内容正文:
第十四章 欧姆定律 电功率
第1节 欧姆定律的理解及基础计算
基础过关
1. (北师习题改编)根据欧姆定律公式I=,可变形得到公式R=,下列说法正确的是 ( )
A. 导体电阻的大小跟导体两端电压成正比
B. 导体电阻的大小跟通过导体的电流成反比
C. 当导体两端电压为零时,导体的电阻也为零
D. 导体电阻的大小跟导体两端电压和通过导体的电流无关
2. (2025乐山)如图所示为R1、R2两电阻的U-I图像,则R1、R2的电阻之比为 ( )
第2题图
A. 3∶2 B. 2∶3 C. 3∶1 D. 1∶3
3. (人教习题改编) 将一段电阻丝接在3 V的电源上,测得通过它的电流为0.3 A. 若把该电阻改接在另一个电源上时,测得通过它的电流为0.2 A,则此时的电源电压和该电阻的电阻值分别为 ( )
A. 2 V 15 Ω B. 3 V 10 Ω
C. 2 V 10 Ω D. 3 V 15 Ω
4. 在“探究并联电路电流特点”的活动中,设计的电路如图所示,R1=10 Ω,R2=20 Ω,电流表有“0~0.6 A”和“0~3 A”两个测量范围,测量了通过电阻R1的电流为0.3 A. 为完成实验探究,做法正确的是 ( )
第4题图
A. 使用“0~3 A”测量范围,只测量通过R2的电流
B. 使用“0~0.6 A”测量范围,只测量通过R2的电流
C. 使用“0~3 A”测量范围,分别测量通过R2支路和干路的电流
D. 使用“0~0.6 A”测量范围,分别测量通过R2支路和干路的电流
5. (2025贵州改编)如图所示电路中,电源电压恒为3 V,R1和R2为定值电阻,R1=5 Ω.闭合开关后,电流表示数为0.2 A. 下列说法正确的是 ( )
第5题图
A. 电压表的示数为3 V
B. 电压表的示数为1 V
C. 电阻R2的阻值为5 Ω
D. 电压表和示数之比为1∶2
6. (2025武威模拟)汽车大灯通常有“远光灯”和“近光灯”两种照明方式.已知汽车大灯两端电压为12 V且保持不变,当启动“近光灯”时,此时车灯的电阻为1.6 Ω,则通过灯丝的电流为 A. 当启动“远光灯”时,通过灯丝的电流为15 A,此时“远光灯”的电阻为 Ω.
7. (2025长沙改编)如图所示电路中,已知电源电压为9 V且保持不变,R1的电阻为10 Ω.闭合开关后,通过R1的电流为 A,此时电流表的示数为1.2 A,R2的电阻为 Ω.
第7题图
8. (2025定西模拟)甲、乙两个电阻分别标有“6 Ω 0.5 A”“10 Ω 1 A”,若将两只电阻串联起来接在电源上,为了保证安全,则电路中的最大电流为 A;电源电压最大为 V.
9. (人教习题改编)已知小灯泡 L的额定电压为 2.5 V,通过灯丝的电流与其两端的电压关系如图所示,则灯泡正常发光时的电阻为 Ω.把此灯泡与15 Ω的定值电阻并联在电源电压为1.5 V的电路中,则并联电路的总电流是 A.
第9题图
综合提升
10. (2025白银模拟)如图所示,当开关S闭合,甲、乙两表是电压表时,示数之比U甲:U乙=3∶2,当开关S断开,甲、乙两表都是电流表时,则两表的示数之比I甲∶I乙为 ( )
第10题图
A. 1∶3 B. 3∶1
C. 2∶3 D. 2∶1
11. (2025吉林省卷改编)如图所示的电路中,电源电压恒定,R2的电阻为15 Ω,闭合开关S1、S2,电流表的示数为1.2 A,电流表的示数为0.4 A.
第11题图
(1)画出该实物电路对应的简化电路;
(2)求电源电压;
(3)求R1的电阻.
新考法推荐
12. (分类讨论)如图所示的电路中,电源电压不变.
(1)将电阻为20 Ω的定值电阻R接入M、N接线柱,闭合开关S后,电流表示数为0.3 A,求电源电压U;
(2)现将定值电阻R0与R以某种方式连接后接入M、N接线柱,电路正常工作.接入后要求:电流表的示数在原来的基础上改变0.1 A,求电阻R0的电阻.
第12题图
第2节 电功、电功率、焦耳定律的理解及基础计算
基础过关
1. (2025北京)下列用电器中,利用电流热效应工作的是 ( )
A. 电热水壶
B. 吸尘器
C. 电冰箱
D. 电视机
2. (2025烟台)电能是现代社会生活的重要资源,每个人都应该有节约用电的意识.下列用电器正常工作1小时所消耗的电能最接近1度电的是 ( )
A. 台灯
B. 智能手机
C. 家用空调
D. 笔记本电脑
3. (2025山东省卷)某商家销售的移动电源相当于大型“充电宝”,其铭牌如图所示.顾客咨询:“该移动电源可以供2.5 kW的用电器正常工作吗?”客服回复:“没问题,这是3 kW·h的,3 kW的用电器都可以正常使用.”该客服 ( )
第3题图
A. 说法正确
B. 混淆了电功率和电能
C. 混淆了电功率和电流
D. 混淆了电功率和电压
4. (2025自贡)如图为某用电器的IU图像,其额定电压为12 V,则额定功率是 ( )
第4题图
A. 0.6 W B. 1.8 W
C. 3.2 W D. 4.8 W
5. (2025天津)将标有“6 V 6 W”的甲灯泡和“6 V 3 W”的乙灯泡串联后,接在电压为9 V的电源上.不考虑温度对灯丝电阻的影响,则 ( )
A. 甲灯能正常发光
B. 乙灯能正常发光
C. 两灯均能正常发光
D. 两灯均不能正常发光
6. (人教习题改编)如图甲所示,电源电压保持不变,电阻R2=10 Ω,闭合开关S,电压表、的指针偏转情况完全相同,如图乙所示.则下列说法正确的是 ( )
第6题图
A. 电流表的示数为0.6 A
B. 电阻R1的阻值为10 Ω
C. 电阻R2的电功率为9 W
D. 10 s内电阻R1产生的热量为36 J
7. (2025福建改编)将包装口香糖的锡箔纸剪成如图形状,其他条件相同时,C处的横截面积小,电阻 .A、B两端分别与电池正负极接触,观察到C处起火,该现象利用了电流的 效应.
第7题图
8. (2025齐齐哈尔改编)小明家的电能表表盘示数如图所示,读数为 kW·h.小明用该电能表测量家中电水壶工作时的实际功率,测量过程中电路电压稳定.他关闭家中其他用电器,只使用电水壶烧水,发现电水壶工作1 min,电能表指示灯闪烁了60次,则烧水过程中该电水壶的实际功率为 W.
第8题图
9. (2025重庆)某款家用全自动中药电煎药壶加热挡的额定功率为400 W,正常加热1 min产生的热量是 J,加热电阻的阻值是 Ω.
10. (2025无锡)一种简易的泡沫塑料切割装置电路如图所示,电源电压为6 V,用以切割的金属电热丝R的阻值为1 Ω.闭合开关S后,电路中电流为 A,10 s内电热丝R产生的热量为 J.若要减小电热丝R的发热功率,请写出一种合理做法: .
第10题图
11. (2025河南)某电热水壶的额定电压为220 V,额定功率为1 100 W,将它接入家庭电路中正常工作.在标准大气压下,将壶内质量为1 kg、初温为23 ℃的水烧开,不计热量损失,至少需要的时间为 s,此过程中通过电热水壶的电流为 A. [已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
12. (2024定西模拟)如图所示是一款消防应急照明灯,如表是它的铭牌.停电时两盏应急灯同时亮,一个灯故障时另一个可以正常工作,则应急灯的两个灯泡是 联的.应急灯电池充满电后,储存电能 J,可让两盏灯泡持续正常工作 h.
第12题图
额定电压:220 V 50 Hz
单个灯泡规格:6 V 3 W
电池:6 V 2 500 mA·h
13. (2025金昌模拟)利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”,烧瓶中铜丝电阻小于镍铬合金丝电阻.
(1)实验中两金属丝产生热量的多少是通过观察 反映的.
第13题图
(2)为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少,A、B两瓶中要装入 相等、初温相同的同种液体.为了在较短时间内达到明显的实验效果,实验时选用煤油而不选水,是因为煤油的比热容 (选填“大于”“等于”或“小于”)水的比热容.
(3)通电一定时间后,可以看到 (选填“A”或“B”)瓶中煤油温度升得高,这表明在相同时间内,电流相同的情况下,导体的电阻越 (选填“大”或“小”),电流通过导体时产生的热量越多.
(4)如果在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体,并接入两根电阻值 (选填“相同”或“不同”)的电阻丝,就可用这个装置来探究两种不同液体的吸热性质.若闭合开关后一段时间,发现B瓶中的温度变化大,则A瓶中液体的比热容 (选填“大于”“等于”或“小于”)B瓶中液体的比热容.
14. 电工师傅在连接导线与插座时,会先将导线裸露端折成“U形”再插入,如图所示.这种“U形”接法可以增大连接处的接触面积,更安全.请你用学过的物理知识解释其中的道理.
第14题图
15. (2025苏州)如图所示电路中,灯泡L的规格为“6 V 3 W”.闭合开关S,灯泡正常发光,电流表示数为1.5 A.求:
(1)通过灯泡L的电流;
(2)电阻R的电功率;
(3)通电2 min,电路消耗的电能.
第15题图
综合提升
16. (2025武威模拟)如图所示为小灯泡L1、L2的IU图像.由图可知 ( )
第16题图
A. 小灯泡L1两端的电压为6 V时,其电阻为0.2 Ω
B. 小灯泡L1的电阻大于小灯泡L2的电阻
C. 将L1、L2串联接在8 V的电源上,闭合开关后,L1的亮度较大
D. 将L1、L2并联接在3 V的电源上,闭合开关后,L1的亮度较大
17. (2025绥化)如图所示,电源电压恒定,将定值电阻R1、R2按图甲、图乙两种方式接入电路,电阻R1在两电路中消耗的电功率分别为4 W和9 W,则R1∶R2= .乙图中电阻R2消耗的电功率为 W.
第17题图
18. (2025北京)某家庭厨房中用电器的相关信息如表中所示,它们用如图所示的插线板供电.插线板允许通过的最大电流为10 A.已知家庭电路的电压为220 V.
名称
数量
额定功率/W
电饭锅
1
880
电磁炉
1
1 800
电风扇
1
100
电饼铛
1
1 000
第18题图
(1)求电饭锅正常工作时加热电阻的阻值;
(2)电风扇、电饭锅已在正常工作,在保证插线板安全使用的条件下,还可以再接入一个用电器,求这三个用电器同时正常工作时,通过插线板的总电流.
第3节 电路故障分析
1. 如图所示,当闭合开关后发现电压表和电流表都有示数,小灯泡不亮,若电路中仅有一处故障,可能是 ( )
第1题图
A. 电阻R短路 B. 小灯泡L短路
C. 电流表断路 D. 小灯泡L断路
2. (2025陇南模拟)如图所示,电路中的开关闭合后,两灯都不亮,用一根导线连接A、B两点后,灯L1亮,灯L2不亮,若故障只有一处,电路的故障可能是 ( )
第2题图
A. 灯L1断路 B. 灯L1短路
C. 灯L2断路 D. 灯L2短路
3. 如图所示电路,电源电压保持不变,闭合开关S,电流表和电压表都有示数.如果某时刻电路出现故障,两表的示数都变小了,那么故障可能是 ( )
第3题图
A. 电阻R1短路 B. 电阻R1断路
C. 电阻R2断路 D. 电阻R2短路
4. (2025张掖模拟)如图所示的电路,闭合开关后两灯均不发光且电流表、电压表示数均为零.现将两灯泡位置互换后再次闭合开关,电流表示数仍为零,电压表指针明显偏转.根据以上信息判断该电路故障可能是 ( )
第4题图
A. L1短路 B. L1断路
C. L2断路 D. L2短路
5. (2025白银模拟)对于如图所示的电路,如果两只灯泡有一只发生了故障,闭合开关S,以下描述正确的是 ( )
第5题图
A. 若L1断路,则电压表有示数,电流表无示数
B. 若L1短路,则电压表无示数,电流表有示数
C. 若L2断路,则电压表和电流表均无示数
D. 若L2短路,则电压表无示数,电流表有示数
6. (2025眉山)如图所示电路中,电源电压恒为6 V.闭合开关S,电路正常工作,电压表的示数为3 V.一段时间后,电压表的示数由3 V变为6 V,电流表示数增大.若电路中仅有一处故障,且只发生在R1、R2上,则电路的故障是 ( )
第6题图
A. R1断路 B. R2断路
C. R1短路 D. R2短路
7. 如图所示,在小明连接的实验电路中,闭合开关,移动滑片,灯泡不亮,他猜想可能的原因:①灯泡断路、②滑动变阻器断路、③开关断路、④灯泡短路.已知电路只有一处故障,在闭合开关且不拆开导线的情况下,将M接电源“+”极,N试触E时电压表示数为0,由此可以判断猜想 是错误的;接着他又将N试触F时电压表示数为0,由此可判断猜想 是错误的;最后他将N接触G时电压表示数接近3 V,最终猜想 是正确的.
第7题图
第4节 伏安法实验
一、探究电流与电压、电阻的关系
1. (2025深圳改编)小虞同学利用如图甲所示装置探究“电流与电压的关系”.
第1题图
(1)在图甲所示的虚线框内,小虞同学应填入 (填一种用电器),滑动变阻器除了保护电路,还有 的作用.
(2)闭合开关后,小虞同学发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电流表始终无示数,电压表有示数且不变,若电路中只有一处故障,则可能是 .
(3)排除故障后闭合开关,第1次实验时,电流表示数如图乙所示,为 A. 要增大定值电阻两端电压,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“a”或“b”)端移动.
(4)多次移动滑动变阻器的滑片,记录的示数如表格所示.
实验次数
1
2
3
4
电压U/V
1
1.6
2.4
2.8
电流I/A
0.32
0.48
0.56
①分析可知,在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 .
②根据实验数据绘制的图像如图丙中A所示,另一同学实验时,绘制的IU图像如图丙B所示,两图线倾斜程度不同的原因是: .
(5)本实验中多次移动滑片的目的是: .如果用小灯泡替换定值电阻 (选填“可以”或“不可以”)完成实验,原因是: .
2. (2025广东省卷改编)探究电流与电阻的关系实验如图,使用的器材如下:电压恒为6 V的电源,规格为“50 Ω 1.2 A”的滑动变阻器,规格为5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω的定值电阻各1个等.
第2题图
(1)连接电路时,开关应处于 状态.请用笔画线代替导线将实物图连接完整,要求滑片向右移动时电流表示数增大.
(2)将如表所示的实验记录表①、②处补充完整:① ,② .
(3)将5 Ω的定值电阻接入电路,并将滑动变阻器调到最大电阻处,闭合开关, ,某时刻电压表的示数如图乙所示,为 V,此时电流表的示数为0.4 A,记录数据.
(4)依次更换定值电阻,重复实验,实验数据记录如表格所示.分析下表实验数据发现 ,由此可得出实验结论: .
U=2 V
实验序号
①/Ω
②/A
1
5
0.40
2
10
0.20
3
15
0.14
4
20
0.10
(5)若计划将定值电阻两端的电压U取1.5 V,是否仍能依次用上述4个定值电阻完成实验?请判断并说明理由: _______________.
二、用电流表和电压表测量电阻、电功率
1. 小明用如图所示电路测量定值电阻的阻值.
第1题图
(1)检查电路连接时,小明发现其中有一根导线连接错误,请在错误的导线上画“×”并用笔画线代替导线将电路连接正确.
(2)电路连接正确后,闭合开关,小明发现电压表和电流表均无示数,故猜想可能是滑动变阻器断路,于是用一根导线检验,请写出他的做法: ,用开关试触,观察到 ,说明猜想正确.
(3)排除故障后, ,进行多次测量,小明将测量结果记录在表格中.
实验序号
1
2
3
4
电压U/V
1.2
1.6
2.0
2.4
电流I/A
0.12
0.16
0.20
0.24
①根据实验数据可知,定值电阻R= Ω;
②根据1~4次实验数据,实验中使用的滑动变阻器的规格可能为 .
A. 5 Ω 3 A
B. 20 Ω 2 A
(4)实验中多次测量的目的是: ,利用图中的器材还能完成的实验是: .
(5)实验中发现当滑动变阻器接入电路的电阻为零时,电压表的示数小于电源电压.同学们对产生此现象的原因提出了如下猜想.其中最不合理的是 (填字母).
A. 电流表本身有电阻
B. 导线本身有电阻
C. 电压表本身有电阻
2. (2025扬州改编)用电压表和电流表测量定值电阻R的阻值.
(1)如图1,请用笔画线代替导线将电路连接完整.
第2题图
(2)正确连接好电路,闭合开关,电压表指针立即偏转到满刻度处,电流表有示数,则故障是 .(写出一种可能的情况)
(3)排除故障,闭合开关前,小明观察到电流表示数为0.04 A,由于没有螺丝刀,无法调零.继续实验,电流表示数为0.28 A时,电压表示数如图2,读数为 V,电阻R的阻值为 Ω.多次测量后,为了画出通过电阻R的电流随它两端电压变化的图像,应注意什么? .
(4)小明画出了如图3的图像.发现图线与纵轴交点的纵坐标为0.04 A,此数值恰与电流表未调零时的示数相同,他认为这是一种巧合.他的观点是否正确? ,请说明理由: .
第2题图3
3. (2025河南改编)某小组用图甲中的器材测量小灯泡的电阻,所用电源电压为3 V,小灯泡的额定电压为2.5 V.
第3题图甲
(1)请用笔画线表示导线,将图甲中的电路连接完整.
(2)正确连接好电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片 P 置于 (选填“A”或“B”)端,目的是: .
(3)进行实验,当滑动变阻器的滑片移至某一位置时,电压表的示数为2.1 V,电流表的示数如图乙所示,为 A,此时小灯泡的电阻为 Ω(计算结果保留一位小数).
丙
第3题图
(4)经过多次实验,测量并记录多组数据,得到小灯泡的I-U图像如图丙所示,该图像不是一条直线,其原因是: .接下来,小组成员又对实验过程中通过滑动变阻器的电流与其两端的电压的关系进行了思考,根据图丙大致画出了滑动变阻器的I-U图像.图丁为三位同学画出的图像,其中正确的是 (选填“A”“B”或“C”),你判断的理由是: .
第3题图丁
4. (2025庆阳模拟)在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡的额定电压为2.5 V,电阻约为10 Ω,有两个规格分别为“10 Ω 1 A”“50 Ω 2 A”的滑动变阻器,电源电压为9 V.
(1)本实验中应该选择规格为“ ”的滑动变阻器.
(2)连接的实验电路如图甲所示,检查电路时发现有一根导线连接错误,请在连接错误的导线上画“×”并补画出正确的连线.
第4题图
(3)实验前在检查仪器时,发现电流表指针如图乙所示,则接下来的操作是: .
(4)闭合开关后,小灯泡立即发出耀眼的光,随后熄灭,则此时两电表的示数情况是: .
(5)排除电路故障后,闭合开关,改变滑动变阻器接入电路的电阻,多次测量,并绘制出了通过小灯泡的电流随其两端电压变化的关系图像如图丙所示,图中阴影部分的面积在数值上等于小灯泡此时的 ,小灯泡的额定功率为 W.
第4题图丙
(6)某同学在实验过程中发现用力捏滑片与电阻丝接触处,灯泡发光明显变亮.请结合影响导体电阻大小的因素,分析产生这一现象可能的原因是: .
专项突破五 特殊方法测电阻、电功率
1. 小亮利用一个已知电阻为R0的定值电阻和一只电流表,设计了如图所示的电路,测出了未知电阻Rx的电阻,请将实验步骤补充完整:
①闭合开关S、S1,断开开关S2,读出并记录电流表示数I1;
② ,读出并记录电流表示数I2;
③处理实验数据,则得Rx= .(用I1、I2和R0表示)
第1题图
2. (2025北京)某同学利用滑动变阻器RP、电阻箱R、电压表、电压恒定的电源、开关等器材设计了测量电阻Rx的实验电路,如图所示.
第2题图
(1)请补充主要实验步骤:
①按电路图连接电路,将滑动变阻器的阻值调到最大端;
②闭合S1, ,记录电压表的示数U;
③闭合S1, ,使电压表的示数仍为U;
④记录电阻箱的阻值R0.
(2)待测电阻的阻值 Rx= .(用测量量表示)
3. 小亮在测量标有2.5 V的小灯泡的电阻时,由于电流表损坏,于是他利用电压表和电阻箱设计了如图所示的电路进行测量,请你将实验步骤补充完整(电路始终安全).
(1)闭合开关S1,断开开关S2,使电阻箱接入电路的电阻为R0,读出电压表的示数为U1.
(2) ,调节电阻箱使电压表的示数为 V,读出电阻箱的电阻为R.
(3)小灯泡正常发光时的电阻RL= (用已知量和测量量表示).
第3题图
4. 小敏在测额定电压为U额的小灯泡的额定功率时,设计了如图所示的电路,其中电源电压恒定,R的电阻已知.请补全下面步骤:
第4题图
(1)闭合开关S和S2,断开S1,调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为.
(2) ,闭合开关S和S1,断开S2,记录电流表的示数为I.
(3)小灯泡的额定功率为P额= (用已知量和测量量的符号表示).
5. (2025安徽改编)为了测量一额定电压为2.0 V的小灯泡正常发光时的电阻,小华同学利用两节新干电池(总电压为3 V)、一个电压表、一个滑动变阻器、三只开关、若干阻值不同的定值电阻(阻值已知)和导线,设计出如图甲所示的实验电路图.
第5题图
(1)正确连接电路后,将滑动变阻器的滑片P移至电阻值最大处,闭合开关S和S1,断开开关S2,调节滑片P,使电压表的示数为2.0 V.
(2)保持滑片P的位置不变,断开开关S1,闭合开关S2,电压表的示数如图乙所示,该示数为 V.
(3)已知定值电阻R0=4 Ω,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω.
(4)若在以上(1)中,无论怎样调节滑片P,电压表的示数始终小于2.0 V,为了顺利进行实验,请你根据现有的器材提出一条解决措施: .
第5节 家用电器相关计算
基础过关
1. 某品牌电热水壶,部分参数如图所示,它正常工作245 s,可将体积为2 L、温度为20 ℃的水加热到70 ℃[c水=4.2×103 J/(kg· ℃),ρ水=1.0×103 kg/m3].下列分析不正确的是 ( )
第1题图
A. 电热水壶正常工作时的电流约为012 A
B. 电热水壶正常工作时电热丝的电阻约为269 Ω
C. 电热水壶整个过程消耗的电能是441×105 J
D. 电热水壶中的水吸收的热量为4.2×105 J
2. 如图甲所示的3D打印笔有快慢两挡,其内部简化电路如图乙所示,R1、R2是用于发热的定值电阻.工作时,3D打印笔通过加热,挤出热熔的塑胶,然后在空气中迅速冷却,最后固化成稳定的形状.某次使用慢挡打印10 min,刚好将30 g的塑胶从20 ℃加热到120 ℃.已知该打印笔慢挡打印功率为22 W,塑胶的比热容为2.2×103 J/(kg·℃),则 ( )
甲 乙
第2题图
A. 只闭合开关S时为快挡
B. 通过R1的电流是10 A
C. 打印笔消耗的电能是1.32×105 J
D. 塑胶吸收的热量是6 600 J
3. (2025苏州)如图是一款电热锅的电路简图,R1、R2均为加热电阻,通过旋转旋钮开关可实现加热与保温功能的切换.保温功率为88 W,R1阻值为44 Ω,加热时应将开关旋至 (选填“1”或“2”)位置,加热功率为 W,R2阻值为 Ω.
第3题图
4. (2025成都)小彬想制作一款有“低温”“中温”“高温”三个挡位的电加热器,电路如图所示.电源电压为24 V,S2为单刀多掷开关,R1是阻值为12 Ω的电热丝,R2为某种材料制成粗细均匀的电热丝,最大阻值为24 Ω,触点2为R2的中点位置.当S1闭合,S2 拨到触点3时,加热器处于 挡;加热器在“中温”挡下工作1 min,电路消耗的总电能是 J.
第4题图
5. (2025酒泉模拟改编)小梦家新买了一台电火锅,如图甲是该款电火锅内部电路图.加热装置由电阻丝R1和R2组成,通过控制两开关的闭合实现高、中、低温三挡的调节,图乙是电火锅正常工作一次的“Pt”图像.当开关S1断开,S2接a时,该电火锅处于 (选填“高温”“中温”或“低温”)挡;电阻丝R1的电阻为 Ω,电火锅正常工作一次的过程中高温挡消耗的电能为 J.
甲 乙
第5题图
6. (2025福建)某电水壶的部分参数如下表所示.该电水壶正常工作时,可将质量为1 kg的水从20 ℃加热到100 ℃,用时420 s.已知c水=4.2×103 J/(kg·℃).求:
额定电压
220 V
额定功率
1 000 W
(1)水吸收的热量;
(2)电水壶消耗的电能;
(3)电水壶的热效率.
7. (2025甘孜州)学校举办科技节,小李同学利用所学知识设计了一款电热杯垫参加展评,该杯垫具有“加热”和“保温”两种功能.他设计电路如图所示,电源电压为12 V,R1、R2为两个发热元件,其阻值不随温度变化,R2的阻值为8 Ω,当开关S接2时,电流表的示数为1 A.求:
第7题图
(1)发热元件R1的阻值;
(2)S接1时,杯垫工作10 s产生的热量.
8. (2025山西)生物小组的同学们制作了如图甲所示的孵化箱,观察鸡蛋孵化的过程,需要设计具有“加热”和“保温”两种功能的电路.小组同学们收集了电压为12 V的蓄电池、两个开关S1和S2、两个阻值均为8 Ω的电阻丝R1和R2、导线若干.
(1)请你帮助他们设计电路,并画在图乙虚线框内;
(2)求该孵化箱处于保温挡工作时,电路中的电流;
(3)求该孵化箱处于加热挡时,工作1 min消耗的电能.
第8题图
9. (2025宜宾)中医药是中国传承几千年的文化瑰宝.如图甲是一款小型的电热中药煎药壶,额定电压为220 V,有高温、低温两个挡位,其内部简化电路如图乙所示,当双触点选择开关接触A、B时为断开状态.R1、R2是两个阻值不变的电热丝,R1=484 Ω,R2=121 Ω,U=220 V.
(1)判断并简要说明使用低温挡工作时开关应接触B、C还是C、D;
(2)计算使用低温挡工作时的功率是多少;
(3)计算使用高温挡工作1 min,电流做功是多少;
(4)采用低温挡加热已煎好的某种中药液.已知该中药液比热容为4.0×103 J/(kg·℃),质量为200 g,加热8 min,温度从5 ℃升高到45 ℃.请计算此过程的加热效率(加热过程中药液蒸发的影响可忽略不计,结果百分号前保留1位小数).
甲 乙
第9题图
综合提升
10. (2025陕西)劳动实践小组为温室育苗基地制作了一个保温箱,其电路如图1所示.
(1)电热丝R1的阻值为220 Ω,求电路中的电流;
(2)已知保温箱内空气的质量为11 kg,求图1所示电路工作300 s产生的热量,可使保温箱内空气的温度升高多少;[不计热损失,空气的比热容为1.0×103 J/(kg·℃)]
(3)现增加一个阻值为44 Ω的电热丝R2,根据实际需求,利用电热丝R1与R2,为保温箱设计两个挡位,高温挡的电功率为1 100 W,低温挡的电功率为220 W.请根据需求,在图2的虚线框内将电路连接完整.
图1 图2
第10题图
专项突破六 动态电路分析与计算
类型1滑动变阻器类
1. (2025天水模拟)在如图所示电路中,电源电压保持不变.闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向左移动,下列说法正确的是 ( )
第1题图
A. 电压表的示数不变,电流表的示数变大
B. 电压表的示数变大,电流表的示数变大
C. 电流表的示数与电流表的示数同时变大
D. 电流表的示数与电流表的示数同时变小
2. (2025山西)在创新实践活动中,小明和小亮为学校小花园的储水箱设计了一个水位监测装置,内部简化电路图如图所示.电源电压一定,R0为定值电阻,R1为滑动变阻器,水位计由电压表改装而成.闭合开关S,水箱中水位上升时,连杆带动滑片P向上移动,下列分析正确的是 ( )
第2题图
A. R1接入电路的电阻变大
B. 通过R0的电流变小
C. 电压表的示数变小
D. 电阻R0的功率变大
3. (2025武威模拟)如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从最右端a滑动到最左端b的过程中,电压表示数随电流表示数变化的图像如图乙所示,则下列说法正确的是 ( )
甲 乙
第3题图
A. 电源电压为6 V
B. 定值电阻R0的电阻为6 Ω
C. 滑片P在b端时,电路中电流为1 A
D. 电路消耗的最大功率为27 W
4. (人教图片改编)在“练习使用滑动变阻器”的实验中,连接了如图所示电路.闭合开关,当滑片P向 移动时小灯泡变亮;已知电源电压为9 V,小灯泡标有“6 V 3 W”的字样,当小灯泡正常发光时,滑动变阻器连入电路的电阻为 Ω.
第4题图
5. 某物理兴趣小组设计的简易“坐位体前屈”测试仪的简化原理如图.在测试中,测试的同学向前水平推动测试仪的滑块(相当于向右移动图中滑动变阻器的滑片P),用电压表的示数来反映被测试者的成绩.电源的电压恒为6 V,电压表的测量范围为0~3 V,电流表的测量范围为0~0.6 A,滑动变阻器R1标有“20 Ω 1.5 A”的字样,定值电阻R2=10 Ω.闭合开关S,求:
第5题图
(1)当滑动变阻器连入电路的电阻R1=2 Ω时,电压表的示数;
(2)在保证电路元件安全的情况下,电路消耗总功率的最小值.
类型2敏感电阻类
6. (2025山东省卷)水中溶氧量是水产养殖的一项关键指标.小红利用溶解氧传感器设计了自动充氧装置,其中监测电路如图所示,电源电压保持不变,溶解氧传感器的阻值随水中溶氧量的降低而减小.闭合开关,当溶氧量降低时 ( )
第6题图
A. 电流表的示数变小
B. 电压表的示数变大
C. 电路的总功率变小
D. 滑动变阻器的功率变大
7. 有些药物必须用冷藏车低温运输,以保证药效稳定.图1是科技小组利用电磁继电器为冷藏车设计的温度自动报警电路,其中控制电路和工作电路的电源电压均为3 V且保持不变,小灯泡标有“3 V 0.01 A”字样,不计电磁铁线圈电阻,图2为热敏电阻R的电阻随温度变化的图像.当汽车冷藏室温度等于或高于-18 ℃时,工作电路开始报警(电铃响、灯不亮).下列说法中正确的是 ( )
图1 图2
第7题图
A. 当冷藏室温度升高时,通过电磁铁的电流变小,磁性越弱
B. 电铃安装在A位置、灯安装在B位置
C. 冷藏室温度为-18 ℃时,热敏电阻的功率大于小灯泡的额定功率
D. 若想调整冷藏室的控制温度为-20 ℃,可减小控制电路电源电压
8. 在中学生创新大赛中某参赛小组设计了一种测定风力的装置,其内部电路图如图所示,其中电源电压恒定为12 V,定值电阻R为15 Ω,迎风板与压敏电阻Rx连接,压敏电阻的电阻随风力变化如表所示.闭合开关,电流表的示数为0.2 A时,压敏电阻Rx为 Ω,风力为 N;风力为150 N时,定值电阻R两端的电压为 V.
第8题图
风力F/N
0
150
300
450
600
750
压敏电阻Rx/Ω
90
75
60
45
30
15
9. 交警常用酒精检测仪来检查驾驶员是否酒驾.酒驾新标准规定:呼出气体中酒精浓度(ABV) 80 mg/100 mL>ABV≥20 mg/100 mL为酒驾,ABV≥80 mg/100 mL为醉驾.图甲为交警测酒驾的酒精检测仪简易原理图,R是气敏电阻,其电阻随气体中酒精浓度的变化规律如图乙所示,R0为调零电阻,电源电压保持不变,测试前闭合开关S进行调零,当电阻R0接入电路中的电阻为20 Ω时,电压表的示数为10 V.求:
甲 乙
第9题图
(1)电源电压;
(2)当检测到酒精浓度为20 mg/100 mL时,气敏电阻R消耗的电功率;
(3)在某次酒醉驾检测中,若电流表示数为0.2 A,则该司机处于什么状态?
类型3多开关类
10. 如图所示,电源电压保持不变,R1和R2为定值电阻.先将开关S1和S2都闭合,电流表和电压表的指针均有适当偏转;接着将开关S2断开,下列分析正确的是 ( )
第10题图
A. 电路的总电阻变大
B. 电阻R1的功率变小
C. 电流表示数变小,电压表示数不变
D. 电压表与电流表示数的比值变小
11. (2025武威模拟)如图所示,电源电压不变,先同时闭合开关S和S1,待电表示数都稳定后再断开S1,下列说法正确的是 ( )
第11题图
A. 电流表示数不变,电压表示数变小
B. 电流表示数变小,电压表示数不变
C. 电压表示数与电流表示数的乘积变大
D. 电压表示数与电流表示数的比值变小
12. 关于如图所示电路,下列说法正确的是 ( )
第12题图
A. 先闭合S1、再闭合S2后,电流表的示数变大
B. 闭合S1、S2后,电阻R1和R2并联
C. 闭合S1、S2,若将两表位置互换,电路的总功率变大
D. 闭合S1、S2,若将两表位置互换,接入电路的总电阻变大
13. (2025天津改编)如图所示电路,电源电压恒为3 V,电阻丝R1和R2是两根相同的电阻丝.只闭合开关S1,电流表示数为1 A,该电路通电1 min消耗的电能为 J;闭合开关S1和S2,电流表示数为 A.
第13题图
14. (2025广东省卷)小明设计了可改变灯泡亮度的电路,如图.电源电压U为6 V,灯泡L标有“6 V 0.5 A”,定值电阻R为12 Ω.
(1)S2拨到1处时,闭合开关S1,求L的电功率;
(2)S2拨到2处时,闭合开关S1,电流表示数为0.3 A,求:
①R两端的电压;
②L工作100 s消耗的电能.
第14题图
参考答案
第1节 欧姆定律的理解及基础计算
1. D 2. C 3. C 4. D 5. D 6. 7.5 0.8
7. 0.9 30 8. 0.5 8 9. 10 0.3 10. A
11. (1)如答图所示 (2)6 V (3)7.5 Ω
第11题答图
12. 解:(1)将电阻为20 Ω的定值电阻R接入M、N接线柱时,电流表示数为0.3 A
由欧姆定律可得,电源电压U=IR=0.3 A×20 Ω=6 V
(2)若两电阻串联,总电阻变大,总电流变小,电流表的示数在原来的基础上减少0.1 A,即
I串=0.3 A-0.1 A=0.2 A
R串===30 Ω
由串联电路电阻特点可得,R0=R串-R=30 Ω-20 Ω=10 Ω
若两电阻并联,由并联电路的电流特点可知,电流表的示数在原来的基础上增加0.1 A,即I0=0.1 A
根据并联电路电压特点可知,U0=U=6 V
R0′===60 Ω
所以电阻R0的电阻为10 Ω或60 Ω
第2节 电功、电功率、焦耳定律的理解及基础计算
1. A 2. C 3. B 4. D 5. B 6. A 7. 大 热
8. 31.6 1 200 9. 2.4×104 121
10. 6 360 减小电源电压(合理即可) 11. 294 5
12. 并 5.4×104 2.5
13. (1)温度计示数的变化 (2)质量 小于
(3)B 大 (4)相同 大于
14. 答:“U形”接法可以增大连接处的接触面积,减小连接处的电阻,根据Q=I2Rt可得,当电流、通电时间一定时,连接处产生的热量更少,更安全.
15. 解:(1)灯泡正常发光,则通过灯泡L的电流
IL===0.5 A
(2)由电路图可知,闭合开关,灯泡L与电阻R并联,由并联电路电流特点可知,通过电阻R的电流
IR=I-IL=1.5 A-0.5 A=1 A
灯泡正常发光,所以电源电压U=6 V
电阻R的电功率
PR=UIR=6 V×1 A=6 W
(3)通电2 min,电路消耗的电能
W=UIt=6 V×1.5 A×2×60 s=1 080 J
16. D 17. 2∶1 18
18. 解:(1)由P=UI、I=可知,电饭锅正常工作时加热电阻的阻值
R===55 Ω
(2)插线板能接用电器的最大功率
Pmax=UI=220 V×10 A=2 200 W
电风扇和电饭锅同时工作电路中的总功率
P总=100 W+880 W=980 W
因此,电风扇、电饭锅在正常工作,在保证插线板安全使用的条件下,还可以再接入电饼铛,这三个用电器同时正常工作时,通过插线板的总电流为
I总===9 A
第3节 电路故障分析
1. B 2. C 3. C 4. B 5. D 6. C
7. ②④ ① ③
第4节 伏安法实验
一、探究电流与电压、电阻的关系
1. (1)定值电阻 改变定值电阻两端电压 (2)定值电阻断路 (3)0.2 a (4)①正比 ②使用的定值电阻的电阻值不同 (5)获得多组数据,得出普遍结论 不可以 小灯泡的电阻随温度的变化而变化
2. (1)断开 如答图所示 (2)电阻R 电流I (3)调节滑动变阻器的滑片 2 (4)电阻与电流的乘积为一定值 电压一定时,通过导体的电流和导体的电阻成反比 (5)不能,用20 Ω的定值电阻进行实验时,滑动变阻器应接入电路的电阻超过实际滑动变阻器的规格
第2题答图
二、用电流表和电压表测量电阻、电功率
1. (1)如答图所示 (2)将导线接在滑动变阻器的A、D两个接线柱上 电流表和电压表均有示数 (3)移动滑动变阻器的滑片 ①10 ②B (4)求平均值,减小误差 探究电流与电压的关系 (5)C
第1题答图
2. (1)如答图所示 (2)滑动变阻器短路 (3)2.4 10
去掉误差较大的点,尽可能让更多的点落在图线上,或均匀分布在直线两侧(合理即可) (4)不正确 电流表未调零,测量电流包含初始示数0.04 A,并非巧合
第2题答图
3. (1)如答图所示 (2)B 保护电路 (3)0.26 8.1
(4)小灯泡的电阻是变化的(或小灯泡的电阻随温度的升高而增大) C 通过滑动变阻器和小灯泡的电流大小相等,二者两端的电压之和等于电源电压
第3题答图
4. (1)50 Ω 2 A (2)如答图所示 (3)对电流表调零
(4)电流表无示数、电压表有示数 (5)电功率 0.5
(6)用力捏滑片与电阻丝接触处相当于增大了导体的横截面积,减小了电阻,电流变大,灯泡的实际功率变大,因此小灯泡变亮
第4题答图
专项突破五 特殊方法测电阻、电功率
1. ②闭合开关S、S2,断开开关S1 ③
2. (1)②S2接2 ③S2接1,调节电阻箱R的阻值
(2)R0
3. (2)闭合开关S1、S2 2.5
(3) R
4. (2)保持滑动变阻器滑片不动 (3)U额(I-)
5. (2)2.8 (3)10 (4)更换一个电阻较小的定值电阻(或选一个定值电阻与R0并联,其他合理答案均可)
第5节 家用电器相关计算
1. A 2. D 3. 2 1 100 506 4. 高温 1 440
5. 低温 110 3.168×105
6. 解:(1)水吸收的热量
Q吸=c水m水Δ t=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×105 J
(2)电水壶消耗的电能
W=Pt=1 000 W×420 s=4.2×105 J
(3)电水壶的热效率
η=×100%=×100%=80%
7. 解:(1)当开关S接2时,R1与R2串联
总电阻
R串===12 Ω
根据串联电路电阻特点可得
R1=R串-R2=12 Ω-8 Ω=4 Ω
(2)当开关S接1时,仅有R1接入电路,此时电路中的电流I1===3 A
则杯垫10 s产生的热量
Q=I12R1t=(3 A)2×4 Ω×10 s=360 J
8. 解:解法一 (1)如答图1所示
第8题答图1
(2)当开关S1闭合、S2断开时,R1和R2串联,孵化箱处于保温挡,电路中的电流
I====0.75 A
(3)当开关S1、S2都闭合时,R1单独工作,孵化箱处于加热挡,电路中的电流I1===1.5 A
孵化箱加热挡工作1 min消耗的电能
W=UI1 t=12 V×1.5 A×1×60 s=1 080 J
解法二 (1)如答图2所示
第8题答图2
(2)当开关S1闭合、S2断开时,只有R2工作,电路中的总电阻较大,由P=可知,电路中的总功率较小,孵化箱处于保温挡工作
此时电路中的电流I保===1.5 A
(3)当开关S1、S2都闭合时,R1、R2并联,根据并联电路的特点可知,此时电路的总功率最大,孵化箱处于加热挡
加热挡工作时,通过R1的电流I1===1.5 A
根据并联的电路特点可知,加热挡工作时电路中的总电流I=I保+I1=1.5 A+1.5 A=3 A
加热状态下,工作1 min消耗的电能
W=UIt=12 V×3 A×1×60 s=2 160 J
9. 解:(1)接触B、C;低温挡时,电路总功率较小,由P=UI=可得,电路总电阻较大,由电路电阻特点可知,开关接触B、C时电路总电阻较大.
(2)低温挡工作时的功率
P低===100 W
(3)高温挡工作时的功率P高=+=+=500 W
高温挡工作1 min电流做的功
W=P高t=500 W×60 s=3×104 J
(4)低温挡工作8 min消耗的电能
W′=P低t=100 W×8×60 s=4.8×104 J
中药液吸收的热量
Q吸=cmΔt=4.0×103 J/(kg·℃)×200×10-3 kg×(45 ℃-5 ℃)=3.2×104 J
加热效率η=×100%=×100%≈66.7%
10. 解:(1)电路中的电流
I===1 A
(2)电路工作300 s产生的热量
Q放=W放=I2R1t=(1 A)2×220 Ω×300 s=6.6×104 J
不计热损失,则Q吸=Q放=6.6×104 J
由Q吸=cmΔt可得
Δt===6 ℃
(3)如答图所示
第10题答图
专项突破六 动态电路分析与计算
1. D 2. D 3. D 4. 左 6
5. 解:(1)R1、R2串联,当滑动变阻器连入电路的电阻R1=2 Ω时,电路总电阻R=R1+R2=2 Ω+10 Ω=12 Ω
电路中的电流I===0.5 A
电压表的示数U1=IR1=0.5 A×2 Ω=1 V
(2)由公式P=UI可知,电源电压恒定,电流越小,电路消耗总功率越小,滑动变阻器连入电路的电阻最大时,电流最小I最小===0.2 A
电压表示数U1′=I最小R最大=0.2 A×20 Ω=4 V
超过了电压表的测量范围,电路不安全
故电压表最大示数为3 V,定值电阻R2两端的电压
U2=U-U1″=6 V-3 V=3 V
电路中电流的最小值I最小′=I2===0.3 A
电路消耗总功率的最小值
P最小=UI最小′=6 V×0.3 A=1.8 W
6. D 7. C 8. 45 450 2
9. 解:(1)在测试前调零时,酒精浓度为零,由乙图可知,此时气敏电阻的电阻为100 Ω,所以电路中的电流I===0.1 A
此时电路中的总电阻
R总=R+R0=100 Ω+20 Ω=120 Ω
则电源电压U=IR总=0.1 A×120 Ω=12 V
(2)由乙图可知,当酒精浓度为20 mg/100 mL时,气敏电阻的电阻为R′=60 Ω,此时电路中的总电阻R总1′=R′+R0=60 Ω+20 Ω=80 Ω
电路中的电流I′===0.15 A
气敏电阻R消耗的电功率
PR=I′2R′=(0.15 A)2×60 Ω=1.35 W
(3)当电流表示数为0.2 A时,调零电阻R0两端的电压U0=I″R0=0.2 A×20 Ω=4 V,气敏电阻两端的电压UR=U-U0=12 V-4 V=8 V
则此时气敏电阻的电阻R″===40 Ω,由乙图可知,酒精浓度为40 mg/100 mL;根据题意可知,该司机处于酒驾状态
10. A 11. B 12. C 13. 180 2
14. 解:(1)当S2拨到1处时,闭合开关S1,此时电路中只有灯泡L工作,则灯泡两端电压UL=U=6 V,灯泡L正常发光,灯泡L的电功率
PL=ULIL=6 V×0.5 A=3 W
(2)当S2拨到2处时,闭合开关S1,电阻R与灯泡L串联,IL′=IR=I=0.3 A
①电阻R两端的电压UR=IRR=0.3 A×12 Ω=3.6 V
②灯泡L两端的电压
UL′=U-UR=6 V-3.6 V=24 V
灯泡L工作100 s消耗的电能
W=PL′t=UL′IL′t=2.4 V×0.3 A×100 s=72 J
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