2020全国物理中考题分类汇编13—《电功和电功率》(含解析)
展开2020全国物理中考题分类汇编——《电功和电功率》
1.(2020福建省)下列家用电器中,利用电流热效应工作的是( )
A. 电风扇 B. 电视机 C. 电热水壶 D. 电冰箱
2.(2020山东青岛)甲、乙两个电热器的电阻之比为5:4,通电相同时间产生的热量之比为5:1,则通过甲、乙的电流之比为( )
A. 4:1 B. 1:4 C. 2:1 D. 1:2
3.(2020广西南宁)下列家用电器主要利用电流的热效应工作的是( )
A.电饭锅
B.电冰箱
C.电视机
D.电风扇
4.(2020广西南宁)新的国家标准对延长线插座配用电缆的导线横截面积要求进行了修改,额定电流16A的延长线插座,导线最小标称横截面积由1mm2提升到1.5mm2.增大导线横截面积的目的是( )
A.增大导线的电阻
B.减小通过导线的电流
C.增大导线的电压
D.减小导线发热的功率
5.(2020北京市)如图所示电路中,将开关S闭合,完全相同的灯L1和灯L2均发光。下列说法正确的是( )
A. 灯L1比灯L2亮
B. 通过A点的电流大于通过B点的电流
C. 灯L1的实际电功率比灯L2的实际电功率小
D. 电路中AB两点间的电压等于BC两点间的电压
6.(2020甘肃省金昌市)如图所示电路中,电源电压保持不变,当开关S闭合后,滑动变阻器R接入电路的电阻为3Ω时,小灯泡正常发光。若已知滑动变阻器R的规格是“15Ω 1A”,灯泡L标有“2.5V 1.25W”字样(不考虑灯泡电阻随温度的变化),电流表量程为0~0.6A,电压表量程0~3V要保证电路安全。下列说法正确的是( )
A. 电源电压为2.5V
B. 电路消耗的最大功率3W
C. 小灯泡的最小功率为0
D. 电流表的示数变化范围0.2A~0.5A
7.(2020山西)如图是小亮设计的“挂钩式电子秤”的电路原理图。电源电压恒定,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,滑片P与挂钩固定在一起。不挂物体时,滑片P在R2最上端。挂上物体时,滑片P随挂钩向下移动。在电子秤量程范围内,则( )
A. 不挂物体时,电压表示数为电源电压
B. 所挂物体越重,电流表示数越大
C. 所挂物体越轻,电路消耗的总功率越大
D. 所挂物体重量发生变化,电压表示数与电流表示数的比值不变
8.(2020山东济宁)如图是已连接的部分电路,表中的结果符合ab间、ac间、bc间的连接情况的是( )
选项
ab间连接
ac间连接
bc间连接
结果
A
2V的电源
不接
不接
电流表示数为0.04A
B
不接
一根导线
2V的电源
电路总功率为0.08W
C
一根导线
2V的电源
不接
电路总电阻为25Ω
D
2V的电源
电压表
一根导线
电流表示数为0.5A
A. A B. B C. C D. D
9.(2020黑龙江省哈尔滨)如图是“研究小灯泡电功率”的电路图。灯丝电阻、电源电压不变,电路连接正确后,闭合开关,向左移动滑动变阻器的滑片。下列说法正确的是( )
A. 电流表示数变小 B. 滑动变阻器两端电压变大
C. 电路的总功率变小 D. 灯泡亮度变亮
10.(2020黑龙江省哈尔滨)如图所示,L1“3V 3W”、L2“3V 1.5W”。灯丝电阻不变,电源电压3V.开关S闭合后,下列说法正确的是( )
A. L1和L2的电阻之比是2:1 B. L1和L2的电流之比是1:2
C. L1两端电压是2V D. 两灯消耗的总功率是1W
11.(2020甘肃省天水市)如图甲所示,电源电压12V保持不变,闭合开关S后,当滑片P从最右端向最左端滑动的过程中,小灯泡的I-U关系图象如图乙所示,最后小灯泡正常发光。下列说法中正确的是( )
A. 小灯泡的额定电压为3V
B. 滑动变阻器的最大阻值为9Ω
C. 该电路总功率变化范围为3W~24W
D. 小灯泡正常发光1min,电流所做的功为24J
12.(2020湖北黄石)恒压电源电压大于灯泡额定电压的2倍,为了让这样两个相同的灯泡均正常发光,小明同学设计了如下四个电路图,既可以使两个灯泡正常发光又最省电的电路是( )
A. B.
C. D.
13.(2020贵州毕节)如图所示电路中,电源电压为18V且恒定不变,灯泡L标有“6V 3W”的字样,灯丝的电阻保持不变,滑动变阻器R铭牌上的规格是“100Ω 1A”,电流表所用量程为0~0.6A,电压表所用量程为 0~15V该电路工作时,要求各元件均安全。闭合开关,在滑动变阻器滑片P滑动过程中,下列判断正确的是( )
A. 电压表的示数变化范围是 3V~6V
B. 电流表的示数变化范围是0.25A~0.6A
C. 滑动变阻器允许接入电路的阻值范围是18Ω~100Ω
D. 该电路消耗的最大功率是最小功率的2倍
14.(2020内蒙古包头)如图所示电路,电源电压不变,滑片移至最大阻值处,闭合开关,电流表示数为0.2A,小灯泡的功率为0.4W移动滑片,将滑动变阻器最大阻值的14接入电路时,电流表示数为0.4A,小灯泡恰好正常发光,消耗的功率为2W.下列说法正确的是( )
A. 电源电压8V
B. 小灯泡正常发光时电阻为10Ω
C. 滑动变阻器的最大阻值20Ω
D. 小灯泡正常发光时,滑动变阻器消耗的功率为4.8W
15.(2020江苏南京)如图所示电路,电源电压不变,R1为定值电阻,R2 为滑动变阻器。闭合开关S,R2 的滑片P在某一端点时,两表的示数分别为0.2A和3V;移动滑片P到某位置的过程中,两表的示数分别变化了0.3A和1.5VF下列说法正确的是( )
A. 电源电压为4.5V
B. R2 的最大阻值为20Ω
C. 电路消耗的总功率最小时,R1与R2 接入电路的阻值之比为3:1
D. 电流表示数为0.4AS时,R1与R2 消耗的功率之比为1:1
16.(2020陕西)如图-1所示的电路,电源电压不变, R0 为定值电阻,R为滑动变阻器。闭合开关,滑片P从一端滑到另一端的过程中,电压表示数随滑动变阻器阻值变化的关系如图-2所示。下列说法正确的是( )
A. 滑片从最左端向最右端滑动过程中,电流表示数变小
B. 滑片滑动过程中,电压表与电流表示数之比不变
C. 电源电压为6V
D. 电路消耗的最大功率为3.6W
17.(2020天津)(多选)图所示电路中,灯泡L上标有“6V 9W”字样,闭合开关S后,灯泡正常发光,电压表V1的示数为U1,电压表V2的示数为U2,若U1∶U2=2∶3,则( )
A.电源电压是15V B.电阻R的阻值是6Ω
C.灯泡L中的电流是1.5A D.电阻R消耗的功率是6W
18.(2020辽宁沈阳)(多选)如图所示,电源两端的电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从中点附近向左移动过程中,下列说法正确的是( )
A. 电压表V的示数变小
B. 电流表A1的示数变小
