=UI先计算电路允许同时使用的最大功率，最大功率与灯泡功率的比值就是能接入的灯泡个数． （2）3200imp/kWh，表示用电1 kWh表盘上耗电指示灯闪烁3200次，可求出指示灯闪烁160次所消耗的电能，最后利用公式可求额定功率． 【详解】（1）电路允许同时使用的最大功率P=UI=220V×10A=2200W， 可同时接入“PZ220-100”灯泡数（只）． （2）由表盘可知，3200imp/kWh表示用电1 kWh表盘上耗电指示灯闪烁3200次，故5min内该用电器消耗的电能为， 用电器正常工作5min，t=5min=300s， 则用电器的额定功率． 【点睛】解答本题的关键是对电能表各参数的正确理解以及公式及其变形的灵活运用，同时知道电功单位的换算． 9．（1）12Ω；（2）4Ω；（3）4W2W 【详解】解：（1）小灯泡标有“6V 3W”的字样，由可得：小灯泡的电阻 （2）由图可知，灯泡和滑动变阻器串联，电压表测灯泡两端的电压，串联电路各处电流相等，灯泡正常发光时通过电路的电流 串联电路总电压等于各部分电压之和，此时滑动变阻器两端的电压 U滑＝U﹣UL＝8V﹣6V＝2V 此时滑动变阻器接入电路的阻值 （3）灯泡正常发光时，电路消耗的电功率 P＝UIL＝8V×0.5A＝4W 串联电路总电阻等于各部分电阻之和，根据欧姆定律可知滑动变阻器接入电路最大阻值时，通过电路的电流 此时电路消耗的电功率 P′＝UI＝8V×0.25A＝2W 所以动变阻器滑片从小灯泡正常发光时位置开始往右移，此过程中电路消耗的总功率变化范围为4W2W。 答：（1）小灯泡的电阻为12Ω； （2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路中的电阻为4Ω； （3）滑动变阻器滑片从小灯泡正常发光时位置开始往右移，此过程中电路消耗的总功率变化范围为4W2W。 10．（1）3300J；（2）3200J；（3）99J；（4）125N，沿斜面向下 【详解】解：（1）电动机的消耗的电能 W电=P总t=330W×10s=3300J （2）因为斜面倾角θ=30°，所以斜面长 l=2h=2×4m=8m 绳子拉力所做的功 WF=Fl=400N×8m=3200J （3）流过电动机线圈的电流 电动机线圈产生的热量 （4）此过程中做的有用功 此过程中克服摩擦力做的功 受到的摩擦力大小 因为物体相对于斜面向上运动，则受到的摩擦力方向沿斜面向下。 答：（1）电动机的消耗的电能为3300J； （2）绳子拉力所做的功为3200J； （3）电动机线圈产生的热量为99J； （4）物体在斜面上升过程中受到的摩擦力大小125N，方向沿斜面向下。 11．（1）2V；（2）10Ω；（3）3.6W． 【详解】（1）．滑动变阻器滑片P在最右端时，滑动变阻器接入电路的阻值为最大阻值，滑动变阻器两端的电压 U2=IR2=0.2A×20Ω=4V； （2）．由串联电路电压的特点可知，电阻R1两端的电压 U1=U-U2=6V-4V=2V， 电阻R1的电阻 R1==10Ω； （3）．当滑动变阻器滑片P在最左端即滑动变阻器接入电路的阻值为零时，电阻R1消耗的功率最大，R1消耗的最大电功率 P==3.6W． 答：（1）．滑动变阻器两端的电压是4V； （2）．电阻R1的阻值是10Ω； （3）．R1消耗的最大电功率是3.6W． 12．（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）当、都闭合时，电路中只有电阻接入电路中，此时电路中电阻最小，由可知，电路的功率最大，电烤箱处于高温挡；则高温挡的电功率为 （2）当只闭合时，、串联，电路中总电阻最大，由可知，电路的功率最小，电烤箱处于低温挡。由可得，电路中的总电阻为 的阻值为 （3）“”表示电路中用电器每消耗的电能，电能表的转盘转3000转，电能表转盘转100转时，高温挡时电烤箱消耗的电能为 电烤箱的实际功率为 答：（1）高温挡的电功率是为； （2）发热电阻的阻值是； （3）用电高峰时家庭电路的电烤箱的实际功率为。 13．（1）25min；（2）60.5Ω；（3） 【详解】解：（1）储水箱加满水后，以蒸汽最大输出量运行，能工作时间为 （2）通过调节气雾调节器R2的阻值（R2不参与加热），可以调节挂烫机功率的大小，说明两个电阻串联，当气雾调节器R2的阻值为0时，只有挂烫机电热丝R1一个电阻工作，此时的加热功率最大，最大值为800W，挂烫机电热丝R1的阻值为 （3）挂烫机以最低功率工作时，总功率为242W，则总电阻为 气雾调节器R2的阻值为 此时电路中的电流为 挂烫机以最低功率工作时，气雾调节器R2消耗的电功率 答：（1）储水箱加满水后，以蒸汽最大输出量运行，能工作25min； （2）挂烫机电热丝R1的阻值为60.5Ω； （3）挂烫机以最低功率工作时，气雾调节器R2消耗的电功率为。 14．（1）30Ω；（2）2.7W 【详解】解：（1）将灯泡与定值电阻串联接在电压为36 V的电源上时，灯泡正常发光，此时小灯泡两端的电压为27 V，则定值电阻两端的电压 UR=U-UL=36 V-27 V=9 V 灯泡正常发光时的电流 根据串联电路各处电流相等，得IR=I，由可得，定值电阻的阻值得 （2）该电阻消耗的电功率 P=URIR=9V×0.3A=2.7W 答：（1）该电阻的阻值为30Ω； （2）该电路上消耗的电功率为2.7W。 15．（1）1.8W；（2）51.84J 【详解】解：（1）开关S1、S4闭合，S2、S3断开，小灯泡被短路，电路中只有滑动变阻工作，当滑片P滑到b，变阻器接入电路的阻值最大为 开关S1、S2、S3闭合，S4断开，小灯泡与变阻器并联在电路中，滑片P滑到a点时，变阻器接入电路的阻值最大，此时通过变阻器的电流 则通过小灯泡的电流 IL=I2-IR=0.5A-0.2A=0.3A 此时小灯泡正常工作，所以其额定功率 P=UIL=6V×0.3A=1.8W （2）小灯泡的电阻 S1闭合、S2、S3、S3断开，小灯泡与变阻器串联在电路中，电源电压保持不变，据知，变阻器接入电路的阻值最大时，电路中消耗的总功率最小，此时电路中的电流 变阻器通电2min所做的功 W=I2Rt=(0.12A)2×30Ω×2×60s=51.84J 答：（1）小灯泡的额定功率为1.8W； （2）此时电流通过滑动变阻器在2min内所做的功为51.84J。 答案第10页，共11页 答案第11页，共11页 学科网（北京）股份有限公司 $$