2025年中考物理二轮复习 专题09--电学计算题

九年级下册中考二轮复习专题09--电学计算题 学习建议： 电路分析与公式应用。例如“动态电路”需根据滑动变阻器阻值变化判断电流、电压变化。 学习方法： 1.等效电路：简化复杂电路（如含电压表的支路视为断路）。 2.图像辅助：利用 I-R， U-I 等图像分析物理量变化规律。 3.安全范围：计算用电器额定电流与电源电压匹配问题，避免过载。 例题一： （2023年河南中考）某物理实践小组设计了一种工程上的压力测量装置，其原理如图甲所示，电路中电源电压恒为6V，定值电阻R0的阻值为20Ω，电压表的量程为0～3V，轻质绝缘的压力检测板M与力敏电阻R相连，R的阻值与压力F的关系如图乙所示。闭合开关S后，试问： （1）当检测板所受压力增大时，电压表的示数 　增大　 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 （2）检测板不受压力时，电压表的示数为多少？ （3）该装置所能测量的最大压力为多少？ （4）在不改变电源电压和电压表量程的情况下，若要提高该装置所能测量的最大压力值，请写出一种简便可行的方法。 【解答】解：（1）由图甲可知，R、R0串联，由图乙可知，当检测板所受压力增大时，R的阻值减小，根据串联的电阻特点可知，电路中的总电阻减小， 电源电压不变，由欧姆定律可知，电路中的电流增大， R0是定值电阻，根据欧姆定律可知，R0两端的电压增大，即电压表示数增大； （2）由图乙可知，当检测板不受压力时，R的阻值：R＝80Ω， 根据串联电路的电阻特点可知，电路中的总电阻：R总＝R+R0＝80Ω+20Ω＝100Ω， 此时电路中的电流：I0.06A， 由I可知，R0两端的电压：U0＝IR0＝0.06A×20Ω＝1.2V； （3）根据电压表量程可知，R0两端的最大电压：U0大＝3V， 电路中的最大电流：I大0.15A， 由I可知，电路中的最小总电阻：R总小40Ω， 根据串联电路的电阻特点可知，R的最小阻值：R小＝R总小﹣R0＝40Ω﹣20Ω＝20Ω， 由图乙可知，当R小＝20Ω时，该装置所能测量的最大压力为6000N； （4）压力越大，R的阻值越小，由于R0两端的最大电压一定，电源电压不变时，R两端的最小电压也不变，由串联电路的分压规律可知，要提高该装置所能测量的最大压力值的改进方法为：减小R0的阻值。 答：（1）增大； （2）检测板不受压力时，电压表的示数为1.2V； （3）该装置所能测量的最大压力为6000N； （4）减小R0的阻值。 例题二： （2024年河南中考）小华家新买了一台电暖器，部分参数如下表，通过调节旋钮，可实现高温挡、低温挡的切换。她结合所学知识进行了研究。 额定电压 220V 高温挡功率 2000W 低温挡功率 800W （1）如图，电暖器的插头是三脚插头，插头中较长的脚与电暖器的金属外壳相连。插入插座后，就将电暖器的金属外壳与家庭电路的 　地　 线相连，可防止漏电时对人造成伤害。电暖器工作时房间温度升高，这是通过 　热传递　 的方式增大空气内能的。 （2）小华家墙上的插座允许通过的最大电流为10A，请通过计算说明此插座能否满足该电暖器正常使用。 （3）若该电暖器一天正常工作6h，其中高温挡2h，低温挡4h，则它一天耗电多少千瓦时？ （4）小华与妈妈一起做饭时，准备同时使用电饭锅和电磁炉。小华说：“应先把电暖器关掉，否则容易使家庭电路的干路导线过热引发火灾。”请运用物理知识进行解释。 【解答】解：（1）使用电暖器时，电暖器的金属外壳与家庭电路的地线相连，可防止漏电时对人造成伤害。电暖器工作时房间温度升高，这是通过热传递的方式增大空气内能的。 （2）该插座允许的最大负载为： P＝UI＝220V×10A＝2200W；大于高温挡的最大功率，该插座可以正常使用。 （3）高温挡正常工作2h，消耗的电能为：W1＝P1t1＝2kW×2h＝4kW•h； 低温挡工作4h，消耗的电能为：W2＝P2t2＝0.8kW×4h＝3.2kW•h； 一天工作6h消耗的电能为：W＝W1+W2＝4kW•h+3.2kW•h＝7.2kW•h。 （4）同时使用电饭锅和电磁炉，总功率较大，根据可知：干路中的电流较大，根据焦耳定律Q＝I2Rt，干路中的导线发热较大，导线过热可能引发火灾。 答：（1）地；热传递；（2）此插座能够满足该电暖器正常使用；（3）该电暖器正常工作6h，一天消耗的电能为7.2kW•h；（4）同时使用电饭锅和电磁炉，总功率较大，根据可知：干路中的电流较大，根据焦耳定律Q＝I2Rt，干路中的导线发热较大，导线过热可能引发火灾。 一．计算题（共20小题） 1．（2025•仙桃模拟）小明学习了电学知识后，在家自制了一盏调光灯，他选用了标有“2.5V 0.5W”的小灯泡，电源电压恒为4.5V，组成如图电路。小明闭合开关后，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光。请通过计算回答： （1）小灯泡正常发光时的电流是多少安？ （2）此时滑动变阻器接入电路的电阻是多少欧？ （3）小灯泡正常发光1min整个电路消耗的电能是多少焦？ 2．（2025•阿克苏地区一模）在如图所示的电路中，小灯泡L标有“6V，0.5A”字样，滑动变阻器R上标有“50Ω，2A”字样。闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P移动到最左端时，小灯泡L正常发光，则：（小灯泡L的电阻不变） （1）求小灯泡L正常发光时的电阻； （2）求当电压表示数为2V时，滑动变阻器R接入电路的阻值； （3）求电路的总功率最大时，工作10s电路消耗的电能。 3．（2025•汇川区一模）如图所示，电源电压恒定，小灯泡标有“6V 3W”的字样，闭合开关S1，小灯泡正常发光，忽略温度对灯丝电阻的影响。再闭合开关S2，电流表的示数变为0.8A。请通过计算回答： （1）小灯泡正常发光时的电流； （2）电阻R的阻值； （3）当S1、S2闭合时，电路1min消耗的电能。 4．（2025•巴彦县校级模拟）某同学自制了一个卡通版的亚冬会吉祥物“妮妮”，他想用亮度可调节的红、绿灯做它的眼睛。他选用“3V 1.5W”的红灯和“3V 3W”的绿灯及“12Ω 2A”的滑动变阻器等元件设计了如图所示的电路。当闭合开关S、S1，S2滑动变阻器的滑片P移至b端时，两灯都正常发光（设电源电压和灯丝电阻均不变）。求： （1）绿灯正常发光时的电阻R绿。 （2）工作1min，该电路最多消耗的电能； （3）通过断开、闭合开关和移动滑片等调节，使电路中的电功率最小，求该电路工作时的最小电功率Pmin。 5．（2024秋•南京期末）3D打印笔是具有立体绘画功能的画笔，如图甲所示，通电后笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化；加热电路简化后如图乙所示，电源电压恒为5V，打印笔工作有高温挡和低温挡两个挡位，高温挡和低温挡的功率之比为3：2，R1＝5Ω，忽略电阻丝阻值随温度变化。求： （1）处于低温挡时，电路中的电流大小。 （2）处于高温挡时，通电1min，R2产生的热量。 （3）若只要求将高温挡的功率提升20%，请通过计算具体说明改进措施。 6．（2025•顺德区校级模拟）定值电阻R0和标有“2.5V 0.2A”的小灯泡L的I﹣U图像如图甲。