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初中物理人教版九年级全册第2节 电功率同步训练题
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这是一份初中物理人教版九年级全册第2节 电功率同步训练题，共24页。试卷主要包含了填空题，选择题，实验探究题，综合应用题等内容，欢迎下载使用。
第十八章 电功率 章末综合复习
基础巩固
一、填空题
1．某节能灯泡包装盒上标有“220 V 11 W”的字样，当灯泡正常发光时，通过灯泡的电流为 A。连续通电10 s，消耗的电能是 J。
【答案】0.05；110
【解析】因为P=UI，所以灯泡正常发光时通过灯泡的电流为I=PU=11W220V=0.05 A；因为P=Wt，所以灯泡消耗的电能为W=Pt=11 W×10 s=110 J。
2．（2021泰州）小明用电水壶将质量为1.8kg的水加热升温50℃，水吸收的热量为 J；若电水壶工作时功率为2000W，所消耗的电能全部被水吸收，则加热这壶水需要的时间是 秒；小明家的电能表参数如图所示，若家中只有电水壶单独工作，则这段时间内电能表指示灯闪烁了
次。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
【答案】3.78×105；189；315
【解析】水吸收的热量Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1.8kg×50℃＝3.78×105J；
若电水壶工作时功率为2000W，所消耗的电能全部被水吸收，则消耗的电能W＝Q吸＝3.78×105J，
根据P=Wt可知加热这壶水需要的时间t=WP=3.78×105J2000W=189s；
电水壶消耗的电能W＝3.78×105J＝0.105kW•h，从图中可知，每消耗1kW•h的电能，电能表的指示灯闪烁3000次，故这段时间内电能表指示灯的闪烁次数为
n＝0.105kW•h×3000imp/（kW•h）＝315imp＝315次。
3．如图所示，电源电压保持不变，闭合开关S1、S2，电压表示数为10 V，电流表示数为1 A；
当闭合开关S1、断开开关S2后，电压表示数变为2 V，则R1的电阻为 Ω，此时电流表的示数为 A，R2的电功率为 W。
【答案】10；0.2；1.6
【解析】闭合开关S1、S2时，电路为R1的简单电路，电流表测电路中的电流，电压表测电源两端的电压，则电源的电压U=10 V，由I=UR可得，R1的阻值：R1=UI=10V1A=10 Ω。当闭合开关S1、断开开关S2后，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流，因串联电路中各处的电流相等，所以，此时电路中电流表的示数：I'=U1R1=2V10Ω=0.2 A，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R2两端的电压：U2=U-U1=10 V-2 V=8 V，R2的电功率：P2=U2I'=8 V×0.2 A=1.6 W。
4．有一种超导限流器，在电流小于某一值时，其电阻为零；当电流大于某一值时，有一定阻值，保护整个电路。图甲是某种超导限流器的电阻随电流变化的关系，若将该超导限流器和用电器M串联后接在电压为5×104 V的电源上，则：当电路中的电流为30 A时，用电器M消耗的电功率是 W；当用电器M短路后，该超导限流器能够保护这个电路，R0不能大于某一值，R0= Ω。
【答案】1.5×106；1000
【解析】由图甲可知，电路电流I1=30 A时，超导限流器的电阻为零，用电器M两端电压等于电源电压，则用电器功率为P=UI1=5×104 V×30 A=1.5×106 W。
M短路时，限流器两端电压等于电源电压，为保护电路，限流电阻阻值不能为零，电路电流最小为50 A，由I=UR可知，限流电阻阻值R0=UI2=5×104 V50A=1 000 Ω。
5．如图甲是一种家用电暖器，图乙是其简化的电路图，已知R1
220 V
功率选择
一挡950 W
二挡1150 W
三挡2100 W
【答案】S1；6.9×105
【解析】电暖器换用不同挡位时，电源电压U=220 V不变；根据P=U2R可知，R越大，P越小，故可知只闭合S2时，R2接入电路，为一挡；只闭合S1时，R1接入电路，为二挡；S1、S2均闭合时，R1与R2并联接入电路，为三挡。第二挡工作时，P2=1 150 W，则Q=W=P2·t=1 150 W×10×60 s=6.9×105 J。
6．某品牌电饭煲的工作原理如图甲所示，图乙为它的部分参数：
×××牌电饭煲
额定电压
220 V
额定功率
加热挡
1210 W
保温挡
22 W
频率
50 Hz
甲
乙
如将开关S闭合，则电饭煲处于 (选填“加热”或“保温”)状态，其中电阻R1∶R2= 。
【答案】加热；1∶54
【解析】由电路图可知，当开关S闭合时，R2被短路，电路中电阻最小，电压一定，由P=U2R可知，此时电饭煲电功率最大，处于加热状态；
已知P加热=1 210 W，P保温=22 W，则电饭煲加热和保温时的功率之比
P加热∶P保温=U2R1∶U2R1+R2=1R1∶1R1+R2=55∶1，
得R2=54R1， 故R1∶R2=1∶54。
7．电热水壶上标有“220 V 800 W”，小明发现烧水过程中热水壶的发热体部分很快变热，但连接的电线却不怎么热，是因为导线的电阻比发热体的电阻 ；在额定电压下，热水壶烧水210s，这段时间内电热水壶发热体产生的热量为 J，若发热体产生的热量全部被水吸收，能将 kg的水从20 ℃升高至100 ℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
【答案】小；1.68×105；0.5
【解析】热水壶的发热体与电线串联，通过它们的电流及通电时间相等，但热水壶的发热体的电阻比电线的电阻大得多，由焦耳定律Q=I2Rt可知，热水壶的发热体比电线产生的热量就多得多，所以发热体很热，但与之相连的电线却不怎么热。在额定电压下，烧开一壶水用时210 s，这段时间内电热水壶发热体产生的热量：Q=W=Pt=800 W×210 s=1.68×105 J。根据公式Q=cm(t-t0)得，加热水的质量：
m=Qc水(t-t0)=1.68×105 J4.2×103 J/(kg·℃)×(100℃-20℃)=0.5 kg。
8．如图所示电路，电源电压不变，滑动变阻器的规格“20 Ω 2 A”，L1的规格“10 V 5 W”，L2的规格“15 V 15 W”，不考虑温度对灯丝电阻的影响。
(1)只闭合开关S，当滑动变阻器接入电路的阻值为4 Ω时，灯泡L1正常发光，则电源电压为 V。
(2)闭合开关S、S1、S2，滑动变阻器滑片置于中点，通电1 min整个电路产生的热量是 J。
【答案】(1)12 (2)1 440
【解析】(1)根据灯泡L1正常发光，可得流经灯泡的电流I1=P1U1=5W10V=0.5 A，
灯泡L1的电阻R1=U1I1=10V0.5A=20 Ω，
由图可知，只闭合开关S，灯泡L1与滑动变阻器串联，串联电路中电流处处相等，
即电路中的电流I=I1=0.5 A，
由I=UR可得，电源电压U=IR总=0.5 A×(4 Ω+20 Ω)=12 V。
(2)由P=U2R可得， L2的电阻R2=U2 2P2=(15V)215W=15 Ω，
闭合开关S、S1、S2，灯泡L2、滑动变阻器并联，灯泡L1被短路，滑动变阻器滑片置于中点，
根据并联电路的电阻特点可得，
总电阻1R并=1R2+112R滑， 则1R并=115Ω+112×20Ω， 解得R并=6 Ω，
通电1 min整个电路产生的热量： Q=W=UIt=U2R并t=(12V)26Ω×60 s=1 440 J。
二、选择题
9．下列家用电器中，功率最接近1 kW的是( )
A．台灯 B．液晶电视 C．笔记本电脑 D．空调
【答案】D
【解析】1 kW=1 000 W，台灯的电功率在10~60 W，所以A不符合题意。25英寸液晶电视的电功率在60~90 W，所以B不符合题意。笔记本的电功率在60~90 W，所以C不符合题意。空调的电功率在1 000~1 500 W，所以D符合题意。
10．有两个额定电压相同的电热水壶甲和乙，甲的额定功率为1 800 W，乙的额定功率为1 200 W。两个电热水壶都正常工作时，下列说法中正确的是（ ）
A．甲电热水壶两端的电压较高 B．电流通过甲电热水壶做功较快
C．通过两个电热水壶的电流相等 D．相同时间内，两个电热水壶消耗的电能一样多
【答案】B
【解析】额定电压相同的电热水壶甲和乙，正常工作时电压相同，A选项错误；
正常工作时，实际功率等于额定功率，甲的额定功率大于乙的额定功率，电流通过甲做功较快，B选项正确；I=PU，U相同而P不同，因此通过甲、乙的电流不相等，C选项错误；
由W甲=P甲t甲、W乙=P乙t乙可知，P甲>P乙，t甲=t乙，则W甲>W乙，D选项错误。
11．小明家上次查看电能表示数为，本次查看时电能表读数如图所示，则下列说法正确的是( )
A．他家在这段时间内消耗的电能为903 kW·h
B．电能表是测量电功率的仪表
C．若只让一个标有“220V 1000W”的电热水器正常工作10min，则电能表的圆盘转了600转
D．这个电能表的额定功率为2200W
【答案】C
【解析】他家在这段时间内消耗的电能W=8 633.5 kW·h-8 543.2 kW·h=90.3 kW·h，故A选项错误。
电能表是测量消耗电能的仪表，不是测量电功率的，故B选项错误。
3 600 r/(kW·h)表示电路中每消耗1 kW·h的电能，电能表的转盘转过3 600 r，只让一个标有“220 V 1 000 W”的电热水器正常工作10 min，其消耗的电能为W=Pt=1 kW×16 h=16 kW·h；则电能表的圆盘转过的圈数：N=16 kW·h×3 600 r/(kW·h)=600 r，故C选项正确。
根据该电能表的铭牌可知，其允许接入用电器的最大功率P=UI=220 V×10 A=2 200 W；但电能表属于测量仪表，不消耗电能，没有额定功率，故D选项错误。
12．(多选)小华利用如图所示的实验装置来探究“影响通电导体产生热量的因素”，下列说法正确的是( )
A．甲图是控制电流、通电时间相同时，探究电热与电阻的关系
B．乙图是控制电压、通电时间相同时，探究电热与电流的关系
C．甲图中闭合开关后，a管中液面上升比b快
D．乙图中闭合开关后，c管中液面上升比d快
【答案】AD
【解析】甲实验中，两电阻丝串联，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，密闭容器中两电阻丝的阻值不相等，所以探究的是电热与电阻的关系，故A正确；乙实验中，右侧2个5欧的电阻丝并联，再与左侧5欧的电阻丝串联，故左、右密闭容器中电阻丝的电阻和通电时间相同，但通过电阻丝的电流不同，即控制电阻、通电时间一定时，探究电热与电流的关系，故B错误；甲实验两电阻丝串联，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，闭合开关后，右侧电阻丝阻值大，由焦耳定律Q=I2Rt可知，右侧电阻丝产生热量多，则右侧容器内空气吸收的热量多，气体压强大，则右侧b管中液面上升得快，故C错误；乙实验中，右侧2个5欧的电阻丝并联，再与左侧5欧的电阻丝串联，故左、右密闭容器中电阻丝的电阻和通电时间相同，右侧两电阻丝并联后和左侧电阻丝串联，所以左侧容器中通过电阻丝的电流大于右侧容器中通过电阻丝的电流，由焦耳定律Q=I2Rt可知，左侧电阻丝产生热量多，则左侧容器内空气吸收的热量多，气体压强大，即左侧c管中液面上升得快，故D正确。
13．如图所示的灯泡均为“110 V 60 W”的同规格灯泡，把它们按如图所示的甲、乙两种方式连接，然后再把它们分别接入220 V的电路中。关于灯泡能否正常发光及哪种连接方式更好，下列说法正确的是（ ）
A．两种连接方式中的灯泡都能不正常发光 B．两种连接方式中有一组的灯泡不能正常发光
C．甲种连接方式更好 D．乙种连接方式更好
【答案】C
【解析】甲图是两两串联后并联，乙图是两两并联后串联，电路正常工作时四个灯泡都亮。甲图中，电路两端电压为220 V，灯泡两两串联，并且规格相同，所以每盏灯泡两端电压都是110 V，都能正常发光；乙图中，电路两端电压为220 V，灯泡规格相同，所以并联的两盏灯两端电压都是110 V，都能正常发光。故A不正确，B不正确。
当有一个灯泡烧坏时，甲图有两个灯泡正常工作；而乙图会出现一个灯泡电压过高，另两个并联的灯泡电压过低，从而导致电路不能正常工作，故甲种连接方式更好。故C正确，D不正确。
14．图甲是灯泡L1和L2的电流随电压变化的图像。将它们按图乙所示接入电路中，闭合开关S，整个电路消耗的实际功率为1.6 W。下面的说法中正确的是（ ）
A．电流表的示数为0.4 A B．电源电压为3.5 V
C．灯泡L1的功率为1 W D．灯泡L1比 L2暗
【答案】C
【解析】由电路图可知，两灯泡并联，电流表测干路电流。
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，两灯泡两端的电压U1=U2=U，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，整个电路消耗的实际功率： P=UI=U(I1+I2)=1.6 W，
由图像可知，U=2 V、I1=0.5 A、I2=0.3 A，
故电源的电压为2 V，电流表的示数I=I1+I2=0.5 A+0.3 A=0.8 A，故不A正确，B错误；
灯泡L1的功率P1=UI1=2 V×0.5 A=1 W，故C正确；
由P=UI可知，通过L1的电流较大，实际功率较大，灯泡较亮，故D错误。
15．(多选)如图甲所示的电路中电源电压不变，将滑片从b端移到a端过程中，导体R1和滑动变阻器R2消耗的电功率随电流变化的关系图像如图乙中A、B所示。滑动变阻器的最大阻值为20 Ω，以下判断正确的是( )
A．导体R1的阻值是2Ω B．该电源电压为9V
C．滑动变阻器消耗的最大电功率是4.5W D．滑动变阻器消耗的功率最大时，R2的阻值是4Ω
【答案】AC
【解析】由图可知，当Imax=3 A时，导体R1的电功率P1=18 W，滑动变阻器R2消耗的电功率P2=0 W，滑动变阻器R2接入电路中的阻值R2=0 Ω，所以，由P=I2R得，导体R1的阻值：R1=P1Imax2=18W(3A)2=2 Ω，故A选项正确；当Imax=3 A时，由欧姆定律得，U1=ImaxR1=3 A×2 Ω=6 V，此时电阻R1两端的电压即电源电压，故电源电压U=U1=6 V，故B选项错误；滑动变阻器R2消耗的电功率与电流的关系：P2=UI-I2R1=6 V×I-2 Ω×I2，由数学关系可知，当I=1.5 A时，P2max=4.5 W，故C选项正确；由P=I2R得，滑动变阻器消耗的功率最大时，滑动变阻器R2接入电路的阻值：R2=P2maxI2=4.5W(1.5A)2=2 Ω，故D选项错误。
三、实验探究题
16．某科学小组对电流通过导体产生热的多少与哪些因素有关进行了研究。装置如图，2只烧瓶内装满煤油，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙。
猜想一：电热跟电流的大小有关，电流越大电热越多；
猜想二：电热跟导体的电阻大小有关，电阻越大电热越多。
为验证猜想一，设计以下方案：
①将电阻丝R甲和R乙串联在电路中，标出2根玻璃管内液面的位置，闭合开关记下电流表的读数I1，经过一段时间后标出2根玻璃管内液面的位置；
②当2根玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关记下电流表的读数I2，经过相同时间后标出2根玻璃管内液面的位置。
请回答下列问题：
(1)为使实验现象明显，经常会采用转换或放大的思想。为比较电阻丝产生热量的多少，实验中体现这些思想的设计有 。(写出一条即可)
(2)为验证猜想一，必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度，原因是 。
(3)科学研究倡导有依据的猜想，请说出生活中支持猜想二的一个实例： 。
【答案】(1)利用玻璃管中液柱的高度变化反映电流产生热量的多少
(2)保持电阻一定(3)电炉丝热得发红，与它串联的导线却不怎么热
【解析】(1)电流产生的热量不能直接观察，但煤油受热温度升高，同时体积膨胀，所以通过细玻璃管中液柱的高度变化，可以间接判断电流产生热量的多少，运用的是转换法；(2)猜想一是电流产生热量与电流大小有关，要验证这一猜想是否正确，需要保持电阻不变，改变电流大小，所以必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度；(3)猜想二是电流产生热量与电阻有关，并且电阻越大，电流产生热量越多；生活中我们注意到：电炉丝热得发红，与它串联的导线却不怎么热，原因是电炉丝的电阻远远大于与它串联的导线的电阻，而通过的电流和通电时间相同，电炉丝热得发红，说明电流通过电炉丝产生的热量非常多；导线却不怎么热，说明电流通过导线产生的热量非常少。
17．在测小灯泡电功率实验中，小杨同学选用的器材有：额定电压为2.5 V的灯泡、电流表、电压表、开关、学生电源、滑动变阻器和若干导线等。
(1)请根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙中的实物电路连接完整(要求：向右移动滑动变阻器滑片时，电路中的电流变小，且导线不能交叉)；
(2)连接电路时，开关S必须 ，滑动变阻器的滑片P应调到最 阻值处；
(3)正确连接电路后，闭合开关S，发现电压表无示数，电流表有示数，原因是灯泡 (其他部分均完好)；
(4)故障排除后，滑片移至某处，电压表表盘如图丙所示，其读数为U1= V，再读出电流表的示数I1，由此算出此时灯泡电功率P1= (用字母表示)；
(5)小杨同学继续移动滑片P，将两电表对应的示数记录到表中
实验序号
1
2
3
4
5
电压表示数/V
U1
1.0
1.5
2.0
2.5
电流表示数/A
I1
0.14
0.18
0.20
0.24
则灯泡的额定功率为 W，他分析表中数据，发现灯泡的电阻也在变化，主要原因是灯丝的电阻随温度的升高而 。
【答案】(1)如图所示
(2)断开；大 (3)短路 (4)0.7；U1I1 (5)0.6 变大
【解析】(1)由要求“向右移动滑片，电路中的电流变小”可知，应选用滑动变阻器的左下接线柱，并与灯泡串联，如答案图所示；(2)为了保护电路，连接电路时开关要处于断开状态，滑动变阻器的滑片应调到阻值最大处；(3)电流表有示数，电压表无示数，说明与电压表并联的灯泡短路；(4)由题图丙可得，电压表示数为0.7 V，此时灯泡的功率P1=U1I1；(5)灯泡在额定电压下消耗的功率为额定功率，故灯泡的额定功率为P额=U额I额=2.5 V×0.24 A=0.6 W；灯丝的电阻随温度的升高而增大。
18．在做测定“小灯泡的电功率”实验时，所用器材有电压为6 V的电源，额定电压为2.5 V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器，电压表、电流表、开关和导线，图甲是没有连接完的实物电路。
(1)请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整。
(2)在连接电路时开关应处于 状态，闭合开关前滑动变阻器的滑片应移到最 端(选填“左”或“右”)。
(3)实验中通过移动滑片，分别记下多组对应的电流表和电压表的读数，并绘制成了图乙所示的U-I图像，根据图像可计算出小灯泡的额定功率是 W，当加在小灯泡两端的电压为1.5 V时，通电2 min，电流通过小灯泡所做的功是 J。
甲 乙
【答案】(1)如图所示 (2)断开 左 (3)0.75 45
【解析】(1)小灯泡与电流表串联，电压表与小灯泡并联，如答案图所示
(2)在连接电路时开关应处于断开状态，闭合开关前滑动变阻器的滑片应移到阻值最大处的最左端；
(3)根据绘制成的图乙所示的U-I图像，小灯泡的电压为2.5 V时，电流为0.3 A，小灯泡的额定功率是
P=UI=2.5 V×0.3 A=0.75 W；
由图乙知，小灯泡两端的电压为1.5 V时，电流为0.25 A，通电2 min，电流通过小灯泡所做的功是：
W=UIt=1.5 V×0.25 A×2×60 s=45 J。
19．小明和小华想测量U额=2.5 V的小灯泡的额定功率。
(1)图甲是小明连接的实物图，图中有一根线连接错误，请在这根线上打“×”，并在图中改正。
(2)改正电路后小明闭合开关，移动滑片P直到电压表示数为 V时，读出电流表示数如图乙所示，可算出小灯泡的额定功率为 W。
(3)因为电流表损坏，小华设计了如图丙所示的电路也完成了该实验(电源电压不变，R1和R2为滑动变阻器，已知R2的最大电阻为R0)，他的操作具体如下：
①只闭合开关 ，调节R2，使电压表的示数为 V；
②只闭合开关 ，调节R1，使电压表的示数为 V；
③保持R1的滑片位置不变，将R2的滑片P调至最左端，记下电压表的示数为U1；再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数为U2，则小灯泡额定功率的表达式P额= (用U额、R0、U1、U2表示)。
【答案】(1)如图所示
(2)2.5；0.65 (3)①S、S1；2.5 ②S、S2；2.5 ③U额2(U1-U2)U2R0
【解析】(1)分析实物图可知，此时变阻器与电流表串联后与灯并联，电压表串联在电路中，是错误的。
正确的接法应为电流表与灯串联，变阻器与灯串联，电压表与灯并联，故应将小灯泡左侧连线改接到电压表左侧，如答案图所示。
(2)小明闭合开关，移动滑片P直到电压表示数为2.5 V；图乙中，电流表的量程为0~0.6 A，分度值为0.02 A，示数为0.26 A，则灯泡的额定功率：P=UI=2.5 V×0.26 A=0.65 W。
(3)①只闭合小灯泡所在支路，即闭合S、S1，通过调节滑动变阻器R2使灯泡两端电压为额定电压，即2.5 V；
②利用等效替代的方法，只闭合R1所在支路，即闭合S、S2，通过调节滑动变阻器R1使R1两端电压为小灯泡的额定电压，即2.5 V，此时R1=RL；
③将R2的滑片P调至最左端，记下电压表的示数为U1；再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数为U2，
在③中，将R2的滑片P调至最左端，R2连入电路中的电阻为0，电压表的示数为U1即电源电压；再将R2的滑片P调至最右端，此时两变阻器串联，电压表的示数为U2，即R1的电压，
根据串联电路电压的规律和欧姆定律有：U1-U2R0=U2R1，解得，R1=U2R0U1-U2①
小灯泡额定功率的表达式 P额=U额2RL=U额2R1②
由①②得 P额=U额2(U1-U2)U2R0。
四、综合应用题
20．小刚观察了市场上的“测重仪”后，画出了如图所示的原理图：A为托盘，P为金属滑片且固定在托盘下的轻质弹簧上，并能随轻质弹簧一起上下移动，当托盘中不放物体时，P位于R的最上端。已知R0=5Ω，R的最大阻值为25Ω，电源电压恒为3V。问：
(1)图中的质量表应该用什么电表改装?
(2)当开关S闭合，不称量物体时，通电5min电阻R消耗的电能是多少?
(3)当称量物体质量达到最大值时，R0消耗的功率是多少?
【答案】(1)电流表 (2)75 J (3)1.8 W
【解析】(1)图中的质量表与电阻R、R0串联接入电路，所以是用电流表改装。
(2)当开关S闭合，不称量物体时，R0与R串联R总=R+R0=25 Ω+5 Ω=30 Ω
此时电路中的电流I为I=UR总=3V30Ω=0.1 A
则R消耗的电能为W=I2Rt=(0.1 A)2×25 Ω×5×60 s=75 J
(3)当称量物体质量达到最大时，只有R0接入电路，则R0消耗的电功率P为P=U2R0=(3V)25Ω=1.8 W
型号
***
额定充电电压
4.8 V
充电电流
500 mA
电池容量
800 mAh
21．电加热眼罩对缓解眼疲劳有一定效果，如图甲是一款市场上的产品，小敏查阅使用说明书，其相关参数如表乙。
(1)当该款眼罩还剩10%的电池容量时，在额定电压下充电，充满电至少需要多少时间?
(2)图丙是小敏设计的可以手动调节高、中、低三挡加热的电热眼罩原理图。电源电压U恒为4.8伏，已知电热丝R1阻值为4欧，电热丝R2阻值为6欧，开关S3只接a或b。
①丙图电路中S1闭合，S2断开，S3接a时，加热电路为 (选填“高”“中”或“低”)温挡。
②中温挡功率为多少瓦?
③高温挡工作20分钟，眼罩消耗的电能为多少焦?
【答案】(1)当该款眼罩还剩10%的电池容量时，在额定电压下充电，充满电至少需要1.44 h
(2)①低 ②中温挡功率为5.76 W ③高温挡工作20分钟，眼罩消耗的电能为11 520焦。
【解析】(1)由表格数据可知，充电电流为500 mA，电池容量为800 mAh，当该款眼罩还剩10%的电池容量时，在额定电压下充电，根据Q=It可得，充满电至少需要的时间：t=QI=800mAh×(1-10%)500mA=1.44 h；
(2)①丙图电路中，S1闭合，S2断开，S3接a时，两电阻串联，S1闭合，S2闭合，S3接a时，为R1的简单电路，S1闭合，S2闭合，S3接b时，两电阻并联，根据串联电路的总电阻大于其中任一电阻，并联电路的电阻小于其中任一电阻，结合P=U2R可知，以上三种情况分别为低温挡、中温挡和高温挡；即丙图电路中S1闭合，S2断开，S3接a时，加热电路为低温挡；②S1闭合，S2闭合，S3接a时，为R1的简单电路，为中温挡，则中温挡的功率：P中=U2R1=(4.8V)24Ω=5.76 W；③S1闭合，S2闭合，S3接b时，两电阻并联，为高温挡，高温挡工作20分钟，眼罩消耗的电能为两电阻消耗的电能之和，则：Q=Q1+Q2=U2R1t+U2R2t=(4.8V)24Ω×20×60 s+(4.8V)26Ω×20×60 s=11 520 J。
22．多功能养生壶(如图甲所示)具有精细烹饪、营养量化等功能，深受市场认可和欢迎。图乙是某品牌养生壶简化电路图。[ρ水=1×103 kg/m3，c水=4.2×103 J/(kg·℃)，g=10 N/kg]
项目
参数
电源电压(V)
220
低温挡功率(W)
275
中温挡功率(W)
550
高温挡功率(W)
1100
容积(L)
1
(1)开关S1、S2处于什么状态，养生壶为高温挡，说明判断依据；
(2)求R1的阻值；
(3)养生壶处于低温挡工作时，求电路中的电流大小；
(4)在标准大气压下，使用高温挡将初温是12 ℃的一壶水烧开，若养生壶高温挡加热效率为80%，求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。
【答案】(1)当开关S1闭合，S2接B时，为高温挡；因为此时电阻R1、R2并联，电路中的总电阻最小，总功率最大(2)88 Ω (3)1.25 A (4)3.696×105 J；420 s
【解析】(1)由图知，当开关S1闭合，S2接B时，电阻R1、R2并联，电路中的总电阻最小，由P=U2R可知，总功率最大，所以此时状态为高温挡。
(2)由图知，当开关S1断开，S2接A时，电阻R1、R2串联，电路中的总电阻最大，由P=U2R可知，总功率最小，此时为低温挡
当S2断开，S1闭合时，只有电阻R1接入电路，养生壶处于中温挡
由P=UI得，中温挡工作时通过R1的电流为I1=P中U=550W220V=2.5 A
由I=UR得，R1的阻值R1=UI1=220V2.5A=88 Ω
(3)由P=UI得，养生壶在低温挡工作时电路中的电流为 I低=P低U=275W220V=1.25 A
(4)由ρ=mV可得，水的质量m=ρV=1×103 kg/m3×1×10-3 m3=1 kg
水吸收的热量 Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃-12 ℃)=3.696×105 J
由η=Q吸W和W=Pt得，烧开一壶水需要的时间为 t=WP高=Q吸P高η=3.696×105 J1 100W×80%=420 s
能力提升
23．图甲是灯L和电阻R的电流随电压变化的图像，将它们按图乙所示接入电路中。只闭合开关S，小灯泡的实际功率为0.8 W；再闭合开关S1，电流表的示数变化了 A。若将R与标有“50Ω 0.5 A”的滑动变阻器串联后接到该电源(电源电压恒定)上，则滑动变阻器消耗的最大电功率是 W。
【答案】0.2；0.1
【解析】由乙图可知，只闭合开关S时，电路为灯泡L的简单电路，电流表测通过灯泡的电流，由图甲可知，当灯泡两端的电压UL=2 V、通过的电流IL=0.4 A时，灯泡的实际功率：PL=ULIL=2 V×0.4 A=0.8 W，则电源的电压：U=UL=2 V；再闭合开关S1时，灯泡L与定值电阻R并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，通过灯泡的电流不变，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由图像可知，通过R的电流：IR=0.2 A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，电流表示数变化了0.2 A，由I=UR可得，R的阻值：R=UIR=2V0.2A=10 Ω。若将R与标有“50 Ω 0.5 A”的滑动变阻器串联后接到该电源上，R与R滑串联，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中的电流：I=UR+R滑，则滑动变阻器消耗的电功率：P滑=I2R滑=UR+R滑2R滑=U2(R+R滑)2R滑=U2R2+2RR滑+R滑2R滑=U2R2-2RR滑+R滑2+4RR滑R滑=U2(R-R滑)2R滑+4R，
当R滑=R=10 Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最大，则P滑大=U24R=(2V)24×10Ω=0.1 W。
24．人类已进入智能化时代。小明家安装了空调智能控制系统，空调自动开启条件是：家中有人且室温等于或高于26 ℃。S1和S2是控制空调开启的两个智能开关，当家中有人时S1自动闭合，家中没有人时S1自动断开；当室温等于或高于26 ℃时S2自动闭合，室温低于26 ℃时S2自动断开，则控制空调开启的电路示意图是图甲和图乙中的 。已知小明家某天室内温度变化情况如图丙所示，当天8 h~12 h和14 h~18 h家中没有人，空调的额定电压是220 V，额定功率是1 kW，则这台空调当天消耗的电能是 kW·h。
【答案】甲；5
【解析】由题意知，当家中有人S1闭合，且室温等于或高于26 ℃时S2闭合，空调才会开启，即两个开关都闭合时空调开启，只要有一个开关断开空调都不会自动开启，则两开关应串联在电路中，故图甲符合要求。
由题知，当天8 h~12 h和14 h~18 h家中没有人，结合当天室内温度变化情况，可得当天空调工作时间t=(14 h-12 h)+(21 h-18 h)=5 h；由P=w/t可得，这台空调当天消耗的电能：W=Pt=1 kW×5 h=5 kW·h。
25．如图甲所示，电源电压恒定不变，R0为定值电阻，R为电阻式传感器(它的核心是一只可变电阻)。当控制其阻值从0变为48 Ω时，测得传感器消耗的电功率与通过它的电流关系如图乙所示，则电源电压为 V，电阻R0的阻值为 Ω，当通过传感器的电流为0.1 A时，传感器消耗的电功率P为
W。
【答案】6；12；0.48
【解析】由电路图可知，R与R0串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流。
由图乙可知，通过传感器的电流最小为0.1 A，由欧姆定律可知此时电路中的总电阻最大，传感器的电阻最大，为48 Ω；
此时传感器的功率： P1=I2R=(0.1 A)2×48 Ω=0.48 W。
当电路中的电流I=0.1 A时，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，由I=UR可得，电源的电压 U=I(R0+R)=0.1 A×(R0+48 Ω)①
当R=0 Ω时，电路为R0的简单电路，此时电路中的电流最大，由图乙可知最大电流I'=0.5 A，
则电源的电压： U=I'R0=0.5 A×R0②
因电源的电压不变， 所以， 0.1 A×(R0+48 Ω)=0.5 A×R0，
解得R0=12 Ω， 电源的电压 U=I'R0=0.5 A×12 Ω=6 V。
26．小明设计了能控制自动水龙头的控制电路，可变电源EF两端提供的电压随时间的周期性变化关系如图乙所示。R为5Ω的定值电阻，A为一特殊电子元件，其两端的电压恒为电源电压的13。当R的电功率满足PR≥5 W时，自动水龙头启动出水。则t=9s时电阻R的电功率为 W；该电路持续工作3 min，出水时间共为 s。
【答案】20；90
【解析】由电路图可知，定值电阻R与电子元件A串联。由图乙可知，t=9 s时，UEF=15 V，因电子元件A两端的电压恒为电源电压的13，所以，此时R两端的电压：UR=1-13UEF=23×15 V=10 V，此时电阻R的电功率：PR=UR2R=(10V)25Ω=20 W；当R的电功率满足PR≥5 W时，R两端的电压：UR≥5W×5Ω=5 V，此时电源的电压：UEF≥32×5 V=7.5 V，由图乙可知，0~3 s内UEF均匀增加，大于7.5 V电压的时间为1.5 s，由对称性可知，3~6 s内UEF大于7.5 V电压的时间也为1.5 s，所以，该电路持续工作3 min，出水时间共为3×60s3s×1.5 s=90 s。
27．如图是小华设计的测量小灯泡额定功率的电路图，电源电压为3V，定值电阻R0的阻值为10Ω，小灯泡L的额定电流为0.3A。连接好电路，断开开关S2，闭合开关S、S1，移动滑动变阻器滑片P，使电流表的示数为0.3A；保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开开关S1，闭合开关S、S2，此时电流表示数为0.25A。则小灯泡的额定功率为（ ）
A．0.625W B．0.72W C．0.75W D．0.9W
【答案】B
【解析】断开开关S2，闭合开关S、S1时，小灯泡L与滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流，
移动滑动变阻器滑片P，使电流表的示数为0.3A时，灯泡正常发光，
由I=UR可得，此时电路的总电阻：R总=UI=3V0.3A=10Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，小灯泡正常发光时的电阻：RL＝R总﹣R滑＝10Ω﹣R滑；
保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开开关S1，闭合开关S、S2时，定值电阻R0与滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流，
此时电路中的电流I′＝0.25A，电路的总电阻：R总′=UI'=3V0.25A=12Ω，
则滑动变阻器接入电路中的电阻：R滑＝R总′﹣R0＝12Ω﹣10Ω＝2Ω，
小灯泡正常发光时的电阻：RL＝10Ω﹣R滑＝10Ω﹣2Ω＝8Ω，
小灯泡的额定功率：PL＝I2RL＝（0.3A）2×8Ω＝0.72W。
28．如图电路，电源电压保持不变，滑动变阻器R标有“30Ω 1A”，定值电阻R0的阻值为10Ω，小灯泡L标有“6V 3.6W”（电阻不随温度而变化），电流表的量程为0～3A。当S闭合，S1、S2断开，滑片P移到R的中点时，小灯泡恰好正常发光。在保证电路安全的前提下，电路消耗总功率的最小值与最大值之比是（ ）
A．1：4 B．1：8 C．2：7 D．3：20
【答案】D
【解析】当S闭合，S1、S2断开，灯L和滑动变阻器串联，小灯泡恰好正常发光，则此时的电流
I=PU=3.6W6V=0.6A；小灯泡的电阻为RL=UI=6V0.6A=10Ω
滑片P移到R的中点时，滑动变阻器接入的有效电阻R′＝15Ω；则滑动变阻器两端的电压
U′＝IR′＝0.6A×15Ω＝9V；
根据串联电路电压的特点，电压电源U总＝UL+U′＝6V+9V＝15V；
要保证电路安全，分析电路可得当闭合开关S、S2和S1时，且通过滑动变阻器的电流为1A时，干路电流最大；则此时通过R0的电流为I0=UR0=15V10Ω=1.5A；
干路电流即为最大电流Imax＝1A+1.5A＝2.5A；最大功率Pmax＝UImax＝15V×2.5A＝37.5W；
最小电流即为滑动变阻器接入最大阻值并且与灯L串联时，电流最小，即根据
I=U总R总=15V10Ω+30Ω=0.375A；
最小功率Pmin＝UImin＝15V×0.375A＝5.625W；
故Pmin：Pmax＝5.625W：37.5W＝3：20。
29．如图所示电路，电源电压不变，小灯泡标有“6 V 3 W”字样。闭合开关后，当滑片P移至某一位置时，小灯泡恰好正常发光，此时滑动变阻器消耗的功率为P1；当滑片P移至某一端点时，电流表示数为0.3 A，电压表示数变化了3 V，此时滑动变阻器消耗的功率为P2，且P1∶P2=5∶6。下列判断正确的是（ ）
A．滑动变阻器的最大阻值为10 Ω
B．电路允许消耗的最大功率为4.5 W
C．小灯泡正常发光时，滑片P位于滑动变阻器中点位置
D．滑动变阻器消耗的功率由P1变为P2的过程中，小灯泡消耗的功率变化了0.6 W
【答案】B
【解析】小灯泡正常发光时通过它的电流I=PLUL=3 W6 V=0.5 A。
由题意分析可知，P移至右端时，电流表示数I'=0.3 A，P1∶P2=U1I∶U2I'=5∶6，则U1I∶(U1+3 V)I'=5∶6，得U1=3 V，U=UL+U1=6 V+3 V=9 V，Rmax=U2I'=3V+3 V0.3 A=20 Ω；Pmax=UI=9 V×0.5 A=4.5 W；
小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的电阻R1=U1I=3V0.5A=6 Ω≠12Rmax=10 Ω；
UL'=UL-3 V=6 V-3 V=3 V，ΔPL=ULI-UL'I'=6 V×0.5 A-3 V×0.3 A=2.1 W。
30．如图所示，定值电阻R0=10 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为20 Ω，灯泡L上标有“3 V 0.6 W”的字样，忽略灯丝电阻的变化。只闭合开关S、S1，并把R的滑片移到最右端，电流表的示数为0.1 A。下列说法不正确的是（ ）
A．电源电压为3 V B．此电路的最小功率为0.3 W
C．此电路的最大功率为1.5 W D．通过灯泡L的最大电流为0.2 A
【答案】B
【解析】只闭合S、S1时，R与R0串联，滑片P移到最右端，滑动变阻器接入电路的阻值最大，I=0.1 A，故总电压U=I(R0+R)=0.1 A×(10 Ω+20 Ω)=3 V，A正确；
灯泡电阻RL=U2P=(3V)20.6W=15 Ω，只闭合S、S2且P在滑动变阻器最右端时，电路中的电阻最大，由P=U2R知，此时电路的功率最小，最小功率P小=U2R+RL=(3V)220Ω+15Ω≈0.26 W，故B错误；
当P在滑动变阻器最左端且闭合S、S1、S2时，电路的功率最大，此时电流I'=URL+UR0=3V15Ω+3V10Ω=0.5 A，最大功率P大=UI'=3 V×0.5 A=1.5 W，故C正确；
通过灯泡的最大电流IL=URL=3V15Ω=0.2 A，故D正确。
31．(多选)如图所示，电源电压为4.5V，电流表量程为“0~0.6 A”，滑动变阻器规格为“10Ω 1A”，小灯泡L标有“2.5 V 1.25 W”(不考虑温度对灯丝电阻的影响)，在移动滑动变阻器滑片的过程中，下列选项正确的是( )
A．电路的最大功率为2.7W B．电流表的示数变化范围是0.3~0.5A
C．电压表的示数变化范围是0~3V D．滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是4~10Ω
【答案】BD
【解析】 滑动变阻器、小灯泡和电流表串联，小灯泡的额定电流为I=PU=1.25W2.5V=0.5 A，最大电流为0.5 A，最大功率为P=UImax=4.5 V×0.5 A=2.25 W，A错误；由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，灯泡正常发光时的电压为2.5 V，功率为1.25 W，当灯泡正常发光时，串联电路总电压等于各分电压之和，此时电压表的最小示数U滑min=U-UL=4.5 V-2.5 V=2 V，此时电路中的最大电流Imax=0.5 A，此时滑动变阻器接入电路的电阻最小，最小为：Rmin=U滑minImax=2V0.5A=4 Ω；
滑动变阻器接入电路中的电阻最大，灯泡的电阻：R1=U1I1=2.5V0.5A=5 Ω，电路中的最小电流：Imin=UR1+Rmax=4.5V5Ω+10Ω=0.3 A，电路中电流变化的范围是0.3~0.5 A，故B正确；
灯泡分担的电压最小U1小=IminR1=0.3 A×5 Ω=1.5 V，
滑动变阻器两端的最大电压：U滑max=U-U1小=4.5 V-1.5 V=3 V，即电压表最大示数为3 V，
电压表的示数变化范围为2~3 V，故C错误；
滑动变阻器的最大阻值Rmax=10 Ω，所以滑动变阻器连入电路的阻值变化的范围是4~10 Ω，故D正确。
32．在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，电源电压为4.5V。
（1）用笔画线代替导线，将电路连接完整；
（2）连接好电路闭合开关后，发现灯泡不亮，检查电路发现电压表、电流表均有示数，则接下来的操作应是 ；
（3）问题解决后，移动滑动变阻器滑片，当电压表示数为2.3V时，为了让灯泡正常发光，此时应将滑片向 （左/右）侧移动；
（4）当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡额定功率为 W；
（5）下表是实验中测量的几组数据，其中一个电流数据有误，此数据为 。
U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
I/A
0.2
0.25
0.28
0.37
（6）要完成上述表中数据测量，实验中滑动变阻器的总阻值至少为 Ω；
（7）小明打算只利用两电表中的电流表来测量小灯泡的额定功率。他增加了一个阻值为10Ω的定值电阻R0和两个开关。设计了如图丙所示电路，请将电阻R0、电流表和灯泡的符号填入虚线框中使其能完成实验。
【答案】（1）如图所示；（2）移动滑片，观察灯泡是否发光；（3）右；（4）0.75；（5）0.37；（6）17.5；（7）如图所示
【解析】（1）测量小灯泡电功率时，电压表与小灯泡并联，滑动变阻器的正确接法是一上一下；如答案图所示；
（2）电压表、电流表均有示数，说明电路通路，小灯泡不亮有可能功率太小，接下来应该移动滑片，观察灯泡是否发光；
（3）小灯泡两端电压为2.3V，要使小灯泡正常发光时，两端电压为2.5V，即增加灯泡两端电压，增大电路中电流，减小滑动变阻接入电路中的电阻，滑片应向右滑动；
（4）当小灯泡正常发光时，由图乙知，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.3A，故小灯泡的额定功率为P额＝U额I额＝2.5V×0.3A＝0.75W；
（5）小灯泡的电阻随着温度的升高而增大，即随着灯泡两端的电压的增大而增大，根据欧姆定律可知小灯泡的电阻从左向右依次是5Ω，6Ω、7.14Ω、8.33Ω、8.11Ω，所以最后一组数据有误；
（6）根据表中数据，灯泡两端电压最小为1.0V，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大，电压为UR＝U﹣UL＝4.5V﹣1V＝3.5V，此时电路中的电流为0.2A，滑动变阻器的阻值为R=URI=3.5V0.2A=17.5Ω；
（7）若不用电压表，根据并联电路各支路两端电压相等的特点，应让小灯泡和定值电阻并联，调节滑动变阻器，使通过定值电阻的电流I满足R＝2.5V，则此时小灯泡两端电压就是2.5V，所以题图中最上边框内是小灯泡，左下框内是定值电阻R，右下框内是电流表，如答案图所示。闭合开关S、S2，断开S1，调节滑片，使电流表示I=UR=2.5V10Ω=0.25A，此时小灯泡两端电压就是2.5V，然后再闭合S1，断开S2，读出电流表的示I'，则通过小灯泡的额定电流I﹣0.25A，则小灯泡额定功率
P＝2.5V×（I﹣0.25A）。
33．一般家用电饭锅工作时有两种状态，分别是煮饭过程中的加热状态和米饭煮熟后的保温状态。图示为该种电饭锅的电路原理图，图中R1是一个电阻，R2是加热用的电阻丝，U为电源电压(R1和R2的阻值不随温度变化)。
(1)请分析论证：当开关S闭合时，电饭锅处于加热状态；
(2)要使R2在保温状态时的功率是加热状态时的，求的值。
【答案】(1)见解析 (2)2
【解析】(1)S闭合时，有P=U2R2(1分)
S断开时，有P'=UR1+R22R2(1分)
由PP'=R1+R2R22>1 知P>P' 所以开关S闭合时，电饭锅处于加热状态。(1分)
(说明：若写成P'=U2R1+R2，通过相应的比较并得出正确的结论，同样给分；其他合理的分析论证均给分)
(2)由题意知P'=19P(1分)
于是有UR1+R22R2=19U2R2(2分)
可得R1R2=2 (1分)
34．某物理研究小组设计了一个压力报警装置，工作原理如图甲所示。OBA为水平杠杆，OA长100 cm，O为支点，OB∶BA=1∶4；已知报警器R0的阻值恒为10 Ω，压力传感器R固定放置，压力传感器受到的压力F与R的阻值变化的关系如图乙所示。当托盘空载时，闭合开关S，电压表的示数为1 V；当托盘所受压力增大，电压表示数达到2 V时，报警器R0开始发出报警信号。托盘、压杆和杠杆的质量均忽略不计，电压表的量程为0~3 V。求：
(1)电源电压；
(2)当报警器开始报警时，压力传感器受到的压力；
(3)当托盘受到的压力为120 N时，报警器是否报警；
(4)当电路输出的电功率与电路在安全状态下输出的最大电功率的比值为5∶6时，托盘受到的压力。
【答案】(1)4 V (2)20 N (3)报警 (4)150 N
【解析】(1)根据F-R图像可知托盘空载，压力为零，此时压力传感器R=30 Ω，
电路电流：I1=U1R0=1V10Ω=0.1 A
电源电压：U=I1R总=I1(R0+R)=0.1 A×(10 Ω+30 Ω)=4 V；
(2)报警器报警时电路电流I2=U2R0=2V10Ω=0.2 A，
此时电路总电阻R总'=UI2=4V0.2A=20 Ω
压力传感器R'=R总'-R0=20 Ω-10 Ω=10 Ω
根据F-R图像可知此时压力F=20 N
(3)OB∶AB=1∶4，则OB∶OA=OB∶(OB+AB)=1∶5
根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知，压力传感器受到的压力F2=F1×OBOA=120N5=24 N>20 N，压力传感器报警；
(4)电路输出的电功率与电路在安全状态下输出的最大电功率的比值为5∶6，即P∶Pmax=UI∶UImax=I∶Imax=5∶6，R0两端最大电压Umax=3 V，电路最大电流Imax=UmaxR0=3V10Ω=0.3 A
电路电流I=56Imax=56×0.3 A=0.25 A，
此时电路总电阻R总″=UI=4V0.25A=16 Ω，
压力传感器R″=R总″-R0=16 Ω-10 Ω=6 Ω，
根据F-R图像可知此时压力传感器受到的压力F3=30 N，
托盘受到的压力F4=F3×OAOB=30 N×5=150 N。
35．如图甲所示，是某型号电压力锅简化的工作电路。R0是阻值为484 Ω的保温电阻，R1是规格为“220 V 800 W”的主加热电阻，R2是副加热电阻。用电压力锅煮饭分为“加热升压→保压→保温”三阶段，通过如图乙所示的锅内工作压强与时间(p-t)关系图像可了解其工作过程：接通电源，启动智能控制开关S，S自动接到a，同时S1自动闭合，电压力锅进入加热升压状态；当锅内压强达80 kPa时，S1自动断开，进入保压状态，当锅内工作压强降至60 kPa时，S1又会自动闭合；当保压状态结束，S自动接到b，进入保温状态。
请回答如下问题：
(1)写出电压力锅工作时，涉及的一条物理知识： 。
(2)R1正常工作时的阻值是多大?
(3)用该电压力锅对2 kg、20 ℃的水正常加热到70 ℃，水吸收的热量是多少?
[水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃)]
(4)电压力锅煮饭时，在正常加热升压和保压状态下共耗电0.28 kW·h，则R2的额定功率是多大?
【答案】(1)液体的沸点随气压的增大而升高 (2)60.5 Ω (3)4.2×105 J (4)400 W
【解析】(1)高压锅煮饭熟得快是利用液体的沸点随气压的增大而升高的原理。
由题意知，R1的额定电压是220 V，额定功率是800 W，
根据P=U2R得R1=U2P1=(220V)2800W=60.5 Ω
(3)水吸收的热量Q=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(70 ℃-20 ℃)=4.2×105 J
(4)从p-t关系图像可得，在加热升压与保压过程中
R1工作时间为t1=12 min=0.2 h
R2工作时间为t2=18 min=0.3 h
由P=Wt得R1消耗的电能 W1=P1t1=0.8 kW×0.2 h=0.16 kW·h
R2消耗的电能 W2=W-W1=0.28 kW·h-0.16 kW h=0.12 kW·h
R2消耗的电功率 P2=W2t2=0.120.3 kW=0.4 kW=400 W
第十八章 电功率 章末综合复习
基础巩固
一、填空题
1．某节能灯泡包装盒上标有“220 V 11 W”的字样，当灯泡正常发光时，通过灯泡的电流为 A。连续通电10 s，消耗的电能是 J。
【答案】0.05；110
【解析】因为P=UI，所以灯泡正常发光时通过灯泡的电流为I=PU=11W220V=0.05 A；因为P=Wt，所以灯泡消耗的电能为W=Pt=11 W×10 s=110 J。
2．（2021泰州）小明用电水壶将质量为1.8kg的水加热升温50℃，水吸收的热量为 J；若电水壶工作时功率为2000W，所消耗的电能全部被水吸收，则加热这壶水需要的时间是 秒；小明家的电能表参数如图所示，若家中只有电水壶单独工作，则这段时间内电能表指示灯闪烁了
次。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
【答案】3.78×105；189；315
【解析】水吸收的热量Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1.8kg×50℃＝3.78×105J；
若电水壶工作时功率为2000W，所消耗的电能全部被水吸收，则消耗的电能W＝Q吸＝3.78×105J，
根据P=Wt可知加热这壶水需要的时间t=WP=3.78×105J2000W=189s；
电水壶消耗的电能W＝3.78×105J＝0.105kW•h，从图中可知，每消耗1kW•h的电能，电能表的指示灯闪烁3000次，故这段时间内电能表指示灯的闪烁次数为
n＝0.105kW•h×3000imp/（kW•h）＝315imp＝315次。
3．如图所示，电源电压保持不变，闭合开关S1、S2，电压表示数为10 V，电流表示数为1 A；
当闭合开关S1、断开开关S2后，电压表示数变为2 V，则R1的电阻为 Ω，此时电流表的示数为 A，R2的电功率为 W。
【答案】10；0.2；1.6
【解析】闭合开关S1、S2时，电路为R1的简单电路，电流表测电路中的电流，电压表测电源两端的电压，则电源的电压U=10 V，由I=UR可得，R1的阻值：R1=UI=10V1A=10 Ω。当闭合开关S1、断开开关S2后，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流，因串联电路中各处的电流相等，所以，此时电路中电流表的示数：I'=U1R1=2V10Ω=0.2 A，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R2两端的电压：U2=U-U1=10 V-2 V=8 V，R2的电功率：P2=U2I'=8 V×0.2 A=1.6 W。
4．有一种超导限流器，在电流小于某一值时，其电阻为零；当电流大于某一值时，有一定阻值，保护整个电路。图甲是某种超导限流器的电阻随电流变化的关系，若将该超导限流器和用电器M串联后接在电压为5×104 V的电源上，则：当电路中的电流为30 A时，用电器M消耗的电功率是 W；当用电器M短路后，该超导限流器能够保护这个电路，R0不能大于某一值，R0= Ω。
【答案】1.5×106；1000
【解析】由图甲可知，电路电流I1=30 A时，超导限流器的电阻为零，用电器M两端电压等于电源电压，则用电器功率为P=UI1=5×104 V×30 A=1.5×106 W。
M短路时，限流器两端电压等于电源电压，为保护电路，限流电阻阻值不能为零，电路电流最小为50 A，由I=UR可知，限流电阻阻值R0=UI2=5×104 V50A=1 000 Ω。
5．如图甲是一种家用电暖器，图乙是其简化的电路图，已知R1
220 V
功率选择
一挡950 W
二挡1150 W
三挡2100 W
【答案】S1；6.9×105
【解析】电暖器换用不同挡位时，电源电压U=220 V不变；根据P=U2R可知，R越大，P越小，故可知只闭合S2时，R2接入电路，为一挡；只闭合S1时，R1接入电路，为二挡；S1、S2均闭合时，R1与R2并联接入电路，为三挡。第二挡工作时，P2=1 150 W，则Q=W=P2·t=1 150 W×10×60 s=6.9×105 J。
6．某品牌电饭煲的工作原理如图甲所示，图乙为它的部分参数：
×××牌电饭煲
额定电压
220 V
额定功率
加热挡
1210 W
保温挡
22 W
频率
50 Hz
甲
乙
如将开关S闭合，则电饭煲处于 (选填“加热”或“保温”)状态，其中电阻R1∶R2= 。
【答案】加热；1∶54
【解析】由电路图可知，当开关S闭合时，R2被短路，电路中电阻最小，电压一定，由P=U2R可知，此时电饭煲电功率最大，处于加热状态；
已知P加热=1 210 W，P保温=22 W，则电饭煲加热和保温时的功率之比
P加热∶P保温=U2R1∶U2R1+R2=1R1∶1R1+R2=55∶1，
得R2=54R1， 故R1∶R2=1∶54。
7．电热水壶上标有“220 V 800 W”，小明发现烧水过程中热水壶的发热体部分很快变热，但连接的电线却不怎么热，是因为导线的电阻比发热体的电阻 ；在额定电压下，热水壶烧水210s，这段时间内电热水壶发热体产生的热量为 J，若发热体产生的热量全部被水吸收，能将 kg的水从20 ℃升高至100 ℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
【答案】小；1.68×105；0.5
【解析】热水壶的发热体与电线串联，通过它们的电流及通电时间相等，但热水壶的发热体的电阻比电线的电阻大得多，由焦耳定律Q=I2Rt可知，热水壶的发热体比电线产生的热量就多得多，所以发热体很热，但与之相连的电线却不怎么热。在额定电压下，烧开一壶水用时210 s，这段时间内电热水壶发热体产生的热量：Q=W=Pt=800 W×210 s=1.68×105 J。根据公式Q=cm(t-t0)得，加热水的质量：
m=Qc水(t-t0)=1.68×105 J4.2×103 J/(kg·℃)×(100℃-20℃)=0.5 kg。
8．如图所示电路，电源电压不变，滑动变阻器的规格“20 Ω 2 A”，L1的规格“10 V 5 W”，L2的规格“15 V 15 W”，不考虑温度对灯丝电阻的影响。
(1)只闭合开关S，当滑动变阻器接入电路的阻值为4 Ω时，灯泡L1正常发光，则电源电压为 V。
(2)闭合开关S、S1、S2，滑动变阻器滑片置于中点，通电1 min整个电路产生的热量是 J。
【答案】(1)12 (2)1 440
【解析】(1)根据灯泡L1正常发光，可得流经灯泡的电流I1=P1U1=5W10V=0.5 A，
灯泡L1的电阻R1=U1I1=10V0.5A=20 Ω，
由图可知，只闭合开关S，灯泡L1与滑动变阻器串联，串联电路中电流处处相等，
即电路中的电流I=I1=0.5 A，
由I=UR可得，电源电压U=IR总=0.5 A×(4 Ω+20 Ω)=12 V。
(2)由P=U2R可得， L2的电阻R2=U2 2P2=(15V)215W=15 Ω，
闭合开关S、S1、S2，灯泡L2、滑动变阻器并联，灯泡L1被短路，滑动变阻器滑片置于中点，
根据并联电路的电阻特点可得，
总电阻1R并=1R2+112R滑， 则1R并=115Ω+112×20Ω， 解得R并=6 Ω，
通电1 min整个电路产生的热量： Q=W=UIt=U2R并t=(12V)26Ω×60 s=1 440 J。
二、选择题
9．下列家用电器中，功率最接近1 kW的是( )
A．台灯 B．液晶电视 C．笔记本电脑 D．空调
【答案】D
【解析】1 kW=1 000 W，台灯的电功率在10~60 W，所以A不符合题意。25英寸液晶电视的电功率在60~90 W，所以B不符合题意。笔记本的电功率在60~90 W，所以C不符合题意。空调的电功率在1 000~1 500 W，所以D符合题意。
10．有两个额定电压相同的电热水壶甲和乙，甲的额定功率为1 800 W，乙的额定功率为1 200 W。两个电热水壶都正常工作时，下列说法中正确的是（ ）
A．甲电热水壶两端的电压较高 B．电流通过甲电热水壶做功较快
C．通过两个电热水壶的电流相等 D．相同时间内，两个电热水壶消耗的电能一样多
【答案】B
【解析】额定电压相同的电热水壶甲和乙，正常工作时电压相同，A选项错误；
正常工作时，实际功率等于额定功率，甲的额定功率大于乙的额定功率，电流通过甲做功较快，B选项正确；I=PU，U相同而P不同，因此通过甲、乙的电流不相等，C选项错误；
由W甲=P甲t甲、W乙=P乙t乙可知，P甲>P乙，t甲=t乙，则W甲>W乙，D选项错误。
11．小明家上次查看电能表示数为，本次查看时电能表读数如图所示，则下列说法正确的是( )
A．他家在这段时间内消耗的电能为903 kW·h
B．电能表是测量电功率的仪表
C．若只让一个标有“220V 1000W”的电热水器正常工作10min，则电能表的圆盘转了600转
D．这个电能表的额定功率为2200W
【答案】C
【解析】他家在这段时间内消耗的电能W=8 633.5 kW·h-8 543.2 kW·h=90.3 kW·h，故A选项错误。
电能表是测量消耗电能的仪表，不是测量电功率的，故B选项错误。
3 600 r/(kW·h)表示电路中每消耗1 kW·h的电能，电能表的转盘转过3 600 r，只让一个标有“220 V 1 000 W”的电热水器正常工作10 min，其消耗的电能为W=Pt=1 kW×16 h=16 kW·h；则电能表的圆盘转过的圈数：N=16 kW·h×3 600 r/(kW·h)=600 r，故C选项正确。
根据该电能表的铭牌可知，其允许接入用电器的最大功率P=UI=220 V×10 A=2 200 W；但电能表属于测量仪表，不消耗电能，没有额定功率，故D选项错误。
12．(多选)小华利用如图所示的实验装置来探究“影响通电导体产生热量的因素”，下列说法正确的是( )
A．甲图是控制电流、通电时间相同时，探究电热与电阻的关系
B．乙图是控制电压、通电时间相同时，探究电热与电流的关系
C．甲图中闭合开关后，a管中液面上升比b快
D．乙图中闭合开关后，c管中液面上升比d快
【答案】AD
【解析】甲实验中，两电阻丝串联，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，密闭容器中两电阻丝的阻值不相等，所以探究的是电热与电阻的关系，故A正确；乙实验中，右侧2个5欧的电阻丝并联，再与左侧5欧的电阻丝串联，故左、右密闭容器中电阻丝的电阻和通电时间相同，但通过电阻丝的电流不同，即控制电阻、通电时间一定时，探究电热与电流的关系，故B错误；甲实验两电阻丝串联，则通过电阻丝的电流和通电时间相同，闭合开关后，右侧电阻丝阻值大，由焦耳定律Q=I2Rt可知，右侧电阻丝产生热量多，则右侧容器内空气吸收的热量多，气体压强大，则右侧b管中液面上升得快，故C错误；乙实验中，右侧2个5欧的电阻丝并联，再与左侧5欧的电阻丝串联，故左、右密闭容器中电阻丝的电阻和通电时间相同，右侧两电阻丝并联后和左侧电阻丝串联，所以左侧容器中通过电阻丝的电流大于右侧容器中通过电阻丝的电流，由焦耳定律Q=I2Rt可知，左侧电阻丝产生热量多，则左侧容器内空气吸收的热量多，气体压强大，即左侧c管中液面上升得快，故D正确。
13．如图所示的灯泡均为“110 V 60 W”的同规格灯泡，把它们按如图所示的甲、乙两种方式连接，然后再把它们分别接入220 V的电路中。关于灯泡能否正常发光及哪种连接方式更好，下列说法正确的是（ ）
A．两种连接方式中的灯泡都能不正常发光 B．两种连接方式中有一组的灯泡不能正常发光
C．甲种连接方式更好 D．乙种连接方式更好
【答案】C
【解析】甲图是两两串联后并联，乙图是两两并联后串联，电路正常工作时四个灯泡都亮。甲图中，电路两端电压为220 V，灯泡两两串联，并且规格相同，所以每盏灯泡两端电压都是110 V，都能正常发光；乙图中，电路两端电压为220 V，灯泡规格相同，所以并联的两盏灯两端电压都是110 V，都能正常发光。故A不正确，B不正确。
当有一个灯泡烧坏时，甲图有两个灯泡正常工作；而乙图会出现一个灯泡电压过高，另两个并联的灯泡电压过低，从而导致电路不能正常工作，故甲种连接方式更好。故C正确，D不正确。
14．图甲是灯泡L1和L2的电流随电压变化的图像。将它们按图乙所示接入电路中，闭合开关S，整个电路消耗的实际功率为1.6 W。下面的说法中正确的是（ ）
A．电流表的示数为0.4 A B．电源电压为3.5 V
C．灯泡L1的功率为1 W D．灯泡L1比 L2暗
【答案】C
【解析】由电路图可知，两灯泡并联，电流表测干路电流。
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，两灯泡两端的电压U1=U2=U，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，整个电路消耗的实际功率： P=UI=U(I1+I2)=1.6 W，
由图像可知，U=2 V、I1=0.5 A、I2=0.3 A，
故电源的电压为2 V，电流表的示数I=I1+I2=0.5 A+0.3 A=0.8 A，故不A正确，B错误；
灯泡L1的功率P1=UI1=2 V×0.5 A=1 W，故C正确；
由P=UI可知，通过L1的电流较大，实际功率较大，灯泡较亮，故D错误。
15．(多选)如图甲所示的电路中电源电压不变，将滑片从b端移到a端过程中，导体R1和滑动变阻器R2消耗的电功率随电流变化的关系图像如图乙中A、B所示。滑动变阻器的最大阻值为20 Ω，以下判断正确的是( )
A．导体R1的阻值是2Ω B．该电源电压为9V
C．滑动变阻器消耗的最大电功率是4.5W D．滑动变阻器消耗的功率最大时，R2的阻值是4Ω
【答案】AC
【解析】由图可知，当Imax=3 A时，导体R1的电功率P1=18 W，滑动变阻器R2消耗的电功率P2=0 W，滑动变阻器R2接入电路中的阻值R2=0 Ω，所以，由P=I2R得，导体R1的阻值：R1=P1Imax2=18W(3A)2=2 Ω，故A选项正确；当Imax=3 A时，由欧姆定律得，U1=ImaxR1=3 A×2 Ω=6 V，此时电阻R1两端的电压即电源电压，故电源电压U=U1=6 V，故B选项错误；滑动变阻器R2消耗的电功率与电流的关系：P2=UI-I2R1=6 V×I-2 Ω×I2，由数学关系可知，当I=1.5 A时，P2max=4.5 W，故C选项正确；由P=I2R得，滑动变阻器消耗的功率最大时，滑动变阻器R2接入电路的阻值：R2=P2maxI2=4.5W(1.5A)2=2 Ω，故D选项错误。
三、实验探究题
16．某科学小组对电流通过导体产生热的多少与哪些因素有关进行了研究。装置如图，2只烧瓶内装满煤油，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙。
猜想一：电热跟电流的大小有关，电流越大电热越多；
猜想二：电热跟导体的电阻大小有关，电阻越大电热越多。
为验证猜想一，设计以下方案：
①将电阻丝R甲和R乙串联在电路中，标出2根玻璃管内液面的位置，闭合开关记下电流表的读数I1，经过一段时间后标出2根玻璃管内液面的位置；
②当2根玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关记下电流表的读数I2，经过相同时间后标出2根玻璃管内液面的位置。
请回答下列问题：
(1)为使实验现象明显，经常会采用转换或放大的思想。为比较电阻丝产生热量的多少，实验中体现这些思想的设计有 。(写出一条即可)
(2)为验证猜想一，必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度，原因是 。
(3)科学研究倡导有依据的猜想，请说出生活中支持猜想二的一个实例： 。
【答案】(1)利用玻璃管中液柱的高度变化反映电流产生热量的多少
(2)保持电阻一定(3)电炉丝热得发红，与它串联的导线却不怎么热
【解析】(1)电流产生的热量不能直接观察，但煤油受热温度升高，同时体积膨胀，所以通过细玻璃管中液柱的高度变化，可以间接判断电流产生热量的多少，运用的是转换法；(2)猜想一是电流产生热量与电流大小有关，要验证这一猜想是否正确，需要保持电阻不变，改变电流大小，所以必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度；(3)猜想二是电流产生热量与电阻有关，并且电阻越大，电流产生热量越多；生活中我们注意到：电炉丝热得发红，与它串联的导线却不怎么热，原因是电炉丝的电阻远远大于与它串联的导线的电阻，而通过的电流和通电时间相同，电炉丝热得发红，说明电流通过电炉丝产生的热量非常多；导线却不怎么热，说明电流通过导线产生的热量非常少。
17．在测小灯泡电功率实验中，小杨同学选用的器材有：额定电压为2.5 V的灯泡、电流表、电压表、开关、学生电源、滑动变阻器和若干导线等。
(1)请根据图甲，用笔画线代替导线，将图乙中的实物电路连接完整(要求：向右移动滑动变阻器滑片时，电路中的电流变小，且导线不能交叉)；
(2)连接电路时，开关S必须 ，滑动变阻器的滑片P应调到最 阻值处；
(3)正确连接电路后，闭合开关S，发现电压表无示数，电流表有示数，原因是灯泡 (其他部分均完好)；
(4)故障排除后，滑片移至某处，电压表表盘如图丙所示，其读数为U1= V，再读出电流表的示数I1，由此算出此时灯泡电功率P1= (用字母表示)；
(5)小杨同学继续移动滑片P，将两电表对应的示数记录到表中
实验序号
1
2
3
4
5
电压表示数/V
U1
1.0
1.5
2.0
2.5
电流表示数/A
I1
0.14
0.18
0.20
0.24
则灯泡的额定功率为 W，他分析表中数据，发现灯泡的电阻也在变化，主要原因是灯丝的电阻随温度的升高而 。
【答案】(1)如图所示
(2)断开；大 (3)短路 (4)0.7；U1I1 (5)0.6 变大
【解析】(1)由要求“向右移动滑片，电路中的电流变小”可知，应选用滑动变阻器的左下接线柱，并与灯泡串联，如答案图所示；(2)为了保护电路，连接电路时开关要处于断开状态，滑动变阻器的滑片应调到阻值最大处；(3)电流表有示数，电压表无示数，说明与电压表并联的灯泡短路；(4)由题图丙可得，电压表示数为0.7 V，此时灯泡的功率P1=U1I1；(5)灯泡在额定电压下消耗的功率为额定功率，故灯泡的额定功率为P额=U额I额=2.5 V×0.24 A=0.6 W；灯丝的电阻随温度的升高而增大。
18．在做测定“小灯泡的电功率”实验时，所用器材有电压为6 V的电源，额定电压为2.5 V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器，电压表、电流表、开关和导线，图甲是没有连接完的实物电路。
(1)请你用笔画线代替导线，将实物电路连接完整。
(2)在连接电路时开关应处于 状态，闭合开关前滑动变阻器的滑片应移到最 端(选填“左”或“右”)。
(3)实验中通过移动滑片，分别记下多组对应的电流表和电压表的读数，并绘制成了图乙所示的U-I图像，根据图像可计算出小灯泡的额定功率是 W，当加在小灯泡两端的电压为1.5 V时，通电2 min，电流通过小灯泡所做的功是 J。
甲 乙
【答案】(1)如图所示 (2)断开 左 (3)0.75 45
【解析】(1)小灯泡与电流表串联，电压表与小灯泡并联，如答案图所示
(2)在连接电路时开关应处于断开状态，闭合开关前滑动变阻器的滑片应移到阻值最大处的最左端；
(3)根据绘制成的图乙所示的U-I图像，小灯泡的电压为2.5 V时，电流为0.3 A，小灯泡的额定功率是
P=UI=2.5 V×0.3 A=0.75 W；
由图乙知，小灯泡两端的电压为1.5 V时，电流为0.25 A，通电2 min，电流通过小灯泡所做的功是：
W=UIt=1.5 V×0.25 A×2×60 s=45 J。
19．小明和小华想测量U额=2.5 V的小灯泡的额定功率。
(1)图甲是小明连接的实物图，图中有一根线连接错误，请在这根线上打“×”，并在图中改正。
(2)改正电路后小明闭合开关，移动滑片P直到电压表示数为 V时，读出电流表示数如图乙所示，可算出小灯泡的额定功率为 W。
(3)因为电流表损坏，小华设计了如图丙所示的电路也完成了该实验(电源电压不变，R1和R2为滑动变阻器，已知R2的最大电阻为R0)，他的操作具体如下：
①只闭合开关 ，调节R2，使电压表的示数为 V；
②只闭合开关 ，调节R1，使电压表的示数为 V；
③保持R1的滑片位置不变，将R2的滑片P调至最左端，记下电压表的示数为U1；再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数为U2，则小灯泡额定功率的表达式P额= (用U额、R0、U1、U2表示)。
【答案】(1)如图所示
(2)2.5；0.65 (3)①S、S1；2.5 ②S、S2；2.5 ③U额2(U1-U2)U2R0
【解析】(1)分析实物图可知，此时变阻器与电流表串联后与灯并联，电压表串联在电路中，是错误的。
正确的接法应为电流表与灯串联，变阻器与灯串联，电压表与灯并联，故应将小灯泡左侧连线改接到电压表左侧，如答案图所示。
(2)小明闭合开关，移动滑片P直到电压表示数为2.5 V；图乙中，电流表的量程为0~0.6 A，分度值为0.02 A，示数为0.26 A，则灯泡的额定功率：P=UI=2.5 V×0.26 A=0.65 W。
(3)①只闭合小灯泡所在支路，即闭合S、S1，通过调节滑动变阻器R2使灯泡两端电压为额定电压，即2.5 V；
②利用等效替代的方法，只闭合R1所在支路，即闭合S、S2，通过调节滑动变阻器R1使R1两端电压为小灯泡的额定电压，即2.5 V，此时R1=RL；
③将R2的滑片P调至最左端，记下电压表的示数为U1；再将R2的滑片P调至最右端，记下电压表的示数为U2，
在③中，将R2的滑片P调至最左端，R2连入电路中的电阻为0，电压表的示数为U1即电源电压；再将R2的滑片P调至最右端，此时两变阻器串联，电压表的示数为U2，即R1的电压，
根据串联电路电压的规律和欧姆定律有：U1-U2R0=U2R1，解得，R1=U2R0U1-U2①
小灯泡额定功率的表达式 P额=U额2RL=U额2R1②
由①②得 P额=U额2(U1-U2)U2R0。
四、综合应用题
20．小刚观察了市场上的“测重仪”后，画出了如图所示的原理图：A为托盘，P为金属滑片且固定在托盘下的轻质弹簧上，并能随轻质弹簧一起上下移动，当托盘中不放物体时，P位于R的最上端。已知R0=5Ω，R的最大阻值为25Ω，电源电压恒为3V。问：
(1)图中的质量表应该用什么电表改装?
(2)当开关S闭合，不称量物体时，通电5min电阻R消耗的电能是多少?
(3)当称量物体质量达到最大值时，R0消耗的功率是多少?
【答案】(1)电流表 (2)75 J (3)1.8 W
【解析】(1)图中的质量表与电阻R、R0串联接入电路，所以是用电流表改装。
(2)当开关S闭合，不称量物体时，R0与R串联R总=R+R0=25 Ω+5 Ω=30 Ω
此时电路中的电流I为I=UR总=3V30Ω=0.1 A
则R消耗的电能为W=I2Rt=(0.1 A)2×25 Ω×5×60 s=75 J
(3)当称量物体质量达到最大时，只有R0接入电路，则R0消耗的电功率P为P=U2R0=(3V)25Ω=1.8 W
型号
***
额定充电电压
4.8 V
充电电流
500 mA
电池容量
800 mAh
21．电加热眼罩对缓解眼疲劳有一定效果，如图甲是一款市场上的产品，小敏查阅使用说明书，其相关参数如表乙。
(1)当该款眼罩还剩10%的电池容量时，在额定电压下充电，充满电至少需要多少时间?
(2)图丙是小敏设计的可以手动调节高、中、低三挡加热的电热眼罩原理图。电源电压U恒为4.8伏，已知电热丝R1阻值为4欧，电热丝R2阻值为6欧，开关S3只接a或b。
①丙图电路中S1闭合，S2断开，S3接a时，加热电路为 (选填“高”“中”或“低”)温挡。
②中温挡功率为多少瓦?
③高温挡工作20分钟，眼罩消耗的电能为多少焦?
【答案】(1)当该款眼罩还剩10%的电池容量时，在额定电压下充电，充满电至少需要1.44 h
(2)①低 ②中温挡功率为5.76 W ③高温挡工作20分钟，眼罩消耗的电能为11 520焦。
【解析】(1)由表格数据可知，充电电流为500 mA，电池容量为800 mAh，当该款眼罩还剩10%的电池容量时，在额定电压下充电，根据Q=It可得，充满电至少需要的时间：t=QI=800mAh×(1-10%)500mA=1.44 h；
(2)①丙图电路中，S1闭合，S2断开，S3接a时，两电阻串联，S1闭合，S2闭合，S3接a时，为R1的简单电路，S1闭合，S2闭合，S3接b时，两电阻并联，根据串联电路的总电阻大于其中任一电阻，并联电路的电阻小于其中任一电阻，结合P=U2R可知，以上三种情况分别为低温挡、中温挡和高温挡；即丙图电路中S1闭合，S2断开，S3接a时，加热电路为低温挡；②S1闭合，S2闭合，S3接a时，为R1的简单电路，为中温挡，则中温挡的功率：P中=U2R1=(4.8V)24Ω=5.76 W；③S1闭合，S2闭合，S3接b时，两电阻并联，为高温挡，高温挡工作20分钟，眼罩消耗的电能为两电阻消耗的电能之和，则：Q=Q1+Q2=U2R1t+U2R2t=(4.8V)24Ω×20×60 s+(4.8V)26Ω×20×60 s=11 520 J。
22．多功能养生壶(如图甲所示)具有精细烹饪、营养量化等功能，深受市场认可和欢迎。图乙是某品牌养生壶简化电路图。[ρ水=1×103 kg/m3，c水=4.2×103 J/(kg·℃)，g=10 N/kg]
项目
参数
电源电压(V)
220
低温挡功率(W)
275
中温挡功率(W)
550
高温挡功率(W)
1100
容积(L)
1
(1)开关S1、S2处于什么状态，养生壶为高温挡，说明判断依据；
(2)求R1的阻值；
(3)养生壶处于低温挡工作时，求电路中的电流大小；
(4)在标准大气压下，使用高温挡将初温是12 ℃的一壶水烧开，若养生壶高温挡加热效率为80%，求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。
【答案】(1)当开关S1闭合，S2接B时，为高温挡；因为此时电阻R1、R2并联，电路中的总电阻最小，总功率最大(2)88 Ω (3)1.25 A (4)3.696×105 J；420 s
【解析】(1)由图知，当开关S1闭合，S2接B时，电阻R1、R2并联，电路中的总电阻最小，由P=U2R可知，总功率最大，所以此时状态为高温挡。
(2)由图知，当开关S1断开，S2接A时，电阻R1、R2串联，电路中的总电阻最大，由P=U2R可知，总功率最小，此时为低温挡
当S2断开，S1闭合时，只有电阻R1接入电路，养生壶处于中温挡
由P=UI得，中温挡工作时通过R1的电流为I1=P中U=550W220V=2.5 A
由I=UR得，R1的阻值R1=UI1=220V2.5A=88 Ω
(3)由P=UI得，养生壶在低温挡工作时电路中的电流为 I低=P低U=275W220V=1.25 A
(4)由ρ=mV可得，水的质量m=ρV=1×103 kg/m3×1×10-3 m3=1 kg
水吸收的热量 Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃-12 ℃)=3.696×105 J
由η=Q吸W和W=Pt得，烧开一壶水需要的时间为 t=WP高=Q吸P高η=3.696×105 J1 100W×80%=420 s
能力提升
23．图甲是灯L和电阻R的电流随电压变化的图像，将它们按图乙所示接入电路中。只闭合开关S，小灯泡的实际功率为0.8 W；再闭合开关S1，电流表的示数变化了 A。若将R与标有“50Ω 0.5 A”的滑动变阻器串联后接到该电源(电源电压恒定)上，则滑动变阻器消耗的最大电功率是 W。
【答案】0.2；0.1
【解析】由乙图可知，只闭合开关S时，电路为灯泡L的简单电路，电流表测通过灯泡的电流，由图甲可知，当灯泡两端的电压UL=2 V、通过的电流IL=0.4 A时，灯泡的实际功率：PL=ULIL=2 V×0.4 A=0.8 W，则电源的电压：U=UL=2 V；再闭合开关S1时，灯泡L与定值电阻R并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，通过灯泡的电流不变，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由图像可知，通过R的电流：IR=0.2 A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，电流表示数变化了0.2 A，由I=UR可得，R的阻值：R=UIR=2V0.2A=10 Ω。若将R与标有“50 Ω 0.5 A”的滑动变阻器串联后接到该电源上，R与R滑串联，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中的电流：I=UR+R滑，则滑动变阻器消耗的电功率：P滑=I2R滑=UR+R滑2R滑=U2(R+R滑)2R滑=U2R2+2RR滑+R滑2R滑=U2R2-2RR滑+R滑2+4RR滑R滑=U2(R-R滑)2R滑+4R，
当R滑=R=10 Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最大，则P滑大=U24R=(2V)24×10Ω=0.1 W。
24．人类已进入智能化时代。小明家安装了空调智能控制系统，空调自动开启条件是：家中有人且室温等于或高于26 ℃。S1和S2是控制空调开启的两个智能开关，当家中有人时S1自动闭合，家中没有人时S1自动断开；当室温等于或高于26 ℃时S2自动闭合，室温低于26 ℃时S2自动断开，则控制空调开启的电路示意图是图甲和图乙中的 。已知小明家某天室内温度变化情况如图丙所示，当天8 h~12 h和14 h~18 h家中没有人，空调的额定电压是220 V，额定功率是1 kW，则这台空调当天消耗的电能是 kW·h。
【答案】甲；5
【解析】由题意知，当家中有人S1闭合，且室温等于或高于26 ℃时S2闭合，空调才会开启，即两个开关都闭合时空调开启，只要有一个开关断开空调都不会自动开启，则两开关应串联在电路中，故图甲符合要求。
由题知，当天8 h~12 h和14 h~18 h家中没有人，结合当天室内温度变化情况，可得当天空调工作时间t=(14 h-12 h)+(21 h-18 h)=5 h；由P=w/t可得，这台空调当天消耗的电能：W=Pt=1 kW×5 h=5 kW·h。
25．如图甲所示，电源电压恒定不变，R0为定值电阻，R为电阻式传感器(它的核心是一只可变电阻)。当控制其阻值从0变为48 Ω时，测得传感器消耗的电功率与通过它的电流关系如图乙所示，则电源电压为 V，电阻R0的阻值为 Ω，当通过传感器的电流为0.1 A时，传感器消耗的电功率P为
W。
【答案】6；12；0.48
【解析】由电路图可知，R与R0串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流。
由图乙可知，通过传感器的电流最小为0.1 A，由欧姆定律可知此时电路中的总电阻最大，传感器的电阻最大，为48 Ω；
此时传感器的功率： P1=I2R=(0.1 A)2×48 Ω=0.48 W。
当电路中的电流I=0.1 A时，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，由I=UR可得，电源的电压 U=I(R0+R)=0.1 A×(R0+48 Ω)①
当R=0 Ω时，电路为R0的简单电路，此时电路中的电流最大，由图乙可知最大电流I'=0.5 A，
则电源的电压： U=I'R0=0.5 A×R0②
因电源的电压不变， 所以， 0.1 A×(R0+48 Ω)=0.5 A×R0，
解得R0=12 Ω， 电源的电压 U=I'R0=0.5 A×12 Ω=6 V。
26．小明设计了能控制自动水龙头的控制电路，可变电源EF两端提供的电压随时间的周期性变化关系如图乙所示。R为5Ω的定值电阻，A为一特殊电子元件，其两端的电压恒为电源电压的13。当R的电功率满足PR≥5 W时，自动水龙头启动出水。则t=9s时电阻R的电功率为 W；该电路持续工作3 min，出水时间共为 s。
【答案】20；90
【解析】由电路图可知，定值电阻R与电子元件A串联。由图乙可知，t=9 s时，UEF=15 V，因电子元件A两端的电压恒为电源电压的13，所以，此时R两端的电压：UR=1-13UEF=23×15 V=10 V，此时电阻R的电功率：PR=UR2R=(10V)25Ω=20 W；当R的电功率满足PR≥5 W时，R两端的电压：UR≥5W×5Ω=5 V，此时电源的电压：UEF≥32×5 V=7.5 V，由图乙可知，0~3 s内UEF均匀增加，大于7.5 V电压的时间为1.5 s，由对称性可知，3~6 s内UEF大于7.5 V电压的时间也为1.5 s，所以，该电路持续工作3 min，出水时间共为3×60s3s×1.5 s=90 s。
27．如图是小华设计的测量小灯泡额定功率的电路图，电源电压为3V，定值电阻R0的阻值为10Ω，小灯泡L的额定电流为0.3A。连接好电路，断开开关S2，闭合开关S、S1，移动滑动变阻器滑片P，使电流表的示数为0.3A；保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开开关S1，闭合开关S、S2，此时电流表示数为0.25A。则小灯泡的额定功率为（ ）
A．0.625W B．0.72W C．0.75W D．0.9W
【答案】B
【解析】断开开关S2，闭合开关S、S1时，小灯泡L与滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流，
移动滑动变阻器滑片P，使电流表的示数为0.3A时，灯泡正常发光，
由I=UR可得，此时电路的总电阻：R总=UI=3V0.3A=10Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，小灯泡正常发光时的电阻：RL＝R总﹣R滑＝10Ω﹣R滑；
保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开开关S1，闭合开关S、S2时，定值电阻R0与滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流，
此时电路中的电流I′＝0.25A，电路的总电阻：R总′=UI'=3V0.25A=12Ω，
则滑动变阻器接入电路中的电阻：R滑＝R总′﹣R0＝12Ω﹣10Ω＝2Ω，
小灯泡正常发光时的电阻：RL＝10Ω﹣R滑＝10Ω﹣2Ω＝8Ω，
小灯泡的额定功率：PL＝I2RL＝（0.3A）2×8Ω＝0.72W。
28．如图电路，电源电压保持不变，滑动变阻器R标有“30Ω 1A”，定值电阻R0的阻值为10Ω，小灯泡L标有“6V 3.6W”（电阻不随温度而变化），电流表的量程为0～3A。当S闭合，S1、S2断开，滑片P移到R的中点时，小灯泡恰好正常发光。在保证电路安全的前提下，电路消耗总功率的最小值与最大值之比是（ ）
A．1：4 B．1：8 C．2：7 D．3：20
【答案】D
【解析】当S闭合，S1、S2断开，灯L和滑动变阻器串联，小灯泡恰好正常发光，则此时的电流
I=PU=3.6W6V=0.6A；小灯泡的电阻为RL=UI=6V0.6A=10Ω
滑片P移到R的中点时，滑动变阻器接入的有效电阻R′＝15Ω；则滑动变阻器两端的电压
U′＝IR′＝0.6A×15Ω＝9V；
根据串联电路电压的特点，电压电源U总＝UL+U′＝6V+9V＝15V；
要保证电路安全，分析电路可得当闭合开关S、S2和S1时，且通过滑动变阻器的电流为1A时，干路电流最大；则此时通过R0的电流为I0=UR0=15V10Ω=1.5A；
干路电流即为最大电流Imax＝1A+1.5A＝2.5A；最大功率Pmax＝UImax＝15V×2.5A＝37.5W；
最小电流即为滑动变阻器接入最大阻值并且与灯L串联时，电流最小，即根据
I=U总R总=15V10Ω+30Ω=0.375A；
最小功率Pmin＝UImin＝15V×0.375A＝5.625W；
故Pmin：Pmax＝5.625W：37.5W＝3：20。
29．如图所示电路，电源电压不变，小灯泡标有“6 V 3 W”字样。闭合开关后，当滑片P移至某一位置时，小灯泡恰好正常发光，此时滑动变阻器消耗的功率为P1；当滑片P移至某一端点时，电流表示数为0.3 A，电压表示数变化了3 V，此时滑动变阻器消耗的功率为P2，且P1∶P2=5∶6。下列判断正确的是（ ）
A．滑动变阻器的最大阻值为10 Ω
B．电路允许消耗的最大功率为4.5 W
C．小灯泡正常发光时，滑片P位于滑动变阻器中点位置
D．滑动变阻器消耗的功率由P1变为P2的过程中，小灯泡消耗的功率变化了0.6 W
【答案】B
【解析】小灯泡正常发光时通过它的电流I=PLUL=3 W6 V=0.5 A。
由题意分析可知，P移至右端时，电流表示数I'=0.3 A，P1∶P2=U1I∶U2I'=5∶6，则U1I∶(U1+3 V)I'=5∶6，得U1=3 V，U=UL+U1=6 V+3 V=9 V，Rmax=U2I'=3V+3 V0.3 A=20 Ω；Pmax=UI=9 V×0.5 A=4.5 W；
小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的电阻R1=U1I=3V0.5A=6 Ω≠12Rmax=10 Ω；
UL'=UL-3 V=6 V-3 V=3 V，ΔPL=ULI-UL'I'=6 V×0.5 A-3 V×0.3 A=2.1 W。
30．如图所示，定值电阻R0=10 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为20 Ω，灯泡L上标有“3 V 0.6 W”的字样，忽略灯丝电阻的变化。只闭合开关S、S1，并把R的滑片移到最右端，电流表的示数为0.1 A。下列说法不正确的是（ ）
A．电源电压为3 V B．此电路的最小功率为0.3 W
C．此电路的最大功率为1.5 W D．通过灯泡L的最大电流为0.2 A
【答案】B
【解析】只闭合S、S1时，R与R0串联，滑片P移到最右端，滑动变阻器接入电路的阻值最大，I=0.1 A，故总电压U=I(R0+R)=0.1 A×(10 Ω+20 Ω)=3 V，A正确；
灯泡电阻RL=U2P=(3V)20.6W=15 Ω，只闭合S、S2且P在滑动变阻器最右端时，电路中的电阻最大，由P=U2R知，此时电路的功率最小，最小功率P小=U2R+RL=(3V)220Ω+15Ω≈0.26 W，故B错误；
当P在滑动变阻器最左端且闭合S、S1、S2时，电路的功率最大，此时电流I'=URL+UR0=3V15Ω+3V10Ω=0.5 A，最大功率P大=UI'=3 V×0.5 A=1.5 W，故C正确；
通过灯泡的最大电流IL=URL=3V15Ω=0.2 A，故D正确。
31．(多选)如图所示，电源电压为4.5V，电流表量程为“0~0.6 A”，滑动变阻器规格为“10Ω 1A”，小灯泡L标有“2.5 V 1.25 W”(不考虑温度对灯丝电阻的影响)，在移动滑动变阻器滑片的过程中，下列选项正确的是( )
A．电路的最大功率为2.7W B．电流表的示数变化范围是0.3~0.5A
C．电压表的示数变化范围是0~3V D．滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是4~10Ω
【答案】BD
【解析】 滑动变阻器、小灯泡和电流表串联，小灯泡的额定电流为I=PU=1.25W2.5V=0.5 A，最大电流为0.5 A，最大功率为P=UImax=4.5 V×0.5 A=2.25 W，A错误；由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，灯泡正常发光时的电压为2.5 V，功率为1.25 W，当灯泡正常发光时，串联电路总电压等于各分电压之和，此时电压表的最小示数U滑min=U-UL=4.5 V-2.5 V=2 V，此时电路中的最大电流Imax=0.5 A，此时滑动变阻器接入电路的电阻最小，最小为：Rmin=U滑minImax=2V0.5A=4 Ω；
滑动变阻器接入电路中的电阻最大，灯泡的电阻：R1=U1I1=2.5V0.5A=5 Ω，电路中的最小电流：Imin=UR1+Rmax=4.5V5Ω+10Ω=0.3 A，电路中电流变化的范围是0.3~0.5 A，故B正确；
灯泡分担的电压最小U1小=IminR1=0.3 A×5 Ω=1.5 V，
滑动变阻器两端的最大电压：U滑max=U-U1小=4.5 V-1.5 V=3 V，即电压表最大示数为3 V，
电压表的示数变化范围为2~3 V，故C错误；
滑动变阻器的最大阻值Rmax=10 Ω，所以滑动变阻器连入电路的阻值变化的范围是4~10 Ω，故D正确。
32．在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，电源电压为4.5V。
（1）用笔画线代替导线，将电路连接完整；
（2）连接好电路闭合开关后，发现灯泡不亮，检查电路发现电压表、电流表均有示数，则接下来的操作应是 ；
（3）问题解决后，移动滑动变阻器滑片，当电压表示数为2.3V时，为了让灯泡正常发光，此时应将滑片向 （左/右）侧移动；
（4）当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡额定功率为 W；
（5）下表是实验中测量的几组数据，其中一个电流数据有误，此数据为 。
U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
I/A
0.2
0.25
0.28
0.37
（6）要完成上述表中数据测量，实验中滑动变阻器的总阻值至少为 Ω；
（7）小明打算只利用两电表中的电流表来测量小灯泡的额定功率。他增加了一个阻值为10Ω的定值电阻R0和两个开关。设计了如图丙所示电路，请将电阻R0、电流表和灯泡的符号填入虚线框中使其能完成实验。
【答案】（1）如图所示；（2）移动滑片，观察灯泡是否发光；（3）右；（4）0.75；（5）0.37；（6）17.5；（7）如图所示
【解析】（1）测量小灯泡电功率时，电压表与小灯泡并联，滑动变阻器的正确接法是一上一下；如答案图所示；
（2）电压表、电流表均有示数，说明电路通路，小灯泡不亮有可能功率太小，接下来应该移动滑片，观察灯泡是否发光；
（3）小灯泡两端电压为2.3V，要使小灯泡正常发光时，两端电压为2.5V，即增加灯泡两端电压，增大电路中电流，减小滑动变阻接入电路中的电阻，滑片应向右滑动；
（4）当小灯泡正常发光时，由图乙知，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.3A，故小灯泡的额定功率为P额＝U额I额＝2.5V×0.3A＝0.75W；
（5）小灯泡的电阻随着温度的升高而增大，即随着灯泡两端的电压的增大而增大，根据欧姆定律可知小灯泡的电阻从左向右依次是5Ω，6Ω、7.14Ω、8.33Ω、8.11Ω，所以最后一组数据有误；
（6）根据表中数据，灯泡两端电压最小为1.0V，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大，电压为UR＝U﹣UL＝4.5V﹣1V＝3.5V，此时电路中的电流为0.2A，滑动变阻器的阻值为R=URI=3.5V0.2A=17.5Ω；
（7）若不用电压表，根据并联电路各支路两端电压相等的特点，应让小灯泡和定值电阻并联，调节滑动变阻器，使通过定值电阻的电流I满足R＝2.5V，则此时小灯泡两端电压就是2.5V，所以题图中最上边框内是小灯泡，左下框内是定值电阻R，右下框内是电流表，如答案图所示。闭合开关S、S2，断开S1，调节滑片，使电流表示I=UR=2.5V10Ω=0.25A，此时小灯泡两端电压就是2.5V，然后再闭合S1，断开S2，读出电流表的示I'，则通过小灯泡的额定电流I﹣0.25A，则小灯泡额定功率
P＝2.5V×（I﹣0.25A）。
33．一般家用电饭锅工作时有两种状态，分别是煮饭过程中的加热状态和米饭煮熟后的保温状态。图示为该种电饭锅的电路原理图，图中R1是一个电阻，R2是加热用的电阻丝，U为电源电压(R1和R2的阻值不随温度变化)。
(1)请分析论证：当开关S闭合时，电饭锅处于加热状态；
(2)要使R2在保温状态时的功率是加热状态时的，求的值。
【答案】(1)见解析 (2)2
【解析】(1)S闭合时，有P=U2R2(1分)
S断开时，有P'=UR1+R22R2(1分)
由PP'=R1+R2R22>1 知P>P' 所以开关S闭合时，电饭锅处于加热状态。(1分)
(说明：若写成P'=U2R1+R2，通过相应的比较并得出正确的结论，同样给分；其他合理的分析论证均给分)
(2)由题意知P'=19P(1分)
于是有UR1+R22R2=19U2R2(2分)
可得R1R2=2 (1分)
34．某物理研究小组设计了一个压力报警装置，工作原理如图甲所示。OBA为水平杠杆，OA长100 cm，O为支点，OB∶BA=1∶4；已知报警器R0的阻值恒为10 Ω，压力传感器R固定放置，压力传感器受到的压力F与R的阻值变化的关系如图乙所示。当托盘空载时，闭合开关S，电压表的示数为1 V；当托盘所受压力增大，电压表示数达到2 V时，报警器R0开始发出报警信号。托盘、压杆和杠杆的质量均忽略不计，电压表的量程为0~3 V。求：
(1)电源电压；
(2)当报警器开始报警时，压力传感器受到的压力；
(3)当托盘受到的压力为120 N时，报警器是否报警；
(4)当电路输出的电功率与电路在安全状态下输出的最大电功率的比值为5∶6时，托盘受到的压力。
【答案】(1)4 V (2)20 N (3)报警 (4)150 N
【解析】(1)根据F-R图像可知托盘空载，压力为零，此时压力传感器R=30 Ω，
电路电流：I1=U1R0=1V10Ω=0.1 A
电源电压：U=I1R总=I1(R0+R)=0.1 A×(10 Ω+30 Ω)=4 V；
(2)报警器报警时电路电流I2=U2R0=2V10Ω=0.2 A，
此时电路总电阻R总'=UI2=4V0.2A=20 Ω
压力传感器R'=R总'-R0=20 Ω-10 Ω=10 Ω
根据F-R图像可知此时压力F=20 N
(3)OB∶AB=1∶4，则OB∶OA=OB∶(OB+AB)=1∶5
根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知，压力传感器受到的压力F2=F1×OBOA=120N5=24 N>20 N，压力传感器报警；
(4)电路输出的电功率与电路在安全状态下输出的最大电功率的比值为5∶6，即P∶Pmax=UI∶UImax=I∶Imax=5∶6，R0两端最大电压Umax=3 V，电路最大电流Imax=UmaxR0=3V10Ω=0.3 A
电路电流I=56Imax=56×0.3 A=0.25 A，
此时电路总电阻R总″=UI=4V0.25A=16 Ω，
压力传感器R″=R总″-R0=16 Ω-10 Ω=6 Ω，
根据F-R图像可知此时压力传感器受到的压力F3=30 N，
托盘受到的压力F4=F3×OAOB=30 N×5=150 N。
35．如图甲所示，是某型号电压力锅简化的工作电路。R0是阻值为484 Ω的保温电阻，R1是规格为“220 V 800 W”的主加热电阻，R2是副加热电阻。用电压力锅煮饭分为“加热升压→保压→保温”三阶段，通过如图乙所示的锅内工作压强与时间(p-t)关系图像可了解其工作过程：接通电源，启动智能控制开关S，S自动接到a，同时S1自动闭合，电压力锅进入加热升压状态；当锅内压强达80 kPa时，S1自动断开，进入保压状态，当锅内工作压强降至60 kPa时，S1又会自动闭合；当保压状态结束，S自动接到b，进入保温状态。
请回答如下问题：
(1)写出电压力锅工作时，涉及的一条物理知识： 。
(2)R1正常工作时的阻值是多大?
(3)用该电压力锅对2 kg、20 ℃的水正常加热到70 ℃，水吸收的热量是多少?
[水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃)]
(4)电压力锅煮饭时，在正常加热升压和保压状态下共耗电0.28 kW·h，则R2的额定功率是多大?
【答案】(1)液体的沸点随气压的增大而升高 (2)60.5 Ω (3)4.2×105 J (4)400 W
【解析】(1)高压锅煮饭熟得快是利用液体的沸点随气压的增大而升高的原理。
由题意知，R1的额定电压是220 V，额定功率是800 W，
根据P=U2R得R1=U2P1=(220V)2800W=60.5 Ω
(3)水吸收的热量Q=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(70 ℃-20 ℃)=4.2×105 J
(4)从p-t关系图像可得，在加热升压与保压过程中
R1工作时间为t1=12 min=0.2 h
R2工作时间为t2=18 min=0.3 h
由P=Wt得R1消耗的电能 W1=P1t1=0.8 kW×0.2 h=0.16 kW·h
R2消耗的电能 W2=W-W1=0.28 kW·h-0.16 kW h=0.12 kW·h
R2消耗的电功率 P2=W2t2=0.120.3 kW=0.4 kW=400 W
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