内容正文:
专题14 电动率及家庭电路
考点01 电能、电功
考点02 电功率
考点03 电功率的测量
考点04 焦耳定律
考点05 家庭电路
考点06 电功率的综合计算
电能、电功
1.(2025·河北石家庄·一模)如图甲所示,这是小明家的电能表表盘,则他家同时使用的用电器总功率不能超过 W。春节期间,小明同爸妈回农村老家过年,出发前小明关闭家中其他用电器,仅让电冰箱(铭牌如图丁所示)工作,则仅此电冰箱正常工作8天,电能表的示数变为 。
2.(2025·河北保定·一模)如图所示为小明家月初时的电能表,此时电能表的示数是 kW·h。月末时电能表的示数为,若电费资费标准为0.52元/度,则小明家这个月需要缴纳电费 元。
3.(2025·河北石家庄·一模)小阳家12月底的电能表示数如图所示,他家11月底的电能表示数为1725.3 kW·h。若每度电费用为0.5元,则12月份小阳家应缴纳的电费为 元;为保证家庭电路的安全,小阳家同时工作的用电器最大总功率不能超过 W。
4.(2025·河北石邯郸·一模)2024年11月1日小明同学在家中进行科学实践活动,他断开了家里的其它用电器,只让空调工作,此时电能表的表盘如图所示。他观察到内电能表的表盘转过300转,则空调消耗的电能是 kW·h。若12月1日电能表的示数为电费为0.5元,小明家11月应交电费 元。
5.(2025·河北秦皇岛·一模)家用电能表如图所示,该电能表的示数为 kW·h,若家中仅有电饭锅工作,3min内电能表指示灯闪烁了400次,在这段时间内消耗的电能是 J。
6.(2025·河北石家庄·一模)某电热水壶有“加热”和“保温”两个挡位,其简化电路如图甲所示,R1、R2为阻值不变的加热电阻。开关S接 (选填“1”或“2”)时电热壶为加热挡位。小明为了测量电热壶的加热功率,他把家中的其它用电器都与电源断开,让电热壶在加热挡位工作,1min内电能表(如图乙)的转盘转动了22转,则电热壶的加热功率为 W,R1的阻值为 。
7.(2025·河北石家庄·一模)小明关闭家里的其他所有用电器,只用一台电热水壶烧水,经过水沸腾,观察到电能表的指示灯正好闪烁了150次,电能表的信息如图所示。该段时间内电热水壶消耗的电能为
J,实际功率为 W。
8.(2025·河北石家庄·一模)小董一家人出去旅游,家中只有冰箱、摄像头和路由器在工作,其中冰箱能效标识如图甲所示,后两者总功率为10W。出发和回家时,电能表示数如图乙所示,这段时间内小董家消耗电能 ,小董一家外出 天(电路其他元件损耗电能不计)。
9.(2025·河北衡水·一模)小明家一周前后电能表示数如图所示。其所在地每度电的电费0.5元。则本周应付电费 元。若电路中只有一个220V,1000W的电热水壶正常工作3min电能表的铝盘转 转。
10.(2025·河北石家庄·一模)小明家里的电能表表盘如图所示,该型号的电能表允许负载的最大电功率为
W;只让家中某电热水壶单独工作,发现在10min内该电能表脉冲指示灯闪烁了600次,则该电热水壶的实际功率为 W。
11.(2025·河北邢台·一模)小明家的电子式电能表表盘如图所示,此时电能表的读数为 kW·h,小明关闭家中的其他用电器,只将电饭锅单独接在电路中正常工作3min,电能表指示灯闪烁了64次,则该电饭锅的功率为 W,现有一个加热功率为2000W的电磁炉, (选填“可以”或“不可以”)将该电饭锅和电磁炉同时接入电路中正常工作。
12.(2025·河北石家庄·一模)为了人类社会的可持续性发展,人们越来越重视绿色能源的开发和利用。太阳能属于 能源(选填“可再生”或“不可再生”);如果一平方米的太阳能电池板一小时转化的电能是0.2kW·h,可以使500W的电吹风机工作 h。
电功率
1.(2025·河北邯郸·一模)已知,,某同学分别按照图甲和乙两种方式将电阻连接在一起,则( )
A.图甲中R1与R2的电流比
B.图乙中R1与R2的电压比
C.图甲与图乙的总电阻比
D.图甲与图乙的总功率比
2.(2025·河北石家庄·一模)如图1所示是物理创新小组设计的“闯红灯违规模拟记录器”,控制电路电源电压为6V,电磁继电器线圈电阻为10Ω,R为压敏电阻,其阻值大小随压力F的变化关系如图2所示。当光控开关接收到绿光时断开,工作电路中指示灯亮,电控照相机不工作,当光控开关接收到红光时自动闭合,且当压敏电阻受到车的压力增大到一定数值,控制电路中电流等于或大于0.06A时,电控照相机开始拍照,g取1。下列说法中正确的是( )
A.若要使质量较小的车闯红灯也能被拍下,可以适当减小线圈的匝数
B.a处是电控照相机,b处是指示灯
C.当控制电路中电流等于0.6A时,闯红灯的车对压敏电阻的压力为12000N
D.当质量为1200kg的车闯红灯时,控制电路消耗的总功率为0.9W
3.(2025·河北保定·一模)如图所示电路图中,电源电压不变,小灯泡L标有“6V 3W”字样,为滑动变阻器,定值电阻,a、b一个为电流表另外一个为电压表。当只闭合开关S且移动滑片P的位置时,两电表示数都会发生变化;当只闭合开关时,小灯泡恰好正常发光,此时电路消耗的功率为,下列说法正确的( )
A.a为电压表,b为电流表
B.电源电压为12V
C.当同时闭合开关,时,电路消耗的电功率为,则
D.当只闭合开关S且滑片P向左移动时,b示数的变化量与a示数的变化量之比变大
4.(2025·河北石家庄·一模)如图所示电路,滑动变阻器规格为“”,小灯泡的额定电压为,①为电流表或电压表。只要有开关闭合,移动滑片,①和电流表的示数都发生变化。只闭合开关将变阻器的滑片滑至中点时,小灯泡正常发光,且电流表A的示数为。只闭合开关,将变阻器的滑片滑至最左端,电流表的示数为。保证电路安全情况下,下列说法错误的是( )
A.电源电压为
B.小灯泡的额定功率为
C.当两个开关都闭合,滑动变阻器滑片滑至最左端时,电路总电阻最小并且电路安全
D.R的阻值为
5.(2025·河北石家庄·一模)图甲所示是利用热敏电阻测量温度的电路,图乙所示是热敏电阻的阻值随温度变化的关系图。电路中电源电压保持不变,热敏电阻的测温量程在~。在时,热敏电阻的阻值与滑动变阻器的滑片恰好在中点时的电阻相等,且此时灵敏电流表示数为。闭合开关,下列分析正确的是( )
A.电源电压为
B.保持变阻器滑片不动,随着温度减小电流表的示数变小,电路总功率变小
C.保持变阻器的滑片在中点,电路中电流为时,热敏电阻的温度为
D.若变阻器的滑片在右端不动,在热敏电阻的测温范围内,电路总功率的范围为0.18W~0.45W
6.(2025·河北石家庄·一模)图甲是一种呼气式酒精测试仪,其简化电路如图乙所示,气敏电阻(用符号“”表示)是酒精气体传感器,其阻值R随酒精气体浓度K变化的图像如图丙所示。已知电源电压为12V,R1是阻值为20Ω的定值电阻。设血液酒精浓度M=呼出酒精气体浓度 K×2500, 当血液酒精浓度时,属于饮酒驾驶。下列说法正确的是( )
A.酒精气体浓度越大,电路中电流表的示数越小
B.酒精气体浓度恰好达到饮酒驾驶标准时,R的阻值为32Ω
C.电流表示数为0.2A时,驾驶员属于饮酒驾驶
D.达到饮酒驾驶的情况下,电路消耗的最小功率为1.44W
7.(2025·河北唐山·一模)如图所示,电源电压为6V,R1、R3为定值电阻,R1=10Ω,R2为滑动变阻器,规格为“20Ω,1A”。只闭合开关S,将滑片P滑至阻值最大处,电流表A的示数为I1,R1的功率为P1;再闭合开关S1,电流表A的示数为I2,I1︰I2=1︰4;当开关S、S1、S2均闭合时,两电表可更换量程。下列说法正确的是( )
A.R3的阻值为15Ω
B.只闭合开关S,滑片P向左移动,电压表的示数增大
C.开关S、S1、S2均闭合,滑片P滑至阻值最大时,电路的总功率为40P1
D.开关S、S1、S2均闭合,在保证电路安全的情况下,电流表示数的最大值为2.5A
8.(2025·河北张家口·一模)如下图甲所示的电热杯垫有加热和保温两个挡位,图乙为其简化电路图,R1、R2为加热电阻丝(忽略温度对电阻的影响),已知电源电压U=10V且保持不变,,开关 闭合,电热杯垫处于保温挡;当电热杯垫处于加热挡时,其功率为30W,加热电阻丝R1消耗的功率为
W,加热电阻丝R₂的阻值为 Ω。
9.(2025·河北秦皇岛·一模)如图所示,是一种在家庭电路里的电能表,该电能表允许接入的最大功率为
W。若同得转盘在6min内转了125圈,则所按用电器总功率为 W。
电功率的测量
1.(2025·河北保定·一模)小明同学做测量小灯泡电阻和功率的实验,小灯泡标有“”字样。他连接的电路图如图甲:
(1)其中有一根导线连接错误,请你在错误的导线上画,并用笔画线代替导线画出正确的连接方式。
(2)电路改正后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片处于左端。
(3)闭合开关,发现小灯泡不发光,电压表的指针恰好满偏,电路存在一处故障是 。
A.小灯泡短路 B.电流表断路 C.变阻器断路 D.小灯泡断路
(4)排除故障,移动滑片,分别记录多组电压表与电流表示数并绘出图乙所示图像。根据图像的信息,计算小灯泡正常发光时的功率为。
(5)实验完毕,他还想验证一下另一只标有“0.25A”但使用时间比较长的小灯泡正常发光时的阻值是否如图丙提供的信息一样(丙图为与同型号新的小灯泡的图像)。他对甲图所示的电路图做了调整,一是电源电压调整到以上;二是 ;你估计一下这只小灯泡两端电压为时的阻值可能是 。(选填“20Ω”“24Ω”“26Ω”)
(6)【拓展】小明又设计了如图丙所示的电路,只用电压表来测量额定电压为的小灯泡正常发光时的电阻。已知滑动变阻器的最大阻值为,电源电压恒定,其测量过程如下:
①闭合开关、,断开,将滑动变阻器的滑片移到最上端,电压表示数为;
② (填三个开关闭合与断开情况),移动变阻器的滑片,使电压表示数为 ,这时小灯泡正常发光;
③闭合开关、,断开,保持滑动变阻器滑片的位置不变,电压表示数为;
④小灯泡正常发光时的电阻为 。
2.(2025·河北石家庄·一模)晓丹学习了电功率的知识后,在家中找来了一个标有额定电压为“6V”的小灯泡,为了测定该小灯泡的额定功率,她在学校的实验室找到了相关器材,并进行了如下实验,已知电源电压恒为10V。
(1)图甲是晓丹实验时连接的部分电路,请你用笔画线代替导线将电路连接完整,使得向左移动滑动变阻器时电流表示数变大;
(2)电路连接正确后,晓丹同学闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压,则电路的故障可能是 。
(3)故障排除后,若滑动变阻器的滑片在某一位置时,电压表示数为4.5V,为测量小灯泡的额定功率,则应将滑片向 (选填“左”或“右”)端移动;
(4)经过多次测量,晓丹根据测量的数据,绘制了小灯泡的I-U图像,如图乙所示,则该小灯泡的额定功率为 W;
(5)晓丹通过实验发现灯丝电阻随温度的升高而变大。当小灯泡的实际电流为额定电流一半时,其实际功率为P1,当实际电压为额定电压一半时,其实际功率为P2,则P1 (选填“大于”“等于”或“小于”)P2。
(6)另一名同学设计了如图丙所示电路,来测量额定电压为U额的小灯泡的额定功率。电源电压不变但未知、电阻的阻值为R0,请你将实验步骤补充完整。
①只闭合开关S1,将滑动变阻器的滑片移至最左端,读出电压表V1的示数为U1;
②断开开关S1,将变阻器滑片移至最右端后闭合开关S2,再次调节滑片,直到电压表V1的示数为 ,此时小灯泡正常发光,电压表V2的示数为U2;
