人教版物理九年级全册同步讲义+专题练习第18章《电功率》单元测试卷（提升卷）（2份，原卷版+解析版）

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第十八章《电功率》单元测试卷（提升卷）（解析版）（考试时间：90分钟 试卷满分：100分）注意事项：1．测试范围：人教版九年级第18章。第Ⅰ卷 选择题一、选择题（本题共16小题，每小题2分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）1．（2022秋•衡山县期末）如图所示的电器中，能将电能转化为动能的是（　　）A．②③ B．①② C．③④ D．②④【答案】A【分析】用电器消耗了电能，获得了其它形式的能量，就是一个电流做功的过程。对各用电器的能量转化逐一分析即可得到答案。【解答】解：①在常见的家用电器中，灯泡将电能转化为光能和内能等；②③电风扇、电车是把电能转化为机械能（动能）；④电饭锅将电能转化为内能。故选：A。2．（2023•东城区校级三模）下列家用电器中，将电流热效应作为工作原理的是（　　）A．电视机 B．电热水器 C．抽油烟机 D．电冰箱【答案】B【分析】当电流通过电阻时，电流做功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应。【解答】解：A、电视机工作时，主要将电能转化为光能和声能，不是利用电流热效应工作的，故A不合题意；B、电热水器工作时，主要将电能转化为内能，是利用了电流的热效应，故B符合题意；C、抽油烟机工作时，主要将电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故C不合题意；D、电冰箱主要靠压缩机工作，主要将电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故D不合题意。故选：B。3．（2023•九龙坡区二模）如图甲所示，电源的电压U＝12V，R0为定值电阻，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从B端滑至A端的过程中，图乙描述电压表示数随电流表示数的变化规律，图丙描述滑动变阻器的功率随其两端电压的变化规律，图丁描述滑动变阻器消耗功率与电路消耗总功率之比η随滑动变阻器电阻的变化规律，下列说法正确的是（　　）A．定值电阻R0的阻值为5Ω B．图丙上P1的大小为14.4W C．滑动变阻器最大阻值20Ω D．图乙上经过a点的两条虚线与坐标轴围成的长方形面积为2.7W【答案】D【分析】由电路图可知，滑动变阻器与定值电阻R0串联，电压表测变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。（1）当滑片位于A端时，接入电路中电阻为零，此时电路中的电流最大，根据图乙读出电路中的最大电流，根据欧姆定律求出定值电阻的阻值；（2）根据串联电路的特点和P＝UI＝I2R表示出滑动变阻器消耗功率与电路消耗总功率之比，根据表达式判断出滑动变阻器接入电路中的电阻最大时效率最大，根据图丁读出最大效率，然后得出等式即可求出滑动变阻器的最大阻值；（3）根据图丙判断出a点表示电路中的电流最小，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最大，根据串联电路的特点和欧姆定律求出电压表的示数，然后根据P＝UI求出乙图阴影部分面积；（4）当滑动变阻器接入电路中的电阻为R时，根据电阻的串联和欧姆定律表示出电路中电流，利用P＝UI＝I2R表示出滑动变阻器消耗的电功率，根据表达式得出变阻器消耗的电功率最大接入电路中的电阻，根据图丙读出变阻器消耗的最大功率，然后求出电路中的电流和电压表的示数，进一步求得长方形的面积。【解答】解：由电路图可知，滑动变阻器与定值电阻R0串联，电压表测变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流，A．当滑片位于A端时，滑动变阻器接入电路中电阻为零，此时电路中的电流最大，由图乙可知，电路中的最大电流I大＝1.2A，定值电阻的阻值，故A错误；B．当滑动变阻器接入电路中的电阻为R时，电路中电流，此时滑动变阻器消耗的电功率，当R＝R0＝10Ω时，变阻器消耗的电功率最大，根据上述公式计算出，故B错误；C．滑动变阻器消耗功率与电路消耗总功率之比，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，效率最大，由图丁可知，最大效率为75%，即，解得R滑大＝30Ω，故C错误；D．由图乙可知，a点表示电路中的电流最小，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小，此时电压表的示数U滑＝I小R滑大＝0.3A×30Ω＝9V，图乙上经过a点的两条虚线与坐标轴围成的长方形面积P＝U滑I小＝9V×0.3A＝2.7W，故D正确。故选：D。4．（2023春•冀州区校级期中）电流的热效应在生产和生活中被广泛应用，但有时它也会给我们带来危害。下列事例中属于防止电热危害的是（　　）A．用电熨斗熨衣服 B．孵化家禽的电热孵卵机 C．输电线常采用铜线或者铝线作为芯线 D．家电长时间停用，隔一段时间应通电一次【答案】C【分析】电流通过导体时，导体本身要发热，叫做电流的热效应，产生的电热有时是有害的，必须及时排出。【解答】解：AB．孵化家禽的电热孵卵机、用电熨斗烫衣服属于利用电热，故AB不符合题意；C、输电线常采用铜线或者铝线作为芯线，是为了减小导线的电阻，是防止电热带来的危害，故C符合题意；D．家用电器长时间停止使用，隔一段时间应通电一次，是应用电热来给电器驱潮，故D不符合题意意。故选：C。5．（2023•天山区二模）下列有关物理量的估计，符合实际的是（　　）A．乌鲁木齐中考时教室里的温度大约为60℃ B．乌鲁木齐新引进的电动公交车里空调的额定电功率约为5×106W C．红山路全长为350km D．一名参加乌鲁木齐中考的考生坐在教室里，地球对他的吸引力约500N【答案】D【分析】首先要对选项中涉及的几种物理量有个初步的了解，对于选项中的单位，可根据需要进行相应的换算或转换，排除与生活实际相差较远的选项，找出符合生活实际的答案。【解答】解：A．教室内的温度一般在l5℃﹣30℃之间，故A不正确；B．公交车里空调的额定电功率约为l×103W，故B不正确；C．红山路，属于城市内某段道路，长度不会达到350km，故C不正确；D．一名中学生质量约50kg，重力G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，故D正确。故选：D。6．（2023•炎陵县模拟）现将标有“220V 100W”的电冰箱、电风扇、电炉各一台，分别接入电路中均正常工作，在相同时间内（　　）A．三个用电器产生的热量相同 B．电风扇消耗的电能最多 C．电炉将消耗的电能转化为内能最多 D．单独将电冰箱接入电路时，电能表转得最快【答案】C【分析】电功率是表示电流做功快慢的物理量，用电器正常工作时，实际功率等于其额定功率；用电器工作时，将电能转化成其他形式的能；电能表是测量用电器消耗电能的仪表，相同时间内，消耗电能越多，电能表的转盘转的越快。【解答】解：（1）由题知，电冰箱、电风扇、电炉的额定功率相同，由W＝Pt知，正常工作时三个用电器消耗电能一样多，而三个用电器中，电冰箱和电风扇工作时，不仅将电能转化为内能，还转化为其他形式的能，只有电炉工作时将电能全部转化为内能，所以电炉消耗电能转化为内能最多，产生热量最多，故AB错误，C正确；（2）三个用电器的额定功率相同，正常工作时，实际功率相同，电流做功快慢相同，所以单独将电冰箱、电风扇、电炉接入电路时，电能表转盘的转速相同，故D错误。故选：C。7．（2022秋•宜州区期末）小刚利用电能表测某家用电器的电功率，当电路中只有这个用电器工作时，测得在15min内，消耗电能0.3kW•h，这个用电器可能是（　　）A．电冰箱 B．电视机 C．空调 D．台灯【答案】C【分析】由1h内消耗的电能可求得电器的功率，则由家电的功率知识可判断为哪种用电器。【解答】解：由P＝得：P＝；则P＝1.2kW；以上四种家用电器中功率超1000W的只有空调机。故选：C。8．（2023•莘县二模）如图是探究焦耳定律的实验装置，两个烧瓶中装着等质量、等温度的煤油，电阻阻值R1＞R2。闭合开关一段时间后，记录两支温度计的示数。下列说法中正确的是（　　）A．闭合开关，电阻两端的电压关系为U1＜U2 B．通电1min后R2所在的烧瓶温度计示数更高 C．温度计示数的变化可反映电阻产生热量的多少 D．该装置只能探究电流产生的热量与电阻大小的关系【答案】C【分析】（1）根据欧姆定律分析电阻两端的电压关系；（2）（3）（4）电流通过电阻丝做功，消耗电能转化为内能，产生的热量被煤油吸收，煤油吸收热量温度升高，本实验是通过温度计的示数变化反应电流产生的热量多少；由焦耳定律可知，电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关。【解答】解：A、由图可知，电阻R1、R2、滑动变阻器串联接入电路中，通过三个电阻的电流是相同的，电阻阻值R1＞R2，根据U＝IR可知，电阻两端的电压关系为U1＞U2，故A错误；B、电流相同，通电时间相同，电阻阻值R1＞R2，根据Q＝I2Rt可知，R1所在的烧瓶温度计示数更高，故B错误；C、通电后电流通过电阻丝做功，产生热量被煤油吸收，使煤油的温度升高，通过观察温度计的示数变化来判断电流产生的热量的多少，故C正确；D、由图可知，电路中有滑动变阻器，移动滑动变阻器滑片，可以改变电路中的电流，能探究电流产生的热量与电流大小的关系，故D错误。故选：C。9．（2023•龙岗区校级三模）如图为一款电火锅的内部简化电路，开关S闭合后，通过挡位开关S1可以实现高、中、低三挡加热的转换。已知电阻R1＝60.5Ω，高温挡功率为2400W，下列说法正确的是（　　）A．当S闭合、S1转到位置2时，只有R2工作，为低温挡 B．当S闭合、S1转到位置1时，R2、R3串联，为高温挡 C．中温挡加热的功率为1600W D．当S闭合、S1由位置2转到位置3时，总电阻变大，总功率减小【答案】C【分析】根据和单刀多掷开关S1改变电路的连接方式来分析电火锅的三挡功率变化。【解答】解：A、当S闭合、S1转到位置2时，只有R2接入电路，此时为中温挡，故A错误；B、当S闭合、S1转到位置1时，R2和R3串联，此时电路中的总电阻最大，此时电路中的总功率最小，为低温挡，故B错误；C、当S闭合、S1转到位置3时，R1和R2并联，此时电火锅为高温挡，此时R1的功率为：，高温挡的功率为2400W，所以中温挡的功率为：P中温＝P高温﹣P1＝2400W﹣800W＝1600W，故C正确；D、当S闭合、S1由位置2转到位置3时，总电阻变小，总功率增大，电火锅由中温挡转为高温挡，故D错误。故选：C。10．（2023•两江新区校级模拟）如图甲所示，电源电压保持不变，已知灯L1正常工作时的电压为4V，灯L2正常工作时的电压为3V。图乙是L1、L2的I﹣U图。当只闭合开关S、S2，且滑动变阻器R的滑片位于最右端时，电流表的示数为0.2A；当只闭合开关S、S1，且滑动变阻器R的滑片位于最右端时，电流表的示数为0.3A。下列说法正确的是（　　）A．只闭合开关S、S2，灯L2和滑动变阻器串联 B．灯丝电阻随电压的增大而减小 C．滑动变阻器的最大阻值为10Ω D．灯L1的额定功率为0.6W【答案】C【分析】根据图乙可知是L1、L2的I﹣U图为曲线，灯丝电阻随电压的增大而增大。由图甲可知，当只闭合开关S、S2时，灯L1与滑动变阻器R串联，电流表测电路中的电流，当滑动变阻器的滑片位于最右端时，滑动变阻器接入电路的电阻为滑动变阻器的最大阻值，根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源电压，同理表示出只闭合开关S、S1时电源电压，解方程求出滑动变阻器的最大阻值。灯在额定电压下正常发光，根据图乙找出灯L1正常工作时，通过灯L1的电流，根据P＝UI求出灯L1的额定功率。【解答】解：B、根据图乙可知是L1、L2的I﹣U图为曲线，灯丝电阻随电压的增大而增大，故B错误。ACD、由图甲可知，当只闭合开关S、S2时，灯L1与滑动变阻器R串联，电流表测电路中的电流，当滑动变阻器的滑片位于最右端时，滑动变阻器接入电路的电阻为滑动变阻器的最大阻值，由串联电路的电流特点可知，此时通过灯L1的电流I1＝0.2A，由图乙可知，灯L1两端的电压为4V，电源电压U＝U1+U滑1＝4V+0.2A×R滑大①当只闭合开关S、S1时，灯L2与滑动变阻器R串联，电流表测电路中的电流，当滑动变阻器的滑片位于最右端时，滑动变阻器接入电路的电阻为滑动变阻器的最大阻值，由串联电路的电流特点可知，此时通过灯L2的电流I2＝0.3A，由图乙可知，此时灯L2两端的电压为3V，电源电压U＝U2+U滑2＝3V+0.3A×R滑大……②由①②解得R滑大＝10Ω，U＝6V，由图乙可知，当灯L1两端的电压为4V时，通过灯L1的电流I1＝0.2A，此时灯L1正常发光，则L1的额定功率P1额＝U1I1＝4V×0.2A＝0.8W。故AD错误、C正确。故选：C。11．（2022秋•河东区期末）用同种材料制成的两段长度相等、横截面积不同的圆柱形导体，将它们按如图所示串联在电路中并通电，则乙导体的（　　）A．电阻大 B．通过的电流小 C．两端的电压小 D．消耗的电能多【答案】C【分析】（1）由题目提供的条件，根据影响电阻大小的因素确定甲、乙电阻的大小关系；（2）根据串联电路的电流特点可知通过两导体的电流大小关系；（3）根据欧姆定律可知两导体两端的电压大小关系；（4）根据W＝UIt可知两导体消耗电能大小的关系。【解答】解：A、如图所示，甲、乙两导体用同种材料制成、长度相等、甲比乙的横截面积小，所以R甲＞R乙，故A错误；B、因为甲、乙两导体串联，所以通过的电流：I甲＝I乙，故B错误；C、由欧姆定律的变形式U＝IR可知，两导体两端的电压大小关系为：U甲＞U乙，故C正确；D、由W＝UIt可知，两导体两端的电压大小关系为：W甲＞W乙，故D错误。故选：C。12．（2023•茂南区二模）如图所示的电路，电源电压保持不变，R1＝10Ω，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P在最右端时，电流表的示数为0.25A；把滑片P移到中点时，电流表的示数为0.4A，则下列说法正确的是（　　）A．滑片P在最右端时，通过R1、R2的电流之比为5：8 B．滑片P在最右端时，R1、R2电功率之比为1：3 C．滑动变阻器的最大阻值为20Ω D．电源电压为12V【答案】B【分析】（1）由图可知R1和R2串联，由串联电路电流规律判断，滑片P在最右端时通过R1、R2的电流之比；（2）知道滑片P在最右端和中点时的电流，根据串联电路电阻的规律结合欧姆定律，分别列出关于电源电压的方程，联立方程组可解得电源电压和滑动变阻器的最大阻值；（3）串联电路电路处处相等，根据欧姆定律可知，利用P＝I2R求得电功率之比。【解答】解：A．由电路图可知，R1与R2串联，电流表测电路中的电流。当滑动变阻器滑片P在最右端时，接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流I＝0.25A，因串联电路中各处的电流相等，所以，通过R1、R2的电流之比为1：1，故A错误；BCD．因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，由可得，电源的电压U＝I（R1+R2）＝0.25A×（10Ω+R2）……①把滑片P移到中点时，电路中的电流I'＝0.4A，则电源的电压U＝……②联立①②解得U＝10V，R2＝30Ω；滑动变阻器的最大阻值为30Ω，滑片P在最右端时，R1、R2电功率之比为P1：P2＝I2R1：I2R2＝R1：R2＝10Ω：30Ω＝1：3。故B正确，CD错误。故选：B。13．（2023•淄川区模拟）如图甲所示是额定电压为12V的小灯泡L的I﹣U关系图象，L与电阻R接入图乙所示的电路中。只闭合开关S，电流表的示数为0.3A，再闭合开关S1，电流表的示数为0.9A。下列说法正确的是（　　）A．此时小灯泡的电阻是30Ω B．电路的电源电压是12V C．整个电路的消耗的电功率是3.6W D．通电10s电阻R产生的热量是36J【答案】D【分析】（1）只闭合开关S，电路为小灯泡的简单电路，电流表测量电路电流。再闭合开关S1，定值电阻和小灯泡并联，电流表测量干路电流，根据并联电路的特点可知通过小灯泡的电流不变，为0.3A，从图中可知此时灯泡两端的电压，进而得出电源电压，根据欧姆定律可知灯泡电阻；（2）根据P＝UI得出整个电路的电功率；（3）根据W＝Pt得出通电10s电阻R产生的热量。【解答】解：AB、只闭合开关S，电路为小灯泡的简单电路，电流表测量电路电流。再闭合开关S1，定值电阻和小灯泡并联，电流表测量干路电流，根据并联电路的特点可知通过小灯泡的电流不变，为0.3A，从图中可知此时灯泡两端的电压为6V，则电源电压为6V，根据欧姆定律可知灯泡电路为：RL＝＝＝20Ω，故AB错误；C、整个电路的电功率为：P＝UI＝6V×0.9A＝5.4W，故C错误；D、由并联电路电流的规律知通过定值电阻R的电流为：IR＝I﹣IL＝0.9A﹣0.3A＝0.6A，通电10s电阻R产生的热量是：Q＝W＝UIRt＝6V×0.6A×10s＝36J，故D正确。故选：D。14．（2023秋•东莞市校级月考）如图所示电路中，电源电压恒为6V，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～15V，滑动变阻器R2规格为“50Ω 0.5A”。滑片P在中点时，电流表示数为0.2A，电压表示数为5V。下列说法中正确的有（　　）A．定值电阻R1为5Ω B．如果出现电压表示数为6V，可能是R1断路 C．滑动变阻器阻值可调节范围为5Ω～50Ω D．R2的功率占电路总功率的比值最小时，电流表示数为0.6A【答案】A【分析】（1）滑动变阻器和定值电阻串联在电路中，电压表测量滑动变阻器的电压，电流表测量串联电路的电流，滑片P在中点时，电流表示数为0.2A，电压表示数为5V，求出定值电阻两端的电压，知道电流求出定值电阻的阻值。（2）电源电压是6V，当电压表示数是6V时，说明定值电阻是短路的。（3）根据电流表的量程和滑动变阻器允许通过的最大电流，判断电路中的最大电流，知道定值电阻的阻值求出定值电阻两端电压，根据串联电路电压特点求出滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器最小电阻；滑动变阻器向右移动时电阻变大，分担的电压变大，但是电源电压是6V，不会超过电压表量程，所以滑动变阻器可以在最大阻值处，向右滑动时电流表示数变小，也不会超过电流表量程，所以滑动变阻器可以处在最大阻值处。（4）滑动变阻器和定值电阻串联在电路中，滑动变阻器允许通过的最大电流是0.5A，所以电路电流不会达到0.6A。【解答】解：A、滑动变阻器和定值电阻串联在电路中，电压表测量滑动变阻器的电压，电流表测量串联电路的电流，电压表示数是5V，电源电压是6V，由于串联电路的总电压等于各串联导体两端电压之和，所以定值电阻两端的电压为：U1＝U﹣U2＝6V﹣5V＝1V，所以定值电阻的阻值为：R1＝＝＝5Ω，故A正确。B、电源电压是6V，滑动变阻器和定值电阻串联在电路中，当电压表示数是6V时，定值电阻两端电压是0V，说明定值电阻是短路或滑动变阻器断路，故B错误。C、滑动变阻器允许通过的最大电流是0.5A，电流表量程是0～0.6A，可以判断电路最大电流是0.5A，所以定值电阻两端的最大电压为：U'1＝I'R1＝0.5A×5Ω＝2.5V，由于串联电路的总电压等于各串联导体两端电压之和，所以滑动变阻器两端电压为：U'2＝U﹣U'1＝6V﹣2.5V＝3.5V，所以此时滑动变阻器接入电路的最小电阻为：R2＝＝＝7Ω；滑动变阻器向右移动时电阻变大，分担的电压变大，电路电流变小，并且电源电压是6V，不会超过电压表量程，所以滑动变阻器可以接入50Ω的电阻，所以滑动变阻器的取值范围为：7Ω～50Ω，故C错误。D、滑动变阻器和定值电阻串联在电路中，滑动变阻器允许通过的最大电流是0.5A，所以电路电流不会达到0.6A，故D错误。故选：A。15．（2023•雁峰区校级自主招生）现有一个粗细均匀的金属圆环，它是由一段铜丝和一段同种材料制成的电阻丝连接而成的。为了研究它的导电性，小科把它接入到如图甲所示的电路中。实验时，小科先将触点M与圆环上的A点连接，再移动滑动变阻器R1的滑片P移至最右端后，闭合开关S，将触点N从A开始沿逆时针方向滑动一周，在触点N滑动的过程中，触点M、N之间的电阻等效于一个变化的电阻，记为RMN。设滑过弧MN的长为x，电流表示数I与x之间的关系如图乙所示。已知电源电压恒为4.5V，铜丝的阻值不计，触点接触良好。粗细均匀、同种材料制成的电阻丝阻值与其长度成正比。下列说法错误的是（　　）A．该金属圆环中铜丝的长度是10cm B．在触点N滑动过程中，RMN的最大值是4Ω C．每1cm电阻丝的阻值是0.1Ω D．在触点N滑动过程中，电路消耗的最大功率为4.05W【答案】C【分析】（1）当滑片在铜丝上移动时，金属圆环的总电阻不变，根据欧姆定律可知，此时电路中的电流不变，根据图乙读出该金属圆环中铜丝的长度。（2）当x＝0或x＝50cm时，金属圆环接入电路中的电阻为零，此时电路为R1的简单电路，根据图乙读出电路中的电流，根据欧姆定律求出变阻器接入电路中的电阻；当电路中的电流最小时，电路的总电阻最大，金属圆环接入电路中的电阻最大，根据图乙读出电路中的电流，根据欧姆定律求出总电阻，利用电阻的串联求出M、N之间的最大值。（3）由题意可知，M、N之间两段弧形金属丝并联，根据电阻的并联和结合数学知识得出两部分电阻相等时金属圆环中的总电阻最大，据此求出金属环电阻丝的总电阻，根据图乙读出金属圆环中电阻丝的总长度，然后求出每1cm电阻丝的阻值。（4）根据乙图确定电路的最大电流，然后根据P＝UI计算电路的最大电功率。【解答】解：A、当滑片在铜丝上移动时，金属圆环的总电阻不变，根据欧姆定律可知，此时电路中的电流不变，由图乙可知，x从30cm到40cm的过程中，电路的电流不变，则该金属圆环中铜丝的长度为：L＝40cm﹣30cm＝10cm；故A正确，不符合题意；B．当x＝0或x＝50cm时，金属圆环接入电路中的电阻为零，此时电路为R1的简单电路，由图乙可知，电路中的电流I大＝0.9A，由I＝可得变阻器接入电路中的电阻为：R1＝＝＝5Ω；当电路中的电流最小时，电路的总电阻最大，金属圆环接入电路中的电阻最大，由图乙可知，电路中的电流I小＝0.5A，此时电路的总电阻为：R总＝＝＝9Ω，则M、N之间的最大值：RMN大＝R总﹣R1＝9Ω﹣5Ω＝4Ω，故B正确，不符合题意；C．由题意可知，M、N之间两段弧形金属丝并联，分别设为R3、R4，如下图所示：因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，那么并联电路的总电阻：RMN＝，因金属圆环中电阻丝的总电阻一定，即R3+R4的值不变，所以当R3＝R4时，M、N之间的总电阻最大，即：4Ω＝，解得：R3＝R4＝8Ω，金属圆环中电阻丝的总电阻：R环＝R3+R4＝8Ω+8Ω＝16Ω，由图乙可知，金属圆环中电阻丝的总长度：L＝50cm﹣10cm＝40cm，所以，每1cm电阻丝的阻值是：＝0.4Ω，故C错误，符合题意；D．在触点N滑动过程中，通过电路的最大电流为0.9A，则电路的最大电功率为：P总＝U总I总＝4.5V×0.9A＝4.05W，故D正确，不符合题意。故选：C。16．（2023•江都区模拟）如图甲是某一特殊纯电阻元件D和定值电阻R的I﹣U关系图像。小明将D和R以两种不同的方式接在同一电源上，如图乙和丙，若乙图中R与D的电功率之比为P1：P2＝a，丙图中R与D的电功率之比P3：P4＝b，则下列关系式中正确的是（　　）A．ab＝1 a＞b B．ab＜1 a＜b C．ab＜1 a＞b D．ab＞1 a＜b【答案】B【分析】由乙图知R和D并联，根据并联电路电压的规律可知，R和D两端的电压相等都等于电源电压，则R与D的电功率之比为P1：P2＝：＝＝a，由丙图知R和D串联，设此时特殊纯电阻元件D的电阻为RD′，由串联电路电流的规律可知，通过R和D的电流相等，则R和D的电功率之比为P3：P4＝I2R：I2RD′＝＝b，由题意可知，乙图和丙图中的电源电压相等，当R和D串联时，由串联电路电压的规律可知UR+UD＝U，而R和D并联时它们两端的电压都等于电源电压，在甲图中作出D元件的I﹣U图像，据此可知RD、RD′与R的大小关系，进一步判断ab乘积与1的关系，并比较a、b的大小关系。【解答】解：设乙图中的电源电压为U，由乙图知R和D并联，根据并联电路电压的规律可知，R和D两端的电压相等都等于电源电压，则R与D的电功率之比为P1：P2＝：＝＝a﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，由丙图知R和D串联，设此时特殊纯电阻元件D的电阻为RD′，根据串联电路电流的规律可知，通过R和D的电流相等，则R和D的电功率之比为P3：P4＝I2R：I2RD′＝＝b﹣﹣﹣﹣﹣②，则ab＝×＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣③，由题意可知，乙图和丙图中的电源电压相等，当R和D串联时，由串联电路电压的规律可知UR+UD＝U，而R和D并联时它们两端的电压都等于电源电压，在甲图中作出D元件的I﹣U图像如下（其中紫色斜线为并联时D元件的I﹣U图像，红色斜线为串联时D元件的I﹣U图像），在I﹣U图像中，图线越靠近电压这一端，表示元件的电阻越大，所以由下图可知RD＜RD′＜R﹣﹣﹣﹣﹣④，由①④可知a＜1，由②④可知b＞1，则a＜b，由③④可知ab＜1，故B正确，ACD错误。故选：B。第Ⅱ卷 非选择题二、填空题（本题共6小题，每题2分，共12分）17．（2023•姑苏区校级模拟）如图是一款养生壶和它的电路简图，该壶有“加热”和“保温”两挡。电源电压为220V，电阻丝R1＝R2＝44Ω，当开关 　S1、S2　闭合时，养生壶在“加热”挡工作。壶内1kg的水从20℃到烧开所需加热时间为336s。若不计热量损失，加热过程中电热壶的实际功率 　小于　（选填“小于”“大于”或“等于”）额定功率。[已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），当地气压为1标准大气压]【答案】S1、S2；小于。【分析】（1）由图乙可知，当开关S1、S2都闭合时，只有R1工作，当开关S1闭合、S2断开时，R1、R2串联；根据串联电路的电阻特点和P＝可知加热挡和保温挡的电路连接；（2）利用P＝求出养生壶加热挡的额定功率；知道水的质量、比热容、初温和末温，利用Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量；不计热量损失，养生壶消耗的电能等于水吸收的热量；利用P＝求出养生壶的实际功率，比较额定功率与实际功率得出结论。【解答】解：（1）由图乙可知，当开关S1、S2都闭合时，只有R1工作，当开关S1闭合、S2断开时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，当开关S1、S2都闭合时，只有R1工作，电路中的电阻最小，根据P＝可知，电功率最大，养生壶处于加热挡；（2）养生壶加热挡的功率：P加＝＝＝1100W，一个标准大气压下，水的沸点是100℃，水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J，不计热量损失，养生壶消耗的电能：W＝Q吸＝3.36×105J，养生壶的实际功率：P实＝＝＝1000W，所以，养生壶的实际功率小于加热挡的额定功率。故答案为：S1、S2；小于。18．（2023•锦江区校级模拟）有两个电路元件A和B，流过元件的电流与其两端电压的关系如图甲所示。把它们串联在电路中，如图乙所示。闭合开关S，这时电流表的示数为0.4A，则元件A的电阻为 　5　Ω，通电2min，元件B消耗的电能为 　120　J。【答案】见试题解答内容【分析】把元件A和B串联在电路中，闭合开关S，这时电流表的示数为0.4A，串联电路各处电流相等，则电路中的电流为0.4A，由图甲可知两元件两端的电压，根据欧姆定律计算元件A的电阻，根据电功公式计算通电2min，元件B消耗的电能。【解答】解：把元件A和B串联在电路中，闭合开关S，这时电流表的示数为0.4A，串联电路各处电流相等，则电路中的电流为0.4A，由图甲可知，当I＝0.4A时，UA＝2.0V，UB＝2.5V，则元件A的电阻为RA＝＝＝5Ω，通电2min，元件B消耗的电能为WB＝UBIt＝2.5V×0.4A×2×60s＝120J故答案为：5；120。19．（2023•内蒙古）如图所示是一款3D打印笔的简化电路图，其中R1、R2均为发热电阻，电阻不变。其部分参数如表所示。开关S1闭合，单刀多掷开关S2仅与2接触时，打印笔处于 　高温　挡（选填“高温”“中温”或“低温”）；高温挡的额定功率为 　176　W。【答案】高温；176。【分析】分析开关转换时电路的连接，根据并联电阻和串联电阻的规律和P＝确定不同挡位电路的连接；根据P＝和串联电阻的规律和条件得出R1和R2大小，求出两等值电阻并联的电阻，根据功率公式得出高温挡的额定功率。【解答】解：开关S1闭合，单刀多掷开关S2仅与2接触时，两电阻并联；单刀多掷开关S2仅与3接触时，两电阻串联；开关S1闭合，单刀多掷开关S2仅与1接触时，电路为R1的简单电路，根据并联电阻和串联电阻的规律，开关S1闭合，单刀多掷开关S2仅与2接触时，电路的电阻最小，根据P＝可知，电路的功率最大，打印笔处高温挡；开关S1闭合，单刀多掷开关S2仅与3接触时，两电阻串联；电路的电阻最大，电路的功率最小，为低温挡；开关S1闭合，单刀多掷开关S2仅与1接触时为中温挡，P中＝，即88W＝；根据串联电阻的规律有：P低＝，即44W＝解方程组可得出R1＝R2＝550Ω；两电阻并联的电电阻为：R＝＝275Ω故高温挡的额定功率为：P＝＝176W故答案为：高温；176。20．（2023•丹东一模）如图所示，电源电压保持不变，灯泡L标有“12V 2A”字样（忽略灯丝电阻的变化），当开关S1、S2闭合，滑动变阻器滑片P置于a端时，灯泡正常发光，电流表示数为4A，滑动变阻器的最大阻值是 　6　Ω；当开关S1闭合，S2断开，滑片P置于b端时，通电30s滑动变阻器产生的热量是 　180　J。【答案】6；180。【分析】（1）由图可知，当开关S1、S2闭合，滑动变阻器滑片P置于a端时，灯泡L与滑动变阻器R并联，电流表测量干路的总电流；灯泡正常发光，根据灯泡的规格可知通过灯泡的电流，根据并联电路的特点可知滑动变阻器两端的电压和通过滑动变阻器的电流，根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值；（2）当开关S1闭合，S2断开，滑片P置于b端时，灯泡L与滑动变阻器串联，根据欧姆定律求出灯泡的电阻，根据串联电路的电阻特点求出电路中的总电阻，根据欧姆定律求出电路中的电流，根据焦耳定律Q＝I2Rt求出通电30s滑动变阻器产生的热量。【解答】解：由图可知，当开关S1、S2闭合，滑动变阻器滑片P置于a端时，灯泡L与滑动变阻器R并联，电流表测量干路的总电流；灯泡正常发光，根据灯泡的规格可知，灯泡两端的电压UL＝12V，通过灯泡的电流IL＝2A，根据并联电路的电压特点可知，滑动变阻器两端的电压：UR＝U＝UL＝12V，根据并联电路的电流特点可知，通过滑动变阻器的电流：IR＝I﹣IL＝4A﹣2A＝2A，由I＝可知，滑动变阻器的最大阻值：R＝＝＝6Ω；当开关S1闭合，S2断开，滑片P置于b端时，灯泡L与滑动变阻器串联，由I＝可知，灯泡灯丝的电阻：RL＝＝＝6Ω；根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻：R总＝R+RL＝6Ω+6Ω＝12Ω，电路中的电流：I′＝＝＝1A，通电30s滑动变阻器产生的热量：Q＝I′2Rt＝（1A）2×6Ω×30s＝180J。故答案为：6；180。21．（2023•铁锋区三模）某家庭用的电子式电能表的表盘上标有“3200imp/（kW•h）”，表示每消耗1kW•h的电能，指示灯闪烁3200次。小明将某家用电器单独接在该电能表上常工作6min，电能表指示灯闪烁了320次。该家用电器在上述时间内消耗的电能为 　0.1　kW•h，则这个家用电器可能是 　微波炉　（填“微波炉”、“台灯”或“电视机”）。【答案】0.1；微波炉【分析】3200imp/（kW•h）的含义是：电路中用电器每消耗1kW•h的电能，指示灯闪烁3200次；可求指示灯闪烁320次时用电器消耗的电能；知道正常工作时间，利用P＝求用电器的电功率；进而判断出是哪种用电器。【解答】解：“3200imp/（kW•h）”表示电路中用电器每消耗1kW•h的电能，指示灯闪烁3200次。当指示灯闪烁320次时，该家用电器消耗的电能：W＝kW•h＝0.1kW•h，t＝6min＝0.1h，则该家用电器的正常工作的电功率（额定电功率）：P＝＝＝1kW＝1000W。台灯的功率小于40W，电视机的功率在100W左右，微波炉的功率在1000W左右，所以这个用电器可能是微波炉。故答案为：0.1；微波炉。22．（2023•铁锋区三模）如图甲所示，电源电压U恒定不变，R为定值电阻。闭合开关S，在滑动变阻器滑片P从a移向b的过程中，电路的总功率、定值电阻R的功率及滑动变阻器的功率与电流的关系图线如图乙所示，图乙中曲线2是 　定值电阻R　（填“电路总功率”、“定值电阻R”或“滑动变阻器”）的P﹣I图象；该电路中滑动变阻器消耗的最大功率为 　0.75　W。【答案】定值电阻R；0.75。【分析】由电路图可知，闭合开关S，滑动变阻器与定值电阻R串联，电压表测变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。（1）当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路中的电流最大，此时滑动变阻器的电功率为零，据此结合图乙得出滑动变阻器的功率与电流的关系图线；根据P＝UI可知，电源电压不变时，电路的总功率与电流成正比，据此结合图乙得出电路的总功率与电流的关系图线；然后根据P＝UI＝I2R得出定值电阻的功率与电流的关系图线；（2）由P＝UI＝I2R计算定值电阻的阻值，推理证明当变阻器的接入电阻等于R时，变阻器消耗的电功率最大，并计算最大电功率。【解答】解：由电路图可知，闭合开关S，滑动变阻器与定值电阻R串联，电压表测变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。（1）当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路中的电流最大，此时滑动变阻器的电功率为零，由图乙可知，3是滑动变阻器的功率与电流的关系图线；由P＝UI可知，电源电压不变时，电路的总功率与电流成正比，由图乙可知，1是电路的总功率与电流的关系图线；由P＝UI＝I2R可知，定值电阻R的功率与电流图像为二次函数图像，则2是定值电阻R的功率与电流的关系图线；（2）由图像可知，当通过定值电阻R大电流为1A时，定值电阻消耗的电功率为3W，由P＝UI＝I2R可得定值电阻的阻值：R＝＝＝3Ω，当电路中电流最大为1A时，变阻器的接入电阻为0，定值电阻两端的电压等于电源电压：U＝U定＝I大R＝1A×3Ω＝3V，当变阻器的接入电阻不为0时，电路中的电流：I＝，变阻器消耗的电功率：P滑＝I2R滑＝（）2•R滑＝＝，由上式可知，当R滑＝R时，P滑有最大值，P滑大＝＝＝0.75W。故答案为：定值电阻R；0.75。三．实验题（本题共3小题，共18分）23．（2023•内蒙古）在“测量小灯泡的电功率”的实验中，老师给同学们提供的器材有：电压恒为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡（灯丝电阻约为10Ω），电流表、电压表、开关各一个，导线若干，三种规格的滑动变阻器R1（10Ω，0.5A）、R2（50Ω，0.5A）、R3（200Ω，0.2A）可供选择。（1）通过估算，滑动变阻器应选择 　R2　（选填“R1”“R2”或“R3”）。选择合适变阻器后，请用笔画线表示导线将电路连接完整。要求：变阻器的滑片P向B端移动时，灯泡变暗。（2）滑片P置于阻值最大处，闭合开关试触时，发现电压表示数很大，电流表几乎无示数，出现的电路故障原因可能是 　灯泡断路　。（3）排除故障后，闭合开关S，移动滑片P到某一位置时，电压表示数如图乙所示为 　2.2　V；若要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向 　A　（选填“A”或“B”）端移动。根据图丙图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是 　0.5　W。【答案】（1）R2；见解答；（2）灯泡断路；（3）2.2；A；0.5。【分析】（1）已知灯泡正常发光时的电压和正常发光时灯丝电阻，由欧姆定律得出灯的额定电流；电源电压恒为6V，根据串联电路电压的规律得出灯正常发光时滑动变阻器两端的电压，由欧姆定律I＝求出灯正常发光时变阻器连入电路的电阻，考虑到电流因素，确定选用的滑动变阻器的规格选择；根据滑片向右移动，电压表的示数变小，根据串联电路的分压作用确定出滑动变阻器的下接线柱；（2）闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，而电压表无示数，出现故障的原因可能是小灯泡断路；（3）根据电压表选用小量程确定分度值读数；灯在额定电压下正常发光，根据图中电压表小量程读数，比较电压表示数与额定电压的大小，根据串联电路电压的规律及分压原理确滑片移动的方向；根据图丙可知灯在额定电压下的电流，根据P＝UI得出小灯泡的额定功率。【解答】解：（1）灯泡正常发光时的电压UL＝2.5V，正常发光时灯丝电阻约为10Ω，由欧姆定律，灯的额定电流约为：IL＝＝＝0.25A＞0.2A；电源电压恒为6V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，灯正常发光时，滑动变阻器两端的电压：U滑＝U﹣UL＝6V﹣2.5V＝3.5V，由欧姆定律I＝，灯正常发光时，变阻器连入电路的电阻为：R滑＝＝＝14Ω＞10Ω，考虑到电流因素，则滑动变阻器选R2；滑动变阻器按“一上一下”的方式串联接入电路，滑片向右移动，灯泡变暗，表明电路中的电流减小，电路的总电阻变大，滑动变阻器电阻变大，故变阻器左下接线柱连入电路中，如下图所示：（2）闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，说明电路出现了断路现象，电压表有示数，说明电压表与电源之间是接通的，出现故障的原因可能是灯泡断路；（3）P到图甲中某一位置时，电压表示数（如图乙所示），电压表选用小量程，分度值为0.1V，电压为2.2V，因2.2V小于灯的额定电压2.5V，应增大灯的电压，根据串联电路电压的规律，应减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向A端移动，直到电压表示数为额定电压；根据图丙信息，灯在额定电压下的电流为0.2A，可计算出小灯泡的额定功率是：P＝ULIL＝2.5V×0.2A＝0.5W。故答案为：（1）R2；见解答；（2）灯泡断路；（3）2.2；A；0.5。24．（2023秋•二道区校级月考）在测量额定电压为2.5V小灯泡的电功率实验中：（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至 　A　（选填“A”或“B”）端。（2）正确连接电路后，闭合开关，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，小灯泡都不发光，且电压表、电流表均无示数。某同学用一根导线排查故障，当把导线的两端分别接在M、N和M、B接线柱上时，发现小灯泡两次都发光且电压表均有示数。根据上述现象可判断出电路的故障是：　从M经电流表到B的电路发生断路　。（3）排除故障后，调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为2.5V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定电功率为 　1.25　W；（4）测量发现，小灯泡的电阻随电压的增大而增大，其原因是：　灯丝的电阻随温度的升高而增大　；（5）完成上述实验后，另有同学设计了如图丙所示的电路，测出了额定电流为I额，的小灯泡正常工作时的电阻RL。电源电压不变，滑动变阻器R1的最大阻值为R，实验方案如下：①按电路图连接电路；②只闭合开关S1，移动R1的滑片，使电流表的示数为I额，灯泡正常发光；③断开S1，闭合开关S2，移动 　R2　（选填“R1”或“R2”）的滑片，使电流表的示数为I额；④保持R2的滑片位置不动，将R1的滑片移到最左端，电流表的示数为I1，再将R1的滑片移到最右端，电流表的示数为I2；⑤小灯泡正常工作时的电阻表达式为RL＝　　（用I1、I2、R表示）。【答案】（1）A；（2）从M经电流表到B的电路发生断路；（3）1.25；（4）灯丝的电阻随温度的升高而增大；（5）R2；。【分析】（1）为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至阻值最大处；（2）正确连接电路后，闭合开关，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，小灯泡都不发光，且电压表、电流表均无示数，说明电路可能断路；当把导线的两端分别接在M、N和M、B接线柱上时，发现小灯泡两次都发光且电压表均有示数，说明此时电路是通路，且导线并联的电路断路，据此分析；（3）根据电流表选用量程确定分度值读数，利用P＝UI算出小灯泡的额定电功率；（4）灯丝的电阻随温度的升高而增大；（5）已知灯泡的额定电流，可通过R2等效替代正常发光灯泡，再根据电路特点，利用电源不变计算出R2的阻值。【解答】解：（1）为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至阻值最大处，即A端；（2）正确连接电路后，闭合开关，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，小灯泡都不发光，且电压表、电流表均无示数，说明电路可能断路；当把导线的两端分别接在M、N和M、B接线柱上时，发现小灯泡两次都发光且电压表均有示数，说明此时电路是通路，且导线并联的电路断路，故根据上述现象可判断出电路的故障是：从M经电流表到B的电路发生断路；（3）排除故障后，调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为2.5V时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.5A，则小小灯泡的额定电功率为：P＝UII＝2.5V×0.5A＝1.25W；（4）当灯泡两端电压增大，通过灯泡的电流也增大，根据P＝UI可知，灯泡功率变大，温度升高，灯丝的电阻随温度的升高而增大，故小灯泡的电阻随电压的增大而增大；（5）①按电路图连接电路；②只闭合开关S1，移动R1的滑片，使电流表的示数为I额，灯泡正常发光；③断开S1，闭合开关S2，移动R2的滑片，使电流表的示数为I额；④保持R2的滑片位置不动，将R1的滑片移到最左端，电流表的示数为I1，再将R1的滑片移到最右端，电流表的示数为I2；⑤由串联电路特点和欧姆定律可得：U＝I1R2＝I2（R+R2）解得：R2＝，即小灯泡正常工作时的电阻为：RL＝R2＝。故答案为：（1）A；（2）从M经电流表到B的电路发生断路；（3）1.25；（4）灯丝的电阻随温度的升高而增大；（5）R2；。25．（2022秋•洪山区校级期末）如图所示的实验装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关。（1）两个透明容器中封闭着 　等量的空气　，通电后透明容器中电阻丝的内能增大是通过 　做功　（选填“做功”或“热传递”）方式改变的。（2）甲装置是探究导体产生的热量与 　电阻　大小是否有关的装置。（3）装置乙通电后两容器内电阻丝产生的热量之比是 　4：1　。（4）以下现象能用乙装置的实验结论解释的是 　D　。A.电炉丝通过导线连接到电路，电炉丝热得发红而导线几乎不发热B.在家庭电路中，两根导线连接处往往比别处更容易发热C.冬天在房间里使用电取暖器时，通电越久，房间里温度会越高D.电风扇通过导线连接到电路里，导线几乎不发热，电热水壶通过同样的导线连接到电路里，导线明显发热【答案】（1）等量的空气；做功；（2）电阻；（3）4：1；（4）D。【分析】（1）改变内能的方法有两个：做功和热传递；（2）（3）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变；探究电流产生热量跟电流关系时，控制通电时间和电阻不变，因此需要右侧的两个电阻并联；（4）电流产生热量的多少与电流有关，其他条件相同时，电流越大，电流通过导体产生的热量越多。【解答】解：（1）两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，接入电路；电流流过电阻丝时，将电能转化为电阻丝的内能，是通过做功方式改变电阻丝内能的；（2）甲图中两电阻丝串联，通过两个电阻的电流相同，其阻值是不同的，在通电时间相等时，10Ω的电阻大，B管液面上升得更高，表明电流通过导体产生的热量多少与电阻的大小有关；（3）探究“电流产生的热量跟电流是否有关”时，应控制电阻、通电时间相同，而电流不同，故右边透明容器中应该选用阻值为5Ω的电阻丝；由图可知，通过左边电阻的电流与通过右边两个电阻的电流之和是相等的，设通过左边电阻的电流为I，右边的电路中，根据并联电路的电流关系可知，上下电阻之比为5Ω：5Ω＝1：1，则通过电流之比为1：1，即通过下面电阻的电流为I；根据Q＝I2Rt可知在电阻和通电时间不变的条件下，产生的热量与电流的平方成正比，故左右两侧容器中产生的热量之比为4：1；（4）图乙中的实验结论为：电流产生热量的多少与电流大小有关，在其他条件相同时，电流越大，电流通过导体产生的热量越多；A、电炉丝通过导线连接到电路里，电炉丝和导线串联，电流是相同的，不符合题意；B、在家庭电路中，导线相互连接处因接触不良，该处的电阻较大，因为导线连接处与导线串联在电路中，所以通过的电流相等、通电时间相等，电阻越大产生热量越多，不符合题意；C、冬天在房间里使用电取暖器时，电流大小不变，通电越久，电流产生的热量越多，房间里温度会越高，不符合题意；D、电风扇和电热水壶的功率不同，电热水壶的功率大，导线中的电流大，所以电热水壶的导线明显发热，符合题意；故选：D。故答案为：（1）等量的空气；做功；（2）电阻；（3）4：1；（4）D。四．计算题（本题共3小题，共27分）26．（2023•青岛自主招生）小明在浴室洗完澡后，发现镜面上有一层雾气，使用不方便。根据所学物理知识可知，这是温度较高的水蒸气遇到温度较低的镜面形成了小水滴的原因。为了解决这一问题，其所在的兴趣小组设计了一款具有加热、保温功能的镜子。设计的原理电路如图所示，电源电压保持不变，忽略温度对电阻的影响。R1为发热电阻，R2为18Ω的保护电阻，两种工作状态下R1的功率之比为9：1，R2在保温状态下的功率为2W。求：（1）R1的阻值；（2）电源电压；（3）保温状态下，该镜子20分钟消耗的电能。【答案】（1）R1的阻值9Ω；（2）电源电压9V；（3）保温状态下，该镜子20分钟消耗的电能3600J。【分析】（1）当S闭合，S1接1时，为保温状态。根据其电功率之比可计算电阻的阻值。（2）根据欧姆定律和电功率公式的变形可计算电源电压。（3）根据W＝UIt计算电能。【解答】解：（1）由图知，当S闭合，S1接2时，只有R1连入电路中，电路中电阻较小，根据P＝，此时加热状态。加热功率：P1＝；当S闭合，S1接1时，为保温状态，两电阻串联，电路中电阻较大，发热电阻R1功率：P2＝I2R1＝（）2×R1，由题知，两种工作状态下发热电阻的功率之比为9：1，＝＝＝解得：R1＝R2＝18Ω＝9Ω；（2）保温状态时，P2＝I2R2，电路中电流：I＝＝＝A；电源电压：U＝I（R1+R2）＝（9Ω+18Ω）＝9V；（3）保温状态下，该镜子20分钟消耗的电能W＝UIt＝9V×A×20×60s＝3600J。答：（1）R1的阻值9Ω；（2）电源电压9V；（3）保温状态下，该镜子20分钟消耗的电能3600J。27．（2023秋•东莞市校级月考）如图所示电源电压保持不变，R1＝R2＝20Ω，R3＝10Ω，当S1、S2都断开，电流表示数是0.3A，求：（1）电源电压；（2）S1、S2都闭合时，电流表示数是多少？（2）S1、S2都闭合时，电路消耗的总功率是多少？【答案】（1）电源电压为12V；（2）S1、S2都闭合时，电流表示数是1.8A；（2）S1、S2都闭合时，电路消耗的总功率是21.6W。【分析】（1）当S1、S2都断开时，R1与R2串联，电流表测电路中的电流，根据电阻的串联和欧姆定律求出电源的电压；（2）当S1、S2都闭合时，R1与R3并联，R2短路，电流表测干路电流，根据电阻的并联求出电路中的总电阻，利用欧姆定律求出电流表示数；（3）当S1、S2都闭合时，利用P＝UI即可求出电路消耗的总功率。【解答】解：（1）当S1、S2都断开时，R1与R2串联，电流表测电路中的电流，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，由I＝可得，电源的电压：U＝I（R1+R2）＝0.3A×（20Ω+20Ω）＝12V；（2）当S1、S2都闭合时，R1与R3并联，电流表测干路电流，因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，所以，电路中的总电阻：R＝＝＝Ω，则干路电流表的示数：I′＝＝＝1.8A；（3）当S1、S2都闭合时，电路消耗的总功率：P＝UI′＝12V×1.8A＝21.6W。答：（1）电源电压为12V；（2）S1、S2都闭合时，电流表示数是1.8A；（2）S1、S2都闭合时，电路消耗的总功率是21.6W。28．（2023•裕华区校级二模）在如图甲所示的电路中，电源电压恒为18V，电流表量程为“0﹣0.6A”和“0﹣3A”，电压表的量程为“0﹣3V”和“0﹣15V”，表盘如图乙所示。滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”，小灯泡的规格为“3V 1.5W”。求：（1）小灯泡正常发光时的电阻和此时滑动变阻器的电功率。（2）用一定值电阻R0替换小灯泡接入电路中，并将一电压表并联在R0两端，不改变电表的量程，在确保电路中所有元件均安全的情况下移动滑动变阻器滑片，发现三个电表可以偏转到相同的位置，求满足要求的R0的最大阻值及该电路的最小电功率。【答案】（1）小灯泡正常发光时的电阻为6Ω，此时滑动变阻器的电功率为7.5W；（2）满足要求的R0的最大阻值为25Ω，该电路的最小电功率为4.32W。【分析】（1）根据电路图知，灯泡和滑动变阻器串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量滑动变阻器的电压；根据P＝可得灯泡电阻，根据P＝UI可得电路中的电流，结合串联的电路的特点和P＝UI计算滑动变阻器的电功率；（2）已有的电压表的量程应是0﹣15V，电流表量程是0﹣0.6A，根据串联电路的分压规律可知，串联电路中电阻越大分的电压越大，由于并联在R0两端电压表与滑动变阻器两端电压表偏转到相同的位置，因此并联在R0两端电压表选用大量程时，R0两端电压较大，R0电阻较大，故两电压表量程均为0﹣15V，根据偏转角度相同计算电压以及电路中的电流；根据欧姆定律计算电路中的总电阻，从而得出满足要求的R0的最大阻值；当滑动变阻器阻值调到最大时，此时电路功率最小，根据P＝求出最小值。【解答】解：（1）根据电路图知，灯泡和滑动变阻器串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量滑动变阻器的电压；由题目可知，小灯泡的额定电压为3V，额定功率为1.5W，由P＝可得，小灯泡的电阻为R＝＝6Ω，根据P＝UI可得，电路中的电流I＝＝＝0.5A，滑动变阻器与灯泡串联，它们电压之和等于电源电压，通过它们的电流相等，则滑动变阻器两端的电压为U滑＝U﹣U额＝18V﹣3V＝15V；滑动变阻器的电功率为P＝UI＝15V×0.5A＝7.5W；（2）在前面电路中，电压表的量程应是0﹣15V，电流表量程是0﹣0.6A，根据串联电路的分压规律可知，串联电路中电阻越大分的电压越大，由于并联在R0两端电压表与滑动变阻器两端电压表偏转到相同的位置，因此并联在R0两端电压表选用大量程时，R0两端电压较大，R0电阻较大，故两电压表量程均为0﹣15V，则R0两端电压U0＝U'滑＝U＝×18V＝9V；由于电压表0﹣15V量程的分度值为0.5V，则两个9V电压表偏转格数n＝＝18；电流表0﹣0.6A程的分度值为0.02A，则电流表示数I'＝18×0.02A＝0.36A；电路中的总电阻R'＝＝＝50Ω；满足要求的R0的最大阻值为R0最大＝R'滑＝＝25Ω；当滑动变阻器阻值调到最大时，此时电路功率最小P最小＝＝＝4.32W。答：（1）小灯泡正常发光时的电阻为6Ω，此时滑动变阻器的电功率为7.5W；（2）满足要求的R0的最大阻值为25Ω，该电路的最小电功率为4.32W。五．科普阅读题（共1小题，共6分）29．（2023秋•东台市月考）阅读短文，回答问题。无链条电动自行车无链条电动自行车，整体外形时尚，没有了链条，外观变得与普通自行车或电动车有些不同，如图1所示。无链条电动自行车被称为“没有链条的混合动力电动自行车”。它结合了电子动力和人体动力，此车既可以通过给锂电池充电获得能量；也可以通过骑行者踩脚踏板获得能量。骑行者踩脚踏板的动能，可通过车上的发电机转化为电能，存储在自行车框架中的锂电池内，之后通过电动机驱动后轮转化成动能，以此驱动自行车前进。因此使骑行者骑得更省力，同时也能减少对环境的污染。图1中所示这款无链条电动自行车正常行驶时，若骑行者不踩脚踏板，仅靠锂电池驱动，这种“电力驱动”可使车连续行驶1.8×104m；若骑行者踩脚踏板辅助锂电池给车提供能量，这种“混合动力驱动”可使车连续行驶3.2×104m。与链条车相比，这种新型自行车具备许多优点．比如：省力、耐用、安全、灵便、干净卫生、结构简单、修理方便，骑行12000km也无需大修。因此，无链条电动自行车是城市中一种理想的交通工具。（1）骑行者踩脚踏板的目的是把踩脚踏板的 　动　能转化为电能。（2）无链条电动自行车的车把龙头是 　省力　（省力/费力/等臂）杠杆。（3）关于无链条电动自行车的结构和使用，下面说法错误的是 　B　。A．无链条电动自行车是直接通过电池释放的电能驱动车子前进B．由于无链条，电动自行车不充电就不能行驶C．使用时，无链条电动自行车不踩脚踏板也能行驶D．骑行时，自行车坐垫下面的弹簧会发生形变，具有弹性势能（4）图2是图1脚踏部分的放大图，当该车以“混合动力驱动”正常行驶时，请在图2中画出最省力时人脚对脚踏板的力F（作用点在脚踏板板面中心）和这个力对应的力臂l。（提示：脚可以向各个方向用力踩脚踏板，脚踏板可以通过旋转来适应脚的用力方向。）（5）做功的过程也是消耗能量的过程．若不计能量损失，该款车“混合动力驱动”正常行驶时人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比为 　7：9　。【答案】（1）动；（2）省力；（3）B；（4）如图所示；（5）7：9。【分析】（1）电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，其电路特点是有电源；电动机将电能转化为机械能；发电机的工作原理是电磁感应现象，其特点是电路中无电源；发电机将机械能转化为电能。（2）车把龙头是一个轮轴，轮半径大于轴半径；（3）根据“此车既可以通过给锂电池充电获得能量；也可以通过骑行者踩脚踏板获得能量”判断分析ABC；发生弹性形变的物体具有弹性势能。（4）若要找出杠杆最省力的力，根据杠杆平衡条件可知，力臂最大时，所需的力最小；（5）根据“混合动力驱动”时人所提供的能量等于总能量减去“电力驱动”时锂电池提供的能量，然后即可求二者之比。【解答】解：（1）“发电机”实现“自发电”的发电原理是电磁感应现象，无链条电动自行车可将骑行者踩脚踏板所产生的动能通过发电机转化为电能；（2）车把龙头是一个轮轴，轮半径大于轴半径，所以无链条电动自行车的车把龙头是省力的；（3）A、既可以通过给锂电池充电获得能量；也可以通过骑行者踩脚踏板获得能量，故无链条电动自行车可以直接通过电池释放的电能驱动车子前进，故A正确；B、根据“也可以通过骑行者踩脚踏板获得能量“知，此车不充电也能行驶，故B错误；C、使用时，当骑行者不踩脚踏板，可以靠锂电池驱动使车行驶，故C正确；D、骑行时，自行车坐垫下面的弹簧会因为受到压力发生形变，具有弹性势能，故D正确。故选D。（4）根据杠杆平衡条件可知，当动力臂最长时，需要的动力是最小的，也就是当F垂直于脚踏板相连的金属杆时最省力，如下图所示：（5）“混合动力驱动”时所提供的能量总W1＝Fs1＝F×3.2×104m，仅靠锂电池驱动所提供的能量W2＝Fs2＝F×1.8×104m，“混合动力驱动”时人所提供的能量W3＝W1﹣W2＝F×3.2×104m﹣F×1.8×104m＝F×1.4×104m，则“混合动力驱动”时人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比：＝＝。故答案为：（1）动；（2）省力；（3）B；（4）如图所示；（5）7：9。六．简答题（共1小题，共5分）30．（2022秋•漳州期末）同学新家装修，他和弟弟看到电工师傅接线时的做法如图：火线、零线错开位置剥线，接头用铜丝螺线形缠绕，再用电工胶布包好。请你利用所学的物理知识从电学角度分别说明下列做法的用意：（1）“螺线形缠绕”而不是简单缠绕；（2）“错开位置剥线”。而不是布同一位置处剥线接线。【答案】（1）因为螺线形缠绕，可以增大接线处的横截面积，从而减小接线处的电阻，由Q＝I2Rt可知，通电时间、电流相同时，电阻越小，发热量越少；（2）因为接线处发热，容易造成胶布脱落，若未错开位置剥线容易造成短路，短路时电路中的非常大，根据Q＝I2Rt可知，导线中产生的热量非常多，容易引起火灾。【分析】（1）导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积和温度有关；“螺线形缠绕”可以使该处更牢固，避免接线处局部发热引发安全事故；（2）“错开位置剥线”可以避免发生短路现象。【解答】答：（1）因为螺线形缠绕，可以增大接线处的横截面积，减小电阻，由Q＝I2Rt可知，通电时间、电流相同时，电阻越小，发热量越少；（2）因为接线处发热，容易造成胶布脱落，若未错开位置剥线容易造成短路，短路时电路中的非常大，根据Q＝I2Rt可知，导线中产生的热量非常多，会引起火灾。额定电压220V额定功率高温挡中温挡88 W低温挡44W