专题13 电功和电功率(十一大攻略)--2025年中考物理二轮热点题型归纳与变式演练(全国通用)
2025-03-23
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2份
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93页
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 九年级 |
| 章节 | - |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | 电功和电功率 |
| 使用场景 | 中考复习-二轮专题 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 8.84 MB |
| 发布时间 | 2025-03-23 |
| 更新时间 | 2025-03-23 |
| 作者 | 飞哥物理研究站 |
| 品牌系列 | 上好课·二轮讲练测 |
| 审核时间 | 2025-03-23 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/51166513.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
专题13 电功和电功率
目录
01题型综述 1
02 解题攻略 2
攻略一:怎样解电能表的使用问题 2
攻略二:怎样解电功率的动态变化问题 3
攻略三:怎样解灯泡的亮度比较问题 5
攻略四:怎样解测量小灯泡的电功率的实验问题 6
攻略五:怎样解电功率的电路安全和极值问题 8
攻略六:怎样解焦耳定律的应用问题 10
攻略七:怎样解探究影响电热因素的实验问题 11
攻略八:怎样解电热器的档位问题 14
攻略九:怎样解家庭电路的组成及连接问题 16
攻略十:怎样解家庭电路故障的分析问题 17
攻略十一:怎样解安全用电问题 19
03 中考练场 20
电功和电功率是中考物理的重要考点,其题型、分值分布、重难点及注意事项如下:
一、题型与分值分布
中考物理中,关于电功和电功率的题型多样,包括选择题、填空题、实验题和计算题等。分值方面,这部分内容通常占据总分的较大比例,具体分值会根据不同年份和地区的考卷有所差异。
二、重难点
1. 电功的计算:需要掌握电功的公式W=UIt,以及适用于纯电阻电路的电功公式W=U²t/R或W=I²Rt。理解电流做功的实质,即电能转化为其他形式能的过程。
2. 电功率的概念和计算:理解电功率是表示电流做功快慢的物理量,掌握电功率的公式P=UI和P=W/t。注意区分额定功率和实际功率,理解它们之间的关系和区别。
3. 电能表的读数及电功和电功率的计算:学会从电能表上读取电能消耗值,并利用电能表参数计算电功和电功率。
4. 实验题:掌握用伏安法测量小灯泡的电功率的实验步骤和数据处理方法。
三、注意事项
1. 注意公式的适用条件:在使用电功和电功率的公式时,要注意公式的适用条件,如W=UIt适用于一切情形下的电功计算,而W=U²t/R或W=I²Rt只适用于纯电阻电路。
2. 理解额定功率和实际功率:额定功率是用电器在额定电压下的功率,而实际功率是用电器在实际电压下的功率。灯的明暗程度由实际功率决定,与额定功率无关。
3. 注意单位换算:在计算过程中,要注意单位换算,如千瓦时(kWh)与焦耳(J)之间的换算关系。
4. 审题清晰:在解答题目时,要仔细审题,注意题目中的条件和要求,避免因为理解错误或审题不清而导致失分。
5. 实验题注意事项:在解答实验题时,要注意实验步骤的准确性和数据处理方法的正确性。同时,要注意实验中的安全事项,如正确连接电路、避免短路等。
攻略一:怎样解电能表的使用问题
【提分秘籍】
有关电能表的使用,在解题时有如下两种:
(1)利用电能表测消耗的电能。把电能表接在电路中,它的计数器上前后两次读数之差,即为这段时间内的用电量。要注意电能表的计数器上最后一位数字代表的是小数点后的那位数。
(2)利用电能表测电功率。根据电能表表盘上所标的转数可求出消耗的电能,用停表测出用电时间,由公式可都可求出用电器的电功率。
【特别提示】利用电能表计算电功
利用电能表计算电功先根据用电器消耗1kW·h电能时电能表表盘的转数(N),求出表盘转一转所消耗的电能,再看表盘在一段时间内转了多少转(n),则用电器在这段时间内消耗的电能。
【典例剖析】
【典例1】(2024·黑龙江绥化·中考真题)如图为家庭电路的电能表,该电能表允许接入用电器的最大总功率是 W;表盘上的某个参数模糊不清,为测得这个参数,仅将额定功率为1200W的空调接入电路,正常工作1min电能表转盘转了60转,计算可知该参数为 r/(kW∙h)。
【变式演练】
【变式1-1】(2025·江苏宿迁·一模)实验小组用如图所示的电能表来测量某用电器的功率。 实验时他们将其余所有用电器关闭, 数出电能表转盘在10min内转了600圈。则该用电器在10min内消耗的电能是 ,它的实际功率是 W,该用电器可能为 (选填“电水壶”“电视机”或“电风扇”)
【变式1-2】(2025·辽宁抚顺·一模)顺顺家11月底电能表读数如图所示,12月底电能表的读数为212.5kW·h,若当地电价为0.6元/(kW·h),则12月份他家应交电费 元;顺顺将某家用电器单独接入电路正常工作6min,电能表转盘转了64转,则这个家用电器的功率为 W。
攻略二:怎样解电功率的动态变化问题
【提分秘籍】
电功率的动态变化题分为两类:一类是由开关闭合、断开引起的;另一类是移动滑动变阻器滑片引起的。解答由开关闭合或断开引起的动态电路变化题:首先要根据开关的闭合或断开,确定电路的连接情况,并明确电流表、电压表测量的对象;然后灵活运用串、并联电路的特点,欧姆定律、电功率的公式及其推导式进行计算求解。
解答由滑动变阻器的滑片移动引起的动态电路变化题:首先明确电路的连接情况以及电压表、电流表测量的对象;其次弄清滑片移动时,滑动变阻器连入电路中电阻的变化;然后根据欧姆定律和串、并联电路的电流、电压特点,分析电路中电流的变化;最后运用串、并联电路中的电流、电压、电功率的关系,进一步分析、求解。
【特别提示】在动态电路中,要明确电路变化前后用电器的连接方式是否变化,接入电路中的用电器是否变化,电路中的电阻值是否变化,特别要注意用电器的短路或断路情况的出现。
【典例剖析】
【典例2】(多选)(2024·内蒙古通辽·中考真题)如图甲所示电路,电源电压恒定,将滑动变阻器的滑片P从最右端开始移动至灯泡正常发光为止,并根据电流表和电压表的示数绘制I-U的关系图像如图乙。则下列说法正确的有( )
A.曲线a是电流表与电压表V2示数的关系图像 B.电源电压为11V
C.灯泡的额定电压为3V D.灯泡的额定功率为4.8W
【变式演练】
【变式2-1】(2024·黑龙江鸡西·中考真题)如图,甲电路中电源电压保持不变,闭合开关后,将变阻器的滑片由a端向b端移动的过程中,两电压表的示数与电流表的示数变化关系如图乙Ⅰ、Ⅱ所示,则( )
A.Ⅱ是灯泡的I-U关系图像 B.灯泡最小功率为1W
C.R的最大阻值为25Ω D.电路的最大功率为3.6W
【变式2-2】(多选)(2024·辽宁铁岭·二模)如图甲所示电路,电源电压恒定,R1为定值电阻,滑动变阻器R2铭牌上标有“120Ω 0.8A”的字样,电流表量程0~0.6A,电压表量程0~15V。在保证电路安全的前提下,移动滑动变阻器滑片,经测量分析,得出R2的电功率P与其两端电压U的关系如图乙。则下列说法正确的是( )
A.电源电压为18V
B.R1的阻值为20Ω
C.电路总功率的最大变化量为10.8W.
D.滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为10Ω~100Ω
攻略三:怎样解灯泡的亮度比较问题
【提分秘籍】
解此类问题要明确以下方面:
(1)决定因素:灯泡的亮暗是由灯泡的实际功率决定的,灯泡消耗的实际功率越大,灯泡就越亮;
(2)分析步骤:①先根据其规格(铭牌)利用计算,比较电阻的大小;②根据串、并联电路中电流或电压相等的特点,选择公式或比较实际功率的大小,进而比较灯泡的亮度。
【特别提示】两灯串联时,由公式 U=IR可知,灯泡电阻大的,其两端分得电压大,由公式P=UI,灯泡实际功率大,亮度大;两灯并联时,由公式,灯泡电阻小的,实际功率大,亮度大。
【典例剖析】
【典例3】(2024·山东淄博·中考真题)如图所示电路,灯L标有“3V 0.9W”字样(忽略温度对灯丝电阻的影响)。当开关S1断开,S2、S3闭合时,电流表的示数为0.6A,灯L正常发光,灯L的电阻为 Ω,电压表的示数为 V;当开关S2、S3断开,S1闭合时,灯L与电阻R的连接方式为 ,电流表的示数为 A。
【变式演练】
【变式3-1】(2025·贵州·一模)如图所示电路,电源电压恒定,滑动变阻器R标有“20Ω 2A”,灯泡L标有“4V 2W”,灯泡电阻不变。S闭合,滑片P在R的中点时,灯泡正常发光。当P移到最右端时,电路的总功率 W(结果保留一位小数)。
【变式3-2】(2024·湖南湘潭·模拟预测)如图所示,L1标有“3V 3W”字样、L2标有“3V 6W”字样,灯丝电阻不变,电源电压为3V,开关S闭合后,下列说法不正确的是( )
A.L1和L2电流之比是1∶1 B.L1和L2两端电压是2∶1
C.L1的实际功率是3W D.L1的亮度比L2的更亮
攻略四:怎样解测量小灯泡的电功率的实验问题
【提分秘籍】
解题时应掌握该实验的下列知识:
(1)实验原理:P=UI。
(2)移动滑片时,眼睛观察电压表。
(3)电压调节:小灯泡两端电压不要高于额定电压的 1.2倍。
(4)数据处理:多次测量的目的是寻找灯泡亮度与实际功率的关系。只有实际电压等于额定电压时,实际功率才等于额定功率,故求额定功率时,不能求平均值。
【特别提示】常见故障机原因分析
灯泡
电流表
电压表
故障分析
不亮
无示数
无示数
断路或电源损坏
不亮
有示数
无示数
灯泡断路
不亮
无示数
有示数
灯泡断路
不亮
有示数
有示数
电源电压太小或电路中电阻过大
【典例剖析】
【典例4】(2024·江苏宿迁·中考真题)在“测量小灯泡额定功率”的实验中,小灯泡额定电压为2.5V,电源电压为4.5V,滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样。
(1)如图甲所示电路,有一根导线连接错误,请在错误的导线上打“”,用笔画线代替导线将电路连接正确 ;
(2)连接电路时,开关应 ,试触时发现,电压表无示数,电流表有示数,小灯泡发光,则电压表发生了 故障;
(3)纠正错误后继续进行实验,移动滑动变阻器滑片,电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,示数为 A,小灯泡额定功率为 W;
(4)利用原有电路,将小灯泡替换为定值电阻(、、、,各一个)探究电流和电阻关系,为了能完成实验,控制电压表示数可能是 。
A.1.7V B.2.2V C. 2.7V
【变式演练】
【变式4-1】(2025·辽宁抚顺·一模)小美在“测量小灯泡的电功率”的实验中,设计的电路图如图甲所示,其中电源电压为6V,小灯泡额定电压为2.5V(灯丝电阻约为12Ω)
(1)为能顺利完成该实验探究,滑动变阻器应选用 ;
(2)连好电路并检查无误后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片至某处时,电压表的示数如乙图所示,读数为 V,为了测量小灯泡的额定功率,应将滑片P适当地向 (选填“左”或“右”)端移动;
(3)小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像如图丙所示,分析图像可知该小灯泡正常发光时的功率为 W。实验中观察到:当小灯泡两端电压低于0.5V时,小灯泡不发光,根据图像分析原因是 ;
(4)通过分析图像,发现小灯泡的电阻随电压升高逐渐变大,其原因是 。
【变式4-2】(2025·广西柳州·模拟预测)科技兴趣小组测量额定电压为2.5V的灯泡L正常发光时的电阻,实验装置如图甲所示,电源电压为6V。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲所示的实物图连接完整;
(2)正确连接电路后,滑动变阻器的滑片从一端移到另一端的过程中(实验过程中曾改变电压表的量程),测得了如表所示的实验数据,根据第 次数据可知,电路出现故障,故障原因是小灯泡 ;
实验次数
电压表示数/V
电流表示数/A
灯泡亮度
1
1
0.2
较暗
2
2.5
正常发光
3
2.8
0.32
强烈发光
4
6
0
不发光
(3)小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示为 A,则灯泡L正常发光时的电阻约为 Ω(结果保留一位小数);
(4)爱思考的小峰同学同时提出一个有关电功率的问题,当小灯泡强烈发光时,其实际功率 额定功率。(选填“>”、“<”或“=”)
攻略五:怎样解电功率的电路安全和极值问题
【提分秘籍】
解题时,首先按题目所给的条件,根据电流流过的路径,确定各用电器串、并联关系,然后画出相应的等效电路图。解答电路安全问题,应依据“照顾弱者”的原则进行取值,即串联取最小电流并联取最小电压。具体方法为:在串联电路中,计算各个元件允许通过的最大电流,取其中的最小值为电路中的最大电流;在并联电路中,计算各个元件两端允许所加电压的最大值,取其中的最小值为各支路两端的最大电压。解答电路消耗电功率的极值问题时电源电压不变,根据P=UI可知,当电路中电流最大时,消耗的功率最大;当电路中的电流最小时,消耗的功率最小。
【典例剖析】
【典例5】(2024·江苏淮安·中考真题)如图甲所示,电源电压保持不变,为定值电阻,滑动变阻器的最大阻值为。电压表量程为,电流表量程为。在保证电路各元件安全的前提下,电压表的示数随滑动变阻器阻值变化的关系图像如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.电源电压为 B.定值电阻阻值为
C.电路的最小功率为 D.电流表示数变化范围为
【变式演练】
【变式5-1】(24-25九年级上·重庆·期末)如图甲所示电路,电源电压保持不变,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~15V,滑动变阻器R1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,下列正确的是( )
①R2的阻值为5Ω
②电压表最小示数与最大示数之比为13∶14
③R2的最大和最小电功率之差为1.152W
④R1消耗的最大电功率为4.05W
A.①和② B.②和③ C.①和③ D.②和④
【变式5-2】(2024·山东泰安·二模)如图所示的电路,电源电压保持5V不变。小灯泡L标有“4V,1.6W”字样(灯泡电阻不变),R1标有字样“15Ω,1A”,定值电阻R2=50Ω,电流表的量程为0~0.6A,两个电压表的量程均为0~3V。在保证各元件安全工作的情况下( )
①只闭合开关S和S2,灯泡L的最大功率为1.6W
②只闭合开关S和S2,电压表V1的示数范围为2V~3V
③只闭合开关S、S1和S3,滑动变阻器的取值范围为5Ω~15Ω
④任意闭合开关,整个电路的最大功率与最小功率的比为3∶1
A.③④正确 B.①②正确 C.②④正确 D.①③正确
攻略六:怎样解焦耳定律的应用问题
【提分秘籍】
电流通过导体时会发热,产生的热量利用焦耳定律公式求解,当电路为纯电阻电路时,串联电路多选用,并联电路多选用。
【典例剖析】
【典例6】(2024·内蒙古·中考真题)(如图所示,电水壶的规格为“220V,1210W”、电热水器的规格为“220V,2420W”、电能表上标着“3000revs/(kW·h)”。当电路中单独使用电水壶烧水时,铝盘转动165转,用时180s;在电路中单独使用电热水器时,用时6min。导线、电水壶和电热水器的电阻不随温度变化。求:
(1)电水壶和电热水器的电阻;
(2)单独使用电热水器时导线上产生的热量。
【变式演练】
【变式6-1】(2025·广西柳州·模拟预测)夏天,人们常用电热驱蚊器驱蚊,它是利用电流的 效应来工作的。发热元件是一个阻值为10的电阻,工作电流为0.2A,则发热元件通电100s产生的热量为 J。
【变式6-2】(2025·陕西·模拟预测)为了锻炼手部力量,小明购买了如图-1所示的握力计,它的工作原理如图-2。电源电压恒定不变,握力显示表由电压表改装而成,定值电阻R2的阻值为10Ω,该电路中的电流变化范围为0.3~0.6A。金属弹簧的上端连接滑片P,不施加力时滑片P恰好在电阻R1的最上端。R2在电路中的作用是 ;当握力增大时,握力显示表的示数会 (选填“增大”“减小”或“不变”);电源电压为 V;当受到的握力最大时,R2在2s内产生的热量为 J。(金属弹簧及握柄的电阻忽略不计)
攻略七:怎样解探究影响电热因素的实验问题
【提分秘籍】
解题时需掌握下列五个方面的知识:
(1)由于实验中电流在导体上产生的热量无法直接观察,故采用转换法,把放出热量的多少转换为能直接观察的温度变化的多少。
(2)在探究过程中要注意控制变量法的运用,如两个烧瓶内煤油的质量、通电时间等。
(3)在探究电流一定,电流产生的热量与电阻之间的关系时,应将两电阻丝串联接入电路中;在探究电压一定,电流产生的热量与电阻之间的关系时.应将两电阻丝并联接入电路中。
(4)注意结论成立的前提条件:电流产生的热量跟电阻成正比的前提条件是“电流一定”;成反比的前提条件是“电压一定”。
(5)本实验中,选用煤油的原因是它的比热容较小,在加热时,吸收相同的热量,温度变化较大。
【特别提示】探究影响电流热效应实验中可采用的转换方法:
①转换为能直接观察的温度变化的多少。②转换为烧瓶中煤油受热后煤油柱升高的高度。③转换为密闭空气受热膨胀使U形管中有色液柱出现的高度差。
【典例剖析】
【典例7】(2024·江苏无锡·中考真题)用如图所示的装置探究影响电流热效应的因素。甲、乙、丙三个相同的容器内均装有质量相等的煤油,电阻丝、、浸没在煤油中,其中、。闭合开关前,记录下煤油的初温度,开关S接a、调节滑动变阻器滑片P,使电流表的示数为1A,记录下第100s和第200s时甲容器中煤油的末温度t;开关S接b,调节滑片P,使电流表的示数为0.5A,记录下第200s时乙、丙容器中煤油的末温度t,断开开关,结果如下表,比较序号①②可得:当通过导体的电流和导体的 相等时,导体产生的热量与通电 有关。比较序号②和 可知导体产生的热量与电流大小有关。实验中,电阻产生的热量为 J。
序号
电阻
I/A
时间/s
/℃
t/℃
①
1
100
20
34
②
1
200
20
48
③
0.5
200
20
27
④
0.5
200
20
34
【变式演练】
【变式7-1】(2025·江苏宿迁·一模)用以下装置进行实验:
(1)图甲中, 若要探究“电阻丝产生的热量与电流大小的关系”, 还需要的测量器材是 , 实验中通过观察 来比较产生的热量(选填“A”或“B”) ;
A.温度计示数的变化 B.电流表示数的大小
(2)若要探究“电阻丝产生的热量与电阻大小的关系”, 应选用图乙中的烧瓶 ,并将其电阻与图甲中 R串联。
(3)若要探究“不同物质吸热升温的现象”, 应选择图乙中的烧瓶 ,并将其电阻与图甲中 R (选填“串联”、“并联”或“串联并联都可以”) ;
(4)将图乙中三个烧瓶内的电阻并联起来, 通电一段时间后, 瓶中液体都没有沸腾, 烧瓶 中的液体吸热最多, 烧瓶 中的液体升温最慢。
【变式7-2】(2024·湖南湘潭·模拟预测)如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置,两个透明容器中密封着初温、质量相同的空气。
(1)实验中是通过观察U形管两端的 来说明电流产生的热。
(2)图甲装置将两段阻值不同的电阻丝串联,是为了探究电流通过导体时产生的热量与 的大小的关系,通电一段时间后, (选填“左”或“右”)侧容器产生的热量更多。
(3)图乙装置可以探究电流通过导体时产生的热量与 的大小的关系,R1和R2两根电阻丝在相等的时间内产生的热量之比为Q1:Q2= 。
攻略八:怎样解电热器的档位问题
【提分秘籍】
家用电热器的电压都是220V,由可知,电路总电阻越小,加热总功率就越大,就处于加热状态;电路总电阻越大,则加热总功率就越小,就处于保温状态。下表列出了家用电热器的各种状态及电路图:
家用电器
电路图
加热与保温状态
说明
电饭锅
S闭合加热
S 断开保温
总体可分为两类:
一类是并联型,单电阻时是保温,双电阻时是加热;
一类是串联型,单电阻时是加热,而双电阻时是保温
电烙铁
S接2加热
S接1保温
饮水机
S接2加热
S接1保温
电热毯
S闭合加热
S断开保温
【特别提示】双档问题中开关的设计
(1)短路式
两个电阻串联,把开关和其中一个电阻并联,如左下图所示。当闭合开关时,有一个电阻被短路,只有一个电阻工作,此时为高温挡;当断开开关时,两电阻串联,电阻大一些,电热器的功率小一些,此时为低温挡。
(2)单刀双掷式
主要工作电阻放在干路上,一条支路用导线,另一条支路连接在附加电阻上,如上右图所示。当开关掷向附加电阻的支路时两电阻串联,此时为低温挡;当开关掷向导线支路时,只有主要工作电阻工作,此时为高温挡。
【典例剖析】
【典例8】(2024·青海西宁·中考真题)如图甲所示为某品牌电热水壶的简化电路,有加热和保温两挡,和均为阻值不变的发热电阻丝。某次将质量为2kg,初温为20℃的水加热了4min,电热水壶的加热效率为87.5%,电功率与时间的关系图像如图乙所示[水的比热容],下列说法正确的是( )
A.当开关S接2时,电热水壶处于加热状态 B.的阻值为110Ω
C.加热4min后,水的末温为70℃ D.水吸收的热量为
【变式演练】
【变式8-1】(2025·山西·一模)小明家电吹风的简化电路如图所示,主要技术参数如下表。
热风温度
50~75°C
额定功率
热风时: 1000 W
冷风时:120W
额定电压
220 V
质量
0.5 kg
(1)电吹风吹冷风时,通过电动机的电流是多少?
(2)正常工作吹热风5min, 电热丝产生的热量是多少?
(3)在用电高峰期,小明关闭家中其他用电器,只让电吹风通电,使其处于吹热风状态1min,家中如图所示的电能表的圆盘转了45转,求此时电吹风的实际功率。
【变式8-2】(2025·山东·一模)如图甲是小明家的电暖器,有高温、中温和低温三个挡位,额定电压为220V,图乙是内部简化电路图,R1、R2、R3为加热电阻,其中R1=70Ω,R2=40Ω,高温挡电功率为2420W,通过旋转开关可以实现挡位切换。不考虑温度对电阻的影响。
(1)旋转开关转至 (选填“ab”“bc”“cd”或“de”)时,电暖器处于低温挡工作;
(2)电暖器在高温挡正常工作时,求通电1min产生的热量;
(3)求R3的阻值;
(4)若小明家的电能表上标有“2000imp/(kW•h)”的字样,他断开家中的其他用电器,仅让该电暖器在中温挡下工作,观察到3min内电能表的指示灯闪烁了100次,求此时他家的实际电压。
攻略九:怎样解家庭电路的组成及连接问题
【提分秘籍】
家庭电路的组成:输电线、电能表、总开关、保险装置、用电器。在安装家庭电路时,应注意以下几点:
(1)先确定火线和零线,然后在干路火线上串联上熔断器,即电路保险装置,当电流过大时会自动熔断以保护电路。
(2)控制电灯的开关要接在火线上,并与电灯串联。
(3)螺口灯泡的螺旋套一定要接在零线上。
(4)电路中的插座,如果是两孔插座.一定是右孔接火线,左孔接零线,要与电灯并联;如果是三孔插座,则必须是“左零右火上接地”。
(5)各家用电器与插座并联,开关与所控制的用电器串联。
【特别提示】家庭电路的连接
火线零线并排走,接表进闸有先后;火线接进保险盒,经过开关进灯座;为方便,安插座,与灯并联不可错;试电笔,来验电,氖管发光是火线。
【典例剖析】
【典例9】(2024·甘肃兰州·中考真题)小明在使用插线板时发现:插线板上的开关断开时,指示灯不发光,插孔断电;开关闭合时指示灯发光,插孔通电;如果指示灯损坏,开关闭合时插孔照样可以通电。如图中,虚线框内为插线板内部电路简化示意图,请按上述要求用笔画线代替导线将插线板内部电路中的缺失部分补画完整。
开关
插孔
发光二极管
电阻
【变式演练】
【变式9-1】(2025·江苏·一模)在图中,用笔画线代替导线,将插座、开关和灯泡正确连入家庭电路。
【变式9-2】(2024·广东东莞·二模)如图是宾馆台灯和电视的床头柜开关控制电路,其中S1为旋钮开关,单独控制台灯,S2单独控制电视插座,请将电路图连接完整。
攻略十:怎样解家庭电路故障的分析问题
【提分秘籍】
家庭电路故障常见的两种情况:一是短路,使保险丝熔断;二是电路发生了断路。其中:
(1)检测时若氖管发光,表明该处与火线相通;
(2)检测时若电路各处都不能使氖管发光,表明进户线中火线某处断路;
(3)检测时若电路各处都能使氖管发光,表明进户线中零线某处断路。
【特别提示】用试电笔判断电路故障
在用试电笔检查家庭电路时,能使试电笔氖管发光的地方说明此处与火线连接完好,不能使试电笔氖管发光的地方说明此处与火线之间有断路。
【典例剖析】
【典例10】(2024·陕西·中考真题)如图,是规范连接的家庭电路的一部分。下列说法正确的是( )
A.a点所在的进户线是零线
B.若e点所在导线断路,三孔插座仍可安全使用
C.断开开关S,用测电笔检测d点时,氖管发光
D.闭合开关S,灯泡L不发光,是因为导线bc间断路
【变式演练】
【变式10-1】(2025·新疆·一模)如图所示,小莉早上想用电热水壶烧开水,将插头插入插座,并闭合开关,发现电热水壶不工作;但厨房的灯泡是亮的。保持灯泡开关闭合,拔出插头,用试电笔分别接触插座的左右两孔,发现接左孔时氖管不发光,接右孔时发光。若电路中只有一处故障,则故障可能是( )
A.CD间电路断路 B.ED间电路断路
C.插座短路 D.保险丝烧断
【变式10-2】(24-25九年级上·江西吉安·期末)家庭电路的电压为220V,其部分电路图如图所示,安装在火线上的保险丝是利用电流的 效应工作的,当闭合开关S1、S2,灯泡L1正常发光、L2不亮,再断开S1,保持S2闭合,用测电笔插入插座两孔氖管均发光,则电路故障原因可能是 间断路(选填“ac”、“bd”或“df”)。
攻略十一:怎样解安全用电问题
【提分秘籍】
避免触电事故的发生要注意两个方面:一是遵循“不接触低压带电体,不靠近高压带电体”的原则,要防止导线绝缘部分破损,保持绝缘部分干燥,避免电线跟其他金属物接触,定期检查,及时修理等;二是安装电路时要遵循安装规则,例如保险丝、开关必须安装在火线上,螺口灯座的螺旋套只准接在零线上,有金属外壳的用电器一定要使用三孔插座等。
处理触电事故一定要先切断电源,具体做法是断开开关或用一根绝缘棒挑开电线,然后再抢救触电者。电路发生火灾时务必切断电源后再灭火。
【典例剖析】
【典例11】(2024·内蒙古通辽·中考真题)在使用电和天然气等清洁能源时,要注意安全。下列说法正确的是( )
A.当发现有人触电时,应立即打电话报警
B.当发现因电起火时,应立即用水浇灭
C.当闻到燃气异味时,应立即打开电灯寻找泄漏处
D.当闻到燃气异味时,应立即打开门窗关闭燃气阀门
【变式演练】
【变式11-1】(2025·山西·一模)电给我们的生活带来了极大的便利,但不正确用电也会带来很大的危害。在家庭用电中,下列做法符合安全用电要求的是( )
A.图甲:用湿布擦正在发光的灯泡 B.图乙:使用绝缘皮破损的电线
C.图丙:电热水壶的金属外壳接地 D.图丁:插座上的插头长期不拔
【变式11-2】(24-25九年级上·陕西西安·期末)随着新能源电动汽车销量增长,充电桩的安装得到了普及。据了解铝合金是充电桩外壳常用的材料,充电桩输出电压的范围是300~600V,峰值功率高达500kW。关于充电桩,下列说法正确的是( )
A.充电桩外壳常采用铝合金材料,所以安装时需连接地线
B.参考充电桩参数,应配套细一些的导线更安全
C.若充电桩起火,应迅速用水扑灭
D.有经验的电工在维修充电桩时,不必断开电源
一、单选题
1.(2024·山东德州·中考真题)小强家安装的电能表如图甲所示,书房灯L及三孔插座的安装电路如图乙所示,为保证安全用电,下列说法正确的是( )
A.小强家的用电总功率不得超过2200W B.若保险丝熔断,可用铁丝代替
C.a端应接零线,b端应接火线 D.三孔插座的安装符合安全用电原则
2.(2024·山东济南·中考真题)如图所示,是“220V 15W”的LED灯和“220V 15W”的白炽灯正常工作时将电能转化为内能和光能的占比图。当两灯均正常工作时,下列说法正确的是( )
A.灯两端的实际电压:LED灯低于白炽灯 B.相同时间产生的内能:LED灯多于白炽灯
C.相同时间消耗的电能:LED灯少于白炽灯 D.电能转化为光能的效率:LED灯高于白炽灯
3.(2024·内蒙古·中考真题)如图甲所示的电路中,电源电压恒定,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P从最右端滑至灯泡正常发光的位置,两电压表示数与电流表示数变化的关系图像如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.b曲线表示电压表V2示数与电流表示数变化的关系图像
B.电源电压为8V
C.滑动变阻器接入电路的阻值范围是
D.灯泡的额定功率为3.5W
4.(2024·山东泰安·中考真题)如图甲所示电路,电源电压保持不变,电阻,图乙为小灯泡L的关系图象。当只闭合开关时,电阻功率为,电流表示数为,电路的总功率为;当开关、闭合,断开时,电流表示数为,电路的总功率为;当开关闭合,断开时,灯泡L正常发光,此时灯泡L的电阻为,电路的总功率为。已知,下列说法中( )
① ② ③ ④
A.只有②④正确 B.只有①④正确 C.只有②③正确 D.只有③④正确
5.(2024·四川巴中·中考真题)如图所示电路,电源电压不变,闭合开关S,电压表V1、V2示数之比为2∶3。下列说法正确的是( )
A.通过R1、R2的电流之比I1∶I2=1∶2 B.R1、R2两端的电压之比U1∶U2=2∶1
C.相同时间R1、R2消耗电功之比W1∶W2=1∶2 D.R1、R2的电功率之比P1∶P2=2∶1
6.(2024·山东日照·中考真题)物理学习小组研究电路的特点,一组同学按照甲电路图连接好电路后,闭合开关,电路正常工作,学生电压表V1和V2的指针偏转均如图乙所示;二组同学按照丙电路图连接电路。已知,两小组所用的电源和定值电阻均相同,下列判断正确的是( )
A.甲图中电流表示数为0.6A B.的阻值为20Ω
C.丙图中,的电流为0.5A D.丙图中,的功率为25W
7.(2024·山东东营·中考真题)图甲是某酒精测试仪的简化电路图,R0为定值电阻,R为酒精气体传感器,其阻值随酒精浓度变化的图像如图乙所示。若电源电压不变,闭合开关,当R周围酒精浓度增加时,下列判断正确的是( )
A.电流表示数变小 B.电压表示数变大
C.电压表与电流表示数的比值不变 D.电路消耗的总功率变大
8.(2024·内蒙古通辽·中考真题)小明家原有用电器的总功率是3800W,又新购买了电热水器和空调各一台,热水器的铭牌上标有“220V 2200W”字样,空调的铭牌上标有“220V 1900W”字样,他家的电能表如图所示。下列说法不正确的是( )
A.电热水器是利用电流热效应工作的
B.单独使用空调比单独使用热水器电能表表盘转速快
C.正常使用相同时间,热水器比空调消耗的电能多
D.小明家现有的用电器可以同时使用
9.(2024·四川广元·中考真题)如图的电路中,电源两端电压U恒为6V。只闭合开关和,电压表、的示数分别为、,电流表示数为,电路的功率为;只闭合开关、和,电流表示数为,电路的功率为。已知,,。下列关系式正确的是( )