小宇将R0和L按照图乙的电路连接，闭合开关，此时电流表的示数为0.15A，求： （1）小灯泡L的额定功率； （2）如图乙，电流表的示数为0.15A时，小灯泡L的电阻； （3）若保持图乙条件不变，R0持续工作1min消耗的电能。 7．（2025•周村区一模）小李设计了一台由电压表改装而成的简易体重计，其电路如图甲所示。已知电源电压15V恒定，定值电阻R0＝15Ω，R为压敏电阻，其阻值与所受到的压力关系如图乙所示。电压表量程为0～15V，踏板重力不计。闭合开关S，（g＝10N/kg）求： （1）当电压表示数为7.5V时，被测人的质量是多少； （2）空载时，R0的功率。 8．（2025•泰山区一模）如图甲所示为小明家的电饭锅，铭牌上附有中国能效标识，从铭牌上可知该电饭锅能效等级为三级，额定电压为220V，加热功率为1210W。电饭锅的简化电路图如图乙所示，有加热和保温两挡，由开关S调节，其中R1和R2均为发热电阻，且阻值不随着温度的变化而改变。求： （1）小明想利用如图丙所示的电能表测量电饭锅的保温功率，他关闭家里的其它用电器，让电饭锅处于“保温”状态下正常工作，观察到电能表转盘在5min内转了20圈。则该电饭锅的保温功率为多少？ （2）电阻R1的阻值为多少？ （3）小明上网查询了解，国家标准中规定电饭锅在该加热功率下正常工作时，三级能效的热效率值（电热转化效率）应不低于75%。他用学过的知识对电饭锅进行测试：在加热状态下，将温度为20℃、质量为2.5kg的水加热到100℃，电饭锅正常工作用时800s。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），请你通过计算帮助小明判断该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。 9．（2024秋•兴隆台区校级期末）图1是宾馆常见的一种感应干手器，将手放在干手器的风口下，干手器会自动送出温度适宜的风，当手离开出风口时，感应开关会自动停风关机。图2是该干手器的简化电路图，其中R是加热电阻丝，M是吹风的电动机，S1是感应开关，S2是温控开关，会根据环境温度自动断开或闭合来控制加热电阻丝。如表是该干手器的部分参数： 额定电压 220V 出风速度 95m/s 电阻丝加热功率 1100W 干手时间 8～12s 电动机功率 ？ 感应距离 12cm （1）加热电阻丝R的阻值是多少？ （2）热风干手时，通过感应开关S1的电流是7A，求电动机的功率是多少？ （3）电动机线圈的电阻为11Ω，12s内电动机产生的热量是多少？ 10．（2025•仙桃模拟）图甲为某品牌饮水机，其铭牌如表所示，图乙为其内部简化电路图，该饮水机有加热和保温两个挡位。R1、R2均为电热丝，当热水箱中水温降至70℃时通过自动开关S2切换到加热挡，当温度达到100℃时自动切换到保温挡，饮水机始终在额定电压下工作，已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求： （1）电热丝R1的阻值； （2）热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量； （3）饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量。 水桶容量：20L 热水箱水量：1kg 额定电压：220V 加热功率P2：1100W 保温功率P1：100W 11．（2025•济阳区一模）周末小杰妈妈在超市买了一个电煮锅如图甲，图乙为该电煮锅简化电路图。其中开关S2为单刀双掷开关，R1和R2都是用于加热的定值电阻，电煮锅的部分参数如表所示。 项目 额定电压（V） 低温挡功率（W） 中温挡功率（W） 高温挡功率（W） 参数 220 550 1100 2200 （1）电煮锅处于中温挡正常工作时，求：电路中的电流大小； （2）电煮锅处于中温挡正常工作5min，求：整个电路消耗的电能； （3）电煮锅处于低温挡正常工作10min，求：R1产生的热量。 12．（2024秋•永川区期末）如图甲所示，是小明同学家新买的电热水壶示意图，它有高温加热、中温加热和保温三挡功能。图乙是小明设计的简化电路图，R1和R2为发热电阻，电源电压恒为220V，已知电阻R1为60.5Ω，电热水壶在保温状态工作时的电功率为200W。求： （1）电热水壶高温加热时的电功率； （2）若用中温挡加热，且电流做功全部转化为热量并全部被水吸收，将壶中质量为500g水从20℃加热到100℃需要多少时间； （3）小明同学关闭家中其他电器，单独让电热水壶接在图丙中的电能表上，在保温状态下正常工作5min，电能表转盘转了50转，则电能表上模糊不清的这个参数应该是多少转每千瓦时。 13．（2025•成都模拟）新型电饭锅采用“聪明火”技术，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感。其简化电路如图乙所示：R1和R2均为电热丝，S1是自动控制开关。某次煮饭时，电饭锅正常工作30min内，电路中总电流随时间变化的图像如图丙所示。则： （1）电热丝的阻值R2＝　 　 Ω；电饭锅的高温烧煮功率P高＝　 　 W。 （2）用该电饭锅设定在30min内煮好一锅米饭，所消耗的总电能为多少J？ （3）若不计热损失，这个电饭锅在0～10min内正常烧煮时，能把质量为1.5kg的水和米的混合物由20℃加热到多少摄氏度？[c水米≈4.0×103J/（kg•℃）] （4）若上述过程中只有该电饭锅单独在家庭电路中工作，发现家中电能表的用电指示灯在这10min内共闪烁了160次。则该电饭锅在高温烧煮时的实际功率是多少W？ 14．（2024秋•重庆校级期末）在如图所示的电路中，电源电压和灯泡电阻不变，电阻R2＝100Ω，灯L标有“6V 1.8W”的字样，电流表量程为0～3A，电压表量程为0～15V，滑动变阻器R1上标有“80Ω 0.2A”的字样。只闭合S、S2、S3，电流表的示数为0.18A。求： （1）电源电压； （2）闭合S、S1、S4，移动滑片，在安全前提下，灯泡L的最大电功率和最小功率之比； （3）任意闭合开关和调节滑片，在保证电路安全的前提下，电路总功率的变化范围。 15．（2025春•重庆月考）一款小型电火锅如图甲所示，通过挡位开关实现高、中、低三挡控温功能；图乙是它的简化电路图，R1、R2、R3均为加热电阻（阻值保持不变）。已知R2的阻值为66Ω，电火锅的部分参数如下表所示。求： （1）R1的阻值； （2）电火锅在中温挡工作时的功率； （3）某次使用时，在标准大气压下，用高温挡将1kg水从20℃加热到沸腾，用时5.6min，不计热量损失，该电火锅高温挡的实际功率。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 额定电压 220V 低温挡功率 220W 中温挡功率 W 高温挡功率 1100W 16．（2024•岳麓区校级开学）如图所示，电源电压及灯泡电阻保持不变，小灯泡L额定电压为5V，当开关S1断开、S2闭合，此时电流表示数为0.5A，小灯泡正常发光，电路的总功率为P1；当开关S1闭合、S2断开，R2滑片移到最大值R2max，此时电流表示数为0.2A，电路的总功率为P2，当开关S1、S2断开，滑片从最下端往上移到某一位置时，电压表V1、V2的示数变化量之比为2：1，求： （1）P1：P2的比值； （2）电源电压； （3）若电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程均为0～9V，当开关S1闭合，S2断开，在保证电路安全的条件下，整个电路消耗的最大总功率和最小总功率分别是多少？ 17．（2018春•龙湖区校级月考）小强利用压力传感器、电磁继电器、阻值可调的电阻R等元件，设计了一个汽车超载自动报警电路，如图甲所示。他了解到这种压力传感器所受压力越大时，输出的电压U就越大，二者的关系如图乙所示。闭合开关S，当继电器线圈中电流大于20毫安时，衔铁被吸合。已知传感器的输出电压U即为继电器控制电路的电源电压，线圈的电阻为20Ω。 （1）车辆不超载时，工作电路中绿灯亮；当传感器所受压力增大到一定程度时，红灯亮，说明汽车超载，请你判断灯　 　 （选填“L1”或“L2”）是绿灯。 （2）利用小强设计的装置为某水平公路桥报警，R的阻值为10Ω，则此桥允许通过车辆的最大质量为多少吨？（g取10N/kg） 18．如图甲所示是一家庭燃气报警器的部分电路示意图，其中控制电路中的R1是由气敏电阻制成的传感器，R1的阻值与燃气的浓度的关系如图乙。出厂预设当燃气浓度达到4%时报警，出厂测试时，控制电路的电源电压U1为3伏且保持恒定，闭合开关S1、S2，移动滑动变阻器R2滑片P的位置，当控制电路中的电流为0.03安，电磁铁A恰好能将衔铁B吸下，工作电路中相应的灯亮起而报警。（电磁铁线圈的阻值忽略不计） （1）该报警器要达到出厂预设值，滑动变阻器接入电路的阻值有多大？ （2）某场地安装该报警器后，想让报警器更灵敏一些，滑动变阻器滑片向 　 　 滑动（选“上”或者“下”）。 19．图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅，其简化电路如图乙所示。它通过电热丝R1来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，断开开关S。求： （1）将5×10﹣3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量。[c空气取1.0×103J/（kg•℃）] （2）工作电路中电热丝R1与指示灯支路并联。已知R1的额定电压为220V，额定功率为1210W。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A，此时指示灯支路的功率。 （3）控制电路电源电压恒定，通过调节变阻器R3接入电路的阻值来设置加热温度，电阻R2置于温度监测区域，它的阻值随温度变化的关系如图丙所示。当加热温度设定为150℃，R3的阻值调为100Ω时，闭合开关S，电磁继电器（不计线圈的电阻）的衔铁被吸下，工作电路接通，开始加热；直到温度达到150℃时，衔铁向上弹起，停止加热。则当R3的阻值调为80Ω时，对应的加热温度设定为多少？ 20．（2025•亭湖区一模）如图甲所示是某兴趣小组设计的家庭燃气报警器电路示意图，其中电源电压保持恒定，R1是由气敏材料制成的传感器，其阻值与燃气（主要成分为甲烷）的浓度的关系如下表：R2为滑动变阻器通过移动滑片P的位置来设定燃气报警值：两个小灯泡的额定功率均为6W均能正常工作，该报警器初始设置在3%的燃气浓度报警，此时电流表的读数为0.3A，电磁铁A恰好能将衔铁B吸下（电磁铁线圈阻值忽略不计） R1阻值与天然气的关系 燃气浓度 传感器阻值Ω 0% 55 2% 33 4% 23 6% 20 （1）报警器报警时，　 　 灯亮。（选填“L1”或“L2”） （2）该报警器初始设置在3%的燃气浓度报警，测试时，报警器传感器始终处于3%的燃气中，闭合开关S，滑动变阻器滑片P从一端移到另一端，测得电压表示数U与电流表示数的关系如图乙所示，则该报警器在待机时（燃气浓度为0%）消耗的总电功率为多少？ （3）若想让上述报警器在燃气浓度达到2%时就报警，那么该如何调节滑动变阻器，并请简述其中的科学原理。 九年级下册中考二轮复习专题09--电学计算题--北师大版初中物理2024-2025学年度 参考答案与试题解析 一．计算题（共20小题） 1．（2025•仙桃模拟）小明学习了电学知识后，在家自制了一盏调光灯，他选用了标有“2.5V 0.5W”的小灯泡，电源电压恒为4.5V，组成如图电路。小明闭合开关后，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光。请通过计算回答： （1）小灯泡正常发光时的电流是多少安？ （2）此时滑动变阻器接入电路的电阻是多少欧？ （3）小灯泡正常发光1min整个电路消耗的电能是多少焦？ 【解答】解： （1）由P＝UI可得，小灯泡正常发光时的电流： I额0.2A。 （2）由图可知，滑动变阻器与小灯泡串联，当小灯泡正常发光时，根据串联电路的特点，通过滑动变阻的电流等于小灯泡的额定电流，即I滑＝I额， 根据串联电路的分压特点可知滑动变阻器两端电压： U滑＝U﹣U灯＝4.5V﹣2.5V＝2V， 此时滑动变阻器接入电路的电阻： R滑10Ω。 （3）小灯泡正常发光1min整个电路消耗的电能： W＝UIt＝4.5V×0.2A×1×60s＝54J。 答：（1）小灯泡正常发光时的电流是0.2A。 （2）此时滑动变阻器接入电路的电阻是10Ω。 （3）小灯泡正常发光1min整个电路消耗的电能为54J。 2．（2025•阿克苏地区一模）在如图所示的电路中，小灯泡L标有“6V，0.5A”字样，滑动变阻器R上标有“50Ω，2A”字样。闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P移动到最左端时，小灯泡L正常发光，则：（小灯泡L的电阻不变） （1）求小灯泡L正常发光时的电阻； （2）求当电压表示数为2V时，滑动变阻器R接入电路的阻值； （3）求电路的总功率最大时，工作10s电路消耗的电能。 【解答】解：闭合开关，灯泡和滑动变阻器串联，电流表测量电路电流，电压表测量灯泡两端的电压。 （1）根据欧姆定律可知小灯泡L正常发光时的电阻RL12Ω； （2）闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P移动到最左端时，电路为灯泡的简单电路，小灯泡L正常发光，则电源电压U＝UL＝6V； 小灯泡L的电阻不变，当电压表示数为2V时，根据欧姆定律可知电路电流IA； 根据欧姆定律可知总电阻R总36Ω，根据电阻串联的特点可知滑动变阻器R接入电路的阻值R＝R总﹣RL＝36Ω﹣12Ω＝24Ω； （3）根据P可知总电阻最小时，电路的总功率最大，故滑动变阻器接入电路的阻值为0Ω，电路为灯泡的简单电路时，总功率最大，根据W＝UIt可知工作10s电路消耗的电能W＝UIt＝6V×0.5A×10s＝30J。 答：（1）小灯泡L正常发光时的电阻为12Ω； （2）当电压表示数为2V时，滑动变阻器R接入电路的阻值为24Ω； （3）电路的总功率最大时，工作10s电路消耗的电能为30J。 3．（2025•汇川区一模）如图所示，电源电压恒定，小灯泡标有“6V 3W”的字样，闭合开关S1，小灯泡正常发光，忽略温度对灯丝电阻的影响。再闭合开关S2，电流表的示数变为0.8A。请通过计算回答： （1）小灯泡正常发光时的电流； （2）电阻R的阻值； （3）当S1、S2闭合时，电路1min消耗的电能。 【解答】解： （1）当开关S1闭合，S2断开时，只有小灯泡接入电路，因小灯泡正常发光，所以电源电压U＝UL＝6V； 由P＝UI得灯泡的额定电流为： ； （2）S1、S2都闭合时，R与L并联； 电流表测量的是总电流，则通过R的电流为： IR＝I﹣I L＝0.8A﹣0.5A＝0.3A； 由I得，R的阻值为： ； （3）电路1min消耗的电能为： W＝UIt＝6V×0.8A×1×60s＝288J.； 答：（1）小灯泡正常发光时的电流是0.5A； （2）电阻R的阻值为20Ω； （3）当S1、S2闭合时，电路1min消耗的电能为288J。 4．（2025•巴彦县校级模拟）某同学自制了一个卡通版的亚冬会吉祥物“妮妮”，他想用亮度可调节的红、绿灯做它的眼睛。他选用“3V 1.5W”的红灯和“3V 3W”的绿灯及“12Ω 2A”的滑动变阻器等元件设计了如图所示的电路。当闭合开关S、S1，S2滑动变阻器的滑片P移至b端时，两灯都正常发光（设电源电压和灯丝电阻均不变）。求： （1）绿灯正常发光时的电阻R绿。 （2）工作1min，该电路最多消耗的电能； （3）通过断开、闭合开关和移动滑片等调节，使电路中的电功率最小，求该电路工作时的最小电功率Pmin。 【解答】解：（1）绿灯正常发光时的电阻R绿3Ω； （2）当滑片移到b端时，滑动变阻器接入电路中电阻为0，两灯并联直接接在电源两端。两灯正常发光，所以电源电压等于灯泡的额定电压，为U＝3V； 滑动变阻器的滑片位于 b端时，两灯并联，总电阻最小，根据Wt可知相同时间内消耗的电能最多； 工作1min，该电路最多消耗的电能W＝Pt＝（1.5W+3W）×60s＝270J； （3）红灯正常发光时的电阻R红6Ω； 电路工作时电功率要最小，对应的总电阻就要最大，在开关S、S1闭合，S2断开，滑动变阻器滑片P位于a端时、红灯和滑动变阻器串联，此时总电阻最大，电路中电功率最小。所以P小0.5W。 答：（1）绿灯正常发光时的电阻R绿为3Ω； （2）工作1min，该电路最多消耗的电能为270J； （3）通过断开、闭合开关和移动滑片等调节，使电路中的电功率最小，求该电路工作时的最小电功率Pmin为0.5W。 5．（2024秋•南京期末）3D打印笔是具有立体绘画功能的画笔，如图甲所示，通电后笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化；加热电路简化后如图乙所示，电源电压恒为5V，打印笔工作有高温挡和低温挡两个挡位，高温挡和低温挡的功率之比为3：2，R1＝5Ω，忽略电阻丝阻值随温度变化。求： （1）处于低温挡时，电路中的电流大小。 （2）处于高温挡时，通电1min，R2产生的热量。 （3）若只要求将高温挡的功率提升20%，请通过计算具体说明改进措施。 【解答】解：（1）由图可知，只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路，电路的电阻较大；开关S1、S2均闭合时，R1和R2并联，电路的电阻较小，根据P可知，只闭合开关S1时，电路消耗的电功率较小，打印笔处于低温挡；开关S1、S2均闭合时，电路消耗的电功率较大，打印笔处于高温挡。 处于低温挡时，电路中的电流：I11A； （2）并联电路各支路互不影响，处于高温挡时，R1的功率不变，等于处于低温挡时的功率， 而高温挡和低温挡的功率之比为3：2，即P高：P低＝（P1+P2）：P1＝3：2， 所以高温挡下，R1与R2的功率之比P1：P2＝2：1， 并联电路各支路两端的电压相等，根据P＝UI可知，通过R1与R2的电流之比I1：I2＝P1：P2＝2：1， 即通过R2的电流：I21A＝0.5A， 处于高温挡时，通电1minR2产生的热量：Q2R2t＝U2I2t＝5V×0.5A×1×60s＝150J； （3）高温挡原来的功率P高P低5V×1A＝7.5W， 只要求将高温挡的功率提升20%，则改进后高温挡功率P高’＝P高（1+20%）＝7.5W×1.2＝9W， 由于只提高高温挡功率，则R1的阻值不变，改变R2的阻值， 改变后，R2的功率：P2′＝P高′﹣P低＝9W﹣5W＝4W， 由P可知，R2改变后的阻值：R2′6.25Ω。 答：（1）处于低温挡时，电路中的电流大小为1A。 （2）处于高温挡时，通电1min，R2产生的热量为150J； （3）若只要求将高温挡的功率提升20%，可以把R2更换为一个阻值为6.25Ω的电阻。 6．（2025•顺德区校级模拟）定值电阻R0和标有“2.5V 0.2A”的小灯泡L的I﹣U图像如图甲。小宇将R0和L按照图乙的电路连接，闭合开关，此时电流表的示数为0.15A，求： （1）小灯泡L的额定功率； （2）如图乙，电流表的示数为0.15A时，小灯泡L的电阻； （3）若保持图乙条件不变，R0持续工作1min消耗的电能。 【解答】解：由图乙可知，小灯泡L与定值电阻R0并联，电流表测量通过小灯泡的电流； （1）小灯泡L的额定功率P＝U额I额＝2.5V×0.2A＝0.5W； （2）闭合开关，根据电流表示数可知通过小灯泡的电流IL＝0.15A， 由图甲可知，此时小灯泡两端的电压UL＝1.5V， 根据欧姆定律可知小灯泡L的电阻RL10Ω； （3）由图甲可知，当R0两端的电压为1.5V时，通过R0的电路I0＝0.3A， 则R0持续工作1min产生的热量：Q0＝W0＝U0I0t＝1.5V×0.3A×1×60s＝27J。 答：（1）小灯泡L的额定功率为0.5W； （2）如图乙，电流表的示数为0.15A时，小灯泡L的电阻为10Ω； （3）若保持条件不变，R0持续工作1min产生的热量为27J。 7．（2025•周村区一模）小李设计了一台由电压表改装而成的简易体重计，其电路如图甲所示。已知电源电压15V恒定，定值电阻R0＝15Ω，R为压敏电阻，其阻值与所受到的压力关系如图乙所示。电压表量程为0～15V，踏板重力不计。闭合开关S，（g＝10N/kg）求： （1）当电压表示数为7.5V时，被测人的质量是多少； （2）空载时，R0的功率。 【解答】解：（1）由图甲可知，闭合开关，定值电阻R0与压敏电阻R串联，电压表测定值电阻R0两端的电压；当电压表示数为7.5V时， R的电压U'＝U﹣U0＝15V﹣7.5V＝7.5V；两者电压恰好相等，根据串联电压之比等于电阻之比，电阻R＝R0＝15Ω； 根据图像知，人的重力为600N； 质量m60kg； （2）根据图像知，空载时的电阻R'＝45Ω； 电路的总电阻R总＝R'+R0＝15Ω+45Ω＝60Ω； 电流I0.25A， R0的功率P＝UI＝I2R0＝（0.25A）2×15Ω＝0.9375W。 答：（1）当电压表示数为7.5V时，被测人的质量是60kg； （2）空载时，R0的功率是0.9375W。 8．（2025•泰山区一模）如图甲所示为小明家的电饭锅，铭牌上附有中国能效标识，从铭牌上可知该电饭锅能效等级为三级，额定电压为220V，加热功率为1210W。电饭锅的简化电路图如图乙所示，有加热和保温两挡，由开关S调节，其中R1和R2均为发热电阻，且阻值不随着温度的变化而改变。求： （1）小明想利用如图丙所示的电能表测量电饭锅的保温功率，他关闭家里的其它用电器，让电饭锅处于“保温”状态下正常工作，观察到电能表转盘在5min内转了20圈。则该电饭锅的保温功率为多少？ （2）电阻R1的阻值为多少？ （3）小明上网查询了解，国家标准中规定电饭锅在该加热功率下正常工作时，三级能效的热效率值（电热转化效率）应不低于75%。他用学过的知识对电饭锅进行测试：在加热状态下，将温度为20℃、质量为2.5kg的水加热到100℃，电饭锅正常工作用时800s。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），请你通过计算帮助小明判断该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。 【解答】解：（1）电能表上标有：3000r/（kW•h），表示电路中的用电器每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转3000圈，由此可得电能表转盘在5min内转了20圈时， 电饭锅消耗的电能：， 保温功率为：； （2）由图乙可知，当开关S闭合时，电路中只有R1工作，电路的总电阻较小；当开关S断开时，R1与R2串联，电路的总电阻较大，根据P可知，当开关S闭合时，电路消耗的电功率较大，电饭锅处于加热状态；当开关S断开时，电路消耗的电功率较小，电饭锅处于保温状态。 根据P可得，R1的阻值：R140Ω； （3）水吸收的热量为： Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×2.5kg×（100℃﹣20℃）＝8.4×105J， 消耗的电能为：W′＝ Pt＝1210W×800s＝9.68×105J， 电饭锅的热效率为：， 由于该电饭锅的热效率大于75%，所以达到了三级能效标准。 答：（1）该电饭锅的保温功率为80W； （2）电阻R1的阻值为40Ω； （3）该电饭锅的热效率值达到了三级能效。 9．（2024秋•兴隆台区校级期末）图1是宾馆常见的一种感应干手器，将手放在干手器的风口下，干手器会自动送出温度适宜的风，当手离开出风口时，感应开关会自动停风关机。图2是该干手器的简化电路图，其中R是加热电阻丝，M是吹风的电动机，S1是感应开关，S2是温控开关，会根据环境温度自动断开或闭合来控制加热电阻丝。如表是该干手器的部分参数： 额定电压 220V 出风速度 95m/s 电阻丝加热功率 1100W 干手时间 8～12s 电动机功率 ？ 感应距离 12cm （1）加热电阻丝R的阻值是多少？ （2）热风干手时，通过感应开关S1的电流是7A，求电动机的功率是多少？ （3）电动机线圈的电阻为11Ω，12s内电动机产生的热量是多少？ 【解答】解：（1）开关S1、S2均闭合时，电动机M和电阻丝R并联， R两端的电压等于电源电压，根据P可得， 加热电阻丝R的阻值：R44Ω； （2）热风干手时，电动机M和电阻丝R并联。 根据P＝UI可得，通过R的电流：I5A， 通过感应开关S1的电流是7A，即干路中的电流为I总＝7A， 根据并联电路的电流规律可得，通过电动机的电流：IM＝I总﹣I＝7A﹣5A＝2A， 电动机的功率：PM＝UIM＝220V×2A＝440W； （3）12s内电动机产生的热量：QMRMt＝（2A）2×11Ω×12s＝528J。 答：（1）加热电阻丝R的阻值是44Ω； （2）电动机的功率是440W； （3）电动机线圈的电阻为11Ω，12s内电动机产生的热量是528J。 10．（2025•仙桃模拟）图甲为某品牌饮水机，其铭牌如表所示，图乙为其内部简化电路图，该饮水机有加热和保温两个挡位。R1、R2均为电热丝，当热水箱中水温降至70℃时通过自动开关S2切换到加热挡，当温度达到100℃时自动切换到保温挡，饮水机始终在额定电压下工作，已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求： （1）电热丝R1的阻值； （2）热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量； （3）饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量。 水桶容量：20L 热水箱水量：1kg 额定电压：220V 加热功率P2：1100W 保温功率P1：100W 【解答】解：（1）由图乙可知，当开关S2接a时，R2和R1串联，电路的总电阻最大，由P可知，电路消耗的功率最小，饮水机处于保温状态；当开关S2接b时，电路为R2的简单电路，电路的电阻最小，由P可知，电路消耗的功率最大，饮水机处于加热状态。 饮水机处于保温挡时，电路的总电阻：R总484Ω， 饮水机处于加热状态时，R2的阻值：R244Ω， 所以电热丝R1的阻值：R1＝R总﹣R2＝484Ω﹣44Ω＝440Ω； （2）热水箱中水量为1kg，水温由70℃升至100℃，吸收热量： Q＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣70℃）＝1.26×105J； （3）饮水机处于保温挡时，电路中的电流：I， 根据热量Q＝I2Rt可得，饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量： Q＝I2R1t＝（）2×440Ω×22s＝2000J。 答：（1）电热丝R1的阻值为440Ω； （2）热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量为1.26×105J； （3）饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量为2000J。 11．（2025•济阳区一模）周末小杰妈妈在超市买了一个电煮锅如图甲，图乙为该电煮锅简化电路图。其中开关S2为单刀双掷开关，R1和R2都是用于加热的定值电阻，电煮锅的部分参数如表所示。 项目 额定电压（V） 低温挡功率（W） 中温挡功率（W） 高温挡功率（W） 参数 220 550 1100 2200 （1）电煮锅处于中温挡正常工作时，求：电路中的电流大小； （2）电煮锅处于中温挡正常工作5min，求：整个电路消耗的电能； （3）电煮锅处于低温挡正常工作10min，求：R1产生的热量。 【解答】解：（1）由P＝UI可知，电煮锅中温挡正常工作时电路中的电流：I5A； （2）电煮锅中温挡正常工作5min消耗的电能：W＝P中t＝1100W×5×60s＝3.3×105J； （3）由图乙可知，当开关S1闭合、S2接B时，R1、R2并联，根据并联电路的特点可知，电路的总电阻最小，由P可知，电路的总功率最大，电煮锅处于高温挡； 当开关S1断开、S2接A时，R1、R2串联，根据串联电路的特点可知，此时电路的总电阻最大，总功率最小，电煮锅处于低温挡； 当开关S1闭合、S2接A时，只有R1工作，电煮锅处于中温挡； 由P可知，R144Ω； 由P＝UI可知，低温挡工作时电路中的电流：I′2.5A， 低温挡工作时，R1产生的热量：Q＝I′2Rt＝（2.5A）2×44Ω×10×60s＝1.65×105J。 答：（1）电煮锅处于中温挡正常工作时，电路中的电流大小为5A； （2）电煮锅处于中温挡正常工作5min，整个电路消耗的电能为3.3×105J； （3）电煮锅处于低温挡正常工作10min，R1产生的热量为1.65×105J。 12．（2024秋•永川区期末）如图甲所示，是小明同学家新买的电热水壶示意图，它有高温加热、中温加热和保温三挡功能。图乙是小明设计的简化电路图，R1和R2为发热电阻，电源电压恒为220V，已知电阻R1为60.5Ω，电热水壶在保温状态工作时的电功率为200W。求： （1）电热水壶高温加热时的电功率； （2）若用中温挡加热，且电流做功全部转化为热量并全部被水吸收，将壶中质量为500g水从20℃加热到100℃需要多少时间； （3）小明同学关闭家中其他电器，单独让电热水壶接在图丙中的电能表上，在保温状态下正常工作5min，电能表转盘转了50转，则电能表上模糊不清的这个参数应该是多少转每千瓦时。 【解答】解：（1）由图乙可知，当开关S1、S2都闭合时，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P可知，电路的总功率最大，电热水壶处于高温挡； 当只闭合开关S1时，电阻R1的电功率：P1， 当只闭合开关S2时，只有R2工作，此时电热水壶处于保温状态， 则电阻R2的电功率即是保温电功率，即P2＝200W， 则电热水壶高温加热时的电功率：P高温＝P1+P2＝800W+200W＝1000W； （2）当只闭合开关S1时，电热水壶处于中温加热状态， 水吸收的热量：Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×0.5kg×（100℃﹣20℃）＝1.68×105J， 根据题意可知，电热水壶消耗的电能：W＝Q吸＝1.68×105J， 中温加热挡的电功率P1＝800W， 由P可知，需要加热时间：t210s； （3）当只闭合开关S2时，电热水壶处于保温状态，保温挡电功率P2＝200W， 保温5min消耗电能：W＝P2t′＝200W×300s＝60000JkW•h， 用电器每消耗1度电，电能表盘转过的圈数：N3000r/（kW•h）。 答：（1）电热水壶高温加热时的电功率为1000W； （2）若用中温挡加热，且电流做功全部转化为热量并全部被水吸收，将壶中质量为500g水从20℃加热到100℃需要的时间为210s； （3）电能表上模糊不清的这个参数应该是3000r/（kW•h）。 13．（2025•成都模拟）新型电饭锅采用“聪明火”技术，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感。其简化电路如图乙所示：R1和R2均为电热丝，S1是自动控制开关。某次煮饭时，电饭锅正常工作30min内，电路中总电流随时间变化的图像如图丙所示。则： （1）电热丝的阻值R2＝　220　 Ω；电饭锅的高温烧煮功率P高＝　660　 W。 （2）用该电饭锅设定在30min内煮好一锅米饭，所消耗的总电能为多少J？ （3）若不计热损失，这个电饭锅在0～10min内正常烧煮时，能把质量为1.5kg的水和米的混合物由20℃加热到多少摄氏度？[c水米≈4.0×103J/（kg•℃）] （4）若上述过程中只有该电饭锅单独在家庭电路中工作，发现家中电能表的用电指示灯在这10min内共闪烁了160次。则该电饭锅在高温烧煮时的实际功率是多少W？ 【解答】解：（1）由电路图可知，开关S闭合、S1断开时，电路为R1的简单电路，当开关S、S1都闭合时，R1、R2并联，根据并联电路的电流规律可知，并联后的总电流大于任一支路的电流，则开关S闭合、S1断开时，电路为R1的简单电路，此时电路中的电流最小， 由图乙可知，此时电路中的电流I1＝2A， 因并联电路中各支路独立工作、互不影响， 所以，S和S1都闭合时，通过R1的电流为2A不变， 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和， 所以，通过R2支路的电流：I2＝I﹣I1＝3A﹣2A＝1A， 因并联电路中各支路两端的电压相等， 所以，由I可得，电热丝R2的阻值：R2220Ω； 电饭锅的高温烧煮的总电流I＝3A，则电饭锅的高温烧煮功率：Pw＝UI＝220V×3A＝660W； （2）由图丙可知，当电路中的总电流I1＝2A时的加热时间t1＝5min+10min＝15min＝900s， 当电路中的总电流I＝3A时的加热时间t2＝10min+5min＝15min＝900s， 30min内煮好一锅米饭，所消耗的总电能： W＝W1+W2＝UI1t1+UIt2＝220V×2A×900s+220V×3A×900s＝9.9×105J； （3）电饭锅在0～10min内消耗的电能：W′＝UIt3＝220V×3A×10×60s＝3.96×105J； 不计热损失，水和米的混合物吸收的热量Q吸＝W′＝3.96×105J； 由Q吸＝cmΔt可知，水和米的混合物的升高温度：Δt66℃； 由Δt＝t﹣t0可知，水和米的混合物的末温t＝Δt+t0＝66℃+20℃＝86℃； （4）1600imp/（kW•h）表示电路中用电器每消耗1kW•h电能，电能表的指示灯闪烁1600次， 则电能表的指示灯闪烁160次，电饭锅消耗的电能：W″0.1kW•h； 该电饭锅在高温烧煮时的实际功率：P0.6kW＝600W。 答：（1）220；660； （2）用该电饭锅设定在30min内煮好一锅米饭，所消耗的总电能为9.9×105J； （3）若不计热损失，这个电饭锅在0～10min内正常烧煮时，能把质量为1.5kg的水和米的混合物由20℃加热到86摄氏度； （4）该电饭锅在高温烧煮时的实际功率是600W。 14．（2024秋•重庆校级期末）在如图所示的电路中，电源电压和灯泡电阻不变，电阻R2＝100Ω，灯L标有“6V 1.8W”的字样，电流表量程为0～3A，电压表量程为0～15V，滑动变阻器R1上标有“80Ω 0.2A”的字样。只闭合S、S2、S3，电流表的示数为0.18A。求： （1）电源电压； （2）闭合S、S1、S4，移动滑片，在安全前提下，灯泡L的最大电功率和最小功率之比； （3）任意闭合开关和调节滑片，在保证电路安全的前提下，电路总功率的变化范围。 【解答】解：（1）只闭合S、S2、S3，只有R2接入电路，电流表的示数为0.18A， 则根据I可得电源电压为U＝IR2＝0.18A×100Ω＝18V； （2）闭合S、S1、S4，滑动变阻器与小灯泡串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压。 根据P可得小灯泡的电阻：； 根据I可得灯泡正常工作通过的电流：IL额0.3A， 已知滑动变阻器允许通过的最大电流为0.2A，在安全前提下，则电路中的最大电流为0.2A，此时小灯泡的最大功率：； 当滑动变阻器接入电路的阻值最大为80Ω时，总电阻最大，电路中的电流最小， 由电阻的串联和欧姆定律可得最小电流：I小0.18A， 此时电压表的示数：UV大＝I小R1大＝0.18A×80Ω＝14.4V＜15V，则变阻器接入电路的最大阻值能调到80Ω，此时电流最小为0.18A， 灯泡L的最小功率为：PLmin＝I小2RL＝（0.18A）2×20Ω＝0.648W， 则灯泡L的最大电功率和最小功率之比为。 （3）当闭合S、S2、S3、S4时，两个电阻并联，此时总电阻最小，电路中的电流最大，通过滑动变阻器R1的最小电流为，此种连接方式不可取。 当闭合S、S4时，R1与L串联，此时电路中允许通过的最大电流为0.2A； 闭合S、S2、S3时，电路中只有R2，通过定值电阻R2的电流为， 比较可得，电路中最大电流为0.2A，电路总功率的最大值为P最大＝UI最大＝18V×0.2A＝3.6W， 当闭合S、S2时，R2与灯泡L串联，此时总电阻最大，电路中的电流最小，总功率最小，最小总功率为， 任意闭合开关和调节滑片，在保证电路安全的前提下，电路总功率的变化范围为2.7W～3.6W。 答：（1）电源电压为18V； （2）闭合S、S1、S4，移动滑片，在安全前提下，灯泡L的最大电功率和最小功率之比为100：81； （3）任意闭合开关和调节滑片，在保证电路安全的前提下，电路总功率的变化范围为2.7W～3.6W。 15．（2025春•重庆月考）一款小型电火锅如图甲所示，通过挡位开关实现高、中、低三挡控温功能；图乙是它的简化电路图，R1、R2、R3均为加热电阻（阻值保持不变）。已知R2的阻值为66Ω，电火锅的部分参数如下表所示。求： （1）R1的阻值； （2）电火锅在中温挡工作时的功率； （3）某次使用时，在标准大气压下，用高温挡将1kg水从20℃加热到沸腾，用时5.6min，不计热量损失，该电火锅高温挡的实际功率。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 额定电压 220V 低温挡功率 220W 中温挡功率 W 高温挡功率 1100W 【解答】解：（1）由图乙知，开关接高温触点时，电阻R3单独在电路中工作， 根据P可知R3的阻值：R344Ω， 开关接低温触点时，电阻R1、R3串联在电路中，电路的总电阻R220Ω， 根据电阻串联的特点知， R1＝R﹣R3＝220Ω﹣44Ω＝176Ω； （2）中温挡R2和R3串联，电路的总电阻R'＝R2+R3＝66Ω+44Ω＝110Ω； 电火锅在中温挡工作时的功率P中440W； （3）水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J， 不计热损失时，电火锅消耗的电能：W＝Q吸＝3.36×105J， 实际功率：P实1000W。 答：（1）R1的阻值为176Ω； （2）电火锅在中温挡工作时的功率为440W； （3）该电火锅高温挡的实际功率为1000W。 16．（2024•岳麓区校级开学）如图所示，电源电压及灯泡电阻保持不变，小灯泡L额定电压为5V，当开关S1断开、S2闭合，此时电流表示数为0.5A，小灯泡正常发光，电路的总功率为P1；当开关S1闭合、S2断开，R2滑片移到最大值R2max，此时电流表示数为0.2A，电路的总功率为P2，当开关S1、S2断开，滑片从最下端往上移到某一位置时，电压表V1、V2的示数变化量之比为2：1，求： （1）P1：P2的比值； （2）电源电压； （3）若电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程均为0～9V，当开关S1闭合，S2断开，在保证电路安全的条件下，整个电路消耗的最大总功率和最小总功率分别是多少？ 【解答】解：（1）当开关S1断开、S2闭合，变阻器R2被短接，电路等效为R1与L串联，电流表测量电路中的电流I1＝0.5A，电压表V1测量电源电压，电压表V2测量R1两端的电压； 灯泡正常发光，灯泡两端的电压为其额定电压U额＝5V，电路中通灯泡的电流：I额＝I1＝0.5A， 根据欧姆定律可得，灯泡的电阻：RL10Ω； 由P＝UI可知，电源电压为U，电路的总功率：P1＝UI1； 当开关S1闭合、S2断开，R2滑片移到最大值R2max，变阻器R2与灯泡串联，电流表测量电路中的电流I2＝0.2A，电压表V1测量灯泡两端的电压，电压表V2测量R2两端的电压； 电路的总功率：P2＝UI2， 则P1、P2的比值：； （2）当开关S1、S2断开，R1、R2和灯泡串联，电压表V1测量R1与灯泡两端的总电压，电压表V2测量R1与R2两端的总电压； 因为灯泡和定值电阻的阻值不变，当滑片从最下端往上移到某一位置时，变阻器的阻值变小，电路中的电流变大，R1和灯泡两端的电压升高，变阻器两端的电压降低，因为电压表V1的示数：U01＝U1+UL，所以电压表V1示数的变化量ΔU01等于灯泡两端电压变化量ΔUL与R1两端电压变化量之和ΔU1，即ΔU01＝ΔU1+ΔUL， 电压表V2示数U02，由串联电路电压规律可得：电源电压U＝UL+U02，电源电压不变，所以电压表V2示数的变化量ΔU02等于灯泡两端电压的变化量ΔUL，即ΔU02＝ΔUL， 由题意可得，电压表V1、V2的示数变化量之比为：ΔU01，：ΔU02＝2：1， 所以，， 整理可得ΔU1＝ΔUL，所以R1＝RL＝10Ω，R2max＝40Ω； 根据当开关S1断开、S2闭合时，电路中的电流为0.5A，根据欧姆定律可得： I10.5A， 当开关S1闭合、S2断开，R2滑片移到最大值R2max时，电路中的电流为0.2A， 所以：I20.2A， 由此可得，，即R2max＝2.5R1+15Ω； 所以，R2max＝40Ω； 根据当开关S1断开、S2闭合时，电路中的电流为0.5A， 根据欧姆定律可得，电源电压：U＝I1（R1+RL）＝0.5A×（10Ω+10Ω）＝10V； （3）当开关S1闭合，S2断开，灯泡和变阻器R2串联，电压表V1测灯泡两端的电压，电压表V2测变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流， 电流表的量程为0～0.6A，小灯泡的额定电流为0.5A，因串联电路中电流处处相等，则在保证电路安全的条件下，电路中的最大电流I大＝I额＝0.5A， 则电路的最大总功率：P大＝UI大＝10V×0.5A＝5W； 当变阻器的接入电阻最大R2max＝40Ω时，电路中的电流最小： I小0.2A， 由欧姆定律可得，变阻器两端的电压（即电压表V2的示数）：U2大＝R2maxI小＝40Ω×0.2A＝8V＜9V（电压表量程0～9V），所以电路安全， 则电路的最小总功率：P小＝UI小＝10V×0.2A＝2W。 答：（1）P1：P2的比值为5：2； （2）电源电压为10V； （3）若电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程均为0～9V，当开关S1闭合，S2断开，在保证电路安全的条件下，整个电路消耗的最大总功率为5W，最小总功率是2W。 17．（2018春•龙湖区校级月考）小强利用压力传感器、电磁继电器、阻值可调的电阻R等元件，设计了一个汽车超载自动报警电路，如图甲所示。他了解到这种压力传感器所受压力越大时，输出的电压U就越大，二者的关系如图乙所示。闭合开关S，当继电器线圈中电流大于20毫安时，衔铁被吸合。已知传感器的输出电压U即为继电器控制电路的电源电压，线圈的电阻为20Ω。 （1）车辆不超载时，工作电路中绿灯亮；当传感器所受压力增大到一定程度时，红灯亮，说明汽车超载，请你判断灯　L1　 （选填“L1”或“L2”）是绿灯。 （2）利用小强设计的装置为某水平公路桥报警，R的阻值为10Ω，则此桥允许通过车辆的最大质量为多少吨？（g取10N/kg） 【解答】解：（1）由图示可知，车辆不超载时，衔铁接上端，L1亮，车辆超载时，衔铁接下端，L2亮，由题意知，L2是红灯，L1是绿灯。 （2）R的阻值为10Ω，线圈的电阻为20Ω，则由串联电路特点可知总电阻为R'＝10Ω+20Ω＝30Ω， 电路中的最小电流为I＝0.02A；由欧姆定律可知，电源的电压为：U＝IR'＝0.02A×30Ω＝0.6V， 由图象可知，此时对应的压力为F＝1.2×105N；汽车在水平面上，压力等于重力：G＝F＝1.2×105N； 则桥允许通过车辆的最大质量为m12000kg＝12t。 故答案为：（1）L1；（2）此桥允许通过车辆的最大质量为12吨。 18．如图甲所示是一家庭燃气报警器的部分电路示意图，其中控制电路中的R1是由气敏电阻制成的传感器，R1的阻值与燃气的浓度的关系如图乙。出厂预设当燃气浓度达到4%时报警，出厂测试时，控制电路的电源电压U1为3伏且保持恒定，闭合开关S1、S2，移动滑动变阻器R2滑片P的位置，当控制电路中的电流为0.03安，电磁铁A恰好能将衔铁B吸下，工作电路中相应的灯亮起而报警。（电磁铁线圈的阻值忽略不计） （1）该报警器要达到出厂预设值，滑动变阻器接入电路的阻值有多大？ （2）某场地安装该报警器后，想让报警器更灵敏一些，滑动变阻器滑片向 　下　 滑动（选“上”或者“下”）。 【解答】解：（1）闭合开关，左侧控制电路两电阻串联接入，当燃气浓度达到4%时，根据图乙可知，气敏电阻的阻值为40Ω， 由欧姆定律可知，此时电路的总电阻：R总100Ω， 因串联电路总电阻等于各部分电阻之和，所以滑动变阻器接入电路的阻值：R2＝R总﹣R1＝100Ω﹣40Ω＝60Ω； （2）根据图乙可知，想让报警器更灵敏一些，即燃气浓度更低一些，根据图乙可知气敏电阻的阻值变大，为保证报警时电路电流仍为0.03A，由欧姆定律可知当电压一定时，需控制电路中的总电阻不变，因此应调节滑片使滑动变阻器接入电路的阻值减小，故将滑片向下滑动。 故答案为：（1）该报警器要达到出厂预设值，滑动变阻器接入电路的阻值为60Ω；（2）下。 19．图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅，其简化电路如图乙所示。它通过电热丝R1来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，断开开关S。求： （1）将5×10﹣3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量。[c空气取1.0×103J/（kg•℃）] （2）工作电路中电热丝R1与指示灯支路并联。已知R1的额定电压为220V，额定功率为1210W。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A，此时指示灯支路的功率。 （3）控制电路电源电压恒定，通过调节变阻器R3接入电路的阻值来设置加热温度，电阻R2置于温度监测区域，它的阻值随温度变化的关系如图丙所示。当加热温度设定为150℃，R3的阻值调为100Ω时，闭合开关S，电磁继电器（不计线圈的电阻）的衔铁被吸下，工作电路接通，开始加热；直到温度达到150℃时，衔铁向上弹起，停止加热。则当R3的阻值调为80Ω时，对应的加热温度设定为多少？ 【解答】解：（1）将5×10﹣3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量Q＝cmΔt＝1.0×103J/（kg•℃）×5×10﹣3kg×（200℃﹣20℃）＝900J； （2）R1的额定电流I额5.5A； 指示灯支路的电流I指＝I﹣I额＝5.55A﹣5.5A＝0.05A； 指示灯支路消耗的功率P指＝UI指＝220V×0.05A＝11W； （3）R3的阻值调为100Ω，加热温度设定为150℃，R2的阻值是30Ω，衔铁向上弹起，停止加热。此时的总电阻R＝R2+R3＝30Ω+100Ω＝130Ω； 当R3的阻值调为80Ω时，由于衔铁被吸下时的电流不变，电源电压也不变，则总电阻不变。 所以此时R′2＝R﹣R′3＝130Ω﹣80Ω＝50Ω； 由图丙可知，温度为200℃； 答：（1）将5×10﹣3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量是900J； （2）指示灯支路消耗的功率是11W； （3）当R3的阻值调为80Ω时，对应的加热温度设定为200℃。 20．（2025•亭湖区一模）如图甲所示是某兴趣小组设计的家庭燃气报警器电路示意图，其中电源电压保持恒定，R1是由气敏材料制成的传感器，其阻值与燃气（主要成分为甲烷）的浓度的关系如下表：R2为滑动变阻器通过移动滑片P的位置来设定燃气报警值：两个小灯泡的额定功率均为6W均能正常工作，该报警器初始设置在3%的燃气浓度报警，此时电流表的读数为0.3A，电磁铁A恰好能将衔铁B吸下（电磁铁线圈阻值忽略不计） R1阻值与天然气的关系 燃气浓度 传感器阻值Ω 0% 55 2% 33 4% 23 6% 20 （1）报警器报警时，　L1　 灯亮。（选填“L1”或“L2”） （2）该报警器初始设置在3%的燃气浓度报警，测试时，报警器传感器始终处于3%的燃气中，闭合开关S，滑动变阻器滑片P从一端移到另一端，测得电压表示数U与电流表示数的关系如图乙所示，则该报警器在待机时（燃气浓度为0%）消耗的总电功率为多少？ （3）若想让上述报警器在燃气浓度达到2%时就报警，那么该如何调节滑动变阻器，并请简述其中的科学原理。 【解答】解：（1）报警器报警时，电磁铁A恰好能将衔铁B吸下，由图甲可知，L1灯亮； （2）由甲电路图可知，控制电路中R1、R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流， 当R2接入电路中的电阻为零时，电路中的电流最大，图乙可知，I大＝0.4A， 由I可得，电源的电压： U＝I大R1＝0.4A×R1﹣﹣﹣﹣﹣﹣① 该报警器初始设置在3%的燃气浓度报警，电路图的电流I＝0.3A时，电压表的示数U2＝3V， 则变阻器接入电路中的电阻： R210Ω， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，电源的电压： U＝I（R1+R2）＝0.3A×（R1+10Ω）﹣﹣﹣﹣﹣② 由①②可得：U＝12V，R1＝30Ω， 由表格数据可知，该报警器在待机时，气敏电阻的阻值R1′＝55Ω， 则控制电路消耗的总功率： P控制2.2W， 该报警器在待机时消耗的总电功率： P＝P控制+PL2＝2.2W+6W＝8.2W； （3）要使在燃气浓度达到2%时就报警，此时的电流为0.3A，气敏电阻的阻值R1″＝33Ω， 此时电路中的总电阻： R40Ω， 则滑动变阻器接入电路中的电阻： R2′＝R﹣R1″＝40Ω﹣33Ω＝7Ω。 答：（1）L1； （2）该报警器在待机时消耗的总电功率为8.2W； （3）上述报警器在燃气浓度达到2%时就报警，调节滑动变阻器接入电路中的电阻为7Ω； 当燃气浓度达到2%时，R1和R2的总电阻达到40Ω，电路中的电流达到0.3A，报警器报警。 声明：试题解析著作权属所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2025/5/6 12:25:01；用户：陈殿坤；邮箱：18661962951；学号：19102655 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $$