专题17 电功率(山东专用)-【好题汇编】2025年中考物理二模试题分类汇编
2025-08-14
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内容正文:
专题17 电功率
电功率的计算
1.(2025·山东济宁·二模)某智能手机的锂电池上标有“,”字样,用20W的充电器给手机充电,假设充电器的输入功率保持不变,充电效率为,则关于手机充电,以下说法正确的是( )
A.给电池充电的过程中电池相当于电源 B.它充满电后大约储存的电能为14800J
C.手机电池从零到充满电需要 D.给手机充电的过程中,化学能转化为电能
【答案】C
【详解】AD.给电池充电的过程中,电池消耗电能,把电能转化为化学能储存起来,所以电池此时相当于用电器,故AD错误;
B.电池充满电可以储存的电能,故B错误;
C.由可知,电池充电过程中消耗的电能 由可知,充电需要的时间
,故C正确。
故选C。
2.(2025·山东淄博淄川区·二模)如图甲所示电路,电源电压恒为9V,灯泡L额定电压为6V,通过L的电流I随其两端电压U变化关系图像如图乙所示。闭合开关S,下列分析正确的是( )
A.无论如何移动滑片,L的电阻始终为20Ω
B.滑片向左移动过程中,L的实际功率变大
C.L实际功率为0.75W时,R的阻值为24Ω
D.为保证电路安全,R接入的最小阻值为20Ω
【答案】C
【详解】A.在移动滑片过程中,由图乙可知,当灯泡两端电压增大,通过灯泡的电流也增大,根据P=UI可知,灯泡实际功率变大,温度升高,灯丝的电阻随温度的升高而增大,因此L的电阻不会始终为20Ω,故A错误;
B.滑片向左移动过程中,滑动变阻器接入电路的阻值变大,电路的总电阻变大,根据欧姆定律可知,电路中电流变小,由图乙可知,L两端电压减小,根据P=UI可知,L的实际功率减小,故B错误;
C.灯泡的实际功率为0.75W时,根据和图乙可知,此时,,则滑动变阻器接入电路中的电阻值 故C正确。
D.灯泡正常发光时的电压为6V,由图象可知此时通过灯泡的电流为0.3A, R接入的最小阻值为 故D错误;
故选C。
3.(2025·山东济宁邹城市·二模)如图甲所示,电源电压保持不变,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~15V,滑动变阻器R1的规格为“50Ω;0.5A”。闭合开关S后,调节滑动变阻器的滑片P,测得多组数据,用测得的数据绘制了电流与滑动变阻器阻值的变化关系图(如图乙所示)。在保证电路安全的情况下,下列计算结果不正确的是( )
A.电源电压为6V
B.R0的阻值为10Ω
C.滑动变阻器的阻值变化范围是2~50Ω
D.R0的最大功率为0.9W
【答案】D
【详解】由图甲得,R0与R1串联,电压表测量R1的电压,电流表测量电路电流。
AB.由图乙得,当电路电流为0.3A时,变阻器接入电路电阻为10Ω,电源电压为
当电路电流为0.1A时,变阻器接入电路电阻为50Ω,电源电压为
联立方程组,解得 电源电压为 故AB正确,不符合题意;
C.电流表的量程为0~0.6A,滑动变阻器R1的规格为“50Ω;0.5A”,则电路电流最大为0.5A,由欧姆定律得,此时电路电阻为 变阻器接入电路最小电阻为 变阻器接入电路的最大电阻为50Ω,则滑动变阻器的阻值变化范围是2~50Ω,故C正确,不符合题意;
D.当电路电流最大为0.5A时,R0的功率最大为 故D错误,符合题意。
故选D。
4.(2025·山东威海文登区·二模)实践活动小组的同学设计了一个自动筛选超重物品的装置,检测装置的电路图如图-甲所示,当放在水平传送带上的物品经过装有压敏电阻的检测区时,超重的物品会被推离传送带,从而筛选出来。已知电源电压为24V且保持不变,定值电阻标有“”字样,压敏电阻的阻值与压力变化的关系如图-乙所示,电流表的量程为。当电路元件正常安全工作时,下列说法中正确的是( )
A.当物品的重力增大时,电流表的示数变小
B.检测装置可将重为的物品筛选出来
C.电路消耗的总电功率最大值为14.4W
D.若要将超过的物品筛选出来,则可适当增加的电阻值
【答案】D
【详解】 A.由压敏电阻的特性曲线可知,当物品的重力增大时,压敏电阻阻值越小,串联电路的总阻值减小,由可知,电流增大,故A错误;
C.R1标有“20 Ω 0.4 A”,说明它的安全电流上限为0.4 A,对应的最大安全功率为,不可能达到14.4 W,故C错误。
B.若物体重力增大到25 N时,R2的电阻小于40Ω,电路中的电流 电路电流超过0.4 A,R1将超负荷工作,故B错误;
D.当欲筛选出大于40 N的物品时,R₂会变得更小(约20 Ω),为保证R1不过载而又能触发剔除装置,需要增大R1的阻值以限制电流,故D正确。
故选D。
5.(2025·山东泰安新泰市·二模)如图所示的电路,电源电压6V不变,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V,定值电阻阻值为8Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω,1A”,闭合开关S,在电路安全前提下,下列说法中正确的是( )
①滑片P上移时,电压表的示数变大
②滑片P下移时,电压表与电流表的示数之比变大
③滑动变阻器允许接入电路的取值范围为2Ω~8Ω
④电阻消耗的最大功率与最小功率之比为
A.只有②③ B.只有①④
C.只有②③④ D.①②③④都正确
【答案】C
【详解】①由图可知,两电阻串联,电压表测两端的电压,电流表测电路电流,①滑片P上移时,接入电路中的阻值变小,根据串联电路分压特点可知,电压表测两端的电压,故电压表的示数变小,故①错误;
②滑片P下移时,接入电路中的阻值变大,根据知,电压表与电流表的示数之比等于接入电路中的阻值,则其比值变大,故②正确;
③当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时,电路中的电流 大于电流表的量程,不安全,因串联电路中各处的电流相等,且电流表的量程为0~0.6A,所以,电路中的最大电流为,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,此时电路中的总电阻 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,滑动变阻器接入电路中的最小阻值 此时电压表的示数为 由串联电路的分压原理可知,变阻器接入电路的阻值越大,电压表的示数越大,由欧姆定律可知电路中电流越小,则当电压表示数最大为3V时,因串联电路中总电压等于各分电压之和,此时的电压∶ 则电路中最小的电流 滑动变阻器接入电路中的最大阻值 滑动变阻器允许接入电路的取值范围为2Ω~8Ω,故③正确;
④滑动变阻器允许接入电路的阻值最小时,根据欧姆定律可知,此时电路中的电流最大, 根据可知,此时定值电阻消耗的功率最大,即 反之,滑动变阻器允许接入电路的阻值最大时,根据欧姆定律可知,此时电路中的电流最小, 根据可知,此时定值电阻消耗的功率最小, 电阻消耗的最大功率与最小功率之比为 故④正确,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
6.(2025·山东济南济阳区·二模)如图所示的电路中,闭合开关S,电流表和电压表均有示数,小灯泡L发光(忽略灯丝电阻随温度的变化)。现将滑动变阻器的滑片向右端移动,下列关于该电路的说法错误的是( )
A.小灯泡L与滑动变阻器是并联连接
B.电流表A2示数增大
C.电压表示数不变
D.电路中消耗的总功率变小
【答案】D
【详解】A.分析电路图可知,小灯泡L与滑动变阻器是并联连接,电流表A1与灯泡L串联,电流表A2在干路中,电压表测量电源电压,故A正确,不符合题意;
B.分析电路图可知,将滑动变阻器的滑片向右端移动,滑动变阻器的阻值变小,通过滑动变阻器的电流变大,电流表A2在干路中,所以电流表A2示数增大,故B正确,不符合题意;
C.由于电压表测量电源电压,所以电压表示数不变,故C正确,不符合题意;
D.由于电源电压不变,干路中电流变大,由可知,电路中消耗的总功率变大,故D错误,符合题意。
故选D。
7.(2025·山东济南·二模)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
【详解】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。
8.(2025·山东淄博博山区·二模)在两个相同的烧杯中分别装有两种液体A、B,其质量;用额定电压相同的甲、乙两个电加热器分别加热液体A、B,电加热器的额定功率,它们均正常工作。液体A、B的温度随加热时间变化的关系如图所示。不考虑热量损失,下列说法正确的是( )
A.液体A的沸点等于液体B的沸点
B.电加热器甲的电阻丝阻值大于乙的电阻丝阻值
C.相同时间内液体A吸收的热量等于液体B吸收的热量
D.液体A的比热容大于液体B的比热容
【答案】D
【详解】A.液体达到沸点时开始沸腾,沸腾时温度不变,继续吸热,由图可知,A的沸点大于B的沸点,故A错误;
B.由题意可知,两个加热器的额定电压相同,额定功率,由可知,,即电加热器甲的电阻丝阻值小于乙的电阻丝阻值,故B错误;
C.用额定电压相同的甲、乙两个电加热器分别加热液体A、B,因,加热相同的时间,由
可知,相同时间内甲加热器释放的热量多,则相同时间内液体A吸收的热量大于液体B吸收的热量,故C错误;
D.由图像可知,AB均未沸腾前,加热相同的时间,温度升高的快慢相同,即,但是由于,因此加热相同的时间,,由题意可知,则可知,。故D正确。
故选D。
9.(2025·山东省济南市钢城区·二模)小嘉同学设计了一款身高测量仪,其工作原理如图所示。已知电压表、电流表示数分别为U、I,电压表、电流表示数变化量分别为、( )
A.被测人员身高越高,整个电路中的总电阻越小
B.被测人员身高越高,整个电路中的电功率越大
C.无论被测人员身高如何,的值不变
D.无论被测人员身高如何,的值不变
【答案】D
【详解】AB.由电路图可知,闭合开关S,R与变阻器串联,电压表测变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流;由图可知,身高越高时,变阻器接入电路中的电阻越大,根据欧姆定律可知电路中的电流的越小,由P=UI可知整个电路消耗的电功率越小,故AB错误;
C.身高越高,滑动变阻器的滑片向上移动的距离越大,变阻器接入电路中的电阻越大,由可知电压表示数与电流表示数的比值等于变阻器的阻值,所以电压表示数与电流表示数的比值越大,故C错误;
D.由于电源电压不变,所以变阻器两端电压的变化量等于定值电阻R两端电压的变化量,所以的值等于R的阻值,不变,故D正确。
故选D。
10.(2025·山东省济南市莱芜区·二模)如图是某手机的“超级快充”插头,匹配相应的数据线即可自动向该手机电池实现“超级快充”,其铭牌参数如表,根据输出参数“5V;2A”或“10V;4A”或“11V;6A”可推断( )
输入:100V~240V,50/60Hz,1.7A
输出:5V,2A或10V,4A或11V,6A
A.“超级快充”的“快”是指电压大
B.“超级快充”的“快”是指电流大
C.“超级快充”的“快”是指电功率大
D.给同一部手机充电,“超级快充”消耗的电能多
【答案】C
【详解】根据电功率定义式的变形式可知,在手机电池充电储存的电能一定时,充电功率越大,手机的充电时间越短,由此可知,超“级快充”的“快”是指充电的电功率大,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
11.(2025·山东省济南市莱芜区·二模)数形结合是物理学中经常使用到的一种方法,它可以直观地反映各物理量之间的关系。如图所示的四幅图像中能正确反映物理现象和规律的是( )
A.图甲表示燃料燃烧时放出热量与燃料燃烧体积的关系
B.图乙表示条形磁铁的磁性强弱与其位置的关系
C.图丙阴影部分面积表示定值电阻消耗的电能
D.图丁表示通过定值电阻的电流与其两端电压的关系
【答案】D
【详解】A.燃料的热值不变,燃料燃烧时放出热量随燃料燃烧体积增大而增大,故A错误;
B.磁体的磁性在不同部位的强弱是不同的,对于条形磁体来说,磁性最弱的部分在中间,两端的磁性最强,故B错误;
C.图丙阴影部分面积表示电压与电流的乘积,所以图丙阴影部分面积表示定值电阻的电功率,故C错误;
D.由于电阻一定时,通过导体的电流跟它两端的电压的成正比关系,所以图丁表示通过定值电阻的电流与其两端电压的关系,故D正确。
故选D。
12.(2025·山东青岛即墨区·二模)图甲所示电路的电源电压保持不变,闭合开关后,将滑动变阻器的滑片由最右端向最左端移动的过程中,两电压表与电流表的示数变化关系如图乙所示,则( )
A.a是灯泡的U-I图线 B.灯泡电阻的最小值为
C.R的最大阻值为 D.电路的最大功率为1.2W
【答案】C
【详解】A.分析电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表V1测灯泡两端电压,电压表V2测滑动变阻器两端电压,电流表测电路电流。滑动变阻器的滑片由最右端向最左端移动的过程中,电阻越来越小,电路总电阻越来越小,根据欧姆定律可知,电路电流变大,当滑动变阻器阻值最小时,电路电流最大,此时滑动变阻器两端电压为零,因此a是滑动变阻器的U-I图线,故A错误;
B.b是灯泡的U-I图线,由图可知,小灯泡的电阻随电压的增大而增大,当电压为6V时,灯泡有最大电阻
故B错误;
C.a是灯泡的U-I图线,由图可知,当电流最小时,滑动变阻器在最大阻值处,即 故C正确;
D.根据图像可知,当滑动变阻器阻值为零时,电流最大,此时灯泡两端电压等于电源电压,因此电源电压为6V,根据P=UI,当电流最大时,电路的功率最大P大=UI大=6V×0.6A=3.6W 故D错误。
故选C。
13.(2025·山东青岛崂山区·二模)如图所示,电源电压为U,R1=R2,只闭合S2时,电流表示数为I,电路消耗功率为P。则( )
A.只闭合S2时,电压表示数为U
B.只闭合S1、S2时,电流表示数为,电路消耗功率为
C.只闭合S1、S3时,电流表示数为4I,电路消耗功率为4P
D.只闭合S2、S3时,电压表示数为U,电路消耗功率为2P
【答案】CD
【来源】2025年山东省青岛市崂山区二模物理试题
由串联分压可知,R1两端的电压为,即电压表的示数是,电流表的示数为 电路消耗功率为P=UI=I2(R1+R2)=2I2R 故A不符合题意;
B.只闭合S1、S2时,R1被短路,电路为R2的简单电路,电流表示数为 电路消耗功率为
故B不符合题意;
C.只闭合S1、S3时,两个电阻并联,电压表测量电源电压,电压表示数为U,电流表测量干路中的电流,电流表示数为 电路消耗功率为 故C符合题意;
D.只闭合S2、S3时,R2被短路,电路为R1的简单电路,此时电压表测R1两端的电压,也测电源电压,示数为U,电流表示数为 电路消耗功率为 故D符合题意。
故选CD。
15.(2025·山东省青岛市市北区·二模)如图是科技小组设计的水位监测器原理图。电源电压不变,R0是定值电阻,红灯工作时的电阻为R₁,黄灯工作时的电阻为R₂,闭合开关S后,当水位超过防洪预警线时,浮筒上升带动铜片将C、D接通,电压表示数为U1;当水位低于干旱预警线时,浮筒下降带动铜片将E、F接通,电压表示数为U2(U2< U1)。忽略温度对灯泡电阻的影响,则下列说法正确的是( )
A.水位超过防洪预警线时,红灯亮
B.黄灯亮时R0消耗的功率比红灯亮时大
C.R1<R2
D.当水位在防洪和干旱预警线内上下浮动时,浮筒所受浮力也随之改变
【答案】AC
【详解】A.水位超过防洪预警线时,上升的浮筒通过铜片将红灯和定值电阻串联在电路中,红灯亮,故A正确;
B.黄灯亮时R0两端的电压小一些,根据可知:黄灯亮时定值电阻消耗的功率比红灯亮时小,故B错误;
C.根据欧姆定律:定值电阻R0不变,电源电压不变,U2<U1,接通黄灯时电路中的电流更小,即
所以R1<R2,故C正确;
D.当水位在防洪和干旱预警线内上下浮动时,浮筒和绝缘棒作为一个整体漂浮在水面上,浮力等于重力,浮力不变,故D错误。
故选AC。
16.(2025·山东潍坊高密市·二模)某同学利用如图所示的装置探究焦耳定律实验,经检查容器的气密性良好,电路完好。下列分析正确的是( )
A.通电后的电功率比的大
B.通电一段时间后右侧U形管中的液面高度差比左侧大
C.此装置可探究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系
D.通过U形管内液面的高度差来反映热量的多少是运用了类比法
【答案】AC
【详解】A.如图,R1、R2大小相等,R1在干路上,R2在支路上,通过R1的电流大于通过R2的电流,根据P=I2R可知,通电后的电功率比的大,故A正确;
B.通电后的电功率比的大,通电一段时间后,R1产生的热量大于R2产生的热量,左侧U形管中的液面高度差比右侧大,故B错误;
C.容器内的两电阻阻值及通电时间相同,通过它们的电流不相等,此装置可探究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系,故C正确;
D.通过U形管内液面的高度差来反映热量的多少,把不便于观察和测量的物理量转换为便于观察和测量的物理量,运用了转换法,故D错误。
故选AC。
17.(2025·山东济南历城区·二模)小明设计了一个温度自动报警器,电路结构如图甲所示。已知控制电路和工作电路的电源电压保持不变,电磁铁线圈的电阻忽略不计,乙图为热敏电阻R的阻值随温度变化的图像。经测试,在温度高于-18℃时当前电路便会报警。下列判断中正确的是( )
A.当冷库温度升高时,控制电路中的电流会变大些
B.当工作电路报警时,衔铁会被吸下,铃响灯不亮
C.当冷库温度降低时,控制电路的总电功率会变大
D.若想将报警温度设置为-17℃,应适当降低控制电路的电源电压
【答案】ABD
【详解】A.由图乙可知,当冷库温度升高时,热敏电阻的阻值减小,则电路总电阻减小,电源电压不变,根据欧姆定律可知电流变大,故A正确;
B.根据图甲,当衔铁被吸下后,电铃接通,灯泡断路,则铃响灯不亮,故B正确;
C.冷库温度降低时,由图乙可知热敏电阻阻值变大,根据欧姆定律可知电路中电流变小,根据可知控制电路中总电功率变小,故C错误;
D.冷库温度为-18℃时,由图乙可知热敏电阻的阻值为100Ω;冷库温度为-17℃时,由图乙可知热敏电阻的阻值小于100Ω;则电路中的电流会变大,根据题意可知衔铁被吸下的电流保持不变,故可以适当减小控制电路中的电源电压,以减小电路中的电流,故D正确。
故选ABD。
18.(2025·山东济南长清区·二模)近视眼成为影响青少年身体健康的重要因素,为有效保护眼睛,市场上推出一款电加热眼罩如图甲所示,对缓解眼疲劳有一定效果。加热电路如图乙所示,PTC加热丝两端与金属导线相连,形成网状结构,由6V的锂电池供电。加热电路的电阻与温度变化的关系如丙图所示。当温度达到40℃时,PTC加热丝的发热功率等于散热功率(即在相同时间内产生的热量与散失的热量相等),实现智能控温。下列说法中正确的是( )
A.如图乙所示的加热电路,PTC加热丝的连接方式是并联
B.正常工作时金属导线中A、处电流分别为和,则
C.眼罩加热电路的最大发热功率为9W
D.将眼罩加热电路开关闭合,其功率随时间变化的图象最可能是图丁的C图
【答案】ABD
【详解】A.读图乙可知,金属电加热丝是并列地连接在电路中的,即并联。故A正确;
B.A点电流等于10条支路中电流的和,B点电流等于5条支路中的电流的和。而支路是完全相同的。故A点电流大于B点电流。故B正确;
C.温度为30℃时,加热电路阻值最小为40Ω,由可知此时发热功率最大,为,故C错误;
D.由图丙可知,PTC加热丝的阻值随温度的升高,先变小后变大,由题意可知,当温度达到40℃时,PTC加热丝的发热功率等于散热功率,温度保持不变,即温度达到40℃后PTC加热丝的阻值不变,因此眼罩加热电路开关闭合后,PTC加热丝的阻值先变小后变大再不变,由可知其功率先变大后变小再不变,因此其功率随时间变化的图象最可能是图丁的C图,故D正确。
故选ABD。
19.(2025·山东淄博·二模)如图a所示电路,电源电压为9V且不变,两灯的额定电压均为6V,两灯的图像如图b所示。闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,直至其中一个灯泡正常发光,则_____正常发光(选填L1或L2),此时电压表示数为_____V,滑动变阻器的功率为_____W。
【答案】 L2 8 0.3
【详解】[1][2]由图甲可知,两个灯泡、滑动变阻器串联,电压表测两个灯泡两端的总电压;由b可知,灯泡L1正常发光是的额定电流为0.6A,灯泡L2正常发光是的额定电流为0.3A,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,直至其中一个灯泡正常发光,则L2正常发光,此时电路中的电路为0.3A;由图b可知,灯泡L1两端的电压为2V,此时电压表示数为
[3]滑动变阻器的功率为
20.(2025·山东淄博淄川区·二模)下图甲为灯泡L的电流与电压关系的图像。将该灯泡接入图乙电路,电阻R阻值为10Ω,闭合开关S,电流表示数为0.2A,则电源电压为_____V,干路电流为_____A,此时灯泡L的电功率为_____W。一段时间后,电流表的示数突然变为零,可能是电阻R发生_____,此时灯泡L将______(选填“更亮”“更暗”或“亮度不变”)。
【答案】 2 0.45 0.5 断路 亮度不变
【详解】[1]据图可知,电路为定值电阻和灯泡并联,电流表测定值电阻支路电流,已知电阻阻值为,闭合开关S,电流表示数为0.2A,则定值电阻支路电压为,根据并联电路中电压规律可知,电源电压为2V
[2]据甲图可知,当灯泡电压为2V时,灯泡支路电流为0.25A,则干路电流为
[3]灯泡电压为2V,灯泡支路电流为0.25A,此时灯泡L的电功率为
[4]电流表的示数突然变为零,说明电流表所在支路发生断路,故可能是电阻R发生断路。
[5]并联电路,各支路互不影响,灯泡L将亮度不变。
21.(2025·山东威海文登区·二模)如图所示,电源电压保持不变,灯泡标有“”字样,滑动变阻器标有“10Ω2.5A”字样,电压表量程为0~15V,电流表量程为0~3A,只闭合开关,灯泡正常发光。则电源电压为___________;开关都闭合时,在保证电路元件安全的情况下,滑动变阻器连入电路的最小阻值为___________。
【答案】 8 3.3
【详解】[1]只闭合 S2时,电路为灯泡的简单电路,电流表测电路中的电流,灯泡正常发光,说明灯泡直接加在电源上,其额定电压即为电源电压,因此电源电压为 8 V。
[2]开关都闭合时,灯泡与滑动变阻器并联,电压表测电压电压,电流表测干路电流,由灯泡“8 V 4.8 W”可得,灯泡正常工作时电流 为保证变阻器安全,R分得的电流最大值 滑动变阻器标有“10Ω2.5A”字样,2.4A小于滑动变阻器允许通过的最大电流,
符合题意;滑动变阻器的最小值
22.(2025·山东青岛李沧区·二模)小明在“探究电流与电压的关系”实验中,保持定值电阻不变,设计了如图甲所示的电路并进行实验。
(1)请用笔画线代替导线,将甲图中电路连接完整,要求滑片向端滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大________(连线时导线不允许交叉);
(2)连接好电路后,闭合开关,发现无论怎样移动滑片,电压表的示数约为且保持不变,电流表的示数几乎为零,则电路的故障可能是( )
A.滑动变阻器短路
B.定值电阻断路
C.定值电阻短路
(3)排除故障后,小组成员测得多组实验数据,根据数据绘制出电阻的图像如图乙所示,由图像可得:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成______比(填“正”或“反”);
(4)将定值电阻换成标有“2.5V”字样的小灯泡继续实验,根据数据绘制出小灯泡I-U图像如丙所示。
①小灯泡的额定电功率为______W;
②小组成员发现两次绘制出的I-U图像不同,这是因为灯泡电阻_______________;
③当灯泡实际电压为额定电压一半时的实际电功率为P1,当灯泡实际电流为额定电流的一半时的实际电功率为P2,分析图像发现,P1______P2(填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】(1)
(2)B
(3)正
(4) 0.625 受温度影响 大于
【详解】(1)要求滑片向端滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,故应将开关与滑动变阻器B接线柱相连,如图所示
(2)闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,电流表无示数,说明电路是断路;电压表有示数且约为3V,说明电压表与电源正负极连通,则故障可能是定值电阻断路,故AC不符合题意,B符合题意。
故选B。
(3)由图乙可知,电阻的图像是一条过原点的倾斜直线,说明定值电阻两端的电压和通过它的电流比值不变(是一个定值),由此可以得到当导体的电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比。
(4)[1]从图丙可以看出,当灯泡电压为2.5V时,电流为0.25A,小灯泡的额定电功率为。
[2]灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而增大,所以绘制出小灯泡I-U图像中电流和电阻不成正比,两次绘制出的I-U图像不同。
[3]从图像丙可以看出,当实际电压是额定电压一半时,即此时的电压为1.25V,此时通过小灯泡的电流的范围为0.15~0.2A,此时的实际功率为P1。P1的最小值为 当实际电流是额定电流一半时,此时通过小灯泡的电流为0.125A,此时小灯泡的电压范围为0.5~1V之间,此时的实际功率为P2。P2的最大值为,故实际电功率P1大于P2。
23.(2025·山东青岛李沧区·二模)小明在“探究电流与电压的关系”实验中,保持定值电阻不变,设计了如图甲所示的电路并进行实验。
(1)请用笔画线代替导线,将甲图中电路连接完整,要求滑片向端滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大________(连线时导线不允许交叉);
(2)连接好电路后,闭合开关,发现无论怎样移动滑片,电压表的示数约为且保持不变,电流表的示数几乎为零,则电路的故障可能是( )
A.滑动变阻器短路
B.定值电阻断路
C.定值电阻短路
(3)排除故障后,小组成员测得多组实验数据,根据数据绘制出电阻的图像如图乙所示,由图像可得:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成______比(填“正”或“反”);
(4)将定值电阻换成标有“2.5V”字样的小灯泡继续实验,根据数据绘制出小灯泡I-U图像如丙所示。
①小灯泡的额定电功率为______W;
②小组成员发现两次绘制出的I-U图像不同,这是因为灯泡电阻_______________;
③当灯泡实际电压为额定电压一半时的实际电功率为P1,当灯泡实际电流为额定电流的一半时的实际电功率为P2,分析图像发现,P1______P2(填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】(1)
(2)B
(3)正
(4) 0.625 受温度影响 大于
【详解】(1)要求滑片向端滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,故应将开关与滑动变阻器B接线柱相连,如图所示
(2)闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,电流表无示数,说明电路是断路;电压表有示数且约为3V,说明电压表与电源正负极连通,则故障可能是定值电阻断路,故AC不符合题意,B符合题意。
故选B。
(3)由图乙可知,电阻的图像是一条过原点的倾斜直线,说明定值电阻两端的电压和通过它的电流比值不变(是一个定值),由此可以得到当导体的电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比。
(4)[1]从图丙可以看出,当灯泡电压为2.5V时,电流为0.25A,小灯泡的额定电功率为。
[2]灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而增大,所以绘制出小灯泡I-U图像中电流和电阻不成正比,两次绘制出的I-U图像不同。
[3]从图像丙可以看出,当实际电压是额定电压一半时,即此时的电压为1.25V,此时通过小灯泡的电流的范围为0.15~0.2A,此时的实际功率为P1。P1的最小值为 当实际电流是额定电流一半时,此时通过小灯泡的电流为0.125A,此时小灯泡的电压范围为0.5~1V之间,此时的实际功率为P2。P2的最大值为,故实际电功率P1大于P2。
24.(2025·山东淄博·二模)一个有加热和保温两种状态的微型电热水器,内部简化电路如图所示,它由控制电路和工作电路两部分组成,其中R0为热敏电阻,它的阻值随温度的升高而减小,开关S0和S都闭合时,电热水器开始加热,当电热水器中水的温度达到50℃时,电磁铁才会把衔铁吸下,使B、C两个触点接通,电热水器处于保温状态。已知R1=44Ω,R2=2156Ω。[]求:
(1)将2.2kg水从15℃加热到45℃,水吸收的热量。
(2)若电热水器的效率为84%,将2.2kg水从15℃加热到45℃,需要的通电时间。
(3)当温度达到50℃后,通电100s,R1产生的热量。
【答案】(1)2.772×105J
(2)300s
(3)44J
【详解】(1)水吸收的热量
(2)由得,需消耗电能 加热挡功率 通电时间
(3)当温度达到50℃后,电磁铁会把衔铁吸下,B触点与C接通,与串联,电路中电流 通电100s内产生的热量
25.(2025·山东青岛崂山区·二模)为提高筛选苹果的效率,小明帮助果农设计了如图甲所示自动筛选装置,内部电路模型如图乙所示。筛选装置的电源电压不变,定值电阻R0阻值为20Ω,电压表的量程为0-3V,R为压敏电阻,阻值随压力大小的变化关系如图丙所示。当压力检测区上没有水果时,电压表的示数为1.0V。经过压力检测区上苹果质量小于等于设定值时,机械装置就会自动启动,将质量不达标的苹果推出传送带,实现自动筛选功能。求:(g=10N/kg)
(1)电路中电源电压;
(2)要将质量为100g以下苹果筛选出去,电路消耗的最大功率;
(3)在保证电路安全的情况下,这套装置可设置筛选苹果的最大质量。
【答案】(1)6V
(2)0.45W
(3)500g
【详解】(1)当检测区没有物品时,压力为0,由图可知,R=100Ω,电压表的示数为1.0V,根据欧姆定律可知电路中的电流为 电源电压为
(2)物体质量为100g时,其受到的重力为 其对推动装置的压力等于其受到的重力,即 由图乙可知 根据可知此时电路中的电流为 电路中消耗的总功率为
(3)为保证电路安全,电压表示数最大为3V,根据欧姆定律可知电路中的电流最大为
压敏电阻的阻值最小为 由图乙知,此时压力为5N,则筛选的苹果最大质量为
26.(2025·山东省青岛市市北区·二模)若把空气炸锅单独接入家庭电路中持续工作2min,电能表上标有3000r/(kW•h)的字样,其转盘正好转了100转,这段时间空气炸锅内200g的薯条温度升高了80℃。求:
(1)空气炸锅此时的实际功率是多少?。
(2)这个过程薯条吸收的热量是多少?[c薯条=3.6×103J/(kg•℃)]
(3)此空气炸锅的加热效率是多少?
(4)空气炸锅的电路图如图乙所示,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℃,即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?
【答案】(1)1000W
(2)5.76×104J
(3)48%
(4)200℃
【详解】(1)3000r/(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3000转,则转盘转了100转,空气炸锅消耗的电能 空气炸锅的实际电功率
(2)薯条吸收的热量Q吸=c薯条mΔt=3.6×103J/(kg•℃)×200×10-3kg×80℃=5.76×104J
(3)空气炸锅的加热效率为
(4)R3的阻值调为100Ω,由图丙可知,当加热温度设定为150℃,R2的阻值是30Ω,衔铁向上弹起,停止加热,根据串联电路的电阻特点可知,此时控制电路的总电阻R=R2+R3=30Ω+100Ω=130Ω 当R3的阻值调为80Ω时,由于衔铁被释放时的电流不变,电源电压也不变,则总电阻不变,所以此时R2的阻值
R′2=R-R′3=130Ω-80Ω=50Ω 由图丙可知,对应的加热温度设定为200℃。
27.(2025·山东济南历城区·二模)学校美术社团为了让同学们体验非遗艺术“烙画”的魅力,新购买了一款两挡可调的电烙铁(如图甲)。其内部简化电路如图乙所示,只闭合S1时为慢挡,S1和S2均闭合时为快挡。已知电源电压为220 V,R1和R2为发热电阻,其中R1阻值为2200 Ω,快挡加热时电路中的总电流为0.3 A。试计算:
(1)慢挡加热时的电流是多大?
(2)电阻R2的阻值是多大?
(3)快挡加热1min,R2将产生多少热量?
【答案】(1)0.1A
(2)1100Ω
(3)2640J
【详解】(1)根据题意可知,只闭合S1时为慢挡,此时电路为R1的简单电路,根据欧姆定律可得,慢挡加热时的电流是
(2)S1和S2均闭合时为快挡,此时R1和R2并联在电路中,根据串并联特点可得,通过R2的电流为 根据欧姆定律可得,电阻R2的阻值是
(3)快挡加热1min,R2将产生的热量为
28.(2025·山东济宁邹城市·二模)某创新实验小组实现自动控制,小明同学利用电磁继电器(电磁铁线圈电阻不计)制作了具有延时加热、保温、消毒等功能的恒温调奶器,其电路图如图甲所示控制电路中,电压U1=3V,定值电阻R0=50Ω,热敏电阻R的阻值随温度变化的图象如图乙所示。工作电路中,电压U=220V,R1=836Ω,R2=44Ω。已知恒温调奶器容量为2kg,水温达到80°C时衔铁会跳起。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]
(1)求衔铁刚跳起时,通过电磁铁线圈的电流;
(2)求工作电路在保温状态下的电功率;
(3)当调奶器加满温度为25℃的水,加热元件工作500s后衔铁跳起,求此过程中恒温调奶器的加热效率。
【答案】(1)0.02A
(2)55W
(3)84%
【详解】(1)由图可知当温度为80℃时,热敏电阻的阻值为100Ω,串联电路总电阻等于各分电阻之和,所以控制电路的总电阻为R控=R+R0=100Ω+50Ω=150Ω 衔铁刚弹起时,通过电磁铁线圈的电流
(2)由可知,只有R2接入工作电路,工作电路中总电阻最小,功率最大,处于加热状态;当R1和R2串联接入工作电路,工作电路中总电阻最大,功率最小,处于保温状态;则保温功率为
(3)水吸收的热量为Q=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(80℃-25℃)=4.62×105J 恒温调奶器加热状态下的电功率 500s内消耗的电能W=Pt=1100W×500s=5.5×105J 恒温调奶器的加热效率
29.(2025·山东济南高新区·二模)如图是一“88W超级快充”手机充电器,某次充电过程中,以充电电流4.4A、用时30min就将一手机充满了,试计算该过程中大约消耗了多少电能?
【答案】1.584×105J
【详解】充电时间t=30min=30×60s=1800s 则该过程中消耗的电能W=Pt=88W×1800s=1.584×105J
30.(2025·山东济南高新区·二模)现在人们的生活水平都比以前得到了很大的提高,欣欣家购买了某品牌智能足浴盆,它具有自动加温、振动按摩、无线遥控等功能。其加热部分的简化等效电路如图所示,主要参数如表中铭牌所示。
智能足浴盆
额定电压
220V
内盆容量
9kg
加热功率
1100W
R2
1166Ω
(1)R1的阻值是多少?
(2)保温功率是多少?
(3)保温状态正常工作10s电阻R1产生的热量。
【答案】(1)44Ω
(2)40W
(3)14.55J
【详解】(1)由电路图可知,开关S闭合,电路中只有R1单独串联,此时电路中的电阻最小,根据可知,电功率最大为加热挡,此时电路中的电流为 R1的阻值是
(2)当断开S,电路为R1、R2串联,此时电路中的电阻最大,根据可知,电功率最小为保温档,此时电路中的总电阻为 电路中的电流为 保温功率是
(3)保温状态时,通过R1的电流为 保温状态正常工作10s电阻R1产生的热量为
31.(2025·山东潍坊高密市·二模)图甲是某款恒温热水器的工作原理图,、为发热电阻,,控制电路电源电压为12V,热敏电阻R的阻值随温度t的变化关系如图乙所示,该热水器的部分参数如表所示。当热水器水箱内的水温下降到40℃时,弹簧将衔铁拉起,工作电路处于加热模式;当水温上升到54℃,工作电路自动切换到保温模式。某次使用过程中将水箱内装满水,水温从40℃升高至54℃用时35min。已知水的比热容,水的密度,求:
额定电压
220V
额定加热功率
880W
额定保温功率
水箱最大容量
22L
(1)热水器的保温功率;
(2)热水器加热模式下的热效率;
(3)54℃时热敏电阻R的阻值。
【答案】(1)88W
(2)70%
(3)30Ω
【详解】(1)由图甲知,衔铁被拉起时,工作电路处于加热模式,电路中只能R1工作。则R1的阻值 衔铁被释放时,工作电路处于保温状态,电路中两个电阻串联连接,电路的总阻值 热水器的保温功率
(2)水箱中水的质量 水吸收的热量
加热35min,消耗的电能 热水器加热模式下的热效率
(3)由图乙知,热敏电阻的阻值与温度成一次函数关系,当热敏电阻的阻值分别为250欧和100欧时,对应的温度分别为10摄氏度和40摄氏度,则有, 解以上两式得,,当温度为54摄氏度,则有
32.(2025·山东日照·二模)如图甲所示,是一款办公室女老师们追捧的高颜值实用性加热杯垫,可以随时加热咖啡茶饮,还可以加热面包等小零食,其等效电路结构如图乙所示。已知:该杯垫额定电压为220V,R1和R2为完全相同的发热电阻,R3是规格为“250Ω,1A”的滑动变阻器,R3只起调节电流作用,不对外加热。S、闭合时,通过控制的通断,可以使电器处于高温挡或中温挡,高温挡正常加热功率为484W;S闭合,均断开时,电器处于低温挡,移动滑片,可以手动调节低温挡的加热功率。
(1)R1的阻值
(2)加热杯垫以中温挡正常工作5min,求发热电阻产生的热量;
(3)美美老师将该杯垫接入家庭电路中单独工作,在使用高温挡加热过程中,观察到电能表(如图丙所示)的转盘3min内转了60转,求此时电路的实际电压;
(4)在正常工作时,手动调节低温挡来加热一杯0.2kg的果汁,求使果汁升温10℃需要的最少时间。(已知杯垫加热效率为84%,果汁的比热容为)
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)50s
【详解】(1)由电路图知当S、S1闭合时,S2断开,只有电阻R1工作,总电阻较大,由知电器处于中温挡,当S、S1闭合时,S2再闭合,电阻R1、R2并联,总电阻较小,由知电器处于高温挡。由于R1和R2为完全相同的发热电阻,所以两电阻的功率相同,为高温挡功率的一半,即中温挡的功率为 由得R1的阻值
(2)加热杯垫以中温挡正常工作5min,发热电阻产生的热量
(3)杯垫3min消耗的电能为 加热功率为
由可得,在使用高温挡加热过程中的总电阻 由可得,此时电路的实际电压:
(4)果汁吸收的热量 已知杯垫加热效率为84%,需要消耗的电能 由于R并=100Ω,且R1、R2的阻值相同,所以R1=R2=2R并=200Ω,S闭合,S1、S2均断开时,电器处于低温挡,要使加热时间最短,需要使低温挡的功率最大,由于滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,所以低温挡的最大功率为
由可得,低温挡需要的加热时间
33.(2025·山东济南长清区·二模)如图所示,图甲为电热毛巾架,额定电压为。该毛巾架通过智能系统能够实现高温、低温挡自动切换。图乙所示为其内部电路原理图,和都为发热电阻丝;该毛巾架在正常工作30min的过程中,经历了由高温挡到低温挡的自动切换,其电流随时间变化的图象如图丙所示。求:
(1)高温挡的功率;
(2)发热电阻丝的电阻;
(3)毛巾架在正常工作的过程中,电阻产生的热量。
【答案】(1)440W
(2)
(3)9.9×104J
【详解】(1)根据图丙可知,高温挡工作时电路中的电流I高=2A,高温挡的功率P高=UI高=220V×2A=440W
(2)由图乙可知,当开关S接2时,R1、R2串联,根据串联电路的电阻特点可知,此时电路的总电阻最大,由可知,电路的总功率最小,电热毛巾架处于低温挡;当开关S接1时,只有R1工作,电路中的总电阻最小,电功率最大,电热毛巾架处于高温挡;R1的电阻为 R1、R2串联的总电阻为 发热电阻丝的电阻为
(3)当毛巾架处于低温挡时,电阻R2才产生热量。低温挡的工作时间t=t2-t1=30min-10min=20min=1200s
电阻R2产生的热量Q=I2R2t=(0.5A)2×330Ω×1200s=9.9×104J
34.(2025·山东济南市中区·二模)如图是粮食烘干机的原理电路。控制电路的电源电压为12V,热敏电阻用于监测粮食的温度,阻值随温度变化关系如图乙,定值电阻为100Ω,继电器线圈电阻不计;受控电路的电源电压为220V。闭合开关S,机器稳定工作后,在冷风与热风两挡之间自动切换,线圈中的电流始终保持在0.36A与0.52A之间,受控电路的功率分别为40W和440W。求:
(1)吹热风10min,受控电路消耗的电能是多少?
(2)吹热风时,通过电热丝的电流是多少?
(3)烘干机正常工作的最高温度是多少?
【答案】(1)264000J
(2)1.8A
(3)100℃
【详解】(1)吹热风10min, 受控电路消耗的电能是
(2)电热丝的电功率为 因为并联,所以电热丝两端电压为
通过电热丝的电流是
(3)因为并联,热敏电阻两端电压为 通过定值电阻电流为 根据并联电路电流特点可知,通过热敏电阻电流为 此时热敏电阻
由图乙可得烘干机正常工作的最高温度为100℃。
35.(2025·山东济南济阳区·二模)小型电煮锅作为现代厨房的新兴电器,以其小巧便携、功能多样和高效节能的特点受到广泛欢迎。其加热原理和铭牌参数如图所示,和为完全相同的加热丝,断开,接b时,为低温挡;闭合,断开时,为中温挡;闭合,接a时,为高温挡。求:
牌小电锅
额定电压
高温挡
中温挡
低温挡
容量
(1)中温挡正常工作时通过的电流;
(2)电阻;
(3)低温挡正常工作5min,整个电路消耗的电能是多少?
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)中温挡正常工作时通过的电流
(2)由题可知,高温挡时,两电阻并联,的电功率为电阻为
(3)电阻为 低温挡时,两电阻串联,总电阻为
低温挡正常工作5min,整个电路消耗的电能是
36.(2025·山东威海文登区·二模)图甲是某电热水器的结构简图,图乙是它部分电路的原理图。该电热水器有加热、保温及自动加水等功能,其工作原理是:冷水箱中水位升高到设定高度时,热水箱中的电热管开始工作,将水加热至沸腾,开水经溢水管进入贮水箱,而冷水会流入热水箱补充,当冷水箱中水位下降到另一设定高度时,进水口打开进水,同时断开,并重复上述过程,直至贮水箱中注满水;然后,通过开关、电磁开关P的控制,贮水箱中的电热管开始工作,给水保温。已知电热水器的额定电压为,额定加热功率为,的阻值为80Ω,,。请解答下列问题:
(1)该电热水器在保温状态下正常工作消耗的电能为多少?
(2)电热管在某段时间内连续正常工作,产生开水,这些水吸收的热量可将、水加热到沸腾,若热水箱的加热效率为,则电热管工作了多长时间?(在标准大气压下:结果用科学记数法表示,保留2位有效数字)
(3)保持原电路元件不变,增加器材,把热水箱改装成额定总加热功率为,且有两个挡位,则热水箱内电路应如何设计?画出设计的电路简图,并通过计算说明。(写一个设计即可)
【答案】(1)
(2)
(3)见详解
【详解】(1)当开关S1的触头接1时,电路为R2的简单电路,为保温状态,保温状态的功率 该电热水器在保温状态下正常工作消耗的电能
(2)水的质量 将、水加热到沸腾,水吸收的热量 热水箱的加热效率为,则电热管放出的热量 电热水器的额定电压为,额定加热功率为,电热管工作的时间
(3)把热水箱改装成额定总加热功率为,需增加一个加热电阻R与加热电阻R1并联;且有两个挡位,则应在增加的支路中加一个控制开关,增加的加热电阻的功率
加热电阻R的电阻 电路图如图
37.(2025·山东济南历下区·二模)小刚将“6V 3.6W”的灯泡L接到10V的学生电源上,为了使灯泡正常发光,电路中串联接入最大阻值为10Ω的滑动变阻器R,电路如图所示。请通过计算回答:
(1)灯泡的额定电流是多少?
(2)灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻值是多少?
(3)不考虑温度对灯丝电阻的影响,灯泡两端的最大电压不能高于额定电压的1.2倍,通过滑动变阻器的电流不超过0.8A。要保证整个电路元件的安全,求滑动变阻器可调节的电阻的最小值是多少?
【答案】(1)0.6A
(2)6.67Ω
(3)3.89Ω
【详解】(1)灯泡的额定电流是
(2)灯泡正常发光时,,,因为灯泡和滑动变阻器串联,所以,滑动变阻器两端的电压为 滑动变阻器接入电路的阻值是
(3)灯丝的电阻 灯泡两端的最大电压 通过灯泡的最大电流,不超过滑动变阻器的最大电流,所以电路中最大电流为0.72A,滑动变阻器两端的最小电压为 则滑动变阻器的最小值
38.(2025·山东泰安新泰市·二模)如图甲是某多功能养生壶内部简化电路图,由控制电路和工作电路两部分组成。为热敏电阻,其阻值随水温变化图像如图乙所示。控制电路电源电压,R为滑动变阻器,线圈电阻不计。当壶中的水温达到100℃时,线圈中的电流为6mA,衔铁刚好被吸下。工作电路电源电压,、为电热丝,,。求:
(1)养生壶的加热功率和保温功率是多少?
(2)此养生壶的加热效率为90%,用此养生壶加热挡加热7min,可使质量为2.2kg的水从15℃加热至多少℃?
(3)使用烧水功能时,需设定水温达到100℃时停止加热,进行保温,则此时滑动变阻器R接入电路的阻值是多少?
【答案】(1)1100W,220W;
(2);
(3)
【详解】(1)当继电器线圈电流达不到6mA时,衔铁不会被吸下,此时工作电路中只有电阻工作,工作电路电阻最小,由可知,电路处于加热状态;当继电器线圈电流达到6mA时,衔铁会被吸下,此时工作电路中、串联,工作电路电阻最大,此时电路处于保温状态。则
(2)加热挡工作7min养生壶消耗的电能 水吸收的热量
由得
水的末温度 所以,可使质量为2.2kg的水从15℃加热至60℃。
(3)当温度为100℃时,由图乙可知。此时控制电路的电流 控制电路总电阻 滑动变阻器接入电路的阻值
39.(2025·山东青岛李沧区·二模)某电热水器的工作原理如图甲所示,用电磁继电器控制加热和保温状态的转换。R1、R2为电热丝,R3为滑动变阻器,R0为热敏电阻(置于电热水器内),R0阻值随温度的变化规律如图乙所示。电源E的电压为6V,当R0中的电流时,衔铁被吸下,继电器线圈电阻不计。
(1)当热水温度设置为55℃时,R3连入电路的阻值为多少_______?
(2)若电热水器在保温状态下,电热丝1min产生的热量为15000J;相同时间内电热丝R1在加热状态下产生的热量与它在保温状态下产生的热量之比为16:1。则电热丝R1和R2的阻值分别为多少_______?
(3)若降低热水设置温度,应向______移动R3滑片。
【答案】(1)250Ω
(2)48.4Ω,145.2Ω
(3)左
【详解】(1)当热水温度设置为55℃时,控制电路中的电流,此时衔铁被吸下,工作电路处于保温状态,由欧姆定律可得,控制电路的总电阻 由图乙可知,此时热敏电阻的阻值,因继电器线圈电阻不计,所以。
(2)若电热水器在保温状态下,电热丝1min产生的热量为15000J,保温功率为
则 相同时间内电热丝R1在加热状态下产生的热量与它在保温状态下产生的热量之比为16:1,即 则,根据串联电路电压规律有 则,根据串联电路分压原理有 故。
(3)因电磁铁被吸下时控制电路的电流为15mA不变,并且控制电路电压不变,根据欧姆定律,此时控制电路的总电阻不变,所以,若降低热水设置温度(即R0的阻值更大),应减小R3的阻值。如图滑动变阻器左下接线柱接入电路,则滑片应向左移动。
40.(2025·山东济南历下区·二模)2025年4月,在北京亦庄举行的半程马拉松赛事,首次由人类和人形机器人共跑。某型号机器人的质量为50kg,拥有高度仿生的躯干构型和拟人化的运动控制。本次赛事的赛道约21km,下表是该机器人的部分参数,g取10N/kg。请通过计算回答:
脚与地面接触总面积/cm2
500
跑步最高速度/(km·h-1)
10
满电时持续工作时间/h
3
续航电能/(kW·h)
2.025
(1)该机器人若以最高速度跑完该赛道需要的时间是多少?
(2)该机器人站立在水平地面上,对地面的压强是多少?
(3)该机器人满电时持续工作的功率是多少?
【答案】(1)2.1h
(2)1×104Pa
(3)0.675kW
【详解】(1)机器人若以最高速度跑完该赛道需要的时间为
(2)机器人的重力为
因为在水平面上,所以机器人对水平面的压力为 脚与地面接触总面积为 机器人站立在水平地面上,对地面的压强为
(3)机器人满电时持续工作的功率为
41.(2025·山东聊城莘县·二模)养生壶以其较多的功能,通过精心搭配食材配合中医的药膳,能够调理身体、预防疾病。养生壶越来越多的出现在了家庭和办公场所,为我们提供了一种简单而有效的健康调理方式。某型号养生壶有加热挡和保温挡两个挡。其工作原理的简化电路图如图,该养生壶的部分参数信息如表所示。若某次将该养生壶装满水,单独接入电路中使用高挡加热,6min的时间将整壶水从20℃加热到100℃,这个过程中标有3000r/(kW·h)的电能表转盘转了420转。[水的密度为1.0×103kg/m3,水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]求:
多功能养生壶参数信息
额定电压
220V
频率
50Hz
容量
1.2L
高挡加热功率
低挡保温功率
400W
(1)养生壶高挡加热的功率是多大?
(2)电阻R2的阻值;
(3)上述高挡加热过程中的效率。
【答案】(1)1400W
(2)48.4Ω
(3)80%
【详解】(1)标有3000r/(kW·h)的电能表转盘转了420转,消耗的电能
加热的电功率
(2)保温时电路中只有R1工作,功率为400W,则加热时R2的功率
由可得,R2的电阻为
(3)由可得,水的质量为 水吸收的热量为
加热效率为
42.(2025·山东青岛即墨区·二模)水暖电热毯以其温润环保的加热方式成为部分人群冬天御寒的新宠。图甲是一款具有高、低两挡加热功能的水暖电热毯,其简化电路如图乙所示,其中两个加热电阻的阻值相同。该款电热毯低温挡的额定电流为0.25A;高温挡正常工作20min可将毯内1.1kg的水从15℃加热到40℃。已知水的比热容为,求该款电热毯:
(1)加热电阻的阻值。
(2)高温挡正常工作时的加热效率。
【答案】(1)880Ω;(2)87.5%
【详解】解:(1)加热电阻的阻值
(2)水暖电热毯高温挡的额定电流 水暖电热毯高温挡正常工作20min,电流做功 水暖电热毯内的水吸收的热量
水暖电热毯高温挡正常工作时的加热效率
43.(2025·山东济南市中区·二模)额定电压为220V的某家用电热水壶具有加热和保温功能,工作电路图如图甲所示。虚线框内的加热电路由两个加热电阻组成,R0p=40Ω,R'是最大阻值为的可变电阻(调温开关),通过调节R'可以改变电热水壶的功率:当滑片置于a端时,加热电路只有Ro工作,功率最大,滑至b端的过程中,功率逐渐减小。
(1)在额定电压下工作时,该电热水壶最大功率为多大?
(2)小丽用电能表和钟表测量该电热水壶的电功率,她先将所有用电器关闭,观察电能表的示数是2023.5kW·h;通电10min后,电能表的示数如图乙所示,此时该电热水壶的实际功率为多少?
(3)电热水壶每秒向外散失的热量Q跟电热水壶表面温度与环境温度的温差关系如图丙所示(壶内水温跟壶表面温度一致),为保温,电热水器的电功率至少应和散热功率相等。若电热水壶在额定电压下工作,在温度差为50℃的环境中实现保温功能,应将R′的阻值调为多大?
【答案】(1)1210W;
(2)1.2kW;
(3)400Ω
【详解】(1)在额定电压下工作时,电路最大电流 电路最大功率
(2)实测电功 实际功率
(3)由题可得每秒W温=Q=110J,所以 加热电路中的电流 电路的总电阻为 根据串联电路特点
44.(2025·山东淄博淄川区·二模)如图是某多功能电饭锅,具有加热和保温两挡功能(S₁为总开关,S₂为温控开关),其内部有两个加热电阻丝R₁和R₂(R₁的电阻是198Ω,R₂的电阻是44Ω)。某次将2kg初温为20℃的米和水加热到100℃,然后自动转入保温状态。下表是电饭锅铭牌上的部分参数,求解下列问题。[米和水混合物的比热容为4×103J/(kg·℃)]
容量/kg
3.0
额定电压/V
220
加热功率/W
1100
保温功率/W
200
(1)加热过程中,米和水吸收的热量;
(2)保温状态的总电阻;
(3)加热状态工作6min消耗的电能;
(4)请画出电饭锅的电路图,并结合所画的电路图说明开关是何种状态时电饭锅处于加热状态。
【答案】(1)6.4×105J
(2)
(3)
(4)见解析
【详解】(1)加热过程中,米和水吸收的热量
(2)根据,保温状态的总电阻
(3)时间t=6min=360s 加热状态工作6min消耗的电能
(4)加热状态的电阻 所以加热状态为R2单独工作;保温状态的电阻,此时的电阻为R₁和R₂串联在一起的电阻之和。设计电路图如下:
都闭合时,为加热状态;只有闭合时,为保温状态。
45.(2025·山东滨州·二模)如图甲为某物理兴趣小组设计的载货升降机电路的部分原理图,电源电压为12V保持不变,电压表的量程为0~3V,压敏电阻R1的阻值与所受压力大小的关系如图乙所示。
(1)由图乙可知,随着压敏电阻所受压力的增大,电压表的示数将________(选填“增大”或“减小”)。升降机空载时,压敏电阻R1的阻值为________Ω;
(2)升降机空载时,电路中的电流为0.05A,则定值电阻R0电阻值为多少________?
(3)升降机载货3000N时,电路中的总功率是多少________?
(4)如果想增大升降机所装货物的最大质量,在不改变电压表及压敏电阻的情况下,请写出一种对原电路改进的方法________。
【答案】(1) 增大 200
(2)
(3)
(4)见解析
【详解】(1)[1][2]由图甲可知,电阻R0和R1串联,电压表测量R0两端的电压,由图乙可知,随压敏电阻所受到的压力的增大,压敏电阻R1的阻值减小;由串联电路的分压原理可知,压敏电阻R1两端的电压变小;根据串联电路的电压规律可知,R0两端的电压增大,即电压表示数增大;由图乙可知,压敏电阻所受压力为0时,压敏电阻的阻值R1=200Ω。
(2)升降机空载时,电路中的电流为0.05A,电路的总电阻为 定值电阻R0电阻值为R0=R总-R1=240Ω-200Ω=40Ω
(3)升降机载货3000N时,由图乙可知,升降机载货时,压敏电阻的阻值.,根据欧姆定律在串联电路中的应用,可知电路中的电流 电路中的总功率
(4)电压表的最大示数为3V一定,由串联电路的特点知道,电路中的电流 所以 由不变可知,不变,若想增大所装货物的质量,即R1的阻值减小,则R0的阻值应减小,故减小R0的阻值可以增大最大装货量;除此之外,在R0不改变阻值的情况下,还可以适当减小电源电压,使得R0分得的电压减小,从而增大最大装货量。
46.(2025·山东临沂临港经济开发区·二模)阅读材料,回答问题
手机无线充电
生活中常见的手机无线充电主要方式为电磁感应充电,原理如图甲所示,交变电流通过无线充电板(送电线圈)产生磁场,手机(受电线圈)放在无线充电板上就能充电,并将电能储存到手机的锂电池内。这种无线充电的主要优势是在近距离时效率可达90%,现在很多手机都搭配了超级无线快充功能,在快充过程中的不同阶段中充电功率会根据电池的电量进行调整。我国某品牌智能手机A使用标称电压3V,容量4000mA·h的电池(此电池在放电电压3V、电流为4000毫安情况下能维持1小时完全放电),采用超级快充技术,不到10min就可把电池的电量充达一半,极大的方便了人们使用。
虽然电磁感应式无线充电具有便捷、高效等优点,但充电效率也受到多种因素影响。系统的发热程度、环境干扰物、线圈材料的电阻、对齐相对位置等都会影响能量传输的效率。例如,环境温度过高会使线圈电阻增大,影响能量传输降低充电效率;周围金属物体可能会干扰磁场分布,降低充电效率;只有当线圈对齐时才能实现高效率的充电。
(1)手机在无线充电时,手机中的受电线圈会产生感应电流,该过程与______(选填“发电机”或“电动机”)工作原理相似;
(2)给电池充电过程中,将______能转化为化学能,电池相当于______(选填“用电器”或“电源”);
(3)以下______是正确的充电方式并能提高充电的效率;
A.在高温环境下充电 B.将手机与充电底座紧密对齐放置
C.在充电底座周围放置金属装饰物 D.随意摆放手机进行充电
(4)用标有“输出10V 6A”字样的充电器给智能手机A电池充电,设充电器工作时输出功率保持不变,充电效率为80%,请计算说明,选用该充电器将手机A电池从零到充满电需要多长时间。
【答案】(1)发电机
(2) 电 用电器
(3)B
(4)900s
【详解】(1)手机在无线充电时,手机中的受电线圈会产生感应电流,这属于磁生电,是电磁感应现象,所以该过程与发电机工作原理相似。
(2)[1][2]给电池充电过程中,将电能转化为化学能储存在电池内,因为消耗了电能,所以电池相当于用电器。
(3)A.由所给材料可知,无线充电时环境温度过高会使线圈电阻增大,影响能量传输降低充电效率,故A不符合题意;
B.将手机与充电底座紧密对齐放置,就可以对齐线圈位置,符合高效率充电的条件,故B符合题意;
C.在充电底座周围放置金属装饰物,金属物体会干扰磁场分布,降低充电效率,故C不符合题意;
D.无线充电时,高效充电要求必须对齐线圈位置,则随意摆放手机不能实现高效率的充电,故D不符合题意。
故选B。
(4)已知手机A使用标称电压3V,容量4000mA·h的电池,则其完全放电电流为 完全放电时间为 所以手机A充满电时储存的电能为
已知充电器充电效率为80%,故将手机A充满电所消耗的总电能为 因为用标有“输出10V 6A”字样的充电器充电,且充电时输出功率保持不变,所以用该充电器将手机A电池从零到充满电所需总时间为
电功率的概念
1.(2025·山东济南·二模)如图所示,是“220V 15W”的LED灯和“220V 15W”的白炽灯正常工作时将电能转化为内能和光能的占比图。当两灯均正常工作时,下列说法正确的是( )
A.灯两端的实际电压:LED灯低于白炽灯
B.相同时间产生的内能:LED灯多于白炽灯
C.相同时间消耗的电能:LED灯少于白炽灯
D.电能转化为光能的效率:LED灯高于白炽灯
【答案】D
【详解】A.由两灯的规格可知,两灯的额定电压都是220V,所以两灯正常工作时,灯泡的实际电压都达到220V,所以两灯的实际电压相等,故A错误;
BC.由两灯的规格可知,两灯的额定功率都是15W,所以两灯正常工作时,相同时间消耗电能相同,由于LED灯将电能转化为内能的占比较少,所以相同时间LED灯产生的内能更少,故BC错误;
D.由图可知,正常工作时,LED灯将电能转化为光能的占比比白炽灯将电能转化为光能的占比大,所以LED灯将电能转化为光能的效率高,故D正确。
故选D。
2.(2025·山东济南历下区·二模)在数学中认识数字,让我们对数量有了认识。物理为数字都赋予了单位,让数字有了真实的意义。以下对于100这个数字的描述,你认为正确的是( )
A.100mg可以是两个鸡蛋的质量 B.100%可以是涡轮发动机的效率
C.100℃可以是沸水的温度 D.100W可以是家用空调的电功率
【答案】C
【详解】A.一个鸡蛋的质量约为50g,两个鸡蛋的质量约为100g,而不是100mg。故A错误;
B.根据能量守恒定律,任何发动机均存在能量损耗,效率不可能达到100%,故B错误;
C.在标准大气压下,水的沸点为100℃,故100℃可以是沸水的温度,故C正确;
D.家用空调属于大功率电器,额定功率通常在1000W以上,一般客厅灯等小功率电器的功率约为100W。故D错误。
故选C。
3.(2025·山东青岛崂山区·二模)某用电器正常工作时,10min内消耗的电能是0.3kW·h,这个用电器可能是( )
A.电冰箱 B.空调 C.电视机 D.照明灯
【答案】B
【详解】这个用电器的额定功率为
电冰箱的额定功率约200W,空调的额定功率约1000~2000W,电视机的额定功率约200W,照明灯的功率约20~60W,这个用电器可能是空调,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
4.(2025·山东济南济阳区·二模)某办公场所有甲、乙两灯分别标有“220V;40W”和“220V;100W”字样(忽略温度对两灯灯丝电阻的影响),下列有关说法中正确的是( )
A.由于打开开关后两灯同时亮,因此这两盏灯的连接方式是串联
B.两灯都正常工作时,乙灯比甲灯消耗的电能要多
C.两灯都在220V电压下工作时,乙灯比甲灯要亮
D.甲灯的灯丝比乙灯的灯丝要粗
【答案】C
【详解】A.打开开关后两灯同时亮,这两盏灯的连接方式可能是串联,也可能是并联且开关接在干路上,故A错误;
B.两灯都正常工作时,工作时间未知,乙灯和甲灯消耗的电能多少无法比较,故B错误;
C.两灯的额定电压均为220V,乙灯的额定功率较大,两灯都在220V电压下工作时,乙灯比甲灯要亮,故C正确;
D.根据可知,甲灯的电阻较大,两灯的灯丝长度和材料相同,所以,甲灯的灯丝较细,故D错误。
故选C。
5.(2025·山东济南历城区·二模)请你根据所学物理知识和生活经验判断,下列估测较符合实际的是( )
A.一个比赛用标准乒乓球的质量大约为25 g
B.阅读时眼睛与书本的最佳距离约为30 cm
C.教室里一盏40瓦日光灯正常工作时的电流约为0.2 A
D.一台家用电冰箱正常使用1 h消耗的电能约为1 kW·h
【答案】BC
【详解】A.通常情况下,一个比赛用标准乒乓球的质量大约为2.7g,故A不符合题意;
B.为了使眼睛看的最清楚且不易疲劳,阅读时眼睛与书本的最佳距离约为30 cm,故B符合题意;
C.教室里一盏日光灯正常工作时的功率约为40W,而照明电压U=220V,工作时的电流大约为 故C符合题意;
D.一台家用电冰箱的电功率约200W,正常工作1小时消耗的电能约为
故D不符合题意。
故选BC。
6.(2025·山东济南市中区·二模)小恺在家里装修的采购清单上发现了几个物品及其规格。其中基本符合实际的是( )
A.卧室照明LED灯泡:功率为9W
B.室内实木门:高度为2.1m
C.空调专用插座:额定电流为16A
D.多功能剪刀:质量为2.5kg
【答案】ABC
【详解】A.卧室照明的电流约为0.1A,则卧室照明LED灯泡的功率为,卧室照明LED灯泡:功率为9W,故A符合题意;
B.成年人的身高为170cm,实木门比人的身高高一些,故室内实木门:高度为2.1m,故B符合题意;
C.空调的功率约为3000W,则通过空调的电流为空调专用插座额定电流应该大于9.09A,故额定电流为16A,故C符合题意;
D.多功能剪刀质量与一个苹果的质量相当,大约为250g,故D不符合题意。
故选ABC。
7.(2025·山东济南章丘区·二模)小明对生活中的一些常见的数据进行了估测,最接近实际值的是( )
A.乒乓球的直径约为4.1mm B.人步行时的速度约为1.1m/s
C.LED台灯的功率约为10W D.眨眼一次的时间约为5s
【答案】BC
【详解】A.乒乓球的直径约为40mm,故A不符合题意;
B.根据生活常识可知,人正常步行时的速度约为4km/h,换算后约为1.1m/s,故B符合题意;
C.生活中常用的LED台灯的功率在5W到15W之间,故C符合题意;
D.人眨眼一次大约需要0.2到0.4s,故D不符合题意。
故选BC。
8.(2025·山东青岛即墨区·二模)电光源的发明,照亮了人类生活的每一个角落。图甲所示的白炽灯是利用电流的______(选填“热效应”“磁效应”或“化学效应”)使灯丝达到白炽状态而发光的,发光效率仅,更多能量都以内能的形式散失到周围环境中。现在用来照明的白炽灯已被图乙所示节能、环保的LED灯所替代,一只12WLED灯的亮度相当于一只100W白炽灯的亮度,其中的W是______的单位。LED灯主要是用______(选填“纳米材料”“超导材料”或“半导体材料”)制成的。
【答案】 热效应 电功率 半导体材料
【详解】[1] 白炽灯是利用电流的热效应工作的,当电流通过灯丝时,电能主要转化为内能。
[2]W是电功率的单位。
[3] LED灯主要是由半导体材料制成的。
电功率的测量
1.(2025·山东济南高新区·二模)小明在“测量小灯泡的电阻”实验中,选用的器材有:两节新干电池、额定电压为2.5V的待测小灯泡、滑动变阻器、电流表、电压表、开关和若干导线。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。
(2)移动滑片P,某次实验时,电压表的示数为2.5V,电流表的示数如图乙所示,则通过小灯泡的电流为__________A,小灯泡正常发光时的电阻为__________Ω(结果保留一位小数)。
(3)小明想利用本实验装置测量阻值约为500Ω、额定电压为2.5V的发光二极管额定功率,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,二极管发光,把二极管正负极对调接入电路时,他发现二极管不发光,电流表无示数,电压表________(选填“有”或“无”)示数,原因是二极管具有________性。
(4)小明正确将二极管接到电路后,操作时发现无法完成上述实验,他又增加了一个电阻箱(可读数),并选用规格符合要求的实验器材重新设计电路,如图丙所示,实验步骤如下:
①先闭合开关S、S1,调节滑动变阻器使电压表示数为2.5V。
②再断开开关S1,闭合开关S2,调节电阻箱的阻值,直到__________,读取此时电阻箱的阻值R0。
③二极管额定功率的表达式为P额=__________(用已知的数据和测出的物理量表示)。
【答案】(1)
(2) 0.3 8.3
(3) 有 单向导电
(4) 电压表示数为2.5V
【详解】(1)测量小灯泡的电阻”实验中电压表并联在小灯泡两端,滑动变阻器和小灯泡串联,连接电路实物图,如图所示:
(2)[1]图乙中电流表所选量程0~0.6A、分度值是0.02A,电流表的示数。
[2]已知小灯泡两端电压为2.5V,流经小灯泡的电流为0.3A,则小灯泡正常发光时的电阻
(3)[1][2]移动滑动变阻器滑片,二极管发光,把二极管正负极对调接入电路时,由于二极管具有单向导电性,二极管不发光,处于断路状态,电流表无示数,电压表两个接线柱到电源通路,电压表有示数,接近电源电压。
(4)[1]先闭合开关S、S1,调节滑动变阻器使电压表示数为2.5V,使二极管正常发光;再断开开关S1,闭合开关S2,调节电阻箱的阻值,直到电压表示数为2.5V,读取此时电阻箱的阻值R0,二极管额定电压下的电阻等于电阻箱的阻值R0。
[2]根据可知,二极管额定功率
2.(2025·山东泰安新泰市·二模)在测量小灯泡电功率的实验中,已知小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为10Ω。
现有器材:电源(电压为6V,保持不变),电流表,电压表,开关、导线若干,另有三种规格的滑动变阻器可供选择:(1000Ω 2A)、(50Ω 2A)、(10Ω 2A)。请完成下列问题:
(1)本次实验中应选择的滑动变阻器是______(选填“”、“”或“”);
(2)某同学连接成了如图甲所示的电路,该电路中存在一处连接错误,只要改接一根导线就可以使电路连接正确,请你把接错的那一根导线找出来打上“×”,再用笔画线代替导线画出正确的连接________;
(3)正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不发光,电压表无示数,电流表有示数,导致这一现象的原因是小灯泡______(选填“短路”或“断路”);
(4)实验过程中,某小组的同学将所测得相关数据和现象记录如下表:
实验次数
电压U/V
电流I/A
灯泡亮度
灯泡实际功率P/W
1
0.5
0.18
不亮
2
1
0.2
发暗光
3
2
0.3
发较亮的光
4
2.5
0.32
正常发光
5
2.8
0.34
发光强烈
小灯泡的额定功率为______W;
(5)该实验小组的同学又设计了如图乙所示的电路,利用阻值为的定值电阻和电压表、电压表等器材,测量额定电压为的小灯泡L的额定功率,连接电路并检查无误后进行实验。请你帮助他们将实验过程补充完整:
①闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表______(选填“”或“”)的示数为,同时读出另一个电压表的示数,记为;
②小灯泡额定功率______(用、U、表示)。
【答案】(1)
(2)
(3)短路
(4)0.8
(5)
【详解】(1)当灯泡正常发光时的电流大约为 由串联电路的电流特点可知,通过滑动变阻器的电流 由串联电路的电压特点可知,滑动变阻器两端的电压
由欧姆定律可知,此时滑动变阻器接入电路的电阻总电阻值过大,滑动变阻器时示数变化不明显,不方便数据记录,故应选择
(2)由图可知,电压表应该测小灯泡两端的电压,应该并联接在小灯泡两端。如图所示:
(3)闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表有示数,说明小灯泡没有断路,有接入电路中,电压表无示数,说明小灯泡短路,两端电压为0。
(4)已知灯泡额定电压为 由表格知,此时通过的电流为 所以小灯泡的额定功率为
(5)[1][2]实验步骤①闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表V1的示数为U额,同时读出另一个电压表的示数,记为U②由图丙可知,灯泡、R0和滑动变阻器串联,电压表V1测灯泡两端电压,电压表V2测灯泡和R0两端电压,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表V1的示数为U额,此时灯泡正常发光;根据串联电路电压规律,R0两端电压为 根据串联电路电流特点,灯泡额定电流为 则小灯泡额定功率为
3.(2025·山东济宁邹城市·二模)按要求完成下列实验题;
(1)小华利用如图1所示的电路验证电功与电压的关系。
①甲灯泡和乙灯泡工作时的电阻要________(选填“相同”或“不相同”)。
②帮小华在图1上补画导线,使其成为完整的实验电路,要求滑动变阻器滑片向右滑动时,灯泡变亮。________
③正确连接好电路后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,发现两灯泡始终不亮,且电压表V1有示数、V2无示数,则出现故障的原因可能是__________。
④排除故障后,小华正确操作,验证了实验的结论。支持该结论的实验现象是:电压表V2的示数较大,灯泡_________(选填“甲”或“乙”)较亮。
(2)小明要测量标有“0.3A”的小灯泡的额定功率。现有器材:电压恒为5V的电源,一只电流表,标有“20Ω,1A”的滑动变阻器A和标有“×Ω,1A”的滑动变阻器B(阻值模糊不清),实验过程如下:
①选用滑动变阻器A,设计电路如图2所示。正确连接电路,闭合开关,移动滑片,当电流表示数为0.3A时,小灯泡正常发光。
②断开开关,保持滑动变阻器A的滑片位置不变,用滑动变阻器B替换小灯泡后,再闭合开关,调节滑动变阻器B的滑片,使电流表示数为0.3A。
③保持滑动变阻器B的滑片位置不变,把另一只滑动变阻器的滑片移到阻值_________(选填“最大”或“最小”)端,此时电流表示数如图3所示,则小灯泡的额定电功率为_________W。
【答案】(1) 不相同 见解析 甲灯泡断路 乙
(2) 最大 0.45
【详解】(1)[1]由图得,甲乙灯泡串联,则甲乙灯泡的电流相等,实验中要改变灯泡的电压进行实验,由欧姆定律得,甲灯泡和乙灯泡工作时的电阻要不相同。
[2]为了改变两灯泡的电压进行多次实验,实验中变阻器应串联在电路中,滑动变阻器滑片向右滑动时,灯泡变亮,则此时变阻器接入电路中的电阻变小,故变阻器的B接线柱接入电路中,如图所示:
[3]电压表V1、电压表V2分别串联灯泡L1、L2的电压,正确连接好电路后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,发现两灯泡始终不亮,且电压表V1有示数、V2无示数,则电路存在断路现象,电压表V1与电源相连接,电压表V2与电源的连接断开,则出现故障的原因可能是与电压表V1并联的甲灯断路。
[4]电压表V2的示数较大,则灯泡乙的电压较大,两灯泡的电流相等,由得,乙灯泡的电功率较大,则乙灯泡较亮。
(2)①由图2得,闭合开关,滑动变阻器A与灯泡串联,电流表测量电路电流,移动滑片,当电流表示数为0.3A时,小灯泡正常发光。
②断开开关,保持滑动变阻器A的滑片位置不变,用滑动变阻器B替换小灯泡后,滑动变阻器A与滑动变阻器B串联,电流表测量电路电流,再闭合开关,调节滑动变阻器B的滑片,使电流表示数为0.3A,则此时动变阻器B接入电路中的电阻与灯泡正常发光时的电阻相同。
③[1][2]保持滑动变阻器B的滑片位置不变,把另一只滑动变阻器的滑片移到阻值最大,此时滑动变阻器A接入电路中电阻为20Ω,由图3得,电流表的分度值为0.02A,示数为0.2A,由欧姆定律得,此时滑动变阻器A的电压为 滑动变阻器B的电压为 滑动变阻器B接入电路中电阻为 小灯泡的额定电功率为
4.(2025·山东日照·二模)海波兄弟用如图甲所示的电路测量一只标有“2.5V”字样的小灯泡(电阻约为10Ω)的电功率。电源电压为6V,可供选用的滑动变阻器a、b,规格分别为“10Ω 1A”和“20Ω 1A”。
(1)如图甲所示是海波同学连接的电路,请你在只改变一根导线连接的情况下,使电路成为能正确完成测量任务的电路(用“×”标出改动之处,画出改接导线);
(2)为了完成实验,海波应该选用的滑动变阻器是_______(选填“a”或“b”),闭合开关前,将滑动变阻器滑片P移到最右端,起到_______的作用;
(3)连完电路后,闭合开关前,他发现电流表指针在零刻度线左侧,其原因可能是_______;
(4)调整电路后闭合开关,移动滑片P到某处,电压表的示数为2.2V,要测得小灯泡的额定功率,应将滑片P向_______(填“A”或“B”)端滑动,移动滑片P直至电压表示数为_______V,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙,则小灯泡额定功率为_______W;考虑电到压表的电阻对电路的影响,必然会给测量结果带来误差,那么这种方法测量出来的电功率_______(选填“大于”“小于”或者“等于”)真实值;
(5)海涛同学利用如图丙所示的电路,测量另一个额定电流为0.4A小灯泡的额定功率,电源电压恒定且大于小灯泡的额定电压。定值电阻,的阻值为20Ω.
①开关接b,接d,电流表示数为0.6A,则电源电压为_______V;
②开关接a,接c,调节滑动变阻器的滑片,使电流表示数为_______A,小灯泡正常发光;
③开关接b,接c,使滑动变阻器的滑片_______(选填“移到上端”、“保持不动”或“移到下端”),电流表示数为0.3A;
④小灯泡额定功率_______。
【答案】(1)
(2) b 保护电路
(3)见解析
(4) A 2.5 0.65 大于
(5) 12 0.4 保持不动 1.6
【详解】(1)原电路图中,电流表和滑动变阻器串联后与灯泡并联,电压表串联在电路中是错误的;在“测小灯泡正常发光时的电阻”的实验中,灯泡、滑动变阻器和电流表串联,电压表并联在灯泡两端,如下图所示:
(2)[1]通电电路的电流 变阻器连入电路的阻值 所以应该选用的滑动变阻器是b。
[2]闭合开关前,为了保护电路,需要将变阻器的滑片移动到阻值最大处,即将滑动变阻器滑片P移到最右端,
(3)电流表实验前需要调零,闭合开关前,发现电流表指针在零刻度线左侧,可能是电流表指针没有调零。
(4)[1][2][3][4]电压表的示数为2.2V,小于灯的额定电压,要测小灯泡的额定功率,要增大灯的电压,减小滑动变阻器分得的电压,根据分压原理,就要减小滑动变阻器连入电路中的电阻大小,应将滑片P向A端移动,直到电压表的示数为2.5V,当电压表的示数等于小灯泡的额定电压2.5V时灯泡正常发光,由图乙知电流表的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电流表读数0.26,灯泡的额定功率为PL=ULIL=2.5V×0.26A=0.65W
电压表并联在灯泡两端,所测得的电压是准确的,电流表测量的是通过电压表和灯泡的电流之和,所以电流表示数比实际通过灯泡的电流偏大,根据P=UI可知,这种方法测量出来的电功率大于真实值。
(5)[1]开关S1接b,S2接d,电流表示数为0.6A,此时为定值电阻的简单电路,由欧姆定律,则电源电压为U=I1R0=0.6A×20Ω=12V
[2]开关S1接a,S2接c,此时滑动变阻器与灯泡串联,灯泡的额定电流为0.4A,因此调节滑动变阻器的滑片,使电流表示数为0.4A,此时小灯泡正常发光。
[3]开关S1接b,S2接c,此时滑动变阻器与定值电阻串联,为了求得滑动变阻器与灯泡串联时的阻值,使滑动变阻器的滑片保持不动,电流表示数为0.3A。
[4]在上述③实验中,变阻器与定值电阻串联,由欧姆定律,定值电阻的电压U0=I'R0=0.3A×20Ω=6V 变阻器的电压为U滑=U-U0=12V-6V=6V 由分压原理,变阻器连入的电阻为R滑=20Ω,在②中,由欧姆定律,变阻器的电压U滑2=IR滑=0.4A×20Ω=8V 根据串联电路电压的规律,灯的额定电压为UL=U-U滑=12V-8V=4V 小灯泡额定功率P额=ULIL=4V×0.4A=1.6W
5.(2025·山东威海文登区·二模)小明用标有“2.5V”字样的小灯泡做“测量小灯泡电功率”的实验。请解答下列问题。
表一
实验次数
1
2
3
4
5
电压表示数/V
0.5
1.5
2.5
3
6
电流表示数/A
0.1
0.25
0.28
0
灯泡亮度
非常暗
暗
正常发光
强烈发光
不发光
(1)图甲是小明连接的实物电路图,其中有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”,并用笔画线代替导线画出正确的连线;
(2)正确连接电路后,小明调节滑动变阻器(实验过程中改变电压表的量程),收集的数据和现象如表一所示,其中第2次实验时电流表示数如图-乙所示,为___________A;根据第5次实验的数据和现象可知,电路出现故障,若电路中只有一处故障,则原因可能是___________;
(3)综合分析表一中的信息可知,决定灯泡亮度的物理量是___________;
(4)根据实验数据,在图15-丙中画出小灯泡的图像__________;与《欧姆定律》一章中“探究电流与电压的关系”时所画的图像对比,发现这两个图像的形状不同,其原因是___________。
【答案】(1)
(2) 0.2 灯泡断路
(3)灯泡的实际功率
(4) 灯泡的电阻随温度升高而增大
【详解】(1)测量小灯泡电功率时,灯泡和滑动变阻器、电流表串联,电压表并联在灯泡两端,甲图中,电流表并联灯泡两端,电压表串联在电路中是错误的,所以将灯泡右端接线柱与电压表负接线柱相连,如下图所示:
(2)[1]如图乙,电流表选用小量程,分度值为0.02A,读数为0.2A。
[2]根据第5次实验的数据和现象可知,电流表的示数为0,说明电路存在断路,电压表示数为6V,说明电压表与电源接通,若电路中只有一处故障,则原因可能是与电压表并联的灯泡断路。
(3)由表中的数据可知,灯泡两端的电压越大,通过灯泡的电流越大,由可知,灯泡的实际功率越大,灯泡的亮度越大,因此决定灯泡亮度的物理量是灯泡的实际功率。
(4)[1]在坐标中依次描出各点,用平滑的线把各点连接起来,即为小灯泡的图像,如下图所示:
[2]《欧姆定律》一章中“探究电流与电压的关系”时所画的图像是一条过原点的斜线,电阻为定值电阻;这两个图像的形状不同,其原因是灯泡的电阻随温度升高而增大。
6.(2025·山东济南长清区·二模)在测定“小灯泡电功率”的实验中,电源用的是2节新干电池,滑动变阻器的铭牌标有“;1A”,选用的小灯泡额定电压为,电阻约为。
(1)检查电路后发现有一根导线连接错误如图甲所示,若此时闭合开关_____(选填“电压表”或“电流表”)无示数,请在错误的导线上打“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确_______;
(2)移动滑片到某一位置时,电压表示数如图乙所示,若他想测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向_____(选填“A”或“B”)端缓慢移动,直至灯泡正常发光,此时电流表的示数如图丙所示为_____A,则该灯泡的额定功率为_____;
(3)下面表格是小明测出的该规格小灯泡I与U关系的部分数据。老师发现其中一组数据一定是编造的,请根据所学的知识进行推断第_____次(填序号)是编造的,如果想得到表中完整的数据,下列措施中可以实现的是_____(填字母序号);
实验序号
1
2
3
4
5
6
U/V
0.20
0.80
1.40
2.00
2.50
2.70
I/A
0.02
0.08
0.13
0.18
0.21
A.将电压表的量程换为
B.将电流表换成量程更小的灵敏电流表
C.换成最大阻值为的滑动变阻器
D.换成电压为的电源
(4)对实验现象进一步分析可知:小灯泡的实际功率越大,小灯泡越亮。但小明发现:标有“220V,9W”的LED灯与标有“220V,60W”的普通白炽灯都正常发光时,亮度几乎相当。造成这一现象的原因可能是_____。
【答案】(1) 电流表
(2) A 0.25 0.5
(3) 1 C
(4)LED灯的电能转化为光能的效率更高
【详解】(1)[1]由图甲可知,电流表与电压表串联在电路中,电压表的阻值特别大,通过电流表的电流特别小,导致电流表的指针几乎不动,故电流表无示数。
[2]正确连接应将电压表并联在小灯泡两端,电流表串联在电路中,如图所示:
(2)[1]图乙电压表示数为2.4V,低于额定电压2.5V。为使灯泡两端电压增大,需减小滑动变阻器分压,故滑片P应向阻值减小的A端移动。
[2]图丙电流表选用0~0.6A量程,分度值0.02A,示数为0.2A。
[3]额定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W
(3)[1]第1组数据中,灯泡电压0.20V时电流0.02A,计算得灯泡电阻 此时电源电压3V,滑动变阻器需分担2.8V电压,其阻值 远超提供的50Ω最大阻值,故该数据不真实。
[2]要得到表中完整数据,需要更好地控制电路中的电流和电压,换成最大阻值为150Ω 的滑动变阻器,可以更精确地调节小灯泡两端的电压和通过的电流。A 选项,电压表量程 0~3V已满足实验要求;B 选项,电流表量程合适,无需更换;D 选项,电源电压为3V能满足实验,换成6V电源会使电路中电流过大,可能损坏灯泡和其他元件。
故选C。
(4)LED灯将电能转化为光能的效率显著高于白炽灯(白炽灯大部分能量转化为热能)。因此9W的LED灯发光效率相当于60W白炽灯的光输出,导致两者亮度相近。
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专题17 电功率
电功率的计算
1.(2025·山东济宁·二模)某智能手机的锂电池上标有“,”字样,用20W的充电器给手机充电,假设充电器的输入功率保持不变,充电效率为,则关于手机充电,以下说法正确的是( )
A.给电池充电的过程中电池相当于电源 B.它充满电后大约储存的电能为14800J
C.手机电池从零到充满电需要 D.给手机充电的过程中,化学能转化为电能
2.(2025·山东淄博淄川区·二模)如图甲所示电路,电源电压恒为9V,灯泡L额定电压为6V,通过L的电流I随其两端电压U变化关系图像如图乙所示。闭合开关S,下列分析正确的是( )
A.无论如何移动滑片,L的电阻始终为20Ω
B.滑片向左移动过程中,L的实际功率变大
C.L实际功率为0.75W时,R的阻值为24Ω
D.为保证电路安全,R接入的最小阻值为20Ω
3.(2025·山东济宁邹城市·二模)如图甲所示,电源电压保持不变,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~15V,滑动变阻器R1的规格为“50Ω;0.5A”。闭合开关S后,调节滑动变阻器的滑片P,测得多组数据,用测得的数据绘制了电流与滑动变阻器阻值的变化关系图(如图乙所示)。在保证电路安全的情况下,下列计算结果不正确的是( )
A.电源电压为6V
B.R0的阻值为10Ω
C.滑动变阻器的阻值变化范围是2~50Ω
D.R0的最大功率为0.9W
4.(2025·山东威海文登区·二模)实践活动小组的同学设计了一个自动筛选超重物品的装置,检测装置的电路图如图-甲所示,当放在水平传送带上的物品经过装有压敏电阻的检测区时,超重的物品会被推离传送带,从而筛选出来。已知电源电压为24V且保持不变,定值电阻标有“”字样,压敏电阻的阻值与压力变化的关系如图-乙所示,电流表的量程为。当电路元件正常安全工作时,下列说法中正确的是( )
A.当物品的重力增大时,电流表的示数变小
B.检测装置可将重为的物品筛选出来
C.电路消耗的总电功率最大值为14.4W
D.若要将超过的物品筛选出来,则可适当增加的电阻值
5.(2025·山东泰安新泰市·二模)如图所示的电路,电源电压6V不变,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V,定值电阻阻值为8Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω,1A”,闭合开关S,在电路安全前提下,下列说法中正确的是( )
①滑片P上移时,电压表的示数变大
②滑片P下移时,电压表与电流表的示数之比变大
③滑动变阻器允许接入电路的取值范围为2Ω~8Ω
④电阻消耗的最大功率与最小功率之比为
A.只有②③ B.只有①④
C.只有②③④ D.①②③④都正确
6.(2025·山东济南济阳区·二模)如图所示的电路中,闭合开关S,电流表和电压表均有示数,小灯泡L发光(忽略灯丝电阻随温度的变化)。现将滑动变阻器的滑片向右端移动,下列关于该电路的说法错误的是( )
A.小灯泡L与滑动变阻器是并联连接
B.电流表A2示数增大
C.电压表示数不变
D.电路中消耗的总功率变小
7.(2025·山东济南·二模)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
8.(2025·山东淄博博山区·二模)在两个相同的烧杯中分别装有两种液体A、B,其质量;用额定电压相同的甲、乙两个电加热器分别加热液体A、B,电加热器的额定功率,它们均正常工作。液体A、B的温度随加热时间变化的关系如图所示。不考虑热量损失,下列说法正确的是( )
A.液体A的沸点等于液体B的沸点
B.电加热器甲的电阻丝阻值大于乙的电阻丝阻值
C.相同时间内液体A吸收的热量等于液体B吸收的热量
D.液体A的比热容大于液体B的比热容
9.(2025·山东省济南市钢城区·二模)小嘉同学设计了一款身高测量仪,其工作原理如图所示。已知电压表、电流表示数分别为U、I,电压表、电流表示数变化量分别为、( )
A.被测人员身高越高,整个电路中的总电阻越小
B.被测人员身高越高,整个电路中的电功率越大
C.无论被测人员身高如何,的值不变
D.无论被测人员身高如何,的值不变
10.(2025·山东省济南市莱芜区·二模)如图是某手机的“超级快充”插头,匹配相应的数据线即可自动向该手机电池实现“超级快充”,其铭牌参数如表,根据输出参数“5V;2A”或“10V;4A”或“11V;6A”可推断( )
输入:100V~240V,50/60Hz,1.7A
输出:5V,2A或10V,4A或11V,6A
A.“超级快充”的“快”是指电压大
B.“超级快充”的“快”是指电流大
C.“超级快充”的“快”是指电功率大
D.给同一部手机充电,“超级快充”消耗的电能多
11.(2025·山东省济南市莱芜区·二模)数形结合是物理学中经常使用到的一种方法,它可以直观地反映各物理量之间的关系。如图所示的四幅图像中能正确反映物理现象和规律的是( )
A.图甲表示燃料燃烧时放出热量与燃料燃烧体积的关系
B.图乙表示条形磁铁的磁性强弱与其位置的关系
C.图丙阴影部分面积表示定值电阻消耗的电能
D.图丁表示通过定值电阻的电流与其两端电压的关系
12.(2025·山东青岛即墨区·二模)图甲所示电路的电源电压保持不变,闭合开关后,将滑动变阻器的滑片由最右端向最左端移动的过程中,两电压表与电流表的示数变化关系如图乙所示,则( )
A.a是灯泡的U-I图线 B.灯泡电阻的最小值为
C.R的最大阻值为 D.电路的最大功率为1.2W
13.(2025·山东青岛崂山区·二模)如图所示,电源电压为U,R1=R2,只闭合S2时,电流表示数为I,电路消耗功率为P。则( )
A.只闭合S2时,电压表示数为U
B.只闭合S1、S2时,电流表示数为,电路消耗功率为
C.只闭合S1、S3时,电流表示数为4I,电路消耗功率为4P
D.只闭合S2、S3时,电压表示数为U,电路消耗功率为2P
15.(2025·山东省青岛市市北区·二模)如图是科技小组设计的水位监测器原理图。电源电压不变,R0是定值电阻,红灯工作时的电阻为R₁,黄灯工作时的电阻为R₂,闭合开关S后,当水位超过防洪预警线时,浮筒上升带动铜片将C、D接通,电压表示数为U1;当水位低于干旱预警线时,浮筒下降带动铜片将E、F接通,电压表示数为U2(U2< U1)。忽略温度对灯泡电阻的影响,则下列说法正确的是( )
A.水位超过防洪预警线时,红灯亮
B.黄灯亮时R0消耗的功率比红灯亮时大
C.R1<R2
D.当水位在防洪和干旱预警线内上下浮动时,浮筒所受浮力也随之改变
16.(2025·山东潍坊高密市·二模)某同学利用如图所示的装置探究焦耳定律实验,经检查容器的气密性良好,电路完好。下列分析正确的是( )
A.通电后的电功率比的大
B.通电一段时间后右侧U形管中的液面高度差比左侧大
C.此装置可探究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系
D.通过U形管内液面的高度差来反映热量的多少是运用了类比法
17.(2025·山东济南历城区·二模)小明设计了一个温度自动报警器,电路结构如图甲所示。已知控制电路和工作电路的电源电压保持不变,电磁铁线圈的电阻忽略不计,乙图为热敏电阻R的阻值随温度变化的图像。经测试,在温度高于-18℃时当前电路便会报警。下列判断中正确的是( )
A.当冷库温度升高时,控制电路中的电流会变大些
B.当工作电路报警时,衔铁会被吸下,铃响灯不亮
C.当冷库温度降低时,控制电路的总电功率会变大
D.若想将报警温度设置为-17℃,应适当降低控制电路的电源电压
18.(2025·山东济南长清区·二模)近视眼成为影响青少年身体健康的重要因素,为有效保护眼睛,市场上推出一款电加热眼罩如图甲所示,对缓解眼疲劳有一定效果。加热电路如图乙所示,PTC加热丝两端与金属导线相连,形成网状结构,由6V的锂电池供电。加热电路的电阻与温度变化的关系如丙图所示。当温度达到40℃时,PTC加热丝的发热功率等于散热功率(即在相同时间内产生的热量与散失的热量相等),实现智能控温。下列说法中正确的是( )
A.如图乙所示的加热电路,PTC加热丝的连接方式是并联
B.正常工作时金属导线中A、处电流分别为和,则
C.眼罩加热电路的最大发热功率为9W
D.将眼罩加热电路开关闭合,其功率随时间变化的图象最可能是图丁的C图
19.(2025·山东淄博·二模)如图a所示电路,电源电压为9V且不变,两灯的额定电压均为6V,两灯的图像如图b所示。闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,直至其中一个灯泡正常发光,则_____正常发光(选填L1或L2),此时电压表示数为_____V,滑动变阻器的功率为_____W。
20.(2025·山东淄博淄川区·二模)下图甲为灯泡L的电流与电压关系的图像。将该灯泡接入图乙电路,电阻R阻值为10Ω,闭合开关S,电流表示数为0.2A,则电源电压为_____V,干路电流为_____A,此时灯泡L的电功率为_____W。一段时间后,电流表的示数突然变为零,可能是电阻R发生_____,此时灯泡L将______(选填“更亮”“更暗”或“亮度不变”)。
21.(2025·山东威海文登区·二模)如图所示,电源电压保持不变,灯泡标有“”字样,滑动变阻器标有“10Ω2.5A”字样,电压表量程为0~15V,电流表量程为0~3A,只闭合开关,灯泡正常发光。则电源电压为___________;开关都闭合时,在保证电路元件安全的情况下,滑动变阻器连入电路的最小阻值为___________。
22.(2025·山东青岛李沧区·二模)小明在“探究电流与电压的关系”实验中,保持定值电阻不变,设计了如图甲所示的电路并进行实验。
(1)请用笔画线代替导线,将甲图中电路连接完整,要求滑片向端滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大________(连线时导线不允许交叉);
(2)连接好电路后,闭合开关,发现无论怎样移动滑片,电压表的示数约为且保持不变,电流表的示数几乎为零,则电路的故障可能是( )
A.滑动变阻器短路
B.定值电阻断路
C.定值电阻短路
(3)排除故障后,小组成员测得多组实验数据,根据数据绘制出电阻的图像如图乙所示,由图像可得:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成______比(填“正”或“反”);
(4)将定值电阻换成标有“2.5V”字样的小灯泡继续实验,根据数据绘制出小灯泡I-U图像如丙所示。
①小灯泡的额定电功率为______W;
②小组成员发现两次绘制出的I-U图像不同,这是因为灯泡电阻_______________;
③当灯泡实际电压为额定电压一半时的实际电功率为P1,当灯泡实际电流为额定电流的一半时的实际电功率为P2,分析图像发现,P1______P2(填“大于”、“小于”或“等于”)。
23.(2025·山东青岛李沧区·二模)小明在“探究电流与电压的关系”实验中,保持定值电阻不变,设计了如图甲所示的电路并进行实验。
(1)请用笔画线代替导线,将甲图中电路连接完整,要求滑片向端滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大________(连线时导线不允许交叉);
(2)连接好电路后,闭合开关,发现无论怎样移动滑片,电压表的示数约为且保持不变,电流表的示数几乎为零,则电路的故障可能是( )
A.滑动变阻器短路
B.定值电阻断路
C.定值电阻短路
(3)排除故障后,小组成员测得多组实验数据,根据数据绘制出电阻的图像如图乙所示,由图像可得:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成______比(填“正”或“反”);
(4)将定值电阻换成标有“2.5V”字样的小灯泡继续实验,根据数据绘制出小灯泡I-U图像如丙所示。
①小灯泡的额定电功率为______W;
②小组成员发现两次绘制出的I-U图像不同,这是因为灯泡电阻_______________;
③当灯泡实际电压为额定电压一半时的实际电功率为P1,当灯泡实际电流为额定电流的一半时的实际电功率为P2,分析图像发现,P1______P2(填“大于”、“小于”或“等于”)。
24.(2025·山东淄博·二模)一个有加热和保温两种状态的微型电热水器,内部简化电路如图所示,它由控制电路和工作电路两部分组成,其中R0为热敏电阻,它的阻值随温度的升高而减小,开关S0和S都闭合时,电热水器开始加热,当电热水器中水的温度达到50℃时,电磁铁才会把衔铁吸下,使B、C两个触点接通,电热水器处于保温状态。已知R1=44Ω,R2=2156Ω。[]求:
(1)将2.2kg水从15℃加热到45℃,水吸收的热量。
(2)若电热水器的效率为84%,将2.2kg水从15℃加热到45℃,需要的通电时间。
(3)当温度达到50℃后,通电100s,R1产生的热量。
25.(2025·山东青岛崂山区·二模)为提高筛选苹果的效率,小明帮助果农设计了如图甲所示自动筛选装置,内部电路模型如图乙所示。筛选装置的电源电压不变,定值电阻R0阻值为20Ω,电压表的量程为0-3V,R为压敏电阻,阻值随压力大小的变化关系如图丙所示。当压力检测区上没有水果时,电压表的示数为1.0V。经过压力检测区上苹果质量小于等于设定值时,机械装置就会自动启动,将质量不达标的苹果推出传送带,实现自动筛选功能。求:(g=10N/kg)
(1)电路中电源电压;
(2)要将质量为100g以下苹果筛选出去,电路消耗的最大功率;
(3)在保证电路安全的情况下,这套装置可设置筛选苹果的最大质量。
26.(2025·山东省青岛市市北区·二模)若把空气炸锅单独接入家庭电路中持续工作2min,电能表上标有3000r/(kW•h)的字样,其转盘正好转了100转,这段时间空气炸锅内200g的薯条温度升高了80℃。求:
(1)空气炸锅此时的实际功率是多少?。
(2)这个过程薯条吸收的热量是多少?[c薯条=3.6×103J/(kg•℃)]
(3)此空气炸锅的加热效率是多少?
(4)空气炸锅的电路图如图乙所示,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℃,即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?
27.(2025·山东济南历城区·二模)学校美术社团为了让同学们体验非遗艺术“烙画”的魅力,新购买了一款两挡可调的电烙铁(如图甲)。其内部简化电路如图乙所示,只闭合S1时为慢挡,S1和S2均闭合时为快挡。已知电源电压为220 V,R1和R2为发热电阻,其中R1阻值为2200 Ω,快挡加热时电路中的总电流为0.3 A。试计算:
(1)慢挡加热时的电流是多大?
(2)电阻R2的阻值是多大?
(3)快挡加热1min,R2将产生多少热量?
28.(2025·山东济宁邹城市·二模)某创新实验小组实现自动控制,小明同学利用电磁继电器(电磁铁线圈电阻不计)制作了具有延时加热、保温、消毒等功能的恒温调奶器,其电路图如图甲所示控制电路中,电压U1=3V,定值电阻R0=50Ω,热敏电阻R的阻值随温度变化的图象如图乙所示。工作电路中,电压U=220V,R1=836Ω,R2=44Ω。已知恒温调奶器容量为2kg,水温达到80°C时衔铁会跳起。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]
(1)求衔铁刚跳起时,通过电磁铁线圈的电流;
(2)求工作电路在保温状态下的电功率;
(3)当调奶器加满温度为25℃的水,加热元件工作500s后衔铁跳起,求此过程中恒温调奶器的加热效率。
29.(2025·山东济南高新区·二模)如图是一“88W超级快充”手机充电器,某次充电过程中,以充电电流4.4A、用时30min就将一手机充满了,试计算该过程中大约消耗了多少电能?
30.(2025·山东济南高新区·二模)现在人们的生活水平都比以前得到了很大的提高,欣欣家购买了某品牌智能足浴盆,它具有自动加温、振动按摩、无线遥控等功能。其加热部分的简化等效电路如图所示,主要参数如表中铭牌所示。
智能足浴盆
额定电压
220V
内盆容量
9kg
加热功率
1100W
R2
1166Ω
(1)R1的阻值是多少?
(2)保温功率是多少?
(3)保温状态正常工作10s电阻R1产生的热量。
31.(2025·山东潍坊高密市·二模)图甲是某款恒温热水器的工作原理图,、为发热电阻,,控制电路电源电压为12V,热敏电阻R的阻值随温度t的变化关系如图乙所示,该热水器的部分参数如表所示。当热水器水箱内的水温下降到40℃时,弹簧将衔铁拉起,工作电路处于加热模式;当水温上升到54℃,工作电路自动切换到保温模式。某次使用过程中将水箱内装满水,水温从40℃升高至54℃用时35min。已知水的比热容,水的密度,求:
额定电压
220V
额定加热功率
880W
额定保温功率
水箱最大容量
22L
(1)热水器的保温功率;
(2)热水器加热模式下的热效率;
(3)54℃时热敏电阻R的阻值。
32.(2025·山东日照·二模)如图甲所示,是一款办公室女老师们追捧的高颜值实用性加热杯垫,可以随时加热咖啡茶饮,还可以加热面包等小零食,其等效电路结构如图乙所示。已知:该杯垫额定电压为220V,R1和R2为完全相同的发热电阻,R3是规格为“250Ω,1A”的滑动变阻器,R3只起调节电流作用,不对外加热。S、闭合时,通过控制的通断,可以使电器处于高温挡或中温挡,高温挡正常加热功率为484W;S闭合,均断开时,电器处于低温挡,移动滑片,可以手动调节低温挡的加热功率。
(1)R1的阻值
(2)加热杯垫以中温挡正常工作5min,求发热电阻产生的热量;
(3)美美老师将该杯垫接入家庭电路中单独工作,在使用高温挡加热过程中,观察到电能表(如图丙所示)的转盘3min内转了60转,求此时电路的实际电压;
(4)在正常工作时,手动调节低温挡来加热一杯0.2kg的果汁,求使果汁升温10℃需要的最少时间。(已知杯垫加热效率为84%,果汁的比热容为)
33.(2025·山东济南长清区·二模)如图所示,图甲为电热毛巾架,额定电压为。该毛巾架通过智能系统能够实现高温、低温挡自动切换。图乙所示为其内部电路原理图,和都为发热电阻丝;该毛巾架在正常工作30min的过程中,经历了由高温挡到低温挡的自动切换,其电流随时间变化的图象如图丙所示。求:
(1)高温挡的功率;
(2)发热电阻丝的电阻;
(3)毛巾架在正常工作的过程中,电阻产生的热量。
34.(2025·山东济南市中区·二模)如图是粮食烘干机的原理电路。控制电路的电源电压为12V,热敏电阻用于监测粮食的温度,阻值随温度变化关系如图乙,定值电阻为100Ω,继电器线圈电阻不计;受控电路的电源电压为220V。闭合开关S,机器稳定工作后,在冷风与热风两挡之间自动切换,线圈中的电流始终保持在0.36A与0.52A之间,受控电路的功率分别为40W和440W。求:
(1)吹热风10min,受控电路消耗的电能是多少?
(2)吹热风时,通过电热丝的电流是多少?
(3)烘干机正常工作的最高温度是多少?
35.(2025·山东济南济阳区·二模)小型电煮锅作为现代厨房的新兴电器,以其小巧便携、功能多样和高效节能的特点受到广泛欢迎。其加热原理和铭牌参数如图所示,和为完全相同的加热丝,断开,接b时,为低温挡;闭合,断开时,为中温挡;闭合,接a时,为高温挡。求:
牌小电锅
额定电压
高温挡
中温挡
低温挡
容量
(1)中温挡正常工作时通过的电流;
(2)电阻;
(3)低温挡正常工作5min,整个电路消耗的电能是多少?
36.(2025·山东威海文登区·二模)图甲是某电热水器的结构简图,图乙是它部分电路的原理图。该电热水器有加热、保温及自动加水等功能,其工作原理是:冷水箱中水位升高到设定高度时,热水箱中的电热管开始工作,将水加热至沸腾,开水经溢水管进入贮水箱,而冷水会流入热水箱补充,当冷水箱中水位下降到另一设定高度时,进水口打开进水,同时断开,并重复上述过程,直至贮水箱中注满水;然后,通过开关、电磁开关P的控制,贮水箱中的电热管开始工作,给水保温。已知电热水器的额定电压为,额定加热功率为,的阻值为80Ω,,。请解答下列问题:
(1)该电热水器在保温状态下正常工作消耗的电能为多少?
(2)电热管在某段时间内连续正常工作,产生开水,这些水吸收的热量可将、水加热到沸腾,若热水箱的加热效率为,则电热管工作了多长时间?(在标准大气压下:结果用科学记数法表示,保留2位有效数字)
(3)保持原电路元件不变,增加器材,把热水箱改装成额定总加热功率为,且有两个挡位,则热水箱内电路应如何设计?画出设计的电路简图,并通过计算说明。(写一个设计即可)
37.(2025·山东济南历下区·二模)小刚将“6V 3.6W”的灯泡L接到10V的学生电源上,为了使灯泡正常发光,电路中串联接入最大阻值为10Ω的滑动变阻器R,电路如图所示。请通过计算回答:
(1)灯泡的额定电流是多少?
(2)灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻值是多少?
(3)不考虑温度对灯丝电阻的影响,灯泡两端的最大电压不能高于额定电压的1.2倍,通过滑动变阻器的电流不超过0.8A。要保证整个电路元件的安全,求滑动变阻器可调节的电阻的最小值是多少?
38.(2025·山东泰安新泰市·二模)如图甲是某多功能养生壶内部简化电路图,由控制电路和工作电路两部分组成。为热敏电阻,其阻值随水温变化图像如图乙所示。控制电路电源电压,R为滑动变阻器,线圈电阻不计。当壶中的水温达到100℃时,线圈中的电流为6mA,衔铁刚好被吸下。工作电路电源电压,、为电热丝,,。求:
(1)养生壶的加热功率和保温功率是多少?
(2)此养生壶的加热效率为90%,用此养生壶加热挡加热7min,可使质量为2.2kg的水从15℃加热至多少℃?
(3)使用烧水功能时,需设定水温达到100℃时停止加热,进行保温,则此时滑动变阻器R接入电路的阻值是多少?
39.(2025·山东青岛李沧区·二模)某电热水器的工作原理如图甲所示,用电磁继电器控制加热和保温状态的转换。R1、R2为电热丝,R3为滑动变阻器,R0为热敏电阻(置于电热水器内),R0阻值随温度的变化规律如图乙所示。电源E的电压为6V,当R0中的电流时,衔铁被吸下,继电器线圈电阻不计。
(1)当热水温度设置为55℃时,R3连入电路的阻值为多少_______?
(2)若电热水器在保温状态下,电热丝1min产生的热量为15000J;相同时间内电热丝R1在加热状态下产生的热量与它在保温状态下产生的热量之比为16:1。则电热丝R1和R2的阻值分别为多少_______?
(3)若降低热水设置温度,应向______移动R3滑片。
40.(2025·山东济南历下区·二模)2025年4月,在北京亦庄举行的半程马拉松赛事,首次由人类和人形机器人共跑。某型号机器人的质量为50kg,拥有高度仿生的躯干构型和拟人化的运动控制。本次赛事的赛道约21km,下表是该机器人的部分参数,g取10N/kg。请通过计算回答:
脚与地面接触总面积/cm2
500
跑步最高速度/(km·h-1)
10
满电时持续工作时间/h
3
续航电能/(kW·h)
2.025
(1)该机器人若以最高速度跑完该赛道需要的时间是多少?
(2)该机器人站立在水平地面上,对地面的压强是多少?
(3)该机器人满电时持续工作的功率是多少?
41.(2025·山东聊城莘县·二模)养生壶以其较多的功能,通过精心搭配食材配合中医的药膳,能够调理身体、预防疾病。养生壶越来越多的出现在了家庭和办公场所,为我们提供了一种简单而有效的健康调理方式。某型号养生壶有加热挡和保温挡两个挡。其工作原理的简化电路图如图,该养生壶的部分参数信息如表所示。若某次将该养生壶装满水,单独接入电路中使用高挡加热,6min的时间将整壶水从20℃加热到100℃,这个过程中标有3000r/(kW·h)的电能表转盘转了420转。[水的密度为1.0×103kg/m3,水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]求:
多功能养生壶参数信息
额定电压
220V
频率
50Hz
容量
1.2L
高挡加热功率
低挡保温功率
400W
(1)养生壶高挡加热的功率是多大?
(2)电阻R2的阻值;
(3)上述高挡加热过程中的效率。
42.(2025·山东青岛即墨区·二模)水暖电热毯以其温润环保的加热方式成为部分人群冬天御寒的新宠。图甲是一款具有高、低两挡加热功能的水暖电热毯,其简化电路如图乙所示,其中两个加热电阻的阻值相同。该款电热毯低温挡的额定电流为0.25A;高温挡正常工作20min可将毯内1.1kg的水从15℃加热到40℃。已知水的比热容为,求该款电热毯:
(1)加热电阻的阻值。
(2)高温挡正常工作时的加热效率。
43.(2025·山东济南市中区·二模)额定电压为220V的某家用电热水壶具有加热和保温功能,工作电路图如图甲所示。虚线框内的加热电路由两个加热电阻组成,R0p=40Ω,R'是最大阻值为的可变电阻(调温开关),通过调节R'可以改变电热水壶的功率:当滑片置于a端时,加热电路只有Ro工作,功率最大,滑至b端的过程中,功率逐渐减小。
(1)在额定电压下工作时,该电热水壶最大功率为多大?
(2)小丽用电能表和钟表测量该电热水壶的电功率,她先将所有用电器关闭,观察电能表的示数是2023.5kW·h;通电10min后,电能表的示数如图乙所示,此时该电热水壶的实际功率为多少?
(3)电热水壶每秒向外散失的热量Q跟电热水壶表面温度与环境温度的温差关系如图丙所示(壶内水温跟壶表面温度一致),为保温,电热水器的电功率至少应和散热功率相等。若电热水壶在额定电压下工作,在温度差为50℃的环境中实现保温功能,应将R′的阻值调为多大?
44.(2025·山东淄博淄川区·二模)如图是某多功能电饭锅,具有加热和保温两挡功能(S₁为总开关,S₂为温控开关),其内部有两个加热电阻丝R₁和R₂(R₁的电阻是198Ω,R₂的电阻是44Ω)。某次将2kg初温为20℃的米和水加热到100℃,然后自动转入保温状态。下表是电饭锅铭牌上的部分参数,求解下列问题。[米和水混合物的比热容为4×103J/(kg·℃)]
容量/kg
3.0
额定电压/V
220
加热功率/W
1100
保温功率/W
200
(1)加热过程中,米和水吸收的热量;
(2)保温状态的总电阻;
(3)加热状态工作6min消耗的电能;
(4)请画出电饭锅的电路图,并结合所画的电路图说明开关是何种状态时电饭锅处于加热状态。
45.(2025·山东滨州·二模)如图甲为某物理兴趣小组设计的载货升降机电路的部分原理图,电源电压为12V保持不变,电压表的量程为0~3V,压敏电阻R1的阻值与所受压力大小的关系如图乙所示。
(1)由图乙可知,随着压敏电阻所受压力的增大,电压表的示数将________(选填“增大”或“减小”)。升降机空载时,压敏电阻R1的阻值为________Ω;
(2)升降机空载时,电路中的电流为0.05A,则定值电阻R0电阻值为多少________?
(3)升降机载货3000N时,电路中的总功率是多少________?
(4)如果想增大升降机所装货物的最大质量,在不改变电压表及压敏电阻的情况下,请写出一种对原电路改进的方法________。
46.(2025·山东临沂临港经济开发区·二模)阅读材料,回答问题
手机无线充电
生活中常见的手机无线充电主要方式为电磁感应充电,原理如图甲所示,交变电流通过无线充电板(送电线圈)产生磁场,手机(受电线圈)放在无线充电板上就能充电,并将电能储存到手机的锂电池内。这种无线充电的主要优势是在近距离时效率可达90%,现在很多手机都搭配了超级无线快充功能,在快充过程中的不同阶段中充电功率会根据电池的电量进行调整。我国某品牌智能手机A使用标称电压3V,容量4000mA·h的电池(此电池在放电电压3V、电流为4000毫安情况下能维持1小时完全放电),采用超级快充技术,不到10min就可把电池的电量充达一半,极大的方便了人们使用。
虽然电磁感应式无线充电具有便捷、高效等优点,但充电效率也受到多种因素影响。系统的发热程度、环境干扰物、线圈材料的电阻、对齐相对位置等都会影响能量传输的效率。例如,环境温度过高会使线圈电阻增大,影响能量传输降低充电效率;周围金属物体可能会干扰磁场分布,降低充电效率;只有当线圈对齐时才能实现高效率的充电。
(1)手机在无线充电时,手机中的受电线圈会产生感应电流,该过程与______(选填“发电机”或“电动机”)工作原理相似;
(2)给电池充电过程中,将______能转化为化学能,电池相当于______(选填“用电器”或“电源”);
(3)以下______是正确的充电方式并能提高充电的效率;
A.在高温环境下充电 B.将手机与充电底座紧密对齐放置
C.在充电底座周围放置金属装饰物 D.随意摆放手机进行充电
(4)用标有“输出10V 6A”字样的充电器给智能手机A电池充电,设充电器工作时输出功率保持不变,充电效率为80%,请计算说明,选用该充电器将手机A电池从零到充满电需要多长时间。
电功率的概念
1.(2025·山东济南·二模)如图所示,是“220V 15W”的LED灯和“220V 15W”的白炽灯正常工作时将电能转化为内能和光能的占比图。当两灯均正常工作时,下列说法正确的是( )
A.灯两端的实际电压:LED灯低于白炽灯
B.相同时间产生的内能:LED灯多于白炽灯
C.相同时间消耗的电能:LED灯少于白炽灯
D.电能转化为光能的效率:LED灯高于白炽灯
2.(2025·山东济南历下区·二模)在数学中认识数字,让我们对数量有了认识。物理为数字都赋予了单位,让数字有了真实的意义。以下对于100这个数字的描述,你认为正确的是( )
A.100mg可以是两个鸡蛋的质量 B.100%可以是涡轮发动机的效率
C.100℃可以是沸水的温度 D.100W可以是家用空调的电功率
3.(2025·山东青岛崂山区·二模)某用电器正常工作时,10min内消耗的电能是0.3kW·h,这个用电器可能是( )
A.电冰箱 B.空调 C.电视机 D.照明灯
4.(2025·山东济南济阳区·二模)某办公场所有甲、乙两灯分别标有“220V;40W”和“220V;100W”字样(忽略温度对两灯灯丝电阻的影响),下列有关说法中正确的是( )
A.由于打开开关后两灯同时亮,因此这两盏灯的连接方式是串联
B.两灯都正常工作时,乙灯比甲灯消耗的电能要多
C.两灯都在220V电压下工作时,乙灯比甲灯要亮
D.甲灯的灯丝比乙灯的灯丝要粗
5.(2025·山东济南历城区·二模)请你根据所学物理知识和生活经验判断,下列估测较符合实际的是( )
A.一个比赛用标准乒乓球的质量大约为25 g
B.阅读时眼睛与书本的最佳距离约为30 cm
C.教室里一盏40瓦日光灯正常工作时的电流约为0.2 A
D.一台家用电冰箱正常使用1 h消耗的电能约为1 kW·h
6.(2025·山东济南市中区·二模)小恺在家里装修的采购清单上发现了几个物品及其规格。其中基本符合实际的是( )
A.卧室照明LED灯泡:功率为9W
B.室内实木门:高度为2.1m
C.空调专用插座:额定电流为16A
D.多功能剪刀:质量为2.5kg
7.(2025·山东济南章丘区·二模)小明对生活中的一些常见的数据进行了估测,最接近实际值的是( )
A.乒乓球的直径约为4.1mm B.人步行时的速度约为1.1m/s
C.LED台灯的功率约为10W D.眨眼一次的时间约为5s
8.(2025·山东青岛即墨区·二模)电光源的发明,照亮了人类生活的每一个角落。图甲所示的白炽灯是利用电流的______(选填“热效应”“磁效应”或“化学效应”)使灯丝达到白炽状态而发光的,发光效率仅,更多能量都以内能的形式散失到周围环境中。现在用来照明的白炽灯已被图乙所示节能、环保的LED灯所替代,一只12WLED灯的亮度相当于一只100W白炽灯的亮度,其中的W是______的单位。LED灯主要是用______(选填“纳米材料”“超导材料”或“半导体材料”)制成的。
电功率的测量
1.(2025·山东济南高新区·二模)小明在“测量小灯泡的电阻”实验中,选用的器材有:两节新干电池、额定电压为2.5V的待测小灯泡、滑动变阻器、电流表、电压表、开关和若干导线。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。
(2)移动滑片P,某次实验时,电压表的示数为2.5V,电流表的示数如图乙所示,则通过小灯泡的电流为__________A,小灯泡正常发光时的电阻为__________Ω(结果保留一位小数)。
(3)小明想利用本实验装置测量阻值约为500Ω、额定电压为2.5V的发光二极管额定功率,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,二极管发光,把二极管正负极对调接入电路时,他发现二极管不发光,电流表无示数,电压表________(选填“有”或“无”)示数,原因是二极管具有________性。
(4)小明正确将二极管接到电路后,操作时发现无法完成上述实验,他又增加了一个电阻箱(可读数),并选用规格符合要求的实验器材重新设计电路,如图丙所示,实验步骤如下:
①先闭合开关S、S1,调节滑动变阻器使电压表示数为2.5V。
②再断开开关S1,闭合开关S2,调节电阻箱的阻值,直到__________,读取此时电阻箱的阻值R0。
③二极管额定功率的表达式为P额=__________(用已知的数据和测出的物理量表示)。
2.(2025·山东泰安新泰市·二模)在测量小灯泡电功率的实验中,已知小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为10Ω。
现有器材:电源(电压为6V,保持不变),电流表,电压表,开关、导线若干,另有三种规格的滑动变阻器可供选择:(1000Ω 2A)、(50Ω 2A)、(10Ω 2A)。请完成下列问题:
(1)本次实验中应选择的滑动变阻器是______(选填“”、“”或“”);
(2)某同学连接成了如图甲所示的电路,该电路中存在一处连接错误,只要改接一根导线就可以使电路连接正确,请你把接错的那一根导线找出来打上“×”,再用笔画线代替导线画出正确的连接________;
(3)正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不发光,电压表无示数,电流表有示数,导致这一现象的原因是小灯泡______(选填“短路”或“断路”);
(4)实验过程中,某小组的同学将所测得相关数据和现象记录如下表:
实验次数
电压U/V
电流I/A
灯泡亮度
灯泡实际功率P/W
1
0.5
0.18
不亮
2
1
0.2
发暗光
3
2
0.3
发较亮的光
4
2.5
0.32
正常发光
5
2.8
0.34
发光强烈
小灯泡的额定功率为______W;
(5)该实验小组的同学又设计了如图乙所示的电路,利用阻值为的定值电阻和电压表、电压表等器材,测量额定电压为的小灯泡L的额定功率,连接电路并检查无误后进行实验。请你帮助他们将实验过程补充完整:
①闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表______(选填“”或“”)的示数为,同时读出另一个电压表的示数,记为;
②小灯泡额定功率______(用、U、表示)。
3.(2025·山东济宁邹城市·二模)按要求完成下列实验题;
(1)小华利用如图1所示的电路验证电功与电压的关系。
①甲灯泡和乙灯泡工作时的电阻要________(选填“相同”或“不相同”)。
②帮小华在图1上补画导线,使其成为完整的实验电路,要求滑动变阻器滑片向右滑动时,灯泡变亮。________
③正确连接好电路后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,发现两灯泡始终不亮,且电压表V1有示数、V2无示数,则出现故障的原因可能是__________。
④排除故障后,小华正确操作,验证了实验的结论。支持该结论的实验现象是:电压表V2的示数较大,灯泡_________(选填“甲”或“乙”)较亮。
(2)小明要测量标有“0.3A”的小灯泡的额定功率。现有器材:电压恒为5V的电源,一只电流表,标有“20Ω,1A”的滑动变阻器A和标有“×Ω,1A”的滑动变阻器B(阻值模糊不清),实验过程如下:
①选用滑动变阻器A,设计电路如图2所示。正确连接电路,闭合开关,移动滑片,当电流表示数为0.3A时,小灯泡正常发光。
②断开开关,保持滑动变阻器A的滑片位置不变,用滑动变阻器B替换小灯泡后,再闭合开关,调节滑动变阻器B的滑片,使电流表示数为0.3A。
③保持滑动变阻器B的滑片位置不变,把另一只滑动变阻器的滑片移到阻值_________(选填“最大”或“最小”)端,此时电流表示数如图3所示,则小灯泡的额定电功率为_________W。
4.(2025·山东日照·二模)海波兄弟用如图甲所示的电路测量一只标有“2.5V”字样的小灯泡(电阻约为10Ω)的电功率。电源电压为6V,可供选用的滑动变阻器a、b,规格分别为“10Ω 1A”和“20Ω 1A”。
(1)如图甲所示是海波同学连接的电路,请你在只改变一根导线连接的情况下,使电路成为能正确完成测量任务的电路(用“×”标出改动之处,画出改接导线);
(2)为了完成实验,海波应该选用的滑动变阻器是_______(选填“a”或“b”),闭合开关前,将滑动变阻器滑片P移到最右端,起到_______的作用;
(3)连完电路后,闭合开关前,他发现电流表指针在零刻度线左侧,其原因可能是_______;
(4)调整电路后闭合开关,移动滑片P到某处,电压表的示数为2.2V,要测得小灯泡的额定功率,应将滑片P向_______(填“A”或“B”)端滑动,移动滑片P直至电压表示数为_______V,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙,则小灯泡额定功率为_______W;考虑电到压表的电阻对电路的影响,必然会给测量结果带来误差,那么这种方法测量出来的电功率_______(选填“大于”“小于”或者“等于”)真实值;
(5)海涛同学利用如图丙所示的电路,测量另一个额定电流为0.4A小灯泡的额定功率,电源电压恒定且大于小灯泡的额定电压。定值电阻,的阻值为20Ω.
①开关接b,接d,电流表示数为0.6A,则电源电压为_______V;
②开关接a,接c,调节滑动变阻器的滑片,使电流表示数为_______A,小灯泡正常发光;
③开关接b,接c,使滑动变阻器的滑片_______(选填“移到上端”、“保持不动”或“移到下端”),电流表示数为0.3A;
④小灯泡额定功率_______。
5.(2025·山东威海文登区·二模)小明用标有“2.5V”字样的小灯泡做“测量小灯泡电功率”的实验。请解答下列问题。
表一
实验次数
1
2
3
4
5
电压表示数/V
0.5
1.5
2.5
3
6
电流表示数/A
0.1
0.25
0.28
0
灯泡亮度
非常暗
暗
正常发光
强烈发光
不发光
(1)图甲是小明连接的实物电路图,其中有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”,并用笔画线代替导线画出正确的连线;
(2)正确连接电路后,小明调节滑动变阻器(实验过程中改变电压表的量程),收集的数据和现象如表一所示,其中第2次实验时电流表示数如图-乙所示,为___________A;根据第5次实验的数据和现象可知,电路出现故障,若电路中只有一处故障,则原因可能是___________;
(3)综合分析表一中的信息可知,决定灯泡亮度的物理量是___________;
(4)根据实验数据,在图15-丙中画出小灯泡的图像__________;与《欧姆定律》一章中“探究电流与电压的关系”时所画的图像对比,发现这两个图像的形状不同,其原因是___________。
6.(2025·山东济南长清区·二模)在测定“小灯泡电功率”的实验中,电源用的是2节新干电池,滑动变阻器的铭牌标有“;1A”,选用的小灯泡额定电压为,电阻约为。
(1)检查电路后发现有一根导线连接错误如图甲所示,若此时闭合开关_____(选填“电压表”或“电流表”)无示数,请在错误的导线上打“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确_______;
(2)移动滑片到某一位置时,电压表示数如图乙所示,若他想测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向_____(选填“A”或“B”)端缓慢移动,直至灯泡正常发光,此时电流表的示数如图丙所示为_____A,则该灯泡的额定功率为_____;
(3)下面表格是小明测出的该规格小灯泡I与U关系的部分数据。老师发现其中一组数据一定是编造的,请根据所学的知识进行推断第_____次(填序号)是编造的,如果想得到表中完整的数据,下列措施中可以实现的是_____(填字母序号);
实验序号
1
2
3
4
5
6
U/V
0.20
0.80
1.40
2.00
2.50
2.70
I/A
0.02
0.08
0.13
0.18
0.21
A.将电压表的量程换为
B.将电流表换成量程更小的灵敏电流表
C.换成最大阻值为的滑动变阻器
D.换成电压为的电源
(4)对实验现象进一步分析可知:小灯泡的实际功率越大,小灯泡越亮。但小明发现:标有“220V,9W”的LED灯与标有“220V,60W”的普通白炽灯都正常发光时,亮度几乎相当。造成这一现象的原因可能是_____。
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