③小灯泡额定功率的表达式是P额= (用字母R0、U额、U1、U2表示)。
3.(2025·河北唐山·一模)小兵同学通过实验测量小灯泡、的额定功率,、分别标有“”和“”字样,电源电压恒为,电压表只有量程可以用。
(1)连接电路时开关应该 ;
(2)如图①所示,是小兵设计的测L1额定功率的实验电路图,请在图②中用笔画线代替导线,完成实物电路的连接(要求滑片向A端移动小灯泡变暗);
(3)闭合开关,小兵发现不发光,电流表有示数,电压表无示数,则电路的故障可能是 (选填“断路”或“短路”);
(4)排除故障后,按实验规范操作,闭合开关,电压表示数为,电流表示数如图③所示,读数为 A,调节滑片P得到表中的数据,则的额定功率为 。
实验次数
1
2
3
电压/V
1
2.5
2.8
电流/A
0.3
0.32
(5)若将滑片移动到某一位置时,两端的实际电压为其额定电压的一半,此时的实际功率 (选填“>”“<”或“=”)。
【拓展】实验结束后,小红设计了如图所示的电路来测量额定电压为小灯泡的额定电功率。已知电源电压为,定值电阻的阻值为。实验操作如下:①开关、闭合、断开,调节滑动变阻器的滑片,使小灯泡正常发光;②保持滑片位置不动,开关闭合,断开,此时电压表的示数为。小灯泡正常发光时的电功率是 W。
焦耳定律
1.(2025·河北沧州·一模)根据如图所示实验回答下列问题。
如图丙所示的装置是用来研究电阻丝产生的热量与 的关系。根据 定律,要使实验现象更明显,应该将换成阻值更 (选填“大”或“小”)的电阻。
2.(2025·河北石家庄·一模)如图为探究“焦耳定律”的实验装置,两个透明容器中密封着等量的空气,将未知电阻的两根电阻丝 R1、R2串联在电路中。组装实验装置后,初始液面高度相同的U形管 (选填“是”或“不是”)连通器。只闭合开关S0,若,通电一段时间后,发现 (选填“甲”或“乙”)U形管两侧液面高度差更大。若将R1换成与R2阻值相同的定值电阻,同时闭合S0和S1,是为了探究电流通过导体产生的热量与 的关系。
家庭电路
1.(2025·河北石家庄·一模)“珍爱生命,安全用电”。关于家庭电路和安全用电,下列说法正确的是( )
A.家庭电路中,空气开关跳闸,一定是某处发生了短路
B.使用试电笔时,手应接触笔尖金属体
C.洗衣机在工作时,金属外壳应与零线相连
D.同一插排上用电器不能太多,否则容易引起线路故障,甚至发生火灾
2.(2025·河北石家庄·一模)电给我们的生活带来了极大的便利,只有做到安全用电,电才能更好地为人类服务。关于安全用电,下列做法正确的是( )
A.发现有人触电,立即切断电源后再施救
B.电冰箱可以使用两脚插头
C.使用试电笔时不能接触笔尾的金属体
D.导线绝缘皮破损的插头可以继续使用
3.(2025·河北石家庄·一模)图所示是一款多孔插座,其技术参数为:额定电压220V,最大电流10A。下列说法正确的是( )
A.插座使用时可用湿布擦去表面灰尘
B.手机充电完成后应及时将充电器拔下
C.插座中多组插孔之间的连接方式是串联
D.标有“220V 3000W”的空调可使用该插座
4.(2025·河北张家口·一模)一款塔式多孔插座如图所示,关于该插座的接线和使用方法正确的是( )
A.插座内可以只接火线和零线
B.插座通电后不可用湿布擦去表面灰尘
C.插座上连接的各用电器之间是串联的
D.该插座可以接入多个大功率用电器同时工作
5.(2025·河北秦皇岛·一模)安全用电是每一位公民的必备素质。在家庭电路中,下列做法符合安全用电的是( )
A.使用测电笔时手与笔尖金属体接触 B.电冰箱的金属外壳需连接地线
C.将开关安装在灯泡和零线之间 D.湿抹布可擦拭工作中的台灯
6.(2025·河北石家庄·一模)如图所示的各种做法中,符合安全用电原则的是( )
A.图甲开关要接在火线与用电器之间
B.图乙同时使用多个大功率用电器
C.图丙人站在干燥的木凳上,双手同时触摸火线和零线
D.图丁冰箱的三角插头中较长插脚去掉后,直接插入两孔插座中使用
7.(2025·河北石家庄·一模)下列关于安全用电的说法正确的是( )
A.手机充电器可以永久地插在插座上
B.在雷雨天时我们应尽快躲到大树下避雨
C.人站在绝缘凳上接触火线一定不会触电
D.家庭电路中空气开关跳闸可能是因为电路中出现短路
8.(2025·河北石家庄·一模)如图所示是小华家中电路的一部分,下列说法正确的是( )
A.电冰箱接入三孔插座后,其外壳与零线相连
B.断开开关时,站在地上的人接触A点会触电,接触B点不会触电
C.可以用漏电保护器来代替保险丝
D.为了用电安全,应在乙处安装开关,甲处安装电灯
9.(2025·河北唐山·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安全隐患。关于安全用电,下列说法不正确的是( )
A.使用试电笔时,手不能接触笔尾金属 B.开关必须接在用电器和火线之间
C.非专业人员不靠近高压带电体 D.不可以用铜丝、铁丝代替保险丝
电功率综合计算
1.(2025·河北邯郸·一模)在如图所示的电路中,R1的阻值是30Ω,闭合开关S,电流表A1的示数是0.2A,电流表A的示数是0.5A。求:
(1)电源电压;
(2)电阻R2的阻值。
(3)如果把R1和R2串联起来仍然接在原来的电源下,则此时整个电路的电功率是多大。
2.(2025·河北沧州·一模)如图甲所示,电源电压为18V,已知小灯泡L上标有“5V,0.5A”字样,且灯丝电阻不随温度变化,,滑动变阻器R的最大阻值为。
(1)求小灯泡的电阻;
(2)只闭合S、,移动滑动变阻器滑片P,变阻器两端电压与其连入电路的电阻关系如图乙所示;当滑片置于某点a时,电压表示数。求电路中的电流;
(3)已知电压表量程为,电流表量程为。在保证电路安全的情况下,只闭合S、S2时,求电路消耗总功率的变化范围。
3.(2025·河北石家庄·一模)在如图所示的电路中,灯泡铭牌上标有“15V 6W”字样,电源电压不变,滑动变阻器R2上标有“20Ω 2A”字样,闭合S、S1、S2,,将滑动变阻器滑片调至最左端,此时灯泡L正常发光,电流表示数为0.6A,求:
(1)灯泡正常发光电阻RL;
(2) R1的阻值;
(3)闭合 S、S1,断开S2后,从15Ω和24Ω的两个电阻中选择一个来替代电阻R1,要求:在移动变阻器的滑片P的过程中,使电流表和电压表的示数分别能达到某个量程的最大值,且电路能正常工作。
①应选择的电阻阻值;
②满足上述要求时,电路消耗电功率的最小值和最大值的比值。
4.(2025·河北石家庄·一模)如图所示,电源电压恒为15V,小灯泡标有“12V 6W”字样(小灯泡的电阻不随温度变化),滑动变阻器上标有“50Ω 1A”字样,电压表的量程为0~15V,电流表的量程为0~0.6A。求:
(1)小灯泡正常发光时的电阻;
(2)为了保证电路安全,滑动变阻器接入电路的阻值范围;
(3)调节滑片,当小灯泡正常发光时,保持滑片的位置不变,用定值电阻R0替换小灯泡,替换前后,电路的总功率变化了1.5W。求R0可能的电阻值。
5.(2025·河北张家口·一模)在如图所示电路中,电源电压不变,滑动变阻器R2有“30Ω 1A”和“50Ω 1A”两种规格可以选择,电流表A接入0~0.6A量程。将电压表V1、V2分别并联在电路中两个不同位置,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向M点移动的过程中,发现两电压表中仅有一个示数发生变化,且当滑片P在某位置时,V1、V2、A三个电表示数分别为8V、12V、0.2A,当滑片P在M点时电流表A示数为0.4A。
(1)求电源电压U。
(2)计算说明电压表V1的接入位置及滑动变阻器R2的规格。
(3)在保证电路正常工作的情况下,将滑动变阻器滑片P从M点向左移动的过程中,求电阻R1消耗的电功率变化量的最大值。
6.(2025·河北保定·一模)如图所示电路,电源电压不变,是定值电阻,滑动变阻器上标有“ 2A”字样,电流表的量程为,两电压表的量程均为。闭合开关,当滑片置于最右端时,电压表的示数为3V,电流表的示数为0.3A。求:
(1)的阻值和电源电压。
(2)在保证电路安全时,消耗的最大功率。
(3)用电阻替换,其他各处连接不变。闭合开关,在保证电路安全的情况下,调节滑片,电压表示数的最大值与最小值之差为9V。求可能的阻值。(解答时,要求有必要的文字说明、公式、计算步骤等,只写最后结果不得分)
7.(2025·河北保定·一模)如图所示电路中,电源电压保持不变,小灯泡标有“6V 4.8W”字样,定值电阻的阻值为,滑动变阻器标有“”。当的滑片置于最左端时,只闭合开关,灯泡正常发光。
(1)求小灯泡的额定电流;
(2)滑片置于最左端,闭合、,求内电路产生热量;
(3)滑片置于最右端,只闭合,移动滑片,的电功率占电路总功率的比值最小,求的电功率。
8.(2025·河北秦皇岛·一模)如图所示的电路中,电源电压恒定,电压表的量程为0~15V,电流表的量程为0~3A,为定值电阻,滑动变阻器R的规格为“15Ω 2.5A”。灯L标有“15V 3.2W”的字样,当开关都闭合时,灯L恰好正常发光。求:
(1)电源电压;
(2)开关全部闭合,电路总功率的最小值;
(3)只闭合S,电路中最大电流与最小电流比值为3:1,在保证电路安全的情况下,定值电阻的可能值。
9.(2025·河北石家庄·一模)电热恒温箱是利用电热丝隔层加热,使物体干燥的设备,广泛应用于医疗、科研等行业部门。如图甲是一种显示电热恒温箱温度的原理图,其中R0为热敏电阻,虚线框部分置于恒温箱内。该电路中电源电压为18V,电压表测量范围为0~15V,电流表测量范围为0~100mA,定值电阻R1的阻值为200,热敏电阻R0的阻值随温度变化的关系如图乙所示。求:
(1)当恒温箱内的温度为50℃时,电流表的示数和电路的总功率;
(2)在电路安全前提下,此恒温箱内的最高温度;
(3)在电路安全前提下,为使恒温箱内的最高温度达到200℃,可在恒温箱外再串联一个定值电阻,求R2的最小阻值。
10.(2025·河北石家庄·一模)如图所示电路,电源电压恒定,灯泡L规格“10V 2W”。滑动变阻器R规格为“20Ω 1.5A”,电流表的测量范围为“0~3A”,电压表的测量范围为“0~15V”。闭合开关,将滑片移至中点时,小灯泡正常发光。
(1)求灯泡L正常发光时的电阻;
(2)求电源电压;
(3)现将定值电阻替换灯泡L,不改变电表测量范围,闭合开关,在确保电路安全的情况下移动滑片P,发现功率的最大值与最小值之比为9∶1,求的可能阻值。
11.(2025·河北石家庄·一模)如图所示电路,电源电压保持不变,滑动变阻器上标有“?Ω;2A”字样,电流表接入电路量程为,电压表接入量程为。闭合开关,调节滑动变阻器的滑片使滑动变阻器接入电路阻值为,此时电流表示数为,电压表示数为6V;
(1)求定值电阻的阻值和电源电压;
(2)求电路功率的最大值;
(3)移动滑动变阻器的滑片P,在保证电路安全的情况下,电压表示数的最大值与最小值之比为5︰1,求滑动变阻器连入电路的最大值。(解答时,要有必要的文字说明、公式和计算步骤等,只写最后结果不得分)
12.(2025·河北石家庄·一模)如图甲所示为小明新买的电热饭盒的简易电路图,R1和R2是两个电热丝,图乙是某次使用电热饭盒30min内其功率随时间的变化图像。求:
(1)本次使用电热饭盒共消耗的电能;
(2)电热丝R2的阻值;
