专题05 电功率（竞赛培优精练）九年级物理上学期全国通用

专题05 电功率 竞赛培优精练 一、单选题 1．如图，电源电压U恒定不变。只闭合，调节滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为0.2A时，电压表的示数为1V。只闭合，电压表和的示数分别为和，电流表的示数为。只闭合，将滑片移动到最上端时，电流表的示数为，此时电路的功率为，保持滑片位置不变，再闭合，电流表的示数变化了0.2A，此时电路的功率为。已知，。下列结果正确的是（   ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】C．只闭合，、、串联，电流表测电路中的电流，电压表测、两端的总电压，电压表测电压，由串联电路的电阻特点和分压原理则有 解得   ① 此时电路中电流 只闭合，将滑片移动到最上端时，、并联，电流表测干路电流，由并联电流规律和欧姆定律，此时电路中电流。已知，则有   ② 联立①②，解得，；保持滑片位置不变，再闭合，、、并联，电流表测干路电流，电流表的示数变化了0.2A，根据并联电流规律可知此时通过的电流为0.2A，由并联电路的分流原理，通过、的电流之比 则通过的电流 此时通过、的电流之比 则通过的电流 则、并联时干路电流 由可知，、、串联时，电路中的电流 故C错误； AB．只闭合，、串联，电压表测变阻器电压，电压表测电压，则电源电压为   ③ 、、串联时电源电压为   ④ 联立③④，解得，。则阻值为 故AB错误； D．根据并联电流规律可知、、并联时干路电流为 根据，电源电压不变时电功率和电流成正比，则功率之比 故D正确。 故选D。 2．如图甲所示，电源电压不变，小灯泡L的额定电流为0.6A，电压表量程为0~15V。闭合开关S，在保证电路安全情况下，分别绘制了电流表示数与电压表示数，电流表示数与滑动变阻器R连入电路阻值的变化关系图像，下列说法正确的是（　　） A．小灯泡正常发光时的电阻为15Ω B．电源电压为18V C．电路的总功率范围为4.2~9W D．将两电表互换位置，变阻器连入电路的阻值范围为30~50Ω 【答案】C 【详解】A．据图可知，电路是串联的，电压表测灯泡两端电压，据乙图可知，当灯泡的额定电流为0.6A，对应的电压为6V，则小灯泡正常发光时的电阻为，故A错误； B．当灯泡的额定电流为0.6A时，滑动变阻器的阻值为，则滑动变阻器分到的电压为 则电源电压为，故B错误； C．当电流达到灯泡的额定电流0.6A时，电路功率达最大值为 当滑动变阻器阻值最大时，电路中的电流最小，由图乙可知，此时最小电流为 则电路中最小电功率为 故电路的总功率范围为4.2~9W，故C正确； D．将两表互换位置，电路为滑动变阻器的简单电路。电流表测电路电流，电压表示数为零，只需考虑电流表，当电流表示数最大为0.6A时，滑动变阻器的阻值最小为 最大值为滑动变阻器的最大规格为，故变阻器连入电路的阻值范围为25～50Ω，故D错误。 故选C。 3．在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，小明采用了如图甲、乙所示的实验装置，其中两次实验电源电压相同，两个透明容器中封闭着等质量的空气，下列相关说法不正确的是（　　） A．装置中U形管中液面高度的变化能反映电阻丝产生热量的多少 B．图甲可探究出电流一定时，电阻丝的电阻越大，电流产生的热量越多 C．图乙中为探究热量与电流的关系，电阻丝R3的阻值应为10Ω D．对比两次实验，在相同时间内图乙中电阻丝R2产生的热量大于图甲中电阻丝R1产生的热量 【答案】C 【详解】A．电阻丝产生热量的多少无法直接测量，根据转换法，装置通过U形管中液面高度的变化能反映电阻丝产生热量的多少，故A正确，不符合题意； B．图甲中，两电阻串联，故通过两电阻的电流相同，两电阻的阻值不同，且电阻阻值越大，U形管中液面高度差越大，说明产生的热量越多，故可探究出电流一定时，电阻丝的电阻越大，电流产生的热量越多，故B正确，不符合题意； C．探究热量与电流的关系，需控制容器内电阻阻值相同，通过容器内电阻的电流不同，故电阻丝R3的阻值应为5Ω，故C错误，符合题意； D．图乙中，右边两个电阻并联后再与左边的电阻串联，由并联电路的电流特性，可知通过图乙中电阻丝R2的电流大于通过图甲中电阻丝R1的电流，当在通电时间相同的情况下，根据Q=I2Rt可知，在相同时间内图乙中电阻丝R2产生的热量大于图甲中电阻丝R1产生的热量，故D正确，不符合题意。 故选C。 4．某科创社团小组成员，利用电压恒为4.5V的电源、量程为0~3V的电压表、量程为0~0.6A的电流表、保护电阻、最大阻值为20Ω的滑动变阻器R、一个开关、若干导线和一个固定在两排材质均匀弹簧上的秤盘（如图）等器材设计了一款电子秤。设计时，将滑动变阻器、两排弹簧分别竖直固定在水平桌面上，调整它们的高度，当滑动变阻器滑片移到最上端时，使空盘底部与滑片齐平，用硬质横杆将二者连接。按照设计要求将滑动变阻器接入电路，闭合开关，在秤盘中逐渐增加重物质量，滑片从滑动变阻器的一端移动到另一端的过程中，电压表的示数由0逐渐增大到3V，电流表的示数逐渐变小，此过程的最大称量质量为600g。电压表表盘上的刻度线上标注有对应的质量，物体的质量可以从表盘标注示数直接读出。设计实践过程中同学们还发现，滑片下移的距离与秤盘中所放物体质量的大小成正比，滑动变阻器接入电路中的阻值和接入电路的电阻丝长度成正比。下列关于该电子秤说法正确的是（　　） A．滑动变阻器R与保护电阻并联在电路中 B．称量质量为600g时，电路消耗的功率为0.8W C．150g的示数应标注在电压表表盘上1.5V的刻度线上 D．滑片位于滑动变阻器的中点时，对应的物体质量为200g 【答案】C 【详解】A．定值电阻R0在电路中的作用是与R串联分压且保护电路，电压表的示数由0逐渐增大到3V，电流表的示数逐渐变小，故电压表并联在滑动变阻器两端，故A错误； B．称量质量为600g时，滑动变阻器R接入电路电阻最大，电压表的示数由0逐渐增大到3V，故电路中电流为 此时电路消耗的功率为 故B错误； C．R0的两端电压为 R0的阻值为 滑片下移的距离与秤盘中所放物体质量的大小成正比，滑动变阻器接入电路中的阻值和接入电路的电阻丝长度成正比，物体质量为 150g时，此时滑动变阻器接入电路中的阻值为 此时电路中的电流为 此时电压表的示数为 故C正确； D．滑片位于滑动变阻器的中点时，对应的物体质量为最大称量质量600g的一半300g，故D错误。 故选 C。 二、多选题 5．某同学设计了一款弹力秤，用来监测鱼缸储水量。其原理模型如图甲所示，电源电压恒为6V，压杆与压敏电阻R固定放置，且压敏电阻R的阻值与所受压力F变化的关系，如图乙所示。当鱼缸水位低于临界水位，电流表示数高于某一数值时，就会触发报警；轻质水平杠杆OAB以O为支点，AB：AO=1：1，且一直处于水平状态：C是一个质量为600g、边长为10cm的实心正方体物块；鱼缸的底面积为300cm2，弹簧原长为10cm，且每受到1N的力长度变化0.5cm。当鱼缸里没有水，且物块静止时，物块下表面距离鱼缸底部4cm处，弹簧、压杆和杠杆的质量及压杆的大小均忽略不计，鱼缸里水的密度为1g/cm3。下列判断正确的是（　　） A．鱼缸储水量越大，电路中电流做功越来越快 B．当电流表的示数为0.2A时，鱼缸内水的深度为12.25cm C．当鱼缸内水深10cm时，电流表示数0.15A D．若将杠杆与压杆的接触位置A适当靠近O点，则鱼缸水位更高时触发报警 【答案】BD 【详解】A．鱼缸储水量越大，物块浸没在水中的体积变大，物块受到的浮力变大，根据力的作用是相互的和力的平衡可知，在B端竖直向下的拉力大小等于重物对弹簧的拉力大小，即 物体的重力不变，浮力变大，则拉力变小，根据杠杆平衡可知，对压敏电阻的压力也变小，其接入电路中的电阻变大，电流变小，因电压不变，根据可知，单位时间内电流做的功就变慢，故A错误； B．当电流表的示数为时，压敏电阻的阻值 由图乙可知，此时压杆压力为，根据杠杆平衡条件可知 所以杠杆OB的B点所受的拉力 已知弹簧每受到的力时长度变化，则此时弹簧的伸长量 弹簧恰好处于自然状态时长度为，弹簧每受到的力时长度变化，物块的重力为 则挂上物块后的伸长量 故加水后物块底面上升的高度 则物块所受的浮力 物块排开水的体积 物块浸在水中的深度 鱼缸内水的深度为 故B正确； C．当电流表示数时，由欧姆定律可得此时压敏电阻的阻值为 由图乙可知，此时压敏电阻受到的压力为，则压杆对杠杆没有支持力，弹簧对B端的拉力为，说明此时弹簧处于自然状态，即此时物块C处于漂浮状态，由漂浮条件可知，此时物块C受到的浮力为 由阿基米德原理可得此时物块C排开水的体积为 此时物块C浸入水的深度为 此时与鱼缸里没有水相比，弹簧拉力的减小量为 则根据题意可知此时弹簧长度的减小量为 即物块C向上移动了，此时鱼缸中水的深度为 由此可知，当鱼缸内水深时，电流表示数才为，故C错误； D．若将杠杆与压杆的接触位置A适当靠近О点，阻力臂变小，动力臂不变，因为报警所需的阻力（压力）不变，根据杠杆平衡条件，要使等式成立，需要的动力更小，即B端需要的拉力变小，意味着C需要的浮力变大，也就是鱼缸水位更高时才能产生足够的压力来触发报警，故D正确。 故选BD。 6．如图所示的电路中，电源电压恒为18V，小灯泡L标有“6V 3.6W”的字样，不考虑灯丝电阻的变化，滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”，电流表的量程为0~3A，电压表的量程为0~15V。当只闭合、和，将滑动变阻器的滑片P调到中点时，电流表示数为0.96A。在保证电路中各元件安全的情况下，移动滑动变阻器滑片P，则下列说法正确的是（　　） A．定值电阻的阻值为75Ω B．只闭合、，接入电路的阻值范围是20~50Ω C．只闭合、，小灯泡L的最大电功率为3.6W D．任意闭合开关，整个电路的最大电功率与最小电功率之比为 【答案】ABC 【详解】A．当只闭合、和，将滑动变阻器的滑片P调到中点时，等效电路图为 由图可知，R1、R2并联，R1接入电路的阻值为 电流表测干路电流且 因为 所以 则定值电阻的阻值为 故A正确； B．当只闭合开关S1、S2时，灯L与R1串联，等效电路图为 因为灯泡L的额定电流为 电流表所选量程为，滑动变阻器R1允许通过的最大电流为1A，由此可确定：为保证电路各元件安全，此串联电路允许通过的最大电流为，所以串联电路总电阻的最小值为 又因为灯泡的阻值为 所以滑动变阻器R1接入电路的最小阻值为 因为电压表测量滑动变阻器R1两端电压，且所选量程为0~15V，滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”，当R1以最大阻值接入电路时，根据串联分压规律可知，R1两端电压为15V，不影响电路元件安全，所以，由此可知，只闭合、时，接入电路的阻值范围为，故B正确； C．由题意可知，只闭合、时，电路中的最大电流为，小灯泡L的最大电功率为 故C正确； D．由分析电路可知，当只闭合、和时，电路并联，调节滑动变阻器的滑片，可得整个电路的最大电功率；当只闭合开关S3时，电路串联，总电阻最大，可得整个电路的最小电功率；当只闭合、和时，R1、R2并联，因为滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”，所以滑动变阻器中的最大电流为，又因为定值电阻R2中的电流为 所以并联电路总电流的最大值为 则整个电路的最大电功率为 当只闭合开关S3时，灯L与R2串联，则电路中的总电阻最大值为 则整个电路的最小电功率为 所以整个电路的最大电功率与最小电功率之比为 故D错误。 故选ABC。 7．小方用如图所示电路探究黑箱内电阻连接情况，黑箱内4个相同的定值电阻以一定方式连接，每个电阻的阻值约为10Ω~20Ω，1、2、3、4为箱内线路引出的四个接线柱，M、N是接线头。电源电压恒为12V，小灯泡标有“4.8V 0.4A”字样，其阻值不变。将2、3或3、4接入电路，闭合开关，小灯泡均正常发光，电压表示数均为U1，电流表示数均为I1；当1、3或2、4接入电路时，电压表示数均为U2，电流表示数均为I2；当1、4或1、2接入电路时，电压表示数均为U3，电流表示数均为I3，U2∶U1=5∶8，电流表、电压表均正常工作，小灯泡均发光。下列判断正确的是 A．当1、4接入电路时，黑箱内4个电阻串联 B．I3∶I1=5∶11 C．U3∶U2=2∶3 D．上述探究中电路工作的最小功率约为2.18W 【答案】BD 【详解】A．已知：每个电阻的阻值约为10Ω~20Ω，电源电压恒为12V，小灯泡阻值不变且 将2、3或3、4接入电路，闭合开关，小灯泡均正常发光，则，黑箱两端电压 黑箱内阻值 当1、3或2、4接入电路时，电压表示数均为U2，U2∶U1=5∶8，则黑箱两端电压 黑箱内阻值 则当1、3或2、4接入电路时的阻值是将2、3或3、4接入电路的阻值的2倍，每个电阻的阻值约为10Ω~20Ω，所以一个电阻的阻值为18Ω，两个电阻串联为36Ω，所以根据题目要求，可推理出黑箱内电阻连接情况如图所示： 且 由上图可知，当1、4两接线柱接入电路时，黑箱内R1、R2、R4共三个电阻串联，故A错误； B．已知：将2、3或3、4接入电路，闭合开关，小灯泡均正常发光，电压表示数均为U1，电流表示数均为I1；由题中电路图可知，黑箱电阻与小灯泡串联，电压表测量小灯泡两端电压；因为此时小灯泡正常发光，所以 又因为当1、4或1、2接入电路时，电压表示数均为U3，电流表示数均为I3；由上面黑箱内电阻连接情况图可知，此时黑箱内电阻大小为 由题目所给电路图可知，黑箱内电阻与小灯泡串联，电源电压恒为12V，小灯泡电阻为且保持不变，根据串联分压规律可得，此时电压表示数 电流表示数 所以，故B正确； C．已知：当1、3或2、4接入电路时，电压表示数均为U2，电流表示数均为I2；由黑箱内电阻连接情况图可知，此时接入电路的黑箱电阻阻值为 由题目所给电路图可知，黑箱内电阻与小灯泡串联，电源电压恒为12V，小灯泡电阻为且保持不变，根据串联分压规律可得，此时电压表示数 所以，故C错误； D．由题意可得，当1、4或1、2接入电路时，黑箱内电阻接入电路的电阻最大，电流最小为，此时电路总功率最小，，故D正确。 故选BD。 8．如图甲所示的电路，电源电压保持不变，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使其从最右端向左滑动到a点时，灯泡电流达到最大值，此时灯泡的实际功率为8W。在图乙中绘制出滑片从最右端滑到a点过程中，电流表与两电压表示数关系的图像。下列说法正确的是（　　） A．变阻器的最大阻值为 B．电源电压为20V C．a点时变阻器阻值为 D．电路中最小总功率为7.2W 【答案】AD 【详解】ABC．闭合开关S，灯泡和变阻器串联。电压表V1测量灯泡两端电压，电压表V2测量变阻器两端电压，电流表测量电路电流。滑片在最右端时，变阻器接入电路中的电阻最大，总电阻最大，根据欧姆定律可知电路中的电流最小，从图乙可知为，滑片从最右端向左滑动到a点时，变阻器接入电路中的电阻逐渐变小，电路中的电流变大，根据串联分压特点可知，变阻器两端的电压逐渐变小，灯泡两端电压逐渐变大，可知图乙中右面的曲线为电流表与电压表V1的示数变化关系的图像，左面的曲线为电流表与电压表V2的示数变化关系的图像。调节滑动变阻器的滑片到a点时，灯泡电流达到最大值，小灯泡恰好正常发光，可知此时变阻器两端电压为4V，电路中的电流为，根据欧姆定律可知滑动变阻器接入电路的阻值 根据可得灯泡两端的电压为 根据串联电路的电压特点可知电源电压为 调节滑动变阻器的滑片在最右端时，从图乙可知为0.3A，且从图乙可知灯泡两端的电压和变阻器两端的电压相等，则变阻器两端的电压 滑动变阻器的最大阻值为，故A正确，BC错误； D．由图像可知电路中的最小电流为0.3A，则电路的最小总功率为，故D正确。 故选AD。 9．如图所示的电路，电源电压4.5V不变，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~3V，定值电阻R1阻值为5Ω，滑动变阻器R2的规格为“15Ω，1A”。闭合开关S，下列说法中正确的是（　　） A．滑片P上移时，电压表的示数变小 B．滑片P下移时，电压表与电流表的示数之比变小 C．滑动变阻器允许接入电路的取值范围为2.5Ω~10Ω D．电路消耗总电功率的变化范围为1.35W~2.7W 【答案】ACD 【详解】由图得，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测量滑动变阻器R2的电压，电流表测量电路电流。 A．滑片P上移时，变阻器接入电路中电阻变小，变阻器分到电压变小，即电压表的示数变小，故A正确； B．滑片P下移时，变阻器接入电路中电阻变大，电压表与电流表的示数之比为变阻器接入电路中的阻值，则比值变大，故B错误； C．当电流表示数达到最大为0.6A时，变阻器接入电路中电阻最小，由欧姆定律得，此时电路的电阻为 变阻器接入电路中的最小电阻为 当电压表的示数最大为3V时，变阻器接入电路中电阻最大，此时定值电阻R1的电压 电路中的电流为 由欧姆定律得，滑动变阻器接入电路中的最大电阻 则变阻器允许接入电路的取值范围为2.5Ω~10Ω，故C正确； D．电路中的最大功率为 电路中的最小功率为 故电路消耗总电功率的变化范围为1.35W~2.7W，故D正确。 故选ACD。 三、填空题 10．如图所示电路，电源电压恒为4V，小灯泡L标有“2.5V 1W”字样且阻值不变，滑动变阻器上标有“20Ω　1A”字样，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~3V。闭合开关，在保证电路安全的情况下移动滑片P，设移动过程中滑动变阻器的电功率为，小灯泡L的电功率为，的最大值为a，最小值为b，则 。 【答案】5 【详解】分析电路可知，小灯泡L和滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器电压，电流表测电路中电流。串联电路中电流处处相等，根据，滑动变阻器的电功率和小灯泡L的电功率之比 灯泡额定电流为 则灯泡电阻为 电流表的量程为0~0.6A，则电路中电流最大为0.4A，此时灯泡正常发光，滑动变阻器电压为 则滑动变阻器阻值最小为 所以的最小值 电压表的量程为0~3V，根据串联分压原理，电压表示数最大为3V时，滑动变阻器阻值最大，则有，解得滑动变阻器最大阻值，则的最大值 则 11．如图所示电路，电源电压不变，灯L1标有“6V 3W”的字样。闭合开关，调节滑动变阻器的滑片位置，使灯L1正常发光时，滑动变阻器的电功率为P1；用标有“12V 6W”字样的灯L2替换灯L1为让灯L2正常发光，滑动变阻器滑片P应 （选填“向右端移动”、“向左端移动”或“不移动”），若灯L2正常发光时滑动变阻器的电功率为P2，则P1、P2相差 W。 【答案】 向左端移动 3 【详解】[1]两次实验中，电源电压保持不变，灯L1正常工作时电压为6V，灯L2正常工作电压为12V，则根据串联分压规律，滑动变阻器分到的电压要变少，故灯L2替换灯L1时，滑片要往左端移动。 [2]根据公式可求出灯L1的电阻 同理可求出灯L2的电阻 由题意可知，当两灯正常发光时电路中电流相等，即额定电流， 又由于电压不变，根据欧姆定律可知两次电阻相等，即 可得 由于灯泡L1、L2正常工作时，电流都相等，即滑动变阻器的电流也为0.5A，所以由可知： 12．某款家用储水式电热水器额定电压为220V，图-1是其电路原理图。插上插头，电热水器储满水后，闭合开关S，温控器开关K接触点1，对水进行加热，当加热温度达到设定温度时，K跳转接触点2，保温指示灯L亮起，停止加热；当水温下降，低于设定温度时，K再次接触点1进行加热。R1、R2为加热电阻，其中R2=R1，加热电阻阻值不受温度影响。该电热水器的加热模式有两个挡位，高温挡的额定功率为2200W，选择“一挡”S1断开，功率为P1；选择“二挡”S1闭合，功率为P2。则P1 P2（选填“大于”、“小于”或“等于”），R1= Ω。图-2是温控器开关K的结构，绕O点转动的杠杆OAB和绕O1点转动的杠杆O1DE通过弹簧相连。温包内充满热胀冷缩的感温液体，置于水中，温度与水温一致，水温升高，感温液体膨胀使膜盒顶端在A位置推杠杆OAB，当水温达到设定温度，动触点C与触点2相接，电热水器停止加热。调温旋钮为凹轮结构，绕固定轴M转动，顺时针转动调温旋钮，ME距离减小。为提高所设定的加热温度，应 旋转调温旋钮。 【答案】 小于 22 逆时针 【详解】[1]如图-1所示，“一挡”时S1断开，R1、R2串联接入电路，“二挡”时S1闭合，R2被短路，只有R1接入电路中，所以“二挡”时的加热电阻小于“一挡”时的加热电阻，则根据电功率的推导式，可得P1<P2。 [2]高温挡时，只有R1接入电路中，此时功率为2200W，所以可得 [3]由题意可知，温度越高，膜盒对杠杆OAB的推力越大，为提高所设定的加热温度，则需要弹簧对杠杆OAB的拉力增大，顺时针转动调温旋钮时，ME距离减小，弹簧对杠杆OAB的拉力减小，则可知逆时针转动调温旋钮时，ME距离变大，弹簧对杠杆OAB的拉力变大，需要更高的温度使膜盒对杠杆OAB的推力变大，所以为提高所设定的加热温度，应逆时针转动调温旋钮。 四、实验题 13．小明用图甲所示电路“探究电流与电阻的关系”。电源为电压可调的学生电源，滑动变阻器规格为“30Ω 1A”，现有5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻各一个。 (1)将图甲电路连接完整，要求滑动变阻器滑片右移时，两电表示数均变大； (2)电路正确连接后，闭合开关，发现电流表无示数，原因可能是电阻R ； (3)小红先将电源电压调到合适的值，然后分别换上多个电阻进行探究，得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图像，由图像可以得出结论 ； (4)在实验过程中，将10Ω的电阻接入电路，闭合开关调节滑片至适当位置1，此时滑动变阻器的阻值为R1，功率为P1，接着换成15Ω的电阻接入电路，闭合开关后，再调节滑片至适当位置2，此时滑动变阻器的阻值为R2，功率为P2，则R1：R2＝ ，P1：P2＝ ； (5)小红想再测某电阻的阻值，发现电流表损坏，于是设计了如图丙的实验电路； ①开关接a，调节电阻箱和滑动变阻器滑片至适当位置，使电压表示数为U1，记下电阻箱示数R1； ②开关接b，保持滑动变阻器滑片位置不变，调节电阻箱使电压表示数仍为U1，记下电阻箱示数R2；则＝ （用所测物理量符号表示）；若开关接b时，滑动变阻器滑片不小心向右移动了少许，测出的待测电阻值将 （选填“偏大”或“偏小”）。 【答案】(1) (2)断路 (3)导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比 (4) 3：2 (5) 偏大 【详解】（1）探究电流与电阻的关系实验中，电压表需测定值电阻两端电压，按照电压表接入电路的方法，电压表与定值电阻并联，应连接电压表负接线柱与定值电阻左端；滑动变阻器需“一上一下”接入电路。要求滑片右移时，两电表示数均变大，由欧姆定律可知，在电源电压不变时，串联电路的电流变大，说明电路中的总电阻变小，所以应连接定值电阻右端与滑动变阻器右下接线柱。电路连接图如下： （2）电流表无示数说明电路断路。若电阻R断路，整个电路断开，电流无法通过，电流表无示数；此时电压表串联在电路中，可能有示数。故原因是电阻R断路。 （3）图丙中电流I随电阻R变化的图像为反比例曲线，故得结论导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。 （4）[1]由题意可知，滑动变阻器的阻值与定值电阻的阻值之比一定，所以， [2]在实验过程中，要保持定值电阻两端电压不变，所以更换电阻前后，电压U相等；根据功率的计算公式可知，更换电阻前后的电功率分别为，，可得 （5）[1]开关接a时，与电阻箱串联，总电阻为，电压表示数为；开关接b时，保持滑动变阻器电阻不变，调节电阻箱至时电压表示数仍为，说明总电阻相等，即，可得 [2]若开关接b时滑片右移，滑动变阻器电阻变大，需增大电阻箱阻值才能保持电压，导致测量值偏大，因此测量值偏大。 14．如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气。 (1)实验中通过观察U形管中 来比较电流通过导体产生热量的多少。 (2)若探究电流产生的热量与电阻的关系应选择 装置； (3)乙装置中的电阻的作用主要是使电阻和中的电流 。为了使实验现象更明显，可以将的阻值换成更 的；通电后和产生的热量之比为 。 (4)乙装置中，如果断路，在通电时间相同时，与没有断路时相比较，左侧形管中液面的高度差将 (5)如图丙所示，写有“认真学习”的电热桌垫是小桐的好伙伴。此桌垫有“高温”和“低温”两个挡位，图丁是其简化电路，电源电压恒为，发热电阻和的阻值分别为和，只闭合开关时，桌垫处于 挡位，通电，电流通过电阻产生的热量为 J。 【答案】(1)液面高度差 (2)甲 (3) 不相等 小 4：1 (4)变小 (5) 低温 3600/3.6×103 【详解】（1）根据转换法，实验中通过观察U形管液面的高度差来比较电流通过导体产生热量的多少。电流通过导体产生的热量越多，盒内空气体积膨胀越大，U形管液面的高度差越大。 （2）甲装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，而电阻不同，根据控制变量法可知，该装置用来探究电流产生的热量与电阻的关系。 （3）[1]乙装置中，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，故乙装置中的电阻R3的作用主要是使电阻R1和R2中的电流不相等。 [2]为了使实验现象更明显，在电阻和通电时间相同的条件，应使通过两容器内电阻的电流差别较大，R3与R2并联，电压相等，R3的阻值与R2的阻值相比，R3越小，R3与R2相比电流越大，R3与R2的电流之和即通过R1的电流比通过R2的电流越大。可使两容器内电阻的电流相差大，实验现象明显，所以可以将R3的阻值换成更小的。 [3] R3与R2并联，电压相等，R3与R2阻值相等，根据欧姆定律可知，通过R3与R2的电流相等，根据并联电路的电流规律可知，通过R1的电流等于通过R3与R2的电流之和，所以通过R1的电流是通过R2的电流的2倍，R1与R2阻值相等，在通电1min时R1与R2产生的热量之比为 （4）并联电阻小于其中任一电阻，由于电阻R3断路，R2并联部分的电阻变大，电路中的总电阻变大，电路中的电流会变小，即通过R1的电流会变小，在通电时间和R1的阻值不变时，电流通过R1产生的热量变少，U形管液面的高度差变小。 （5）[1]分析电路图可知，只闭合S1时，两电阻串联，电路中的总功率为 同时闭合S1和S2时，R1短路，电路是R2的简单电路，此时电路中的总功率为 由于，所以只闭合S1时，桌垫是低温状态。 [2]通电10min电流通过R1产生的热量为 五、计算题 15．如图甲所示的电路中，电源电压可调，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电压表接0~15V的量程，电流表接0~0.6A量程。将电源电压调为某一定值时，滑片从一个端点移动到另一个端点，移动过程中电压表和电流表示数变化图乙所示。求： (1)滑动变阻器的最大阻值； (2)电源电压； (3)改变电源电压，移动滑片到某位置，当一个电表满偏时，另一电表示数为满刻度的三分之一，求：此时电路消耗的总功率； (4)拆除电压表，若使滑动变阻器可任意调节（从0调到最大阻值），且电流表示数不低于满刻度的三分之一，求电源电压的可变范围。 【答案】(1)30Ω (2)10V (3)10.2W (4)10~12V 【详解】（1）由图甲可知，滑动变阻器R与定值电阻R0串联，电压表测量R两端的电压，电流表测量电路中的电流，当滑片P从最右端移至最左端时，R接入电路中的电阻变小，根据串联分压，会使电压表示数变小，同时R0电阻不变，根据串联电路电阻规律可知，电路中总电阻变小，总电压不变，根据可知，电路中电流变大，即电流表示数变大，所以由乙图可知，当R接入最大阻值时，电路中电流最小为0.2A，R两端的电压为6V，当R接入阻值为0时，电路中电流最大为0.5A，所以滑动变阻器的最大阻值为 （2）当R接入阻值为0时，电路为只有R0的简单电路，可得，当R接入最大阻值时，根据欧姆定律可得 所以电源电压为 R0的阻值为 （3）当一个电表满偏时，另一电表示数为满刻度的三分之一，分析题意可知，若电压表满偏，电流表示数为满刻度的三分之一时，此时R两端电压为15V，电路中电流为0.2A，则滑动变阻器的阻值为 与题意不符，所以应是电流表满偏，电压表示数为满刻度的三分之一，故此时电路中电流为0.6A，R两端电压为5V，则R0的电压为 所以电源电压为 此时电路消耗的总功率为 （4）拆除电压表，若使滑动变阻器可任意调节（从0调到最大阻值），且电流表示数不低于满刻度的三分之一，当滑动变阻器接入阻值为30Ω时，由题意可知，电路中的最小电流为 则最小电源电压为 当滑动变阻器接入电阻为0时，电路中的最大安全电流为0.6A，此时电源电压最大，为 所以电源电压的可变范围是10~12V。 16．如图甲所示，电源电压为18V，电压表量程0~15V，电流表量程0~3A，的图像如图乙所示，滑动变阻器标有“25Ω  2A”。闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P到某位置时，电流表的示数为1A。 (1)求的阻值。 (2)求此时滑动变阻器的电功率。 (3)在电路中M点再串联接入一个定值电阻，电流表更换为0~0.6A量程，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，求定值电阻的阻值。 （解答时，要求有必要的文字说明、公式和计算步骤等，只写最后结果不得分） 【答案】(1) (2) (3)见详解 【详解】（1）由图像可知，两个电阻串联，电路中电流时，两端电压 由得的阻值 （2）电源电压为18V，则滑动变阻器两端电压 则的电功率 （3）滑动变阻器允许通过的最大电流为2A，电流表量程，故电路最大电流为0.6A，电路中最小电阻 的最小阻值 的最小电压 ①的最大电压可能为15V；未接入电路时，因为 所以 解得滑动变阻器两端的最大电压 故串联接入后电压表示数不能达到15V，（未接入电路时， 滑动变阻器接入电路的电阻 故串联接入后，电压表示数不能达到15V）。 ②滑动变阻器连入电路的阻值最大时，电压表示数最大，电路中电流 的最大电压 电压表示数的最大值与最小值之比为，即 解得或（舍） 故的阻值为。 17．电动机是一种使用广泛的动力机械。从能量转化的角度看，它主要是把电能转化为机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。 (1)如果某电动机线圈的电阻为R，电动机工作时两端的电压为U，通过电动机的电流为I，试推导出该电动机热效率为。 (2)如果有一个直流电动机，把它接入0.3V电压的电路时，电动机不转，此时测得通过的电流为0.6A，若把它接入3V电压的电路中，电动机正常工作，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？（提示：电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器） 【答案】(1)证明过程同上 (2)18W 【详解】（1）由题可知，电动机消耗的总电能为，线圈产生的热量为 转化为机械能的有用功为 机械效率 （2）由题可知，接入0.3V电压，电动机不转时，可视为纯电阻电路，线圈电阻 转子被卡住时，电压为3V时，此时电流 此时电动机的发热功率 六、综合题 18．甲图是一款空气能热水器的工作原理简化图，工作物质在蒸发器中吸收空气的热迅速汽化，之后被压缩机压缩成高温高压的气体，通过冷凝器对储水箱中的水加热。该热水器部分参数如表一所示，其中“能效比n”指储水箱中的水吸收的能量与压缩机消耗的电能的比值。乙图是另一款电加热热水器的内部简化电路，R1、R2为电热丝，通过开关的调节实现高、中、低三个挡位的转换，表二为其铭牌上的部分参数。为测试两款热水器的相关功能，将它们的水箱中分别加入50kg水，使水温均升高12℃，电加热热水器在高温挡功率下工作，空气能热水器在额定输入功率下工作，测得空气能热水器工作用电10min。已知水的比热容c=4.2×103 J/（kg⋅℃），求该测试过程中： 表一 水箱容量 100L 额定电压 220V 最大输入电流 9A 额定输入功率 1400W 能效比n 表二 额定电压 220V 高温挡功率 中温挡功率 1000W 低温挡功率 500W 加热效率 (1)空气能热水器水箱中的水吸收的热量； (2)空气能热水器的“能效比n”； (3)电加热热水器高温挡功率； (4)电加热热水器加热的时间。 【答案】(1) (2)3 (3) (4) 【详解】（1）已知水的质量，升高的温度，则水吸收的热量 （2）由表一可知，空气能热水器的额定输入功率，空气能热水器10min消耗的电能 则空气能热水器的能效比 （3）由图丙可知，当开关闭合、接a时，、并联，根据并联电路的特点可知，此时电路的总电阻最小，由可知，电路的总功率最大，电热水器处于高温挡；当开关断开、接b时，、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，电热水器处于低温挡；当开关闭合、接b时，只有工作，电热水器处于中温挡；由表二可知，电热水器中温挡的电功率,低温挡电功率,由可知， 、的串联总电阻 根据串联电路的特点可知，的阻值 则电热水器高温挡功率 （4）由表二可知，电热水器的热效率为，由可知，电热水器加热水过程中消耗的电能 由可知，加热需要的时间 19．小明在老家发现一闲置的饮水机，其铭牌信息如下表，他从网上查得内部的简化电路如图-1所示，、均为电热丝，为检测饮水机能否正常加热，将其单独接入家庭电路中加热，观察到表盘如图-2的电能表的指示灯在120s内闪烁了16次，忽略温度对电阻的影响。 额定电压 220V 加热功率 800W 保温功率 100W (1)当开关接 （选填“1”或“2”）时饮水机处于加热挡，饮水机通电时应使用 孔插座。 (2)检测时饮水机的实际加热功率和电热丝的阻值分别为多少？ (3)小明在爸爸的帮助下更换电阻丝使饮水机恢复到铭牌的标定功率，搬到室外供院内装修的工人饮水，并用能量转化效率为20%的太阳能电池为饮水机供电。晴朗的秋天，太阳垂直照射时，太阳能电池板每平方米面积上接收的太阳辐射功率为1000W。要使所有太阳能电池晴天一天的发电量能供饮水机使用2天，假如饮水机每天正常工作加热时间计为3h、保温时间计为8h，至少需要安装几块太阳能电池？（每块太阳能电池板都是，有效光照时间为5h） 【答案】(1) 2 三 (2)400W；121Ω (3)7块 【详解】（1）[1]由，开关S2接1时，R1与R2串联，总电阻大， 电功率小，为保温挡；开关S2接2时，电流只经过R2，电阻小，电功率大，为加热挡。 [2]由图可知，电路中有地线，饮水机通电时应使用三孔插座。 （2）电能表上有字样，电能表的指示灯在120s内闪烁了16次，消耗电能 检测时的功率 检测时R2的阻值由得 （3）加热3h消耗电能 保温8h信号电能 热水器2天消耗电能 太阳能电池接收太阳能 太阳能电池总功率 电池板的块数 20．日前，中国第一块、世界单体面积最大的碲化镉“发电玻璃”成功生产下线。它通过在绝缘的玻璃上，均匀涂抹由半导体材料碲化镉制成的光电薄膜，成为可发电的建筑材料。实现了玻璃与材料的有机结合，是可替代砖头、幕墙等的可发电的多功能建筑材料，为大规模光伏建筑一体化的实施奠定了基础。下表是官方提供的相关参数，为便于计算，工作过程和相关数值均做了简化处理。则： 表：“发电玻璃”相关参数 每平方米“发电玻璃”接收太阳辐射的平均功率/W 光电转化效率/% 单片面积/m2 单片年发电量/（kW·h） 单片价格/元 1000 18 1.92 260 350 (1)均匀涂抹在玻璃上的碲化镉光电薄膜的厚度相当于头发丝直径的二十分之一，其厚度约4 （填恰当的单位），“发电玻璃”发电时将 转化为电能。 (2)请先通过计算判断，官方提供参数中的单片“发电玻璃”的年发电量数据是否符合实际？再用必要的文字补充说明你的判断。一年按365天，平均每天光照时间按6h，计算结果小数点后保留两位 。 (3)某学校科学社团调研发现，学校教学用电为0.50元/度，学校年用电量数字惊人，同学们设想如果安装“发电玻璃”给教室照明供电，那么为一个装有10盏50W护眼灯教室，按每天正常工作10小时供电，①每个教室需要安装多少块这样的“发电玻璃” ？②并对同学们的设想作出合理的评价 。（我市平均每天日照6小时） 【答案】(1) 太阳能 (2)见解析 (3) 3 见解析 【详解】（1）[1]头发丝的直径在，碲化镉光电薄膜的厚度相当于头发丝直径的二十分之一，其厚度约。 [2]碲化镉“发电玻璃”发电时消耗太阳能，获得电能，所以是将太阳能转化为电能。 （2）单片“发电玻璃”的年发电量为 由于，故不符合实际。 （3）[1]一个装有10盏护眼灯教室，按每天正常工作10小时供电，一年需要的电能 每个教室需要安装这样的“发电玻璃”数量 所以需要安装3块“发电玻璃”。 [2]太阳能的优点有分布范围广，能量巨大，清洁无污染；缺点有占地面积大，成本高；受纬度、天气、季节、昼夜等因素影响较大，不稳定。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题05 电功率 竞赛培优精练 一、单选题 1．如图，电源电压U恒定不变。只闭合，调节滑动变阻器的滑片，当电流表的示数为0.2A时，电压表的示数为1V。只闭合，电压表和的示数分别为和，电流表的示数为。只闭合，将滑片移动到最上端时，电流表的示数为，此时电路的功率为，保持滑片位置不变，再闭合，电流表的示数变化了0.2A，此时电路的功率为。已知，。下列结果正确的是（   ） A． B． C． D． 2．如图甲所示，电源电压不变，小灯泡L的额定电流为0.6A，电压表量程为0~15V。闭合开关S，在保证电路安全情况下，分别绘制了电流表示数与电压表示数，电流表示数与滑动变阻器R连入电路阻值的变化关系图像，下列说法正确的是（　　） A．小灯泡正常发光时的电阻为15Ω B．电源电压为18V C．电路的总功率范围为4.2~9W D．将两电表互换位置，变阻器连入电路的阻值范围为30~50Ω 3．在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，小明采用了如图甲、乙所示的实验装置，其中两次实验电源电压相同，两个透明容器中封闭着等质量的空气，下列相关说法不正确的是（　　） A．装置中U形管中液面高度的变化能反映电阻丝产生热量的多少 B．图甲可探究出电流一定时，电阻丝的电阻越大，电流产生的热量越多 C．图乙中为探究热量与电流的关系，电阻丝R3的阻值应为10Ω D．对比两次实验，在相同时间内图乙中电阻丝R2产生的热量大于图甲中电阻丝R1产生的热量 4．某科创社团小组成员，利用电压恒为4.5V的电源、量程为0~3V的电压表、量程为0~0.6A的电流表、保护电阻、最大阻值为20Ω的滑动变阻器R、一个开关、若干导线和一个固定在两排材质均匀弹簧上的秤盘（如图）等器材设计了一款电子秤。设计时，将滑动变阻器、两排弹簧分别竖直固定在水平桌面上，调整它们的高度，当滑动变阻器滑片移到最上端时，使空盘底部与滑片齐平，用硬质横杆将二者连接。按照设计要求将滑动变阻器接入电路，闭合开关，在秤盘中逐渐增加重物质量，滑片从滑动变阻器的一端移动到另一端的过程中，电压表的示数由0逐渐增大到3V，电流表的示数逐渐变小，此过程的最大称量质量为600g。电压表表盘上的刻度线上标注有对应的质量，物体的质量可以从表盘标注示数直接读出。设计实践过程中同学们还发现，滑片下移的距离与秤盘中所放物体质量的大小成正比，滑动变阻器接入电路中的阻值和接入电路的电阻丝长度成正比。下列关于该电子秤说法正确的是（　　） A．滑动变阻器R与保护电阻并联在电路中 B．称量质量为600g时，电路消耗的功率为0.8W C．150g的示数应标注在电压表表盘上1.5V的刻度线上 D．滑片位于滑动变阻器的中点时，对应的物体质量为200g 二、多选题 5．某同学设计了一款弹力秤，用来监测鱼缸储水量。其原理模型如图甲所示，电源电压恒为6V，压杆与压敏电阻R固定放置，且压敏电阻R的阻值与所受压力F变化的关系，如图乙所示。当鱼缸水位低于临界水位，电流表示数高于某一数值时，就会触发报警；轻质水平杠杆OAB以O为支点，AB：AO=1：1，且一直处于水平状态：C是一个质量为600g、边长为10cm的实心正方体物块；鱼缸的底面积为300cm2，弹簧原长为10cm，且每受到1N的力长度变化0.5cm。当鱼缸里没有水，且物块静止时，物块下表面距离鱼缸底部4cm处，弹簧、压杆和杠杆的质量及压杆的大小均忽略不计，鱼缸里水的密度为1g/cm3。下列判断正确的是（　　） A．鱼缸储水量越大，电路中电流做功越来越快 B．当电流表的示数为0.2A时，鱼缸内水的深度为12.25cm C．当鱼缸内水深10cm时，电流表示数0.15A D．若将杠杆与压杆的接触位置A适当靠近O点，则鱼缸水位更高时触发报警 6．如图所示的电路中，电源电压恒为18V，小灯泡L标有“6V 3.6W”的字样，不考虑灯丝电阻的变化，滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”，电流表的量程为0~3A，电压表的量程为0~15V。当只闭合、和，将滑动变阻器的滑片P调到中点时，电流表示数为0.96A。在保证电路中各元件安全的情况下，移动滑动变阻器滑片P，则下列说法正确的是（　　） A．定值电阻的阻值为75Ω B．只闭合、，接入电路的阻值范围是20~50Ω C．只闭合、，小灯泡L的最大电功率为3.6W D．任意闭合开关，整个电路的最大电功率与最小电功率之比为 7．小方用如图所示电路探究黑箱内电阻连接情况，黑箱内4个相同的定值电阻以一定方式连接，每个电阻的阻值约为10Ω~20Ω，1、2、3、4为箱内线路引出的四个接线柱，M、N是接线头。电源电压恒为12V，小灯泡标有“4.8V 0.4A”字样，其阻值不变。将2、3或3、4接入电路，闭合开关，小灯泡均正常发光，电压表示数均为U1，电流表示数均为I1；当1、3或2、4接入电路时，电压表示数均为U2，电流表示数均为I2；当1、4或1、2接入电路时，电压表示数均为U3，电流表示数均为I3，U2∶U1=5∶8，电流表、电压表均正常工作，小灯泡均发光。下列判断正确的是 A．当1、4接入电路时，黑箱内4个电阻串联 B．I3∶I1=5∶11 C．U3∶U2=2∶3 D．上述探究中电路工作的最小功率约为2.18W 8．如图甲所示的电路，电源电压保持不变，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使其从最右端向左滑动到a点时，灯泡电流达到最大值，此时灯泡的实际功率为8W。在图乙中绘制出滑片从最右端滑到a点过程中，电流表与两电压表示数关系的图像。下列说法正确的是（　　） A．变阻器的最大阻值为 B．电源电压为20V C．a点时变阻器阻值为 D．电路中最小总功率为7.2W 9．如图所示的电路，电源电压4.5V不变，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~3V，定值电阻R1阻值为5Ω，滑动变阻器R2的规格为“15Ω，1A”。闭合开关S，下列说法中正确的是（　　） A．滑片P上移时，电压表的示数变小 B．滑片P下移时，电压表与电流表的示数之比变小 C．滑动变阻器允许接入电路的取值范围为2.5Ω~10Ω D．电路消耗总电功率的变化范围为1.35W~2.7W 三、填空题 10．如图所示电路，电源电压恒为4V，小灯泡L标有“2.5V 1W”字样且阻值不变，滑动变阻器上标有“20Ω　1A”字样，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~3V。闭合开关，在保证电路安全的情况下移动滑片P，设移动过程中滑动变阻器的电功率为，小灯泡L的电功率为，的最大值为a，最小值为b，则 。 11．如图所示电路，电源电压不变，灯L1标有“6V 3W”的字样。闭合开关，调节滑动变阻器的滑片位置，使灯L1正常发光时，滑动变阻器的电功率为P1；用标有“12V 6W”字样的灯L2替换灯L1为让灯L2正常发光，滑动变阻器滑片P应 （选填“向右端移动”、“向左端移动”或“不移动”），若灯L2正常发光时滑动变阻器的电功率为P2，则P1、P2相差 W。 12．某款家用储水式电热水器额定电压为220V，图-1是其电路原理图。插上插头，电热水器储满水后，闭合开关S，温控器开关K接触点1，对水进行加热，当加热温度达到设定温度时，K跳转接触点2，保温指示灯L亮起，停止加热；当水温下降，低于设定温度时，K再次接触点1进行加热。R1、R2为加热电阻，其中R2=R1，加热电阻阻值不受温度影响。该电热水器的加热模式有两个挡位，高温挡的额定功率为2200W，选择“一挡”S1断开，功率为P1；选择“二挡”S1闭合，功率为P2。则P1 P2（选填“大于”、“小于”或“等于”），R1= Ω。图-2是温控器开关K的结构，绕O点转动的杠杆OAB和绕O1点转动的杠杆O1DE通过弹簧相连。温包内充满热胀冷缩的感温液体，置于水中，温度与水温一致，水温升高，感温液体膨胀使膜盒顶端在A位置推杠杆OAB，当水温达到设定温度，动触点C与触点2相接，电热水器停止加热。调温旋钮为凹轮结构，绕固定轴M转动，顺时针转动调温旋钮，ME距离减小。为提高所设定的加热温度，应 旋转调温旋钮。 四、实验题 13．小明用图甲所示电路“探究电流与电阻的关系”。电源为电压可调的学生电源，滑动变阻器规格为“30Ω 1A”，现有5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻各一个。 (1)将图甲电路连接完整，要求滑动变阻器滑片右移时，两电表示数均变大； (2)电路正确连接后，闭合开关，发现电流表无示数，原因可能是电阻R ； (3)小红先将电源电压调到合适的值，然后分别换上多个电阻进行探究，得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图像，由图像可以得出结论 ； (4)在实验过程中，将10Ω的电阻接入电路，闭合开关调节滑片至适当位置1，此时滑动变阻器的阻值为R1，功率为P1，接着换成15Ω的电阻接入电路，闭合开关后，再调节滑片至适当位置2，此时滑动变阻器的阻值为R2，功率为P2，则R1：R2＝ ，P1：P2＝ ； (5)小红想再测某电阻的阻值，发现电流表损坏，于是设计了如图丙的实验电路； ①开关接a，调节电阻箱和滑动变阻器滑片至适当位置，使电压表示数为U1，记下电阻箱示数R1； ②开关接b，保持滑动变阻器滑片位置不变，调节电阻箱使电压表示数仍为U1，记下电阻箱示数R2；则＝ （用所测物理量符号表示）；若开关接b时，滑动变阻器滑片不小心向右移动了少许，测出的待测电阻值将 （选填“偏大”或“偏小”）。 14．如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气。 (1)实验中通过观察U形管中 来比较电流通过导体产生热量的多少。 (2)若探究电流产生的热量与电阻的关系应选择 装置； (3)乙装置中的电阻的作用主要是使电阻和中的电流 。为了使实验现象更明显，可以将的阻值换成更 的；通电后和产生的热量之比为 。 (4)乙装置中，如果断路，在通电时间相同时，与没有断路时相比较，左侧形管中液面的高度差将 (5)如图丙所示，写有“认真学习”的电热桌垫是小桐的好伙伴。此桌垫有“高温”和“低温”两个挡位，图丁是其简化电路，电源电压恒为，发热电阻和的阻值分别为和，只闭合开关时，桌垫处于 挡位，通电，电流通过电阻产生的热量为 J。 五、计算题 15．如图甲所示的电路中，电源电压可调，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电压表接0~15V的量程，电流表接0~0.6A量程。将电源电压调为某一定值时，滑片从一个端点移动到另一个端点，移动过程中电压表和电流表示数变化图乙所示。求： (1)滑动变阻器的最大阻值； (2)电源电压； (3)改变电源电压，移动滑片到某位置，当一个电表满偏时，另一电表示数为满刻度的三分之一，求：此时电路消耗的总功率； (4)拆除电压表，若使滑动变阻器可任意调节（从0调到最大阻值），且电流表示数不低于满刻度的三分之一，求电源电压的可变范围。 16．如图甲所示，电源电压为18V，电压表量程0~15V，电流表量程0~3A，的图像如图乙所示，滑动变阻器标有“25Ω  2A”。闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P到某位置时，电流表的示数为1A。 (1)求的阻值。 (2)求此时滑动变阻器的电功率。 (3)在电路中M点再串联接入一个定值电阻，电流表更换为0~0.6A量程，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，求定值电阻的阻值。 （解答时，要求有必要的文字说明、公式和计算步骤等，只写最后结果不得分） 17．电动机是一种使用广泛的动力机械。从能量转化的角度看，它主要是把电能转化为机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。 (1)如果某电动机线圈的电阻为R，电动机工作时两端的电压为U，通过电动机的电流为I，试推导出该电动机热效率为。 (2)如果有一个直流电动机，把它接入0.3V电压的电路时，电动机不转，此时测得通过的电流为0.6A，若把它接入3V电压的电路中，电动机正常工作，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？（提示：电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器） 六、综合题 18．甲图是一款空气能热水器的工作原理简化图，工作物质在蒸发器中吸收空气的热迅速汽化，之后被压缩机压缩成高温高压的气体，通过冷凝器对储水箱中的水加热。该热水器部分参数如表一所示，其中“能效比n”指储水箱中的水吸收的能量与压缩机消耗的电能的比值。乙图是另一款电加热热水器的内部简化电路，R1、R2为电热丝，通过开关的调节实现高、中、低三个挡位的转换，表二为其铭牌上的部分参数。为测试两款热水器的相关功能，将它们的水箱中分别加入50kg水，使水温均升高12℃，电加热热水器在高温挡功率下工作，空气能热水器在额定输入功率下工作，测得空气能热水器工作用电10min。已知水的比热容c=4.2×103 J/（kg⋅℃），求该测试过程中： 表一 水箱容量 100L 额定电压 220V 最大输入电流 9A 额定输入功率 1400W 能效比n 表二 额定电压 220V 高温挡功率 中温挡功率 1000W 低温挡功率 500W 加热效率 (1)空气能热水器水箱中的水吸收的热量； (2)空气能热水器的“能效比n”； (3)电加热热水器高温挡功率； (4)电加热热水器加热的时间。 19．小明在老家发现一闲置的饮水机，其铭牌信息如下表，他从网上查得内部的简化电路如图-1所示，、均为电热丝，为检测饮水机能否正常加热，将其单独接入家庭电路中加热，观察到表盘如图-2的电能表的指示灯在120s内闪烁了16次，忽略温度对电阻的影响。 额定电压 220V 加热功率 800W 保温功率 100W (1)当开关接 （选填“1”或“2”）时饮水机处于加热挡，饮水机通电时应使用 孔插座。 (2)检测时饮水机的实际加热功率和电热丝的阻值分别为多少？ (3)小明在爸爸的帮助下更换电阻丝使饮水机恢复到铭牌的标定功率，搬到室外供院内装修的工人饮水，并用能量转化效率为20%的太阳能电池为饮水机供电。晴朗的秋天，太阳垂直照射时，太阳能电池板每平方米面积上接收的太阳辐射功率为1000W。要使所有太阳能电池晴天一天的发电量能供饮水机使用2天，假如饮水机每天正常工作加热时间计为3h、保温时间计为8h，至少需要安装几块太阳能电池？（每块太阳能电池板都是，有效光照时间为5h） 20．日前，中国第一块、世界单体面积最大的碲化镉“发电玻璃”成功生产下线。它通过在绝缘的玻璃上，均匀涂抹由半导体材料碲化镉制成的光电薄膜，成为可发电的建筑材料。实现了玻璃与材料的有机结合，是可替代砖头、幕墙等的可发电的多功能建筑材料，为大规模光伏建筑一体化的实施奠定了基础。下表是官方提供的相关参数，为便于计算，工作过程和相关数值均做了简化处理。则： 表：“发电玻璃”相关参数 每平方米“发电玻璃”接收太阳辐射的平均功率/W 光电转化效率/% 单片面积/m2 单片年发电量/（kW·h） 单片价格/元 1000 18 1.92 260 350 (1)均匀涂抹在玻璃上的碲化镉光电薄膜的厚度相当于头发丝直径的二十分之一，其厚度约4 （填恰当的单位），“发电玻璃”发电时将 转化为电能。 (2)请先通过计算判断，官方提供参数中的单片“发电玻璃”的年发电量数据是否符合实际？再用必要的文字补充说明你的判断。一年按365天，平均每天光照时间按6h，计算结果小数点后保留两位 。 (3)某学校科学社团调研发现，学校教学用电为0.50元/度，学校年用电量数字惊人，同学们设想如果安装“发电玻璃”给教室照明供电，那么为一个装有10盏50W护眼灯教室，按每天正常工作10小时供电，①每个教室需要安装多少块这样的“发电玻璃” ？②并对同学们的设想作出合理的评价 。（我市平均每天日照6小时） 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $