内容正文:
选填题07 电功和电热
目录
题型综述 1
解题攻略 1
题组01 利用电能表的主要参数计算电能 1
题组02 电功率P=UI及推导式的简单计算 3
题组03 动态电路中电功率的变化分析 5
题组04 触电防护及救援措施 6
中考练场 8
考查对电功、电热基本概念的理解,如电功是电流所做的功,电热是电流通过导体产生的热量,以及它们与电能、电功率等概念的区别与联系。同时结合串联、并联电路的特点,分析电路中电功、电热的分配情况。例如,在串联电路中,电阻越大,分得的电压越大,电功和电热也越大;在并联电路中,电阻越小,通过的电流越大,电功和电热也越大。还可能涉及到滑动变阻器对电路中电功、电热的影响。也会联系生活实际,考查电功和电热在家庭电路、电器设备中的应用。比如,根据家庭电路中电能表的示数变化,计算家庭用电器消耗的电能;或者分析电水壶、电暖器等电热器工作时的能量转化情况。
题组01
【提分秘籍】
1.核心考点速记
(1)电能的求法
①测量较大电能时用刻度盘读数:两次读数之差就是这段时间内消耗的电能,单位是度(千瓦时);最后一位是小数位。
②测量较小电能时用转盘转数读数:通过记录某段时间内电能表转盘转数,结合电能表转盘每转表示的电能计算出该段时间内消耗的电能。
※注意:利用转盘转数来计算电能时,得到的单位是kW•h,记住单位之间换算关系:1kW•h=3.6
(2)电功的测量
①先根据每kW•h的转数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,用上面两个数据相乘,所得乘积就是用电器在这段时间内消耗的电能。
②由于电能表的转盘的转数与电流做的功(或消耗的电能)成正比,因此可以先统一单位,然后列出比例式,再求解答案。
2.关键技巧
(1)单位统一:转数与参数单位对应,时间需换算(min→h或s)。
(2)读数差:两次示数相减得某段时间用电量(最后一位是小数)。
(3)防超载:总功率= UI,电流不超电能表最大电流。
口诀:参数看清,转数相除;时间对应,单位统一;电流算清,别超量程。
【典例剖析】
【例1】(2024·江苏苏州·中考真题)电热水器是利用电流的 效应工作的。小明利用电能表测量电热水器实际功率来判断家里的电压是否正常。他观察家中的电能表示数如图甲所示为 kW·h,现仅接通一台如图乙所示的电热水器,观察到电能表指示灯1min内闪烁80次,则1min内消耗电能为 J,其两端电压 (高于/等于/低于)220V。
【变式演练】
【变式1-1】(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。
【变式1-2】(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。
题组02
【提分秘籍】
1.核心考点速记
(1)计算式:P=UI。
(2)推导:将W=UIt代入公式中,可得P=UI。
I:表示电流,单位是A。
U:表示电压,单位是V。
P:表示电功率,单位是W。
(3)导出式P=I2R,,这两个公式只适用于纯电阻电路,即能将电能全部转化为内能的用电器,如电炉子、电饭煲就属于纯电阻电路。
2.解题方法点拨
了解电功率基本公式及其变形公式的应用以及电流单位的换算,熟练利用公式是解题的关键。
【典例剖析】
【例2】(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 。
【变式演练】
【变式2-1】(2024·江苏苏州·中考真题)图甲中,电源电压为12V、电流表(0~0.6A)、电压表(0~15V)、滑动变阻器标有“?Ω ; 1A”字样,虚线框内是一个定值电阻或是一个小灯泡(6V ; 0.5A)闭合开关,在元件安全的情况下,使滑片P移动范围最大,得到滑动变阻器的图像如图乙。则:①虚线框内是小灯泡;②电路的最大功率为6W;③虚线框内元件和滑动变阻器的功率相等时,滑动变阻器的阻值为10Ω;④滑动变阻器最大阻值为20Ω。以上结论正确的有( )
A.③④ B.②③ C.①② D.①④
【变式2-2】(2024·江苏南通·中考真题)梅雨季节,老王选购除湿器为家中面积的房间除湿。表一为某除湿器的部分参数,其中,额定除湿量表示每小时除去空气中水蒸气的质量;表二为环境温度30℃时,相对湿度与空气中水蒸气质量的对应关系,相对湿度是衡量空气中水蒸气含量的一个指标。
表一:
额定电压
额定功率
额定除湿量
220V
220W
表二:
相对湿度
10
30
50
70
90
空气中水蒸气质量
3
9
15
21
27
(1)除湿器正常工作时的电流为 A,除湿1h消耗的电能为 ,若家中只有除湿器工作,标有“”的电能表指示灯闪烁 次;
(2)环境温度30℃、相对湿度时,空气中水蒸气的质量为 g,若除湿器以额定除湿量工作,使房间相对湿度由降至,约需 h。
题组03
【提分秘籍】
1.考点梳理与辨识要点
动态电路中电功率的变化可以通过调整电路中的元件,如滑动变阻器或电源电压的变化,来影响电路中的电流和电压分布,进而改变电路中各个元件的电功率。
2.分析步骤
(1)简化电路;(2)分析电路连接方式;(3)确定电表测量对象;(4)滑动变阻器变化时,电阻、电流、电压的变化关系;(5)电路各部分电功率的变化分析。
【典例剖析】
【例3】(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3-1】(2024·江苏连云港·中考真题)如图所示,电源电压不变,闭合开关S后,当滑动变阻器的滑片P向右移动过程中( )
A.电流表示数变小,灯变暗 B.电流表示数变大,灯变亮
C.电压表示数不变,灯亮度不变 D.电压表示数变小,灯亮度变亮
【变式3-2】(2024·江苏南通·中考真题)图甲是灯泡L的图像,灯泡的额定电压为2.5V。将灯泡L接入图乙电路,已知电阻的阻值为,电流表量程为,电源电压可调。在电路安全工作的前提下,下列判断正确的是(提示:可在图甲中作出电阻的图像)( )
A.两条支路中的电流不可能相同 B.灯泡实际功率总比电阻功率大
C.电路总功率最大可达到1.5W D.电源可调的最大电压为1.8V
题组04
【提分秘籍】
1. 核心考点速记
(1)单相触电:站在地上的人触到火线,则电流从火线经过人体,流入大地,形成闭合电路,造成触电。如果这时脚下踩着绝缘材料,就不会触电。
(2)双向触电:站在绝缘体上的人若同时接触到火线和零线,电流将由火线进入人体再到零线形成闭合电路,造成触电事故。
(3)处理触电事故的原则:切断电源,注意自身安全。
具体做法:首先切断电源,或者用一根绝缘棒将电线挑开(切勿直接碰触电者),尽快使触电者脱离电源。发生火灾时,务必在切断电源后,再泼水救火。在整个救护过程中,必须随时注意自身安全,防止自身触电。
(4)电弧触电:高压带电体会在周围形成强大的点成,当人体靠近高压带电体到一定距离时,高压带电体和人体间发生放电现象,这时有电流流过人体,造成电弧触电。
(5)跨步电压触电:高压输电线落在地面上,地面上与电线断头距离不同的各点间存在着电压。当人经过这个区域时,两脚之间有了相当高的电压(跨步电压),这时电流通过人体,造成跨步电压触电。
2.触电急救
(1)处理原则:迅速切断电源,注意自身安全。
(2)具体做法:一是切断电源,或者用绝缘棒将电线挑开,尽快使触电者脱离电源;二是尽力抢救;三是发生火灾务必先切断电源再救。
【典例剖析】
【例4】(2024·江苏淮安·中考真题)下列做法中,不符合安全用电原则的是( )
A.发现有人触电迅速切断电源 B.用湿抹布擦正在发光的灯泡
C.将电冰箱外壳接地 D.先断开电源再灭火
【变式演练】
【变式4-1】(2024·江苏宿迁·中考真题)为了市民电动车充电安全,很多地方都配备了安全充电区,如图所示,关于电动车的安全用电,说法正确的是( )
A.用湿抹布擦拭充电插口 B.当充电电动车失火时,用水浇灭
C.湿衣服可晾晒在充电的电动车上 D.充电结束,断开开关,拔下插头
【变式4-2】(2024·江苏无锡·中考真题)下列做法中符合安全用电原则的是( )
A.在电线上晾晒衣物 B.私拉电线给电瓶车充电
C.在高压线下放风筝 D.用电器的金属外壳接地
1.(2024·江苏南通·一模)如图甲所示,电源电压恒定,是定值电阻,是滑动变阻器,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从B端移至A端的过程中,两电压表示数随电流表示数变化的图象如图乙所示,则( )
A.电源电压为16V
B.整个电路的最大功率为14.4W
C.MN是表示数随A表示数变化的图象
D.当滑片P在中点时,电流表的示数是0.8A
2.(2025·江苏宿迁·一模)物理学是一门以观察和实验为基础的学科。下列关于生活中一些物理量的估测,最切合实际的是( )
A.中学生手掌的宽度约 B.中学生正常步行的速度约为
C.人体感觉最舒适的环境温度约37℃ D.便携式手持电风扇的功率约100W
3.(2024·江苏常州·一模)甲、乙两个灯泡规格均为“220V 40W”,甲灯灯丝由金属丝制作、乙灯灯丝由碳丝制作,它们的电阻与温度有关,其U-I图线如图所示,图线交点的纵、横坐标分别为U0、I0。则下列说法中正确的是( )
①图中U0的值大于220V
②图中I0的值约为0.18A
③当将两灯串联起来接到220V的电源上时,甲灯更亮
④当将两灯串联起来接到220V的电源上时,乙灯更亮
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
4.(2025·江苏苏州·一模)如图所示是现在一般标准住宅内配电系统方框图。下列说法正确的是( )
A.空调正常工作时,灯泡一定发光
B.如果插座被短路,漏电保护器会跳闸
C.三个空气开关所允许的最大电流相同更有利于保护电路
D.空气开关都闭合,空调正常工作,但是灯泡不亮,用试电笔测插座两孔,都发光,则cd间断路
5.(2025·江苏无锡·一模)如图所示,在探究“影响电流热效应的因素”时,两个相同的容器内均装有质量相等的空气,实验前U形管中液面相平。下列说法中正确的是( )
①U形管中液柱的高度差反映电阻丝产生热量的多少
②该装置此时探究的是电热与电流的关系
③通电一段时间后,右侧U形管中液面的高度差更大
④该装置还可探究电热与时间的关系
A.①③ B.①②③ C.①④ D.①②④
6.(2025·江苏南京·模拟预测)用如图所示的电路来探究电流与电阻的关系,已知电源电压不变,正确操作,得出多组实验数据,实验时,R1两端电压、功率分别为U1和P1,电路的总功率为P。根据实验数据描绘的相关图像如下,其中符合实际的是( )
A. B.
C. D.
7.(2024·江苏无锡·一模)小灯泡标有“6V 3W”字样,闭合开关后,滑片P移至某一位置时,小灯泡恰好正常发光,此时滑动变阻器消耗的功率为P1;滑片P移至某一端点时,电流表示数为0.3A,电压表示数变化了3V,此时滑动变阻器消耗的功率为P2,且P1︰P2=5︰6。下列判断正确的是( )
①滑动变阻器的最大阻值为10Ω
②电路允许消耗的最大功率为4.5W
③小灯泡正常发光时,滑片P位于滑动变阻器中点位置
④滑动变阻器消耗的功率由P1变为P2的过程中,小灯泡消耗的功率变化了2.1W
A.只有② B.只有②③ C.只有②④ D.②③④都正确
8.(2024·江苏南京·一模)如图所示的电路,电源电压不变,滑动变阻器R1标有“100Ω 0.8A”,灯泡标有“12V 6W”,虚线框a、b、c、d内为定值电阻R0、电流表(量程0~0.6A)、电压表(量程0~15V)和导线其中之一,且不相同。在保证电路安全的前提下:①闭合S1、S2,调节滑动变阻器的滑片,电路中的最小电流为0.22A;②闭合所有开关,滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为6Ω;③将b、d内的元件互换,闭合所有开关,灯泡恰能正常发光,且无论怎样移动滑片,灯泡亮度都不变。下列说法正确的是( )
A.图中,b为电压表、d可能为电流表
B.①中,灯泡的最小功率为1.1616W
C.②中,电路的最大总功率为32.4W
D.③中,R0工作10s产生的热量为60J
9.(2024·江苏常州·一模)如图甲所示为一款养生壶的简化电路图,S是温控开关,R1、R2是两个阻值不变的加热电阻。养生壶的高挡位额定功率为P1=550W、低挡位额定功率为P2=220W。养生壶正常工作时,分别用高挡位和低挡位给质量为2kg的水加热,水温随时间变化的图像如图乙所示,水的比热容为,则( )
A.S断开时,养生壶处于高挡位工作
B.加热电阻R2的阻值为220Ω
C.用高挡位将水加热6min,水吸收的热量为1.98×105J
D.用低挡位给水加热时的加热效率约为63.6%
10.(2025·江苏南通·一模)图甲是灯泡L的图像,灯泡的额定电压为。将灯泡L接入图乙电路,已知电阻的阻值为,电流表量程为,电源电压可调。在电路安全工作的前提下,下列判断正确的是( )
A.灯泡与定值电阻功率之比最小为2∶3
B.随着电压变大,灯泡与定值电阻电流之比逐渐变大
C.电路总功率最大可达到
D.电源电压可能在至之间
11.(2025·江苏无锡·一模)某科学小组设计的豆浆机简化电路如图所示,L1亮表示正在加热或打浆,L2亮表示正在保温。经测试,加热时L1能正常发光,打浆时电动机能正常工作。已知电源电压不变,R1是电热丝,R2是限流电阻,电动机标有“24V 12W”,L1、L2均标有“4V 4W”且电阻不变,加热时电路中电流是保温时电路中电流的2倍。下列说法正确的是( )
A.加热时电热丝R1的功率为22W
B.限流电阻R2的阻值为24Ω
C.加热时L1的功率与打浆时L1的功率之比为1∶4
D.保温1min,电热丝R2产生的热量为330J
12.(2025·江苏常州·一模)某同学在做“调节灯泡亮度”的电学实验时,电路如图所示。电源电压恒为4.5V,电压表量程选择“0~3V”,滑动变阻器规格为“20Ω 1A”,灯泡L标有“2.5V 1.25W”字样(忽略温度对灯丝电阻变化)。在不损坏电路元件的情况下,下列判断正确的是( )
A.电路中电流变化范围是0.18~0.5A B.电压表示数范围为0~3V
C.该电路的最大功率是2.15W D.滑动变阻器阻值变化范围是4~10Ω
13.(2025·江苏南通·一模)小明注意观察了空调和冰箱的铭牌:
(1)空调制冷“能效比”是指空调制冷量与制冷时消耗的电功率之比。小明家需要一台制冷量为4800W的空调,若选“能效比”为3.2的空调,则该空调制冷消耗的电功率为 W。
容积
185
额定电压
220
功率
120
耗电量()
(2)家用电冰箱是间歇性工作的。某种电冰箱铭牌的参数如表所示,电冰箱在标定耗电量下正常工作时,一天实际工作 h,若电冰箱每次从启动到停止工作的时间都为,则该电冰箱每天启动 次,每工作一次标有“”的电能表指示灯闪烁 次。
14.(2025·江苏苏州·一模)如图所示是定值电阻R和小灯泡L的电流随电压变化的图像。若把定值电阻R和小灯泡L串联后接在电压为5V的电源上,R两端电压为 V;若把定值电阻R和小灯泡L并联接在4V的电源上,通电相同时间内消耗电能之比为 。若灯泡与一阻值为5Ω的电阻串联接在电压为5V的电源上,总功率为 W。
15.(2025·江苏连云港·一模)电热煮茶壶有加热和保温两种功能。如图是其简化电路图,L是电功率忽略不计的电源指示灯,R1和R2为发热电阻,电源电压为220V,加热状态时的功率为440W,保温状态时的功率为110W。求:
(1)电源指示灯的电阻RL (选填“远大于”或“远小于”)发热电阻R1的阻值;
(2)加热状态时,电热煮茶壶工作5min消耗的电能 ;
(3)保温状态时,电路中的电流 ;
(4)保温状态时,发热电阻R2两端的电压 。
16.(2025·江苏常州·一模)(1)如图a是小铁家的电能表,根据表盘上的数据可知,他家同时使用的用电器总功率不能超过 W,转盘转动加快,说明电路中的总功率 (填“变大”、“变小”或“不变”)。一个铭牌上标有“220V 1500W”字样的微波炉单独正常工作2min,电能表的转盘转 转。这些电能可供5只“220V,10W”的LED灯正常工作 h,一只这样的LED灯与一只“220V,100W”的白炽灯正常发光时亮度相当,若LED灯正常发光时的效率为80%,则白炽灯正常发光时的效率为 %;
(2)如图b所示的两只白炽灯,这两只灯正常发光时电阻较大的是 (选填“甲”或“乙”)灯,若将它们串联接在220V电源上,较亮的是 (选填“甲”或“乙”)灯,此时它们的总功率 (选填“大于”“等于”或“小于”)25W。
17.(2025·江苏南通·模拟预测)最近,城区出现了智能快递车,如图甲,该车配有一块“50V 30A·h”的电池,“30A·h”表示电池充满电后,通电电流与可供电时间的乘积。快递站的充电桩有两挡功率。设电池当前储能与充满时储能之比为D,当时,充电桩保持功率。 充电,D达到80%后,充电桩保持功率 继续充电,直至充满。
(1)某次快递运送,该车在平直路面上由静止开始运动,速度 v 随时间t 变化关系如图乙,7~15 min 内车移动的距离是 m。
(2)图丙是快递站充电桩的电能表,示数为 kW·h,现充电桩以功率。 给快递车充电,电能表的指示灯在2min内闪烁了240次,不计能量损失,充入快递车的电能为 kW·h,此时充电桩功率为,= W
(3)D从70%增长至80%所需时间与D从80%增长至90%所需时间之比为5∶8,则当D为70%时开始充电计时,该车充满电需 min。
18.(2025·江苏南京·模拟预测)如图所示电路,电源电压恒定,电流表量程为0~3A,小灯泡L标有“6V 3W”字样,R1的阻值为40Ω,滑动变阻器R2标有“40Ω 2A”字样,只闭合开关S2,R2的滑片P移至中点时,电流表的示数为0.5A,则电源电压为 V。只闭合开关S1,电流表的示数为0.35A,10s内小灯泡中电流做功为 J。闭合开关S1,S2和S,为保证电路安全,R2允许调节的阻值范围为 Ω,移动R2的滑片P的过程中,R2的电功率与R1的电功率的最大比值为 。
19.(2025·江苏南京·模拟预测)电能表示数如图所示,此时示数为 kW•h,此电路中最大功率不能超过 W。小明给充电宝进行充电,充电宝容量为60000mA•h,充电电压为5V,充电时剩余电量为0。现给充电宝充满电,需要消耗电能 J,若如图乙的电能表指示灯闪烁900次,则电能表铭牌上应标记“ imp/(kW•h)”。
20.(2025·江苏南京·模拟预测)如图甲所示,R0为定值电阻,灯泡L标有“5V 2.5W”字样,电源电压保持不变。闭合开关,滑动变阻器R的滑片从某一位置移到某一端的过程中,电压表V1和V2示数与电流表A示数的关系如图乙中的两图线所示。则灯泡L正常发光时的电流为 A,电压表V2与电流表A的关系图线是 。上述过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变化了 Ω,电路消耗的总功率变化了 W。
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选填题07 电功和电热
目录
题型综述 1
解题攻略 1
题组01 利用电能表的主要参数计算电能 1
题组02 电功率P=UI及推导式的简单计算 4
题组03 动态电路中电功率的变化分析 8
题组04 触电防护及救援措施 11
中考练场 14
考查对电功、电热基本概念的理解,如电功是电流所做的功,电热是电流通过导体产生的热量,以及它们与电能、电功率等概念的区别与联系。同时结合串联、并联电路的特点,分析电路中电功、电热的分配情况。例如,在串联电路中,电阻越大,分得的电压越大,电功和电热也越大;在并联电路中,电阻越小,通过的电流越大,电功和电热也越大。还可能涉及到滑动变阻器对电路中电功、电热的影响。也会联系生活实际,考查电功和电热在家庭电路、电器设备中的应用。比如,根据家庭电路中电能表的示数变化,计算家庭用电器消耗的电能;或者分析电水壶、电暖器等电热器工作时的能量转化情况。
题组01
【提分秘籍】
1.核心考点速记
(1)电能的求法
①测量较大电能时用刻度盘读数:两次读数之差就是这段时间内消耗的电能,单位是度(千瓦时);最后一位是小数位。
②测量较小电能时用转盘转数读数:通过记录某段时间内电能表转盘转数,结合电能表转盘每转表示的电能计算出该段时间内消耗的电能。
※注意:利用转盘转数来计算电能时,得到的单位是kW•h,记住单位之间换算关系:1kW•h=3.6
(2)电功的测量
①先根据每kW•h的转数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,用上面两个数据相乘,所得乘积就是用电器在这段时间内消耗的电能。
②由于电能表的转盘的转数与电流做的功(或消耗的电能)成正比,因此可以先统一单位,然后列出比例式,再求解答案。
2.关键技巧
(1)单位统一:转数与参数单位对应,时间需换算(min→h或s)。
(2)读数差:两次示数相减得某段时间用电量(最后一位是小数)。
(3)防超载:总功率= UI,电流不超电能表最大电流。
口诀:参数看清,转数相除;时间对应,单位统一;电流算清,别超量程。
【典例剖析】
【例1】(2024·江苏苏州·中考真题)电热水器是利用电流的 效应工作的。小明利用电能表测量电热水器实际功率来判断家里的电压是否正常。他观察家中的电能表示数如图甲所示为 kW·h,现仅接通一台如图乙所示的电热水器,观察到电能表指示灯1min内闪烁80次,则1min内消耗电能为 J,其两端电压 (高于/等于/低于)220V。
【答案】 热 3023.6 等于
【详解】[1]电流通过导体时,导体发热是电能转化为内能,这种现象是电流的热效应。
[2]电能表的读数方法:最后一位是小数,由甲图可得家中的电能表示数为3023.6kW·h。
[3]电能表指示灯 1min 内闪烁 80 次,电能表参数“3200imp/(kW·h)”,则 1min 内消耗电能为
[4]电热水器的实际功率为
实际功率等于额定功率,所以实际电压等于额定电压,为220V。
【变式演练】
【变式1-1】(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
【变式1-2】(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
题组02
【提分秘籍】
1.核心考点速记
(1)计算式:P=UI。
(2)推导:将W=UIt代入公式中,可得P=UI。
I:表示电流,单位是A。
U:表示电压,单位是V。
P:表示电功率,单位是W。
(3)导出式P=I2R,,这两个公式只适用于纯电阻电路,即能将电能全部转化为内能的用电器,如电炉子、电饭煲就属于纯电阻电路。
2.解题方法点拨
了解电功率基本公式及其变形公式的应用以及电流单位的换算,熟练利用公式是解题的关键。
【典例剖析】
【例2】(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
【变式演练】
【变式2-1】(2024·江苏苏州·中考真题)图甲中,电源电压为12V、电流表(0~0.6A)、电压表(0~15V)、滑动变阻器标有“?Ω ; 1A”字样,虚线框内是一个定值电阻或是一个小灯泡(6V ; 0.5A)闭合开关,在元件安全的情况下,使滑片P移动范围最大,得到滑动变阻器的图像如图乙。则:①虚线框内是小灯泡;②电路的最大功率为6W;③虚线框内元件和滑动变阻器的功率相等时,滑动变阻器的阻值为10Ω;④滑动变阻器最大阻值为20Ω。以上结论正确的有( )
A.③④ B.②③ C.①② D.①④
【答案】A
【详解】分析电路可知,虚线框内元件和变阻器串联,电压表测变阻器电压,电流表测电路电流。
①由图乙可知,变阻器的电流和电压成一次函数线性关系,根据串联分压规律可知虚线框内元件的电流和电压也成一次函数线性关系,而灯泡的电阻是变化的,所以虚线框内是定值电阻,故①错误;
②由图乙可知,电流最小时,变阻器电压为8V,则此时虚线框内定值电阻的电压为
滑动变阻器能通过的最大电流为1A,电流表(0~0.6A)、则电路的最大功率为
故②错误;
③定值电阻的阻值为
根据,变阻器和定值电阻串联,电流相等,所以虚线框内定值电阻和滑动变阻器的功率相等时,二者电阻相等,即滑动变阻器的阻值为10Ω。故③正确;
④当电压表示数最大为8V时,电流为0.4A,此时滑动变阻器阻值最大为
故④正确。
故A正确,BCD错误。
故选A。
【变式2-2】(2024·江苏南通·中考真题)梅雨季节,老王选购除湿器为家中面积的房间除湿。表一为某除湿器的部分参数,其中,额定除湿量表示每小时除去空气中水蒸气的质量;表二为环境温度30℃时,相对湿度与空气中水蒸气质量的对应关系,相对湿度是衡量空气中水蒸气含量的一个指标。
表一:
额定电压
额定功率
额定除湿量
220V
220W
表二:
相对湿度
10
30
50
70
90
空气中水蒸气质量
3
9
15
21
27
(1)除湿器正常工作时的电流为 A,除湿1h消耗的电能为 ,若家中只有除湿器工作,标有“”的电能表指示灯闪烁 次;
(2)环境温度30℃、相对湿度时,空气中水蒸气的质量为 g,若除湿器以额定除湿量工作,使房间相对湿度由降至,约需 h。
【答案】(1) 1 0.22 264
(2) 24 0.81
【详解】(1)[1]除湿器正常工作时的电流为
[2]除湿1h消耗的电能为
[3]电能表指示灯闪烁次数为
(2)[1]由表二可知,空气中水蒸气质量与相对湿度的比值一定,成正比,比值为
则环境温度30℃、相对湿度时,空气中水蒸气的质量为
[2]房间高度约为3m,体积为
房间相对湿度由降至,减少的水蒸气的质量为
则需要的时间为
题组03
【提分秘籍】
1.考点梳理与辨识要点
动态电路中电功率的变化可以通过调整电路中的元件,如滑动变阻器或电源电压的变化,来影响电路中的电流和电压分布,进而改变电路中各个元件的电功率。
2.分析步骤
(1)简化电路;(2)分析电路连接方式;(3)确定电表测量对象;(4)滑动变阻器变化时,电阻、电流、电压的变化关系;(5)电路各部分电功率的变化分析。
【典例剖析】
【例3】(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3-1】(2024·江苏连云港·中考真题)如图所示,电源电压不变,闭合开关S后,当滑动变阻器的滑片P向右移动过程中( )
A.电流表示数变小,灯变暗 B.电流表示数变大,灯变亮
C.电压表示数不变,灯亮度不变 D.电压表示数变小,灯亮度变亮
【答案】A
【详解】由图可知滑动变阻器与灯泡串联,电压表测量灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流;将滑动变阻器的滑片P向右移动过程中,接入电路中的电阻变大,电路中的总电阻变大,根据知,电源电压不变,电路中的总电阻变大,电路中的电流变小,即电流表的示数变小;串联电路电流处处相等,通过小灯泡的电流也减小,故又根据可知,灯泡两端的电压变小,电压表的示数变小,而且灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,故灯泡的实际功率变小,灯泡变暗。
故选A。
【变式3-2】(2024·江苏南通·中考真题)图甲是灯泡L的图像,灯泡的额定电压为2.5V。将灯泡L接入图乙电路,已知电阻的阻值为,电流表量程为,电源电压可调。在电路安全工作的前提下,下列判断正确的是(提示:可在图甲中作出电阻的图像)( )
A.两条支路中的电流不可能相同 B.灯泡实际功率总比电阻功率大
C.电路总功率最大可达到1.5W D.电源可调的最大电压为1.8V
【答案】D
【详解】该题中,电流表在干路,最大干路电流为0.6A,由甲图可知,若灯泡正常发光,灯泡电流为0.26A,定值电阻的电流则为
此时干路电流为
0.26A+0.5A=0.76A
0.76A大于0.6A,说明该电路最大电压不为2.5V。由甲图可知,电压为1.8V时,灯泡电流为0.24A,定值电阻的电流为
此时干路电流为
0.24A+0.36A=0.6A
则该电路最大电压为1.8V。
A.由甲图可知,最左边一个点算出其灯泡电阻为
由甲图可知,电压为1.8V时,灯泡电流为0.24A,此时灯泡电阻为
灯泡电阻变化范围为1.67Ω~7.5Ω之间,当灯泡电阻与R0相等时,电流相等,灯泡电阻可以达到5Ω,故两支路电流可能相等,故A错误;
B.并联电路中,灯泡与定值电阻两端电压相等,根据公式可知,电阻越大,实际功率越小,灯泡最大电阻为7.5Ω,大于R0,此时灯泡实际功率小于电阻功率,故B错误;
C.电流最大为0.6A,电压为1.8V,此时电功率最大,为
故最大功率为1.08W,达不到1.5W,故C错误;
D.由甲图可知,电压为1.8V时,灯泡电流为0.24A,定值电阻的电流为
此时干路电流为0.24A+0.36A=0.6A,则该电路最大电压为1.8V。故D正确。
故选D。
题组04
【提分秘籍】
1. 核心考点速记
(1)单相触电:站在地上的人触到火线,则电流从火线经过人体,流入大地,形成闭合电路,造成触电。如果这时脚下踩着绝缘材料,就不会触电。
(2)双向触电:站在绝缘体上的人若同时接触到火线和零线,电流将由火线进入人体再到零线形成闭合电路,造成触电事故。
(3)处理触电事故的原则:切断电源,注意自身安全。
具体做法:首先切断电源,或者用一根绝缘棒将电线挑开(切勿直接碰触电者),尽快使触电者脱离电源。发生火灾时,务必在切断电源后,再泼水救火。在整个救护过程中,必须随时注意自身安全,防止自身触电。
(4)电弧触电:高压带电体会在周围形成强大的点成,当人体靠近高压带电体到一定距离时,高压带电体和人体间发生放电现象,这时有电流流过人体,造成电弧触电。
(5)跨步电压触电:高压输电线落在地面上,地面上与电线断头距离不同的各点间存在着电压。当人经过这个区域时,两脚之间有了相当高的电压(跨步电压),这时电流通过人体,造成跨步电压触电。
2.触电急救
(1)处理原则:迅速切断电源,注意自身安全。
(2)具体做法:一是切断电源,或者用绝缘棒将电线挑开,尽快使触电者脱离电源;二是尽力抢救;三是发生火灾务必先切断电源再救。
【典例剖析】
【例4】(2024·江苏淮安·中考真题)下列做法中,不符合安全用电原则的是( )
A.发现有人触电迅速切断电源 B.用湿抹布擦正在发光的灯泡
C.将电冰箱外壳接地 D.先断开电源再灭火
【答案】B
【详解】A.发现有人触电时,应先切断电源,避免施救人员再次触电,故A不符合题意;
B.生活用水是导体,用湿布擦正在发光的灯泡,湿布与火线接触时会造成触电事故,故B符合题意;
C.使用电冰箱时,金属外壳要与地线相连,避免外壳带电时,造成触电事故,故C不符合题意;
D.用电器起火时,应先断开电源,然后再灭火,可以减缓火势扩大和防止发生触电事故,故D不符合题意。
故选B。
【变式演练】
【变式4-1】(2024·江苏宿迁·中考真题)为了市民电动车充电安全,很多地方都配备了安全充电区,如图所示,关于电动车的安全用电,说法正确的是( )
A.用湿抹布擦拭充电插口 B.当充电电动车失火时,用水浇灭
C.湿衣服可晾晒在充电的电动车上 D.充电结束,断开开关,拔下插头
【答案】D
【详解】A.湿抹布导电,用湿抹布擦拭充电插口容易触电,故A错误;
B.含有杂质的水会导电,当充电电动车失火时,用水浇灭容易触电,故B错误;
C.湿衣服导电,在充电的电动车上晾晒湿衣服容器触电,故C错误;
D.充电结束,为避免触电,安全用电,应先断开开关,再拔下插头,故D正确。
故选D。
【变式4-2】(2024·江苏无锡·中考真题)下列做法中符合安全用电原则的是( )
A.在电线上晾晒衣物 B.私拉电线给电瓶车充电
C.在高压线下放风筝 D.用电器的金属外壳接地
【答案】D
【详解】A.湿衣服容易导电,在电线上晾晒衣服容易造成触电事故,故A不符合题意;
B.私拉电线给电瓶车充电可能会引起触电或火灾,故B不符合题意;
C.高压线的电压很高,在其旁边放风筝,风筝容易挂到高压线上,很有可能会发生导电,使得放风筝的人触电,故C不符合题意;
D.家用电器金属外壳接地,是为了防止外壳带电而发生触电事故,故D符合题意。
故选D。
1.(2024·江苏南通·一模)如图甲所示,电源电压恒定,是定值电阻,是滑动变阻器,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从B端移至A端的过程中,两电压表示数随电流表示数变化的图象如图乙所示,则( )
A.电源电压为16V
B.整个电路的最大功率为14.4W
C.MN是表示数随A表示数变化的图象
D.当滑片P在中点时,电流表的示数是0.8A
【答案】B
【详解】AC.由甲图可知,R1和R2串联,电流表测电路中电流,电压V1测R1两端电压,电压表V2测R2两端电压,滑片P从B端滑到A端的过程中,滑动变阻器连入电路的电阻变小,电路中的电流变大,根据串联分压原理可知,滑动变阻器R2两端的电压变小,由于电源电压不变,则R1两端的电压变大,所以,通过R2的电流随其两端电压的减小而增大,通过R1的电流随其两端电压的增大而增大;由此可知,乙图中MN是R1的U-I图象,EF是R2的U-I图象,即EF是V2表示数随A表示数变化的图象,由乙图可知,滑片在B端时滑动变阻器的电阻最大,电流最小IB=0.4A,此时U1B=4V,U2B=8V,此时滑动变阻器的最大阻值
则串联电路的电压特点可得,电源电压
U=U1B+U2B=4V+8V=12V
故AC错误;
B.由乙图可知,滑片在A端时滑动变阻器的电阻最小为0,电路中的电流最大IA=1.2A, 则整个电路的最大功率
P大=UIA=12V×1.2A=14.4W
故B正确;
D.由乙图可知,滑片在A端时滑动变阻器的电阻最小为0,电路中的电流最大IA=1.2A,则R1的阻值
当滑片P在中点时,滑动变阻器接入电路的阻值为最大值的一半,此时电路中的电流
故D错误。
故选B。
2.(2025·江苏宿迁·一模)物理学是一门以观察和实验为基础的学科。下列关于生活中一些物理量的估测,最切合实际的是( )
A.中学生手掌的宽度约 B.中学生正常步行的速度约为
C.人体感觉最舒适的环境温度约37℃ D.便携式手持电风扇的功率约100W
【答案】A
【详解】A.一般中学生的手掌宽度大约在10cm左右,故A符合题意;
B.中学生正常步行的速度大约为1.1m/s= 1.1×3.6km/h≈4km/h,故B不符合题意;
C.人体感觉最舒适的环境温度一般在23℃左右,故C不符合题意;
D. 手持电风扇的功率很小,在10W左右,故D不符合题意。
故选A。
3.(2024·江苏常州·一模)甲、乙两个灯泡规格均为“220V 40W”,甲灯灯丝由金属丝制作、乙灯灯丝由碳丝制作,它们的电阻与温度有关,其U-I图线如图所示,图线交点的纵、横坐标分别为U0、I0。则下列说法中正确的是( )
①图中U0的值大于220V
②图中I0的值约为0.18A
③当将两灯串联起来接到220V的电源上时,甲灯更亮
④当将两灯串联起来接到220V的电源上时,乙灯更亮
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
【答案】B
【详解】由于甲、乙两个灯泡的规格均为“220V 40W”,根据电功率的计算公式,我们可以知道在额定电压220V下,两个灯泡的电阻是相等的,额定电流也是相等的。由图可知,当电压为U0时两灯的电流相等,故图中U0的值等于220V;故由电功率的计算公式可有
当将两灯串联起来接到220V的电源上时,两灯的电流相等,它们两端的电压小于U0,由图可知,此时甲灯的电阻小于乙灯的电阻,根据电功率的计算公式可知,甲灯的功率小于乙灯的功率,即乙灯更亮。故①③错误,②④正确。
故选B。
4.(2025·江苏苏州·一模)如图所示是现在一般标准住宅内配电系统方框图。下列说法正确的是( )
A.空调正常工作时,灯泡一定发光
B.如果插座被短路,漏电保护器会跳闸
C.三个空气开关所允许的最大电流相同更有利于保护电路
D.空气开关都闭合,空调正常工作,但是灯泡不亮,用试电笔测插座两孔,都发光,则cd间断路
【答案】D
【详解】A.家庭电路中各用电器之间是并联的,所以空调工作时,灯泡不一定发光,故A错误;
B.如果插座短路,电路中电流过大;此时零线和火线的电流相同,漏电保护器不会跳闸,故B错误;
C.家庭电路中的用电器是并联的,干路中的电流等于各支路电流的和,不同的用电器正常工作时通过的电流一般不同,因此三个空气开关所允许通过的最大电流不同更有利于保护电路,故C错误;
D.若闭合开关后灯泡不亮,而空调还能工作,说明空调的电路是接通的;三孔插座的左孔通过灯泡、空气开关与火线相连,用试电笔检查插座左右孔氖管都发光,说明左右孔与火线之间接通,所以,故障原因可能是cd之间发生了断路,故D正确。
故选D。
5.(2025·江苏无锡·一模)如图所示,在探究“影响电流热效应的因素”时,两个相同的容器内均装有质量相等的空气,实验前U形管中液面相平。下列说法中正确的是( )
①U形管中液柱的高度差反映电阻丝产生热量的多少
②该装置此时探究的是电热与电流的关系
③通电一段时间后,右侧U形管中液面的高度差更大
④该装置还可探究电热与时间的关系
A.①③ B.①②③ C.①④ D.①②④
【答案】D
【详解】①在探究影响电流热效应的因素时,U形管中液柱的高度差反映电阻丝产生热量的多少,体现了转换法,故①正确;
②③由图可知,右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联,根据并联和串联电路电流的规律,通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流,左右两侧容器中的电阻大小和通电时间相同,通过的电流不同,可以探究电流产生的热量与电流的关系;通电一段时间后,左侧U形管中液面的高度差更大,说明左侧电阻产生的热量多,故②正确,③错误;
④给装置通电不同的时间,只观察一侧容器U形管液面高度差,该装置还可探究电热与时间的关系,故④正确;
综上可知,D正确,ABC错误。
故选D。
6.(2025·江苏南京·模拟预测)用如图所示的电路来探究电流与电阻的关系,已知电源电压不变,正确操作,得出多组实验数据,实验时,R1两端电压、功率分别为U1和P1,电路的总功率为P。根据实验数据描绘的相关图像如下,其中符合实际的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】A.探究电流与电阻的关系,要接制R1两端电压U1不变,U1为定值而不是随R1增大而增大,故A不符合题意;
B.电路是R1与R2串联,U1不变时,R1增大,根据串联电路分压原理,R2也应按比例增大,即
而,故,因是定值,故R2与R1成正比,图像为过原点直线,故B符合题意;
C.由于,U1不变,P1与R1成反比,图像不是直线,故C不符合题意;
D.总功率为,P与R1成反比,图像也不是直线,故D不符合题意。
故选B。
7.(2024·江苏无锡·一模)小灯泡标有“6V 3W”字样,闭合开关后,滑片P移至某一位置时,小灯泡恰好正常发光,此时滑动变阻器消耗的功率为P1;滑片P移至某一端点时,电流表示数为0.3A,电压表示数变化了3V,此时滑动变阻器消耗的功率为P2,且P1︰P2=5︰6。下列判断正确的是( )
①滑动变阻器的最大阻值为10Ω
②电路允许消耗的最大功率为4.5W
③小灯泡正常发光时,滑片P位于滑动变阻器中点位置
④滑动变阻器消耗的功率由P1变为P2的过程中,小灯泡消耗的功率变化了2.1W
A.只有② B.只有②③ C.只有②④ D.②③④都正确
【答案】C
【详解】由电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。
①设电源电压为U,当滑片P移至某位置时,小灯泡恰好正常发光,且串联电路中电流处处相等,由P=UI可得,此时电路中的电流为
滑动变阻器消耗的功率为
P1=(U-UL)I=(U-6V)×0.5A……①
当滑片P移至某一端点时,电流表示数为0.3A,电流表示数减小,说明变阻器接入的电阻变大,此时滑片在最大阻值处;变阻器接入的电阻变大,由串联分压规律可知,变阻器分得的电压变大,所以,电压表示数变化了3V即增大了3V,此时滑动变阻器两端的电压为
U滑=U-6V+3V=U-3V
此时滑动变阻器消耗的功率为
P2=UI'=(U-3V)×0.3A……②
已知
P1︰P2=5︰6……③
联立①②③解得,电源电压U=9V;则滑动变阻器的最大阻值为
故①错误;
②灯泡的额定电流为0.5A,则电路中的最大电流为0.5A,电路允许消耗的最大功率
P大=UI大=9V×0.5A=4.5W
故②正确;
③小灯泡正常发光时,滑动变阻器的电压为
U滑' =U-6V=9V-6V=3V
此时滑动变阻器的电阻为
因为滑动变阻器的最大阻值为20Ω,所以此时滑片P不在中点位置,故③错误;
④由题意可知,小灯泡恰好正常发光,此时滑动变阻器消耗的功率为P1,则此时灯泡消耗的功率
PL=P额=3W
滑动变阻器消耗的功率由P1变为P2的过程中,电压表示数变化了3V即增大了3V,由串联电路的电压规律可得,灯泡两端的电压减小了3V,则此时灯泡两端的电压
UL'=6V-3V=3V
此时灯泡消耗的电功率
PL'= UL'I'=3V×0.3A=0.9W
则灯泡消耗的功率变化了
ΔP=PL-PL'=3W-0.9W=2.1W
故④正确。
故选C。
8.(2024·江苏南京·一模)如图所示的电路,电源电压不变,滑动变阻器R1标有“100Ω 0.8A”,灯泡标有“12V 6W”,虚线框a、b、c、d内为定值电阻R0、电流表(量程0~0.6A)、电压表(量程0~15V)和导线其中之一,且不相同。在保证电路安全的前提下:①闭合S1、S2,调节滑动变阻器的滑片,电路中的最小电流为0.22A;②闭合所有开关,滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为6Ω;③将b、d内的元件互换,闭合所有开关,灯泡恰能正常发光,且无论怎样移动滑片,灯泡亮度都不变。下列说法正确的是( )
A.图中,b为电压表、d可能为电流表
B.①中,灯泡的最小功率为1.1616W
C.②中,电路的最大总功率为32.4W
D.③中,R0工作10s产生的热量为60J
【答案】D
【详解】A.由图可知,闭合S1、S2,调节滑动变阻器的滑片,电路中的最小电流为0.22A,说明变阻器连入电路的电阻最大,R1和R0串联,电流表测量电路中的电流,电压表和R1并联,b是电压表,将b、d内的元件互换,闭合所有开关,灯泡恰能正常发光,且无论怎样移动滑片,灯泡亮度都不变,说明变阻器被短路,d为导线,根据②中滑动变阻器接入最小阻值为6Ω,得出此时定值电阻应当接入电路(因为①中0.22A对应一定是电压表达到最大量程15V,因此电源电压大于15V,定值电阻不接入则电流会大于2.5A),从而确定a是定值电阻,所以c是电流表,故A错误;
B.②中闭合所有开关,滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为6Ω,灯泡和电流表被短路,变阻器和定值电阻串联,滑动变阻器R1的最大电流是0.8A,电源电压
U=I大(R滑小+R0)=0.8A×(6Ω+R0)①
③步骤根据灯泡正常发光,得到电路中的电流为
电源电压
U=IR0+UL=0.5A×R0+12V②
由①和②得到R0=24Ω,U=24V。步骤①中闭合S1、S2,调节滑动变阻器的滑片,电路中的最小电流为0.22A,电压表的量程是0~15V,说明滑动变阻器电压达到15V,R0的电压为
U0=I小R0=0.22A×24Ω=5.28V
灯泡电压为
UL1=U-U滑大-U0=24V-15V-5.28V=3.72V
灯泡的功率
P L1=U L1I小=3.72V×0.22A=0.8184W
故B错误;
C.②中电流的最大值为0.8A,则电路最大功率为
P大=UI大=24V×0.8A=19.2W
故C错误;
D.③中灯泡正常发光电流为0.5A,R0工作10s产生的热量为
Q=IL2R0t=(0.5A)2×24Ω×10s=60J
故D正确。
故选D。
9.(2024·江苏常州·一模)如图甲所示为一款养生壶的简化电路图,S是温控开关,R1、R2是两个阻值不变的加热电阻。养生壶的高挡位额定功率为P1=550W、低挡位额定功率为P2=220W。养生壶正常工作时,分别用高挡位和低挡位给质量为2kg的水加热,水温随时间变化的图像如图乙所示,水的比热容为,则( )
A.S断开时,养生壶处于高挡位工作
B.加热电阻R2的阻值为220Ω
C.用高挡位将水加热6min,水吸收的热量为1.98×105J
D.用低挡位给水加热时的加热效率约为63.6%
【答案】D
【详解】A.S断开时,两个电阻串联,S闭合时,电路为R1的简单电路,由可知,S断开时,电路电阻较大,养生壶处于低温挡,故A不符合题意;
B.低挡位额定功率为P2=220W,低挡位的总电阻
养生壶的高挡位额定功率为P1=550W,电阻R1的阻值
加热电阻R2的阻值为
故B不符合题意;
C.用高挡位将水加热6min,水温从50℃升高到70℃,水吸收的热量为
故C不符合题意;
D.用低挡位给水加热时的加热10min吸收的热量
用低挡位给水加热时消耗的电能
用低挡位给水加热时的加热效率约为
故D符合题意。
10.(2025·江苏南通·一模)图甲是灯泡L的图像,灯泡的额定电压为。将灯泡L接入图乙电路,已知电阻的阻值为,电流表量程为,电源电压可调。在电路安全工作的前提下,下列判断正确的是( )
A.灯泡与定值电阻功率之比最小为2∶3
B.随着电压变大,灯泡与定值电阻电流之比逐渐变大
C.电路总功率最大可达到
D.电源电压可能在至之间
【答案】A
【详解】由图乙可知,闭合开关后,电阻与灯泡L并联,电流表测干路电流;
电阻的阻值为,当的电压为时,通过它的电流
且通过R0的电流与它两端的电压成正比,据此在图甲中画出其I-U图像,如下图所示:
CD.电阻R0与灯泡L并联,灯泡的额定电压为2.5V,则为了保证小灯泡的安全,灯泡的电压最大为2.5V,由并联电路的电压特点可知电源电压(电阻R0两端的电压)最大为2.5V,由图像可知此时通过灯泡的电流为0.26A,根据欧姆定律可知此时通过R0的电流,
此时干路电流为
所以电源电压不能调到;由图像可知,当电阻R0与灯泡L的电压都为时,通过灯泡的电流为,通过R0的电流I0″=0.36A;此时干路电流最大为Imax=IL′+I0″=0.24A+0.36A=0.6A
所以电源可调的最大电压为1.8V,即电源电压不能超过1.8V,则电路的最大总功率为P总max=UmaxImax=1.8V×0.6A=1.08W<1.5W
故CD错误;
A.并联电路中各支路两端的电压相等,由图像可知,当电源电压U>1V时,IL<I0,根据P=UI可知PL<P0,且灯泡的电流增大得越来越慢,而通过电阻R0的电流均匀增大,则灯泡的电功率增大得越来越慢,而电阻R0的电功率均匀增大,所以逐渐减小;由前面解答可知电源电压最大为,则此时灯泡与定值电阻的电功率之比最小,最小为PL∶P0=UmaxIL′∶UmaxI0″=IL′∶I0″=0.24A∶0.36A=2∶3
故A正确;
B.由图像可知,当电源电压时,,但通过灯泡的电流先增大得快后增大得慢,则灯泡与定值电阻的电流之比先增大后减小;当电源电压时,,此时减小为1;当电源电压时,,此时小于1,所以,随着电压变大,灯泡与定值电阻的电流之比先增大后减小,故B错误。
故选A。
11.(2025·江苏无锡·一模)某科学小组设计的豆浆机简化电路如图所示,L1亮表示正在加热或打浆,L2亮表示正在保温。经测试,加热时L1能正常发光,打浆时电动机能正常工作。已知电源电压不变,R1是电热丝,R2是限流电阻,电动机标有“24V 12W”,L1、L2均标有“4V 4W”且电阻不变,加热时电路中电流是保温时电路中电流的2倍。下列说法正确的是( )
A.加热时电热丝R1的功率为22W
B.限流电阻R2的阻值为24Ω
C.加热时L1的功率与打浆时L1的功率之比为1∶4
D.保温1min,电热丝R2产生的热量为330J
【答案】A
【详解】由于两灯标有“4V 4W”,所以两灯的电阻为
两灯的额定电流为
电动机标有“24V 12W”字样,电动机正常工作的电流为
A.由电路图可知,当S1接a,S2接d时,L1与电动机串联,L1亮,此时为打浆状态。根据题意可知,打浆时电动机能正常工作,打浆时电路中的电流为
根据串联电路电压特点和欧姆定律可得,电源电压为U=U1+U额M=IRL+U额M=0.5A×4Ω+24V=26V
当S1接a,S2接c时,L1与R1串联,L1亮,此时为加热状态。根据题意可知,加热时, L1能正常发光,加热时电路中的电流为
由串联电路特点和欧姆定律可得,电热丝的电阻为
R1的功率为P1=I加2R1=(1A)2×22Ω=22W
故A正确;
B.当S1接b,R2、L2与R1串联,L2亮,为保温状态,由于加热时电路中电流是保温时电路中电流的2倍,所以保温是的电流
电路的总电阻为
所以限流电阻R2的阻值为R2=R总-RL-R1=52Ω-4Ω-22Ω=26Ω
故B错误;
C.加热时L1的功率为PL=I加2R1=(lA)2×4Ω=4W
打浆时L1的功率为PL'=I2 R1=(0.5A)2×4Ω=1W
则加热时L1的功率与打浆时L1的功率之比为PL∶PL'=4W∶1W=4∶1
故C错误;
D.保温1min,电热丝R2产生的热量为Q2=I保2R2t=(0.5A)2×26Ω×1×60s=390J
故D错误。
故选A。
12.(2025·江苏常州·一模)某同学在做“调节灯泡亮度”的电学实验时,电路如图所示。电源电压恒为4.5V,电压表量程选择“0~3V”,滑动变阻器规格为“20Ω 1A”,灯泡L标有“2.5V 1.25W”字样(忽略温度对灯丝电阻变化)。在不损坏电路元件的情况下,下列判断正确的是( )
A.电路中电流变化范围是0.18~0.5A B.电压表示数范围为0~3V
C.该电路的最大功率是2.15W D.滑动变阻器阻值变化范围是4~10Ω
【答案】D
【详解】由电路图知,灯泡与滑动变阻器串联接入电路,电压表测变阻器两端的电压。变阻器允许通过的最大电流为1A,灯泡正常工作的电流
在不损坏电路元件的情况下,电路中允许通过的最大电流为0.5A,此时变阻器接入电路的阻值最小,其两端电压最小为
变阻器接入电路的最小阻值
此时电路的功率最大为
灯泡的电阻
电压表选用小量程,变阻器两端的最大电压为3V,忽略温度对灯丝电阻的影响,据串联电路的分压特点,此时变阻器接入电路的阻值最大,灯泡两端的电压
据串联电路的分压特点有
解得,变阻器接入电路的最大阻值。电路的最小电流
所以电路中电流的变化范围是0.3A~0.5A,电压表示数范围为2V~3V,变阻器阻值变化范围是4~10Ω,故ABC错误,D正确。
故选D。
13.(2025·江苏南通·一模)小明注意观察了空调和冰箱的铭牌:
(1)空调制冷“能效比”是指空调制冷量与制冷时消耗的电功率之比。小明家需要一台制冷量为4800W的空调,若选“能效比”为3.2的空调,则该空调制冷消耗的电功率为 W。
容积
185
额定电压
220
功率
120
耗电量()
(2)家用电冰箱是间歇性工作的。某种电冰箱铭牌的参数如表所示,电冰箱在标定耗电量下正常工作时,一天实际工作 h,若电冰箱每次从启动到停止工作的时间都为,则该电冰箱每天启动 次,每工作一次标有“”的电能表指示灯闪烁 次。
【答案】(1)1500
(2) 6 36 30
【详解】(1)因为能效比是指空调制冷量与制冷时消耗的电功率比,所以能效比为3.2的空调消耗的电功率
(2)[1][2][3]从表格可知,电冰箱一天的耗电量为,电功率为P=120W=0.12kW
一天的实际工作时间为
电冰箱每次从启动到停止工作的时间为
一天启动次数
电冰箱每工作一次消耗的电能为
又因为每消耗1kW·h的电能,电能表指示灯闪烁1500次,则电冰箱每工作一次电能表指示灯闪烁的次数为
14.(2025·江苏苏州·一模)如图所示是定值电阻R和小灯泡L的电流随电压变化的图像。若把定值电阻R和小灯泡L串联后接在电压为5V的电源上,R两端电压为 V;若把定值电阻R和小灯泡L并联接在4V的电源上,通电相同时间内消耗电能之比为 。若灯泡与一阻值为5Ω的电阻串联接在电压为5V的电源上,总功率为 W。
【答案】 4 1︰2 3
【详解】[1]定值电阻的阻值不变,通过它的电流与它两端的电压成正比,所以甲是小灯泡L的I﹣U图像。把定值电阻R和小灯泡L串联时,串联电路中的电流处处相等,通过它们的电流为0.4A,由串联电路的电压规律可得UR+UL=4V+1V=5V
符合题意,因此R两端的电压为4V。
[2]把定值电阻R和小灯泡L并联接在4V的电源上,由于并联电路各支路两端的电压相等,由图像可知4V时IR=0.4A、IL=0.8A,由可得通电相同时间内它们产生的热量之比为QR︰QL=IR︰IL=0.4A︰0.8A=1︰2
[3]画出电阻为5Ω的图像,如图所示:
若灯泡与一阻值为5Ω的电阻串联接在电压为5V的电源上,由于串联电路中的电流处处相等,通过它们的电流为0.6A,由串联电路的电压规律可得UR+UL=3V+2V=5V
符合题意,因此总功率
15.(2025·江苏连云港·一模)电热煮茶壶有加热和保温两种功能。如图是其简化电路图,L是电功率忽略不计的电源指示灯,R1和R2为发热电阻,电源电压为220V,加热状态时的功率为440W,保温状态时的功率为110W。求:
(1)电源指示灯的电阻RL (选填“远大于”或“远小于”)发热电阻R1的阻值;
(2)加热状态时,电热煮茶壶工作5min消耗的电能 ;
(3)保温状态时,电路中的电流 ;
(4)保温状态时,发热电阻R2两端的电压 。
【答案】(1)远小于
(2)
(3)
(4)
【详解】(1)由于电源指示灯的功率忽略不计,故电源指示灯的电阻远小于发热电阻R1的阻值。
(2)加热状态时,电热煮茶壶工作5min消耗的电能为
(3)保温状态时,电路中的电流为
(4)由图可知,当开关接1时,只有R1接入电路,电路中总电阻最小,此时为加热状态,故R1的阻值为
当开关接2时,R1和R2串联,电路中总电阻最大,此时为保温状态,故电路中总电阻为
故电阻R2的阻值为
则保温状态时,发热电阻R2两端的电压
16.(2025·江苏常州·一模)(1)如图a是小铁家的电能表,根据表盘上的数据可知,他家同时使用的用电器总功率不能超过 W,转盘转动加快,说明电路中的总功率 (填“变大”、“变小”或“不变”)。一个铭牌上标有“220V 1500W”字样的微波炉单独正常工作2min,电能表的转盘转 转。这些电能可供5只“220V,10W”的LED灯正常工作 h,一只这样的LED灯与一只“220V,100W”的白炽灯正常发光时亮度相当,若LED灯正常发光时的效率为80%,则白炽灯正常发光时的效率为 %;
(2)如图b所示的两只白炽灯,这两只灯正常发光时电阻较大的是 (选填“甲”或“乙”)灯,若将它们串联接在220V电源上,较亮的是 (选填“甲”或“乙”)灯,此时它们的总功率 (选填“大于”“等于”或“小于”)25W。
【答案】(1) 4400 变大 30 1 8
(2) 甲 甲 小于
【详解】(1)[1]由电能表的参数知,用电器总功率最大为
[2]转盘转动加快,说明电路做的总功变快,所以电路的总功率变大。
[3]微波炉单独正常工作2min,消耗的电能
而每消耗1kW∙h的电能,电能表转盘转动600r,所以微波炉工作的时间内,转盘转动的圈数
[4]5只LED灯正常工作的总功率
这些电能可供5只LED灯正常工作的时间
[6]题中LED灯的亮度与100W白炽灯正常发光时的亮度相当,LED灯正常发光时的效率为80%,设白炽灯正常发光时的效率为ƞ,则有
解得,白炽灯正常发光时的效率ƞ=8%。
(2)[1]由图b知,两灯的额定电压相等,甲灯的额定功率为25W,乙灯的额定功率为100W。据知,正常发光时,甲的电阻较大。
[2]串联接在220V的电源上,则两灯都不能正常发光,此时两灯通过的电流相等,据知,甲灯的实际功率较大,甲较亮。
[3]甲、乙两灯正常工作时的电阻分别为,
两灯串联时,电路中的总电阻
电路的总功率
17.(2025·江苏南通·模拟预测)最近,城区出现了智能快递车,如图甲,该车配有一块“50V 30A·h”的电池,“30A·h”表示电池充满电后,通电电流与可供电时间的乘积。快递站的充电桩有两挡功率。设电池当前储能与充满时储能之比为D,当时,充电桩保持功率。 充电,D达到80%后,充电桩保持功率 继续充电,直至充满。
(1)某次快递运送,该车在平直路面上由静止开始运动,速度 v 随时间t 变化关系如图乙,7~15 min 内车移动的距离是 m。
(2)图丙是快递站充电桩的电能表,示数为 kW·h,现充电桩以功率。 给快递车充电,电能表的指示灯在2min内闪烁了240次,不计能量损失,充入快递车的电能为 kW·h,此时充电桩功率为,= W
(3)D从70%增长至80%所需时间与D从80%增长至90%所需时间之比为5∶8,则当D为70%时开始充电计时,该车充满电需 min。
【答案】(1)240
(2) 15372.6 0.2 6
(3)6.3
【详解】(1)由图知第7~15分钟,快递车行驶的时间
快递车移动的速度为v=5m/s,快递车移动的距离是
(2)[1]电能表读数时,数字方框中最后一位是小数,单位是kW·h,由图可知,此时电能表的示数为15372.6 kW·h。
[2]电能表参数N=1200imp/kW·h
表示用电器每消耗1kW·h的电能,电能表的指示灯闪烁1200次; 电能表的指示灯闪烁n=240次时,充入快递车的电能
[3]充电时间
此时充电桩功率为
(3)D从70%增长至80%增加了D1=80%-70%=10%
所需时间t1,D从80%增长至90%增加了D2=90%-80%=10%
所需时间t2,电池储能的增加量
由题意知
根据可得,
可得
根据电池参数“50V 30Ah”可得电池储能
D从70%增长至80%,充电量
充电时间
D从80%增长至充满,充电量
充电时间
则当D为70%时开始充电计时,该车充满电需的时间
18.(2025·江苏南京·模拟预测)如图所示电路,电源电压恒定,电流表量程为0~3A,小灯泡L标有“6V 3W”字样,R1的阻值为40Ω,滑动变阻器R2标有“40Ω 2A”字样,只闭合开关S2,R2的滑片P移至中点时,电流表的示数为0.5A,则电源电压为 V。只闭合开关S1,电流表的示数为0.35A,10s内小灯泡中电流做功为 J。闭合开关S1,S2和S,为保证电路安全,R2允许调节的阻值范围为 Ω,移动R2的滑片P的过程中,R2的电功率与R1的电功率的最大比值为 。
【答案】 16 7 8~40 5︰1
【详解】[1]只闭合开关S2,R2的滑片P移至中点,滑动变阻器接入电路的电阻为最大阻值的一半,即为20Ω,滑动变阻器与灯泡L组成串联电路,电流表测电路中的电流,由P=UI可得,灯泡L的额定电流
因为此时电路中的电流为0.5A,即通过灯泡L的实际电流等于额定电流,即灯泡L正常发光,此时滑动变阻器的两端电压为
因此电源电压为
[2]只闭合开关S1,R1、灯泡L串联,电流表测电路中的电流,由欧姆定律可知,R1两端的电压
由串联电路的电压特点可知,灯泡L两端的电压为
则10s内小灯泡中电流做的功
[3][4]闭合开关S1、S2和S,滑动变阻器R2、电阻R1并联,灯泡被短路;电流表测干路电流,因为电流表的量程为0~3A,所以干路的最大电流为3A,此时通过R1的电流为
由并联电路的电流特点可知,通过滑动变阻器的最大电流为
所以滑动变阻器允许通过的最大电流为2A,由欧姆定律可知,滑动变阻器接入电路的最小电阻为
因此滑动变阻器接入的电阻范围为8~40Ω,由P=UI可知,R2的电功率与R1的电功率的最大比值为
19.(2025·江苏南京·模拟预测)电能表示数如图所示,此时示数为 kW•h,此电路中最大功率不能超过 W。小明给充电宝进行充电,充电宝容量为60000mA•h,充电电压为5V,充电时剩余电量为0。现给充电宝充满电,需要消耗电能 J,若如图乙的电能表指示灯闪烁900次,则电能表铭牌上应标记“ imp/(kW•h)”。
【答案】 248.6 4400 1.08×106 3000
【详解】[1]电能表读数中最后一位为小数,读数为。
[2]据电能表参数可知,此电路中最大功率不能超过
[3]给充电宝充满电,需要消耗电能为
[4]若消耗电能为
电能表指示灯闪烁900次,则电能表铭牌上应标记
20.(2025·江苏南京·模拟预测)如图甲所示,R0为定值电阻,灯泡L标有“5V 2.5W”字样,电源电压保持不变。闭合开关,滑动变阻器R的滑片从某一位置移到某一端的过程中,电压表V1和V2示数与电流表A示数的关系如图乙中的两图线所示。则灯泡L正常发光时的电流为 A,电压表V2与电流表A的关系图线是 。上述过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变化了 Ω,电路消耗的总功率变化了 W。
【答案】 0.5 AB 12.5 1.5
【详解】[1]根据灯泡的规格可知,灯泡L正常发光时的电流为
[2]据甲图可知,电路为灯泡、定值电阻、变阻器串联,电压表V1测灯泡两端电压,电压表V2测灯泡和变阻器两端总电压,电流表测电路中的电流,当变阻器阻值变大时,电路中的电流会变小,根据可知,定值电阻两端电压会变小,由串联电压规律可知,灯泡和变阻器两端电压变大,即电压表的示数变大,因此电压表V2随电流的减小而增大,电压表V2与电流表A的关系图线是AB。
[3]据乙图可知,当电流为0.4A,电压表V2的示数为7V,则电源电压可表示为------①
当电流为0.5A时,灯泡正常发光,此时灯泡两端电压和电压表V2的示数相同,说明变阻器接入电路中的阻值为0,此时电源电压可表示为-------②
联立①②解得,U=15V,乙图中,当电流为0.4A时,灯泡两端电压为2V,灯泡和变阻器两端总电压为7V,变阻器两端电压为
变阻器接入电路中的阻值为,当电流为0.5A时,变阻器接入电路中的阻值为0,因此该过程中变阻器接入电路的电阻变化了12.5Ω。
[4]电路消耗的总功率变化了
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