C. 电压表V与电流表A2的示数之比保持不变
D. 滑动变阻器消耗的电功率一直在变大
19.(2020内蒙古呼和浩特)(多选)如图1所示,电路图由电流表及PQ部分组成,电源电压恒定不变。两个定值电阻R1和R2,且R2大于R1,按照下面四种不同接法分别接在电路图中的PQ两端,当开关闭合后,以下说法正确的是( )
A. 甲图接入电路后,电流表示数最大
B. 乙图接入电路后,电流表示数最大
C. 丙图接入电路后,R2消耗的功率最小
D. 丁图接入电路后,R1消耗的功率最小
20.(2020江西)(多选)如图所示,是电学中常见的电路图,在A、B两点间分别接入下列选项中加点字的元件,并进行对应实验,对滑动变阻器在此实验中的作用描述正确的是( )
A. 探究电流与电压的关系--改变定值电阻两端电压
B. 探究电流与电阻的关系--调节电阻两端电压成倍数变化
C. 测量定值电阻的阻值--多次测量求平均值,减小误差
D. 测量小灯泡的电功率--改变小灯泡两端电压,求平均电功率
21.(2020四川成都)如图是R1 、 R2两电阻的U-I图象。将R1 、 R2并联后接入电路,结合图中信息可知( )
A. R1的阻值比R2的阻值小
B. 通过R1、R2的电流相等
C. R1的电压比R2的电压小
D. R1的功率比R2的功率小
22.(2020四川成都)如图所示电路,电源电压U恒定。当A、B间接入标有“3V 1.5W“字样的灯泡L(忽略灯丝电阻变化),闭合S、S1、S2,断开S3,滑片P移到某一位置时电流表示数为I,再向上移动一段距离,R的阻值变化了5Ω,电流表示数变化了0.1A,L恰好正常发光;当A、B间换接为 R3,闭合S、S3断开S1、S2,电压表示数为U2, R1的功率为P1,R2的功率为P2, P1 ≠ P2,电路的总功率为5W, R1、R2、 R3均为定值电阻,每个电阻的阻值只有2Ω、5Ω、7Ω、9Ω这四种可能。下列结论正确的是( )
A. I=0.4A B. U=12V
C. U2可能是2.5V D.P1 可能是2.25W
23.(2020贵州铜仁)如图所示,电源电压不变,开关S闭合,S1由闭合到断开,电压表的示数由12V变为8V,则下列说法中正确的是( )
A. 电源电压为20V
B. R1与R2的阻值之比为2:1
C. S1断开前后,整个电路消耗的电功率之比为3:1
D. S1断开前后,R2消耗的电功率之比为9:4
24.(2020湖北武汉)如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,灯泡L的I-U图象如图乙所示。当只闭合开关S1,滑动变阻器的滑片P在最右端时,电压表的示数是2V,电流表的示数是I1;当只闭合开关S1、S3滑片P在最左端时,电流表的示数是I2;当只闭合开关S2、S3,滑片P在中点时,电压表的示数是3V,电流表的示数是I3.已知 I1 :I2=2:9,I2 :I3=3:1.当滑片P在最左端时,通过开关通断,可使电路消耗的功率最大,该最大值是( )
A.7.2W B. 8.1W C. 9.0W D. 9.9W
25.(2020江苏苏州)在如图甲所示的电路中,电源电压保持不变, R1为定值电阻,闭合开关S,将滑动变阻器R2的滑片P从最左端滑到最右端,两电压表示数随电流表示数变化的完整图线如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A. 电压表V1对应的是图线② B. 电压满足
C. R2的最大阻值小于 R1的阻值 D. 电路的最大总功率为2UbIb
26.(2020重庆A卷)灯泡L标有“6V”字样,为探究其工作时的特点,小刚利用图甲所示的电路进行实验,其中电源电压保持不变,滑动变阻器的规格为“30Ω 1A”。闭合开关后,将变阻器的滑片P从a向右缓慢移动,直到电压表示数达到6V时为止。图乙是用获得的实验数据作出的I-U图象,下列判断正确的是( )
A. 闭合开关,在移动滑片P的过程中,灯L的最小电阻为10Ω
B. 变阻器的滑片P移到b端时,灯L正常发光且灯的额定功率为3.6W
C. 灯L与5Ω的定值电阻R1并联接入电压为6V的电路,电路总功率为7.2W
D. 灯L与10Ω的定值电阻R2串联接入电压为9V的电路,R2每秒消耗电能为2.5J
27.(2020重庆B卷)如图甲所示的电路,电源电压不变,L是标有“4V”字样的灯泡。定值电阻R的阻值为60Ω,两个电流表的量程均为0~0.6A,电压表的量程为 0~15V.图乙是小灯泡L的电流随其电压变化的图象。当S闭合。S1 ,S2断开,将滑片P移到变阻器R的中点时,小灯泡L恰好正常发光,电压表示数为5V下列说法正确的是( )
A. 电源电压为5V
B. 变阻器R的最大阻值为10Ω
C. 移动滑片P,当灯泡L的功率为1W时,变阻器R接入的阻值为6.25Ω
D. 当S,S1 ,S2都闭合,为保证电路安全,变阻器R消耗的最大功率为4.05W
28.(2020四川自贡)如图所示,电源电压不变,灯泡L标有“6V 3W”字样,当开关S1 ,S2都断开,滑片P从b端滑到某一位置C时(图中未标出),滑动变阻器R的电阻减小了6Ω,电流表示数变化了0.1A,此时灯泡恰好正常发光;保持滑片P的位置不变,闭合开关S1 ,S2,电流表示数又变化了1.5A,设灯丝电阻不变,则下列说法正确的是( )
A. 灯泡的电阻为2Ω
B. 电源电压为9V
C. 滑动变阻器的最大电阻为12Ω
D. 当S1、S2都闭合时,调节滑片P,电路消耗总功率的最小值为20W
29.(2020河北)(多选)如图所示,电源电压不变,a、b为电压表或定值电阻,若为定值电阻,其阻值与R相同均为R0.当S1和S2闭合、S3断开时,电流表A1的示数为I0;再闭合S3,电流表A1的示数为2I0下列说法正确的是( )
A. 开关均闭合后,电路消耗的功率为
B. 开关均闭合后,a、b互换前后A2的示数之比为1:2
C. 将最大阻值为R0的滑动变阻器与R串联,只闭合S1、S2,P从中点移到阻值最大端,变阻器消耗的功率变化量为
D. 用最大阻值为R0的滑动变阻器替换a、b、R其中的一个,移动滑片,三个电流表的示数均发生变化且变化量相等。满足上述要求的电路连接方式有四种
30.(2020山东青岛)(多选)小明测量小灯泡的电功率,电路如图甲所示,电源电压恒为6V,小灯泡上标有“3.8V”字样。实验得到小灯泡的U-I图象如图乙所示。下列分析正确的是( )
A. 小灯泡的电阻约为12.7Ω
B. 小灯泡的额定功率为1.14W
C. 小灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路中的阻值为20Ω
D. 小灯泡两端电压为2.0V时,滑动变阻器消耗的电功率为0.88W
31.(2020安徽省)如图所示的电路中,电源电压U=9V,电阻R1=200Ω,R2=100Ω,则通电1min该电路产生的热量为______J.