A. B. C. D.
10.(2024·四川达州·中考真题)如图所示电路,电源电压为18V保持不变,、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、时,滑动变阻器功率,电压表示数为,电流表示数为;P位于最右端,只闭合时,滑动变阻器功率为,电压表示数为,电流表示数为;将滑片P移至中点,只闭合时,滑动变阻器功率为,电压表示数为,电流表示数为。若,下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
二、填空题
11.(2024·四川乐山·中考真题)如图甲所示的煎饼锅具有高温和低温两个挡位,图乙是其内部简化电路图。当处于高温挡时,煎饼锅的加热功率为,则R1= ;处于低温挡时,煎饼锅的工作电流为1A,通电1min产生的热量为 J。
12.(2024·江苏宿迁·中考真题)教室的饮水机上有两条提示语:“注意水温,谨防烫伤”和“节约用电,弘扬美德”。小明画出了饮水机电路示意图,如图甲所示,电阻,加热时总功率为840W。线圈内阻不计,为热敏电阻,其阻值随温度的变化如表格所示,控制电路电源电压恒为3V,当电流达到0.02A时衔铁被吸合。
t/℃
30
40
50
60
70
/Ω
220
165
130
100
83
(1)衔铁被吸合时,饮水机处于 (选填“加热”或“保温”)状态,饮水机处于保温状态时,功率为 W;
(2)设定最高水温为,需要将滑动变阻器阻值调至 ;根据图乙中电能表参数,饮水机处于加热状态时,经过10min,电能表指示灯闪烁 次。
13.(2024·江苏镇江·中考真题)如图是某电热水壶内部电加热器原理电路,它有“加热”和“保温”两挡,开关S断开,电水壶处于 挡。已知该电热水壶处于“加热”挡,通电可使标有的电能表指示灯闪烁120次,则消耗的电能为 。电热水壶“保温”挡功率为,则 。
14.(2024·江苏淮安·中考真题)今年“五一”期间,小明在家长陪同下进行“综合实践活动”,利用家中的电能表测量家中空气炸锅的实际功率。小明把家中其他用电器全部断开后,将空气炸锅单独接入电路,观察到标有“/()”字样的电能表指示灯闪烁,用时,则空气炸锅在这内消耗的电能为 ,实际功率为 W。
15.(2024·西藏·中考真题)如图所示,从安全用电的角度考虑,巴桑家同时使用的用电器最大总功率不应超过 W。断开其他用电器,让电饭锅单独工作2min,转盘转了90转,则电饭锅的电功率为 kW。
16.(2024·山东德州·中考真题)图甲是一款家用蒸箱,图乙是其加热盘模块的简化电路,蒸箱有“低温”“中温”“高温”三挡,其中R1、R2为阻值不变的电热丝,当开关S1断开、S2接a时,蒸箱处于 挡,此时通过温控开关的电流为2A,已知蒸箱的额定电压为220V,,则R2的阻值为 ,高温挡的电功率为 W。
三、实验题
17.(2024·山东日照·中考真题)小明在电学学习中,对电学的神奇和电能对人类生产生活产生的巨大影响深感敬畏,他通过下列实验对电学知识进行了进一步的探究。实验一:如图甲所示,在“探究电流与电阻关系”的实验时选用了如下器材:电压恒为6V的电源,阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻,电流表、电压表、开关、滑动变阻器各1个,导线若干。
(1)在检查电路时,他发现有一根导线连接错误,请你在答题卡的甲图中将连接错误的那条导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确 ;
(2)要完成该实验,滑动变阻器应该选用以下哪种规格:______(填下列选项前的字母);
A.20Ω,0.5A B.40Ω,0.2A C.50Ω,1A
(3)改正电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片滑至最 (选填“左”或“右”)端。闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数较大;移动滑动变阻器的滑片,两表的示数无变化,可能是定值电阻发生 (填“断路”或“短路”);
(4)更换正常电阻后,A、B两同学根据各自的实验数据作出了如图乙所示的图像,分析图像,你认为 (选填“A”或“B”)同学的实验操作是错误的,他操作中的问题是: ;
(5)改正错误后,他们都正确完成了实验,并记录相关数据,描绘出合理的图像,据此得出结论:在电压一定时, ;
(6)实验二:为了探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关,设计了如图所示的实验装置(电源、开关未画出)。图丙是控制通过导体的电流和通电时间相同,探究 对产生热量多少的影响;图丁是控制导体电阻和通电时间相同,探究 对产生热量多少的影响。这两套装置进行实验的过程中都采用的研究方法是 。
18.(2024·黑龙江鸡西·中考真题)(1)在“探究电流与电压的关系”实验中,电源为两节干电池,滑动变阻器的规格是“25Ω 2A”。
①开关闭合前,发现电流表的指针在零刻度线左端,如图乙,其原因是 。
②确认无误后,闭合开关进行实验,第4次实验时电流表示数为0.5A,电压表示数如图丙所示,计算出R的阻值 Ω。
实验次数
1
2
3
4
电压U/V
0.6
1.2
1.8
电流I/A
0.12
0.24
0.36
0.5
③记录的数据如上表所示,分析数据可以得到结论:导体的电阻一定时, 。
(2)用图甲所示电路“测量小灯泡额定电功率”。待测小灯泡的额定电压为2.5V,额定功率小于1W,电源为两节干电池,滑动变阻器R的规格为“20Ω 1A”。
①请你用笔画线代替导线,在图甲中把电路连接完整(滑片向右移动,灯泡变亮) 。
②正确连接完电路,闭合开关,向右逐渐移动滑片,小灯泡逐渐变亮,突然小灯泡熄灭,电流表示数几乎为零,电压表示数接近3V,原因是小灯泡 (选填“短路”或“断路”)。
③排除故障后,闭合开关,缓慢移动滑动变阻器的滑片,同时观察 表示数的变化,当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,小灯泡的额定功率为 W。
④小灯泡用久了,钨丝会变细,在2.5V电压下,小灯泡实际功率 (选填“大于”“小于”或“等于”)额定功率。
四、计算题
19.(2024·内蒙古通辽·中考真题)2024年4月25日,神舟十八号载人飞船发射成功。查阅资料了解到,飞船在发射前需要检验飞船舱体的气密性。科技人员设计了图甲模拟检测电路,电源电压12V保持不变,R0为50Ω的定值电阻,R为压敏电阻,其阻值随环境气压变化的规律如图乙。将R置于舱体内,舱体位于真空室中,舱体不漏气时,舱体内气压为1.0×105Pa。求:
(1)舱体不漏气时,R0两端的电压;
(2)舱体不漏气时,电路工作10min消耗的电能;
(3)电压表示数为8V时,舱体内的气压值。
压敏电阻的阻值
20.(2024·青海西宁·中考真题)如图所示的电路,电源电压保持6V不变,小灯泡L标有“6V 3W”字样(不考虑温度对灯丝电阻的影响),电流表的量程为0~3A,电压表的量程为0~3V,电阻,滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”。求:
(1)小灯泡的电阻;
(2)只闭合开关、,接入电路中的电阻为8Ω时,通电100s电路消耗的电能;
(3)当所有开关都闭合时,电流表的示数;
(4)在保证电路安全的情况下,此电路的最小功率。
21.(2024·山东泰安·中考真题)实践活动小组为学校设计了智能花卉温室,其顶部用薄膜太阳能板覆盖发电,保障了花卉生长所需的夜间补光照明和低温环境加热的能源需求。图甲为温室智能补光系统电路,当室外自然光照强度低于某数值时,磁性开关自动闭合,补光灯L发光,模拟自然光照为花卉补光。图乙为电热器的加热电路简图,发热体由和两个电热丝构成,且对应电热器的3个按键,使用时只能单独按下某一个按键,再按另一个时,前一个按键会弹起断开,且无法同时按下2个或3个按键。已知保持不变,补光灯L规格为“”。求:
照度
0.15
0.3
0.6
1.2
2
3
32
16
8
4
2.4
1.6
(1)若补光灯L在一段时间内正常发光消耗电能,该灯发光时间为多少小时?
(2)若电热器的最大功率是最小功率的12倍,在最大功率状态下60s产生的热量为,求和的阻值。
(3)“照度”是反映光照强度的一种物理量,用表示,国际单位为勒克斯(1x)。已知光敏电阻与照度之间成反比例函数关系,部分数据如下表所示。调节智能补光系统电路正常工作过程如下:当照度下降为时,调节滑动变阻器滑片P至a点,磁性开关的动触片受到电磁铁的吸引力减小至临界值,动触片回弹,开关闭合,补光灯L开始正常工作,此时电流表示数为;保持滑片P在a点不动,提高照度至时,电流表示数变化了,此时光敏电阻的阻值为,设此时滑动变阻器消耗的电功率为,电磁铁线圈电阻忽略不计。求和的大小。
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专题13 电功和电功率
目录
01题型综述 1
02 解题攻略 2
攻略一:怎样解电能表的使用问题 2
攻略二:怎样解电功率的动态变化问题 4
攻略三:怎样解灯泡的亮度比较问题 8
攻略四:怎样解测量小灯泡的电功率的实验问题 11
攻略五:怎样解电功率的电路安全和极值问题 16
攻略六:怎样解焦耳定律的应用问题 20
攻略七:怎样解探究影响电热因素的实验问题 22
攻略八:怎样解电热器的档位问题 26
攻略九:怎样解家庭电路的组成及连接问题 30
攻略十:怎样解家庭电路故障的分析问题 33
攻略十一:怎样解安全用电问题 35
03 中考练场 37
电功和电功率是中考物理的重要考点,其题型、分值分布、重难点及注意事项如下:
一、题型与分值分布
中考物理中,关于电功和电功率的题型多样,包括选择题、填空题、实验题和计算题等。分值方面,这部分内容通常占据总分的较大比例,具体分值会根据不同年份和地区的考卷有所差异。
二、重难点
1. 电功的计算:需要掌握电功的公式W=UIt,以及适用于纯电阻电路的电功公式W=U²t/R或W=I²Rt。理解电流做功的实质,即电能转化为其他形式能的过程。
2. 电功率的概念和计算:理解电功率是表示电流做功快慢的物理量,掌握电功率的公式P=UI和P=W/t。注意区分额定功率和实际功率,理解它们之间的关系和区别。
3. 电能表的读数及电功和电功率的计算:学会从电能表上读取电能消耗值,并利用电能表参数计算电功和电功率。
4. 实验题:掌握用伏安法测量小灯泡的电功率的实验步骤和数据处理方法。
三、注意事项
1. 注意公式的适用条件:在使用电功和电功率的公式时,要注意公式的适用条件,如W=UIt适用于一切情形下的电功计算,而W=U²t/R或W=I²Rt只适用于纯电阻电路。
2. 理解额定功率和实际功率:额定功率是用电器在额定电压下的功率,而实际功率是用电器在实际电压下的功率。灯的明暗程度由实际功率决定,与额定功率无关。
3. 注意单位换算:在计算过程中,要注意单位换算,如千瓦时(kWh)与焦耳(J)之间的换算关系。
4. 审题清晰:在解答题目时,要仔细审题,注意题目中的条件和要求,避免因为理解错误或审题不清而导致失分。
5. 实验题注意事项:在解答实验题时,要注意实验步骤的准确性和数据处理方法的正确性。同时,要注意实验中的安全事项,如正确连接电路、避免短路等。
攻略一:怎样解电能表的使用问题
【提分秘籍】
有关电能表的使用,在解题时有如下两种:
(1)利用电能表测消耗的电能。把电能表接在电路中,它的计数器上前后两次读数之差,即为这段时间内的用电量。要注意电能表的计数器上最后一位数字代表的是小数点后的那位数。
(2)利用电能表测电功率。根据电能表表盘上所标的转数可求出消耗的电能,用停表测出用电时间,由公式可都可求出用电器的电功率。
【特别提示】利用电能表计算电功
利用电能表计算电功先根据用电器消耗1kW·h电能时电能表表盘的转数(N),求出表盘转一转所消耗的电能,再看表盘在一段时间内转了多少转(n),则用电器在这段时间内消耗的电能。
【典例剖析】
【典例1】(2024·黑龙江绥化·中考真题)如图为家庭电路的电能表,该电能表允许接入用电器的最大总功率是 W;表盘上的某个参数模糊不清,为测得这个参数,仅将额定功率为1200W的空调接入电路,正常工作1min电能表转盘转了60转,计算可知该参数为 r/(kW∙h)。
【答案】 8800 3000
【详解】[1]由电能表的参数知,该电能表允许接入用电器的最大总功率
[2]1min内,空调消耗的电能
设电能表消耗1kW∙h的电能,转盘转了n转,则有
解得n=3000r,所以该参数为3000r/(kW∙h)。
【变式演练】
【变式1-1】(2025·江苏宿迁·一模)实验小组用如图所示的电能表来测量某用电器的功率。 实验时他们将其余所有用电器关闭, 数出电能表转盘在10min内转了600圈。则该用电器在10min内消耗的电能是 ,它的实际功率是 W,该用电器可能为 (选填“电水壶”“电视机”或“电风扇”)
【答案】 0.2 1200 电水壶
【详解】[1]该用电器在10min内消耗的电能为
[2][3]实际功率为
电视机的电功率约为100W左右,电风扇的电功率约几十瓦,电水壶的功率约为1000W,则该用电器可能为电水壶。
【变式1-2】(2025·辽宁抚顺·一模)顺顺家11月底电能表读数如图所示,12月底电能表的读数为212.5kW·h,若当地电价为0.6元/(kW·h),则12月份他家应交电费 元;顺顺将某家用电器单独接入电路正常工作6min,电能表转盘转了64转,则这个家用电器的功率为 W。
【答案】 120 200
【详解】[1]据图可知,11月底电能表读数为12.5kW·h,12月份他家消耗的电能为
则12月份他家应交电费为
[2]电能表转盘转了64转,这个家用电器消耗的电能为
则这个家用电器的功率为
攻略二:怎样解电功率的动态变化问题
【提分秘籍】
电功率的动态变化题分为两类:一类是由开关闭合、断开引起的;另一类是移动滑动变阻器滑片引起的。解答由开关闭合或断开引起的动态电路变化题:首先要根据开关的闭合或断开,确定电路的连接情况,并明确电流表、电压表测量的对象;然后灵活运用串、并联电路的特点,欧姆定律、电功率的公式及其推导式进行计算求解。
解答由滑动变阻器的滑片移动引起的动态电路变化题:首先明确电路的连接情况以及电压表、电流表测量的对象;其次弄清滑片移动时,滑动变阻器连入电路中电阻的变化;然后根据欧姆定律和串、并联电路的电流、电压特点,分析电路中电流的变化;最后运用串、并联电路中的电流、电压、电功率的关系,进一步分析、求解。
【特别提示】在动态电路中,要明确电路变化前后用电器的连接方式是否变化,接入电路中的用电器是否变化,电路中的电阻值是否变化,特别要注意用电器的短路或断路情况的出现。
【典例剖析】
【典例2】(多选)(2024·内蒙古通辽·中考真题)如图甲所示电路,电源电压恒定,将滑动变阻器的滑片P从最右端开始移动至灯泡正常发光为止,并根据电流表和电压表的示数绘制I-U的关系图像如图乙。则下列说法正确的有( )
A.曲线a是电流表与电压表V2示数的关系图像 B.电源电压为11V
C.灯泡的额定电压为3V D.灯泡的额定功率为4.8W
【答案】BD
【详解】由图得,灯泡与滑动变阻器串联,电压表V2测量滑动变阻器两端的电压,电压表V1测量灯泡两端的电压,电流表测量电路电流。
A.滑片向左移动,滑动变阻器接入电路中电阻变小,有串联分压原理可知滑动变阻器两端的电压变小,电压电源不变,由串联电路的电压规律可知灯泡两端的电压变大,电路中总电阻变小,电路电流变大,则曲线a为灯泡的电压、电流关系图,曲线b变阻器的电压、电流关系图,即曲线a是电流表与电压表V1示数的关系图像,曲线b是电流表与电压表V2示数的关系图像,故A错误;
B.由图像得,当电流为0.2A时,灯泡电压为2V,变阻器电压为9V,则电源电压
故B正确;
C.闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P从最右端滑至灯泡正常发光的位置,由乙图可知,当灯泡正常发光时,电路电流为0.6A,滑动变阻器两端的电压为3V,此时灯泡的额定电压为
故C错误;
D.由乙图可知,当灯泡正常发光时,电路电流为0.6A,灯泡的额定功率为
故D正确。
故选BD。
【变式演练】
【变式2-1】(2024·黑龙江鸡西·中考真题)如图,甲电路中电源电压保持不变,闭合开关后,将变阻器的滑片由a端向b端移动的过程中,两电压表的示数与电流表的示数变化关系如图乙Ⅰ、Ⅱ所示,则( )
A.Ⅱ是灯泡的I-U关系图像 B.灯泡最小功率为1W
C.R的最大阻值为25Ω D.电路的最大功率为3.6W
【答案】CD
【详解】A.由电路图可知,小灯泡与滑动变阻器R串联,电压表V1测小灯泡两端的电压,电压表V2测R两端的电压,电流表测电路中的电流,滑片从最右端向最左端滑动的过程中,滑动变阻器接入电路的阻值变小,电路总电阻变小,电路电流变大,根据串联分压的规律可知,小灯泡两端的电压变大,滑动变阻器两端的电压变小,因此Ⅱ为滑动变阻器R的U-I关系图像,Ⅰ为小灯泡的U-I关系图像,故A错误;
B.由图线Ⅰ可知,小灯泡的电流随其两端电压的增大而增大,故当小灯泡两端的电压最小时,小灯泡的电流最小,由题图乙可知,小灯泡两端的最小电压为U灯小=1V,此时通过小灯泡的电流为I灯小=0.2A,小灯泡的最小电功率为
故B错误;
C.当R接入电路的阻值最大时,电路电流最小,分析图线Ⅱ可知,此时R两端电压为UR=5V,通过R的电流为IR=0.2A,故R的最大阻值为
故C正确;
D.根据串联电路的电压规律并结合图像可知,电源电压
电路中的最大电流为I最大=0.6A,故电路的最大功率为
故D正确。
故选CD。
【变式2-2】(多选)(2024·辽宁铁岭·二模)如图甲所示电路,电源电压恒定,R1为定值电阻,滑动变阻器R2铭牌上标有“120Ω 0.8A”的字样,电流表量程0~0.6A,电压表量程0~15V。在保证电路安全的前提下,移动滑动变阻器滑片,经测量分析,得出R2的电功率P与其两端电压U的关系如图乙。则下列说法正确的是( )
A.电源电压为18V
B.R1的阻值为20Ω
C.电路总功率的最大变化量为10.8W.
D.滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为10Ω~100Ω
【答案】ABD
【详解】由图甲可知,R1、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。
AB.由图乙可知,当R2两端的电压为8V时,R2的电功率为4W,由P=UI可知,此时电路中的电流为
根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知,电源电压为
当R2两端的电压为10V时,R2的电功率为4W,由P=UI可知,此时电路中的电流为
根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知,电源电压为
联立可解得,电源电压U=18V,R1的阻值R1=20Ω;故AB正确;
CD.根据题意可知,滑动变阻器允许通过的最大电流为0.8A,电流表的量程为0~0.6A,为了电路安全,电路中的最大电流为I大=0.6A,则电路中的最大总功率为
电路中的最小总电阻为
根据串联电路的电阻特点可知,滑动变阻器接入电路的最小阻值为
根据电压表量程可知,R2两端的最大电压为15V,根据串联电路的电压特点可知,R1两端最小电压为
电路中最小电流为
电路中的最小总功率为
滑动变阻器接入电路的最大阻值为
所以,电路总功率的最大变化量为
滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为10Ω~100Ω,故C错误,D正确。
故选AD。
攻略三:怎样解灯泡的亮度比较问题
【提分秘籍】
解此类问题要明确以下方面:
(1)决定因素:灯泡的亮暗是由灯泡的实际功率决定的,灯泡消耗的实际功率越大,灯泡就越亮;
(2)分析步骤:①先根据其规格(铭牌)利用计算,比较电阻的大小;②根据串、并联电路中电流或电压相等的特点,选择公式或比较实际功率的大小,进而比较灯泡的亮度。
【特别提示】两灯串联时,由公式 U=IR可知,灯泡电阻大的,其两端分得电压大,由公式P=UI,灯泡实际功率大,亮度大;两灯并联时,由公式,灯泡电阻小的,实际功率大,亮度大。
【典例剖析】
【典例3】(2024·山东淄博·中考真题)如图所示电路,灯L标有“3V 0.9W”字样(忽略温度对灯丝电阻的影响)。当开关S1断开,S2、S3闭合时,电流表的示数为0.6A,灯L正常发光,灯L的电阻为 Ω,电压表的示数为 V;当开关S2、S3断开,S1闭合时,灯L与电阻R的连接方式为 ,电流表的示数为 A。
【答案】 10 3 串联 0.2
【详解】[1]已知灯L标有“3V 0.9W”字样,根据可知,灯L的电阻为
[2][3][4]分析电路图可知,当开关S1断开,S2、S3闭合时,定值电阻R与灯泡并联,电流表测通过R的电流,电压表测电源电压。此时灯L正常工作,因此灯L两端电压为3V,根据并联电路电压的特点可知,电源电压等于定值电阻R两端电压等于灯L两端电压,为3V,因此电压表的示数为3V。此时电流表的示数为0.6A,则定值电阻R的阻值为
分析电路图可知,当开关S2、S3断开,S1闭合时,电路中只有一条电流路径,因此灯L与电阻R串联,电流表测电路电流,电压表测定值电阻R两端电压。根据串联电路电阻的特点可知,此时电路的总电阻为
R总=R+RL=5Ω+10Ω=15Ω
此时电路的电流为
因此电流表的示数为0.2A。
【变式演练】
【变式3-1】(2025·贵州·一模)如图所示电路,电源电压恒定,滑动变阻器R标有“20Ω 2A”,灯泡L标有“4V 2W”,灯泡电阻不变。S闭合,滑片P在R的中点时,灯泡正常发光。当P移到最右端时,电路的总功率 W(结果保留一位小数)。
【答案】2.9
【详解】S闭合,灯泡与滑动变阻器串联,滑片P在R的中点时,连入电路的电阻为10Ω,灯泡正常发光,通过灯泡的电流为
由于串联电路中电流处处相等,滑动变阻器两端的电压为
则电源电压为
灯泡的电阻为
当P移到最右端时,电路中的总电阻为
电路的总功率
【变式3-2】(2024·湖南湘潭·模拟预测)如图所示,L1标有“3V 3W”字样、L2标有“3V 6W”字样,灯丝电阻不变,电源电压为3V,开关S闭合后,下列说法不正确的是( )
A.L1和L2电流之比是1∶1 B.L1和L2两端电压是2∶1
C.L1的实际功率是3W D.L1的亮度比L2的更亮
【答案】C
【详解】灯丝电阻不变,L1标有“3V 3W”字样,根据可知,L1的电阻为
L2标有“3V 6W”字样,L2的电阻为
L1和L2的电阻之比是
A.串联电路中电流处处相等,故L1和L2的电流之比是1∶1,故A正确,不符合题意;
B.L1和L2的电压之比是
故B正确,不符合题意;
C.电源电压为3V,根据欧姆定律可知,电路中电流为
L1的实际功率为
故C错误,符合题意;
D.由可知,L1的实际功率大于L2的实际功率,所以L1的亮度比L2的更亮,故D正确,不符合题意。
故选C。
攻略四:怎样解测量小灯泡的电功率的实验问题
【提分秘籍】
解题时应掌握该实验的下列知识:
(1)实验原理:P=UI。
(2)移动滑片时,眼睛观察电压表。
(3)电压调节:小灯泡两端电压不要高于额定电压的 1.2倍。
(4)数据处理:多次测量的目的是寻找灯泡亮度与实际功率的关系。只有实际电压等于额定电压时,实际功率才等于额定功率,故求额定功率时,不能求平均值。
【特别提示】常见故障机原因分析
灯泡
电流表
电压表
故障分析
不亮
无示数
无示数
断路或电源损坏
不亮
有示数
无示数
灯泡断路
不亮
无示数
有示数
灯泡断路
不亮
有示数
有示数
电源电压太小或电路中电阻过大
【典例剖析】
【典例4】(2024·江苏宿迁·中考真题)在“测量小灯泡额定功率”的实验中,小灯泡额定电压为2.5V,电源电压为4.5V,滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样。
(1)如图甲所示电路,有一根导线连接错误,请在错误的导线上打“”,用笔画线代替导线将电路连接正确 ;
(2)连接电路时,开关应 ,试触时发现,电压表无示数,电流表有示数,小灯泡发光,则电压表发生了 故障;
(3)纠正错误后继续进行实验,移动滑动变阻器滑片,电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,示数为 A,小灯泡额定功率为 W;
(4)利用原有电路,将小灯泡替换为定值电阻(、、、,各一个)探究电流和电阻关系,为了能完成实验,控制电压表示数可能是 。
A.1.7V B.2.2V C. 2.7V
【答案】 见解析 断开 断路 0.24 0.6 C
【详解】(1)[1]实验中,灯泡与变阻器串联,电压表测量灯泡的电压,电流表测量电路电流。
(2)[2]连接电路时,为了保护电路,开关应断开。
[3]试触时发现,电压表无示数,电流表有示数,小灯泡发光,则与灯泡并联的电压表发生了断路故障。
(3)[4]由图乙得,电流表的分度值为0.02A,示数为0.24A。
[5]小灯泡额定功率为
(4)[6]探究电流和电阻关系,要控制定值电阻的电阻应不变,由欧姆定律得
当接入25Ω定值电阻时,变阻器接入电路中电阻最大,为20Ω时,定值电阻的电压最小,此时
由图得,电源电压由3节干电池组成,为4.5V,由串联电路电流特点得
则定值电阻的电压最小电压为
当电压表示数最大为3V时,定值电阻的电压最大,故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
【变式演练】
【变式4-1】(2025·辽宁抚顺·一模)小美在“测量小灯泡的电功率”的实验中,设计的电路图如图甲所示,其中电源电压为6V,小灯泡额定电压为2.5V(灯丝电阻约为12Ω)
(1)为能顺利完成该实验探究,滑动变阻器应选用 ;
(2)连好电路并检查无误后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片至某处时,电压表的示数如乙图所示,读数为 V,为了测量小灯泡的额定功率,应将滑片P适当地向 (选填“左”或“右”)端移动;
(3)小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像如图丙所示,分析图像可知该小灯泡正常发光时的功率为 W。实验中观察到:当小灯泡两端电压低于0.5V时,小灯泡不发光,根据图像分析原因是 ;
(4)通过分析图像,发现小灯泡的电阻随电压升高逐渐变大,其原因是 。
【答案】(1)R3
(2) 2.2 左
(3) 0.625 小灯泡的实际功率过小
(4)灯丝的温度升高
【详解】(1)灯泡正常发光时电压为2.5V,电源电压为6V,根据串联电路电压规律可知则此时变阻器电压为3.5V,灯丝电阻约为12Ω,根据串联分压原理则有
解得变阻器阻值,所以应选择“50Ω,0.5A”的滑动变阻器,故选R3。
(2)[1][2]如图乙所示,电压表选用小量程,分度值0.1V,其示数为2.2V,小于灯泡额定电压2.5V,为了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,应减小变阻器两端的电压,根据分压原理,应减小变阻器接入电路的阻值,故应将滑动变阻器的滑片向左端移动。
(3)[1]由图丙可知,当灯泡两端电压为2.5V时,通过灯泡的电流为0.25A,则该小灯泡正常发光时的功率为
[2] 当小灯泡两端电压低于0.5V时,电流很小,则灯泡的实际功率过小,所以小灯泡不发光。
(4)当灯泡两端的电压增大时,通过灯泡的电流也增大,灯泡的实际功率变大,温度升高,灯丝的电阻随温度的升高而变大。
【变式4-2】(2025·广西柳州·模拟预测)科技兴趣小组测量额定电压为2.5V的灯泡L正常发光时的电阻,实验装置如图甲所示,电源电压为6V。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲所示的实物图连接完整;
(2)正确连接电路后,滑动变阻器的滑片从一端移到另一端的过程中(实验过程中曾改变电压表的量程),测得了如表所示的实验数据,根据第 次数据可知,电路出现故障,故障原因是小灯泡 ;
实验次数
电压表示数/V
电流表示数/A
灯泡亮度
1
1
0.2
较暗
2
2.5
正常发光
3
2.8
0.32
强烈发光
4
6
0
不发光
(3)小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示为 A,则灯泡L正常发光时的电阻约为 Ω(结果保留一位小数);
(4)爱思考的小峰同学同时提出一个有关电功率的问题,当小灯泡强烈发光时,其实际功率 额定功率。(选填“>”、“<”或“=”)
【答案】(1)
(2) 4 断路
(3) 0.3 8.3
(4)>
【详解】(1)测量灯泡的电阻时,滑动变阻器与灯泡串联,滑动变阻器采用一上一下的方式接入电路,如下图所示:
(2)[1]由表格中第4组数据可知,电压表示数为6V,电流表示数为0,灯泡不发光,所以根据第4次数据可知,电路出现故障。
[2]电压表有示数,说明电压表与电源接通,电流表无示数,说明电路存在断路,此时灯泡不发光,所以故障原因是灯泡L断路。
(3)[1][2]小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,由图甲可知,电流表所选量程为0~0.6A量程,分度值为0.02A,图乙电流表示数为0.3A,则通过灯泡的电流为0.3A,已知灯泡L的额定电压为2.5V,则灯泡L正常发光时的电阻约为
(4)根据表中数据可知,通过灯的电流随电压的变大而变大,根据P=UI可知,灯泡的实际功率越大,灯越亮,故小灯泡的亮度是由实际功率决定,所以小灯泡强烈发光时,其实际功率大于额定功率。
攻略五:怎样解电功率的电路安全和极值问题
【提分秘籍】
解题时,首先按题目所给的条件,根据电流流过的路径,确定各用电器串、并联关系,然后画出相应的等效电路图。解答电路安全问题,应依据“照顾弱者”的原则进行取值,即串联取最小电流并联取最小电压。具体方法为:在串联电路中,计算各个元件允许通过的最大电流,取其中的最小值为电路中的最大电流;在并联电路中,计算各个元件两端允许所加电压的最大值,取其中的最小值为各支路两端的最大电压。解答电路消耗电功率的极值问题时电源电压不变,根据P=UI可知,当电路中电流最大时,消耗的功率最大;当电路中的电流最小时,消耗的功率最小。
【典例剖析】
【典例5】(2024·江苏淮安·中考真题)如图甲所示,电源电压保持不变,为定值电阻,滑动变阻器的最大阻值为。电压表量程为,电流表量程为。在保证电路各元件安全的前提下,电压表的示数随滑动变阻器阻值变化的关系图像如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.电源电压为 B.定值电阻阻值为
C.电路的最小功率为 D.电流表示数变化范围为
【答案】D
【详解】AB.分析电路可知,、串联,电压表测电压,电流表测电路电流。由乙图可知,当时,电压表示数为3V,根据串联分压原理则有
①
当时,电压表示数为2V,根据串联分压原理则有
②
联立①②解得,电源电压。故AB错误;
CD.电路中电流最小为
则电路的最小功率为
电压表量程为,则当电压表示数最大为3V时,电流最大为
所以电流表示数变化范围为,故C错误,D正确。
故选D。
【变式演练】
【变式5-1】(24-25九年级上·重庆·期末)如图甲所示电路,电源电压保持不变,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~15V,滑动变阻器R1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,下列正确的是( )
①R2的阻值为5Ω
②电压表最小示数与最大示数之比为13∶14
③R2的最大和最小电功率之差为1.152W
④R1消耗的最大电功率为4.05W
A.①和② B.②和③
C.①和③ D.②和④
【答案】C
【详解】①由图甲可知,电阻R2和变阻器R1串联,电流表测量电路中的电流,电压表测滑动变阻器两端的电压,由图乙可知,当电路中的电流是0.40A时,对应电压表的示数是7.0V,当电路中的电流是0.50A时,对应电压表的示数是6.5V,根据欧姆定律和串联电路电压的规律得到电源电压U=U1+I1R2=U2+I2R2,所以7.0V+0.40A×R2=6.5V+0.50A×R2,解得R2=5Ω,U=9V,故①正确;
②③电流表的量程为0~0.6A,故电路电流最大为0.6A,根据欧姆定律可知R2两端的电压U2=I大R2=0.6A×5Ω=3V,根据串联电路的电压特点可知电压表的示数U1小=U-U2=9V-3V=6V;R2的最大功率P2大=U2I大=3V×0.6A=1.8W,滑动变阻器接入电路的阻值最大时,电路的总电阻最大,由欧姆定律可知电路中的电流最小,最小电流为,电压表示数U1大=I小R1大=0.36A×20Ω=7.2V,小于电压表量程,符合题意,电压表最小示数与最大示数之比为U1小∶U1大=6V∶7.2V=5∶6,R2的最小功率P2小=I2小R2=(0.36A)2×5Ω=0.648W,R2的最大和最小电功率之差为ΔP2=P2大-P2小=1.8W-0.648W=1.152W,故②错误,③正确;
④R1消耗的电功率,当R1取最小值时,R1的电功率最大,R1最小阻值为
R1消耗的最大电功率为,故④错误。
故选C。
【变式5-2】(2024·山东泰安·二模)如图所示的电路,电源电压保持5V不变。小灯泡L标有“4V,1.6W”字样(灯泡电阻不变),R1标有字样“15Ω,1A”,定值电阻R2=50Ω,电流表的量程为0~0.6A,两个电压表的量程均为0~3V。在保证各元件安全工作的情况下( )
①只闭合开关S和S2,灯泡L的最大功率为1.6W
②只闭合开关S和S2,电压表V1的示数范围为2V~3V
③只闭合开关S、S1和S3,滑动变阻器的取值范围为5Ω~15Ω
④任意闭合开关,整个电路的最大功率与最小功率的比为3∶1
A.③④正确 B.①②正确 C.②④正确 D.①③正确
【答案】C
【详解】由可得小灯泡的电阻
①只闭合开关S和S2,灯泡L和变阻器R1串联,V1测变阻器两端的电压,V2测灯泡两端的电压,因两个电压表均选用小量程,则电压表V2示数最大为3V时,灯泡L的功率最大,则灯泡L的最大功率,故①错误;
②只闭合开关S和S2,灯泡L和R1串联,电压表V4测量R1两端电压,电压表V2测量灯泡两端的电压,电压表V2的量程为0~3V,当电压表的示数最大:U2大=3V时,根据串联电路电压规律可知,V1的示数最小为U1小=U﹣U2大=5V﹣3V=2V
当变阻器接入阻值最大为15Ω时,电路中的电流最小为
U1示数最大为U1大=I小R1大=0.2A×15Ω=3V
所以电压表V8的示数范围为2V~3V,故②正确;
③只闭合开关S、S1和S3,灯泡L被短路,R1、R2并联,电流表测干路电流,在保证各元件安全工作的情况下,电路中电流最大为0.6A时,滑动变阻器R1接入电路中的电阻最小,此时通过R2的电流为
通过R1的电流为I1大=I大﹣I2=0.6A﹣0.1A=0.5A
R1接入电路中电阻最小为
又因为R1的最大电阻为14Ω,所以滑动变阻器的取值范围为10Ω~15Ω;故③错误;
④任意闭合开关,根据P=UI可知,在电源电压一定时,当电路中电流最大时,电功率最大,当电路中电流最小时,电功率最小,当R1、R2并联,调节滑动变阻器R1接入电路中电阻最小,使得电路中最大的电流为0.6A,此时电路中的最大电功率为P大=UI大=5V×0.6A=3W
当灯泡L、R1串联且R1接入电路中电阻最大为15Ω时,电路中电阻最大,电流最小,此时电路中的最小电功率为
整个电路的最大功率与最小功率的比为P大∶P小=3W∶1W=3∶1,故④正确,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
攻略六:怎样解焦耳定律的应用问题
【提分秘籍】
电流通过导体时会发热,产生的热量利用焦耳定律公式求解,当电路为纯电阻电路时,串联电路多选用,并联电路多选用。
【典例剖析】
【典例6】(2024·内蒙古·中考真题)(如图所示,电水壶的规格为“220V,1210W”、电热水器的规格为“220V,2420W”、电能表上标着“3000revs/(kW·h)”。当电路中单独使用电水壶烧水时,铝盘转动165转,用时180s;在电路中单独使用电热水器时,用时6min。导线、电水壶和电热水器的电阻不随温度变化。求:
(1)电水壶和电热水器的电阻;
(2)单独使用电热水器时导线上产生的热量。
【答案】(1)40Ω,20Ω;(2)1.21×105J
【详解】(1)根据和P=UI,可得,则电水壶的电阻
电热水器的电阻
(2)单独使用电水壶烧水时,导线与电水壶串联,电路消耗的电能为
电路的总功率为
电路的总电阻为
导线的电阻为
单独使用电热水器时,电路的总电阻
电路中的电流为
导线上产生的热量为
【变式演练】
【变式6-1】(2025·广西柳州·模拟预测)夏天,人们常用电热驱蚊器驱蚊,它是利用电流的 效应来工作的。发热元件是一个阻值为10的电阻,工作电流为0.2A,则发热元件通电100s产生的热量为 J。
【答案】 热 4×104/40000
【详解】[1]“电热驱蚊器”工作时将电能转化成内能,利用了电流的热效应工作。
[2]发热元件产生的热量
【变式6-2】(2025·陕西·模拟预测)为了锻炼手部力量,小明购买了如图-1所示的握力计,它的工作原理如图-2。电源电压恒定不变,握力显示表由电压表改装而成,定值电阻R2的阻值为10Ω,该电路中的电流变化范围为0.3~0.6A。金属弹簧的上端连接滑片P,不施加力时滑片P恰好在电阻R1的最上端。R2在电路中的作用是 ;当握力增大时,握力显示表的示数会 (选填“增大”“减小”或“不变”);电源电压为 V;当受到的握力最大时,R2在2s内产生的热量为 J。(金属弹簧及握柄的电阻忽略不计)
【答案】 保护电路 增大 6 1.8
【详解】[1]由图-2可知,滑动变阻器R1与R2串联,若没有定值电阻R2,当不施加力时滑片P恰好在电阻R1的最上端,即滑动变阻器接入电路的电阻为零时,电路短路,故定值电阻R2的作用是保护电路。
[2]不施加力时弹簧一端的滑片P在电阻R1的最上端,此时滑动变阻器R1接入电路的电阻为0,施加力时,滑动变阻器的滑片P向下滑,R1接入电路的阻值变大,总电阻变大,电源电压不变,故电流变小,根据可得,R2两端的电压减小,则R1两端的电压变大,即电压表的示数变大;由于握力显示表由电压表改装而成,则握力显示表的示数会增大。
[3]不施加力时弹簧一端的滑片P在电阻R1的最上端,此时滑动变阻器R1接入电路的电阻为0,此时总电阻最小,电流最大,最大电流为0.6A,而且此时只有电阻R2接入电路,故电源电压为
当受到的握力最大时,此时R1全部接入,总电阻最大,此时的电流最小,而最小的电流为0.3A,R2在2s内产生的热量为
攻略七:怎样解探究影响电热因素的实验问题
【提分秘籍】
解题时需掌握下列五个方面的知识:
(1)由于实验中电流在导体上产生的热量无法直接观察,故采用转换法,把放出热量的多少转换为能直接观察的温度变化的多少。
(2)在探究过程中要注意控制变量法的运用,如两个烧瓶内煤油的质量、通电时间等。
(3)在探究电流一定,电流产生的热量与电阻之间的关系时,应将两电阻丝串联接入电路中;在探究电压一定,电流产生的热量与电阻之间的关系时.应将两电阻丝并联接入电路中。
(4)注意结论成立的前提条件:电流产生的热量跟电阻成正比的前提条件是“电流一定”;成反比的前提条件是“电压一定”。
(5)本实验中,选用煤油的原因是它的比热容较小,在加热时,吸收相同的热量,温度变化较大。
【特别提示】探究影响电流热效应实验中可采用的转换方法:
①转换为能直接观察的温度变化的多少。②转换为烧瓶中煤油受热后煤油柱升高的高度。③转换为密闭空气受热膨胀使U形管中有色液柱出现的高度差。
【典例剖析】
【典例7】(2024·江苏无锡·中考真题)用如图所示的装置探究影响电流热效应的因素。甲、乙、丙三个相同的容器内均装有质量相等的煤油,电阻丝、、浸没在煤油中,其中、。闭合开关前,记录下煤油的初温度,开关S接a、调节滑动变阻器滑片P,使电流表的示数为1A,记录下第100s和第200s时甲容器中煤油的末温度t;开关S接b,调节滑片P,使电流表的示数为0.5A,记录下第200s时乙、丙容器中煤油的末温度t,断开开关,结果如下表,比较序号①②可得:当通过导体的电流和导体的 相等时,导体产生的热量与通电 有关。比较序号②和 可知导体产生的热量与电流大小有关。实验中,电阻产生的热量为 J。
序号
电阻
I/A
时间/s
/℃
t/℃
①
1
100
20
34
②
1
200
20
48
③
0.5
200
20
27
④
0.5
200
20
34
【答案】 电阻 时间 ③ 250
【详解】[1][2]比较序号①②,电阻和导体中的电流不变,通电时间越长,升高的温度越高,可以得到当通过导体的电流和导体的电阻相等时,导体产生的热量与通电时间有关。
[3]探究导体产生的热量与电流大小的关系,保持电阻和通电时间相同,改变电流大小,R1和R2的阻值相等,所以比较序号②和③得到导体产生的热量与电流大小有关。
[4]开关S接b,R2和R3串联,电路中的电流是0.5A,通电时间是200s,电阻产生的热量为Q=I2R2t=(0.5A)2×5Ω×200s=250J
【变式演练】
【变式7-1】(2025·江苏宿迁·一模)用以下装置进行实验:
(1)图甲中, 若要探究“电阻丝产生的热量与电流大小的关系”, 还需要的测量器材是 , 实验中通过观察 来比较产生的热量(选填“A”或“B”) ;
A.温度计示数的变化 B.电流表示数的大小
(2)若要探究“电阻丝产生的热量与电阻大小的关系”, 应选用图乙中的烧瓶 ,并将其电阻与图甲中 R串联。
(3)若要探究“不同物质吸热升温的现象”, 应选择图乙中的烧瓶 ,并将其电阻与图甲中 R (选填“串联”、“并联”或“串联并联都可以”) ;
(4)将图乙中三个烧瓶内的电阻并联起来, 通电一段时间后, 瓶中液体都没有沸腾, 烧瓶 中的液体吸热最多, 烧瓶 中的液体升温最慢。
【答案】(1) 秒表 A;(2)C;(3) A 串联并联都可以;(4) A B
【详解】(1)[1]要探究电阻丝产生的热量与电流大小的关系,需要测量同一电阻相同时间内,通过不同的电流时温度的变化量;要准确完成本实验除了图中的温度计外,还需测量通电时间的工具秒表。
[2]电阻丝产生热量的多少不易观察,通过加热液体,液体升高的温度来呈现,所以电阻丝产生的热量多少是通过观察温度计升高的示数来反映。
故选A。
(2)若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系,需要控制电流和通电时间相同,电阻不同,应选择图乙中烧瓶C与图甲中的烧瓶串联在电路中。
(3)[1][2]探究不同物质吸热升温的现象,应选相同质量的不同物质进行加热,使液体相同时间吸收的热量相同,比较物体升高的温度;故应选择与甲图烧瓶中不同的物质、烧瓶中的电阻相同、使通过电阻的电流相同的,故选烧瓶A,将其电阻与图甲中的R串联或并联在电路中,都能使通过两个电阻的电流相同。
(4)[1][2]将图乙中三个烧瓶内的电阻并联起来,通电一段时间后,由可知,A中电阻较小,通过的电流较大,A中产生的热量最多,液体吸热最多,B、C中电阻丝产生的热量相同;由于A、B中都为水,因此产生热量多的温度计升高的示数就大,故;由可知,物质吸收的热量和质量都相同时,比热容越小,温度变化越快,因此煤油中温度计的示数大,故;由以上分析可得,烧瓶B中的液体升温最慢。
