内容正文:
专题07 电功率、家庭电路
题型
填空题
单选题
实验题
计算题
总数
题数
15
15
8
10
48
一、填空题
1.(2025·安徽合肥·一模)小胡同学利用实验室现有的器材,设计了如图甲所示的电路进行探究,图乙是L和R的图像,只闭合开关时,电流表的示数为0.5A,则将开关,全部闭合时,通电1min,整个电路消耗的电能为 J。
【答案】84
【解析】只闭合开关时,灯泡L单独工作,电流表测L的电流,示数为0.5A,由乙图可知灯泡此时电压为2V,则电源电压为2V。将开关,全部闭合,电阻和灯泡L并联,根据并联电压规律,此时电阻电压也为2V,由乙图可知此时电阻的电流为0.2A,根据并联电流规律,此时干路电流为
则通电1min,整个电路消耗的电能为
2.(2025·安徽·二模)如图是智能加热杯垫的简化电路图,和均为电阻丝,杯垫有加热和保温两个挡位,加热功率为40W,保温功率为10W,保温挡通电2min产生的热量是 J。
【答案】1200
【解析】保温挡功率为10W,通电2min产生的热量是Q=W=Pt=10W×2×60s=1200J
3.(2025·安徽合肥·一模)图示电路中,电源电压不变,电阻R1=30Ω,R2=60Ω,闭合开关S,电流表A的示数为0.3A,通电1min电阻R2产生的热量为 J。
【答案】36
【解析】由电路图可知,闭合开关S,R1与R2并联,则电路总电阻
电流表测干路电流,则电源电压
R2两端的电压
通电1min电阻R2产生的热量
4.(2025·安徽马鞍山·模拟预测)如图所示,当S闭合灯正常发光时,人站在地面上,正确使用测电笔接触金属导线A点,氖管 (选填“会”或“不会”)发光。
【答案】不会
【解析】使用测电笔辨别火线和零线时,手指一定要接触笔尾金属体,但不能接触笔尖金属体。如图所示,当S闭合,灯正常发光时,人站在地面上,正确使用测电笔接触金属导线A点,氖管不会发光,因为接触的是零线。
5.(2025·安徽合肥·一模)如图电路中,U=12V,R1=12Ω,R2=4Ω,R3=3Ω。当S2断开,S1闭合时,电阻R1消耗的电功率为 W;当S1、S2都闭合时,6s内电流通过R2产生的热量是 J。
【答案】 7.68 54
【解析】[1]当S2断开,S1闭合时,R1与R3串联,已知R1=12Ω,R3=3Ω,总电阻
已知电源电压U=12V,根据欧姆定律得到电路中的电流
电阻R1消耗的电功率为
[2]当S1、S2都闭合时,此时R1与R2并联后再与R3串联。R1=12Ω,R2=4Ω,R3=3Ω,根据并联电路电阻规律
即
解得,电路总电阻
电路电流为
R1与R2的电压为
6s内电流通过R2产生的热量是
6.(2025·安徽合肥·一模)近年来,我国航天事业取得了辉煌成就。如图甲所示,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关系如图乙所示。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9V,舱体内气压为,则通电100s压力传感器R产生的热量为 J。
【答案】90
【解析】当舱体不漏气时,定值电阻两端的电压为9V,R0为30Ω的定值电阻,电路中的电流为
由图乙可知,舱体内气压为1.0×105Pa时,压力传感器R的阻值为10Ω,通电100s压力传感器R产生的热量为
7.(2025·安徽合肥·一模)如图所示是我国新发明的一种被称为挂在墙上的“油田”——“碲化镉薄膜发电玻璃”。这种玻璃单片面积可达,每片每年可发电。如果用火力发电,效率为40%,这些电能相当于完全燃烧 kg煤炭放出的热量。(已知)
【答案】81
【解析】如果用火力发电,效率为40%,发电。则
即
解得。
8.(2025·安徽合肥·一模)如图所示电路中,小灯泡L标有“4V 2W”字样,只闭合开关S,小灯泡正常发光;再闭合开关S1,电流表示数变化了0.2A,通电1min,定值电阻产生的热量为 J。
【答案】48
【解析】只闭合开关S,电路为小灯泡的简单电路,小灯泡正常发光,其两端电压为4V,所以电源电压为4V;再闭合开关S1,小灯泡和定值电阻并联,电流表示数变化了0.2A,并联电路各支路之间互不影响,所以,通过定值电阻的电流为0.2A,通电1min,定值电阻产生的热量为
9.(2025·安徽合肥·一模)如图所示电路,电源两端的电压为,且保持不变。小灯泡上标有“6V 3W”的字样,滑动变阻器的铭牌上标有“10Ω 1A”的字样,电流表量程为,电压表量程为。不考虑灯丝电阻随温度的变化。闭合开关后,要求灯两端的电压不超过额定电压,且两电表的示数均不超过各自的量程,则电压表的示数变化范围是 。
【答案】
【解析】由图知,R与L串联,电压表测R两端电压,电流表测电路中电流。由灯泡规格可知,灯泡的额定电压为6V,额定电流为
由于灯两端的电压不超过额定电压,由串联电路的电压特点可知,电压表示数最小
电压表示数最大不能超过它的量程,即,故电压表的示数变化范围是。
10.(2025·安徽合肥·一模)如图所示,电源电压恒定,先在A、B两点间接入一个阻值为15Ω的定值电阻R1,电流表示数为0.2A。若在A、B上方并联一个定值电阻R2(虚线部分),电流表示数将变为0.5A。则通电100s,电阻R2产生的热量为 J。
【答案】90
【解析】先在A、B两点间接入一个阻值为15Ω的定值电阻R1,电流表示数为0.2A,电路为定值电阻R1的简单电路,由得,电源电压为
若在A、B上方并联一个定值电阻R2(虚线部分),R1、R2并联,电流表测量干路电流,电流表示数将变为0.5A,并联电路各支路互不影响,则此时定值电阻R1的电流仍为0.2A,由并联电路电流特点得R2的电流为
由并联电路电压特点得R2的电压为
此时通电100s,电阻R2产生的热量为
11.(2025·安徽合肥·一模)图是家庭电路中的部分电路,根据电路元件的连接规则,连接正确的是 (选填“三孔插座”或“电灯开关”)。
【答案】电灯开关
【解析】三孔插座正确连线时左孔接零线、右孔接火线、上孔接地线;带开关的灯泡,开关与灯泡串联,火线先连接开关,再通过电灯回到零线。由图得,连接正确的是电灯开关。
12.(2025·安徽合肥·一模)如图所示,电工师傅接线时将火线、零线错开位置剥线,接头处用铜丝螺线形缠绕,再用电工胶布包好,防止留下火灾隐患。接头处用铜丝“螺线形缠绕”而不是简单缠绕的主要目的是 (选填“增大”或“减小”)接头处电阻,进而减少接头处产生的热量。
【答案】减小
【解析】导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积和温度有关。在材料和长度确定的情况下,当采用螺线形缠绕时,铜丝在接头处形成了多层叠加的结构,这相当于增大了该处的横截面积,减小了该处的电阻。 根据焦耳定律Q=I2Rt,在通电时间和电流相同的条件下,电阻R越小,产生的热量Q就越少。所以能够减少接头处产生的热量。
13.(2025·安徽合肥·一模)某同学家里面的取暖器具有高、中、低三挡功率,其电路简化如图所示,已知,该同学将取暖器调至中温挡,断开其它用电器,发现标有的电能表转盘在内转过 r。
【答案】88
【解析】当S1、S3闭合,S2断开时,R1、R2并联,根据并联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最小,由可知电路中的总功率最大,烧水壶处于高温挡;当S2闭合, S1、S3断开时, R1、R2串联,根据串联电路的电阻特点可知,此时的电路中的总电阻最大,由可知电路中的总功率最小,烧水壶处于低温挡;当S1闭合, S2、S3断开时,电路中只有R1,由可知电路中的功率较小,烧水壶处于中温挡, 烧水壶中温挡的电功率
烧水壶中温挡工作12min消耗的电能
1000r/(kW·h)表示电路中用电器每消耗1kW·h电能,电能表的转盘转过1000转,则电能表转盘在12min内转过的转数
14.(2025·安徽合肥·一模)如图所示电源电压3V恒定不变,电阻,则闭合开关S后,通电40s,电阻R2产生的热量为 J。
【答案】8
【解析】因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以电路中总电阻为
根据欧姆定律可得,电路中电流为
根据焦耳定律可得,通电40s,电阻R2产生的热量为
15.(2025·安徽淮北·一模)如图甲所示的是一款电热饭盒,有“高温”和“低温”两个挡位,其内部简化电路如图乙所示,。若该电热饭盒分别在低温挡和高温挡正常工作相同时间,则产生的热量之比是 。
【答案】1︰5