32.(2020吉林)如图是某电热水壶铭牌上的部分信息。该电热水壶在额定电压下工作100s。消耗的电能是______J;它是利用电流的______效应工作的。
33.(2020黑龙江省哈尔滨)有一只标有“3.8V 0.3A”的小灯泡。其中“3.8V”是指小灯泡的______。将小灯泡接在3.0V的电路中,实际的电功率是______W.(灯丝电阻不变,结果保留两位小数)
34.(2020黑龙江省齐齐哈尔)小刚同学进行科学实践活动,利用手表和电能表測量家中空调的实际功率,电能表的表盘如图所示。他只让空调工作,观察到5min内电能表的表盘转过300转,则空调消耗的电能是______kW⋅h,空调的实际功率为______kW。
35.(2020江西)1840年英国物理学家______最先精确地确定了电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系,其表达式为:Q=______。
36.(2020江西)给手机快速充电的过程,主要是将电能转化为______能,过一会儿,充电器发烫,这是通过电流______的方式,增大了物体的内能。
37.(2020湖北黄石)如图所示,两个密闭容器中接入电热丝R1、R2,右边容器上方接入电热丝R3,在通电时间相同的情况下,观察两个U形管中液面高度的变化。本实验是根据______(选填“气体”、“液体”)的热胀冷缩来反映电流产生的热量多少,已知R1=10Ω,R3=6Ω,为了研究电流产生的热量与电流的关系,则R2=______Ω.若将R3和R2并联接入右边密闭容器中,则可研究电流产生的热量与______的关系。
38.(2020山东济宁)如图所示的电路中,L1、L2为两个阻值恒定的灯泡,甲、乙是连接实验室常用电流表或电压表的位置。在甲、乙位置分别接入量程不同的某种电表,只闭合开关S1,两灯均发光,两电表指针偏转角度相同。断开开关S1,在甲、乙位置分别接另一种电表,闭合开关S1和S2,两灯均发光,则此时两电表示数之比为______,灯泡L1与L2的电功率之比为______。
39.(2020福建省)民航局规定:严禁乘客携带超过160W·h瓦⋅时)的锂电池上飞机。某品牌笔记本电脑的电池铭牌标有“10.V 10A·h”字样,充满电后,存储的电能为______kW·h,该笔记本电脑______(选
40.(2020甘肃省金昌市)总功率为9W的节日彩灯,由30只相同的LED小灯珠连接而成,任意取下其中一只灯珠后,其余灯珠仍能发光,则这30只小灯珠的连接方式是______联;与普通白炽灯相比,在达到相同亮度的条件下,若LED灯可以节约80%的电能,则这串彩灯正常工作时与______W的白炽灯亮度相当。
41.(2020甘肃省天水市)现有两电热丝,甲标有“10Ω 1A”,乙标有“15Ω 0.6A”,把它们并联起来,通电10s后,甲、乙两电热丝产生的总热量最多是______J。
42.(2020青海)如图所示的电路中,电阻R1的阻值为4Ω,当开关闭合后,电压表V1的示数为2V,V2的示数为1V,电源两端的电压为______V,通过电阻R1的电流为______A,电阻R2的阻值为______Ω,电阻R2在1min内产生的热量是______J。
43.(2020广东省)如图所示为“探究电流通过导体产生的热量跟______的关系”的实验装置。实验中用U形管内液面高度差的大小来反映电流通过导体产生热量的多少,这种方法叫______(选填“控制变量”或“转换”)法。通电一段时间后,左侧容器内空气吸收的热量比右侧的______(选填 “多”或“少”)。
44.(2020天津)我国家庭电路的电压为______V;如图所示是小明家中一周前、后电能表示数。他家这周消耗了______kW·h的电能。
45.(2020贵州铜仁)如图所示是小明家的电能表,他家同时使用的用电器总功率不能超过______W.小明让他家的某用电器单独工作15min,这段时间内电能表的转盘刚好转了300转,则这个用电器的实际功率为______W。
46.(2020广西贵港)如图所示的电路中,电源电压恒为9V,定值电阻R0为50Ω,滑动变阻器的最大值为100Ω若开关S、S1、S2都闭合,当滑片P在中点时,电流表示数为______A.当开关S闭合,S1、S2都断开,滑动变阻器接入电路的阻值为20Ω时,电流表的示数为0.3A,则小灯泡消耗的功率是______W。
47.(2020浙江杭州)小金用如图甲所示的电路来研究滑动变阻器消耗的电功率与变阻器接入电路电阻之间的关系。已知电源电压恒为3V,定值电阻R0的阻值为3Ω,滑动变阻器R1上标有“2A 5Ω”字样。实验数据如表所示。
实验次数
1
2
3
4
5
6
电流表示数/A
0.38
0.43
0.50
0.60
0.75
①
电压表示数/V
1.86
1.71
1.50
1.20
0.75
0.00
变阻器电功率/W
0.71
0.74
0.75
0.72
0.56
0.00
(1)用笔画线代替导线,完成图乙的电路连接。
(2)表中第6次实验时,电流表示数如图丙所示,则表中数据①是______。
(3)根据实验数据可知,此电路中,滑动变阻器消耗的电功率随着变阻器接入电路电阻的变化的规律是______。
48.(2020湖南长沙)实验小组设计了如图所示的电路,已知电源电压不变,灯泡L标有“2.5V 0.3A字样,其阻值会随温度变化,将滑动变阻器R2的滑片置于最右端,只闭合开关S1时,电压表的示数为3V,R1的功率为P1;只闭合开关S1,移动滑片至最左端时,电流表的示数为0.3A,R1的功率为P2;闭合开关S1和S2,移动滑片至某一位置时,电压表和电流表的示数分别为3V和0.2A,已知P1:P2=1:4
(1)灯泡L的额定功率为______W;
(2)滑动变阻器的最大阻值为______Ω;
(3)在有电流通过灯泡L的情况下,灯泡的最小功率与最大功率之比为______。
49.(2020四川成都)小彬用如图所示的实验装置探究“电流的热效应跟电阻大小的关系”,电源电压为3V,电阻丝R1=10Ω,R2=20Ω,两气球相同。闭合开关后,密闭烧瓶内的空气被加热,他观察到______气球先鼓起来。通电1min,R2产生的热量为______J。
50.(2020重庆B卷)如图所示,是小静同学观察到自家电能表的情况,其显示的示数为______kW·h他关掉其它用电器,只让电饭锅处于加热状态工作,观察到电能表的转盘在8min内用好转动了72转。则他家的电饭锅加热时的电功率为______W。
51.(2020重庆A卷)图中电源电压为6V并保持不变,定值电阻R为10Ω,滑动变阻器R'标有“20Ω 0.5A”字样,电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~3V”,闭合开关,移动滑片P的过程中,为保证电路元件安全,滑动变阻器R'接入电路的最小阻值为______Ω.定值电阻R的最大功率为______W。
52.(2020云南)如图所示,甲是某款电热水龙头,乙是它的电路原理图。R1、R2是电热丝, R1=24Ω, R2=48Ω通过旋转手柄使扇形开关S同时接触两个相邻触点实现冷水、温水、热水挡的切换。当开关S接触2、3触点时,水龙头放出的是______水。不考虑温度对电热丝阻值的影响,水龙头在热水档位正常工作时电路消耗的功率是______W。
53.(2020海南)长1m、横截面积1mm2的银与铁,在20℃时的电阻值分别为0.016Ω与0.096Ω,银与铁两种材料相比,______更容易导电;已知金属丝的电阻和它的长度成正比,和它的横截面积成反比。在长短与粗细完全相同的银丝和铁丝两端加相同电压,通电相同时间,不计温度对电阻的影响,银丝和铁丝消耗的电能之比为______。
54.(2020江苏南京)一个密封盒的表面可见两个接线柱、一个灯泡和一个可调变阻器的旋钮。盒内只有灯泡和变阻器两个用电器,小明想探究它们的连接方式,连接了如图所示的电路(电源电压恒为3V),做了两次实验,部分数据记录如表格所示。
实验序号
变阻器电阻R/Ω
电流表示数I/A
①
15
0.5
②
5
(1)灯泡和变阻器的连接方式是______联,
(2)第一次实验中,电路消耗的总功率是______W,灯泡工作时的电阻是______Ω。
(3)第二次实验中,电流表示数是______A,变阻器工作1min产生的热量是______J。
55.(2020江苏苏州)如图所示为学校实验室中某电能表的表盘。
(1)该电能表示数为______kW·h。
(2)小明利用该电能表和秒表检测一只标识为“220V 100W”节能灯的额定功率。他关闭其他用电器,将该节能灯接入220V的测量电路,设计了以下三种测量方案:
方案一:测量出电能表显示消耗1kW·h电能所用的时间t;
方案二:测量出1min时间内电能表转盘转过的圈数n;
方案三:测量出电能表转盘转过1圈所用时间t。
①若使用方案二,小明计算额定功率的关系式应该为:P=______(单位:W)。(用数字和n表示)
②比较三种方案,最可行的是方案______。
56.(2020内蒙古包头)在“测量小灯泡的电功率”实验中,电源由三节新干电池串联组成,小灯泡额定电压为2.5V,阻值约为8Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”。图甲是某实验小组未连接完整的实验电路。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整,导线不能交叉。
(2)闭合开关,无论怎样移动滑片,灯泡都不发光,电流表和电压表均无示数。小组成员找来一个两端接有导线的定值电阻(阻值为10Ω,一端接在电源负极接线柱上,另一端依次触碰接线柱A、B、C,只有触碰到C时,灯泡才发光。若导线无断路,且导线和器材连接均完好,电路只有一处故障,则故障是______。
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片,使电压表示数为______V,小灯泡正常发光,电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为______W。
(4)某同学想利用该电路“测量定值电阻R的阻值”。于是取下小灯泡,将电阻Rx接入小灯泡所在位置,滑动变阻器滑片移至最大阻值处,闭合开关,移动滑片,测量四组对应的电压和电流值。数据如下表:
数据序号
1
2
3
4
电压U/V
1.2
1.6
2.0
2.4
电流I/A
0.24
0.32
0.39
0.48
由数据可得,电阻Rx的阻值为______Ω。
(5)能否将阻值约为50Ω的电阻接入图甲中小灯泡所在位置(其他连接均不变),测量其阻值。你的判断是______,理由是______。
57.(2020吉林)在“测量小灯泡的电功率”的实验中,电源电压为3V,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)图中的导线a应与电压表的______接线柱相连。
(2)闭合开关前应将滑动变阻器的阻值调至最大,目的是为了______。
(3)实验数据如表所示,小灯泡的额定功率是______W。
实验次数
1
2
3
电压/V
2.2
2.5
2.8
电流/A
0.28
0.30
0.32
电功率/W
0.62
0.90
(4)利用该电路无法完成“探究电流与电压的关系”实验,理由是______。
58.(2020江苏南京)有两个阻值未知的定值电阻 R1 , R2( R1约6Ω,R2约500Ω和一个电水壶。要求测出未知电阻的阻值和电水壶的额定功率。
(1)图甲是测量R1阻值的部分实物图,电源为两节干电池。
①用一根导线将电路连接完整(连线不得交叉)。
②闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应滑到______(选填“A”或“B”)端。
③闭合开关,移动滑片P,发现电压表有示数,电流表无示数,故障可能是导线______(选填“a”“b”或“c”)内部断路。
④排除故障后,闭合开关,移动滑片P,当电压表示数为1.2V时,电流表示数如图乙所示,则R1=_____Ω。
(2)小明从图甲中的器材和电阻箱(符号,规格“0~9999Ω 5A”)、若干开关及导线中,选择器材,连成图丙所示的电路,测出了R2的阻值。请将所选元件符号填入虚线框内。
(3)小华利用家里的电子式电能表和秒表估测电水壶的额定功率。她只让电水壶正常工作,记下电能表的指示灯闪烁n1次所用时间为t1.由于电能表常数被遮挡,她借助额定功率为P0的电热水器,只让电热水器正常工作,记下指示灯闪烁n2次所用时间为t2;则电水壶的额定功率为______。
59.(2020北京市)某同学想探究电流通过导体产生的热量与电流、电阻、通电时间是否有关。他连接了如图所示的电路进行实验,其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量和初温都相同的煤油,以及阻值为R1和R2的电阻丝R1
(2)该实验中,电流通过导体产生热量的多少用______来反映。
60.(2020广西贵港)小明同学用如图所示电路测量小灯泡的电功率,实验中电源电压保持不变,小灯泡的额定电压是2.5V。
(1)请用笔画线代替导线,将图1中的实物电路连接完整,要求滑动变阻器滑片向右滑时电流表示数变大。
(2)连接电路时,开关应______。
(3)正确连接好电路,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数。经检查,电压表完好,则故障可能是小灯泡______。
(4)排除故障后,在实验中,小明观察到电压表的示数如图2甲所示,此时小灯泡的电压是______V;为了测出小灯泡的额定功率,小明应向______调节滑动变阻器的滑片。
(5)当电压表示数为2.5V时。电流表的示数如图2乙所示,则小灯泡的额定功率是______W。
61.(2020上海)小佳同学在“测定小灯泡的电功率”实验中,所用实验器材完好,电源电压为1.5伏的整数倍,小灯标有“2.5V”字样,两个滑动变阻器分别标有“10Ω 2A”、“20Ω 2A”字样。小佳同学正确连接电路,实验步骤正确,闭合电键时,小灯亮度较暗,电流表、电压表的示数如图(a)、(b)所示。
①闭合电键时,电压表的示数为______伏,理由是______。
②请通过计算判断电源电压及实验中所用滑动变阻器的规格。______
③他移动滑片继续实验,当小灯正常发光时,电流表示数如图(c)所示,估计小灯的额定功率在0.6~0.9瓦之间,求小灯的额定功率。______(请写出计算过程)
62.(2020山东济宁)电炉丝通过导线接到电路里,电炉丝和导线通过的电流相同,电炉丝热得发红,而导线却几乎不发热。为探究其原因,小明连接了如图所示的实验电路,其中R1>R2
(1)实验中通过______(选填“温度计示数”“加热时间”或“温度计示数的变化”)来反映电阻丝产生热量的多少。在“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验中就用到这种思想和方法:让同一钢球从光滑斜面上不同高度滚下后撞击木块,通过木块______来反映动能的大小。
(2)实验表明:在电流和通电时间相同时,电阻越大,电流产生的热量越多。请解释“电炉丝热得发红,而导线却几乎不发热”的原因:______。
63.(2020河北)学习了电功率后,小明利用如图1所示的电路图来探究小灯泡功率跟电阻的关系。L1规格为“2.5V 0.25A”、L2额定电压是4.5V、L3额定电压是6V,可调电压电源。图3是小灯泡L2和L3的I-U图象。
(1)请根据图1所示电路图用笔画线代替导线将图2所示实物图补充完整。
(2)电路连接完成后,小明只闭合开关S1,发现电流表有示数,但小灯泡不发光,原因是______。
(3)如表是实验中的相关数据。
实验次数
开关状态
电源电压
电流表示数
小灯泡电阻
小灯泡功率
1
只S1闭合
U
0.25A
R1=10Ω
P1=0.625W
R2=2Ω
P2=0.125W
R3
P3=0.25W
2
只S1、S2闭合
2.5V
0.50A
R3=5Ω
P3=1.25W
3
只S1、S3闭合
0.25A
R1=10Ω
P1=0.6125W
4
S1、S2、S3均闭合
1.30A
R2=4.55Ω
P2=1.375W
第1次实验中电源电压U=______V,L3的阻值R3=______Ω。
(4)分析表中数据可得出,规格不同的小灯泡消耗的实际功率跟电阻的关系是:
①______;
②______。
【拓展】完成实验后,老师告诉小明用一个稳压电源和一个滑动变阻器可以制作成一个可调电压电源。将自制的可调电压电源(稳压电源电压恒为6V、电流表、小灯泡L3和开关串联,如图4所示。将滑片置于阻值最大处,闭合开关,向左移动滑片,当滑片从A点滑到最左端B点时(A、B两点图中未标出),电流表示数变化了0.1A,则RAB=______Ω。
64.(2020天津)在测量小灯泡电功率的实验中:
(1)请按照图所示的电路图,以笔画线代替导线,完成实物图的电路连接(______);
(2)下图所示是某次实验中电表的示数,电流表的示数为______A,电压表的示数为______V,此时小灯泡的电功率为______W;
65.(2020福建省)“测量小灯泡的额定功率”实验中,器材有电源、滑动变阻器、两个电流表、小灯泡(U额为3.8V)、定值电阻R0(阻值为10Ω、开关及若干导线。
(1)根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙中未画出的两条导线补充完整。
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应置于______(选填“A”或“B”)端。
(3)正确连接电路后闭合开关,发现灯不亮,两电流表有示数且相同,故障可能是______或______。
(4)排除故障后,为了测量小灯泡的额定功率,移动滑动变阻器的滑片,直到电流表A2示数为______A时,小灯泡正常发光,电流表A1的示数如图丙,该示数为______A,则小灯泡的额定功率为______W。
66.(2020广西南宁)在“测量小灯泡的电功率”实验中,电源电压保持不变,待测小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)为了比较精确的测量小灯泡的电功率,电压表的量程应选0-____V;
(2)实验时,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡都不亮,电压表有示数,电流表示数几乎为零,则故障可能是_____(选填“电流表与导线”或“灯泡与灯座”)接触不良;
(3)排除故障后,移动滑动变阻器滑片,当电压表示数是2.5V,电流表示数如图所示,则小灯泡的额定功率是____W;
(4)测量结束后,应先______,再拆除导线,最后整理好器材;
(5)某实验小组在处理实验数据时,采用描点法,在坐标纸上作出了如图所示的I-U图象,请指出作图过程中存在的错误或不足之处是_______;
(6)某实验小组设计了如图所示的电路(还缺一根导线连接才完整),可以测量小灯泡的额定功率,其中R为定值电阻。请写出本实验主要测量步骤及所测物理量:
①电路连接完整后,开关S2断开,S1、S3闭合,调节滑动阻器滑片,使电压表示数为U额;
②_______,开关S3断开,S1、S2闭合,记录电压表的示数U2;
③小灯泡额定功率的表达式P额=______(用R、U额、U2表示)
67.(2020广州市)我们用图中的装置进行实验,根据现象可推断定值电阻R1和R2的大小关系。
(1)定值电阻R1和R2分别加热容器内的油(甲瓶中的油比乙瓶中的多)。两电阻工作相同时间,油均未沸腾,观察到甲温度计升温比乙温度计多。该过程电阻产生的热量全部被油吸收。根据上述实验可得“R1产生的热量比R2多”,依据是______。
(2)根据上述信息,可判断R1______R2(选填“>”“=”“<”)。
68.(2020广西贵港)利用如图所示的装置探究“电流产生的热量与哪些因素有关”。两烧瓶中煤油质量相等,电阻丝R甲
(1)请用笔画线代替导线将电路连接完整。
(2)闭合开关,调节滑动变阻器,直到电阻元件正常工作,记录实验数据并绘制I-U图象如图乙所示。由图象可知,电阻元件的额定功率为______W。
(3)分析图象发现,通过电阻元件的电流与其两端的电压不成正比,原因是______。
(4)若在调节滑动变阻器的过程中。突然电流表示数变为零,电压表示数接近电源电压,分析可知______发生了断路。
70.(2020青海)如图1所示,是某小组测量额定电压为2.5V小灯泡额定功率的实验电路。
(1)用笔画线代替导线,将实物图连接完整。
(2)根据实物电路,在虚线框内画出对应的电路图。
(3)检查电路正确无误后,闭合开关S,发现小灯泡不亮,但电压表、电流表指针均有示数,接下来正确的操作是______。
(4)该实验小组根据实验测出的多组数据,绘制了如图2所示的I-U图象,则小灯泡的额定电功率是______W。
(5)另一实验小组的实验方案正确,实验时电表的连接和示数如图3所示,该实验可改进的地方是______,原因是______。
71.(2020四川自贡)某实验小组用伏安法测量小灯泡的电功率,待测小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)请用笔画线代替导线,完成图甲实物电路的连接。
(2)检查电路连接无误后,闭合开关S前,滑动变阻器的阻值应处于______的位置。闭合开关S后,灯泡不亮,电压表有示数,电流表指针几乎不动。产生这一现象的原因可能是______。
(3)故障排除后进行实验,通过移动滑片记录了多组数据,并作出了如图乙所示的I-U图象。据图可知小灯泡的额定功率为______W。
(4)现将该小灯泡与一个10Ω的定值电阻串联后接入电压为3V的电源两端,此时小灯泡实际功率是______W。
72.(2020云南)如图甲所示是小明同学测定额定电压为2.5V,额定功率不大于1W的小灯泡功率的实物连接图。
(1)在小明连接好的电路中存在错误或不要之处,请你找出其中的两处:①______;②______。
(2)改正错误和不妥之处后,闭合开关,发现电流表和电压表均有示数,但小灯泡不亮,可能的原因是______(填写选项中的字母)。
A.小灯泡短路
B.连接小灯泡的导线接触不良
C.滑动变阻器接入电路的电阻过大
(3)小明调节滑动变阻器,依次正确读取三组实验数据,随手写在了草稿纸上(如图乙所示)。如表是小明在老师指导下设计的记录数据及现象的表格,请你补出③处所缺的内容,分析数据后得到小灯泡的额定电流为______A,额定功率为______W。
次数
小灯泡两端电压U/V
通过灯丝电流I/A
小灯泡的电功率P/W
③ ______
1
2
3
(4)实验后,小明将一只5Ω的定值电阻与标有“20Ω 1A”的滑动变阻器串联接在电压恒定为3V的电源上,请你帮小明计算出滑动变阻器消耗的最大功率为______W。
73.(2020甘肃省金昌市)在“测量小灯泡电功率“的实验中,老师给同学们准备了以下器材:
A.小灯泡(额定电压2.5V,电阻大约10Ω)
B.电流表A1(量程0~0.6A)
C.电流表A2(量程0~3A)
D.电压表(量程0~3V,0~15V)
E.滑动变阻器“10Ω 1A”
F.滑动变阻器“50Ω 2A”
C.电源(电压恒为6V不变)
H.开关、导线若干
(1)本实验中应选择电流表______;滑动变阻器______(均填仪器前字母);
(2)测量电路图如图甲所示,图乙实物电路中已有部分电路连好,请用笔画线代替导线将电路连接完整;
(3)某探究小组将电路补充连接后,闭合开关,发现灯泡发光较暗,电流表有示数,但任意移动滑动变阻器的滑片时,电压表有示数且不变,灯泡亮度不变,具体原因是______;
(4)排除故障后,移动滑动变阻器的滑片,进行了多次测量,其中小灯泡正常发光时电流表示数如图丙所示为______A,小灯泡的额定功率为______W。
74.(2020浙江杭州)如图电路中,电源电压恒为9V,灯泡L规格为“6V 3W”。闭合开关,灯泡正常工作。求:
(1)电阻R的阻值。
(2)灯泡工作5分钟消耗的电能及电阻R产生的热量。
75.(2020天津)某校师生自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通过5A的电流时,10min可产生的热量。求:
(1)这台电烘箱的电功率;
(2)电阻丝工作时的电阻。
76.(2020浙江宁波)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。
(1)由图乙可知,该金属圆环中铜丝的长度是______cm。
(2)在触点N滑动过程中,RMN的最大值是多少?
(3)每1cm电阻丝的阻值是______Ω.(提示:图甲中M、N之间的电阻等效于M、N之间两段弧形金属丝并联后的总电阻)
(4)如图丙所示,把M、N接到圆环其中一条直径的两端,将滑片P移到最左端后闭合开关S,通电1min,电路消耗的电能为W.求W的最大值。(计算过程中不需要说明取最大值的理由)
77.(2020贵州毕节)黑夜中看不见灯的开关位置,为此小明设计了如图所示的电路。当单刀双掷开关S合向b时,照明灯亮、指示灯灭,避免指示灯费电:S合向a时,照明灯灭、指示灯亮,显示开关位置(S只能置于两种状态)。他利用一个“10V 0.1W”的小灯泡和一段电阻丝组成指示灯,则:
(1)为使指示灯正常发光,电阻丝的阻值应为多少?
(2)若照明灯(“220V 100W”)一天(24小时)使用6小时,则整个电路一天总共耗电多少度?(结果保留两位小数)
78.(2020江西)如图所示,电源电压恒定不变,已知定值电阻的阻值为R0,不考虑温度对灯丝电阻的影响。
(1)当S1和S2都闭合时,电流表的示数分别为I1、I2,且I1>I2,小灯泡L1恰好正常发光,求电源电压及小灯泡L1的电阻值;
(2)当开关S1和S2都断开时,某一电表示数为I3(I3≠0),求电路的总功率。
79.(2020江西)冬天打出来的果汁太凉,不宜直接饮用。如图所示,是小丽制作的“能加热的榨汁杯”及其内部电路简化结构示意图,该榨汁杯的部分参数如表所示。求:
榨汁杯部分参数表
额定电压
220V
加热功率
300W
保温功率
80W
榨汁功率
66W
容量
300mL
(1)仅榨汁时的正常工作电流;
(2)R2的阻值;
(3)已知该榨汁杯正常工作时的加热效率为90%,给杯子盛满果汁并加热,使其温度升高30℃,需要加热多长时间。[ C果汁=4×103J/(kg·℃)ρ果汁=1.2×103kg/m3]
80.(2020江苏苏州)如图所示电路中,电源电压6V,灯泡L规格为“6V 3W”。其电流与电压的关系如图乙所示。当S、S1、S3闭合,S2断开时,电流表示数为0.5A。
(1)求灯泡L的额定电流;
(2)求定值电阻R1的阻值;
(3)断开S1、S3,闭合S、S2,调节滑片P,使R2的电功率为灯泡的2倍,求此时滑动变阻器接入电路的阻值为多大?
81.(2020山东济宁)额定电压为9V的小灯泡的I-U图象如图(a)所示。将小灯泡接入图(b)所示的电路中,电源电压恒定。将滑动变阻器的滑片移至最右端,闭合开关S和S1,小灯泡正常发光,电流表示数为0.4A.求:
(1)小灯泡的额定功率;
(2)定值电阻R的阻值;
(3)只闭合开关S,将滑动变阻器的滑片由右端逐渐向左移动,求滑动变阻器允许接入电路的最大阻值。
82.(2020北京市)图所示的电路中,定值电阻R0阻值为10Ω,电源两端电压为3V并保持不变。闭合开关S,调节滑动变阻器Rp,使电压表示数为2V。
(1)画出实物电路所对应的电路图;
(2)求Rp接入电路的阻值;
(3)求R0的电功率。
83.(2020福建省)如图甲电路中,电源电压保持不变,R0、R1均为定值电阻,R2为滑动变阻器。闭合开关S,改变R2的阻值,两电压表示数与电流表示数变化关系如图乙,当滑片在b端时电流表示数为0.3A。
(1)求R2的最大阻值。
(2)若滑片置于变阻器的中点位置,R2消耗的电功率为0.8W,求电源电压U和R0的阻值。
(3)若滑动变阻器滑片每移动1cm,阻值改变1Ω,设滑片从a端向b端滑动的距离为xcm,写出R2消耗的电功率P随x变化的关系式,并由此关系式求出R2消耗电功率的最大值。
84.(2020贵州毕节)如图所示,电源电压恒定不变,小灯泡L标有“2.5V 0.75W”的字样,R1、R2为定值电阻,其中 R1=25Ω, R2=35Ω,当S1、S2都断开时,小灯泡正常发光。(忽略温度对电阻的影响)
(1)求电源电压;
(2)当S1闭合,S2断开时,求电流表示数的大小;
(3)当S1、S2都闭合时,求整个电路通电210s产生的热量。
85.(2020云南)某医院的全自动消毒柜能对医疗用品进行高温、高压、湿热灭菌消毒,部分参数如表。消毒柜中电磁继电器控制电加热器实现加热、保温自动切换的原理图如图所示,R为热敏电阻,其电阻值随消毒柜内温度的升高而减小。消毒柜利用20kg、20℃的水正常工作50min可完成一次消毒。已知水的比热容为 C水=4.2×103J/(kg·℃)。
额定加热功率
10kW
水箱容量
100L
工作温度
120℃
限压
300kPa
(1)求每次消毒时水温从20℃上升到工作温度水吸收的热量;
(2)电加热器正常工作时,将水从20℃加热到工作温度的时间为16min。求电加热器加热的效率;
(3)保温电阻是图中的______。
86.(2020甘肃省金昌市)如图甲乙所示是某调温型电烤箱和简化电路图,它的工作电压为220V,R1和R2均为电烤箱中的加热元件,R2的阻值为70Ω.当只闭合S1时为低温档,低温档电烤箱的电功率为440W。
(1)低温档工作时,电路中的电流是多少?
(2)发热电阻R1的阻值是多少?
(3)高温档时应该闭合的开关是______,高温档的电功率是多少?
(4)小余发现在傍晚用电高峰时,电烤箱内比平时温度低,他猜想是用电高峰时电压偏低所致,于是他想用电能表和秒表测量家庭电路的实际电压。傍晚用电高峰时,他关闭家里所有用电器,只让电烤箱以高温档工作,发现在30s内电能表的转盘转了25转,电能表的铭牌如图丙所示,则用电高峰时家庭电路的实际电压为多少?(不考虑电阻值随温度的变化)
87.(2020甘肃省天水市)如图所示的电路中,电源电压恒定不变,电压表的量程为0~15V,电流表的量程为0~0.6A,灯L上标有“6V 3W”字样(不考虑灯丝电阻随温度的变化),定值电阻R2=30Ω当只闭合开关S1、S2,调节滑片P至距B端一处25时,灯L正常工作;当只闭合开关S1、S3,调节滑片P至中点处时,电流表示数为0.3A,求:
(1)灯泡的电阻;
(2)电源电压;
(3)在保证电路各元件安全的情况下,只闭合开关S1、S2时,灯L消耗的电功率范围。
88.(2020广州市)如图所示,小灯泡L的额定电压为3.8V,定值电阻R阻值为20Ω,闭合开关,流过R的电流为0.1A,流过L的电流为0.2A.求:
(1)此时L的电阻;
(2)L的实际功率;
(3)通电20s,L、R共消耗的电能。
89.(2020广东省)小明家的台灯是通过电位器来调节亮度的。他猜想:台灯变亮时电位器消耗电能的功率会变小,为此他设计了如图甲所示的电路进行探究,已知电源电压为4V并保持不变,电压表(0~3V)2个,电流表(0~0.6A), 滑动变阻器规格为“20Ω 1A”,小灯泡L标有“2.5V 1.25W”字样(忽略温度对灯丝电阻的影响)。
(1)电路中a是______表,b是______表;
(2)实验中,小灯泡正常发光时电流表的示数为______A;
(3)根据实验数据,绘制出滑动变阻器的由功率PR与小灯泡的电功率PL的关系图像如图乙所示,由图可知:小灯泡的电功率(亮度)变大时,滑动变阻器的电功率______;
(4)假设实验所用的小灯泡能承受的最大电压可以高出其额定电压的,在确保电路中各元件安全的情况下,移动滑动变阻器的滑片,小灯泡的电功率变化范围是从______W至______W。
90.(2020黑龙江省齐齐哈尔)初春时节,新冠疫情来袭,小征的爸爸是一名志愿者,每天结束忙碌的工作后,为了小区的群众安全,义务到小区门卫岗亭值夜班,岗亭里没有暖气,为了给爸爸取暖,小征把家里的电取暖器送到岗亭使用。接通电源工作一段时间后,小征发现电阻丝热的发红,而连接电阻丝的导线却不怎么热。请你根据学过的物理知识,帮助小征解释产生此现象的原因。
91.(2020山西)今年春节,小明帮爸爸安装彩灯,爸爸说:照明灯具迈进了新的时代。前些年,白炽灯还是照明灯具的主力军,人们为延长白炽灯的使用寿命,在楼道里常把两只相同的白炽灯串联起来使用。但这样两只灯发光时的整体亮度,还不如只用其中一只灯时亮。小明很疑惑“为什么会变暗呢?”请你用所学的知识为小明解惑。
92.(2020广东省)阅读下列短文,回答问题。
热敏电阻温度计
热敏电阻是用半导体材料制成的电阻,其阻值随温度的变化而变化,如图甲所示为某型号热敏电阻的实物图,阻值随温度升高而变小的,称为负温度系数热敏电阻;阻值随温度升高而变大的,称为正温度系数热敏电阻,利用热敏电阻的特性做成的温度计,叫做热敏电阻温度计。
图乙所示为热敏电阻R1的阻值随温度t变化的图像(为方便计算,已将图线作了近似处理)。图丙是用R1做测温探头的某热敏电阻温度计的电路图,其中电源电压可在0.60~1.20V之间调节,R2为定值电阻,阻值为100Ω。该电路工作原理是:当保持通过R1的电流不变时,R1两端的电压随电阻均匀变化(即随温度均匀变化),故只需将电压表V1表盘的刻度改成相应的温度刻度,就可以直接从V1表盘上读出温度值。测量时,将R1放入待测温度处,闭合开关,调节电源电压,使V2表的示数保持0.20V不变(即电路中的电流保持2mA不变),再从V1表盘上读出待测温度t。
(1)热敏电阻R1是______(选填“正”或“负”)温度系数热敏电阻。在标准大气压下,将R1放入冰水混合物中时,R1的阻值是______Ω;
(2)测温时,保持R2两端电压为0.20V,R1两端的电压随温度升高而______(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)某次测温时,V1表盘上显示的温度是20℃,此时电源电压为______V;
(4)该热敏电阻温度计测量温度的范围为______℃。
93.(2020吉林长春)一根100Ω的电阻丝接入电路后,通过它的电流是0.2A.求:
(1)电阻丝两端的电压。
(2)通电10s电阻丝产生的热量。
94.(2020青海)王明同学家买了一个电热水壶,其铭牌上部分信息如表所示。求:
额定电压
220V
频率
50HZ
额定容量
1.8L
额定功率
1000W
(1)该电热水壶正常工作时的电阻是多少?
(2)用该电热水壶将1.5L的水从20℃加热到100℃水吸收的热量是多少[水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)?
(3)王明兴趣小组在测量电热水壶实际功率时,断开家中的其它用电器,让电热水壶单独工作,测得1.5min内电能表指示灯闪烁了72次(电能表如图所示),此电热水壶的实际功率是多少?
95.(2020广西贵港)如图甲所示电路,电源电压不变,小灯泡L上标有“3.6V 0.3A”字样,其I-U图象如图乙所示。当闭合S1、断开S2,滑片移到某点a时,R0两端电压为10V,电流表示数为Ia,变阻器消耗的功率为Pa;当闭合S2、断开S1,滑片移到某点b时,小灯泡正常发光,电流表示数为Ib.变阻器消耗的功率为Pb.已知Pa:Pb=25:27,Ia:Ib=5:3求:
(1)小灯泡正常发光时的电阻是多少?
(2)当闭合S2、断开S1,移动滑片使电流表示数为0.1A,通电1min电流通过小灯泡所做的功是多少?
(3)电源电压是多少?