(3)在实际使用过程中小明发现此饭盒保温功率太大,他想在不改变加热功率的情况下,将保温功率改为50W,请在图丙中作出改进后的电路,计算并标出相应的电阻值。
13.(2025·河北唐山·一模)如图所示,电源电压为,两个电压表量程均为,电流表量程为,定值电阻阻值为,滑动变阻器标有“”。闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片到某位置时,电流表的示数为。
(1)求电压表的示数;
(2)当滑片滑至最右端时,求的功率;
(3)用阻值为的定值电阻替换,在保证电路安全的情况下,移动滑动变阻器的滑片,若使两电压表示数之差最大不超过,求连入电路的阻值范围。
14.(2025·河北廊坊·一模)如图所示,灯L上标有“12V,3.6W”,定值电阻R1的阻值为,滑动变阻器R2上标有“50Ω,1A”。闭合、,灯L正常发光。
(1)求电源电压;
(2)求灯L正常发光时的电阻;
(3)断开、,用一个新的电源去替代原来的电源,电流表、电压表的量程分别为、。移动滑动变阻器滑片的过程中,要求两个电表先后均能达到满刻度,且电路正常工作。求允许替换电源的范围。
15.(2025·河北石家庄·一模)如图所示,电源电压不变,所选电流表量程为“”,电压表量程为“”,灯泡L标有“”字样,定值电阻阻值为,滑动变阻器的规格是“”,闭合开关S,移动滑片至某一位置时,灯泡正常发光,电压表的示数为11V,求:
(1)灯泡正常发光时的电阻;
(2)电源电压;
(3)若用定值电阻替换灯泡L,确保电路所有元件均安全使用的情况下,在移动变阻器滑片的过程中,电路的最大功率恰好是最小功率的3倍,求定值电阻的可能值。
16.(2025·河北唐山·一模)如图所示电路,电源电压恒为定值电阻的阻值为,滑动变阻器上标有“”的字样,电流表的量程每”,电压表的量程为“”。闭合开关,移动滑片至某一位置,电流表的示数为。
(1)求此时滑动变阻器接入电路的阻值。
(2)在电路安全的情况下,移动滑片,求电阻的最大功率。
(3)若用一定值电阻替换电阻,闭合开关后,在电路安全的情况下,移动滑片P,发现电压表示数的最大值与最小值之比为;求的可能值。
17.(2025·河北秦皇岛·一模)如图甲所示的电路,电流表量程为0~0.6A,小灯泡L标有“4V 2W”字样,闭合开关、,在确保电路安全的情况下,调整滑动变阻器滑片P位置,记录多能电压表示数U与相应的电流表示数I,并作出如图乙所示的图像。
(1)求电源的电压;
(2)求电阻R能达到的最大功率;
(3)断开,小灯泡正常发光时,求滑动变阻器的功率。
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专题14 电动率及家庭电路
考点01 电能、电功
考点02 电功率
考点03 电功率的测量
考点04 焦耳定律
考点05 家庭电路
考点06 电功率的综合计算
电能、电功
1.(2025·河北石家庄·一模)如图甲所示,这是小明家的电能表表盘,则他家同时使用的用电器总功率不能超过 W。春节期间,小明同爸妈回农村老家过年,出发前小明关闭家中其他用电器,仅让电冰箱(铭牌如图丁所示)工作,则仅此电冰箱正常工作8天,电能表的示数变为 。
【答案】 4400 6266.3
【来源】2025年河北省石家庄市第四十八中学中考一模物理试题
【详解】
[1]他家同时使用的用电器最大总功率是短时间内允许接入的最大负载功率为
[2]电冰箱正常工作8天消耗的电能为
电能表的示数变为
2.(2025·河北保定·一模)如图所示为小明家月初时的电能表,此时电能表的示数是 kW·h。月末时电能表的示数为,若电费资费标准为0.52元/度,则小明家这个月需要缴纳电费 元。
【答案】 5588.4 52
【来源】 2025年河北省保定市莲池区中考一模物理试题
【详解】
[1]电能表的最后一位是小数位,由图示电能表可知,电能表的示数是5588.4kW·h。
[2]则这个月消耗的电能为W=5688.4kW·h-5588.4kW·h=100kW·h=100度
电费资费标准是0.52元/度,则小明家这个月需要缴纳电费n=0.52元/度×100度=52元
3.(2025·河北石家庄·一模)小阳家12月底的电能表示数如图所示,他家11月底的电能表示数为1725.3 kW·h。若每度电费用为0.5元,则12月份小阳家应缴纳的电费为 元;为保证家庭电路的安全,小阳家同时工作的用电器最大总功率不能超过 W。
【答案】 150 4400
【来源】2025年河北省石家庄市18县中考一模物理试题
【详解】
[1]由图可知,小明家12月底电能表的读数为2025.3kW·h。12月份消耗的电能是
则12月份小明家应交的电费300kW·h×0.5元/kW·h=150元
[2]根据电能表可知,该电能表的工作电压是220V,允许通过的做大电流是20A,小阳家同时使用的用电器总功率不能超过
4.(2025·河北石邯郸·一模)2024年11月1日小明同学在家中进行科学实践活动,他断开了家里的其它用电器,只让空调工作,此时电能表的表盘如图所示。他观察到内电能表的表盘转过300转,则空调消耗的电能是 kW·h。若12月1日电能表的示数为电费为0.5元,小明家11月应交电费 元。
【答案】 0.1 60
【来源】2025年河北省邯郸市中考一模物理试题
【详解】
[1] 3000r/kW•h表示的是电路中每消耗1kW•h的电能,电能表转盘转3000转,电能表转盘转动300r时,空调消耗的电能
[2]由图可知,小刚在11月份消耗的电能W=368.6kW•h﹣248.6kW•h=120kW•h
应付电费0.5元/(kW·h)×120kW·h=60元
5.(2025·河北秦皇岛·一模)家用电能表如图所示,该电能表的示数为 kW·h,若家中仅有电饭锅工作,3min内电能表指示灯闪烁了400次,在这段时间内消耗的电能是 J。
【答案】 326.6
【来源】2025年河北省秦皇岛海港区中考一模物理试题
【详解】
[1]电能表的轴一位数是小数,由图得,该电能表的示数为326.6kW·h。
[2]若家中仅有电饭锅工作,3min内电能表指示灯闪烁了400次,在这段时间内消耗的电能是
6.(2025·河北石家庄·一模)某电热水壶有“加热”和“保温”两个挡位,其简化电路如图甲所示,R1、R2为阻值不变的加热电阻。开关S接 (选填“1”或“2”)时电热壶为加热挡位。小明为了测量电热壶的加热功率,他把家中的其它用电器都与电源断开,让电热壶在加热挡位工作,1min内电能表(如图乙)的转盘转动了22转,则电热壶的加热功率为 W,R1的阻值为 。
【答案】 1 1100 44
【来源】2025年河北省石家庄市裕华区中考一模物理试题
【详解】
[1]由图甲可知,当开关S接2时,R1、R2串联,根据串联电路的特点可知,此时电路中的总电阻最大,由可知,电路的总功率最小,电热水壶处于保温挡;当开关S接1时,只有R1工作,电路的总电阻最小,由可知,总功率最大,电热水壶处于高温挡。
[2]电能表的转盘转动了22转,电热水壶消耗的电能
电热水壶的加热功率
[3]R1的阻值
7.(2025·河北石家庄·一模)小明关闭家里的其他所有用电器,只用一台电热水壶烧水,经过水沸腾,观察到电能表的指示灯正好闪烁了150次,电能表的信息如图所示。该段时间内电热水壶消耗的电能为
J,实际功率为 W。
【答案】 1.8×105 500
【来源】2025年河北省石家庄市中考一模物理试题
【详解】[1]该段时间内电热水壶消耗的电能为
[2]电热水壶的实际功率为
8.(2025·河北石家庄·一模)小董一家人出去旅游,家中只有冰箱、摄像头和路由器在工作,其中冰箱能效标识如图甲所示,后两者总功率为10W。出发和回家时,电能表示数如图乙所示,这段时间内小董家消耗电能 ,小董一家外出 天(电路其他元件损耗电能不计)。
【答案】 12 10
【来源】2025年河北省石家庄市长安区中考一模物理试题
【详解】
[1]这段时间内小董家消耗电能
[2]由可得,电冰箱的平均电功率
小董家外出工作的时间为
9.(2025·河北衡水·一模)小明家一周前后电能表示数如图所示。其所在地每度电的电费0.5元。则本周应付电费 元。若电路中只有一个220V,1000W的电热水壶正常工作3min电能表的铝盘转 转。
【答案】 20 30
【来源】2025年河北省衡水市枣强县中考一模物理试题
【详解】
[1]小明家这周共消耗的电能
他家1周需要付的电费
[2]该电热水壶正常工作1min消耗的电能
电能表的铝盘转数
10.(2025·河北石家庄·一模)小明家里的电能表表盘如图所示,该型号的电能表允许负载的最大电功率为
W;只让家中某电热水壶单独工作,发现在10min内该电能表脉冲指示灯闪烁了600次,则该电热水壶的实际功率为 W。
【答案】 4400 1200
【来源】2025年河北省石家庄市藁城区中考一模物理试题
【详解】
[1]电能表允许通过的最大电流为20A,故电能表允许负载的最大电功率为
[2]在10min内电能表脉冲指示灯闪烁了600次,电热水壶消耗的电能
则电热水壶的实际功率
11.(2025·河北邢台·一模)小明家的电子式电能表表盘如图所示,此时电能表的读数为 kW·h,小明关闭家中的其他用电器,只将电饭锅单独接在电路中正常工作3min,电能表指示灯闪烁了64次,则该电饭锅的功率为 W,现有一个加热功率为2000W的电磁炉, (选填“可以”或“不可以”)将该电饭锅和电磁炉同时接入电路中正常工作。
【答案】 5546.7 800 可以
【来源】2025年河北省邢台市平乡县中考一模物理试题
【详解】
[1]电能表读数时,最后一位是小数位,该电能表的读数为5546.7kW·h。
[2]电饭锅正常工作3min消耗的电能
电饭锅的功率
[3]小明家允许使用的用电器最大功率Pmax=UI=220V×20A=4400W
电饭锅和电磁炉的总功率P总=P+P炉=800W+2000W=2800W<4400W
因此可以将电饭锅和电磁炉同时接入电路中正常工作。
12.(2025·河北石家庄·一模)为了人类社会的可持续性发展,人们越来越重视绿色能源的开发和利用。太阳能属于 能源(选填“可再生”或“不可再生”);如果一平方米的太阳能电池板一小时转化的电能是0.2kW·h,可以使500W的电吹风机工作 h。
【答案】 可再生 0.4
【来源】2025年河北省石家庄晋州市中考一模物理试题
【详解】
[1]太阳能可以从自然界源源不断地得到补充,属于可再生能源。
[2]如果一平方米的太阳能电池板一小时转化的电能是0.2kW·h,可以使500W的电吹风机工作的时间
电功率
1.(2025·河北邯郸·一模)已知,,某同学分别按照图甲和乙两种方式将电阻连接在一起,则( )
A.图甲中R1与R2的电流比
B.图乙中R1与R2的电压比
C.图甲与图乙的总电阻比
D.图甲与图乙的总功率比
【答案】D
【来源】2025年河北省邯郸市第二十五中学中考一模物理试题
【详解】
A.图甲中两个电阻串联,电流处处相等,故,故A错误;
B.图乙中两个电阻并联,各支路电压相等,故,故B错误;
CD.图甲中两个电阻串联,总电阻为,图乙中两个电阻并联,总电阻为,则;根据,可知图甲与图乙的总功率比为故C错误,D正确。
故选D。
2.(2025·河北石家庄·一模)如图1所示是物理创新小组设计的“闯红灯违规模拟记录器”,控制电路电源电压为6V,电磁继电器线圈电阻为10Ω,R为压敏电阻,其阻值大小随压力F的变化关系如图2所示。当光控开关接收到绿光时断开,工作电路中指示灯亮,电控照相机不工作,当光控开关接收到红光时自动闭合,且当压敏电阻受到车的压力增大到一定数值,控制电路中电流等于或大于0.06A时,电控照相机开始拍照,g取1。下列说法中正确的是( )
A.若要使质量较小的车闯红灯也能被拍下,可以适当减小线圈的匝数
B.a处是电控照相机,b处是指示灯
C.当控制电路中电流等于0.6A时,闯红灯的车对压敏电阻的压力为12000N
D.当质量为1200kg的车闯红灯时,控制电路消耗的总功率为0.9W
【答案】D
【来源】2025年河北省石家庄市第四十八中学中考一模物理试题
【详解】
A.若要使质量较小的车闯红灯,压力较小,由图-2知力敏电阻阻值较大,电路中的电流较小,要是工作电路闭合,必须增大电磁铁的磁性,增大线圈的磁性可增多线圈的匝数或增大电流,此时可增多线圈的匝数,故A错误;
B.当光控开关接收到绿光时,开关断开,衔铁不被吸下,工作电路不工作,a处是指示灯,b处是电控照相机,故B错误;
C.控制电路的电压已知,到电流为0.06A时,控制电路的总电阻
力敏电阻R=R总-R1=100Ω-10Ω=90Ω
由图-2知,此时压力F=4000N,故C错误;
D.质量为1200kg的车闯红灯时,压力F=G=mg=1200kg×10N/kg=12000N
从图-2中可知力敏电阻的阻值R′=30Ω,
此时控制电路消耗的总功率
故D正确。
故选D。
3.(2025·河北保定·一模)如图所示电路图中,电源电压不变,小灯泡L标有“6V 3W”字样,为滑动变阻器,定值电阻,a、b一个为电流表另外一个为电压表。当只闭合开关S且移动滑片P的位置时,两电表示数都会发生变化;当只闭合开关时,小灯泡恰好正常发光,此时电路消耗的功率为,下列说法正确的( )
A.a为电压表,b为电流表
B.电源电压为12V
C.当同时闭合开关,时,电路消耗的电功率为,则
D.当只闭合开关S且滑片P向左移动时,b示数的变化量与a示数的变化量之比变大
【答案】C
【来源】2025年河北省保定市竞秀区中考一模物理试题
【详解】
A.电压表应该并联在电路中,电流表应该串联在电路中。若a为电压表,b为电流表,当只闭合开关S且移动滑片P的位置时,两电表示数都不会发生变化,故a为电流表,b为电压表,故A错误;
B.当只闭合开关时,小灯泡恰好正常发光,此时灯泡与定值电阻串联,电流为,电源电压为,此时电路消耗的功率为,故B错误;
C.当同时闭合开关,时,只有定值电阻接入电路,电路消耗的电功率为,则,故C正确;
D.当只闭合开关S且滑片P向左移动时,此时定值电阻与滑动变阻器串联,且滑动变阻器接入阻值逐渐变大,a为电流表,b为电压表,根据欧姆定律,电阻增大时,电流会减小,因此电流表a的示数会变小。同时,由于电阻增大,滑动变阻器分得的电压会变大,因此并联在电阻两端的电压表b的示数会变大,b示数的变化量与a示数的变化量之比等于定值电阻阻值,即比值不变,故D错误。
故选C。
4.(2025·河北石家庄·一模)如图所示电路,滑动变阻器规格为“”,小灯泡的额定电压为,①为电流表或电压表。只要有开关闭合,移动滑片,①和电流表的示数都发生变化。只闭合开关将变阻器的滑片滑至中点时,小灯泡正常发光,且电流表A的示数为。只闭合开关,将变阻器的滑片滑至最左端,电流表的示数为。保证电路安全情况下,下列说法错误的是( )
A.电源电压为
B.小灯泡的额定功率为
C.当两个开关都闭合,滑动变阻器滑片滑至最左端时,电路总电阻最小并且电路安全
D.R的阻值为
【答案】C
【来源】2025年河北省石家庄市长安区中考一模物理试题
【详解】如果①为电流表,则滑动变阻器被短路,当开关闭合,移动滑片时,电流表A的示数不会发生变化,与题意不符,所以①为电压表;
只闭合开关,将变阻器的滑片滑至中点时,变阻器连入电路,滑动变阻器接入的阻值为
小灯泡正常发光,则小灯泡两端的电压为,电流表A的示数为,则变阻器两端的电压
电源电压,故A正确,A不符合题意;
B.小灯泡的额定功率为,故B正确,B不符合题意;
D.只闭合开关,将变阻器的滑片滑至最左端,变阻器连入电路的电阻为0,此时电路中的电流,则R的阻值为,故D正确,D不符合题意;
C.当两个开关都闭合,灯泡和R并联,电源电压为4.5V,大于小灯泡的额定电压,小灯泡不能正常发光,故C错误。
故选C。
5.(2025·河北石家庄·一模)图甲所示是利用热敏电阻测量温度的电路,图乙所示是热敏电阻的阻值随温度变化的关系图。电路中电源电压保持不变,热敏电阻的测温量程在~。在时,热敏电阻的阻值与滑动变阻器的滑片恰好在中点时的电阻相等,且此时灵敏电流表示数为。闭合开关,下列分析正确的是( )
A.电源电压为
B.保持变阻器滑片不动,随着温度减小电流表的示数变小,电路总功率变小
C.保持变阻器的滑片在中点,电路中电流为时,热敏电阻的温度为
D.若变阻器的滑片在右端不动,在热敏电阻的测温范围内,电路总功率的范围为0.18W~0.45W
【答案】B
【来源】2025年河北省石家庄市中考一模物理试题
【详解】
A.由乙图可知,温度为50℃时,热敏电阻的阻值为100Ω,与滑动变阻器的滑片恰好在中点时的电阻相等,则滑动变阻器此时的阻值为100Ω,滑动变阻器的最大阻值为200Ω,两个电阻串联连接,则总电阻R总=Rt+R=100Ω+100Ω=200Ω
由欧姆定律变形式可得电源电压U=IR总=0.03A×200Ω=6V
故A错误;
B.因为温度减小热敏电阻的阻值变大,由公式可知,电路中的电流变小,再根据公式P=UI可知,电路的总功率变小,故B正确;
C.变阻器的滑片在中点时其电阻为100Ω,电路中电流为时,由欧姆定律公式变形式可得电路的总电阻
则热敏电阻的阻值Rt=R总-R=300Ω-100Ω=200Ω
由乙图可知,热敏电阻的温度为40℃,故C错误;
D.变阻器的滑片在右端时,其电阻为200Ω,热敏电阻的测温量程在0℃~60℃,由乙图可知,其阻值范围在0~600Ω,当其阻值最小时,由电功率公式可得电路的最大电功率
最小电功率
所以电路总功率的范围为0.045W~0.18W,故D错误。
故选B。
6.(2025·河北石家庄·一模)图甲是一种呼气式酒精测试仪,其简化电路如图乙所示,气敏电阻(用符号“”表示)是酒精气体传感器,其阻值R随酒精气体浓度K变化的图像如图丙所示。已知电源电压为12V,R1是阻值为20Ω的定值电阻。设血液酒精浓度M=呼出酒精气体浓度 K×2500, 当血液酒精浓度时,属于饮酒驾驶。下列说法正确的是( )
A.酒精气体浓度越大,电路中电流表的示数越小
B.酒精气体浓度恰好达到饮酒驾驶标准时,R的阻值为32Ω
C.电流表示数为0.2A时,驾驶员属于饮酒驾驶
D.达到饮酒驾驶的情况下,电路消耗的最小功率为1.44W
【答案】C
【来源】2025年河北省石家庄桥西区中考一模物理试题
【详解】
由图乙得,R与R1串联,电流表测量电路电流。
A.由图丙可知,酒精气体浓度越大,R电阻越小,此时电路总电阻越小,由欧姆定律得,电路电流越大,即电流表示数越大,故A错误;
B.刚达到饮酒驾驶时,呼出酒精气体浓度
由图得,此时R的阻值为64Ω,故B错误;
C.电流表示数为0.2A时,由欧姆定律得,此时电路电阻为
R的阻值为
由图丙可知,此时呼出酒精气体浓度为K′=16×10-5mg/mL,则血液酒精浓度M′=16×10-5mg/mL×2500=0.4mg/mL>0.2mg/mL
则此时属于饮酒驾驶,故C正确;
D.达到饮酒驾驶,电路消耗的最小功率为
故D错误。
故选C。
7.(2025·河北唐山·一模)如图所示,电源电压为6V,R1、R3为定值电阻,R1=10Ω,R2为滑动变阻器,规格为“20Ω,1A”。只闭合开关S,将滑片P滑至阻值最大处,电流表A的示数为I1,R1的功率为P1;再闭合开关S1,电流表A的示数为I2,I1︰I2=1︰4;当开关S、S1、S2均闭合时,两电表可更换量程。下列说法正确的是( )
A.R3的阻值为15Ω
B.只闭合开关S,滑片P向左移动,电压表的示数增大
C.开关S、S1、S2均闭合,滑片P滑至阻值最大时,电路的总功率为40P1
D.开关S、S1、S2均闭合,在保证电路安全的情况下,电流表示数的最大值为2.5A
【答案】C
【来源】2025年河北省唐山市中考一模物理试题
【详解】
A.由图可知,只闭合开关S,将滑片P滑至阻值最大处时,R1、R2、R3串联,电流表测电路中的电流,则电路中的电流为
再闭合开关S1时,只有R3工作,电流表测电路中的电流,则电路中的电流为
则有
所以,故A错误;
B.由图可知,只闭合开关S时,三个电阻串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,当滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值减小,根据串联电路的分压规律可知,此时电压表的示数减小,故B错误;
C.只闭合开关S,将滑片P滑至阻值最大处时,三个电阻串联,电路中的电流为
的功率为
开关S、S1、S2均闭合,滑片P滑至阻值最大时,三个电阻并联,电路的总功率为
则
即,故C正确;
D.开关S、S1、S2均闭合,三个电阻并联,电流表测干路电流,在保证电路安全的情况下,滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,通过R1、R2的电流分别为,
则干路的最大电流为
故D错误。
故选C。
8.(2025·河北张家口·一模)如下图甲所示的电热杯垫有加热和保温两个挡位,图乙为其简化电路图,R1、R2为加热电阻丝(忽略温度对电阻的影响),已知电源电压U=10V且保持不变,,开关 闭合,电热杯垫处于保温挡;当电热杯垫处于加热挡时,其功率为30W,加热电阻丝R1消耗的功率为
W,加热电阻丝R₂的阻值为 Ω。
【答案】 S1 10 5
【来源】2025年河北省张家口市中考一模物理试题
【详解】
[1]由图乙可知,当开关S1、S2都闭合时,R1、R2并联,根据并联的电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最小,根据可知,电路中的总功率最大,电热杯垫处于加热挡;当开关S1闭合、S2断开时,只有R1工作,电路中的总电阻最大,总功率最小,电热杯垫处于保温挡。
[2]根据并联电路的特点可知,电热杯加热状态时,R1、R2两端的电压均为10V,则电热杯加热状态时R1的功率为
[3]电热杯加热状态时R2的电功率P2=P加热-P1=30W-10W=20W
由可知,R2的阻值
9.(2025·河北秦皇岛·一模)如图所示,是一种在家庭电路里的电能表,该电能表允许接入的最大功率为
W。若同得转盘在6min内转了125圈,则所按用电器总功率为 W。
【答案】 1100 500
【来源】2025年河北省秦皇岛市中考一模物理试题
【详解】
[1]根据电能表的参数可知,该电能表允许接的最大功率为
[2]电能表转盘在6min内转了125圈,则消耗的电能为
用电器总功率为
电功率的测量
1.(2025·河北保定·一模)小明同学做测量小灯泡电阻和功率的实验,小灯泡标有“”字样。他连接的电路图如图甲:
(1)其中有一根导线连接错误,请你在错误的导线上画,并用笔画线代替导线画出正确的连接方式。
(2)电路改正后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片处于左端。
(3)闭合开关,发现小灯泡不发光,电压表的指针恰好满偏,电路存在一处故障是 。
A.小灯泡短路 B.电流表断路 C.变阻器断路 D.小灯泡断路
(4)排除故障,移动滑片,分别记录多组电压表与电流表示数并绘出图乙所示图像。根据图像的信息,计算小灯泡正常发光时的功率为。
(5)实验完毕,他还想验证一下另一只标有“0.25A”但使用时间比较长的小灯泡正常发光时的阻值是否如图丙提供的信息一样(丙图为与同型号新的小灯泡的图像)。他对甲图所示的电路图做了调整,一是电源电压调整到以上;二是 ;你估计一下这只小灯泡两端电压为时的阻值可能是 。(选填“20Ω”“24Ω”“26Ω”)
(6)【拓展】小明又设计了如图丙所示的电路,只用电压表来测量额定电压为的小灯泡正常发光时的电阻。已知滑动变阻器的最大阻值为,电源电压恒定,其测量过程如下:
①闭合开关、,断开,将滑动变阻器的滑片移到最上端,电压表示数为;
② (填三个开关闭合与断开情况),移动变阻器的滑片,使电压表示数为 ,这时小灯泡正常发光;
③闭合开关、,断开,保持滑动变阻器滑片的位置不变,电压表示数为;
④小灯泡正常发光时的电阻为 。
【答案】
D 电压表量程改为0~15V 闭合开关、,断开
【来源】 2025年河北省保定市莲池区中考一模物理试题
【详解】
[1]观察所示的电路图,发现电压表测的是电源电压,这是错误的,应该让电压表与小灯泡并联。正确的连接方式是将滑动变阻器D接线柱与电压表“3”接线柱的导线去掉,然后将电压表“3”接线柱连接到小灯泡右接线柱。如图所示
[2]A.若小灯泡短路,电压表测的是导线两端电压,示数为 0,不符合电压表指针恰好满偏的情况,故A不符合题意;
B.若电流表断路,整个电路断路,电压表无示数,不符合题意,故B不符合题意;
C.若变阻器断路,电路断路,电压表无示数,不符合题意,故C不符合题意;
D.若小灯泡断路,电压表串联在电路中,由于电压表内阻很大,此时电压表测电源电压,指针恰好满偏,符合题意,故D符合题意;
故选D。
[3]由图丙数据可知:灯泡L2的额定电压为6V,电压表需要量程灯泡两端的电压,所以电压表的量程应是0~15V,所以电压表量程要改为0~15V。
[4]灯泡L2正常发光时的电阻为
由于小灯泡L2使用时间比较长,温度升高,则正常发光时的阻值变大,即可能大于24Ω,所以小灯泡两端电压为6V时的阻值可能是26Ω。
[5][6][7]①闭合开关 S 、S2,断开S1,灯泡被短路,将滑动变阻器的滑片移到最上端,电压表示数为4.5V,此时测量了电源电压,则源电压为4.5V。
②要使得灯泡正常工作,必须闭合开关 S 、S1,断开S2,调节滑动变阻器,使得灯泡的电压为2.5V,而电压表并联在滑动变阻器两端,则电压示数应为
移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为2V,这时小灯泡正常发光,此时滑片以下部分接入电路,滑片以上部分被短路。
③闭合开关 S 、S2,断开S1,保持滑动变阻器滑片的位置不变,灯泡被短路,滑动变阻器电阻电阻全部连入电路,电压表测量滑片下部电阻两端的电压,已知电压表示数为3V,说明滑片下部的电压为3V,根据串联电路电压之比等于电阻之比,则有
即
解得, 即小灯泡正常发光时与灯泡串联的滑动变阻器上的电阻为10Ω,则电路中的电流 。
④根据 可得小灯泡正常发光时的电阻为
2.(2025·河北石家庄·一模)晓丹学习了电功率的知识后,在家中找来了一个标有额定电压为“6V”的小灯泡,为了测定该小灯泡的额定功率,她在学校的实验室找到了相关器材,并进行了如下实验,已知电源电压恒为10V。
(1)图甲是晓丹实验时连接的部分电路,请你用笔画线代替导线将电路连接完整,使得向左移动滑动变阻器时电流表示数变大;
(2)电路连接正确后,晓丹同学闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压,则电路的故障可能是 。
(3)故障排除后,若滑动变阻器的滑片在某一位置时,电压表示数为4.5V,为测量小灯泡的额定功率,则应将滑片向 (选填“左”或“右”)端移动;
(4)经过多次测量,晓丹根据测量的数据,绘制了小灯泡的I-U图像,如图乙所示,则该小灯泡的额定功率为 W;
(5)晓丹通过实验发现灯丝电阻随温度的升高而变大。当小灯泡的实际电流为额定电流一半时,其实际功率为P1,当实际电压为额定电压一半时,其实际功率为P2,则P1 (选填“大于”“等于”或“小于”)P2。
(6)另一名同学设计了如图丙所示电路,来测量额定电压为U额的小灯泡的额定功率。电源电压不变但未知、电阻的阻值为R0,请你将实验步骤补充完整。
①只闭合开关S1,将滑动变阻器的滑片移至最左端,读出电压表V1的示数为U1;
②断开开关S1,将变阻器滑片移至最右端后闭合开关S2,再次调节滑片,直到电压表V1的示数为 ,此时小灯泡正常发光,电压表V2的示数为U2;
③小灯泡额定功率的表达式是P额= (用字母R0、U额、U1、U2表示)。
【答案】(1) (2)小灯泡断路 (3)左 (4)3.6 (5)小于
(6) U1-U额
【来源】2025年河北省石家庄市藁城区中考一模物理试题
【详解】
(1)小灯泡额定电压为6V,电压表选择大量程与小灯泡并联;滑动变阻器“一上一下”接入电路,且向左移动滑动变阻器时电流表示数变大,说明向左移动时,滑动变阻器接入的电阻变小,应连左下接线柱,如图所示:
(2)电流表无示数,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,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,与电压表并联的小灯泡断路了。故电路的故障可能是小灯泡断路。
(3)故障排除后,若滑动变阻器的滑片在某一位置时,电压表示数为4.5V,小于小灯泡额定电压6V,为测量小灯泡的额定功率,应增大小灯泡两端电压,根据串联电路电压规律,应减小滑动变阻器两端电压,根据串联电路分压原理,应减小滑动变阻器接入电路的阻值,故应将滑片向左端移动。
(4)由图乙可知,当小灯泡两端电压为6 V时,通过小灯泡的额定电流为0.6A,则小灯泡额定功率PL=ULIL=6V×0.6A=3.6W
(5)由图乙可知,当小灯泡实际电流为额定电流一半时,即小灯泡电流为0.3A时,对应小灯泡的电压约为2V,小灯泡的实际功率为P1=U1′I1′=2V×0.3A=0.6W
当小灯泡实际电压为额定电压一半时,即小灯泡的实际电压为3V时,对应的电流约为0.4A,小灯泡的实际功率为P2=U2′I2′=3V×0.4A=1.2W
故P1小于P2。
(6)①只闭合开关S1,将滑动变阻器的滑片移至最左端,电路是R1的简单电路,电压表V1测电源电压,为U1;
②断开开关S1,将变阻器滑片移至另一端后,闭合开关S2,小灯泡与变阻器的最大电阻和R0串联,电压表V1测滑动变阻器和R0两端的电压,电压表V2测滑动变阻器和L两端的电压。再次调节滑片,直到电压表V1的示数为U1-U额,此时小灯泡正常发光,电压表V2的示数为U2,根据串联电路电压的规律,R0的电压为U1-U2,由欧姆定律,电路中的电流即小灯泡的额定电流为
③小灯泡额定功率的表达式为
3.(2025·河北唐山·一模)小兵同学通过实验测量小灯泡、的额定功率,、分别标有“”和“”字样,电源电压恒为,电压表只有量程可以用。
(1)连接电路时开关应该 ;
(2)如图①所示,是小兵设计的测L1额定功率的实验电路图,请在图②中用笔画线代替导线,完成实物电路的连接(要求滑片向A端移动小灯泡变暗);
(3)闭合开关,小兵发现不发光,电流表有示数,电压表无示数,则电路的故障可能是 (选填“断路”或“短路”);
(4)排除故障后,按实验规范操作,闭合开关,电压表示数为,电流表示数如图③所示,读数为 A,调节滑片P得到表中的数据,则的额定功率为 。
实验次数
1
2
3
电压/V
1
2.5
2.8
电流/A
0.3
0.32
(5)若将滑片移动到某一位置时,两端的实际电压为其额定电压的一半,此时的实际功率 (选填“>”“<”或“=”)。
【拓展】实验结束后,小红设计了如图所示的电路来测量额定电压为小灯泡的额定电功率。已知电源电压为,定值电阻的阻值为。实验操作如下:①开关、闭合、断开,调节滑动变阻器的滑片,使小灯泡正常发光;②保持滑片位置不动,开关闭合,断开,此时电压表的示数为。小灯泡正常发光时的电功率是 W。
【答案】(1)断开 (2) (3)短路 (4) 0.2 0.75 (5) > 0.5
【来源】2025年河北省唐山市路南区中考一模物理试题
【详解】
(1)为了保护电路,在连接电路时,开关应处于断开状态。
(2)灯泡与滑动变阻器串联,电压表测灯泡两端电压,电流表测电流,如图所示:
(3)闭合开关,灯泡不发光,电流表有示数,则灯不能断路,电压表无示数,则是灯泡短路。
(4)[1]电流表示数如图③所示,接小量程,读数为0.2A。
[2]由表格数据,灯泡额定电压为2,5V,额定功率为
(5)[1]若将滑片P移动到某一位置时,L1两端的实际电压为其额定电压的一半,实际功率减小,温度降低,电阻减小,则
即
又因为
则
[2]开关S、S1闭合、S2断开,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端电压,调节滑动变阻器R的滑片,使小灯泡正常发光,则电压表示数应为
保持滑片位置不动,开关S、S2闭合,S1断开,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端电压,示数为1.5V,则定值电阻两端电压为,根据串联分压
即
滑动变阻器接入阻值为
灯泡与滑动变阻器串联时
即
小灯泡正常发光电阻
小灯泡正常发光时的电功率是
焦耳定律
1.(2025·河北沧州·一模)根据如图所示实验回答下列问题。
如图丙所示的装置是用来研究电阻丝产生的热量与 的关系。根据 定律,要使实验现象更明显,应该将换成阻值更 (选填“大”或“小”)的电阻。
【答案】 电流 焦耳 小
【来源】2025年河北省沧州市南皮县桂和中学中考一模物理试题
【详解】
[1]图丙装置中,右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联,容器内两电阻大小相等,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,而通电时间相同,故乙实验可以研究电流产生的热量与电流的关系。
[2][3]要使实验现象更明显,即右容器中电阻丝产生热量更小一些,根据焦耳定律可知,应让通过右容器中电阻丝的电流更小一些,根据串联、并联电路电流的规律知,通过R3的电流应更大一些,根据并联电路电压的规律和欧姆定律,应该将R3换成电阻更小的电阻。
2.(2025·河北石家庄·一模)如图为探究“焦耳定律”的实验装置,两个透明容器中密封着等量的空气,将未知电阻的两根电阻丝 R1、R2串联在电路中。组装实验装置后,初始液面高度相同的U形管 (选填“是”或“不是”)连通器。只闭合开关S0,若,通电一段时间后,发现 (选填“甲”或“乙”)U形管两侧液面高度差更大。若将R1换成与R2阻值相同的定值电阻,同时闭合S0和S1,是为了探究电流通过导体产生的热量与 的关系。
【答案】(1) 减小 机翼设计成上凸下平的形状
(2) 不是 甲 电流
【来源】2025年河北省石家庄桥西区中考一模物理试题
【详解】
[1]上端开口,底部相通的仪器为连通器;U形管一端与容器连接,故U形管不是连通器。
