寒假作业3：电学专项计算——焦耳定律、多挡位功率问题 -2025-2026学年人教版物理九年级全一册

九年级上学期寒假作业3：电学专项计算——焦耳定律、多挡位功率问题（大连专用） 一、电功率、焦耳定律计算 1．如图所示的电路中，电阻R1＝10 Ω。闭合开关S，电流表A2示数为1 A。 （1）求电源电压； （2）当滑片P位于滑动变阻器RP中点时，电流表A1示数为1.2 A，求此时滑动变阻器RP接入电路的阻值； （3）当滑片P位于滑动变阻器RP最右端时，求整个电路的电功率。 【答案】（1）10 V；（2）50 Ω；（3）11 W 【解析】（1）由图可知为并联电路，根据题意及并联电路电压规律可得电源电压为 U＝U1＝I2R1＝1 A×10 Ω＝10 V （2）由图可知电流表A1测干路电流，电流表A2测通过定值电阻的电流；电流表A1示数为1.2 A，电流表A2示数为1 A，根据并联电路电流规律可得通过滑动变阻器的电流为I滑＝I1－I2＝1.2 A－1 A＝0.2 A 则此时滑动变阻器接入电路阻值为 （3）当滑片P位于滑动变阻器RP最右端时，滑动变阻器全部接入电路，由（2）可得滑动变阻器接入电路阻值为100Ω，此时通过滑动变阻器的电流为 干路电流为I＝I滑1＋I1＝0.1 A＋1 A＝1.1 A 整个电路的电功率为P＝UI＝10 V×1.1 A＝11 W 答：（1）电源电压10 V； （2）当滑片P位于滑动变阻器RP中点时，电流表A1示数为1.2A，此时滑动变阻器RP接入电路的阻值为50 Ω； （3）当滑片P位于滑动变阻器RP最右端时，整个电路的电功率为11 W。 2．如图电路中，电源电压恒定，小灯泡L标有“6 V 3 W”，滑动变阻器R2标有“20 Ω”字样，当滑动变阻器R2的滑片P置于最左端，开关S1、S2都闭合时，L恰好正常发光，电流表示数为1.1 A。求： （1）小灯泡正常发光时的电阻与电源电压； （2）求出R1的阻值； （3）滑片P置于最右端，只闭合S1，电流表示数为0.2 A，则小灯泡实际功率多大？ 【答案】（1）12 Ω，6 V；（2）10 Ω；（3）0.4 W 【解析】（1）由P＝可得，小灯泡正常发光时的电阻 当滑动变阻器R2的滑片P置于最左端，开关S1、S2都闭合时，R1与L并联，因并联电路中各支路两端的电压相等，且小灯泡正常发光，所以，电源的电压U＝UL＝6V （2）当滑动变阻器R2的滑片P置于最左端，开关S1、S2都闭合时，R1与L并联，电流表测干路电流，通过灯泡的电流 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过R1的电流I1＝I－IL＝1.1A－0.5A＝0.6A 由欧姆定律，则R1的阻值 （3）滑片P置于最右端，只闭合S1时，灯泡L与变阻器R2的最大电阻串联，电流表测电路中的电流，由欧姆定律，此时变阻器两端的电压U2＝I′R2＝0.2 A×20 Ω＝4 V 因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，灯泡两端的电压UL′＝U－U2＝6 V－4 V＝2 V 则小灯泡实际功率PL′＝UL′I′＝2 V×0.2 A＝0.4 W 答：（1）小灯泡正常发光时的电阻为12 Ω，电源电压为6 V； （2）R1的阻值为10 Ω； （3）滑片P置于最右端，只闭合S1，电流表示数为0.2 A，则小灯泡实际功率为0.4 W。 3．如图电路，电源电压保持12V不变，标有“10V，4W”的灯泡L与滑动变阻器R串联接在电路中，闭合S，调节滑片P使灯泡L正常发光，求： （1）灯泡L的电阻； （2）电路中的电流； （3）通电1 min，变阻器R上产生的热量。 【答案】（1）25 Ω （2）0.4 A （3）48 J 【解析】（1）灯泡L的电阻为 （2）电路中的电流为 （3）电阻与灯泡串联，定值电阻两端电压为UR＝U总－U灯＝12 V－10 V＝2 V 变阻器R上产生的热量为Q＝IUt＝0.4 A×2 V×60 s＝48 J 4．如图所示，灯L标有“6 V 3 W”字样，电源电压恒为6 V，R1的电阻是3 Ω．若灯丝电阻不随温度变化而变化。试求： （1）灯L的电阻是多少？ （2）闭合S1、S2接b时，电阻R1在60s内产生的热量是多少？ （3）断开S1、S2接a时，小灯泡的实际功率是多少？ 【解答】解：（1）由P＝得，灯L的电阻：RL12Ω。 （2）闭合S1、S2接b时，灯L与电阻R1并联， 根据并联电路中各并联支路两端的电压相等可知，电阻R1两端的电压：U1＝U＝6V， 通过电阻R1的电流：I12A， 则电阻R1在60s内产生的热量：Q＝I2R1t＝（2 A）2×3 Ω×60 s＝720 J。 （3）断开S1、S2接a时，灯L与电阻R1串联， 根据串联电路电阻特点可知，电路总电阻：R＝RL＋R1＝12 Ω＋3 Ω＝15 Ω， 电路中的电流：I0.4A， 则小灯泡的实际功率：P实＝I2RL＝（0.4A）2×12Ω＝1.92W。 答：（1）灯L的电阻是12Ω； （2）闭合S1、S2接b时，电阻R1在60s内产生的热量是720J； （3）断开S1、S2接a时，小灯泡的实际功率是1.92W。 5．某品牌家用电熨斗的简化电路如图所示，其加热部分由滑动变阻器R2和定值电阻R1共同组成。已知电源电压为220V，定值电阻R1的阻值为100Ω。某次熨烫毛呢类面料时，电熨斗的加热功率为440W。试求： （1）通过电熨斗的电流是多少？ （2）定值电阻R1两端的电压是多少？ （3）滑动变阻器R2连入电路中的阻值是多少？ （4）该电熨斗在工作时，可以通过改变滑动变阻器R2连入电路的阻值，来改变电熨斗的加热功率，使其熨烫温度能适用于不同的衣料。则当R2的功率是R1的三倍时，电熨斗的加热功率是多少？ 【解答】解：闭合开关，定值电阻和滑动变阻器串联。 （1）根据P＝UI可知通过电熨斗的电流是I2A； （2）根据欧姆定律可知定值电阻R1两端的电压是U1＝IR1＝2A×100Ω＝200V； （3）根据欧姆定律可知总电阻R110Ω根据电阻串联的特点可知滑动变阻器R2连入电路中的阻值是R2＝R－R1＝110Ω－100Ω＝10Ω； （4）串联电路中电流处处相等，根据P＝I2R可知，当R2的功率是R1的三倍时，R2的阻值是R1的三倍，根据P＝可知电熨斗的加热功率是P′121W； 答：（1）通过电熨斗的电流是2A； （2）定值电阻R1两端的电压是200V； （3）滑动变阻器R2连入电路中的阻值是10Ω； （4）当R2的功率是R1的三倍时，电熨斗的加热功率是121W。 6．如图甲所示电路，电源电压可调，R为标有“10Ω 1A”字样的滑动变阻器，电流表量程为0~3 A，L1、L2是额定电压均为6V的小灯泡，其电流与电压的关系如图乙所示。求： （1）灯泡L1正常发光时的电阻多大？ （2）若闭合开关S3，断开开关S1、S2，变阻器滑片移动至最右端，调节电源电压，使其中一只灯泡正常发光，则此时电源电压多大？ （3）若闭合开关S1、S2，断开开关S3，变阻器滑片移动至最左端，调节电源电压，使小灯泡L1、L2均正常发光，则通电3min电路消耗的总电能是多少？ 【答案】（1）5Ω （2）16V （3）2160J 【解析】 （1）L1的额定电压是6V，由图乙可知，L1正常发光时的电流I1＝1.2 A，则L1正常发光时的电阻为 （2）根据电路图可知，闭合开关S3，断开开关S1、S2，L1和L2及滑动变阻器串联。由图乙可知，当电压一定时，L2允许通过的电流小于L1允许通过的电流，变阻器滑片移动至最右端，调节电源电压，使其中一只灯泡正常发光，只能L2正常发光，由图像乙可知，此时串联电路电流为I＝0.8 A 由图乙可知，此时两灯泡电压分别为U'1＝2 V，U2＝6 V 滑动变阻器两端的电压为 根据串联电路的电压规律可知，此时电源电压为 （3）闭合开关S1、S2，断开开关S3，两灯泡并联，变阻器滑片移动至最左端，调节电源电压，使小灯泡L1、L2均正常发光，则电源的电压为6V，通过小灯泡L1的电流为1.2A。小灯泡L2的电流为0.8A，则电路的总电流为 则通电3min电路消耗的总电能为 二、力电、热电综合问题 1．图甲为电子台秤原理图，定值电阻R0＝15Ω，图乙是压敏电阻R受到压力F和压敏电阻的变化关系图像，电源电压恒为12V，电流表的量程为0.6A。（忽略秤盘的质量，g取10N/kg）求： （1）测量质量为2 kg时，电流表的示数； （2）质量为2 kg的物体放在台秤上，10 s内电阻R0产生的热量； （3）该台秤能够测量的最大质量。 【答案】（1）0.24 A （2）8.64 J （3）10 kg 【解析】（1）如图，定值电阻和压敏电阻串联，电流表测量电路中的电流。R受到的压力等于待测物体的重力，测量质量为2kg时，压力为F＝G＝mg＝2kg×10N/kg＝20N 由图乙可知：压敏电阻R的阻值为35Ω，电路的总电阻 电流表的示数 （2）10 s内电阻R0产生的热量为 （3）电流表的量程为0.6A，则当电路中的电流为0.6A时，由欧姆定律知，此时电路的总电阻最小，最小值为，压敏电阻的阻值为 对照图像查出压敏电阻受到的压力为100N，即待测物体的重力为100N，则该台称能够测量的最大质量为 2．如图所示，是某中学九年级物理课外实践活动小组设计的风力测量仪的电路示意图。其电源电压U＝3 V，电路保护电阻R1＝10 Ω，均匀电阻丝的阻值为R2＝20 Ω，金属丝（电阻忽略不计）的上端固定在O点，下端系有一块塑料片A，当风从右向左吹动塑料片时，金属丝向左摆动并与电阻丝保持良好的接触，风力表由电压表改装而成。问： （1）无风时，塑料片竖直下垂，电路中的电流是多少？ （2）风力最强时，金属丝滑至电阻丝最左端，电压表的示数是多少？ （3）在该电路中能不能再串联一个电流表，把电流表改装成风力表？说明理由。 【答案】（1）0.1 A； （2）2 V； （3）见解析 【解析】（1）无风时，塑料片竖直下垂，R2为最大值20Ω，R1与R2串联，电路总电阻，电路中的电流为 （2）由电路图可知，当风力最强时，电压表的示数即为R2两端的电压；由于R2接入电路的电阻不变，则电路中的电流不变，即I2＝I＝0.1 A，电压表的示数 （3）因为无论风力大小，R2接入电路的电阻不变，电路的总电阻不变，电源电压一定，所以电路中的电流不发生改变，不能反映风力的大小，因此接入电流表不可行。 3．如图甲所示是围炉煮茶时用的电围炉，电围炉内部简化电路如图乙所示，其额定电压为220 V，R1是标有“10 A 48 Ω”的滑动变阻器，R2是电热丝。闭合开关S，调节滑片P可以改变R2的功率。当P在最下端时，R2的功率最大，为1210 W。某次使用中用最大功率将壶内0.5kg水从20℃加热到80℃。]求： （1）这些水吸收的热量； （2）电热丝R2的电阻； （3）通过电围炉的最小电流； （4）R2的最小功率。 【解答】（1）将壶内0.5kg水从20℃加热到80℃，水吸收的热量为： Q吸＝c水m水（t－t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×0.5kg×（80℃－20℃）＝1.26×105J； （2）由电路图乙知，滑动变阻器R1与电热丝R2串联，当R1的滑片在最下端时，R1被短路，电路中只有电热丝R2接入电路，此时电热丝R2的发热功率最大， 可得此时电热丝R2的发热功率P＝1210W，解得：R2＝40Ω； （3）由电路图乙可知，滑动变阻器R1与电热丝R2串联；当R1全部接入电路中时电路中的最小电流，电路中的电流最小为：I2.5A； （4）电热丝R2的最小发热功率为：Pmin＝I2R2＝（2.5A）2×40Ω＝250W。 答：（1）这些水吸收的热量为1.26×105J；（2）电热丝R2的电阻为40Ω； （3）通过电围炉的最小电流为2.5A；（4）R2的最小功率为250W。 4．如图甲是一款额定电压为220 V的果汁加热鼎，其功率可在220 W～880 W之间调节，图乙是其简化电路图，R1、R2均为发热电阻。在一次加热过程中，加热鼎以最大功率正常工作4 min使1.1 kg的果汁温度升高了24 ℃，果汁比热容取c＝4.0×103 J/（kg·℃）。求： （1）此次加热过程中果汁吸收的热量； （2）加热鼎以最小功率正常工作时电路中的电流； （3）定值电阻R2的阻值； （4）此次加热过程中加热鼎的加热效率。 【答案】（1）1.056×105J；（2）1A；（3）55Ω；（4）50% 【解析】（1）由题意可得果汁吸收的热量 Q吸＝cmΔt＝4.0×103J/（kg·℃）×1.1kg×24℃＝1.056×105J （2）由题意可知，加热鼎的最小功率为220W，由P＝UI可知，加热鼎以最小功率正常工作时电路中的电流 （3）由可知，当电源电压一定时，电路电阻越大，功率越小，因此当开关S接1，滑动变阻器的滑片在最左端时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，两电阻串联，由串联电路的电阻特点可知，此时电路中的电阻最大，电功率最小；当开关S接1，滑动变阻器的滑片在最右端时，滑动变阻器接入电路的电阻为零，电路为R2的简单电路，此时电路中的电阻最小，电功率最大，即当电功率最大为880W时，电路为R2的简单电路，定值电阻R2的阻值 （4）由可知，加热过程中加热鼎消耗的电能W＝P最大t＝880W×4×60s＝2.112×105J 则加热过程中加热鼎的加热效率 答：（1）此次加热过程中果汁吸收的热量为1.056×105J； （2）加热鼎以最小功率正常工作时电路中的电流为1A； （3）定值电阻R2的阻值为55Ω； （4）此次加热过程中加热鼎的加热效率为50%。 5．如图甲所示为一款养生壶，其加热原理如图乙所示。养生壶的额定电压为220 V，R1、R2均是发热电阻，其中R2＝506 Ω。养生壶正常工作时，开关置于“1”为加热挡，电路中电流为5 A；开关置于“2”为保温挡，c水＝4.2×103 J/（kg·℃）。求： （1）当开关置于“1”时，R1的阻值； （2）当开关置于“2”时，养生壶工作10 min消耗的电能； （3）将壶内500 g的水从20 ℃加热到100 ℃，水吸收的热量。 【答案】（1）44 Ω （2）5.28×104 J （3）1.68×105 J 【解析】（1）由题意可知，开关接1时，电路中电流为5A，即流过R1的电流为5A，则R1的阻值为 （2）开关接2时，养生壶工作10min消耗的电能为 （3）水吸收的热量为 6．小王家新购置了一台电热水器，他查看了电热水器说明书后，将电热水器内部电路结构简化成如图所示电路，该热水器设有加热挡和保温挡，电热丝R1＝48.4 Ω，电热丝R2＝12.1 Ω，容积为20 L，请回答下列问题：【水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）】 （1）开关S闭合、S1断开时，电热水器处于____________挡； （2）电热水器装满水后，将水从20℃加热到70℃时，水需要吸收的热量是多少？ （3）若加热上述水需要的时间为20min，则电热效率为多少？ 【答案】（1）保温 （2）4.2×106J （3）70% 【解析】（1）由图可知，当开关S、S1都闭合时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，由P＝UI＝可知，电路中的总功率最大，电热水器处于加热挡；开关S闭合、S1断开时，只有R2工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，电热水器处于保温挡。 （2）由可得，水的质量 m＝ρV＝1.0×103kg/m3×20×10-3m3＝20kg 水从20℃加热到70℃需要吸收的热量 Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×20kg×（70℃-20℃）＝4.2×106J （3）热水器的加热功率 热水器消耗的电能W＝P加热t＝5000W×20×60s＝6×106J 热水器电热效率 7．小明家有一台家用电水壶如图所示，说明书如下表所示。 c水＝4.2×103J/（kg·℃），求： 容量 1.5L 额定电压 220V 额定功率 1000W （1）电水壶加热7min消耗的电能为多少J？ （2）若电水壶中装入1.5L的水，其工作效率为93%，在标准大气压下，加热7min能否将的水烧开？ 【答案】（1）1.5kg （2）不能沸腾 【解析】（1）电水壶加热7min消耗的电能为 （2）水的质量为 水吸收的热量为 由Q＝cmΔt知，水升高的温度为 水的末温为t＝20℃＋62℃＝82℃＜100℃，所以不能沸腾。 三、多挡位功率计算 1．如表所示是某型号电蒸锅的铭牌，内部加热盘电路如图所示，R1、R2是水箱中加热盘内的电热丝。闭合开关S1开始工作，当加热盘温度升高到103℃时，温控开关S2自动切换到保温状态。求：（不考虑电阻随温度变化） 型号 多功能双层蒸炖一体锅—G65A 工作电压 220V 加热功率 1210W 保温功率 110W （1）判断加热和保温状态对应的开关S2的位置； （2）求R1、R2的阻值； （3）小华用电蒸箱蒸鸡蛋羹，加热工作10min后保温5min，此过程共消耗多少电能。 【解答】（1）由图可知，当S1闭合、S2接a时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，由P＝可知，电路的总功率最小，电蒸锅处于保温状态； 当S1闭合、S2接b时，只有R2工作，电路中的总电阻最小，总功率最大，电蒸锅处于加热状态； （2）由P＝可知，R2的阻值：R240Ω； R1、R2的串联总电阻：R440Ω， 根据串联电路的电阻特点可知，R1的阻值：R1＝R－R2＝440Ω－40Ω＝400Ω； （3）由P可知，电蒸锅加热过程消耗的电能：W＝P加热t＝1210W×10×60s＝7.26×105J， 保温过程消耗的电能：W2＝P保温t＝110W×5×60s＝3.3×104J， 消耗的总电能：W1＝W1＋W2＝7.26×105J＋3.3×104J＝7.59×105J。 答：（1）S2接a时，电蒸锅处于保温状态；S2接b时，电蒸锅处于加热状态； （2）R1、R2的阻值分别为400Ω、40Ω； （3）此过程共消耗的总电能为7.59×105J。 2．如图甲所示，为帮助户外工作者抵御寒冷，科技小组设计了一款有加热功能的防寒服。它有高温和低温两个挡位，简化电路如图乙所示。用“6V 10A•h”的充电电池做电源，高温挡的电功率为27W，R1的阻值为4Ω，不考虑温度对电热丝R1、R2阻值的影响。求： （1）低温挡时的电流多大？ （2）低温挡时的电功率多大？ （3）电热丝R2的阻值多大？ （4）电池充满电后，大约储存了多少焦耳的电能？ 【解答】（1）由图乙可知，开关S1、S2都闭合时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，由P＝可知，电路的总功率最大，防寒服处于高温挡； 当开关S1闭合、S2断开时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，防寒服处于低温挡； 低温挡时的电流：I低1.5A； （2）低温挡时的电功率：P低＝UI低＝6V×1.5A＝9W； （3）高温挡工作时R2的电功率：P2＝P高－P低＝27W－9W＝18W， 由P＝可知，R2的阻值：R22Ω； （4）电池充满电储存的电能：W＝UIt＝6V×10A×1×3600s＝2.16×105J。 答：（1）低温挡时的电流为1.5A；（2）低温挡时的电功率为9W； （3）电热丝R2的阻值为2Ω；（4）电池充满电后，大约储存了2.16×105J的电能。 3．如图甲是用某款3D打印笔进行立体绘画时的场景。打印笔通电后，笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化，加热电路简化后如图乙所示，电源电压恒为6V，R1和R2为发热电阻丝，已知R1＝4Ω，忽略电阻丝阻值随温度的变化。开关S1和S2都闭合时，为高温挡，通过R1、R2的电流分别为1.5A、0.5A；只闭合S1时，为低温挡，低温挡功率为9W。求： （1）高温挡工作时干路中的电流； （2）高温挡工作100s，电流做的功； （3）低温挡工作1min，电阻丝R1产生的热量； （4）低温挡工作10s，消耗的电能。 【解答】（1）开关S1和S2都闭合时，为高温挡，由图乙可知，此时R1、R2并联， 根据并联电路的电流特点可知，高温挡工作时干路中的电流：I＝I1＋I＝1.5A＋0.5A＝2A； （2）高温挡工作100s，电流做的功：W＝UIt＝6V×2A×100s＝1200J； （3）只闭合S1时，为低温挡，由图乙可知，此时只有R1工作， 则低温挡工作1min，电阻丝R1产生的热量：Q＝W＝P1t＝9W×1×60s＝540J； （4）低温挡工作10s，消耗的电能：W＝UI1t＝6V×1.5A×10s＝90J。 答：（1）高温挡工作时干路中的电流为2A； （2）高温挡工作100s，电流做的功为1200J； （3）低温挡工作1min，电阻丝R1产生的热量为540J； （4）低温挡工作10s，消耗的电能为90J。 4．如图甲所示是一种电热水龙头，如图乙所示是它的电路简图。旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点，从而控制流出的水为冷水、温水或热水。已知R1、R2都是电热丝，R2＝55 Ω，温水挡的电功率是2.2 kW。请回答或求解下列问题： （1）温水挡出水时，电路中的电流是多大？ （2）扇形开关S同时接触2、3两个触点时，流出的水为______（填“冷水”、“温水”或“热水”）； （3）出热水时的总功率是多少？ 【答案】（1）10A （2）热水 （3）3080W 【解析】（1）温水挡出水时，电路中的电流是 （2）由电路图可知，当开关接1、2时，只有电阻R1接入电路，电路电阻最大，根据P＝可知此时功率最小，此时是温水挡；当开关接2、3时，电阻R1和R2并联接入电路，电路电阻最变小，根据P＝可知此时功率最大，所以此时是热水挡。因此扇形开关S同时接触2、3两个触点时，流出的水为热水。 （3）出热水时，电路的总功率为 5．图甲是某家用电暖器，电暖器有“高温挡”“中温挡”和“低温挡”三个挡位，图乙是其简化的电路原理图，已知电阻R1＞R2，铭牌参数如表中所示。计算： 额定电压 220V 功率选择 1350W/800W/550W可调 操作方式 手动 （1）电暖器在低温挡正常工作时的电流； （2）电暖器在高温挡正常工作0.5h消耗的电能； （3）电暖器在中温挡正常工作时的电阻。 【答案】（1）2.5A （2）0.675kW·h （3）60.5Ω 【解析】（1）两个电阻并联，根据P＝可知，电阻小的功率大一些，电阻大的功率小一些。两个电阻同时工作，电路功率等于两个电阻功率的和。故R1单独工作时为低温挡，功率为550 W；R2单独工作时为中温挡，功率为800 W；两个电阻同时工作为高温挡，总功率为1350 W。低温挡时电路中电流为 （2）高温挡工作0.5h消耗电能为 （3）中温挡工作时电路电阻为 6．如图所示是某两挡位电热锅内部简化电路图，电源电压为220V，R1和R2为加热电阻丝，R2的阻值为55Ω，闭合开关S1，R1的电功率为440W。试求： （1）闭合开关S1，电热锅工作10min，R1消耗的电能是多少？ （2）电阻R1的阻值是多少？ （3）闭合开关S1和S2时，通过电阻R2的电流是多少？ （4）高温挡的电功率为多少？ 【解答】（1）闭合开关S1，电路中只有R1工作，P1＝440W，t＝10min＝600s， 由P可得R1消耗的电能：W1＝P1t＝440W×600s＝2.64×105J； （2）闭合开关S1，电路中只有R1工作，U＝220V，P1＝440W， 由P可得R1的阻值：R1110Ω； （3）闭合开关S1和S2时，R1、R2并联，R2两端电压为220V， 通过电阻R2的电流：I24A； （4）闭合开关S1和S2时，R1、R2并联，电路中的电阻最小，电功率最大，处于高温挡， R2的功率：P2880W， 高温挡的功率：P高温＝P1＋P2＝440W＋880W＝1320W。 答：（1）闭合开关S1，电热锅工作10min，R1消耗的电能是2.64×105J；（2）电阻R1的阻值是110Ω； （3）闭合开关S1和S2时，通过电阻R2的电流是4A； （4）高温挡的电功率为1320W。 7．在“节能减排，废旧利用”活动中，小明想利用废旧的电热丝（阻值不变）改装一个具有加热和保温功能的电加热器。已知这个电热丝的额定电压为220V，但额定功率不清楚，为了测定该电热丝的额定功率，小明把它与一个标有“220V 110W”的灯泡串联在家庭电路中，如图甲所示，此时电压表的示数为140V，电源电压恒为220V，图乙是该灯泡的电流随电压变化的图像，求： （1）此时灯泡的电阻是多少？ （2）R0电热丝的额定功率是多少？ （3）小明用另一段电热丝R、开关S、温控开关S0（一定温度时，可以自动断开或闭合，元件符号同开关），设计出的电加热器加热功率等于R0电热丝的额定功率，保温功率为加热功率的，请你在图丙的虚线框内画出他设计的电路图，并计算出增加的电热丝R的阻值是多少？ 【解答】（1）由图示图象可知，电压U＝140V对应的电流：I＝0.4A，灯泡电阻：RL350Ω； （2）电热丝阻值：R0200Ω，电热丝电功率：P0242W； （3）由题意可知设计的电加热器加热时只有电热丝R0接入电路，保温时电热丝 R和R0同时接入电路，且两者串联，故电路图如图所示： 保溫功率为加热功率的，即：P保温P0242W＝60.5W， 保温状态时电路中的总电阻为R总800Ω； 电热丝R的阻值为R＝R总－R0＝800Ω－200Ω＝600Ω。 答：（1）此时灯泡的电阻是350Ω； （2）R0电热丝的额定功率为242W； （3）如上图；增加的电热丝R的阻值为600Ω。 第 1 页 共 9 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 九年级上学期寒假作业3：电学专项计算——焦耳定律、多挡位功率问题（大连专用） 一、电功率、焦耳定律计算 1．如图所示的电路中，电阻R1＝10 Ω。闭合开关S，电流表A2示数为1 A。 （1）求电源电压； （2）当滑片P位于滑动变阻器RP中点时，电流表A1示数为1.2 A，求此时滑动变阻器RP接入电路的阻值； （3）当滑片P位于滑动变阻器RP最右端时，求整个电路的电功率。 2．如图电路中，电源电压恒定，小灯泡L标有“6 V 3 W”，滑动变阻器R2标有“20 Ω”字样，当滑动变阻器R2的滑片P置于最左端，开关S1、S2都闭合时，L恰好正常发光，电流表示数为1.1 A。求： （1）小灯泡正常发光时的电阻与电源电压； （2）求出R1的阻值； （3）滑片P置于最右端，只闭合S1，电流表示数为0.2 A，则小灯泡实际功率多大？ 3．如图电路，电源电压保持12V不变，标有“10V，4W”的灯泡L与滑动变阻器R串联接在电路中，闭合S，调节滑片P使灯泡L正常发光，求： （1）灯泡L的电阻； （2）电路中的电流； （3）通电1 min，变阻器R上产生的热量。 4．如图所示，灯L标有“6 V 3 W”字样，电源电压恒为6 V，R1的电阻是3 Ω．若灯丝电阻不随温度变化而变化。试求： （1）灯L的电阻是多少？ （2）闭合S1、S2接b时，电阻R1在60s内产生的热量是多少？ （3）断开S1、S2接a时，小灯泡的实际功率是多少？ 5．某品牌家用电熨斗的简化电路如图所示，其加热部分由滑动变阻器R2和定值电阻R1共同组成。已知电源电压为220V，定值电阻R1的阻值为100Ω。某次熨烫毛呢类面料时，电熨斗的加热功率为440W。试求： （1）通过电熨斗的电流是多少？ （2）定值电阻R1两端的电压是多少？ （3）滑动变阻器R2连入电路中的阻值是多少？ （4）该电熨斗在工作时，可以通过改变滑动变阻器R2连入电路的阻值，来改变电熨斗的加热功率，使其熨烫温度能适用于不同的衣料。则当R2的功率是R1的三倍时，电熨斗的加热功率是多少？ 6．如图甲所示电路，电源电压可调，R为标有“10 Ω 1 A”字样的滑动变阻器，电流表量程为0~3 A，L1、L2是额定电压均为6 V的小灯泡，其电流与电压的关系如图乙所示。求： （1）灯泡L1正常发光时的电阻多大？ （2）若闭合开关S3，断开开关S1、S2，变阻器滑片移动至最右端，调节电源电压，使其中一只灯泡正常发光，则此时电源电压多大？ （3）若闭合开关S1、S2，断开开关S3，变阻器滑片移动至最左端，调节电源电压，使小灯泡L1、L2均正常发光，则通电3min电路消耗的总电能是多少？ 二、力电、热电综合问题 1．图甲为电子台秤原理图，定值电阻R0＝15Ω，图乙是压敏电阻R受到压力F和压敏电阻的变化关系图像，电源电压恒为12V，电流表的量程为0.6A。（忽略秤盘的质量，g取10N/kg）求： （1）测量质量为2 kg时，电流表的示数； （2）质量为2 kg的物体放在台秤上，10 s内电阻R0产生的热量； （3）该台秤能够测量的最大质量。 2．如图所示，是某中学九年级物理课外实践活动小组设计的风力测量仪的电路示意图。其电源电压U＝3 V，电路保护电阻R1＝10 Ω，均匀电阻丝的阻值为R2＝20 Ω，金属丝（电阻忽略不计）的上端固定在O点，下端系有一块塑料片A，当风从右向左吹动塑料片时，金属丝向左摆动并与电阻丝保持良好的接触，风力表由电压表改装而成。问： （1）无风时，塑料片竖直下垂，电路中的电流是多少？ （2）风力最强时，金属丝滑至电阻丝最左端，电压表的示数是多少？ （3）在该电路中能不能再串联一个电流表，把电流表改装成风力表？说明理由。 3．如图甲所示是围炉煮茶时用的电围炉，电围炉内部简化电路如图乙所示，其额定电压为220 V，R1是标有“10 A 48 Ω”的滑动变阻器，R2是电热丝。闭合开关S，调节滑片P可以改变R2的功率。当P在最下端时，R2的功率最大，为1210 W。某次使用中用最大功率将壶内0.5kg水从20℃加热到80℃。]求： （1）这些水吸收的热量； （2）电热丝R2的电阻； （3）通过电围炉的最小电流； （4）R2的最小功率。 4．如图甲是一款额定电压为220 V的果汁加热鼎，其功率可在220 W～880 W之间调节，图乙是其简化电路图，R1、R2均为发热电阻。在一次加热过程中，加热鼎以最大功率正常工作4 min使1.1 kg的果汁温度升高了24 ℃，果汁比热容取c＝4.0×103 J/（kg·℃）。求： （1）此次加热过程中果汁吸收的热量； （2）加热鼎以最小功率正常工作时电路中的电流； （3）定值电阻R2的阻值； （4）此次加热过程中加热鼎的加热效率。 5．如图甲所示为一款养生壶，其加热原理如图乙所示。养生壶的额定电压为220 V，R1、R2均是发热电阻，其中R2＝506 Ω。养生壶正常工作时，开关置于“1”为加热挡，电路中电流为5 A；开关置于“2”为保温挡，c水＝4.2×103 J/（kg·℃）。求： （1）当开关置于“1”时，R1的阻值； （2）当开关置于“2”时，养生壶工作10 min消耗的电能； （3）将壶内500 g的水从20 ℃加热到100 ℃，水吸收的热量。 6．小王家新购置了一台电热水器，他查看了电热水器说明书后，将电热水器内部电路结构简化成如图所示电路，该热水器设有加热挡和保温挡，电热丝R1＝48.4 Ω，电热丝R2＝12.1 Ω，容积为20 L，请回答下列问题：【水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）】 （1）开关S闭合、S1断开时，电热水器处于____________挡； （2）电热水器装满水后，将水从20℃加热到70℃时，水需要吸收的热量是多少？ （3）若加热上述水需要的时间为20min，则电热效率为多少？ 7．小明家有一台家用电水壶如图所示，说明书如下表所示。 c水＝4.2×103J/（kg·℃），求： 容量 1.5L 额定电压 220V 额定功率 1000W （1）电水壶加热7min消耗的电能为多少J？ （2）若电水壶中装入1.5L的水，其工作效率为93%，在标准大气压下，加热7min能否将的水烧开？ 三、多挡位功率计算 1．如表所示是某型号电蒸锅的铭牌，内部加热盘电路如图所示，R1、R2是水箱中加热盘内的电热丝。闭合开关S1开始工作，当加热盘温度升高到103℃时，温控开关S2自动切换到保温状态。求：（不考虑电阻随温度变化） 型号 多功能双层蒸炖一体锅—G65A 工作电压 220V 加热功率 1210W 保温功率 110W （1）判断加热和保温状态对应的开关S2的位置； （2）求R1、R2的阻值； （3）小华用电蒸箱蒸鸡蛋羹，加热工作10min后保温5min，此过程共消耗多少电能。 2．如图甲所示，为帮助户外工作者抵御寒冷，科技小组设计了一款有加热功能的防寒服。它有高温和低温两个挡位，简化电路如图乙所示。用“6 V 10 A·h”的充电电池做电源，高温挡的电功率为27 W，R1的阻值为4 Ω，不考虑温度对电热丝R1、R2阻值的影响。求： （1）低温挡时的电流多大？ （2）低温挡时的电功率多大？ （3）电热丝R2的阻值多大？ （4）电池充满电后，大约储存了多少焦耳的电能？ 3．如图甲是用某款3D打印笔进行立体绘画时的场景。打印笔通电后，笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化，加热电路简化后如图乙所示，电源电压恒为6V，R1和R2为发热电阻丝，已知R1＝4Ω，忽略电阻丝阻值随温度的变化。开关S1和S2都闭合时，为高温挡，通过R1、R2的电流分别为1.5A、0.5A；只闭合S1时，为低温挡，低温挡功率为9W。求： （1）高温挡工作时干路中的电流； （2）高温挡工作100s，电流做的功； （3）低温挡工作1min，电阻丝R1产生的热量； （4）低温挡工作10s，消耗的电能。 4．如图甲所示是一种电热水龙头，如图乙所示是它的电路简图。旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点，从而控制流出的水为冷水、温水或热水。已知R1、R2都是电热丝，R2＝55 Ω，温水挡的电功率是2.2 kW。请回答或求解下列问题： （1）温水挡出水时，电路中的电流是多大？ （2）扇形开关S同时接触2、3两个触点时，流出的水为______（填“冷水”、“温水”或“热水”）； （3）出热水时的总功率是多少？ 5．图甲是某家用电暖器，电暖器有“高温挡”“中温挡”和“低温挡”三个挡位，图乙是其简化的电路原理图，已知电阻R1＞R2，铭牌参数如表中所示。计算： 额定电压 220V 功率选择 1350W/800W/550W可调 操作方式 手动 （1）电暖器在低温挡正常工作时的电流； （2）电暖器在高温挡正常工作0.5h消耗的电能； （3）电暖器在中温挡正常工作时的电阻。 6．如图所示是某两挡位电热锅内部简化电路图，电源电压为220 V，R1和R2为加热电阻丝，R2的阻值为55 Ω，闭合开关S1，R1的电功率为440 W。试求： （1）闭合开关S1，电热锅工作10 min，R1消耗的电能是多少？ （2）电阻R1的阻值是多少？ （3）闭合开关S1和S2时，通过电阻R2的电流是多少？ （4）高温挡的电功率为多少？ 7．在“节能减排，废旧利用”活动中，小明想利用废旧的电热丝（阻值不变）改装一个具有加热和保温功能的电加热器。已知这个电热丝的额定电压为220 V，但额定功率不清楚，为了测定该电热丝的额定功率，小明把它与一个标有“220 V 110 W”的灯泡串联在家庭电路中，如图甲所示，此时电压表的示数为140 V，电源电压恒为220 V，图乙是该灯泡的电流随电压变化的图像，求： （1）此时灯泡的电阻是多少？ （2）R0电热丝的额定功率是多少？ （3）小明用另一段电热丝R、开关S、温控开关S0（一定温度时，可以自动断开或闭合，元件符号同开关），设计出的电加热器加热功率等于R0电热丝的额定功率，保温功率为加热功率的，请你在图丙的虚线框内画出他设计的电路图，并计算出增加的电热丝R的阻值是多少？ 第 1 页 共 9 页 学科网（北京）股份有限公司 $