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物理九年级全册电热器 电流的热效应精品达标测试
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这是一份物理九年级全册电热器 电流的热效应精品达标测试，文件包含153焦耳定律的应用解析版docx、153焦耳定律的应用原卷版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共42页， 欢迎下载使用。
3 电热器 电流的热效应
第2讲 焦耳定律的应用
[学习目标]
1. 进一步掌握电流的热效应；
2. 知道电热的利用和防止。
1． 电热的利用：电热毯、电熨斗、电烤箱等；
2． 电热的防止：电视机后盖有很多孔是为了通风散热，电脑运行时也需要风扇及时散热。
3． 对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能全部转化为内能(Q＝W)，这时以下公式均成立Q=UIt，
Q=t，Q=Pt；对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为其他形式的能量。求Q时只能用Q=I2Rt。
4． 在串联电路和并联电路中，电流产生的总热量等于部分电热之和；
5． 串联电路中，各部分电路的热量与其电阻成正比，即=；
6． 并联电路中，各部分电路的热量与其电阻成反比，即=。
一、 焦耳定律
1． 内容：电流通过导体产生热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电的时间成正比。
2． 公式：Q=I2Rt。从焦耳定律公式可知，电流通过导体产生的热量跟电流强度的平方成正比、跟导体的电阻成正比、跟通电时间成正比。若电流做的功全部用来产生热量。即W=UIt。根据欧姆定律，有W=I²Rt。需要说明的是是从欧姆定律推导出来的，只能在电流所做功将电能全部转化为热能的条件下才成立(纯电阻电路)。例如对电炉、电烙铁这类用电器，这两公式和焦耳定律才是等效的。
3． 使用焦耳定律公式进行计算时，公式中的各物理量要对应于同一导体或同一段电路，与欧姆定律使用时的对应关系相同。当题目中出现几个物理量时，应将它们加上角码，以示区别。注意:W=Pt=UIt适用于所有电路，而只用于纯电阻电路(全部用于发热)。
4． 在串联电路中，由于通过导体的电流相等，通电时间也相等，根据焦耳定律可知电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比。在并联电路中，由于导体两端的电压相等，通电时间也相等，根据焦耳定律可知电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成反比。
二、 电热Q与电能W的关系
1． 在纯电阻电路中，Q=W。在纯电阻电路中，电流通过导体做功，将电能全部转化成内能，所以产生的电热与消耗的电能相等。
2． 在非纯电阻电路中，Q
1． 电热功率：电流通过导体时在单位时间内产生热量的多少叫电热功率，结合焦耳定律可得，电热功率P热=Q / t=I2R。
2． 电热的利用：主要利用电热来加热升温。电热器具有清洁、无污染、热效率高，且便于控制和调节的优点。
3． 电热的防止：只要用电器中的导体有电阻，电流通过时就会有热效应产生，而对于有些设备，这些电热会使用电器不能正常工作，并且使绝缘材料迅速老化，造成危害，需要减少电热的产生或者加快散热的速度。如电视机的散热窗、电脑里的风扇等，都是为防止由于电热使温度过高导致设备性能降低甚至损坏而采取的散热措施。
知识点一：电流热效应的应用
【探究重点】
利用电热的例子：热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。
防止电热的例子：电视机外壳的散热窗；计算机内的散热风扇、电动机外壳的散热片等。
【例题精讲】
1. (2021·辽宁辽宁·中考真题)如图所示的自制便携式封口机，使用电压为3V的电源，接通电路发热电阻温度升高，利用电流的______实现高温封口。阻值为1Ω的发热电阻10s内产生______J的热量。封口时总是把塑料袋烫坏，应将发热电阻换成阻值更______(填“大”或“小”)的。
【答案】热效应；90；大。
【解析】[1]封口机是利用电流的热效应工作的，在电流通过时，电路中的电阻发热温度升高从而达到工作目的。
[2]10s内，封口机产生的热量：；
[3]封口时把塑料袋烫坏是因为封口时产生的热量太多，据知，在电压和时间相同时，电阻越大，产生的热量越少，所以应将发热电阻换成阻值更大。
【巩固训练】
2. 如图甲所示的电煮锅，可以通过控制开关实现高、中、低三档加热，其简化电路图如图乙所示。R1、R2、R3 均为电热丝，R1=160Ω，R1>R2，电煮锅的部分参数如下表， 求：
(1)在额定电压下使用中温档加热时电路中的电流；( )
(2)电煮锅低温档功率；( )
(3)若电煮锅在额定电压下使用高温档加热，用时15min将2L水从12℃升高到100℃，则该电煮锅的电热效率为_______%。[c 水=4.2×103J/(kg·℃)]
【答案】 ①. 2A ②. 242W ③. 67.9
【解析】(1)[1]在额定电压下使用中温档加热时电路中的电流=2A
(2)[2]当S接高温挡触点时，电路为R3的简单电路，R3的阻值R3==40Ω
当S接低温挡触点时，R1、R3串联，则电煮锅的低温挡功率=242W
(3)[3]水的体积V=2L=2dm3=2×10-3m3水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg
水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×2kg×(100℃-12℃)=7.392×105J
高温档消耗的电能W=P高t=1210W×15×60s=1.089×106J
该电煮锅的电热效率为≈67.9%
知识点二：电流热效应图像问题
【探究重点】
注意图像含义的理解；注意方程组思想在图像题中的应用
【例题精讲】
3. (2020·营口)如图甲所示的电路中，电源电压不变，R0为定值电阻，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器R消耗的电功率随电流变化的关系如图乙所示。图乙中的a、b两点与图甲中滑动变阻器的滑片在a、b两位置时相对应。下列说法正确的是( )
A. 滑动变阻器的滑片在a点与b点时，电路的总功率之比是1∶2；
B. 电源电压为12V；
C. 滑动变阻器消耗的最大电功率为3.6W；
D. 电路消耗的最大电功率为7.2W
【答案】BC。
【解析】A．串联电路中总电压不变，所以电路中总功率之比：；故A错误；
B． 假设总电压为U，当滑片位于a端时，利用公式，可计算滑动变阻器的电压为4V，则总电压为：
当滑片位于b端时，可计算滑动变阻器的电压为8V，则总电压为：
由①=②可解得，代入①可解得U=12V，故B正确；
C．当滑动变阻器接入电路中的电阻为R时，电路中的电流：则滑动变阻器消耗的电功率：
所以当时，滑动变阻器功率最大，最大是：；故C正确；
D．由可知，当总电阻最小时，总功率最大，也就是说滑动变阻器阻值是0，此时电路的最大功率： ；故D错误。故选BC。
【巩固训练】
4. (2021·甘肃中考真题)如图所示的电路，电源电压恒定不变，灯泡L上标有“12V，6W”的字样，只闭合开关S1，将滑动变阻器R2的滑片P从最右端向左移动一段距离，此过程中电流表示数变化了0.2A，电压表示数变化了2V；再闭合开关S2和S3，电流表示数又变化了1.1A，此时灯泡L恰好正常发光。下列说法中错误的是( )
A．滑动变阻器R2的最大阻值为30
B．电源电压为12V
C．定值电阻R1的阻值为10
D．只闭合开关S1，电路总功率的变化范围为4.8W-14.4W
【答案】A
【解析】
B．由图可知，同时闭合开关S1、S2和S3，滑动变阻器R2被短路，R1与灯泡L并联，只闭合开关S1，R1与滑动变阻器R2串联，灯泡L恰好正常发光，故电源电压为12V，故B正确，不符合题意；
C．只闭合开关S1，R1与滑动变阻器R2串联，滑片P从最右端向左移动一段距离，阻值减小，分压减少，电压表示数变化了2V，则R1两端的电压增加了2V，电流增大0.2A，滑片P移动前电路电流I=, 滑片P移动后电路电流I′==，则有I′-I=-=0.2A解得R1=10Ω故C正确，不符合题意；
A．R1与灯泡L并联，通过灯泡L的电流IL===0.5A通过灯泡R1的电流I R1===1.2A
则电流表示数为I″= IL+ I R1=0.5A+1.2A=1.7A
由题意可知，R1与滑动变阻器R2串联，且滑片P在最右端时，电路电流为I= I″-1.1A-0.2A=1.7A-1.1A-0.2A=0.4A
即I===0.4A解得R2=20Ω故A错误，符合题意；
D．只闭合开关S1，电路总功率最大值为Pmax===14.4W只闭合开关S1，电路总功率最小值为Pmin===4.8W故电路总功率的变化范围为4.8W-14.4W，故D正确，不符合题意。故选A。
知识点三：动态电路电流热效应
【探究重点】
注意电路不同状态等效电路图的应用；注意最值题型的答题思路构建
【例题精讲】
5. (2021·福建中考真题)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“6 V 3.6 W”(电阻不随温度而变化)，电流表的量程为0~3 A。 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，小灯泡与滑动变阻器R串联，定值电阻R0开路。滑片P移到R的中点时，小灯泡恰好正常发光。此时电路电流为
滑动变阻器R的电压
电源电压为
当灯泡被短路，定值电阻R0与滑动变阻器R并联，且滑动变阻器R通过的电流为1A时，电路电功率最大。通过定值电阻R0的电流
此时电路的总电流
电路的最大功率
小灯泡与滑动变阻器R串联，滑动变阻器接入的电阻最大，且定值电阻R0开路使，去。由欧姆定律得，灯泡的电阻
此时电路的电阻
电路的最小电功率
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
故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。
【巩固训练】
6. (2021·甘肃中考真题)如图所示的电路，电源电压恒定不变，灯泡L上标有“12V，6W”的字样，只闭合开关S1，将滑动变阻器R2的滑片P从最右端向左移动一段距离，此过程中电流表示数变化了0.2A，电压表示数变化了2V；再闭合开关S2和S3，电流表示数又变化了1.1A，此时灯泡L恰好正常发光。下列说法中错误的是( )
A．滑动变阻器R2的最大阻值为30
B．电源电压为12V
C．定值电阻R1的阻值为10
D．只闭合开关S1，电路总功率的变化范围为4.8W-14.4W
【答案】A
【解析】
B．由图可知，同时闭合开关S1、S2和S3，滑动变阻器R2被短路，R1与灯泡L并联，只闭合开关S1，R1与滑动变阻器R2串联，灯泡L恰好正常发光，故电源电压为12V，故B正确，不符合题意；
C．只闭合开关S1，R1与滑动变阻器R2串联，滑片P从最右端向左移动一段距离，阻值减小，分压减少，电压表示数变化了2V，则R1两端的电压增加了2V，电流增大0.2A，滑片P移动前电路电流I=, 滑片P移动后电路电流I′==，则有I′-I=-=0.2A解得R1=10Ω故C正确，不符合题意；
A．R1与灯泡L并联，通过灯泡L的电流IL===0.5A通过灯泡R1的电流I R1===1.2A
则电流表示数为I″= IL+ I R1=0.5A+1.2A=1.7A
由题意可知，R1与滑动变阻器R2串联，且滑片P在最右端时，电路电流为I= I″-1.1A-0.2A=1.7A-1.1A-0.2A=0.4A
即I===0.4A解得R2=20Ω故A错误，符合题意；
D．只闭合开关S1，电路总功率最大值为Pmax===14.4W只闭合开关S1，电路总功率最小值为Pmin===4.8W故电路总功率的变化范围为4.8W-14.4W，故D正确，不符合题意。
故选A。
知识点四：多档位问题
【探究重点】
注意档位问题判断的依据
【例题精讲】
7. 如图是学校的自动饮水机的简化电路图，电热丝电阻分别为R0、R，其加热功率为4.4kW，保温功率40W，下列说法不正确的是( )。
A．开关S断开时，电阻R0与R串联；
B．当温度较低时，温控开关S闭合状态进入加热状态；
C．当水沸腾后，温控开关S断开进入保温状态；
D．电阻R在保温状态下的功率大于R0保温状态下的功率
【答案】D。
【解析】ABC、开关S断开时，电阻R0与R串联，A正确；
温控开关S闭合，R0短路，电路为R的简单电路，S断开时，两电阻串联，由电阻的串联规律，电路的电阻较大，根据P=U2R，温控开关S闭合时，为加热状态，B正确；
S断开时，电路的电阻较大，根据P=U2R，为保温状态，C正确；
D、已知其加热功率为4.4kW，故R=U2P加=(220V)24400W=11Ω；
保温功率40W，故有：R+R0=U2P保=(220V)240W=1210Ω。
R0＝1199Ω，故R＜R0；
保温时，根据串联电路各处的电流相等
由P＝I2R，电阻R在保温状态下的功率小于R0保温状态下的功率，D错误；故选：D。
【巩固训练】
8. 小强的爸爸从网上买回一个电热水壶，铭牌上的几个参数如图所示。该电热水壶中发热体的电阻为 ______ Ω，正常工作的电流是 ______ A；若要临时接在我国的家庭电路中使用，并能使它正常工作，需要在它的外部 ______ (选填“串联”或“并联”)一个 ______ Ω 的电阻。
【答案】 ①. 50 ②. 4 ③. 串联 ④. 5
【解析】[1]电热水壶中发热体的电阻=50Ω
[2]正常工作的电流=4A
[3][4]我国照明电路的电压为220V＞200V
所以电热水壶正常工作时需要串联一个电阻R′分压，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，串联电阻两端的电压U串=U-U额=220V-200V=20V
因串联电路中各处的电流相等，串联电阻的阻值=5Ω
1. (2021·湖南常德市·中考真题)某型号电饭煲有加热和保温功能，图甲所示为其内部电路原理图，图乙是该电饭煲工作时电功率与时间的关系图像，关于电饭煲工作时下列说法中正确的是( )
A．开关S接触点2时，电饭煲处于加热状态
B．开关S接触点1时，电饭煲处于保温状态
C．电饭煲处于加热状态时的功率是800W
D．保温状态下电饭煲1min消耗200J的电能
【答案】C
【解析】
AB．总电压保持不变，根据可知，电路中的总电阻越大，发热功率越小，因此开关S接触点1时，电路中接入的电阻最小，电饭煲处于加热状态；开关S接触点2时，电路中接入的电阻最大，电饭煲处于保温状态，故AB错误；
C．如图乙所示，在0~10min内，饭煲处于加热状态，功率为800W，故C正确；
D．如图乙所示，在10~20min内，饭煲处于保温状态，功率为200W，消耗的电能为W=Pt=200W×10×60s=1.2×105J
故D错误。故选C。
2. (2021·黑龙江中考真题)如图所示的电路中，电源电压为4.5V且保持不变，电流表量程为“0～0.6A”，电压表量程为“0～3V”，小灯泡标有“3V 1.2W”字样(不考虑温度对灯丝电阻的影响)，滑动变阻器上标有“20Ω 1A”字样。闭合开关，在保证电路元件安全情况下，下列说法正确的是( )
A．电压表的示数变化范围是“1.5～3V”
B．滑动变阻器接入电路的阻值变化范围是“3.75～15Ω”
C．小灯泡的最小功率是0.6W
D．电路总功率变化范围是“1.2～1.8W”
【答案】AB
【解析】
A．当小灯泡正常发光时，小灯泡的最大为电压为3V，则滑动变阻器的电压为1.5V，根据电压表的测量范围可知，最大的电压为3V，故A正确；
B．当滑动变阻器的阻值最小，电压表的示数最小时，电流最大，最大电流为此时滑动变阻器的阻值为
当滑动变阻器两端电压最大时，滑动变阻器的阻值最大，滑动变阻器的最大电压为3V，此时灯泡的电压为1.5V则灯泡的电阻为
根据串联分压，电压值比即为电阻之比，故滑动变阻器的最大值为15Ω，故B正确；
C．小灯泡的最小功率是故C错误；
D．电路总功率最小值为电路的最大电功率为故D错误。故选AB。
3. 小华利用电能表和手表估测规格为“220V 1100W”电水壶的实际功率，电能表表盘如图所示。
(1)在此电水壶中加水，将其接入电路并工作，数出电能表转盘在3min内转过320圈，则：①电能表的示数变为_____kW·h。②电水壶烧水是利用了电流的_____效应；③电路的实际电功率是 ____W。
(2)上一问中算出的电路实际电功率_______电水壶额定功率(选填“大于”、“等于”或“小于”)，造成此大小关系的原因是：________。
【答案】 (1). 3512.1 (2). 热 (3). 2000 (4). 大于 (5). 电路中还有其他用电器在工作
【解析】(1)[1]电能表的转盘在3min内转过320圈，电路消耗电能0.1kW·h，电能表最后一位为小数，则读数为3512.1kW·h。
[2]电水壶烧水是利用了电流的热效应。
[3]由电能表参数可计算电水壶消耗电能为
则可求实际功率为
(2)[4][5]电热水壶额定功率为1100W，则所求实际功率大于额定功率，可能是电路中还接入了其他用电器。
4. (2021·福建中考真题)某手机电池容量为4200 mAh，，电池电压为3.7 V。用一个标有“输出5 V 4 A”的快速充电器，将手机电池从零电量充满。充电效率为84%，需要______min。快充充电线比普通手机充电线要粗一些，这是因为正常工作时，通过快充充电线的______较大。
【答案】55.5 电流
【解析】
[1]手机电池充满电需要的电能为
设需要充电时间为t1，则 代入数据解得
[2]快充充电线的电流比普通手机电流要大，所以充电线要粗一些，使得导线电阻要小一些，可以减小电流热效应产生的热量。
5. 如图是一款USB迷你型小风扇，说明书上标有“”字样，电动机线圈阻值为。则小风扇正常工作消耗的电能是______，电动机线圈产生的热量为______。
【答案】180 1.5
【解析】[1]根据可知，小风扇正常工作消耗的电能是
[2]正常工作时电流为
则电动机线圈产生的热量为
6. (2021·内蒙古中考真题)中国的厨艺最讲究“火候”二字，图甲所示的智能蛋糕机就是采用智能化技术控制制作过程不同时间段的温度，制作出口感好、营养价值高的蛋糕。该蛋糕机的部分参数如下表所示。
蛋糕机部分参数表
U额=220V
额定功率/W
中温440
高温880
(1)求该蛋糕机正常工作时中温挡和高温挡的电流之比；
(2)求该蛋糕机正常工作处于中温档时电路的总电阻；
(3)小明课下查得其实际工作的简化电路图如图乙所示，S1为单刀开关，S2为单刀多掷开关，R1、R2为电加热丝。请判断蛋糕机处于高温、中温、低温挡时开关S1、S2所处的状态；并计算该蛋糕机低温挡的额定功率。
【答案】(1)1:2；(2)110Ω；(3)高温挡，S1闭合，S2连接触点2；中温挡，S1闭合，S2连接触点1；低温挡，S1断开，S2连接触点3； 220W
【解析】
(1)由P=UI可得，蛋糕机正常工作时中温挡和高温挡的电流之比====
即该蛋糕机正常工作时中温挡和高温挡的电流之比1:2。
(2)由P=UI=可得蛋糕机正常工作处于中温档时电路的总电阻R中===110Ω
即中温档时电路的总电阻为110Ω。
(3)由P=UI=可知，电压一定，电路中电阻越大，电功率越小。当S1闭合，S2连接触点2时，R1和R2并联，并联总电阻最小，为高温挡；当S1断开，S2连接触点3时，电阻R1和R2串联，串联总电阻最大，处于低温挡；当S1闭合，S2连接触点1时，电路中只有R1，为中温挡。
高温挡的额定功率为880W，则R1和R2并联的总电阻R并===55Ω
中温挡时，电路中只有R1，中温档时电路的总电阻为110Ω，即R1=110Ω，则+=+=55Ω
解得R2=110Ω 低温挡时，电阻R1和R2串联，R1和R2串联的总电阻R串= R1+R2=110Ω+110Ω=220Ω
则低温挡的额定功率为P低===220W即该蛋糕机低温挡的额定功率为220W。
1. (2021·黑龙江齐齐哈尔市·中考真题)如图所示，电源电压保持不变，电压表选择“”量程，电流表选择“”量程，电阻阻值为，滑动变阻器规格为“”，闭合开关S，在保证各元件安全的条件下，移动滑片P的过程中，下列说法正确的是( )
A．电流表的变化范围是
B．电压表的变化范围是
C．滑动变阻器的阻值变化范围是
D．该电路的最大总功率是
【答案】BC
【解析】
从电路图中可以看出，电阻与滑动变阻器串联，电流表测量电路电流，电压表测量电阻电压。
A．当电压表的示数为3V时，电路电流最大为
当滑动变阻器接入电阻为20Ω时，电路电流最小为
因此电流表的变化范围是故A错误；
B．当滑动变阻器接入电阻为20Ω时，电阻电压最小为
因此电压表的变化范围是故B正确；
C．当电压表示数为3V时，滑动变阻器接入的电阻最小为
因此滑动变阻器的阻值变化范围是故C正确；
D．该电路的最大总功率是 故D错误。故选BC。
2. (2020·山东菏泽市·九年级三模)已知一台直流电动机两端的电压为6V，通过电动机的电流为2A。线圈的电阻为0.5Ω。则在1min内电动机消耗的电能及产生的热量分别
A．720J 、720J B．720J、600J C．720J 、120J D．600J、120J
【答案】C
【解析】
在1min内电动机消耗的电能
W=UIt=6V×2A×60s=720J
电动机产生的热量
Q=I2Rt=(2A)2×0.5Ω×60s=120J
故选C。
3. (2021·江苏泰州市·中考真题)A、B两只灯泡的额定电压均为6V，通过它们的电流随两端电压变化关系如图所示，下列选项正确的是( )
A．A、B两灯泡的电阻均随灯泡两端电压的增大而减小
B．将两灯并联接在3V的电源两端，A、B两灯的实际功率之比为2：1
C．将两灯串联接在某电源两端，使B灯恰好正常发光，电源两端电压为9V
D．将5Ω的电阻与B灯串联接在6V的电源两端，该电阻消耗的功率为0.8W
【答案】D
【解析】
A．由图可知，电流增大，电压变大，曲线的斜率变大，说明电阻变大，故两灯泡的电阻均随灯泡两端电压的增大而增大，故A错误；
B．将两灯并联接在3V的电源两端，两灯电压都是3V，A电流0.7A，B电流0.3A，所以A、B两灯的实际功率之比为故B错误；
C．使B灯恰好正常发光，所以B电压6V，电流0.5A，此时A电压2V，两灯串联，电源电压为U=6V+2V=8V
故C错误；
D．如果电阻功率为0.8W，则电阻分压为电源电压6V，B分压为4V，此时电流0.4A，流过电阻电流为故电阻功率确实为0.8W，故D正确。故选D。
4. 如图所示的电路中，只闭合S1时，通过R2的电流是1.5 A，R1＝30 Ω，R2＝20 Ω．求：
(1)电源电压是多大；
(2)只闭合S2时，通电20 s电流通过R1产生的电热是多少；
(3)使开关通断情况发生变化，整个电路消耗的最小电功率P和最大电功率P′之比是多少．
【答案】(1)30V；(2)216J；(3)6：25．
【解析】
(1)由图知，当只闭合开关S1时，只有R2接入电路，
根据欧姆定律可得，电源电压为：
U=U2=IR2=1.5A×20Ω=30V；
(2)当只闭合S2时，R1与R2串联，电路的总电阻：R=R1+R2=30Ω+20Ω=50Ω；
此时电路中的电流：；
通电20s电流通过R1产生的电热：Q=I12R1t=(0.6A)2×30Ω×20s=216J；
(3)当只闭合S2时，R1与R2串联，总电阻最大，电路中电流最小，整个电路消耗的功率最小，由(2)可知，电流中的最小电流I小=0.6A，
则整个电路消耗的最小电功率：P=UI小=30V×0.6A=18W；
当S1、S3闭合，S2断开时，R1与R2并联，总电阻最小，电流最大，此时电路消耗的功率最大，则R1与R2并联时整个电路消耗的最大电功率：；
所以，整个电路消耗的最小电功率P和最大电功率P′之比：．
额定电压
220V
额定频率
50Hz
搅拌电机功率
900W
料桶电机功率
加热功率
1000W
5. 图甲所示是某型号双向双动式和面机。主要结构为：加热器、一个能带动搅拌器正转和反转的电动机、一个带动料桶的电动机。使用时，先给水加热到适宜的温度，然后将面粉倒入，带动搅拌器和料筒的两电动机即交替工作。下表是这个和面机的主要技术参数，图乙是和面机正常工作时搅拌电机和料桶电机交替工作的P﹣t图象。
(1)若在手柄A处用力将机头掀起，请在图甲中画出掀起机头时所用的最小动力。
(2)若和面需用60℃的热水，若取1.5kg20℃的水，则需要加热多长时间开始和面？[设无热损失，c水＝4.2×103J/(kg•℃)]
(3)为了测量和面机料桶电机的功率，小明将家里的其它用电器都关闭，他观察到和面机电机正常工作12min，家里标有“3000r/kW•h”字样的电能表转盘转过了480转。计算料桶电机的功率多大？
【解析】(1)由图可知，阻力是机头的重力，图中其力臂一定，支点位于其转轴处，动力的作用点在A点，由F1•L1＝F2•L2可知，
在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小，
图中支点在O点，因此OA作为动力臂最长，过A点沿垂直于OA的方向画出动力F，如下图所示：
(2)水吸收的热量：
Q吸＝c水m(t﹣t0)＝4.2×103J/(kg•℃)×1.5kg×(60℃﹣20℃)＝2.52×105J，
无热损失时，消耗的电能：W＝Q吸＝2.52×105J，
由P=Wt可得，需要的加热时间：t′=WP加热=2.52×105J1000W=252s；
(3)“3000r/kW•h”表示电路中每消耗1kW•h电能，电能表转盘就转过3000r，
则电能表转盘转过了480转消耗的电能：W′=480r3000r/kW⋅ℎ=850kW•h=850×3.6×106J＝5.76×105J，
由图乙可知，在12min内，搅拌电机工作了8min，料桶电机的工作时间是4min，
搅拌电机消耗的电能：W搅＝P搅t搅＝900W×8×60s＝4.32×105J，
料桶电机消耗的电能：W料桶＝W﹣W搅＝5.76×105J﹣4.32×105J＝1.44×105J，
料桶电机的功率：P料桶=W料筒t料筒=1.44×105J4×60s=600W。
1. (2021·四川眉山市·中考真题)如图所示，电源电压为保持不变，，，灯泡L标有“”字样，假定灯丝电阻不变。下列说法中正确的是( )
A．灯泡L正常工作时的电阻为
B．当只闭合开关时，电阻消耗的功率为
C．如果开关、和同时闭合，灯泡L短路不工作
D．此电路消耗的最大电功率与最小电功率之比为
【答案】D
【解析】A．由得，灯泡L正常工作时的电阻为故A错误；
B．当只闭合开关时，电阻与灯泡L串联，此时电路的总电阻为
电路的电流电阻消耗的功率故B错误；
C．如果开关、和同时闭合，电阻被短路，电阻与灯泡L并联，故C错误；
D．当只闭合开关时，电阻与灯泡L串联，此时电路的总电阻最大为
电路的电流电路消耗的功率最小
如果开关、和同时闭合，电阻被短路，电阻与灯泡L并联，此时电路电阻最小为电路的功率最大为
此电路消耗的最大电功率与最小电功率之比为故D正确。故选D。
2. 电动自行车有行驶工作、蓄电池充电两种状态，局部电路图如图所示．断开S后，充电插口可以外接充电器对蓄电池进行充电．电功自行车行驶过程中，其电动机正常工作电压为48V，此时通过电动机线圈的电流为5A．电动机线圈的电阻是0.5Ω，下列说法正确的是
A．对蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的用电器
B．电动自行车的电动机是把电能全部转化为机械能
C．电动机正常工作1min，电流通过线圈所产生的热量为14400J
D．电动机正常工作lmin，消耗的电能为14400J
【答案】AD
【解析】
A、对蓄电池充电时，蓄电池消耗了电能，蓄电池相当于电路中的用电器，故A正确；
B、电动自行车的电动机是把电能大部分转化为机械能和小部分内能，故B错误；
C、电动机正常工作lmin，电流通过线圈所产生的热量：
，故C错误；
D、电动机正常工作lmin，消耗的电能： ，故D正确．
故选AD．
3. (2021·河北中考真题)如图所示电路，电源电压不变，滑动变阻器R2的最大阻值与R1的阻值均为R0，a、b、c分别为电阻(阻值均为R0)、电流表、电压表其中之一，且不相同。当S1、S3闭合时，移动滑片P，电路中消耗的功率始终为I02R0，下列有关说法正确的是( )
A．b一定是电流表，c一定是电压表
B．开关都闭合时，电路消耗功率为2I02R0
C．只闭合S1，若b为电压表，P向右移动，b的示数可能变小
D．将a、c互换，开关都闭合时，电路中的电流可能为3I0
【答案】BD
【解析】
A．当S1、S3闭合时，电阻R1开路。移动滑片P，电路中消耗的功率始终为I02R0，说明此时电路中滑动变阻器被短路，故c一定是电流表。若a是电压表，则整个电路相当于开路，故不符合题意，因此a是电阻，b是电压表，故A错误；
B．开关都闭合时，电阻与R1并联，滑动变阻器被短路，电路的总电阻为电路中的电流
电路消耗功率为故B正确；
C．只闭合S1，电阻R1开路，滑动变阻器 R2与电阻串联。若b为电压表，电压表测量滑动变阻器R2电压，P向右移动，R2接入的阻值变大，b的示数会变大，故C错误；
D．将a、c互换，开关都闭合时，电阻R1被短路，电阻与滑动变阻器R2并联，当动变阻器R2接入的电阻为 时，电路中的电流为3I0，故D正确。
故选BD。
4. (2021·湖北恩施土家族苗族自治州·中考真题)如图所示，电源电压6V保持不变，R1=10Ω，R2=20Ω，R3=30Ω，若只闭合S2、R1与R2两端电压之比为______；若同时闭合三个开关，R2与R3电流之比为______；电路中的最大功率可达______W。
【答案】1:2 3:2 3
【解析】
[1]由图，闭合S2时，R1、R2串联，根据串联分压
[2]同时闭合三个开关，R2、R3并联，R1被短路，根据并联分流
[3]同时闭合三个开关时，R2、R3并联，R1被短路，电路总电阻最小，电路中有最大功率
5. 如图所示是额定电压为220V的理发用电吹风的典型电路，其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，且电动机的额定功率为120W。
(1)要送冷风，选择开关应放在______位置；要送热风，选择开关应放在______位置(填“A”、“B”或“C”)；
(2)若电吹风在额定电压下工作，送冷风时，通电8min电流所做的功为______J；
(3)若电吹风在额定电压下工作，送热风时电路消耗的总功率为560W，则电热丝R的阻值为______Ω，通过电热丝的电流______A，5min电流通过电热丝产生的热量______J。
【答案】B A 5.76×104J 110 2 1.32×105J
【解析】(1)[1][2]送冷风只有电动机工作，所以开关应放到B位置；送热风时电动机和加热丝同时工作，开关应放到A处位置。
(2)[3]根据得
(3)[4][5][6]电热丝和电动机并联，电热丝的额定电压为220V，电热丝的功率为
根据得电热丝的电流
电热丝产生的热量
6. (2021·湖北十堰市·中考真题)如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡L正常发光时的电阻为10Ω，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P从a端滑至b端的过程中，电流表示数与两电压表示数的关系图像如图乙所示。求：
(1)小灯泡的额定功率和定值电阻R0的阻值；
(2)滑动变阻器的最大阻值；
(3)电路总功率的最大值和最小值。
【答案】(1)1.6W，10Ω；(2)25Ω；(3)3.2W，1.6W
【解析】
解：(1)当闭合开关S，滑动变阻器的滑片P在a端时，滑动变阻器阻值最大，此时滑动变阻器、R0和灯泡串联接入电路中，此时电路中电流最小，电压表V1测量L的电压，示数为1V，电压表V2测量R0和L的总电压，示数为3V，串联电路电流处处相等，所以此时电路中的电流为I=0.2A，L的电压为UL=1V，R0的电压为U0=2V，当闭合开关S，滑动变阻器的滑片P在b端时，滑动变阻器接入电路阻值为0，此时R0和灯泡串联接入电路，根据欧姆定律可知，此时电路中电流最大，根据乙图可知此时电流为0.4A，电压表V1测量L的电压，示数为4V，电压表V2测量R0和L的总电压，示数为8V；所以此时电路中的电流为I'=0.4A，L的电压为UL'=4V，R0的电压为U0'=4V，当闭合开关S，滑动变阻器的滑片P在b端时，根据欧姆定律可知此时灯泡L的电阻为
根据题意，此时灯泡正常发光，所以灯泡的额定功率为P额=UL'I'=4V×0.4A=1.6W
定值电阻R0的阻值为
(2)当闭合开关S，滑动变阻器的滑片P在b端时，此时滑动变阻器接入阻值为0，此时R0和灯泡串联接入电路中，电源电压U电=UL'+U0'=4V+4V=8V滑片在a时，变阻器分压U滑=U电-U0-UL=8V-2V-1V=5V滑动变阻器的最大阻值
(3)电路总功率的最大值为P大=U电I'=8V×0.4A=3.2W电路总功率的最小值为P小=U电I=8V×0.2A=1.6W
3 电热器 电流的热效应
第2讲 焦耳定律的应用
[学习目标]
1. 进一步掌握电流的热效应；
2. 知道电热的利用和防止。
1． 电热的利用：电热毯、电熨斗、电烤箱等；
2． 电热的防止：电视机后盖有很多孔是为了通风散热，电脑运行时也需要风扇及时散热。
3． 对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能全部转化为内能(Q＝W)，这时以下公式均成立Q=UIt，
Q=t，Q=Pt；对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为其他形式的能量。求Q时只能用Q=I2Rt。
4． 在串联电路和并联电路中，电流产生的总热量等于部分电热之和；
5． 串联电路中，各部分电路的热量与其电阻成正比，即=；
6． 并联电路中，各部分电路的热量与其电阻成反比，即=。
一、 焦耳定律
1． 内容：电流通过导体产生热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电的时间成正比。
2． 公式：Q=I2Rt。从焦耳定律公式可知，电流通过导体产生的热量跟电流强度的平方成正比、跟导体的电阻成正比、跟通电时间成正比。若电流做的功全部用来产生热量。即W=UIt。根据欧姆定律，有W=I²Rt。需要说明的是是从欧姆定律推导出来的，只能在电流所做功将电能全部转化为热能的条件下才成立(纯电阻电路)。例如对电炉、电烙铁这类用电器，这两公式和焦耳定律才是等效的。
3． 使用焦耳定律公式进行计算时，公式中的各物理量要对应于同一导体或同一段电路，与欧姆定律使用时的对应关系相同。当题目中出现几个物理量时，应将它们加上角码，以示区别。注意:W=Pt=UIt适用于所有电路，而只用于纯电阻电路(全部用于发热)。
4． 在串联电路中，由于通过导体的电流相等，通电时间也相等，根据焦耳定律可知电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比。在并联电路中，由于导体两端的电压相等，通电时间也相等，根据焦耳定律可知电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成反比。
二、 电热Q与电能W的关系
1． 在纯电阻电路中，Q=W。在纯电阻电路中，电流通过导体做功，将电能全部转化成内能，所以产生的电热与消耗的电能相等。
2． 在非纯电阻电路中，Q
1． 电热功率：电流通过导体时在单位时间内产生热量的多少叫电热功率，结合焦耳定律可得，电热功率P热=Q / t=I2R。
2． 电热的利用：主要利用电热来加热升温。电热器具有清洁、无污染、热效率高，且便于控制和调节的优点。
3． 电热的防止：只要用电器中的导体有电阻，电流通过时就会有热效应产生，而对于有些设备，这些电热会使用电器不能正常工作，并且使绝缘材料迅速老化，造成危害，需要减少电热的产生或者加快散热的速度。如电视机的散热窗、电脑里的风扇等，都是为防止由于电热使温度过高导致设备性能降低甚至损坏而采取的散热措施。
知识点一：电流热效应的应用
【探究重点】
利用电热的例子：热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。
防止电热的例子：电视机外壳的散热窗；计算机内的散热风扇、电动机外壳的散热片等。
【例题精讲】
1. (2021·辽宁辽宁·中考真题)如图所示的自制便携式封口机，使用电压为3V的电源，接通电路发热电阻温度升高，利用电流的______实现高温封口。阻值为1Ω的发热电阻10s内产生______J的热量。封口时总是把塑料袋烫坏，应将发热电阻换成阻值更______(填“大”或“小”)的。
【答案】热效应；90；大。
【解析】[1]封口机是利用电流的热效应工作的，在电流通过时，电路中的电阻发热温度升高从而达到工作目的。
[2]10s内，封口机产生的热量：；
[3]封口时把塑料袋烫坏是因为封口时产生的热量太多，据知，在电压和时间相同时，电阻越大，产生的热量越少，所以应将发热电阻换成阻值更大。
【巩固训练】
2. 如图甲所示的电煮锅，可以通过控制开关实现高、中、低三档加热，其简化电路图如图乙所示。R1、R2、R3 均为电热丝，R1=160Ω，R1>R2，电煮锅的部分参数如下表， 求：
(1)在额定电压下使用中温档加热时电路中的电流；( )
(2)电煮锅低温档功率；( )
(3)若电煮锅在额定电压下使用高温档加热，用时15min将2L水从12℃升高到100℃，则该电煮锅的电热效率为_______%。[c 水=4.2×103J/(kg·℃)]
【答案】 ①. 2A ②. 242W ③. 67.9
【解析】(1)[1]在额定电压下使用中温档加热时电路中的电流=2A
(2)[2]当S接高温挡触点时，电路为R3的简单电路，R3的阻值R3==40Ω
当S接低温挡触点时，R1、R3串联，则电煮锅的低温挡功率=242W
(3)[3]水的体积V=2L=2dm3=2×10-3m3水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg
水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×2kg×(100℃-12℃)=7.392×105J
高温档消耗的电能W=P高t=1210W×15×60s=1.089×106J
该电煮锅的电热效率为≈67.9%
知识点二：电流热效应图像问题
【探究重点】
注意图像含义的理解；注意方程组思想在图像题中的应用
【例题精讲】
3. (2020·营口)如图甲所示的电路中，电源电压不变，R0为定值电阻，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器R消耗的电功率随电流变化的关系如图乙所示。图乙中的a、b两点与图甲中滑动变阻器的滑片在a、b两位置时相对应。下列说法正确的是( )
A. 滑动变阻器的滑片在a点与b点时，电路的总功率之比是1∶2；
B. 电源电压为12V；
C. 滑动变阻器消耗的最大电功率为3.6W；
D. 电路消耗的最大电功率为7.2W
【答案】BC。
【解析】A．串联电路中总电压不变，所以电路中总功率之比：；故A错误；
B． 假设总电压为U，当滑片位于a端时，利用公式，可计算滑动变阻器的电压为4V，则总电压为：
当滑片位于b端时，可计算滑动变阻器的电压为8V，则总电压为：
由①=②可解得，代入①可解得U=12V，故B正确；
C．当滑动变阻器接入电路中的电阻为R时，电路中的电流：则滑动变阻器消耗的电功率：
所以当时，滑动变阻器功率最大，最大是：；故C正确；
D．由可知，当总电阻最小时，总功率最大，也就是说滑动变阻器阻值是0，此时电路的最大功率： ；故D错误。故选BC。
【巩固训练】
4. (2021·甘肃中考真题)如图所示的电路，电源电压恒定不变，灯泡L上标有“12V，6W”的字样，只闭合开关S1，将滑动变阻器R2的滑片P从最右端向左移动一段距离，此过程中电流表示数变化了0.2A，电压表示数变化了2V；再闭合开关S2和S3，电流表示数又变化了1.1A，此时灯泡L恰好正常发光。下列说法中错误的是( )
A．滑动变阻器R2的最大阻值为30
B．电源电压为12V
C．定值电阻R1的阻值为10
D．只闭合开关S1，电路总功率的变化范围为4.8W-14.4W
【答案】A
【解析】
B．由图可知，同时闭合开关S1、S2和S3，滑动变阻器R2被短路，R1与灯泡L并联，只闭合开关S1，R1与滑动变阻器R2串联，灯泡L恰好正常发光，故电源电压为12V，故B正确，不符合题意；
C．只闭合开关S1，R1与滑动变阻器R2串联，滑片P从最右端向左移动一段距离，阻值减小，分压减少，电压表示数变化了2V，则R1两端的电压增加了2V，电流增大0.2A，滑片P移动前电路电流I=, 滑片P移动后电路电流I′==，则有I′-I=-=0.2A解得R1=10Ω故C正确，不符合题意；
A．R1与灯泡L并联，通过灯泡L的电流IL===0.5A通过灯泡R1的电流I R1===1.2A
则电流表示数为I″= IL+ I R1=0.5A+1.2A=1.7A
由题意可知，R1与滑动变阻器R2串联，且滑片P在最右端时，电路电流为I= I″-1.1A-0.2A=1.7A-1.1A-0.2A=0.4A
即I===0.4A解得R2=20Ω故A错误，符合题意；
D．只闭合开关S1，电路总功率最大值为Pmax===14.4W只闭合开关S1，电路总功率最小值为Pmin===4.8W故电路总功率的变化范围为4.8W-14.4W，故D正确，不符合题意。故选A。
知识点三：动态电路电流热效应
【探究重点】
注意电路不同状态等效电路图的应用；注意最值题型的答题思路构建
【例题精讲】
5. (2021·福建中考真题)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“6 V 3.6 W”(电阻不随温度而变化)，电流表的量程为0~3 A。 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，小灯泡与滑动变阻器R串联，定值电阻R0开路。滑片P移到R的中点时，小灯泡恰好正常发光。此时电路电流为
滑动变阻器R的电压
电源电压为
当灯泡被短路，定值电阻R0与滑动变阻器R并联，且滑动变阻器R通过的电流为1A时，电路电功率最大。通过定值电阻R0的电流
此时电路的总电流
电路的最大功率
小灯泡与滑动变阻器R串联，滑动变阻器接入的电阻最大，且定值电阻R0开路使，去。由欧姆定律得，灯泡的电阻
此时电路的电阻
电路的最小电功率
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
故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。
【巩固训练】
6. (2021·甘肃中考真题)如图所示的电路，电源电压恒定不变，灯泡L上标有“12V，6W”的字样，只闭合开关S1，将滑动变阻器R2的滑片P从最右端向左移动一段距离，此过程中电流表示数变化了0.2A，电压表示数变化了2V；再闭合开关S2和S3，电流表示数又变化了1.1A，此时灯泡L恰好正常发光。下列说法中错误的是( )
A．滑动变阻器R2的最大阻值为30
B．电源电压为12V
C．定值电阻R1的阻值为10
D．只闭合开关S1，电路总功率的变化范围为4.8W-14.4W
【答案】A
【解析】
B．由图可知，同时闭合开关S1、S2和S3，滑动变阻器R2被短路，R1与灯泡L并联，只闭合开关S1，R1与滑动变阻器R2串联，灯泡L恰好正常发光，故电源电压为12V，故B正确，不符合题意；
C．只闭合开关S1，R1与滑动变阻器R2串联，滑片P从最右端向左移动一段距离，阻值减小，分压减少，电压表示数变化了2V，则R1两端的电压增加了2V，电流增大0.2A，滑片P移动前电路电流I=, 滑片P移动后电路电流I′==，则有I′-I=-=0.2A解得R1=10Ω故C正确，不符合题意；
A．R1与灯泡L并联，通过灯泡L的电流IL===0.5A通过灯泡R1的电流I R1===1.2A
则电流表示数为I″= IL+ I R1=0.5A+1.2A=1.7A
由题意可知，R1与滑动变阻器R2串联，且滑片P在最右端时，电路电流为I= I″-1.1A-0.2A=1.7A-1.1A-0.2A=0.4A
即I===0.4A解得R2=20Ω故A错误，符合题意；
D．只闭合开关S1，电路总功率最大值为Pmax===14.4W只闭合开关S1，电路总功率最小值为Pmin===4.8W故电路总功率的变化范围为4.8W-14.4W，故D正确，不符合题意。
故选A。
知识点四：多档位问题
【探究重点】
注意档位问题判断的依据
【例题精讲】
7. 如图是学校的自动饮水机的简化电路图，电热丝电阻分别为R0、R，其加热功率为4.4kW，保温功率40W，下列说法不正确的是( )。
A．开关S断开时，电阻R0与R串联；
B．当温度较低时，温控开关S闭合状态进入加热状态；
C．当水沸腾后，温控开关S断开进入保温状态；
D．电阻R在保温状态下的功率大于R0保温状态下的功率
【答案】D。
【解析】ABC、开关S断开时，电阻R0与R串联，A正确；
温控开关S闭合，R0短路，电路为R的简单电路，S断开时，两电阻串联，由电阻的串联规律，电路的电阻较大，根据P=U2R，温控开关S闭合时，为加热状态，B正确；
S断开时，电路的电阻较大，根据P=U2R，为保温状态，C正确；
D、已知其加热功率为4.4kW，故R=U2P加=(220V)24400W=11Ω；
保温功率40W，故有：R+R0=U2P保=(220V)240W=1210Ω。
R0＝1199Ω，故R＜R0；
保温时，根据串联电路各处的电流相等
由P＝I2R，电阻R在保温状态下的功率小于R0保温状态下的功率，D错误；故选：D。
【巩固训练】
8. 小强的爸爸从网上买回一个电热水壶，铭牌上的几个参数如图所示。该电热水壶中发热体的电阻为 ______ Ω，正常工作的电流是 ______ A；若要临时接在我国的家庭电路中使用，并能使它正常工作，需要在它的外部 ______ (选填“串联”或“并联”)一个 ______ Ω 的电阻。
【答案】 ①. 50 ②. 4 ③. 串联 ④. 5
【解析】[1]电热水壶中发热体的电阻=50Ω
[2]正常工作的电流=4A
[3][4]我国照明电路的电压为220V＞200V
所以电热水壶正常工作时需要串联一个电阻R′分压，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，串联电阻两端的电压U串=U-U额=220V-200V=20V
因串联电路中各处的电流相等，串联电阻的阻值=5Ω
1. (2021·湖南常德市·中考真题)某型号电饭煲有加热和保温功能，图甲所示为其内部电路原理图，图乙是该电饭煲工作时电功率与时间的关系图像，关于电饭煲工作时下列说法中正确的是( )
A．开关S接触点2时，电饭煲处于加热状态
B．开关S接触点1时，电饭煲处于保温状态
C．电饭煲处于加热状态时的功率是800W
D．保温状态下电饭煲1min消耗200J的电能
【答案】C
【解析】
AB．总电压保持不变，根据可知，电路中的总电阻越大，发热功率越小，因此开关S接触点1时，电路中接入的电阻最小，电饭煲处于加热状态；开关S接触点2时，电路中接入的电阻最大，电饭煲处于保温状态，故AB错误；
C．如图乙所示，在0~10min内，饭煲处于加热状态，功率为800W，故C正确；
D．如图乙所示，在10~20min内，饭煲处于保温状态，功率为200W，消耗的电能为W=Pt=200W×10×60s=1.2×105J
故D错误。故选C。
2. (2021·黑龙江中考真题)如图所示的电路中，电源电压为4.5V且保持不变，电流表量程为“0～0.6A”，电压表量程为“0～3V”，小灯泡标有“3V 1.2W”字样(不考虑温度对灯丝电阻的影响)，滑动变阻器上标有“20Ω 1A”字样。闭合开关，在保证电路元件安全情况下，下列说法正确的是( )
A．电压表的示数变化范围是“1.5～3V”
B．滑动变阻器接入电路的阻值变化范围是“3.75～15Ω”
C．小灯泡的最小功率是0.6W
D．电路总功率变化范围是“1.2～1.8W”
【答案】AB
【解析】
A．当小灯泡正常发光时，小灯泡的最大为电压为3V，则滑动变阻器的电压为1.5V，根据电压表的测量范围可知，最大的电压为3V，故A正确；
B．当滑动变阻器的阻值最小，电压表的示数最小时，电流最大，最大电流为此时滑动变阻器的阻值为
当滑动变阻器两端电压最大时，滑动变阻器的阻值最大，滑动变阻器的最大电压为3V，此时灯泡的电压为1.5V则灯泡的电阻为
根据串联分压，电压值比即为电阻之比，故滑动变阻器的最大值为15Ω，故B正确；
C．小灯泡的最小功率是故C错误；
D．电路总功率最小值为电路的最大电功率为故D错误。故选AB。
3. 小华利用电能表和手表估测规格为“220V 1100W”电水壶的实际功率，电能表表盘如图所示。
(1)在此电水壶中加水，将其接入电路并工作，数出电能表转盘在3min内转过320圈，则：①电能表的示数变为_____kW·h。②电水壶烧水是利用了电流的_____效应；③电路的实际电功率是 ____W。
(2)上一问中算出的电路实际电功率_______电水壶额定功率(选填“大于”、“等于”或“小于”)，造成此大小关系的原因是：________。
【答案】 (1). 3512.1 (2). 热 (3). 2000 (4). 大于 (5). 电路中还有其他用电器在工作
【解析】(1)[1]电能表的转盘在3min内转过320圈，电路消耗电能0.1kW·h，电能表最后一位为小数，则读数为3512.1kW·h。
[2]电水壶烧水是利用了电流的热效应。
[3]由电能表参数可计算电水壶消耗电能为
则可求实际功率为
(2)[4][5]电热水壶额定功率为1100W，则所求实际功率大于额定功率，可能是电路中还接入了其他用电器。
4. (2021·福建中考真题)某手机电池容量为4200 mAh，，电池电压为3.7 V。用一个标有“输出5 V 4 A”的快速充电器，将手机电池从零电量充满。充电效率为84%，需要______min。快充充电线比普通手机充电线要粗一些，这是因为正常工作时，通过快充充电线的______较大。
【答案】55.5 电流
【解析】
[1]手机电池充满电需要的电能为
设需要充电时间为t1，则 代入数据解得
[2]快充充电线的电流比普通手机电流要大，所以充电线要粗一些，使得导线电阻要小一些，可以减小电流热效应产生的热量。
5. 如图是一款USB迷你型小风扇，说明书上标有“”字样，电动机线圈阻值为。则小风扇正常工作消耗的电能是______，电动机线圈产生的热量为______。
【答案】180 1.5
【解析】[1]根据可知，小风扇正常工作消耗的电能是
[2]正常工作时电流为
则电动机线圈产生的热量为
6. (2021·内蒙古中考真题)中国的厨艺最讲究“火候”二字，图甲所示的智能蛋糕机就是采用智能化技术控制制作过程不同时间段的温度，制作出口感好、营养价值高的蛋糕。该蛋糕机的部分参数如下表所示。
蛋糕机部分参数表
U额=220V
额定功率/W
中温440
高温880
(1)求该蛋糕机正常工作时中温挡和高温挡的电流之比；
(2)求该蛋糕机正常工作处于中温档时电路的总电阻；
(3)小明课下查得其实际工作的简化电路图如图乙所示，S1为单刀开关，S2为单刀多掷开关，R1、R2为电加热丝。请判断蛋糕机处于高温、中温、低温挡时开关S1、S2所处的状态；并计算该蛋糕机低温挡的额定功率。
【答案】(1)1:2；(2)110Ω；(3)高温挡，S1闭合，S2连接触点2；中温挡，S1闭合，S2连接触点1；低温挡，S1断开，S2连接触点3； 220W
【解析】
(1)由P=UI可得，蛋糕机正常工作时中温挡和高温挡的电流之比====
即该蛋糕机正常工作时中温挡和高温挡的电流之比1:2。
(2)由P=UI=可得蛋糕机正常工作处于中温档时电路的总电阻R中===110Ω
即中温档时电路的总电阻为110Ω。
(3)由P=UI=可知，电压一定，电路中电阻越大，电功率越小。当S1闭合，S2连接触点2时，R1和R2并联，并联总电阻最小，为高温挡；当S1断开，S2连接触点3时，电阻R1和R2串联，串联总电阻最大，处于低温挡；当S1闭合，S2连接触点1时，电路中只有R1，为中温挡。
高温挡的额定功率为880W，则R1和R2并联的总电阻R并===55Ω
中温挡时，电路中只有R1，中温档时电路的总电阻为110Ω，即R1=110Ω，则+=+=55Ω
解得R2=110Ω 低温挡时，电阻R1和R2串联，R1和R2串联的总电阻R串= R1+R2=110Ω+110Ω=220Ω
则低温挡的额定功率为P低===220W即该蛋糕机低温挡的额定功率为220W。
1. (2021·黑龙江齐齐哈尔市·中考真题)如图所示，电源电压保持不变，电压表选择“”量程，电流表选择“”量程，电阻阻值为，滑动变阻器规格为“”，闭合开关S，在保证各元件安全的条件下，移动滑片P的过程中，下列说法正确的是( )
A．电流表的变化范围是
B．电压表的变化范围是
C．滑动变阻器的阻值变化范围是
D．该电路的最大总功率是
【答案】BC
【解析】
从电路图中可以看出，电阻与滑动变阻器串联，电流表测量电路电流，电压表测量电阻电压。
A．当电压表的示数为3V时，电路电流最大为
当滑动变阻器接入电阻为20Ω时，电路电流最小为
因此电流表的变化范围是故A错误；
B．当滑动变阻器接入电阻为20Ω时，电阻电压最小为
因此电压表的变化范围是故B正确；
C．当电压表示数为3V时，滑动变阻器接入的电阻最小为
因此滑动变阻器的阻值变化范围是故C正确；
D．该电路的最大总功率是 故D错误。故选BC。
2. (2020·山东菏泽市·九年级三模)已知一台直流电动机两端的电压为6V，通过电动机的电流为2A。线圈的电阻为0.5Ω。则在1min内电动机消耗的电能及产生的热量分别
A．720J 、720J B．720J、600J C．720J 、120J D．600J、120J
【答案】C
【解析】
在1min内电动机消耗的电能
W=UIt=6V×2A×60s=720J
电动机产生的热量
Q=I2Rt=(2A)2×0.5Ω×60s=120J
故选C。
3. (2021·江苏泰州市·中考真题)A、B两只灯泡的额定电压均为6V，通过它们的电流随两端电压变化关系如图所示，下列选项正确的是( )
A．A、B两灯泡的电阻均随灯泡两端电压的增大而减小
B．将两灯并联接在3V的电源两端，A、B两灯的实际功率之比为2：1
C．将两灯串联接在某电源两端，使B灯恰好正常发光，电源两端电压为9V
D．将5Ω的电阻与B灯串联接在6V的电源两端，该电阻消耗的功率为0.8W
【答案】D
【解析】
A．由图可知，电流增大，电压变大，曲线的斜率变大，说明电阻变大，故两灯泡的电阻均随灯泡两端电压的增大而增大，故A错误；
B．将两灯并联接在3V的电源两端，两灯电压都是3V，A电流0.7A，B电流0.3A，所以A、B两灯的实际功率之比为故B错误；
C．使B灯恰好正常发光，所以B电压6V，电流0.5A，此时A电压2V，两灯串联，电源电压为U=6V+2V=8V
故C错误；
D．如果电阻功率为0.8W，则电阻分压为电源电压6V，B分压为4V，此时电流0.4A，流过电阻电流为故电阻功率确实为0.8W，故D正确。故选D。
4. 如图所示的电路中，只闭合S1时，通过R2的电流是1.5 A，R1＝30 Ω，R2＝20 Ω．求：
(1)电源电压是多大；
(2)只闭合S2时，通电20 s电流通过R1产生的电热是多少；
(3)使开关通断情况发生变化，整个电路消耗的最小电功率P和最大电功率P′之比是多少．
【答案】(1)30V；(2)216J；(3)6：25．
【解析】
(1)由图知，当只闭合开关S1时，只有R2接入电路，
根据欧姆定律可得，电源电压为：
U=U2=IR2=1.5A×20Ω=30V；
(2)当只闭合S2时，R1与R2串联，电路的总电阻：R=R1+R2=30Ω+20Ω=50Ω；
此时电路中的电流：；
通电20s电流通过R1产生的电热：Q=I12R1t=(0.6A)2×30Ω×20s=216J；
(3)当只闭合S2时，R1与R2串联，总电阻最大，电路中电流最小，整个电路消耗的功率最小，由(2)可知，电流中的最小电流I小=0.6A，
则整个电路消耗的最小电功率：P=UI小=30V×0.6A=18W；
当S1、S3闭合，S2断开时，R1与R2并联，总电阻最小，电流最大，此时电路消耗的功率最大，则R1与R2并联时整个电路消耗的最大电功率：；
所以，整个电路消耗的最小电功率P和最大电功率P′之比：．
额定电压
220V
额定频率
50Hz
搅拌电机功率
900W
料桶电机功率
加热功率
1000W
5. 图甲所示是某型号双向双动式和面机。主要结构为：加热器、一个能带动搅拌器正转和反转的电动机、一个带动料桶的电动机。使用时，先给水加热到适宜的温度，然后将面粉倒入，带动搅拌器和料筒的两电动机即交替工作。下表是这个和面机的主要技术参数，图乙是和面机正常工作时搅拌电机和料桶电机交替工作的P﹣t图象。
(1)若在手柄A处用力将机头掀起，请在图甲中画出掀起机头时所用的最小动力。
(2)若和面需用60℃的热水，若取1.5kg20℃的水，则需要加热多长时间开始和面？[设无热损失，c水＝4.2×103J/(kg•℃)]
(3)为了测量和面机料桶电机的功率，小明将家里的其它用电器都关闭，他观察到和面机电机正常工作12min，家里标有“3000r/kW•h”字样的电能表转盘转过了480转。计算料桶电机的功率多大？
【解析】(1)由图可知，阻力是机头的重力，图中其力臂一定，支点位于其转轴处，动力的作用点在A点，由F1•L1＝F2•L2可知，
在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小，
图中支点在O点，因此OA作为动力臂最长，过A点沿垂直于OA的方向画出动力F，如下图所示：
(2)水吸收的热量：
Q吸＝c水m(t﹣t0)＝4.2×103J/(kg•℃)×1.5kg×(60℃﹣20℃)＝2.52×105J，
无热损失时，消耗的电能：W＝Q吸＝2.52×105J，
由P=Wt可得，需要的加热时间：t′=WP加热=2.52×105J1000W=252s；
(3)“3000r/kW•h”表示电路中每消耗1kW•h电能，电能表转盘就转过3000r，
则电能表转盘转过了480转消耗的电能：W′=480r3000r/kW⋅ℎ=850kW•h=850×3.6×106J＝5.76×105J，
由图乙可知，在12min内，搅拌电机工作了8min，料桶电机的工作时间是4min，
搅拌电机消耗的电能：W搅＝P搅t搅＝900W×8×60s＝4.32×105J，
料桶电机消耗的电能：W料桶＝W﹣W搅＝5.76×105J﹣4.32×105J＝1.44×105J，
料桶电机的功率：P料桶=W料筒t料筒=1.44×105J4×60s=600W。
1. (2021·四川眉山市·中考真题)如图所示，电源电压为保持不变，，，灯泡L标有“”字样，假定灯丝电阻不变。下列说法中正确的是( )
A．灯泡L正常工作时的电阻为
B．当只闭合开关时，电阻消耗的功率为
C．如果开关、和同时闭合，灯泡L短路不工作
D．此电路消耗的最大电功率与最小电功率之比为
【答案】D
【解析】A．由得，灯泡L正常工作时的电阻为故A错误；
B．当只闭合开关时，电阻与灯泡L串联，此时电路的总电阻为
电路的电流电阻消耗的功率故B错误；
C．如果开关、和同时闭合，电阻被短路，电阻与灯泡L并联，故C错误；
D．当只闭合开关时，电阻与灯泡L串联，此时电路的总电阻最大为
电路的电流电路消耗的功率最小
如果开关、和同时闭合，电阻被短路，电阻与灯泡L并联，此时电路电阻最小为电路的功率最大为
此电路消耗的最大电功率与最小电功率之比为故D正确。故选D。
2. 电动自行车有行驶工作、蓄电池充电两种状态，局部电路图如图所示．断开S后，充电插口可以外接充电器对蓄电池进行充电．电功自行车行驶过程中，其电动机正常工作电压为48V，此时通过电动机线圈的电流为5A．电动机线圈的电阻是0.5Ω，下列说法正确的是
A．对蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的用电器
B．电动自行车的电动机是把电能全部转化为机械能
C．电动机正常工作1min，电流通过线圈所产生的热量为14400J
D．电动机正常工作lmin，消耗的电能为14400J
【答案】AD
【解析】
A、对蓄电池充电时，蓄电池消耗了电能，蓄电池相当于电路中的用电器，故A正确；
B、电动自行车的电动机是把电能大部分转化为机械能和小部分内能，故B错误；
C、电动机正常工作lmin，电流通过线圈所产生的热量：
，故C错误；
D、电动机正常工作lmin，消耗的电能： ，故D正确．
故选AD．
3. (2021·河北中考真题)如图所示电路，电源电压不变，滑动变阻器R2的最大阻值与R1的阻值均为R0，a、b、c分别为电阻(阻值均为R0)、电流表、电压表其中之一，且不相同。当S1、S3闭合时，移动滑片P，电路中消耗的功率始终为I02R0，下列有关说法正确的是( )
A．b一定是电流表，c一定是电压表
B．开关都闭合时，电路消耗功率为2I02R0
C．只闭合S1，若b为电压表，P向右移动，b的示数可能变小
D．将a、c互换，开关都闭合时，电路中的电流可能为3I0
【答案】BD
【解析】
A．当S1、S3闭合时，电阻R1开路。移动滑片P，电路中消耗的功率始终为I02R0，说明此时电路中滑动变阻器被短路，故c一定是电流表。若a是电压表，则整个电路相当于开路，故不符合题意，因此a是电阻，b是电压表，故A错误；
B．开关都闭合时，电阻与R1并联，滑动变阻器被短路，电路的总电阻为电路中的电流
电路消耗功率为故B正确；
C．只闭合S1，电阻R1开路，滑动变阻器 R2与电阻串联。若b为电压表，电压表测量滑动变阻器R2电压，P向右移动，R2接入的阻值变大，b的示数会变大，故C错误；
D．将a、c互换，开关都闭合时，电阻R1被短路，电阻与滑动变阻器R2并联，当动变阻器R2接入的电阻为 时，电路中的电流为3I0，故D正确。
故选BD。
4. (2021·湖北恩施土家族苗族自治州·中考真题)如图所示，电源电压6V保持不变，R1=10Ω，R2=20Ω，R3=30Ω，若只闭合S2、R1与R2两端电压之比为______；若同时闭合三个开关，R2与R3电流之比为______；电路中的最大功率可达______W。
【答案】1:2 3:2 3
【解析】
[1]由图，闭合S2时，R1、R2串联，根据串联分压
[2]同时闭合三个开关，R2、R3并联，R1被短路，根据并联分流
[3]同时闭合三个开关时，R2、R3并联，R1被短路，电路总电阻最小，电路中有最大功率
5. 如图所示是额定电压为220V的理发用电吹风的典型电路，其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，且电动机的额定功率为120W。
(1)要送冷风，选择开关应放在______位置；要送热风，选择开关应放在______位置(填“A”、“B”或“C”)；
(2)若电吹风在额定电压下工作，送冷风时，通电8min电流所做的功为______J；
(3)若电吹风在额定电压下工作，送热风时电路消耗的总功率为560W，则电热丝R的阻值为______Ω，通过电热丝的电流______A，5min电流通过电热丝产生的热量______J。
【答案】B A 5.76×104J 110 2 1.32×105J
【解析】(1)[1][2]送冷风只有电动机工作，所以开关应放到B位置；送热风时电动机和加热丝同时工作，开关应放到A处位置。
(2)[3]根据得
(3)[4][5][6]电热丝和电动机并联，电热丝的额定电压为220V，电热丝的功率为
根据得电热丝的电流
电热丝产生的热量
6. (2021·湖北十堰市·中考真题)如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡L正常发光时的电阻为10Ω，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P从a端滑至b端的过程中，电流表示数与两电压表示数的关系图像如图乙所示。求：
(1)小灯泡的额定功率和定值电阻R0的阻值；
(2)滑动变阻器的最大阻值；
(3)电路总功率的最大值和最小值。
【答案】(1)1.6W，10Ω；(2)25Ω；(3)3.2W，1.6W
【解析】
解：(1)当闭合开关S，滑动变阻器的滑片P在a端时，滑动变阻器阻值最大，此时滑动变阻器、R0和灯泡串联接入电路中，此时电路中电流最小，电压表V1测量L的电压，示数为1V，电压表V2测量R0和L的总电压，示数为3V，串联电路电流处处相等，所以此时电路中的电流为I=0.2A，L的电压为UL=1V，R0的电压为U0=2V，当闭合开关S，滑动变阻器的滑片P在b端时，滑动变阻器接入电路阻值为0，此时R0和灯泡串联接入电路，根据欧姆定律可知，此时电路中电流最大，根据乙图可知此时电流为0.4A，电压表V1测量L的电压，示数为4V，电压表V2测量R0和L的总电压，示数为8V；所以此时电路中的电流为I'=0.4A，L的电压为UL'=4V，R0的电压为U0'=4V，当闭合开关S，滑动变阻器的滑片P在b端时，根据欧姆定律可知此时灯泡L的电阻为
根据题意，此时灯泡正常发光，所以灯泡的额定功率为P额=UL'I'=4V×0.4A=1.6W
定值电阻R0的阻值为
(2)当闭合开关S，滑动变阻器的滑片P在b端时，此时滑动变阻器接入阻值为0，此时R0和灯泡串联接入电路中，电源电压U电=UL'+U0'=4V+4V=8V滑片在a时，变阻器分压U滑=U电-U0-UL=8V-2V-1V=5V滑动变阻器的最大阻值
(3)电路总功率的最大值为P大=U电I'=8V×0.4A=3.2W电路总功率的最小值为P小=U电I=8V×0.2A=1.6W
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