[2]闭合开关S0,两个电阻串联,串联电路中电流相等,通电时间也相同,电阻不同,能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系,若, 根据可知, 甲U形管两侧液面高度差更大。
[3]若将R1换成与R2阻值相同的定值电阻,同时闭合S0和S1 ,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,为研究电流产生的热量与电流的关系。
家庭电路
1.(2025·河北石家庄·一模)“珍爱生命,安全用电”。关于家庭电路和安全用电,下列说法正确的是( )
A.家庭电路中,空气开关跳闸,一定是某处发生了短路
B.使用试电笔时,手应接触笔尖金属体
C.洗衣机在工作时,金属外壳应与零线相连
D.同一插排上用电器不能太多,否则容易引起线路故障,甚至发生火灾
【答案】D
【来源】2025年河北省石家庄市第四十八中学中考一模物理试题
【详解】
A.家庭电路中,空气开关跳闸,可能是某处发生了短路,也可能是用电器的总功率过大,故A错误;
B.试电笔的使用方法:笔尖接触被测导线,手接触尾部金属体,故B错误;
C.洗衣机在工作时,金属外壳应与地线相连,故C错误;
D.同一插排上用电器不能太多,否则用电器总功率过大,容易引起线路故障,甚至发生火灾,故D正确;
故选D。
2.(2025·河北石家庄·一模)电给我们的生活带来了极大的便利,只有做到安全用电,电才能更好地为人类服务。关于安全用电,下列做法正确的是( )
A.发现有人触电,立即切断电源后再施救
B.电冰箱可以使用两脚插头
C.使用试电笔时不能接触笔尾的金属体
D.导线绝缘皮破损的插头可以继续使用
【答案】A
【来源】2025年河北省石家庄市18县中考一模物理试题
【详解】
A.当有人触电时,要立即切断电源,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,故A正确;
B.如果电冰箱使用两脚插头,如果电冰箱的外壳带电,人接触电冰箱会发生触电,所以电冰箱使用三角插头,故B错误;
C.试电笔的使用方法:笔尖接触被测导线,手接触尾部金属体,故C错误;
D.为了安全,导线绝缘皮破损的插头不可以继续使用,如果使用可能会发生触电事故,故D错误。
故选A。
3.(2025·河北石家庄·一模)图所示是一款多孔插座,其技术参数为:额定电压220V,最大电流10A。下列说法正确的是( )
A.插座使用时可用湿布擦去表面灰尘
B.手机充电完成后应及时将充电器拔下
C.插座中多组插孔之间的连接方式是串联
D.标有“220V 3000W”的空调可使用该插座
【答案】B
【来源】2025年河北省石家庄市中考一模物理试题
【详解】
A.生活用水是导体,插座使用时不可用湿布擦去表面灰尘,因为这样容易触电,故A错误;
B.手机充电完成后应及时将充电器拔下。因为长时间将充电器插在插座上会导致微电流通过,使充电器持续发热,加速器件老化,甚至可能引发火灾隐患,故B正确;
C.插座上连接的各用电器之间可单独工作,互不影响,是并联的,所以插座中多组插孔之间的连接方式是并联,故C错误;
D.插座允许接入的最大电功率
所以标有“220V 3000W”的空调不可使用该插座,故D错误。
故选B。
4.(2025·河北张家口·一模)一款塔式多孔插座如图所示,关于该插座的接线和使用方法正确的是( )
A.插座内可以只接火线和零线
B.插座通电后不可用湿布擦去表面灰尘
C.插座上连接的各用电器之间是串联的
D.该插座可以接入多个大功率用电器同时工作
【答案】B
【来源】2025年河北省张家口市中考一模物理试题
【详解】
A.三孔插座上面的孔接地线时,可以防止带有金属外壳的用电器由于漏电而造成的触电事故,所以插座内要接地线,故A错误;
B.由于含有杂质的水能导电,当插座通电时,用湿布擦灰尘容易发生触电事故,所以插座通电后不可用湿布擦去表面灰尘,故B正确;
C.插座上连接的各用电器在工作时互不干扰,所以它们是并联,故C错误;
D.接入多个大功率用电器同时工作时,会导致电路中电流过大,容易引起火灾,所以不可以接入多个大功率用电器同时工作,故D错误。
故选B。
5.(2025·河北秦皇岛·一模)安全用电是每一位公民的必备素质。在家庭电路中,下列做法符合安全用电的是( )
A.使用测电笔时手与笔尖金属体接触 B.电冰箱的金属外壳需连接地线
C.将开关安装在灯泡和零线之间 D.湿抹布可擦拭工作中的台灯
【答案】B
【来源】2025年河北省秦皇岛海港区中考一模物理试题
【详解】
A.使用测电笔时,手必须接触笔尾的金属体,不能接触笔尖金属体,故A不符合题意;
B.有金属外壳的用电器要使用三脚插头,通过三孔插座让金属外壳与地线相连,可及时将金属外壳上的电导走,避免触电事故,故B符合题意;
C.开关应安装在火线和用电器之间,以免发生触电,故C不符合题意;
D.用湿抹布擦拭正在工作的电灯,由于湿抹布容易导电,可能会发生触电事故,故D不符合题意。
故选B。
6.(2025·河北石家庄·一模)如图所示的各种做法中,符合安全用电原则的是( )
A.图甲开关要接在火线与用电器之间
B.图乙同时使用多个大功率用电器
C.图丙人站在干燥的木凳上,双手同时触摸火线和零线
D.图丁冰箱的三角插头中较长插脚去掉后,直接插入两孔插座中使用
【答案】A
【来源】2025年河北省石家庄晋州市中考一模物理试题
【详解】
A.家庭电路中,开关控制用电器时,开关要接在用电器和火线之间,在断开开关时,切断火线,防止接触用电器时发生触电事故,故A符合题意;
B.图乙同时使用多个大功率用电器,导线会剧烈发热,容易引发火灾,故B不符合题意;
C.图丙中,虽然站在干燥的木凳上,但双手同时分别接触家庭电路中的火线和零线,火线和零线之间的电压是220V,加在人体的电压是220V,超过人体的安全电压,会对人体造成危害,会触电,故C不符合题意;
D.图丁中,冰箱的三脚插头中较长插脚和地线连接,当用电器的外壳带电时,电流会被导入大地,不会发生触电事故,不能直接插入两孔插座中使用,故D不符合题意。
故选A。
7.(2025·河北石家庄·一模)下列关于安全用电的说法正确的是( )
A.手机充电器可以永久地插在插座上
B.在雷雨天时我们应尽快躲到大树下避雨
C.人站在绝缘凳上接触火线一定不会触电
D.家庭电路中空气开关跳闸可能是因为电路中出现短路
【答案】D
【来源】2025年河北省石家庄桥西区中考一模物理试题
【详解】
A.手机充电器长时间插在电源插孔上会发热,引起线路安全事故,故A错误;
B.大树高大,雷雨天时在大树底下避雨,容易发生雷击事故,所以,在雷雨天时不能躲到大树底下避雨,故B错误;
C.站在绝缘凳的人一只手接触火线,同时另一只手接触零线,此时有一定大小的电流流过人体,会造成双线触电,故C错误;
D.家庭电路中空气开关跳闸是由于电路中电流过大导致的,而家庭电路中电流过大可能是电路发生了短路,也可能是电路的总功率过大,故D正确。
故选D。
8.(2025·河北石家庄·一模)如图所示是小华家中电路的一部分,下列说法正确的是( )
A.电冰箱接入三孔插座后,其外壳与零线相连
B.断开开关时,站在地上的人接触A点会触电,接触B点不会触电
C.可以用漏电保护器来代替保险丝
D.为了用电安全,应在乙处安装开关,甲处安装电灯
【答案】B
【来源】2025年河北省石家庄市藁城区中考一模物理试题
【详解】
A.电冰箱接入三孔插座后,其外壳与地线相连,避免人接触外壳触电,故A错误;
B.断开开关时,A点在火线上,火线与大地之间的电压为220V,站在地上的人接触A点会形成“火线—人体—大地”的回路,所以人会触电;B点与零线相连,零线与大地之间的电压为0,故人接触B点不会触电,故B正确;
C.保险丝是防止线路短路或者超负荷用的,而漏电保护器只有漏电的时候才会跳闸,所以漏电保护器和保险丝的作用不相同,在电路中要同时安装,故C错误;
D.开关应与火线连接,若在图中甲、乙两处分别装上电灯或开关,甲处应装开关,乙处应装电灯,故D错误。
故选B。
9.(2025·河北唐山·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安全隐患。关于安全用电,下列说法不正确的是( )
A.使用试电笔时,手不能接触笔尾金属 B.开关必须接在用电器和火线之间
C.非专业人员不靠近高压带电体 D.不可以用铜丝、铁丝代替保险丝
【答案】A
【来源】2025年河北省唐山市路南区中考一模物理试题
【详解】
A.使用试电笔时,手要接触笔尾的金属体试电笔氖管在接触火线时才会发光,但手不能接触金属笔尖,这样容易发生触电事故,故A错误,符合题意;
B.为了用电安全,保证开关断开时用电器位置没有电,所以开关应接在用电器和火线之间,故B正确,不符合题意;
C.靠近高压带电体容易发生电弧触电,为防止触电,非专业人员不能靠近高压带电体,故C正确,不符合题意;
D.因为保险丝的熔点低、电阻大,而铜丝或铁丝的电阻小、熔点高,用铜丝、铁丝代替保险丝,电流过大时不能切断电路,会带来安全隐患,所以不可以用铜丝、铁丝代替保险丝,故D正确,不符合题意。
故选A。
电功率综合计算
1.(2025·河北邯郸·一模)在如图所示的电路中,R1的阻值是30Ω,闭合开关S,电流表A1的示数是0.2A,电流表A的示数是0.5A。求:
(1)电源电压;
(2)电阻R2的阻值。
(3)如果把R1和R2串联起来仍然接在原来的电源下,则此时整个电路的电功率是多大。
【答案】(1)6V (2)20Ω (3)0.72W
【来源】2025年河北省邯郸市第二十五中学中考一模物理试题
【详解】
(1)由图可知,两电阻并联,电流表A测量干路电流,电流表A1测量流过R1的电流,由并联电路电源电压等于各用电器两端的电压可知。电源电压为
(2)通过电阻的电流为
电阻的阻值
(3)把R1和R2串联起来仍然接在原来的电源下,则电路中的电流是
此时整个电路的电功率是
2.(2025·河北沧州·一模)如图甲所示,电源电压为18V,已知小灯泡L上标有“5V,0.5A”字样,且灯丝电阻不随温度变化,,滑动变阻器R的最大阻值为。
(1)求小灯泡的电阻;
(2)只闭合S、,移动滑动变阻器滑片P,变阻器两端电压与其连入电路的电阻关系如图乙所示;当滑片置于某点a时,电压表示数。求电路中的电流;
(3)已知电压表量程为,电流表量程为。在保证电路安全的情况下,只闭合S、S2时,求电路消耗总功率的变化范围。
【答案】(1) (2) (3)5.4~9W
【来源】2025年河北省沧州市南皮县桂和中学中考一模物理试题
【详解】
(1)由可得,小灯泡的电阻
(2)只闭合S、S1,R0与变阻器R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流,当电压表示数时,定值电阻两端电压
此时电路中的电流
(3)只闭合S、S2时,L与变阻器R串联,电压表测R两端电压,电流表测电路中的电流,电流表量程,电路中最大电流
电路消耗的最大功率
电压表量程,当变阻器R两端电压最大为15V时,灯泡分得的电压最小,电路中电流最小,灯泡两端的最小电压
电路中的最小电流
所以电路消耗的最小功率
综上所述,电路消耗总功率的变化范围是。
3.(2025·河北石家庄·一模)在如图所示的电路中,灯泡铭牌上标有“15V 6W”字样,电源电压不变,滑动变阻器R2上标有“20Ω 2A”字样,闭合S、S1、S2,,将滑动变阻器滑片调至最左端,此时灯泡L正常发光,电流表示数为0.6A,求:
(1)灯泡正常发光电阻RL;
(2) R1的阻值;
(3)闭合 S、S1,断开S2后,从15Ω和24Ω的两个电阻中选择一个来替代电阻R1,要求:在移动变阻器的滑片P的过程中,使电流表和电压表的示数分别能达到某个量程的最大值,且电路能正常工作。
①应选择的电阻阻值;
②满足上述要求时,电路消耗电功率的最小值和最大值的比值。
【答案】(1)37.5Ω (2)75Ω (3)24Ω,5∶6
【来源】2025年河北省石家庄市第四十八中学中考一模物理试题
【详解】
(1)解:由灯泡铭牌数据可求其正常发光时电阻为
答:灯泡正常发光电阻RL为37.5Ω。
(2)解:闭合S、S1、S2,将滑动变阻器滑片调至最左端,此时电路为R1与小灯泡并联,电流表测总电流,此时小灯泡正常发光,则电源电压为15V,可求小灯泡电流为
则R1两端电流为
并联电压等于电源电压,可求R1阻值为
答:R1的阻值75Ω。
(3)解:闭合S、S1,断开S2后,电路为定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端电压,电流表测量电路电流。已知电压表量程最大值分别为3V和15V,由于电源电压为15V,则根据串联分压可知,滑动变阻器两端电压无法达到15V,则电压表选择量程为0~3V;电流表量程最大值分别为0.6A和3A,由于允许通过滑动变阻器的最大电流为2A,未达到3A,则电流表量程为0~0.6A。
①当电压表达到最大示数3V时,定值电阻两端电压为12V,若定值电阻为15Ω,则此时电路电流为
由于0.8A>0.6A,则15Ω不可选,应选用24Ω。
②当电流最大为Imax=0.6A时,滑动变阻器接入阻值最小为
当电压表示数最大为3V时,滑动变阻器接入阻值最大,为
则最小电流为
可得
答:①应选择的电阻阻值24Ω;
②满足上述要求时,电路消耗电功率的最小值和最大值的比值为5∶6。
4.(2025·河北石家庄·一模)如图所示,电源电压恒为15V,小灯泡标有“12V 6W”字样(小灯泡的电阻不随温度变化),滑动变阻器上标有“50Ω 1A”字样,电压表的量程为0~15V,电流表的量程为0~0.6A。求:
(1)小灯泡正常发光时的电阻;
(2)为了保证电路安全,滑动变阻器接入电路的阻值范围;
(3)调节滑片,当小灯泡正常发光时,保持滑片的位置不变,用定值电阻R0替换小灯泡,替换前后,电路的总功率变化了1.5W。求R0可能的电阻值。
【答案】(1)24Ω (2)6~50Ω (3)19Ω或31.5Ω
【来源】2025年河北省石家庄市18县中考一模物理试题
【详解】
(1)由题意知,小灯泡的额定电压为12V,额定电功率为6W,正常发光时的电阻
(2)电路图中,小灯泡与滑动变阻器串联接入电路,电流表测电路中的电流,电压表测变阻器两端的电压。小灯泡正常工作时通过的电流
则电路中的最大电流为0.5A,电路中的最小总阻值
变阻器接入电路的最小阻值
电压表的量程为0~15V,当变阻器接入电路的阻值最大时,设变阻器两端的为U1,据串联电路的分压特点有
解得
所以变阻器接入电路的最大阻值为50欧,所以滑动变阻器接入电路的阻值范围为6~50Ω。
(3)当小灯泡正常发光时,变阻器两端的电压U2=U-UL=15V-12V=3V
变阻器接入电路的阻值
保持滑片的位置不变,用定值电阻R0替换小灯泡后,电路的总功率变化了1.5W,据P=UI知,电路的电流变化量
当R0的阻值比小灯泡大,则有
解得
当R0的阻值比小灯泡小,则有
解得
所以R0的可能阻值为19Ω或31.5Ω。
5.(2025·河北张家口·一模)在如图所示电路中,电源电压不变,滑动变阻器R2有“30Ω 1A”和“50Ω 1A”两种规格可以选择,电流表A接入0~0.6A量程。将电压表V1、V2分别并联在电路中两个不同位置,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向M点移动的过程中,发现两电压表中仅有一个示数发生变化,且当滑片P在某位置时,V1、V2、A三个电表示数分别为8V、12V、0.2A,当滑片P在M点时电流表A示数为0.4A。
(1)求电源电压U。
(2)计算说明电压表V1的接入位置及滑动变阻器R2的规格。
(3)在保证电路正常工作的情况下,将滑动变阻器滑片P从M点向左移动的过程中,求电阻R1消耗的电功率变化量的最大值。
【答案】(1)12V (2)R2两端,50Ω 1A (3)4W
【来源】2025年河北省张家口市中考一模物理试题
【详解】
(1)由图可知,闭合开关S,变阻器R2与定值电阻R1串联,电流表测量电路中的电流,将变阻器的滑片P向M点移动的过程中,电压表中示数不变的接在电源两端,测量电源电压;另一个电压表并联在R1或者R2两端,由串联电路电压规律可知,电源电压大于任一部分电路的电压,P在某位置时电压表V2的示数大于V1的示数,所以V2测量电源电压,可知电源电压U=UV2=12V。
(2)若电压表V1并联在R1两端,当滑片P在某位置时V1、V2、A三个电表示数分别为8V、12V、0.2A,根据欧姆定律可得,R1的阻值
则滑片在最左端,变阻器接入电阻为0时,电路中的最大电流
由题意可知,当滑片P在M点时电流表示数为0.4A,可知电压表V1接在R2两端;因此R1的阻值为
当滑片P在某位置时,电流表的示数为0.2A,此时电路总电阻为
此时滑动变阻器连入电路的电阻为R2=R-R1=60Ω-20Ω=40Ω
因此滑动变阻器R2的规格为“50Ω,1A”。
(3)当滑片P在M点时电流表示数为IM=0.4A,R1消耗的电功率P1M=I2MR1=(0.4A)2×20Ω=3.2W
变阻器滑片在左端电路中可能达到的最大电流
电流表的量程0~0.6A,滑动变阻器R2允许通过的最大电流为1A;根据串联电路电流处处相等,在保证电路正常工作的情况下,电路中的最大电流I大=0.6A;R1消耗的最大电功率P1大=I大2R1=(0.6A)2×20Ω=7.2W
在保证电路正常工作的情况下,将变阻器滑片P从M点向左移动的过程中,电阻R1消耗的电功率变化量的最大值ΔP1=P1大-P1M=7.2W-3.2W=4W
6.(2025·河北保定·一模)如图所示电路,电源电压不变,是定值电阻,滑动变阻器上标有“ 2A”字样,电流表的量程为,两电压表的量程均为。闭合开关,当滑片置于最右端时,电压表的示数为3V,电流表的示数为0.3A。求:
(1)的阻值和电源电压。
(2)在保证电路安全时,消耗的最大功率。
(3)用电阻替换,其他各处连接不变。闭合开关,在保证电路安全的情况下,调节滑片,电压表示数的最大值与最小值之差为9V。求可能的阻值。(解答时,要求有必要的文字说明、公式、计算步骤等,只写最后结果不得分)
【答案】(1)10Ω,18V (2)22.5W (3)见解析
【来源】2025年河北省保定市竞秀区中考一模物理试题
【详解】
(1)电压表的示数为3V,说明R1的电压为3V,则它的阻值
因为滑片置于最右端时,所以滑动变阻器的电压
故电源电压
(2)由题意可知,当电压表的示数为15V时,消耗的功率最大,此时通过的电流
它的最大功率
(3)有两个可能性:
①因为电压表的量程为,所以滑动变阻器的最大电压
当的示数最大为15V时,的示数最小,即
由题意可知:
且当电路中的电流时,的示数最大即
所以
②因为电压表的量程为,所以
由题意可知:
且当滑动变阻器接入电路的阻值时,的示数最大,所以
此时电路中电流最小,即
故此时
7.(2025·河北保定·一模)如图所示电路中,电源电压保持不变,小灯泡标有“6V 4.8W”字样,定值电阻的阻值为,滑动变阻器标有“”。当的滑片置于最左端时,只闭合开关,灯泡正常发光。
(1)求小灯泡的额定电流;
(2)滑片置于最左端,闭合、,求内电路产生热量;
(3)滑片置于最右端,只闭合,移动滑片,的电功率占电路总功率的比值最小,求的电功率。
【答案】(1) (2) (3)
【来源】 2025年河北省保定市莲池区中考一模物理试题
【详解】
(1)当的滑片置于最左端时,只闭合,灯泡正常发光。此时电路为只有小灯泡接入的简单电路,因为小灯泡正常发光,可知电源电压为
小灯泡标有“”,求得小灯泡的额定电流
(2)滑片置于最左端,闭合、,此时小灯泡与定值电阻并联,变阻器连入电路的阻值为零,则10s内电路产生热量
(3)滑片置于最右端,只闭合,此时电路为定值电阻与变阻器串联;滑动变阻器标有“”,可知电路最大电流为;移动滑片,的电功率占电路总功率的比值最小,设
则,要使最小,则需要最大,即变阻器连入电路的阻值最小
又
则
此时
8.(2025·河北秦皇岛·一模)如图所示的电路中,电源电压恒定,电压表的量程为0~15V,电流表的量程为0~3A,为定值电阻,滑动变阻器R的规格为“15Ω 2.5A”。灯L标有“15V 3.2W”的字样,当开关都闭合时,灯L恰好正常发光。求:
(1)电源电压;
(2)开关全部闭合,电路总功率的最小值;
(3)只闭合S,电路中最大电流与最小电流比值为3:1,在保证电路安全的情况下,定值电阻的可能值。
【答案】(1)15V (2)18.2W (3)3Ω或7.5Ω
【来源】2025年河北省秦皇岛海港区中考一模物理试题
【详解】
(1)当开关都闭合时,R、L并联,灯L恰好正常发光,因为灯额定电压为15V ,根据并联电路电压的特点,可知电源电压。
(2)当开关都闭合时,R、L并联。当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电功率最小,则变阻器的最小功率为
电路消耗的总功率最小为。
(3)只闭合S时,滑动变阻器R与定值电阻串联。
y如果阻值较小:因为电流表的量程为0~3A,滑动变阻器R的规格为“15Ω 2.5A”,故电路中最大电流为。
当,电路中最小电流为①
电路中最大电流与最小电流比值为3:1,即②
联合①②代入数据有③
④
把③代入④解得。
如果阻值较大:当电路中最大电流时,当滑动变阻器滑片移到最右端时,电路中最小,其最大电流为
联合①②⑤得
即
解得。
所以只闭合S,定值电阻的可能值为3Ω或7.5Ω。
9.(2025·河北石家庄·一模)电热恒温箱是利用电热丝隔层加热,使物体干燥的设备,广泛应用于医疗、科研等行业部门。如图甲是一种显示电热恒温箱温度的原理图,其中R0为热敏电阻,虚线框部分置于恒温箱内。该电路中电源电压为18V,电压表测量范围为0~15V,电流表测量范围为0~100mA,定值电阻R1的阻值为200,热敏电阻R0的阻值随温度变化的关系如图乙所示。求:
(1)当恒温箱内的温度为50℃时,电流表的示数和电路的总功率;
(2)在电路安全前提下,此恒温箱内的最高温度;
(3)在电路安全前提下,为使恒温箱内的最高温度达到200℃,可在恒温箱外再串联一个定值电阻,求R2的最小阻值。
【答案】(1)0.06A,1.08W (2)150℃ (3)10Ω
【来源】2025年河北省石家庄市裕华区中考一模物理试题
【详解】
(1)图甲中热敏电阻和定值电阻R1串联,电流表测电路中的电流;当恒温箱稳定为50℃时,由图乙可知热敏电阻R0的阻值为100Ω,此时电流表的示数
电路的总功率P=UI=18V×0.06A=1.08W
(2)由图乙可知,热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,温度最高时热敏电阻的阻值最小,电路总电阻最小,由欧姆定律可知电路中的电流最大,由U=IR可知电压表的示数最大,电压表测量范围为0~15V,电压表的最大示数是15V,电路中的电流
所以电路中允许的最大电流为0.075A,此时热敏电阻的阻值
通过图乙可知最高温度为150℃。
(3)恒温箱温度为200℃时,热敏电阻对应的阻值为30Ω,由串联中电压的分配规律得
即
解得R2=10Ω,故R2的最小电阻为10Ω。
10.(2025·河北石家庄·一模)如图所示电路,电源电压恒定,灯泡L规格“10V 2W”。滑动变阻器R规格为“20Ω 1.5A”,电流表的测量范围为“0~3A”,电压表的测量范围为“0~15V”。闭合开关,将滑片移至中点时,小灯泡正常发光。
(1)求灯泡L正常发光时的电阻;
(2)求电源电压;
(3)现将定值电阻替换灯泡L,不改变电表测量范围,闭合开关,在确保电路安全的情况下移动滑片P,发现功率的最大值与最小值之比为9∶1,求的可能阻值。
【答案】(1)50Ω (2)12V (3)10Ω或4Ω
【来源】2025年河北省石家庄晋州市中考一模物理试题
【详解】
(1)灯泡L规格“10V 2W”,则灯泡正常发光时的电流
则灯泡正常发光时的电阻
(2)由图可知,当S闭合时,灯泡和变阻器串联,电压表测量灯泡两端的电压,电流表量电路中的电流。滑片P滑到中点位置时变阻器阻值
此时灯泡正常发光,则电路中电流为0.2A,此时滑动变阻器的电压
根据串联电压规律,电源电压
(3)将定值电阻替换灯泡L,则定值电阻和变阻器R串联,电压表测电压,电流表量电路中的电流。变阻器连入电路阻值最大为20Ω时,电路中电流最小,根据,的功率最小为
①在确保电路安全的情况下,变阻器连入电路阻值为0时,两端电压的最大示数为12V,此时的最大功率
功率的最大值与最小值之比为9∶1,则有
解得。此时通过的电流
故符合题意;
②由电流表量程和变阻器规格可知电路中的最大电流,此时的最大功率
功率的最大值与最小值之比为9∶1,则有
解得。综上可知,的可能阻值为10Ω或4Ω。
11.(2025·河北石家庄·一模)如图所示电路,电源电压保持不变,滑动变阻器上标有“?Ω;2A”字样,电流表接入电路量程为,电压表接入量程为。闭合开关,调节滑动变阻器的滑片使滑动变阻器接入电路阻值为,此时电流表示数为,电压表示数为6V;
(1)求定值电阻的阻值和电源电压;
(2)求电路功率的最大值;
(3)移动滑动变阻器的滑片P,在保证电路安全的情况下,电压表示数的最大值与最小值之比为5︰1,求滑动变阻器连入电路的最大值。(解答时,要有必要的文字说明、公式和计算步骤等,只写最后结果不得分)
【答案】(1),18V (2)36W (3)
【来源】2025年河北省石家庄市长安区中考一模物理试题
【详解】(1)由图甲可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测定值电阻两端的电压,根据欧姆定律知,定值电阻
电源电压
(2)根据滑动变阻器的铭牌可知,能够通过滑动变阻器的最大电流为2A,电流表接入电路量程为,电路中的最大电流为2A,此时定值电阻两端的电压
此时定值电阻两端的电压小于电源电压,也在电压表的量程之内,故电路中的最大电流可以达到2A,则最大功率
(3)在保证电路安全的情况下,电路中的最大电流为2A,电压表最大示数为10V;电压表示数的最大值与最小值之比为5︰1,则电压表的最小示数为
此时电路中最小电流为
滑动变阻器连入电路的最大值
12.(2025·河北石家庄·一模)如图甲所示为小明新买的电热饭盒的简易电路图,R1和R2是两个电热丝,图乙是某次使用电热饭盒30min内其功率随时间的变化图像。求:
(1)本次使用电热饭盒共消耗的电能;
(2)电热丝R2的阻值;
(3)在实际使用过程中小明发现此饭盒保温功率太大,他想在不改变加热功率的情况下,将保温功率改为50W,请在图丙中作出改进后的电路,计算并标出相应的电阻值。
【答案】(1) (2)363Ω (3)484Ω或874Ω
【来源】2025年河北省石家庄市藁城区中考一模物理试题
【详解】
(1)由可知使用高温挡时电热饭盒消耗的电能
使用低温挡时电热饭盒消耗的电能
本次使用电热饭盒总共消耗的电能
(2)当开关S接2时,电路中只有R1接入电路,此时电路中的电阻最小,根据P=UI,可得,则此时电路的电功率最大,为高温挡,可知此时功率为400W,电热丝R1的阻值
当电热饭盒处于保温功能时,电路的总功率最小,此时电路的总电阻最大,即R1与R2串联,保温功能时电路中的总电阻
根据串联电路电阻规律可得电热丝R2的阻值R2=R总-R1=484Ω-121Ω=363Ω
(3)由题可知,不改变加热功率,则R1的电阻不变,依据可以算出,保温时电路的总电阻
则需要增加的电阻R3=R总′-R总=968Ω-484Ω=484Ω
或者将R2换为R2′=R总′-R1=968Ω-121Ω=847Ω
改造后的电路如答图所示
13.(2025·河北唐山·一模)如图所示,电源电压为,两个电压表量程均为,电流表量程为,定值电阻阻值为,滑动变阻器标有“”。闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片到某位置时,电流表的示数为。
(1)求电压表的示数;
(2)当滑片滑至最右端时,求的功率;
(3)用阻值为的定值电阻替换,在保证电路安全的情况下,移动滑动变阻器的滑片,若使两电压表示数之差最大不超过,求连入电路的阻值范围。
【答案】(1)5V (2) (3)
【来源】2025年河北省唐山市中考一模物理试题
【详解】
(1)电压表的示数
(2)当滑片P滑至最右端时,电路中的电流
的功率
(3)当时,因为电流表允许通过的最大电流为0.6A,电路中的总电阻最小为
则变阻器接入电路中的最小电阻为
由于串联电路中电压和电阻成正比,当电压表V2的示数最大时,变阻器接入电路中的阻值最大,设电压表V2的示数为U2,则R0两端电压为,又因为两电压表的示数之差最大为9V,则有
解得,根据串联分压原理可得
带入数据为
解得,连入电路的阻值范围为。
14.(2025·河北廊坊·一模)如图所示,灯L上标有“12V,3.6W”,定值电阻R1的阻值为,滑动变阻器R2上标有“50Ω,1A”。闭合、,灯L正常发光。
(1)求电源电压;
(2)求灯L正常发光时的电阻;
(3)断开、,用一个新的电源去替代原来的电源,电流表、电压表的量程分别为、。移动滑动变阻器滑片的过程中,要求两个电表先后均能达到满刻度,且电路正常工作。求允许替换电源的范围。
【答案】(1)12V (2) (3)
【来源】2025年河北省廊坊市部分学校中考一模物理试题
【详解】
(1)闭合S1、S2,灯L与滑动变阻器并联,电流表测量干路中的电流;由于灯L正常发光,则电源电压
(2)由可得,灯泡电阻
(3)断开S1、S2,、串联;当电流表示数最大时,,电源电压
当滑动变阻器滑到最大值,电压表示数最大时,,电源电压
此时电路中的最大电流
电流表不可能达到最大值0.6A,所以3.6V舍去。
当且时,电源电压
因题中要求两个电表先后均能达到满刻度,所以最大电压应小于9V;则允许替换电源的范围为。
15.(2025·河北石家庄·一模)如图所示,电源电压不变,所选电流表量程为“”,电压表量程为“”,灯泡L标有“”字样,定值电阻阻值为,滑动变阻器的规格是“”,闭合开关S,移动滑片至某一位置时,灯泡正常发光,电压表的示数为11V,求:
(1)灯泡正常发光时的电阻;
(2)电源电压;
(3)若用定值电阻替换灯泡L,确保电路所有元件均安全使用的情况下,在移动变阻器滑片的过程中,电路的最大功率恰好是最小功率的3倍,求定值电阻的可能值。
【答案】(1) (2)20V (3)、30Ω
【来源】2025年河北省石家庄市新华区中考一模物理试题
【详解】
(1)由题意,根据知,灯泡正常发光时的电阻
(2)由电路图可知,移动滑片至某一位置时,灯泡正常发光,此时R1与灯泡、滑动变阻器R2串联,且R1阻值为10Ω,电压表测R2两端电压,电流表测电流,灯泡的额定功率,电路中的电流
根据串联电路的特点知,电源电压
(3)①若R0的阻值较小,用定值电阻替换灯泡L,确保电路所有元件均安全使用的情况下,由于滑动变阻器R2的规格是“ 80 Ω 0.6 A ”,则电路中的电流最大不超过;当电压表示数最大时,定值电阻的电流最小,有
电源电压不变,电路的最大功率恰好是最小功率的3倍,且,则最大电流为最小电流的3倍,故
解得,此时滑动变阻器的电阻
小于最大值,故可以满足要求。
②若R0的阻值较大,滑动变阻器的电阻全部接入电路时,电压表的示数不到15V,此时电路中的电流最小,最小电流为
滑动变阻器接入电路的电阻为0时,电路中的电流最大,最大电流
联立以上两式可得
解得
此时电路中的最大电流
R2两端的最大电压
电压表不会超过最大量程,电流不会超过滑动变阻器允许通过的最大电流,电路安全,因此定值电阻的可能值为15Ω、30Ω。
16.(2025·河北唐山·一模)如图所示电路,电源电压恒为定值电阻的阻值为,滑动变阻器上标有“”的字样,电流表的量程每”,电压表的量程为“”。闭合开关,移动滑片至某一位置,电流表的示数为。
(1)求此时滑动变阻器接入电路的阻值。
(2)在电路安全的情况下,移动滑片,求电阻的最大功率。
(3)若用一定值电阻替换电阻,闭合开关后,在电路安全的情况下,移动滑片P,发现电压表示数的最大值与最小值之比为;求的可能值。
【答案】(1) (2) (3)或
【来源】2025年河北省唐山市路南区中考一模物理试题
【详解】
(1)由可得,此时电路总电阻,则滑动变阻器的电阻
(2)当滑动变阻器接入电阻最小时,两端电压最大,功率最大。(滑动变阻器允许通过的最大电流),R1的最大电压
电阻的最大功率
(3)若用另一定值电阻 R0 替换 R1,仍与滑动变阻器 R2(0~20Ω)串联,且最大电流不得超1.2A。移动滑片P时,测得R0两端电压的最大值与最小值之比为3∶2。分析可得两种可能:若 R0足够大,使滑动变阻器可以从0Ω滑到20Ω,而不超1.2A,则当R2=0时(R0上电压最大15V),当R2=20Ω时 (R0上电压较小);由比值 3∶2可解得R0=20 Ω;若 R0较小,为保证电流不超1.2A,滑动变阻器的最小阻值不再是0Ω,而是使总电阻恰好;由最大、最小电压之比3∶2同样可解得R0=5Ω。因此,R0的可能取值为5Ω或20Ω。
17.(2025·河北秦皇岛·一模)如图甲所示的电路,电流表量程为0~0.6A,小灯泡L标有“4V 2W”字样,闭合开关、,在确保电路安全的情况下,调整滑动变阻器滑片P位置,记录多能电压表示数U与相应的电流表示数I,并作出如图乙所示的图像。
(1)求电源的电压;
(2)求电阻R能达到的最大功率;
(3)断开,小灯泡正常发光时,求滑动变阻器的功率。
【答案】(1)12V (2)3.6W (3)1.5W
【来源】2025年河北省秦皇岛市中考一模物理试题
【详解】
(1)据甲图可知,闭合开关、,定值电阻和变阻器串联,电压表测变阻器两端电压,乙图中当电路中的电流为0.2A时,变阻器两端电压为10V,电源电压可表示为----------①
当电路中的电流为0.6A时,变阻器两端电压为6V,电源电压可表示为----------②
联立①②解得,U=12V。
(2)根据电流表的规格限制,电路中允许通过的最大电流为0.6A,电阻R能达到的最大功率为
(3)断开,电路为定值电阻、变阻器、灯泡串联,电压表测变阻器和灯泡的总电压,小灯泡正常发光时,说明灯泡的电压为4V,电路中的电流为
定值电阻两端电压为
滑动变阻器两端电压为
滑动变阻器的功率为
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