【解析】由图可知,开关S接1时,与串联,电路的总电阻较大;开关S接2时,电路为的简单电路,电路的总电阻较小,根据可知,开关S接1时,电路消耗的电功率较小,电热饭盒处于低温挡;开关S接2时,电路消耗的电功率较大,电热饭盒处于高温挡,根据知道,该电热饭盒分别在低温挡和高温挡正常工作相同时间,产生的热量之比
二、单选题
16.(2025·安徽阜阳·一模)小灯泡的额定电压为6V,如图所示是某物理实验小组根据实验数据绘制的小灯泡的的图像,下列有关说法中正确的是( )
A.小灯泡正常发光的电流为
B.小灯泡的额定功率为
C.通过小灯泡的电流与其两端的电压成正比
D.当小灯泡两端的电压为0时,其电阻为0
【答案】B
【解析】AB.小灯泡的额定电压为6V,由图知小灯泡正常发光的电流为,小灯泡的额额定功率为
故A错误,B正确;
C.由图可知,小灯泡的图象为曲线,通过小灯泡的电流与其两端的电压不成正比,故C错误;
D.电阻是导体的属性,电压为0时,它的电阻不为0,故D错误。
故选B。
17.(2025·安徽滁州·一模)如图是灯泡L的I-U图像。结合图像分析,下列选项正确的是( )
A.当通过灯泡L的电流为0.4A时,其实际功率为4.5W
B.通过灯泡L的电流与其两端的电压成正比
C.将三个完全相同的灯泡L串联在1.8V电源两端,电路总功率为0.36W
D.将灯泡L和10Ω的定值电阻并联在3V的电源两端,干路电流为1A
【答案】C
【解析】A.当通过灯泡L的电流为0.4A时,由图可知两端电压为1.8V,其实际功率为
故A错误;
B.灯泡电阻受温度影响,是变化的,因此通过灯泡L的电流与其两端的电压不成正比,故B错误;
C.将三个完全相同的灯泡L串联在1.8V电源两端,每个灯可分得电压0.6V,由图可知,电流为0.2A,电路总功率为
故C正确;
D.将灯泡L和10Ω的定值电阻并联在3V的电源两端,灯泡电流为0.5A,定值电阻的电流为
干路电流为
故D错误。
故选C。
18.(2025·安徽合肥·一模)如图所示是小邵家房间内的部分电路,开关闭合后,发现灯不亮,但家中的其他用电器却正常工作,为了找出电路中的故障,小邵同学用测电笔测试图中的a、b、c、d四点,只有a点不发光,则可能发生的故障是( )
A.ab之间开路 B.bc之间开路 C.bc之间短路 D.ab之间短路
【答案】A
【解析】家庭电路中的用电器都是并联的。开关闭合后,发现灯不亮,但家中的其他用电器却正常工作,说明灯泡所在支路断路。小邵同学用测电笔测试图中的a、b、c、d四点,只有a点不发光,说明a点没有与火线相连,b、c、d点都发光,说明b、c、d点都与火线相连,所以可能发生的故障是ab之间开路。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
19.(2025·安徽合肥·一模)如图所示为小灯泡L1、L2的图像。由图可知( )
A.小灯泡L1两端的电压为6V时,其电阻为0.2Ω
B.小灯泡L1的阻值大于小灯泡L2的阻值
C.将L1、L2串联接在8V的电源上,闭合开关后,L1的亮度较大
D.将L1、L2并联接在3V的电源上,闭合开关后,L1的亮度较大
【答案】D
【解析】A.小灯泡L1两端的电压为6V时,其电阻为
故A不符合题意;
B.由图像可知,当两灯电压相同时,小灯泡L1的电流大于小灯泡L2的电流,根据欧姆定律,小灯泡L1的阻值小于小灯泡L2的阻值,故B不符合题意;
C.将L1、L2串联接在8V的电源上,闭合开关后,两灯电流相同,由图象可知,L1两端的电压小于L2两端的电压,根据
L2实际功率更大,亮度较大,故C不符合题意;
D.将L1、L2并联接在3V的电源上,闭合开关后,两灯两端电压相同,由图象可知L1的电流大于小灯泡L2的电流,根据
L1实际功率更大,亮度较大,故D符合题意。
故选D。
20.(2025·安徽马鞍山·模拟预测)如图所示是电学中常见的电路图,在A、B两点间分别接入下列选项中加点字的元件,并进行对应实验,对滑动变阻器在此实验中的作用描述正确的是( )
A.探究电流与电压的关系——保证定值电阻阻值不变
B.探究电流与电阻的关系——调节定值电阻两端电压成倍数变化
C.测量定值电阻的阻值——改变定值电阻电压,多次测量求平均值,减小误差
D.测量小灯泡的电功率——改变小灯泡两端电压,多次测量求平均电功率
【答案】C
【解析】A.探究电流与电压的关系时,滑动变阻器的作用是保护电路和改变被测电阻两端电压来分析比较电阻一定时,电流和电压之间的关系,故A错误;
B.探究电流与电阻的关系时,滑动变阻器的作用是保护电路和保持定值电阻两端电压不变,得出电压一定时,电流与电阻之间的关系,故B错误;
C.测量定值电阻的阻值时,通过改变滑动变阻器接入电路的阻值,从而改变了待测电阻两端的电压和通过它的电流,可以多测几组数据,通过求平均值来减小误差,故C正确;
D.在“伏安法”测小灯泡电功率的实验中,滑动变阻器的作用是:通过改变小灯泡两端的实际电压与通过小灯泡的电流,可比较不同电压时的电功率不同,小灯泡亮度与灯泡的实际功率之间的关系,不可以求平均电功率,故D错误。
故选C。
21.(2025·安徽滁州·一模)关于家庭电路和安全用电的理解,下列说法不正确的是( )
A.家用电器着火时应迅速用水来灭火 B.用电器的金属外壳一定要接地线
C.发生触电现象,应立即切断电源 D.手机充电完成后,立即拔下充电器
【答案】A
【解析】A.水是导体,家用电器着火时用水灭火,可能会导致人触电,且可能会使电器损坏更严重,所以不能用水来灭家用电器着火,故A错误,符合题意;
B.用电器的金属外壳接地线,当用电器漏电时,电流会通过地线导入大地,可防止人触电,故B正确,不符合题意;
C.发生触电现象,立即切断电源,可使触电者脱离带电体,避免持续触电造成更大伤害,故C正确,不符合题意;
D.手机充电完成后,立即拔下充电器,可防止充电器长时间通电引发火灾等安全隐患,故D正确,不符合题意。
故选A。
22.(2025·安徽合肥·一模)如图所示的电路中,电源电压保持不变,R为定值电阻。闭合开关后,将滑动变阻器的滑片从最右端移到中间某个位置,电压表和电流表的示数分别变化了ΔU和ΔI。下列分析正确的是( )
A.电流表示数变小 B.电路的总功率变小
C.变大 D.不变
【答案】D
【解析】A.由电路图可知,定值电阻R与滑动变阻器串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流,设滑片移动前后电路中的电流分别为,则
闭合开关后,将滑动变阻器的滑片从最右端移到中间某个位置,则滑动变阻器接入电路中的电阻减小,电路总电阻减小,电流增大,则电流表示数增大,故A错误;
B.根据可知,电源电压保持不变,总电阻减小,则总功率增大,故B错误;
CD.由可得,移动滑片前后,电压表的示数分别为
电压表示数的变化量
所以不变,故C错误,D正确。
故选D。
23.(2025·安徽合肥·一模)如图所示的家庭电路,插座不能正常工作,经检测发现b、d间断路,闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.灯不会发光
B.三孔插座能正常使用
C.若将开关和灯互换位置,仍然符合安全用电原则
D.正确使用测电笔接触图中b点,试电笔会发光
【答案】D
【解析】A.b、d间断路,闭合开关S,灯所在的电路构成通路,所以灯泡能够发光,故A错误;
B.b、d间断路,插座的右孔没有与火线相连,所以不能正常使用,故B错误;
C.若将图中的开关和灯泡位置互换,开关断开时,灯泡仍与火线相连,容易使人触电,不符合安全用电原则,故C错误;
D.闭合开关S,b点仍与火线相连,正确使用测电笔接触图中b点,试电笔会发光,故D正确。
故选D。
24.(2025·安徽合肥·一模)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S后,将滑动变阻器R1的滑片P由中点位置向左缓慢移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表A1的示数变大,电压表V的示数变小
B.电流表A2的示数变小,电压表V的示数变大
C.滑动变阻器R1的实际电功率逐渐变小
D.电压表V与电流表A2的示数之比逐渐变小
【答案】C
【解析】AB.由电路图可知,闭合开关S后,R1与R2并联,电流表A1测R2支路的电流,电流表A2测干路电流,电压表测电源两端的电压。因电源电压保持不变,所以,滑片移动时,电压表V的示数不变,因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,滑片移动时通过R2支路的电流不变,即电流表A1的示数不变,滑片向左移动时,R1接入电路中的阻值变大,故电路中总电流变小,即电流表A2的示数变小,故AB错误;
C.滑片向左移动时,R1接入电路中的阻值变大,R1两端电压不变,根据可知,滑动变阻器R1的实际电功率逐渐变小,故C正确;
D.电压表V的示数不变,电流表A2的示数变小,故电压表V与电流表A2的示数之比逐渐变大,故D错误。
故选C。
25.(2025·安徽淮北·一模)如图所示的是家庭电路的一部分,闭合开关S,灯泡L不发光,插座也不能工作,保险丝没有熔断。用测电笔检测A、B、C三处,测电笔中的氖管均发光。下列判断中正确的是( )
A.甲是零线,乙是火线,丙是地线
B.一定是灯泡灯丝短路
C.一定是灯泡灯丝断路
D.若用测电笔检测插座左孔,则氖管能发光
【答案】D
【解析】A.三孔插座的接法是“左零右火上接地”,所以甲是火线,乙是零线,丙是地线,故A错误;
B.若灯泡灯丝短路,则电路中电流过大,保险丝会自动熔断,故B错误;
C.若是灯泡灯丝断路,因为灯泡和插座并联,插座应能正常使用,故C错误;
D.闭合开关S,灯泡L不发光,插座也不能工作,保险丝没有熔断。用测电笔检测A、B、C三处,测电笔中的氖管均发光,说明A、B、C三处均与火线相连,所以应是C点之前的进户零线断路,则插座左孔可以通过灯泡支路与火线相连,若用测电笔检测插座左孔,则氖管能发光,故D正确。
故选D。
26.(2025·安徽·一模)如图甲所示的电路,电源电压保持不变,为定值电阻,R为滑动变阻器。闭合开关,将滑动变阻器的滑片从一端移动到另一端,记录电压表示数U、电流表示数I,作出关系图像如图乙所示。则下列判断正确的有( )
A.当滑片位于变阻器最右端时电流表读数为
B.滑动变阻器的最大阻值为
C.电源电压为3V
D.当电压表示数为1V时,消耗的功率为
【答案】C
【解析】AB.滑动变阻器滑片位于最右端时,连入电路阻值最大,此时电路中电流最小为,滑动变阻器两端电压最大为,滑动变阻器最大阻值为
故AB错误;
C、闭合开关,两电阻串联接入电路,电流表测通过电路的电流,电压表测滑动变阻器两端的电压,由乙图可知通过电路的电流为时,滑动变阻器两端的电压为,通过电路的电流为时,滑动变阻器两端的电压为1V,串联电路总电压等于各部分电压之和,电源电压为
代入数值有,
解得,
故C正确;
D.由乙图可知,当电压表示数为1V时,通过电路的电流为消耗的功率为
故D错误。
故选C。
27.(2025·安徽马鞍山·一模)泗县中学生体能测试中有一项目为坐位体前屈,对身体柔韧性测试,测试者向前推动固定在滑动变阻器滑片上的滑块,滑块被推动的距离越大,仪器的示数就越大。如图,图乙是小明设计的模拟电路,下列正确的是( )
A.向前推的距离越远,电压表示数越大
B.向前推的距离越大,电路的总功率越小
C.闭合开关没推动时,此时电流表为零
D.此设计中是用电流表示数反映测量成绩
【答案】D
【解析】由电路图可知,滑动变阻器R1与R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路的电流。
AB.向前推的距离越大,滑动变阻器R1连入电路的电阻越小,则电路的电阻越小,根据欧姆定律可知,电路中的电流越大,即电流表示数越大;根据可知,R2两端的电压越大,由串联电路电压的规律可知,滑动变阻器两端的电压越小,即电压表示数越小;因电源电压不变,电路的电流变大,根据可知,电路的总功率变大,即向前推的距离越大,电路的总功率越大,故AB错误;
C.闭合开关不推动时,滑动变阻器的最大电阻与R2串联,电路的电阻较大,电路中的电流较小,但不会为零,故C错误;
D.向前推的距离越大,电压表示数越小,电流表示数越大,故用电流表示数反映测量成绩,故D正确。
故选D。
28.(2025·安徽淮北·一模)如图所示电路中,电源电压保持不变。当闭合开关S, 滑动变阻器的滑片P 向右端移动的过程中( )
A.电流表的示数变小,电压表的示数变大,灯L的电功率变小
B.电流表的示数变大,电压表的示数变小,灯L 的电功率变大
C.电流表和电压表的示数都变大,灯L的电功率变大
D.电流表和电压表的示数都变小,灯L的电功率变小
【答案】B
【解析】由图可知滑动变阻器与灯泡串联。电流表测电路中电流,电压表测滑动变阻器接入电路部分的电压。当滑片向右侧移动时,滑动变阻器接入的阻值减小,故电路中总组值减小,电压恒定,由可知,电流表示数变大;由可知灯泡电压变大,则滑动变阻器电压即电压表示数减小;由可知灯泡的电功率增大。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
29.(2025·安徽淮北·一模)如图所示的电路中,电源电压恒定,R1:R2=1:2,开关S 闭合后,通过R1、R2的电流分别为I1,I2;R1、R 2的电功率分别为P 1、P2 ,相同时间内通过R1、R2的电流做的功分别为 W1、W2; 相同时间内R1、R2 产生的热量分别为 Q1、Q2.则下 列说法正确的是( )
A.I1:I2=1:2 B.P1:P2=1:4
C.W1: W2 =2:1 D.Q1:Q2=4:1
【答案】C
【解析】A.据图可知,电路为两定值电阻并联,根据并联电压规律可知,两定值电阻两端电压相等,已知R1:R2=1:2,则通过R1、R2的电流之比为
故A错误;
B.R1、R 2的电功率之比为
故B错误;
C.相同时间内通过R1、R2的电流做的功之比为
故C正确;
D.由于定值电阻为纯电阻用电器,消耗的电能与产生的电热相等,则
故D错误。
故选C。
30.(2025·安徽淮北·一模)将标有“3V、3W” 的灯泡 L1和标有“6V、3W” 的灯泡L2串联后接到电压恒为9V的电源两端(不考虑灯丝电阻随温度改变),则( )
A.两灯都能正常发光 B.两灯都不能正常发光
C.只有L2正常发光 D.只有L1正常发光
【答案】B
【解析】L1的额定电流为
L2的额定电流为
L1的电阻为
L2的电阻为
两灯串联后的总电阻为
两灯串联后接到电压恒为9V的电源两端,电路中电流为
所以,两灯都不能正常发光,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
三、实验题
31.(2025·安徽合肥·一模)小华用电流表和电压表测量小灯泡的电阻,小灯泡额定电压为2.5V,他正确连接好如图所示的电路。
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应位于最 (选填“左”或“右”)端;
(2)闭合开关,发现灯泡不亮,电流表没有示数,电压表示数接近电源电压,则出现的故障可能是 ;
(3)排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器,进行多次测量,数据如下表:
电压U/V
0.9
1.3
1.6
2.0
2.5
电流I/A
0.18
0.22
0.24
0.26
0.28
则小灯泡正常发光时的电阻 (结果保留1位小数);
(4)若小灯泡正常发光时的功率为,小灯泡两端电压为时的实际功率为,分析以上实验数据可知, (选填“大于”“等于”或“小于”)。
【答案】(1)左
(2)小灯泡断路
(3)8.9
(4)大于
【解析】(1)闭合开关前,为保护电路,滑动变阻器接入电路阻值应调到最大,如图,滑动变阻器的滑片应位于最左端。
(2)闭合开关,发现灯泡不亮,电流表没有示数,则电路中断路,电压表示数接近电源电压,说明电压表接入电路,则出现的故障可能是灯泡断路,使电压表串联在电路中。
(3)小灯泡额定电压为2.5V,由表格数据,小灯泡正常发光时的电阻为
(4)小灯泡正常发光时的功率为
则
小灯泡两端电压为时的实际功率为
而灯泡电阻随温度升高而增大,实际功率越大,温度越高,则
则
32.(2025·安徽合肥·一模)在探究“电流产生的热量跟什么因素有关”的实验中,两个密闭容器中都接有一段电阻丝,接通电路前,两个U形管的液面相均平:
(1)图甲中通电一段时间后,观察到b管内液柱上升的较快,说明: ;
(2)如图乙所示的装置,是探究电流通过导体产生的热量跟 关系;
(3)如图丙、丁所示,电阻R1、R2、R3、R4均为发热电阻。请根据实验结果分析推理:图丙、丁中的最大功率和最小功率均相同,则电阻R1 R3;(选填“>”、“<”或“=”)
【答案】(1)见解析
(2)电流
(3)<
【解析】(1)由图甲可知,两电阻串联,电路中电流的大小相等,右边容器中电阻较大,通过时间相同,b管内液柱上升的较快,说明右边容器中电阻产生的热量较多,则可得电流和通电时间相同时,电阻越大,电流产生的热量越多。
(2)由乙图知,左、右两容器中的电阻相同,右端的两个相同的电阻并联后,再与左端的电阻串联,则通过左端电阻的电流大于通过右端电阻的电流,故探究的是电阻和通电时间相同,电流通过导体产生的热量跟电流的关系。
(3)图丙中,当S与S1都闭合时,只有R1接入电路,电路中电阻最小,根据可知,电功率最大,则最大功率为
当S闭合,S1断开时,R1与R2串联,电路中电阻最大,根据可知,电功率最小,则最小功率为
图丁中,当S与S1都闭合时,R3与R4并联,电路中电阻最小,根据可知,电功率最大,则最大功率为
当S闭合,S1断开时,只有R4接入电路,电路中电阻最大,根据可知,电功率最小,则最小功率为
图丙、丁中的最大功率相同,则有
电源电压相等,则R1<R3
33.(2025·安徽·二模)乐乐同学在探究电流与电阻的实验中:
(1)思考乐乐同学连接电路如图所示,他检查电路时,发现存在错误。请把接错的那一根导线找出来并打上“×”,再画线把它改到正确的位置上 ;
(2)纠正错误后,保持定值电阻两端电压为2V不变,得到实验数据如下表所示。其中有一组数据是错误的,思考乐佳乐同学发现错误数据的序号是 ;
数据序号
1
2
3
4
5
6
电阻R/Ω
30
25
20
15
10
5
电流I/A
0.07
0.08
0.10
0.70
0.20
0.40
(3)整理表中数据可得结论:导体两端电压一定时,导体中的电流与导体电阻成 比;
(4)思考乐佳乐同学在做第五次实验时,调节滑动变阻器使电压表示数为2V,用时8s完成电流表读数,这8s内,定值电阻R消耗的电能是 J。
【答案】(1)
(2)4
(3)反
(4)3.2
【解析】(1)图中电压表串联在电路中,电流表和电阻并联,是错误的,应该将电压表和电阻并联,电流表串联在电路中,如图所示:
(2)保持定值电阻两端电压为2V不变,由表中数据知,第4次实验中,定值电阻两端电压U4=I4R4=0.7A×15Ω=10.5V
与题意不符;其它几次实验中,通过定值电阻的电流与定值电阻的乘积近似相等。
(3)由表中数据可知,电流和电阻的乘积,,,,
在误差允许的情况下,乘积都为2V,所以导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体电阻成反比。
(4)定值电阻R消耗的电能W=UIt=2V×0.2A×8s=3.2J
34.(2025·安徽马鞍山·模拟预测)小明利用甲图所示的器材“测量小灯泡的电阻”,其中电源电压恒为3V,小灯泡的额定电流为0.2A。
(1)请用笔画线代替导线,将甲图电路连接完整(要求:滑片P向右移,电路中电流变大,导线不得交叉)。
(2)检查电路连接无误后,闭合开关,移动滑片P,小明发现小灯泡始终不亮,电压表示数接近电源电压,电流表几乎无示数,则故障可能是 。
(3)故障排除后,小明移动滑片P,使小灯泡正常发光,此时电压表的指针位置如图乙所示,由此可知小灯泡正常发光时的电阻为 Ω。
(4)小明发现在相同情况下,长期使用的灯泡的亮度明显不如规格相同的新灯泡亮。请你帮他分析灯泡变暗的原因可能是: (写出1条即可)。
【答案】(1)
(2)小灯泡断路
(3)12.5
(4)灯丝电阻变大
【解析】(1)滑片P向右移,电路中电流变大,说明滑动变阻器阻值变小,故滑动变阻器选用右下端接线柱与开关串联在电路中。如图所示:
(2)检查电路连接无误后,闭合开关,移动滑片P,小明发现小灯泡始终不亮,电流表几乎无示数,说明电路可能断路,电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了,即故障可能是小灯泡断路。
(3)故障排除后,小明移动滑片P,使小灯泡正常发光,此时电压表的指针位置如图乙所示,电压表选用小量程,分度值0.1V,其示数为2.5V,则小灯泡正常发光时的电阻为
(4)影响电阻大小的因素有导体的材料、长度、横截面积和温度。灯泡长期使用,灯丝由于表面升华而变细,在材料和长度不变的情况下,灯丝的横截面积越小,灯丝电阻越大,根据可知,会导致小灯泡在额定电压下工作时的实际功率小于额定功率,造成灯泡的亮度变暗。
35.(2025·安徽滁州·一模)如图甲所示为“测量小灯泡额定功率”的实验装置,已知小灯泡标有“2.5V”字样。
(1)请用笔画线代替导线,在图甲中将实验电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变亮)。
(2)在检查电路无误后进行实验,当电压表的示数如图乙时,为了测量小灯泡正常发光的电阻,应将滑动变阻器的滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,同时眼睛注意观察 (选填“电压表”“电流表”或“灯泡”),直至灯泡正常发光。
(3)通过移动滑动变阻器的滑片P,进行多次测量记录数据,并绘制U-I图像如图丙所示,由此可得小灯泡的额定功率为 W。
【答案】(1)
(2) B 电压表
(3)0.75W
【解析】(1)要求:滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变亮,即滑片向右移动时滑动变阻器接入的阻值减小,则将开关右接线柱与滑动变阻器右下接线柱连接即可:
(2)[1][2]由图可知电压表所选量成为0~3V,分度值为0.1V,当前示数为1.8V,小于灯泡额定电压2.5V,故应该将滑动变阻器阻值调小以增大灯泡两端电压即让电压表示数增大到2.5V,故应将滑动变阻器的滑片P向A端移动,同时眼睛注意观察电压表,直至灯泡正常发光。
(3)由图知当灯泡达到额定电压2.5V时,其电流为0.3A,由此可得小灯泡的额定功率为
36.(2025·安徽合肥·一模)在“测量小灯泡的电功率”的实验中,电路图如图甲所示,电源电压为6V,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)电路连接正确后,闭合开关,小明发现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数,接下来应进行的操作是______;
A.检查灯泡是否断路 B.检查灯泡是否短路
C.检查开关接触是否良好 D.移动滑动变阻器的滑片
(2)电流表选用小量程,当小灯泡正常发光时电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W;
(3)小明测出在不同电压下灯泡的电流值,将记录下来的数据描绘成I—U图像,如图丙,则正确的图像为 ;
(4)实验中电流表突然损坏了,为了能测出灯泡的额定功率,小明用一个R0=10Ω的定值电阻代替了电流表,并调节滑动变阻器,使灯泡两端的电压为额定电压时,将电压表并联在R0两端,测出R0两端的电压为U0,则小灯泡的额定功率P额= (用U0、U额、R0表示)。
【答案】(1)D
(2)0.6
(3)C
(4)
【解析】(1)已知电路连接正确,闭合开关后,小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数。这表明电路是通路,不存在断路情况;若灯泡短路,电压表测量导线电压,电压表应无示数;开关接触不良的话,电流表和电压表不会有示数;而小灯泡不亮可能是因为滑动变阻器接入电路的阻值太大,导致通过小灯泡的电流过小,灯泡的实际功率过小,所以接下来应移动滑动变阻器的滑片。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
(2)由图乙可知,电流表的量程为0 ~0.6A,分度值为0.02A,其示数为0.24A。
已知小灯泡的额定电压2.5V,可得小灯泡的额定功率
(3)小灯泡的电阻会随温度的升高而增大。在I—U图像中,其斜率表示电阻的倒数。随着电压增大,电流增大,灯丝温度升高,电阻增大,电阻的倒数减小,即图像的斜率减小。所以正确的图像为C。
(4)小明用一个R0=10Ω的定值电阻代替了电流表,并调节滑动变阻器,使灯泡两端的电压为额定电压U额时,将电压表并联在R0两端,测出R0两端的电压为U0,根据串联电路电流特点和欧姆定律可知,小灯泡额定电流为
则小灯泡的额定功率为
37.(2025·安徽合肥·一模)小明利用如图甲所示的电路探究“保持电阻不变时,电流跟电压的关系”。实验器材:电源(电压恒为),电流表、电压表各一只,一个开关,一个定值电阻,一只滑动变阻器,导线若干。
(1)请根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线把图乙所示的实物电路连接完整(要求滑动变阻器滑片右滑时电阻变大)。
(2)小明通过实验得到多组实验数据,由这些数据画出如图丙所示的图像,由图像可得结论:保持电阻不变时, 。
(3)若电流表损坏请你利用余下实验器材测量一个额定电压为的小灯泡的额定功率(灯丝的电阻会随温度变化),并把如下的实验步骤补充完整:①在原实验电路中,断开开关S,拆去电流表,用小灯泡替换定值电阻,连接好电路②闭合开关S,移动滑片P,直至电压表的示数为 V时,小灯泡正常发光;③保持滑动变阻器滑片不动,断开开关,用已知阻值的定值电阻替换成灯泡,闭合开关后读出此时电压表示数;④小灯泡的额定功率的表达式 (已知电源电压U、定值电阻、小灯泡额定电压,用已知数据和测量的物理量符号表示、可不用写单位)。
【答案】(1)
(2)电流与电压成正比
(3) 2.5
【解析】(1)根据电路图,把电流表串联接入电路,要求滑动变阻器滑片右滑时电阻变大,则滑动变阻器左下接线柱接入电路,连接实物电路图如图所示:
(2)U−I图像是一条倾斜的直线,电压U与电流I成正比,由此可得:保持电阻不变时,电流与电压成正比。
(3)[1]拆去电流表,用小灯泡替换定值电阻,连接好电路后闭合开关S,灯泡和滑动变阻器串联,电压表测量灯泡两端电压,当电压表的示数为2.5V时,灯泡正常发光。
[2]已知阻值的定值电阻替换成灯泡,定值电阻与滑动变阻器串联,闭合开关后读出此时电压表示数,则定值电阻替代灯泡后,电路中电流
滑动变阻器接入电路阻值
滑动变阻器接入电路阻值不变,与灯泡串联时电路电流,即灯泡额定电流
小灯泡的额定功率的表达式
38.(2025·安徽芜湖·一模)小明同学做“测定小灯泡电功率”的实验,设计的电路图如图甲所示,小灯泡所标示的额定电压为2.5V。
(1)检查电路连接时,他发现有一根导线连接错了,请你在图乙中应改动的导线上打“×”,并在图上改正 ;
(2)根据实验测得的数据,画出了小灯泡的电流随电压变化的图像如图丙所示,由图像可知小灯泡的额定功率是 W;其I﹣U图像并不是一条直线,原因是 ;
(3)实验室中实际提供的电压表内阻并非无穷大,工作时有微弱的电流通过。实验中灯泡两端电压达到2.5V时,额定功率的测量值 真实值。(选填“大于”、“小于”或“等于”)
【答案】(1)
(2) 0.75 小灯泡的电阻随温度的升高而增大
(3)大于
【解析】(1)测量小灯泡电功率的实验,电压表并联在小灯泡两端,而图乙中电压表并联在变阻器和灯泡的两端了,故正确的连接如图所示:
(2)[1]已知小灯泡的额定电压为2.5V,根据图丙可得,小灯泡在额定电压下通过的电流为0.3A,由可得,小灯泡的额定电功率变为
[2]小灯泡的I﹣U图像是一条曲线,说明小灯泡的电阻不是一个定值,小灯泡的电流增大,小灯泡灯丝的温度升高而电阻变大。
(3)若考虑电压表的内阻时,由于电压表所在的支路有微弱的电流,所以实际通过小灯泡的电流略小于电流表的示数,根据P=IU额可知,小灯泡的额定功率比真实值偏大。
四、计算题
39.(2025·安徽合肥·一模)中国茶文化源远流长。如图甲所示是一款煮茶器,有“加热”和“保温”两个挡位,其内部由两个加热电阻丝、和一个开关组成,研究发现:当开关、全闭合时,只有工作,煮茶器处于加热状态,当开关闭合、断开时,、全部工作,煮茶器处于保温状态,煮茶器部分参数如表。求:
额定电压
220V
保温挡功率
200W
加热挡功率
1100W
容量
2.0kg
(1)请在图乙的虚线框内画出该装置的电路图;
(2)煮茶器内装满水时,将初温为25℃的水加热至80℃,水吸收的热量为多少?[水的比热容]
(3)两个加热电阻丝和的阻值大小。
【答案】(1)
(2)
(3),
【解析】(1)当开关、全闭合时,只有工作,煮茶器处于加热状态,当开关闭合、断开时,、全部工作,煮茶器处于保温状态,若、串联,由可知总功率小于单独工作时的功率,所以保温状态时,、串联,据此设计电路如下:
(2)水吸收的热量为
(3)保温挡时,、串联,总电阻为
加热挡时,只有工作,则阻值为
则阻值为
40.(2025·安徽合肥·一模)如图甲所示是家用电饭煲的简化电路图,其额定电压为220V,定值电阻R1和R2为发热电阻,其中,开关S1、S2、S3的通断可实现高、中、低三个挡位的调节(S1、S2不会同时闭合),只闭合S3时,中温挡的额定功率为440W。求:
时间:11:20
实时电压:198V
计费:0元
时间:11:30
实时电压:198V
计费:0.13元
(1)定值电阻R2的电阻;
(2)高温挡正常工作100s消耗的电能。
(3)小明同学在家使用电饭煲烹饪食物,他将电饭煲插头插入智能计费插座(如图乙所示),在电饭煲高温挡单独工作时,智能计费插座示数使用前后如表所示,通过表盘显示的数据计算此过程中电饭煲实际上所消耗的电能。
【答案】(1)110Ω
(2)2.2×105J
(3)1.0692×106J
【解析】(1)当开关S1、S3闭合、S2断开时,两电阻并联,总电阻最小,根据可知,此时总功率最大,为高温挡;只闭合S3时,电路为R2的简单电路,总电阻较小,根据可知,此时总功率较大,为中温挡;当开关S1、S3断开、S2闭合时,两电阻串联,总电阻最大,根据可知此时总功率最小,为低温挡。则R2的电阻
(2)当开关S1、S3闭合、S2断开时,两电阻并联,总电阻最小,根据可知,此时总功率最大,为高温挡,高温挡正常工作的功率
高温挡正常工作100s消耗的电能
(3)由图乙可知,电饭锅工作的时间为
由于实际电压,电饭锅高温档实际功率
电饭煲实际消耗的电能
41.(2025·安徽合肥·一模)如图甲所示电路中,电阻,R3是0~10Ω的滑动变阻器,电源电压恒为6V。已知滑片每滑动1cm时,R3接入电路的阻值变化1Ω,滑片距离a端的长度设为x;闭合开关,R3的滑片滑动过程中,电压表V1示数U与x的关系图像如图乙所示。求:
(1)R2的阻值;
(2)移动滑片的过程中,电阻R2消耗功率的最大值。
【答案】(1)
(2)
【解析】(1)由电路图可知,R1、R2与R3串联,电压表V1测R2与R3的总电压,电压表V2测R3的电压,由乙图可知,当时,即R3的滑片在a端,R3接入电路的电阻为0,则R3两端的电压为0,则电阻R2两端的电压
电源电压为6V,所以R1两端电压为
则电路中的电流为
R2的阻值为
(2)当R3接入电路的电阻为0时,电路中的电流最大,最大电流I=0.6A,根据可知,此时电阻R2的电功率最大,则电阻R2的最大功率
42.(2025·安徽滁州·一模)如图,电源两端电压为15V且保持不变,灯泡L标有“6V 6W”的字样。滑动变阻器的最大阻值为30Ω。(不考虑温度对灯泡电阻的影响)
(1)当开关S闭合,S1、S2断开,移动滑动变阻器的滑片P,当小灯泡正常发光时,求滑动变阻器接入电路的电阻;
(2)当开关S、S1、S2都闭合,将滑动变阻器的滑片P移到最右端时,电流表示数为1.5A,此时消耗的电功率。
【答案】(1)
(2)15W
【解析】(1)当开关S闭合,S1、S2断开时,滑动变阻器和灯泡L串联。移动滑动变阻器的滑片P,当小灯泡正常发光时,灯泡电压为6V,功率为6W,则电路中电流为
根据串联电压规律,此时滑动变阻器电压为
则滑动变阻器接入电路的电阻为
(2)当开关S、S1、S2都闭合,将滑动变阻器的滑片P移到最右端时,灯泡被短路,和滑动变阻器的最大阻值并联,电流表测干路电流。此时电流为
根据并联电流规律,电流为
则此时消耗的电功率为
43.(2025·安徽合肥·一模)如图所示电路中,电源电压不变,灯泡标有“6V 0.3A”的字样,R为定值电阻。闭合开关S1、S3,灯泡正常发光,电流表的示数为0.5A,求:
(1)电源电压;
(2)R的阻值;
(3)只闭合开关S2时,电路消耗的总功率。(忽略灯泡电阻的变化)
【答案】(1)6V
(2)
(3)
【解析】(1)闭合开关S1、S3,灯泡正常发光,此时电路为并联电路,灯泡和定值电阻并联,电流表测干路电流,电流表的示数为0.5A,灯泡标有“6V 0.3A”的字样,则灯泡的电阻为
灯泡两端的电压为6V,流过灯泡的电流为0.3A,根据并联电路电压特点可知, 定值电阻两端的电压为6V,电源电压也为6V。
(2)根据并联电路电流特点可知,流过R的电流为
根据欧姆定律可知,R的阻值为
(3)只闭合开关S2时,电路为简单的串联电路,灯泡与定值电阻串联,则电路消耗的总功率为
44.(2025·安徽合肥·一模)如图为一电饭锅的电路图,R1为发热电阻。该电饭锅有“加热”和“保温”两挡,S1和S2均闭合时为加热挡,S1闭合、S2断开时为保温挡,某次用该电饭锅将1kg的水从25℃加热至95℃。[c水=4.2×103J/(kg⋅℃)]求:
(1)水吸收的热量。
(2)若电饭锅在保温挡和加热挡时,发热电阻R1消耗的功率之比是1︰9,电阻R1、R2之比为多少?
【答案】(1)2.94×105J
(2)1︰2
【解析】(1)水吸收的热量为
(2)由题意可知,开关S1和S2均闭合时为加热挡,此时电路为只有R1的简单电路,S1闭合、S2断开时为保温挡,此时R1与R2串联。因为电饭锅在保温挡和加热挡时,发热电阻R1消耗的功率之比是1︰9,根据可知,电阻不变,电饭锅在保温挡和加热挡时,电路中的电流之比为
加热挡时电路中的电流为,保温挡时电路中的电流为,则有
解得电阻R1、R2之比为1︰2。
45.(2025·安徽合肥·一模)如图所示电路,闭合开关后,滑动变阻器R2滑片从一端移动到另一端的过程中,电压表的示数变化范围是0-3V,电流表的示数变化范围是0.1-0.6A。求:
(1)滑动变阻器R2的最大阻值;
(2)电源电压U;
(3)移动滑片的过程中,整个电路的最大功率。
【答案】(1)30
(2)3.6
(3)2.16
【解析】(1)如图所示,两个电阻串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,当滑动变阻器的滑片P位于最左端时,总电阻最小,电路中的电流最大,此时电路中的最大电流为0.6A,而此时滑动变阻器没有接入,电压表的示数为0V;当滑动变阻器的滑片P位于最右端时,滑动变阻器全部接入,总电阻最大,此时电路中的电流最小,此时电流中的最小电流为0.1A,此时电压表的示数最大,滑动变阻器两端的电压最大值为3V,故滑动变阻器R2的最大阻值
(2)当滑动变阻器的滑片P位于最左端时,只有R1接入,此时电路中的最大电流为0.6A,电源电压为①
当滑动变阻器的滑片P位于最右端时,滑动变阻器全部接入,此时电流中的最小电流为0.1A,电压表的示数为3V,则电源电压为②
联立①②可知,电源电压为U=3.6V。
(3)移动滑片的过程中,根据可知,当滑动变阻器的滑片P位于最左端时,只有R1接入,此时电路中的最大电流为0.6A,此时整个电路的功率最大,整个电路的最大功率为
46.(2025·安徽阜阳·一模)电火锅是一种新型的家用电器,较传统的铜锅而言,集安全与环保于一身,受到越来越多家庭的青睐。如图是某款电火锅内部电路图,加热装置由电热丝和组成,通过控制两开关的闭合方式实现高、中、低温三挡的调节,,。求:
(1)断开,接a时,电路处于什么挡,此时电功率为多少?
(2)电火锅处于高温挡时,电火锅的电功率为多少?
(3)电火锅处于中温挡时,电火锅工作产生的热量为多少?
【答案】(1)220W
(2)1375W
(3)
【解析】(1)由图可知,断开,接a时,和串联,根据串联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最大,因为电源电压U不变,由可知,此时电路中总功率最小,电路处于低温挡;根据串联电路的电阻特点和可知,此时的电功率
(2)开关闭合,接b,和并联,根据并联电路的特点可知,此时电路中电阻最小,电源电压U不变,由可知,电路中的总功率最大,此时电火锅处于高温挡;电火锅高温挡的电功率
(3)断开,接b时,电路中只有接入电路中,电火锅处于中温挡;则电火锅处于中温挡时,电火锅工作产生的热量
47.(2025·安徽合肥·一模)电磁炉因高效、安全、方便而进入很多的家庭。刘小芳家有一台电磁炉,其部分参数如图所示,某次小芳选用功率为的档位进行烧水,将质量为,初温为的水烧开(当地气压为1个标准大气压)求:
型号
×××
额定电压
工作频率
额定功率
(1)将水烧开的过程,锅内的水吸收的热量为多少;
(2)若不计能量损失,加热需要多长时间。
【答案】(1)
(2)
【解析】(1)质量为,初温为的水烧开,将水烧开的过程,锅内的水吸收的热量为
(2)选用功率为的档位进行烧水,不计能量损失,电热水器消耗的电能为
加热时间为
48.(2025·安徽淮北·一模)如图所示,电源电压保持不变,小灯泡L标有“6V;6W”字样。当开关S、S1、S2均闭合时,小灯泡L能正常发光,电流表的示数为;当开关S闭合,开关S1、S2均断开时,电流表的示数为。
(1)电阻的阻值是多少?
(2)当开关S、S1、S2均闭合时,消耗的电功率是;当开关S闭合,开关S1、S2均断开时,消耗的电功率是,则∶的值是多少?
【答案】(1)
(2)
【解析】(1)当开关S、S1、S2均闭合时,小灯泡L与电阻R1并联,电流表测干路电流,小灯泡能正常发光,根据并联电路的电压规律可知,电源电压为U=UL=6V
此时通过小灯泡L的电流为
根据并联电路的电流规律可知,通过R1的电流为I1=I-IL=1.5A-1A=0.5A
电阻R1的阻值为
(2)当开关S、S1、S2均闭合时,R1消耗的电功率为P1=UI1=6V×0.5A=3W
当开关S闭合,开关S1、S2均断开时,电阻R1、R2串联,电流表测电路中的电流,因为串联电路中电流处处相等,所以此时R1两端的电压为U1=I'R1=0.3A×12Ω=3.6V
根据串联电路的电压规律可知,此时R2两端的电压为U2=U-U1=6V-3.6V=2.4V
则R2消耗的电功率为P2=U2I'=2.4V×0.3A=0.72W
则
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专题07 电功率、家庭电路
题型
填空题
单选题
实验题
计算题
总数
题数
15
15
8
10
48
一、填空题
1.(2025·安徽合肥·一模)小胡同学利用实验室现有的器材,设计了如图甲所示的电路进行探究,图乙是L和R的图像,只闭合开关时,电流表的示数为0.5A,则将开关,全部闭合时,通电1min,整个电路消耗的电能为 J。
2.(2025·安徽·二模)如图是智能加热杯垫的简化电路图,和均为电阻丝,杯垫有加热和保温两个挡位,加热功率为40W,保温功率为10W,保温挡通电2min产生的热量是 J。
3.(2025·安徽合肥·一模)图示电路中,电源电压不变,电阻R1=30Ω,R2=60Ω,闭合开关S,电流表A的示数为0.3A,通电1min电阻R2产生的热量为 J。
4.(2025·安徽马鞍山·模拟预测)如图所示,当S闭合灯正常发光时,人站在地面上,正确使用测电笔接触金属导线A点,氖管 (选填“会”或“不会”)发光。
5.(2025·安徽合肥·一模)如图电路中,U=12V,R1=12Ω,R2=4Ω,R3=3Ω。当S2断开,S1闭合时,电阻R1消耗的电功率为 W;当S1、S2都闭合时,6s内电流通过R2产生的热量是 J。
6.(2025·安徽合肥·一模)近年来,我国航天事业取得了辉煌成就。如图甲所示,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关系如图乙所示。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9V,舱体内气压为,则通电100s压力传感器R产生的热量为 J。
7.(2025·安徽合肥·一模)如图所示是我国新发明的一种被称为挂在墙上的“油田”——“碲化镉薄膜发电玻璃”。这种玻璃单片面积可达,每片每年可发电。如果用火力发电,效率为40%,这些电能相当于完全燃烧 kg煤炭放出的热量。(已知)
8.(2025·安徽合肥·一模)如图所示电路中,小灯泡L标有“4V 2W”字样,只闭合开关S,小灯泡正常发光;再闭合开关S1,电流表示数变化了0.2A,通电1min,定值电阻产生的热量为 J。
9.(2025·安徽合肥·一模)如图所示电路,电源两端的电压为,且保持不变。小灯泡上标有“6V 3W”的字样,滑动变阻器的铭牌上标有“10Ω 1A”的字样,电流表量程为,电压表量程为。不考虑灯丝电阻随温度的变化。闭合开关后,要求灯两端的电压不超过额定电压,且两电表的示数均不超过各自的量程,则电压表的示数变化范围是 。
10.(2025·安徽合肥·一模)如图所示,电源电压恒定,先在A、B两点间接入一个阻值为15Ω的定值电阻R1,电流表示数为0.2A。若在A、B上方并联一个定值电阻R2(虚线部分),电流表示数将变为0.5A。则通电100s,电阻R2产生的热量为 J。
11.(2025·安徽合肥·一模)图是家庭电路中的部分电路,根据电路元件的连接规则,连接正确的是 (选填“三孔插座”或“电灯开关”)。
12.(2025·安徽合肥·一模)如图所示,电工师傅接线时将火线、零线错开位置剥线,接头处用铜丝螺线形缠绕,再用电工胶布包好,防止留下火灾隐患。接头处用铜丝“螺线形缠绕”而不是简单缠绕的主要目的是 (选填“增大”或“减小”)接头处电阻,进而减少接头处产生的热量。
13.(2025·安徽合肥·一模)某同学家里面的取暖器具有高、中、低三挡功率,其电路简化如图所示,已知,该同学将取暖器调至中温挡,断开其它用电器,发现标有的电能表转盘在内转过 r。
14.(2025·安徽合肥·一模)如图所示电源电压3V恒定不变,电阻,则闭合开关S后,通电40s,电阻R2产生的热量为 J。
15.(2025·安徽淮北·一模)如图甲所示的是一款电热饭盒,有“高温”和“低温”两个挡位,其内部简化电路如图乙所示,。若该电热饭盒分别在低温挡和高温挡正常工作相同时间,则产生的热量之比是 。
二、单选题
16.(2025·安徽阜阳·一模)小灯泡的额定电压为6V,如图所示是某物理实验小组根据实验数据绘制的小灯泡的的图像,下列有关说法中正确的是( )
A.小灯泡正常发光的电流为
B.小灯泡的额定功率为
C.通过小灯泡的电流与其两端的电压成正比
D.当小灯泡两端的电压为0时,其电阻为0
17.(2025·安徽滁州·一模)如图是灯泡L的I-U图像。结合图像分析,下列选项正确的是( )
A.当通过灯泡L的电流为0.4A时,其实际功率为4.5W
B.通过灯泡L的电流与其两端的电压成正比
C.将三个完全相同的灯泡L串联在1.8V电源两端,电路总功率为0.36W
D.将灯泡L和10Ω的定值电阻并联在3V的电源两端,干路电流为1A
18.(2025·安徽合肥·一模)如图所示是小邵家房间内的部分电路,开关闭合后,发现灯不亮,但家中的其他用电器却正常工作,为了找出电路中的故障,小邵同学用测电笔测试图中的a、b、c、d四点,只有a点不发光,则可能发生的故障是( )
A.ab之间开路 B.bc之间开路 C.bc之间短路 D.ab之间短路
19.(2025·安徽合肥·一模)如图所示为小灯泡L1、L2的图像。由图可知( )
A.小灯泡L1两端的电压为6V时,其电阻为0.2Ω
B.小灯泡L1的阻值大于小灯泡L2的阻值
C.将L1、L2串联接在8V的电源上,闭合开关后,L1的亮度较大
D.将L1、L2并联接在3V的电源上,闭合开关后,L1的亮度较大
20.(2025·安徽马鞍山·模拟预测)如图所示是电学中常见的电路图,在A、B两点间分别接入下列选项中加点字的元件,并进行对应实验,对滑动变阻器在此实验中的作用描述正确的是( )
A.探究电流与电压的关系——保证定值电阻阻值不变
B.探究电流与电阻的关系——调节定值电阻两端电压成倍数变化
C.测量定值电阻的阻值——改变定值电阻电压,多次测量求平均值,减小误差
D.测量小灯泡的电功率——改变小灯泡两端电压,多次测量求平均电功率
21.(2025·安徽滁州·一模)关于家庭电路和安全用电的理解,下列说法不正确的是( )
A.家用电器着火时应迅速用水来灭火 B.用电器的金属外壳一定要接地线
C.发生触电现象,应立即切断电源 D.手机充电完成后,立即拔下充电器
22.(2025·安徽合肥·一模)如图所示的电路中,电源电压保持不变,R为定值电阻。闭合开关后,将滑动变阻器的滑片从最右端移到中间某个位置,电压表和电流表的示数分别变化了ΔU和ΔI。下列分析正确的是( )
A.电流表示数变小 B.电路的总功率变小
C.变大 D.不变
23.(2025·安徽合肥·一模)如图所示的家庭电路,插座不能正常工作,经检测发现b、d间断路,闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.灯不会发光
B.三孔插座能正常使用
C.若将开关和灯互换位置,仍然符合安全用电原则
D.正确使用测电笔接触图中b点,试电笔会发光
24.(2025·安徽合肥·一模)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S后,将滑动变阻器R1的滑片P由中点位置向左缓慢移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表A1的示数变大,电压表V的示数变小
B.电流表A2的示数变小,电压表V的示数变大
C.滑动变阻器R1的实际电功率逐渐变小
D.电压表V与电流表A2的示数之比逐渐变小
25.(2025·安徽淮北·一模)如图所示的是家庭电路的一部分,闭合开关S,灯泡L不发光,插座也不能工作,保险丝没有熔断。用测电笔检测A、B、C三处,测电笔中的氖管均发光。下列判断中正确的是( )
A.甲是零线,乙是火线,丙是地线
B.一定是灯泡灯丝短路
C.一定是灯泡灯丝断路
D.若用测电笔检测插座左孔,则氖管能发光
26.(2025·安徽·一模)如图甲所示的电路,电源电压保持不变,为定值电阻,R为滑动变阻器。闭合开关,将滑动变阻器的滑片从一端移动到另一端,记录电压表示数U、电流表示数I,作出关系图像如图乙所示。则下列判断正确的有( )
A.当滑片位于变阻器最右端时电流表读数为
B.滑动变阻器的最大阻值为
C.电源电压为3V
D.当电压表示数为1V时,消耗的功率为
27.(2025·安徽马鞍山·一模)泗县中学生体能测试中有一项目为坐位体前屈,对身体柔韧性测试,测试者向前推动固定在滑动变阻器滑片上的滑块,滑块被推动的距离越大,仪器的示数就越大。如图,图乙是小明设计的模拟电路,下列正确的是( )
A.向前推的距离越远,电压表示数越大
B.向前推的距离越大,电路的总功率越小
C.闭合开关没推动时,此时电流表为零
D.此设计中是用电流表示数反映测量成绩
28.(2025·安徽淮北·一模)如图所示电路中,电源电压保持不变。当闭合开关S, 滑动变阻器的滑片P 向右端移动的过程中( )
A.电流表的示数变小,电压表的示数变大,灯L的电功率变小
B.电流表的示数变大,电压表的示数变小,灯L 的电功率变大
C.电流表和电压表的示数都变大,灯L的电功率变大
D.电流表和电压表的示数都变小,灯L的电功率变小
29.(2025·安徽淮北·一模)如图所示的电路中,电源电压恒定,R1:R2=1:2,开关S 闭合后,通过R1、R2的电流分别为I1,I2;R1、R 2的电功率分别为P 1、P2 ,相同时间内通过R1、R2的电流做的功分别为 W1、W2; 相同时间内R1、R2 产生的热量分别为 Q1、Q2.则下 列说法正确的是( )
A.I1:I2=1:2 B.P1:P2=1:4
C.W1: W2 =2:1 D.Q1:Q2=4:1
30.(2025·安徽淮北·一模)将标有“3V、3W” 的灯泡 L1和标有“6V、3W” 的灯泡L2串联后接到电压恒为9V的电源两端(不考虑灯丝电阻随温度改变),则( )
A.两灯都能正常发光 B.两灯都不能正常发光
C.只有L2正常发光 D.只有L1正常发光
三、实验题
31.(2025·安徽合肥·一模)小华用电流表和电压表测量小灯泡的电阻,小灯泡额定电压为2.5V,他正确连接好如图所示的电路。
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应位于最 (选填“左”或“右”)端;
(2)闭合开关,发现灯泡不亮,电流表没有示数,电压表示数接近电源电压,则出现的故障可能是 ;
(3)排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器,进行多次测量,数据如下表:
电压U/V
0.9
1.3
1.6
2.0
2.5
电流I/A
0.18
0.22
0.24
0.26
0.28
则小灯泡正常发光时的电阻 (结果保留1位小数);
(4)若小灯泡正常发光时的功率为,小灯泡两端电压为时的实际功率为,分析以上实验数据可知, (选填“大于”“等于”或“小于”)。
32.(2025·安徽合肥·一模)在探究“电流产生的热量跟什么因素有关”的实验中,两个密闭容器中都接有一段电阻丝,接通电路前,两个U形管的液面相均平:
(1)图甲中通电一段时间后,观察到b管内液柱上升的较快,说明: ;
(2)如图乙所示的装置,是探究电流通过导体产生的热量跟 关系;
(3)如图丙、丁所示,电阻R1、R2、R3、R4均为发热电阻。请根据实验结果分析推理:图丙、丁中的最大功率和最小功率均相同,则电阻R1 R3;(选填“>”、“<”或“=”)
33.(2025·安徽·二模)乐乐同学在探究电流与电阻的实验中:
(1)思考乐乐同学连接电路如图所示,他检查电路时,发现存在错误。请把接错的那一根导线找出来并打上“×”,再画线把它改到正确的位置上 ;
(2)纠正错误后,保持定值电阻两端电压为2V不变,得到实验数据如下表所示。其中有一组数据是错误的,思考乐佳乐同学发现错误数据的序号是 ;
数据序号
1
2
3
4
5
6
电阻R/Ω
30
25
20
15
10
5
电流I/A
0.07
0.08
0.10
0.70
0.20
0.40
(3)整理表中数据可得结论:导体两端电压一定时,导体中的电流与导体电阻成 比;
(4)思考乐佳乐同学在做第五次实验时,调节滑动变阻器使电压表示数为2V,用时8s完成电流表读数,这8s内,定值电阻R消耗的电能是 J。
34.(2025·安徽马鞍山·模拟预测)小明利用甲图所示的器材“测量小灯泡的电阻”,其中电源电压恒为3V,小灯泡的额定电流为0.2A。
(1)请用笔画线代替导线,将甲图电路连接完整(要求:滑片P向右移,电路中电流变大,导线不得交叉)。
(2)检查电路连接无误后,闭合开关,移动滑片P,小明发现小灯泡始终不亮,电压表示数接近电源电压,电流表几乎无示数,则故障可能是 。
(3)故障排除后,小明移动滑片P,使小灯泡正常发光,此时电压表的指针位置如图乙所示,由此可知小灯泡正常发光时的电阻为 Ω。
(4)小明发现在相同情况下,长期使用的灯泡的亮度明显不如规格相同的新灯泡亮。请你帮他分析灯泡变暗的原因可能是: (写出1条即可)。
35.(2025·安徽滁州·一模)如图甲所示为“测量小灯泡额定功率”的实验装置,已知小灯泡标有“2.5V”字样。
(1)请用笔画线代替导线,在图甲中将实验电路连接完整(要求:滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变亮)。
(2)在检查电路无误后进行实验,当电压表的示数如图乙时,为了测量小灯泡正常发光的电阻,应将滑动变阻器的滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,同时眼睛注意观察 (选填“电压表”“电流表”或“灯泡”),直至灯泡正常发光。
(3)通过移动滑动变阻器的滑片P,进行多次测量记录数据,并绘制U-I图像如图丙所示,由此可得小灯泡的额定功率为 W。
36.(2025·安徽合肥·一模)在“测量小灯泡的电功率”的实验中,电路图如图甲所示,电源电压为6V,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)电路连接正确后,闭合开关,小明发现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数,接下来应进行的操作是______;
A.检查灯泡是否断路 B.检查灯泡是否短路
C.检查开关接触是否良好 D.移动滑动变阻器的滑片
(2)电流表选用小量程,当小灯泡正常发光时电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W;
(3)小明测出在不同电压下灯泡的电流值,将记录下来的数据描绘成I—U图像,如图丙,则正确的图像为 ;
(4)实验中电流表突然损坏了,为了能测出灯泡的额定功率,小明用一个R0=10Ω的定值电阻代替了电流表,并调节滑动变阻器,使灯泡两端的电压为额定电压时,将电压表并联在R0两端,测出R0两端的电压为U0,则小灯泡的额定功率P额= (用U0、U额、R0表示)。
37.(2025·安徽合肥·一模)小明利用如图甲所示的电路探究“保持电阻不变时,电流跟电压的关系”。实验器材:电源(电压恒为),电流表、电压表各一只,一个开关,一个定值电阻,一只滑动变阻器,导线若干。
(1)请根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线把图乙所示的实物电路连接完整(要求滑动变阻器滑片右滑时电阻变大)。
(2)小明通过实验得到多组实验数据,由这些数据画出如图丙所示的图像,由图像可得结论:保持电阻不变时, 。
(3)若电流表损坏请你利用余下实验器材测量一个额定电压为的小灯泡的额定功率(灯丝的电阻会随温度变化),并把如下的实验步骤补充完整:①在原实验电路中,断开开关S,拆去电流表,用小灯泡替换定值电阻,连接好电路②闭合开关S,移动滑片P,直至电压表的示数为 V时,小灯泡正常发光;③保持滑动变阻器滑片不动,断开开关,用已知阻值的定值电阻替换成灯泡,闭合开关后读出此时电压表示数;④小灯泡的额定功率的表达式 (已知电源电压U、定值电阻、小灯泡额定电压,用已知数据和测量的物理量符号表示、可不用写单位)。
38.(2025·安徽芜湖·一模)小明同学做“测定小灯泡电功率”的实验,设计的电路图如图甲所示,小灯泡所标示的额定电压为2.5V。
(1)检查电路连接时,他发现有一根导线连接错了,请你在图乙中应改动的导线上打“×”,并在图上改正 ;
(2)根据实验测得的数据,画出了小灯泡的电流随电压变化的图像如图丙所示,由图像可知小灯泡的额定功率是 W;其I﹣U图像并不是一条直线,原因是 ;
(3)实验室中实际提供的电压表内阻并非无穷大,工作时有微弱的电流通过。实验中灯泡两端电压达到2.5V时,额定功率的测量值 真实值。(选填“大于”、“小于”或“等于”)
四、计算题
39.(2025·安徽合肥·一模)中国茶文化源远流长。如图甲所示是一款煮茶器,有“加热”和“保温”两个挡位,其内部由两个加热电阻丝、和一个开关组成,研究发现:当开关、全闭合时,只有工作,煮茶器处于加热状态,当开关闭合、断开时,、全部工作,煮茶器处于保温状态,煮茶器部分参数如表。求:
额定电压
220V
保温挡功率
200W
加热挡功率
1100W
容量
2.0kg
(1)请在图乙的虚线框内画出该装置的电路图;
(2)煮茶器内装满水时,将初温为25℃的水加热至80℃,水吸收的热量为多少?[水的比热容]
(3)两个加热电阻丝和的阻值大小。
40.(2025·安徽合肥·一模)如图甲所示是家用电饭煲的简化电路图,其额定电压为220V,定值电阻R1和R2为发热电阻,其中,开关S1、S2、S3的通断可实现高、中、低三个挡位的调节(S1、S2不会同时闭合),只闭合S3时,中温挡的额定功率为440W。求:
时间:11:20
实时电压:198V
计费:0元
时间:11:30
实时电压:198V
计费:0.13元
(1)定值电阻R2的电阻;
(2)高温挡正常工作100s消耗的电能。
(3)小明同学在家使用电饭煲烹饪食物,他将电饭煲插头插入智能计费插座(如图乙所示),在电饭煲高温挡单独工作时,智能计费插座示数使用前后如表所示,通过表盘显示的数据计算此过程中电饭煲实际上所消耗的电能。
41.(2025·安徽合肥·一模)如图甲所示电路中,电阻,R3是0~10Ω的滑动变阻器,电源电压恒为6V。已知滑片每滑动1cm时,R3接入电路的阻值变化1Ω,滑片距离a端的长度设为x;闭合开关,R3的滑片滑动过程中,电压表V1示数U与x的关系图像如图乙所示。求:
(1)R2的阻值;
(2)移动滑片的过程中,电阻R2消耗功率的最大值。
42.(2025·安徽滁州·一模)如图,电源两端电压为15V且保持不变,灯泡L标有“6V 6W”的字样。滑动变阻器的最大阻值为30Ω。(不考虑温度对灯泡电阻的影响)
(1)当开关S闭合,S1、S2断开,移动滑动变阻器的滑片P,当小灯泡正常发光时,求滑动变阻器接入电路的电阻;
(2)当开关S、S1、S2都闭合,将滑动变阻器的滑片P移到最右端时,电流表示数为1.5A,此时消耗的电功率。
43.(2025·安徽合肥·一模)如图所示电路中,电源电压不变,灯泡标有“6V 0.3A”的字样,R为定值电阻。闭合开关S1、S3,灯泡正常发光,电流表的示数为0.5A,求:
(1)电源电压;
(2)R的阻值;
(3)只闭合开关S2时,电路消耗的总功率。(忽略灯泡电阻的变化)
44.(2025·安徽合肥·一模)如图为一电饭锅的电路图,R1为发热电阻。该电饭锅有“加热”和“保温”两挡,S1和S2均闭合时为加热挡,S1闭合、S2断开时为保温挡,某次用该电饭锅将1kg的水从25℃加热至95℃。[c水=4.2×103J/(kg⋅℃)]求:
(1)水吸收的热量。
(2)若电饭锅在保温挡和加热挡时,发热电阻R1消耗的功率之比是1︰9,电阻R1、R2之比为多少?
45.(2025·安徽合肥·一模)如图所示电路,闭合开关后,滑动变阻器R2滑片从一端移动到另一端的过程中,电压表的示数变化范围是0-3V,电流表的示数变化范围是0.1-0.6A。求:
(1)滑动变阻器R2的最大阻值;
(2)电源电压U;
(3)移动滑片的过程中,整个电路的最大功率。
46.(2025·安徽阜阳·一模)电火锅是一种新型的家用电器,较传统的铜锅而言,集安全与环保于一身,受到越来越多家庭的青睐。如图是某款电火锅内部电路图,加热装置由电热丝和组成,通过控制两开关的闭合方式实现高、中、低温三挡的调节,,。求:
(1)断开,接a时,电路处于什么挡,此时电功率为多少?
(2)电火锅处于高温挡时,电火锅的电功率为多少?
(3)电火锅处于中温挡时,电火锅工作产生的热量为多少?
47.(2025·安徽合肥·一模)电磁炉因高效、安全、方便而进入很多的家庭。刘小芳家有一台电磁炉,其部分参数如图所示,某次小芳选用功率为的档位进行烧水,将质量为,初温为的水烧开(当地气压为1个标准大气压)求:
型号
×××
额定电压
工作频率
额定功率
(1)将水烧开的过程,锅内的水吸收的热量为多少;
(2)若不计能量损失,加热需要多长时间。
48.(2025·安徽淮北·一模)如图所示,电源电压保持不变,小灯泡L标有“6V;6W”字样。当开关S、S1、S2均闭合时,小灯泡L能正常发光,电流表的示数为;当开关S闭合,开关S1、S2均断开时,电流表的示数为。
(1)电阻的阻值是多少?
(2)当开关S、S1、S2均闭合时,消耗的电功率是;当开关S闭合,开关S1、S2均断开时,消耗的电功率是,则∶的值是多少?
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