【变式7-2】(2024·湖南湘潭·模拟预测)如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置,两个透明容器中密封着初温、质量相同的空气。
(1)实验中是通过观察U形管两端的 来说明电流产生的热。
(2)图甲装置将两段阻值不同的电阻丝串联,是为了探究电流通过导体时产生的热量与 的大小的关系,通电一段时间后, (选填“左”或“右”)侧容器产生的热量更多。
(3)图乙装置可以探究电流通过导体时产生的热量与 的大小的关系,R1和R2两根电阻丝在相等的时间内产生的热量之比为Q1:Q2= 。
【答案】(1)液面高度变化
(2) 电阻 右
(3) 电流 4:1
【详解】(1)由于电流产生的热量不易直接测量,通过加热气体膨胀显示,因此在实验中是通过观察U形管中液面高度变化来显示容器内空气温度的变化。
(2)[1]在甲装置中,将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端,通过他们的电流I与通电时间t相同,探究导体产生的热量与电阻的关系。
[2]甲实验两电阻丝串联,则通过电阻丝的电流和通电时间相同,右侧电阻阻值大,右侧U型管液面高度差较大,可知右侧电阻产生热量多。
(3)[1]左右容器中电阻与通电时间相同,右容器内的电阻与容器外的电阻并联后,再与左侧容器内电阻串联,则左侧容器中电阻的电流大于右侧容器中电阻的电流,则同一装置控制电阻的阻值与通电时间相同,改变电阻的电流,是为了探究电流产生的热量与电流的关系。
[2]由于容器内外的电阻相同,根据并联电流之比等于电阻倒数之比得,右侧容器内外的两个电阻的电流相等,且右侧容器内外的电阻的电流之和等于R1的电流,则右侧容器内外的两个电阻的电流都等于通过R1的电流的一半,根据知,R1和R2两根电阻丝在相等的时间内产生的热量之比为
攻略八:怎样解电热器的档位问题
【提分秘籍】
家用电热器的电压都是220V,由可知,电路总电阻越小,加热总功率就越大,就处于加热状态;电路总电阻越大,则加热总功率就越小,就处于保温状态。下表列出了家用电热器的各种状态及电路图:
家用电器
电路图
加热与保温状态
说明
电饭锅
S闭合加热
S 断开保温
总体可分为两类:
一类是并联型,单电阻时是保温,双电阻时是加热;
一类是串联型,单电阻时是加热,而双电阻时是保温
电烙铁
S接2加热
S接1保温
饮水机
S接2加热
S接1保温
电热毯
S闭合加热
S断开保温
【特别提示】双档问题中开关的设计
(1)短路式
两个电阻串联,把开关和其中一个电阻并联,如左下图所示。当闭合开关时,有一个电阻被短路,只有一个电阻工作,此时为高温挡;当断开开关时,两电阻串联,电阻大一些,电热器的功率小一些,此时为低温挡。
(2)单刀双掷式
主要工作电阻放在干路上,一条支路用导线,另一条支路连接在附加电阻上,如上右图所示。当开关掷向附加电阻的支路时两电阻串联,此时为低温挡;当开关掷向导线支路时,只有主要工作电阻工作,此时为高温挡。
【典例剖析】
【典例8】(2024·青海西宁·中考真题)如图甲所示为某品牌电热水壶的简化电路,有加热和保温两挡,和均为阻值不变的发热电阻丝。某次将质量为2kg,初温为20℃的水加热了4min,电热水壶的加热效率为87.5%,电功率与时间的关系图像如图乙所示[水的比热容],下列说法正确的是( )
A.当开关S接2时,电热水壶处于加热状态 B.的阻值为110Ω
C.加热4min后,水的末温为70℃ D.水吸收的热量为
【答案】C
【详解】A.分析电路可知,S接1时,单独工作,此时电阻较小,根据可知功率较大,为加热状态;S接2时,、串联,此时总电阻较大,根据可知功率较小,为保温状态。故A错误;
B.由乙图可知,加热功率为2000W,保温功率为440W。加热状态时,单独工作,则阻值为
保温状态知,、串联,总电阻为
则阻值为
故B错误;
CD.加热4min,电热水壶产生的热量为
则水吸收热量为
则水升高的温度为
则水的末温为
故C正确,D错误。
故选C。
【变式演练】
【变式8-1】(2025·山西·一模)小明家电吹风的简化电路如图所示,主要技术参数如下表。
热风温度
50~75°C
额定功率
热风时: 1000 W
冷风时:120W
额定电压
220 V
质量
0.5 kg
(1)电吹风吹冷风时,通过电动机的电流是多少?
(2)正常工作吹热风5min, 电热丝产生的热量是多少?
(3)在用电高峰期,小明关闭家中其他用电器,只让电吹风通电,使其处于吹热风状态1min,家中如图所示的电能表的圆盘转了45转,求此时电吹风的实际功率。
【答案】(1)0.55A
(2)2.64×105J
(3)900W
【详解】(1)当开关接BC时,只有电动机接入电路,此时电吹风吹冷风,通过电动机的电流为
(2)当开关接AB,电动机和电热丝并联,此时电吹风吹热风,正常工作吹热风5min, 电热丝产生的热量为
(3)电吹风1min消耗的电能为
此时电吹风的实际功率为
【变式8-2】(2025·山东·一模)如图甲是小明家的电暖器,有高温、中温和低温三个挡位,额定电压为220V,图乙是内部简化电路图,R1、R2、R3为加热电阻,其中R1=70Ω,R2=40Ω,高温挡电功率为2420W,通过旋转开关可以实现挡位切换。不考虑温度对电阻的影响。
(1)旋转开关转至 (选填“ab”“bc”“cd”或“de”)时,电暖器处于低温挡工作;
(2)电暖器在高温挡正常工作时,求通电1min产生的热量;
(3)求R3的阻值;
(4)若小明家的电能表上标有“2000imp/(kW•h)”的字样,他断开家中的其他用电器,仅让该电暖器在中温挡下工作,观察到3min内电能表的指示灯闪烁了100次,求此时他家的实际电压。
【答案】(1)bc
(2)1.452×105J
(3)40Ω
(4)200V
【详解】(1)由电路图可知,当旋转开关转至bc时,与串联,此时电路的总电阻最大,根据可知,此时电路的电功率最小,电暖器处于低温挡工作;当旋转开关转至cd时,只有连接在电路中,电暖器处于中温挡工作;当旋转开关转至de时,与并联,此时电路的总电阻最小,根据可知,此时电路的电功率最大,电暖器处于高温挡工作。
(2)电暖器在高温挡正常工作时,其功率,通电时间为
产生的热量为
(3)当旋转开关转至de时,电暖器处于高温挡工作。此时电路的总功率为
解得。
(4)当旋转开关转至cd时,电暖器处于中温挡。电能表上标有“2000imp/(kW•h)”的字样,3min内消耗的电能为
此时电路的实际功率为
则电路的总电阻为
即
解得实际电压为。
攻略九:怎样解家庭电路的组成及连接问题
【提分秘籍】
家庭电路的组成:输电线、电能表、总开关、保险装置、用电器。在安装家庭电路时,应注意以下几点:
(1)先确定火线和零线,然后在干路火线上串联上熔断器,即电路保险装置,当电流过大时会自动熔断以保护电路。
(2)控制电灯的开关要接在火线上,并与电灯串联。
(3)螺口灯泡的螺旋套一定要接在零线上。
(4)电路中的插座,如果是两孔插座.一定是右孔接火线,左孔接零线,要与电灯并联;如果是三孔插座,则必须是“左零右火上接地”。
(5)各家用电器与插座并联,开关与所控制的用电器串联。
【特别提示】家庭电路的连接
火线零线并排走,接表进闸有先后;火线接进保险盒,经过开关进灯座;为方便,安插座,与灯并联不可错;试电笔,来验电,氖管发光是火线。
【典例剖析】
【典例9】(2024·甘肃兰州·中考真题)小明在使用插线板时发现:插线板上的开关断开时,指示灯不发光,插孔断电;开关闭合时指示灯发光,插孔通电;如果指示灯损坏,开关闭合时插孔照样可以通电。如图中,虚线框内为插线板内部电路简化示意图,请按上述要求用笔画线代替导线将插线板内部电路中的缺失部分补画完整。
开关
插孔
发光二极管
电阻
【答案】
【详解】分析题意可知,如果指示灯损坏,开关闭合时插孔照样可以通电,说明指示灯和插座之间是并联的,开关同时控制指示灯和插座,接线时要注意:开关接在指示灯、插座和火线之间使用更安全,发光二极管长脚为正极,接火线,短脚为负极,接零线,三孔插座的接线是左孔接零线,右孔接火线,上孔接地线,如图所示:
【变式演练】
【变式9-1】(2025·江苏·一模)在图中,用笔画线代替导线,将插座、开关和灯泡正确连入家庭电路。
【答案】
【详解】家庭电路中,灯泡和火线之间连接开关,再由灯泡接零线;三孔插座根据“左零右火、上接地”原则,单独接入家庭电路中,作图如下所示:
【变式9-2】(2024·广东东莞·二模)如图是宾馆台灯和电视的床头柜开关控制电路,其中S1为旋钮开关,单独控制台灯,S2单独控制电视插座,请将电路图连接完整。
【答案】
【详解】S1为旋钮开关,单独控制台灯,S2单独控制电视插座,火线先进S1,然后接入灯泡,而零线直接接入灯泡;开关S2应与插座串联,开关接火线,电视插座直接接零线,如图所示:
攻略十:怎样解家庭电路故障的分析问题
【提分秘籍】
家庭电路故障常见的两种情况:一是短路,使保险丝熔断;二是电路发生了断路。其中:
(1)检测时若氖管发光,表明该处与火线相通;
(2)检测时若电路各处都不能使氖管发光,表明进户线中火线某处断路;
(3)检测时若电路各处都能使氖管发光,表明进户线中零线某处断路。
【特别提示】用试电笔判断电路故障
在用试电笔检查家庭电路时,能使试电笔氖管发光的地方说明此处与火线连接完好,不能使试电笔氖管发光的地方说明此处与火线之间有断路。
【典例剖析】
【典例10】(2024·陕西·中考真题)如图,是规范连接的家庭电路的一部分。下列说法正确的是( )
A.a点所在的进户线是零线
B.若e点所在导线断路,三孔插座仍可安全使用
C.断开开关S,用测电笔检测d点时,氖管发光
D.闭合开关S,灯泡L不发光,是因为导线bc间断路
【答案】C
【详解】A.熔断器通常与进户线的火线相连,因此a点所在的进户线是火线,故A错误;
B.若e点所在导线断路,会导致用电器在使用时与地线断开,易造成触电事故,这时三孔插座不能安全使用,故B错误;
C.断开开关S,用测电笔检测d点时,由于d点还与火线连接,因此氖管发光,故C正确;
D.闭合开关S,灯泡L不发光,可能是进户线的火线或进户线零线b点左侧断路,只有导线bc断路不会影响灯泡L发光,故D错误。
故选C。
【变式演练】
【变式10-1】(2025·新疆·一模)如图所示,小莉早上想用电热水壶烧开水,将插头插入插座,并闭合开关,发现电热水壶不工作;但厨房的灯泡是亮的。保持灯泡开关闭合,拔出插头,用试电笔分别接触插座的左右两孔,发现接左孔时氖管不发光,接右孔时发光。若电路中只有一处故障,则故障可能是( )
A.CD间电路断路 B.ED间电路断路
C.插座短路 D.保险丝烧断
【答案】A
【详解】A.CD之间发生断路,导致热水壶零线发生断路,无法形成回路,电热水壶不工作;由于灯泡支路不受影响,因此可以正常工作,用试电笔接右孔时,大地可以和火线构成通路,因此氖管发光,故A符合题意;
B.ED之间形成断路,会导致电路中所有电器都不能构成通路,都不能正常工作,故B不符合题意;
C.插座短路会导致电路中电流过大引起保险丝烧断,使得所有用电器无法正常工作,故C不符合题意;
D.保险丝烧断,使得所有用电器无法正常工作,故D不符合题意。
故选A。
【变式10-2】(24-25九年级上·江西吉安·期末)家庭电路的电压为220V,其部分电路图如图所示,安装在火线上的保险丝是利用电流的 效应工作的,当闭合开关S1、S2,灯泡L1正常发光、L2不亮,再断开S1,保持S2闭合,用测电笔插入插座两孔氖管均发光,则电路故障原因可能是 间断路(选填“ac”、“bd”或“df”)。
【答案】 热 bd
【详解】[1]保险丝一般采用熔点低,电阻大的合金材料制成,当电路中电流过大时,根据电流的热效应,保险丝会熔断,起到保护电路的作用。
[2]保持S2闭合,用测电笔插入插座上孔氖管发光,则插座上孔与火线之间电路正常,故ac段完好,测电笔插入插座下孔,氖管发光,正常情况下插座下孔与零线相连,氖管不发光,此时两孔均发光,所以插座下孔与火线相通,即插座下孔与灯泡串联,则df段完好,零线部分bd间断路。
攻略十一:怎样解安全用电问题
【提分秘籍】
避免触电事故的发生要注意两个方面:一是遵循“不接触低压带电体,不靠近高压带电体”的原则,要防止导线绝缘部分破损,保持绝缘部分干燥,避免电线跟其他金属物接触,定期检查,及时修理等;二是安装电路时要遵循安装规则,例如保险丝、开关必须安装在火线上,螺口灯座的螺旋套只准接在零线上,有金属外壳的用电器一定要使用三孔插座等。
处理触电事故一定要先切断电源,具体做法是断开开关或用一根绝缘棒挑开电线,然后再抢救触电者。电路发生火灾时务必切断电源后再灭火。
【典例剖析】
【典例11】(2024·内蒙古通辽·中考真题)在使用电和天然气等清洁能源时,要注意安全。下列说法正确的是( )
A.当发现有人触电时,应立即打电话报警
B.当发现因电起火时,应立即用水浇灭
C.当闻到燃气异味时,应立即打开电灯寻找泄漏处
D.当闻到燃气异味时,应立即打开门窗关闭燃气阀门
【答案】D
【详解】A.当发现有人触电时,应立即切断电源,再拨打急救电话,故A错误;
B.由于水是导体,所以当发现因电起火时,不能用水浇灭,以防触电,故B错误;
CD.当闻到燃气异味时,首先应该打开门窗通风,关闭燃气阀门,不能打开电灯,防止产生电火花,点燃燃气,造成爆炸事故,故C错误,D正确。
故选D。
【变式演练】
【变式11-1】(2025·山西·一模)电给我们的生活带来了极大的便利,但不正确用电也会带来很大的危害。在家庭用电中,下列做法符合安全用电要求的是( )
A.图甲:用湿布擦正在发光的灯泡 B.图乙:使用绝缘皮破损的电线
C.图丙:电热水壶的金属外壳接地 D.图丁:插座上的插头长期不拔
【答案】C
【详解】A. 用湿布擦正在发光的灯泡,湿布是导体,水一旦流到灯泡上,容易使人体与火线相连,发生触电事故,不符合安全用电要求,故A不符合题意。
B. 使用绝缘皮破损的电线,破损处的导线外露,当人不小心接触到外露导线时,就可能会触电;而且破损的绝缘皮还可能导致火线与零线直接接触,引发短路,不符合安全用电要求,故B不符合题意。
C. 电热水壶等大功率用电器的金属外壳接地,当用电器漏电时,电流会通过地线导入大地,从而避免人体触电,符合安全用电要求,故C符合题意。
D. 插座上的插头长期不拔,一方面插头可能会因长时间通电产生热量,积累过多热量可能引发火灾;另一方面,长期不拔的插头还可能会因受潮等原因导致绝缘性能下降,引发触电危险,不符合安全用电要求,故D不符合题意。
故选C。
【变式11-2】(24-25九年级上·陕西西安·期末)随着新能源电动汽车销量增长,充电桩的安装得到了普及。据了解铝合金是充电桩外壳常用的材料,充电桩输出电压的范围是300~600V,峰值功率高达500kW。关于充电桩,下列说法正确的是( )
A.充电桩外壳常采用铝合金材料,所以安装时需连接地线
B.参考充电桩参数,应配套细一些的导线更安全
C.若充电桩起火,应迅速用水扑灭
D.有经验的电工在维修充电桩时,不必断开电源
【答案】A
【详解】A.充电桩外壳常采用铝合金材料,铝合金是导体,为防止漏电造成触电事故,安装时需连接地线,让漏电电流通过地线导入大地,从而保证人员和设备的安全,故A正确;
B.根据可知,在功率一定时,电压较高,电流相对较小,但考虑到实际情况,充电桩的峰值功率高达500kW,即使在高电压下,电流也并不小。根据,为了减少导线上产生的热量,避免导线过热引发安全问题,应配套粗一些的导线,这样可以减小导线电阻,从而更安全,故B错误;
C.若充电桩起火,不能迅速用水扑灭,因为生活用水是导体,可能会引发触电事故,应该使用干粉灭火器等专用灭火设备,故C错误;
D.有经验的电工在维修充电桩时,也必须断开电源,以确保人身安全,即使是经验丰富的电工也不能在通电情况下进行维修操作,故D错误。
故选A。
一、单选题
1.(2024·山东德州·中考真题)小强家安装的电能表如图甲所示,书房灯L及三孔插座的安装电路如图乙所示,为保证安全用电,下列说法正确的是( )
A.小强家的用电总功率不得超过2200W
B.若保险丝熔断,可用铁丝代替
C.a端应接零线,b端应接火线
D.三孔插座的安装符合安全用电原则
【答案】D
【详解】A.由图甲知道,小强家电能表的额定最大电流为20A,则用电总功率不得超过
故A错误;
B.熔丝熔断后,不能用铁丝来代替,因为铁丝的电阻率小、熔点高,用铁丝代替保险丝,不能在电流过大时自动切断电路,故B错误;
C.为防止触电,家庭电路中开关应接在火线与用电器之间,因此图乙中a端应接火线,b端应接零线,故C错误;
D.三孔插座的安装应符合“左零右火上接地”的原则,故D正确。
故选D。
2.(2024·山东济南·中考真题)如图所示,是“220V 15W”的LED灯和“220V 15W”的白炽灯正常工作时将电能转化为内能和光能的占比图。当两灯均正常工作时,下列说法正确的是( )
A.灯两端的实际电压:LED灯低于白炽灯
B.相同时间产生的内能:LED灯多于白炽灯
C.相同时间消耗的电能:LED灯少于白炽灯
D.电能转化为光能的效率:LED灯高于白炽灯
【答案】D
【详解】A.由两灯的规格可知,两灯的额定电压都是220V,所以两灯正常工作时,灯泡的实际电压都达到220V,所以两灯的实际电压相等,故A错误;
BC.由两灯的规格可知,两灯的额定功率都是15W,所以两灯正常工作时,相同时间消耗电能相同,由于LED灯将电能转化为内能的占比较少,所以相同时间LED灯产生的内能更少,故BC错误;
D.由图可知,正常工作时,LED灯将电能转化为光能的占比比白炽灯将电能转化为光能的占比大,所以LED灯将电能转化为光能的效率高,故D正确。
故选D。
3.(2024·内蒙古·中考真题)如图甲所示的电路中,电源电压恒定,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P从最右端滑至灯泡正常发光的位置,两电压表示数与电流表示数变化的关系图像如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.b曲线表示电压表V2示数与电流表示数变化的关系图像
B.电源电压为8V
C.滑动变阻器接入电路的阻值范围是
D.灯泡的额定功率为3.5W
【答案】D
【详解】A.电路为串联电路,电压表V1测量滑动变阻器两端电压,电压表V2测量灯泡两端电压。将滑动变阻器的滑片P从最右端滑至灯泡正常发光的位置,滑动变阻器连入电路的阻值变小,电源电压不变,由可知,电路中电流变大,由串联电路的分压特点可知,滑动变阻器两端的电压减小,即V1示数变小,灯泡两端的电压变大,即V2示数变大,由图乙可知,b曲线表示电压表V1示数与电流表示数变化的关系图像,a曲线表示电压表V2示数与电流表示数变化的关系图像,故A错误;
B.由图乙可知,当电流为0.2A时,灯两端的电压为1V,滑动变阻器两端的电压为8V,串联电路电源电压等于各用电器电压之和,所以电源电压为9V,故B错误;
C.当电流为0.2A,两端电压为8V时,滑动变阻器连入电路的阻值最大,则最大阻值为
当电流为0.5A,两端电压为2V时,滑动变阻器连入电路的阻值最小,则最小阻值为
所以滑动变阻器连入电路的阻值范围为,故C错误;
D.灯正常发光时,电路中电流为0.5A,滑动变阻器两端电压为2V,则灯两端的电压为
灯额定功率为
故D正确。
故选D。
4.(2024·山东泰安·中考真题)如图甲所示电路,电源电压保持不变,电阻,图乙为小灯泡L的关系图象。当只闭合开关时,电阻功率为,电流表示数为,电路的总功率为;当开关、闭合,断开时,电流表示数为,电路的总功率为;当开关闭合,断开时,灯泡L正常发光,此时灯泡L的电阻为,电路的总功率为。已知,下列说法中( )
① ② ③ ④
A.只有②④正确 B.只有①④正确 C.只有②③正确 D.只有③④正确
【答案】A
【详解】①②由图甲可知,当只闭合开关时,只有R1和电流表接入电路中,电路的总功率等于R1的电功率,P1=1.8W,电源电压
当开关、闭合,断开时,电阻R1和R2并联,电流表测量干路中的电流,已知,所以电路的总功率
P2=5P1=5×1.8W=9W
电路的总电阻
由电阻的并联可知
R2=5Ω
故②正确,①错误;
③④当开关闭合,断开时,灯泡L和电阻R1并联,电流表测量干路中的电流,灯泡L两端的电压等于电源电压,灯泡L两端的电压是6V,由图乙可知,通过灯泡的电流是0.3A,灯泡电阻
灯泡的电功率为
PL=ULIL=6V×0.3A=1.8W
电阻R1的电功率是1.8W,电路的总功率为
P3=P1+PL=1.8W+1.8W=3.6W
故④正确,③错误。
故选A。
5.(2024·四川巴中·中考真题)如图所示电路,电源电压不变,闭合开关S,电压表V1、V2示数之比为2∶3。下列说法正确的是( )
A.通过R1、R2的电流之比I1∶I2=1∶2 B.R1、R2两端的电压之比U1∶U2=2∶1
C.相同时间R1、R2消耗电功之比W1∶W2=1∶2 D.R1、R2的电功率之比P1∶P2=2∶1
【答案】C
【详解】A.闭合开关S,R1、R2串联,则通过两电阻的电流相等,即,故A错误;
B.电压表V1测R2两端的电压,电压表V2测电源的电压,则R1、R2两端的电压之比为
故B错误;
C.相同时间R1、R2消耗电功之比
故C正确;
D.R1、R2的电功率之比
故D错误。
故选C。
6.(2024·山东日照·中考真题)物理学习小组研究电路的特点,一组同学按照甲电路图连接好电路后,闭合开关,电路正常工作,学生电压表V1和V2的指针偏转均如图乙所示;二组同学按照丙电路图连接电路。已知,两小组所用的电源和定值电阻均相同,下列判断正确的是( )
A.甲图中电流表示数为0.6A B.的阻值为20Ω
C.丙图中,的电流为0.5A D.丙图中,的功率为25W
【答案】D
【详解】A.甲图中两电阻串联,电压表V1测的是R1两端的电压,电压表V2测的是电源的电压,电压表V1和V2的指针偏转均如图乙所示,所以电压表V1选择示数小量程,为2.0V,电压表V2选择示数大量程,为10.0V,由可知,此时电路电流
故A错误;
B.根据串联电路电压规律可知,R2两端的电压
U2=U-U1=10.0V-2.0V=8V
所以
U1∶U2=1∶4
根据串联电路电压和电阻成正比
故B错误;
C.图丙中通过R2的电流
故C错误;
D.图丙中R1的功率
故D正确。
故选D。
7.(2024·山东东营·中考真题)图甲是某酒精测试仪的简化电路图,R0为定值电阻,R为酒精气体传感器,其阻值随酒精浓度变化的图像如图乙所示。若电源电压不变,闭合开关,当R周围酒精浓度增加时,下列判断正确的是( )
A.电流表示数变小 B.电压表示数变大
C.电压表与电流表示数的比值不变 D.电路消耗的总功率变大
【答案】D
【详解】由图甲可知,R0与R并联,电流表测干路电流,电压表测电源电压。
A.由图乙可知,当R周围酒精浓度增加时,R的阻值变小,根据欧姆定律可知,通过R的电流变大,而通过R0的电流不变,则干路电流变大,即电流表示数变大,故A错误。
B.由于并联电路的总电压与各支路两端的电压相等,电源电压不变,则电压表示数不变,故B错误。
C.电压表示数不变,电流表示数变大,则电压表与电流表示数的比值变小,故C错误。
D.电源电压不变,干路电流变大,根据P=UI可知,电路消耗的总功率变大,故D正确。
故选D。
8.(2024·内蒙古通辽·中考真题)小明家原有用电器的总功率是3800W,又新购买了电热水器和空调各一台,热水器的铭牌上标有“220V 2200W”字样,空调的铭牌上标有“220V 1900W”字样,他家的电能表如图所示。下列说法不正确的是( )
A.电热水器是利用电流热效应工作的
B.单独使用空调比单独使用热水器电能表表盘转速快
C.正常使用相同时间,热水器比空调消耗的电能多
D.小明家现有的用电器可以同时使用
【答案】B
【详解】A.电热水器消耗电路中的电能,转化为内能,所以是利用电流热效应工作的,故A正确,不符合题意;
B.由题意可知,热水器的额定功率为2200W,空调的额定功率为1900W,则热水器的额定功率大于空调的额定功率,所以单独使用空调比单独使用热水器电能表表盘转速慢,故B错误,符合题意;
C.由题意可知,热水器的额定功率大于空调的额定功率,由可知,正常使用相同时间,热水器比空调消耗的电能多,故C正确,不符合题意;
D.由电能表上标识“10(40)A”可知,电路中允许通过的最大电流为40A,小明家原有用电器的总功率是3800W,热水器的额定功率为2200W,空调的额定功率为1900W,所以现有的用电器同时使用,电路中的电流
所以小明家现有的用电器可以同时使用,故D正确,不符合题意。
故选B。
9.(2024·四川广元·中考真题)如图的电路中,电源两端电压U恒为6V。只闭合开关和,电压表、的示数分别为、,电流表示数为,电路的功率为;只闭合开关、和,电流表示数为,电路的功率为。已知,,。下列关系式正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】只闭合开关和,三个电阻串联,电压表测的电压,电压表测和的总电压,因为,电源电压为6V,则可解得
又因为串联电路电压之比等于电阻之比,则有
则
则此时电路中的电流为
只闭合开关、和时,电路和并联,此时电路中的电流
且
则有
可解得
则
可解得
因为
所以
且串联和并联时电源两端电压U恒为6V,根据
可得,电压一定时,电流之比等于电功率之比,即
故ABD错误,C正确。
故选C。
10.(2024·四川达州·中考真题)如图所示电路,电源电压为18V保持不变,、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、时,滑动变阻器功率,电压表示数为,电流表示数为;P位于最右端,只闭合时,滑动变阻器功率为,电压表示数为,电流表示数为;将滑片P移至中点,只闭合时,滑动变阻器功率为,电压表示数为,电流表示数为。若,下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】A.当滑片P位于最右端,同时闭合S1、S2时,电路为R2与滑动变阻器串联,滑动变阻器功率P1=7.5W,滑动变阻器阻值为30Ω,据P=I2R得,此时电路中电流为0.5A。此时
则R2为
当P位于最右端,只闭合S1时,电路为R2与R1与滑动变阻器串联,将滑片P移至中点,只闭合S1时,电路为R2与R1与滑动变阻器阻值的一半串联。因P2∶P3=8∶9,则有
解得
据电源电压不变得
得R1=9Ω,故A错误。
C.据欧姆定律得
同理得
I2=0.4A,I3=0.6A
故
I1∶I3=5∶6
故C正确。
B.U2同U3所测电压的电阻值相同,故
U2∶U3= I2∶I3=2∶3
故B错误。
D.又因为
故D错误。
故选C。
二、填空题
11.(2024·四川乐山·中考真题)如图甲所示的煎饼锅具有高温和低温两个挡位,图乙是其内部简化电路图。当处于高温挡时,煎饼锅的加热功率为,则R1= ;处于低温挡时,煎饼锅的工作电流为1A,通电1min产生的热量为 J。
【答案】 51.6 13200
【详解】[1]由图乙可知,当两个开关都闭合时,电阻R2短路,电路只有R1,此时电路中电阻小,根据可知功率大,即为高温挡,则R1的电阻为
[2]当开关S1闭合,S2断开时,两个电阻串联,电路中电阻最大,根据可知功率小,即为低温挡,则通电1min产生的热量为
12.(2024·江苏宿迁·中考真题)教室的饮水机上有两条提示语:“注意水温,谨防烫伤”和“节约用电,弘扬美德”。小明画出了饮水机电路示意图,如图甲所示,电阻,加热时总功率为840W。线圈内阻不计,为热敏电阻,其阻值随温度的变化如表格所示,控制电路电源电压恒为3V,当电流达到0.02A时衔铁被吸合。
t/℃
30
40
50
60
70
/Ω
220
165
130
100
83
(1)衔铁被吸合时,饮水机处于 (选填“加热”或“保温”)状态,饮水机处于保温状态时,功率为 W;
(2)设定最高水温为,需要将滑动变阻器阻值调至 ;根据图乙中电能表参数,饮水机处于加热状态时,经过10min,电能表指示灯闪烁 次。
【答案】(1) 保温 40
(2) 50 350
【详解】(1)[1][2]由图可知,当衔铁未被吸合时,R1、R2并联,电路电阻较小,根据公式可知,功率较大,为加热状态;当衔铁被吸合时,R2断开,电路只有R1工作,此时电路电阻较大,根据公式可知,功率较小,为保温状态;保温功率为
(2)[1]由表格中数据可知,当水温为60℃时,Rt=100Ω,电路电流为0.02A,控制电路的总电阻为
需要将滑动变阻器阻值调至
[2]饮水机处于加热状态时,经过10min消耗的电能为
电能表指示灯闪烁的次数为
13.(2024·江苏镇江·中考真题)如图是某电热水壶内部电加热器原理电路,它有“加热”和“保温”两挡,开关S断开,电水壶处于 挡。已知该电热水壶处于“加热”挡,通电可使标有的电能表指示灯闪烁120次,则消耗的电能为 。电热水壶“保温”挡功率为,则 。
【答案】 保温 0.1 435.6
【详解】[1]当开关S断开时,电阻R1、R2串联,此时电路中的电阻较大,根据电功率公式,在电压U一定的情况下,电阻R越大,电功率P越小,所以电水壶处于“保温”挡。
[2]已知电能表指示灯闪烁120次,而电能表的参数为1200imp/(kW⋅h),这表示每消耗1kW⋅h的电能,指示灯会闪烁1200次。因此,消耗的电能可以通过以下公式计算
[3]当电水壶处于“保温”挡时,R1和R2串联接入电路,此时的总功率为100W。根据得“保温”挡时电路的总电阻为
又因为当开关S闭合时,电水壶处于“加热”挡,此时只有R1接入电路,且消耗的电能已知为0.1kW⋅h,所以“加热”挡的功率为
由此可得R1的阻值为
则R2的大小为
14.(2024·江苏淮安·中考真题)今年“五一”期间,小明在家长陪同下进行“综合实践活动”,利用家中的电能表测量家中空气炸锅的实际功率。小明把家中其他用电器全部断开后,将空气炸锅单独接入电路,观察到标有“/()”字样的电能表指示灯闪烁,用时,则空气炸锅在这内消耗的电能为 ,实际功率为 W。
【答案】 0.02 1200
【详解】[1][2]空气炸锅在这内消耗的电能为
实际功率为
15.(2024·西藏·中考真题)如图所示,从安全用电的角度考虑,巴桑家同时使用的用电器最大总功率不应超过 W。断开其他用电器,让电饭锅单独工作2min,转盘转了90转,则电饭锅的电功率为 kW。
【答案】 8800 0.9
【详解】[1]“20A”是指电能表的标定电流,“40A”是指电能表平时工作允许通过的最大电流,电路中接入的最大电功率
[2]电能表的转盘转90r时,电饭锅消耗的电能
电饭锅的功率
16.(2024·山东德州·中考真题)图甲是一款家用蒸箱,图乙是其加热盘模块的简化电路,蒸箱有“低温”“中温”“高温”三挡,其中R1、R2为阻值不变的电热丝,当开关S1断开、S2接a时,蒸箱处于 挡,此时通过温控开关的电流为2A,已知蒸箱的额定电压为220V,,则R2的阻值为 ,高温挡的电功率为 W。
【答案】 低温 22 2750
【详解】[1]当开关S1断开,S2接a时,R1、R2串联,电路的总电阻最大,根据可知,总功率最小,蒸箱处于低温挡;当开关闭合,接时,R1、R2并联,电路的总电阻最小,总功率最大,蒸箱处于高温档;当开关S1闭合、接时,只有工作,蒸箱处于中温挡。
[2]当开关S1断开、S2接时,通过温控开关的电流即串联电路中的电流为,此时电路的总电阻
则的阻值
[3]当开关闭合,接时,R1、R2并联,干路电流
则高温挡的电功率
三、实验题
17.(2024·山东日照·中考真题)小明在电学学习中,对电学的神奇和电能对人类生产生活产生的巨大影响深感敬畏,他通过下列实验对电学知识进行了进一步的探究。实验一:如图甲所示,在“探究电流与电阻关系”的实验时选用了如下器材:电压恒为6V的电源,阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻,电流表、电压表、开关、滑动变阻器各1个,导线若干。
(1)在检查电路时,他发现有一根导线连接错误,请你在答题卡的甲图中将连接错误的那条导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确 ;
(2)要完成该实验,滑动变阻器应该选用以下哪种规格:______(填下列选项前的字母);
A.20Ω,0.5A B.40Ω,0.2A C.50Ω,1A
(3)改正电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片滑至最 (选填“左”或“右”)端。闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数较大;移动滑动变阻器的滑片,两表的示数无变化,可能是定值电阻发生 (填“断路”或“短路”);
(4)更换正常电阻后,A、B两同学根据各自的实验数据作出了如图乙所示的图像,分析图像,你认为 (选填“A”或“B”)同学的实验操作是错误的,他操作中的问题是: ;
(5)改正错误后,他们都正确完成了实验,并记录相关数据,描绘出合理的图像,据此得出结论:在电压一定时, ;
(6)实验二:为了探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关,设计了如图所示的实验装置(电源、开关未画出)。图丙是控制通过导体的电流和通电时间相同,探究 对产生热量多少的影响;图丁是控制导体电阻和通电时间相同,探究 对产生热量多少的影响。这两套装置进行实验的过程中都采用的研究方法是 。
【答案】(1)
(2)C
(3) 左 断路
(4) A 没有控制定值电阻两端的电压一定
(5)通过电阻的电流与导体的电阻成反比
(6) 电阻 电流 控制变量法
【详解】(1)由于电压表测定值电阻的电压,则可知电路连接正确如下图所示:
(2)由于电压表的小量程接入电路中,其能测量的最大的电压为3V,而电路中定值阻值的阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω,则电路的最大电流为
由于电源电压为6V,则滑动变阻器分得的最小电压为3V,定值电阻的最大阻值为25Ω,根据串联电路的电压与电阻的规律可知,滑动变阻器最小阻值为25Ω,综上所述,为了要完成该实验,滑动变阻器应选50Ω,1A,故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
(3)[1]为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器接入电路的阻值应最大,即应将滑动变阻器的滑片滑至最左端。
[2]闭合开关,发现电流表无示数,这说明电路断路,电压表示数较大;移动滑动变阻器的滑片,两表的示数无变化,说明定值电阻发生断路。
(4)[1][2]探究“电流与电阻关系”的实验,实验过程中应控制定值电阻两端的电压一定,而A同学所绘制的图像可得电压为
可知实验过程中,定值电阻两端的电压发生了变化,没有控制定值电阻两端的电压一定。
(5)根据图像,据此得出结论:在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(6)[1]图丙是控制通过导体的电流和通电时间相同,导体的电阻不同,所以探究导体电阻对产生热量多少的影响。
[2]图丁是控制导体电阻和通电时间相同,通过导体电阻的电流不同,所以探究电流对产生热量的影响。
[3]探究电流与电阻的关系时,保证了定值电阻两端的电压是一定的,而探究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关时,当探究电流与导体产生的热量的关系,保证了导体的电阻和通电时间相同,当探究电阻与导体产生的热量的关系,保证了导体的电流和通电时间相同,所以这两套装置进行实验的过程中都保证其它因素相同,所以都采用的研究方法是控制变量法。
18.(2024·黑龙江鸡西·中考真题)(1)在“探究电流与电压的关系”实验中,电源为两节干电池,滑动变阻器的规格是“25Ω 2A”。
①开关闭合前,发现电流表的指针在零刻度线左端,如图乙,其原因是 。
②确认无误后,闭合开关进行实验,第4次实验时电流表示数为0.5A,电压表示数如图丙所示,计算出R的阻值 Ω。
实验次数
1
2
3
4
电压U/V
0.6
1.2
1.8
电流I/A
0.12
0.24
0.36
0.5
③记录的数据如上表所示,分析数据可以得到结论:导体的电阻一定时, 。
(2)用图甲所示电路“测量小灯泡额定电功率”。待测小灯泡的额定电压为2.5V,额定功率小于1W,电源为两节干电池,滑动变阻器R的规格为“20Ω 1A”。
①请你用笔画线代替导线,在图甲中把电路连接完整(滑片向右移动,灯泡变亮) 。
②正确连接完电路,闭合开关,向右逐渐移动滑片,小灯泡逐渐变亮,突然小灯泡熄灭,电流表示数几乎为零,电压表示数接近3V,原因是小灯泡 (选填“短路”或“断路”)。
③排除故障后,闭合开关,缓慢移动滑动变阻器的滑片,同时观察 表示数的变化,当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,小灯泡的额定功率为 W。
④小灯泡用久了,钨丝会变细,在2.5V电压下,小灯泡实际功率 (选填“大于”“小于”或“等于”)额定功率。
【答案】 电流表没有进行调零 5 通过导体的电流与导体两端的电压成正比 断路 电压 0.7 小于
【详解】(1)[1]在开关闭合前,就已经发现电流表的指针在零刻度线左端,这说明电流表没有进行调零。
[2]第4次实验时电流表示数为0.5A,电压表示数如图丙所示,电压表选用小量程,分度值为0.1V,电压表示数为2.5V;根据欧姆定律,电阻大小为
[3]根据表中数据可知,在导体的电阻不变时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(2)[4]对于电路的连接,首先需要将电源、开关、滑动变阻器、灯泡和电流表依次串联起来。注意电流从电源的正极流出,经过开关、滑动变阻器、灯泡和电流表,最后回到电源的负极。此外,滑动变阻器需要采用“一上一下”的接法,确保滑片向右移动时,灯泡变亮,即接入电路的电阻变小。电压表需要并联在灯泡的两端,用来测量灯泡两端的电压,如下图所示:
[5]当向右逐渐移动滑片,小灯泡逐渐变亮时,如果突然小灯泡熄灭,电流表示数几乎为零,说明电路可能是断路,而电压表示数接近3V,说明电压表能与电源正负极连通,由此判断与电压表并联的小灯泡可能生了断路,因为在这种情况下,电压表直接测量了电源电压,而电流由于断路而几乎为零。
[6]为了测量小灯泡的额定功率,我们需要确保小灯泡在额定电压下工作,因此,在移动滑动变阻器的滑片时,我们需要同时观察电压表的示数变化。
[7]当电压表的示数达到2.5V时,小灯泡正常发光,此时根据图乙所示,电流表用小量程,分度值为0.02A,读取电流表的示数为0.28A,因此小灯泡的额定功率为
[8]小灯泡用久了,钨丝会变细,而钨丝的材料和长度不变,所以其电阻变大,由
可知,在不变的2.5V电压下,小灯泡实际功率小于额定功率。
四、计算题
19.(2024·内蒙古通辽·中考真题)2024年4月25日,神舟十八号载人飞船发射成功。查阅资料了解到,飞船在发射前需要检验飞船舱体的气密性。科技人员设计了图甲模拟检测电路,电源电压12V保持不变,R0为50Ω的定值电阻,R为压敏电阻,其阻值随环境气压变化的规律如图乙。将R置于舱体内,舱体位于真空室中,舱体不漏气时,舱体内气压为1.0×105Pa。求:
(1)舱体不漏气时,R0两端的电压;
(2)舱体不漏气时,电路工作10min消耗的电能;
(3)电压表示数为8V时,舱体内的气压值。
【答案】(1)10V
(2)1440J
(3)0.6×105Pa
【详解】(1)由图乙可知,舱体不漏气时,舱体内气压为1.0×105Pa,压敏电阻的阻值
R=10Ω分析甲图可知,R与R0串联,电压表测量R0两端电压,电源电压12V保持不变,R0为50Ω的定值电阻,串联电路中的电流
则R0两端的电压
(2)舱体不漏气时,电路工作10min消耗的电能
(3)电压表测量R0两端电压,电压表示数为8V时,串联电路中的电流
压敏电阻的阻值
由图乙可知,压敏电阻的阻值为25Ω时,舱体内的气压值为0.6×105Pa。
20.(2024·青海西宁·中考真题)如图所示的电路,电源电压保持6V不变,小灯泡L标有“6V 3W”字样(不考虑温度对灯丝电阻的影响),电流表的量程为0~3A,电压表的量程为0~3V,电阻,滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”。求:
(1)小灯泡的电阻;
(2)只闭合开关、,接入电路中的电阻为8Ω时,通电100s电路消耗的电能;
(3)当所有开关都闭合时,电流表的示数;
(4)在保证电路安全的情况下,此电路的最小功率。
【答案】(1)
(2)180J
(3)0.8A
(4)0.9W
【详解】(1)小灯泡的额定电流为
则小灯泡的电阻为
(2)只闭合开关、,L和串联,接入电路中的电阻为8Ω时,电路中的电流为
通电100s电路消耗的电能为
(3)当所有开关都闭合时,和L并联,电流表测干路电流。电源电压保持6V不变,则灯泡正常发光,灯泡电流为
通过的电流为
根据并联电流规律,电流表的示数为
(4)只闭合开关、,和串联,电压表测电压。电压表的量程为0~3V,为保证电路安全,电压表示数为3V时,此时电路中的电阻最大,功率最小。当电压表示数为3V时,两端的电压为
电路中的电流最小为
电路的最小电功率为
21.(2024·山东泰安·中考真题)实践活动小组为学校设计了智能花卉温室,其顶部用薄膜太阳能板覆盖发电,保障了花卉生长所需的夜间补光照明和低温环境加热的能源需求。图甲为温室智能补光系统电路,当室外自然光照强度低于某数值时,磁性开关自动闭合,补光灯L发光,模拟自然光照为花卉补光。图乙为电热器的加热电路简图,发热体由和两个电热丝构成,且对应电热器的3个按键,使用时只能单独按下某一个按键,再按另一个时,前一个按键会弹起断开,且无法同时按下2个或3个按键。已知保持不变,补光灯L规格为“”。求:
照度
0.15
0.3
0.6
1.2
2
3
32
16
8
4
2.4
1.6
(1)若补光灯L在一段时间内正常发光消耗电能,该灯发光时间为多少小时?
(2)若电热器的最大功率是最小功率的12倍,在最大功率状态下60s产生的热量为,求和的阻值。
(3)“照度”是反映光照强度的一种物理量,用表示,国际单位为勒克斯(1x)。已知光敏电阻与照度之间成反比例函数关系,部分数据如下表所示。调节智能补光系统电路正常工作过程如下:当照度下降为时,调节滑动变阻器滑片P至a点,磁性开关的动触片受到电磁铁的吸引力减小至临界值,动触片回弹,开关闭合,补光灯L开始正常工作,此时电流表示数为;保持滑片P在a点不动,提高照度至时,电流表示数变化了,此时光敏电阻的阻值为,设此时滑动变阻器消耗的电功率为,电磁铁线圈电阻忽略不计。求和的大小。
【答案】(1)
(2),
(3),
【详解】(1)由得,该灯发光时间为
(2)由乙图可知,按下按键,电路中只有,则①
按下按键,电路中只有,则②
按下按键和串联入电路中,则③
又因为,,则
由①③式得,④
根据题意,,则⑤
由④⑤得,
(3)当照度为时,设滑动变阻器滑至a点连入电路的电阻为和串联在电路中,由欧姆定律得
①
当提高照度至时,和串联在电路中,依题意得
则
由表格中数据得,E越大,RE越小,则和的总电阻小于和的总电阻,则
由欧姆定律得②
由表中数据可知,和照度的反比例关系式为
则
则③
由①②③得,
则
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