96.(2020山西)在这次新冠肺炎抗疫战中,中医药为诊疗发挥了积极作用,成为抗疫“中国方法”的重要组成部分。小明对家里的电中药壶进行观察,并用水替代中药进行了相关研究。收集和记录数据如下表。请你结合他的调查研究,完成下列问题。
观察对象
观察记录
研究记录
电中药壶
成分:紫砂
电源:220V/50Hz
容积:2L
档位:高温(1100W)
低温
①水的质量m=2kg,水的初温t=20℃
②用高温档加热5min,水的末温t=50℃
③壶内加热体由两个相同的发热电阻组成
C水=4.2×103J/(kg·℃)
(1)请在虚线框内画出电中药壶内部的电路图;
(2)求电中药壶内部一个发热电阻的阻值;
(3)求高温加热时,电中药壶的加热效率。
97.(2020四川自贡)如图所示的电路中,电源电压为3V,R为阻值未知的定值电阻,小灯泡L的规格为“6V 3W”,闭合开关S后,电流表的示数为1.25A.(不考虑温度对小灯泡电阻的影响)求:
(1)小灯泡的电阻;
(2)小灯泡的实际功率;
(3)通电1min,电阻R产生的热量。
98.(2020内蒙古包头)小宇家购置一款用来煎烤食物的双面电饼铛,上下盘既可以同时加热,也可以把上盘掀开,使用下盘单独加热。电饼铛简化的内部电路如图甲所示,闭合开关S1,温控开关S2接接线柱“2”时,下盘加热。再闭合开关S3,上盘也开始加热。当温度超过设定温度时,温控开关S2自动转接接线柱“1”,电饼铛进入保温状态。电饼铛部分参数如图乙。(忽略温度对电阻阻值的影响:L1、L2、L3为指示灯,不计指示灯消耗的电能)求:
(1)下盘加热电阻R1的阻值和保温时电路中的额定电流;
(2)某次电饼铛在额定电压下煎烤食物时,指示灯L1、L2发光时间分别为10min、5min,电饼铛消耗的电能是多少?
(3)用电高峰时,小宇关闭家中其他用电器,用电饼铛下盘煎烤食物10min,电能表(如图丙)的转盘转过500转,则电饼铛的实际电压是多大?
99.(2020重庆A卷)如图的电路中,R1为10Ω,R2为20Ω.闭合开关S后,电流表的示数为1A.电源电压保持不变。求:
(1)R1两端的电压U1;
(2)R2在10s内所消耗的电能W2。
100.(2020重庆B卷)如图所示,电源电压不变,定值电阻R1阻值为10Ω,定值电阻R2阻值为20Ω.当开关S闭合后,电流表示数为0.2A.求:
(1)R1两端的电压;
(2)在10s内,电流通过R2做的电功。
101.(2020内蒙古呼和浩特)如图所示,滑动变阻器R的最大阻值为20Ω,将其滑片移到b端,闭合开关S,电流表的示数为0.3A,小灯泡的实际功率为0.9W,闭合开关S,将滑动变阻器滑片移到a端,小灯泡恰能正常发光。不考虑灯丝电阻的变化,电源电压恒定,求:
(1)小灯泡的阻值和电源电压;
(2)小灯泡的额定功率。
102.(2020辽宁沈阳)康康家有一台家用电水壶如图甲,他发现电水壶有加热和保温两种功能。如图乙所示是其内部电路的简图,R1、R2均为加热电阻,通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温两种功能的切换。电水壶加热功率为1000W保温功率为44W[ C水=4.2×103J/(kg·℃) ρ水=1.0×103kg/m3 ],求:
(1)把500g的水从40℃加热到100℃,水壶要吸收的热量;
(2)不计热量损失,使用电水壶的加热挡完成问题(1)中的加热过程需要的时间;
(3)忽略温度对电阻阻值的影响,加热电阻R1的阻值。
103.(2020广西南宁)某实验小组利用电源、电流表、电压表、滑动变阻器R、开关及导线若干测量定值电阻Rx阻值,所有元件均完好,按图连接电路(其中电压表未画出),进行实验,闭合开关后,将变阻器滑片从一端移动到另一端的过程中,发现电流表示数的变化范国为0.24A~1.2A,电压表示数相应的变化范围为6.0V~0V。求:
(1)当R接入电路为最大阻值时,若通电10s时间,R消耗的电能;
(2)Rx的阻值;
(3)若将Rx与R并联在原电源两端时,电路消耗的最小电功率。
104.(2020贵州铜仁)如图所示,电源电压为可调电压,小灯泡L标有“4V 1.6W”,滑动变阻器R1标有“40Ω 1A”的字样,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V不考虑温度对灯丝电阻的影响)求:
(1)小灯泡L的阻值是多少?
(2)当S、S1、S2都闭合,将滑动变阻器的滑片P移到中点时,电流表的示数为0.45A,电压表示数为3V,则R2消耗的电功率是多少?
(3)将电源电压调至6V时,闭合开关S,断开开关S1、S2,在确保电路安全的前提下,则滑动变阻器R1允许接入电路的阻值范围。
105.(2020海南)小益家的豆浆机铭牌和简化电路如图所示。豆浆机工作时加热器先加热,待水温达到64℃时温控开关闭合,电动机开始打磨且加热器继续加热,直到产出豆浆成品,电源开关自动断开。小益用初温20℃,质量lkg的水和少量豆子制作豆浆,设电源电压为220V恒定不变,不计导线的电阻。求:
豆浆机铭牌
最大容积
2L
额定频率
50Hz
额定电压
220V
加热器功率
880W
电动机功率
120W
(1)从物理学的角度解释热气腾腾的豆浆散发出香味的原因:
(2)加热器单独工作时电路中的电流;
(3)质量为1kg的水从20℃加热到64℃需要吸收的热量[C水=4.2×103J/(kg·℃)]
(4)本次制作豆浆共计用了9min的时间。如果在温控开关闭合前加热器产生的热量70%被水吸收,且不计豆子吸收的热量。求本次制作豆浆共消耗的电能。
106.(2020河北)小明家在不远处施工,临时用导线将电水壶和电水龙头(打开几秒钟就能流出热水)接入家中电能表[3000r/ kW·h]如图所示。电水壶的规格为“220V 1210W”,电水龙头的规格为“220V 2420W”,当电路中单独使用电水壶烧水时,铝盘转动110r,用时120s。在电路中单独使用电水龙头洗漱时,用了180s。导线、电水壶和电水龙头的电阻不随温度变化。求:
(1)电水壶和电水龙头的电阻;
(2)导线的电阻;
(3)在洗漱时,导线上产生的热量。
107.(2020河南)在家电博览会上,小亮家买了一款标有“220V 3000W“的电热水器。
(1)电热水器中的电热管工作时利用的是电流的______效应。智能化遥控器通过红外线对热水器进行温度控制,红外线是______(选填“可见”或“不可见”)光。
(2)大功率家用电器需要使用专用插座,插座的常用规格有10A和16A两种,通过计算说明该电热水器应选用哪种规格的插座。
(3)已知该电热水器的加热效率为90%,求它正常工作时把30L水从20℃加热到47℃需要的时间。。[ρ水=1.0×103kg/m3 C水=4.2×103J/(kg·℃)]
108.(2020黑龙江省齐齐哈尔)如图甲所示是某品牌电饭煲,图乙是该电饭煲的原理图。它有高温和保温两档,通过开关S进行调节,R0与R为阻值不同的电热丝。现在将该电饭煲接在220V的电源上,用高温档工作时,电路的总功率为1000W;用保温档工作时,电路的总功率为440W.已知C水=4.2×103J/(kg·℃)。求:
(1)电饭煲在高温档时,开关S应______(选填“闭合”或“断开”)。
(2)电热丝R0的阻值是多少?
(3)当电饭煲处于保温档时,电路中的电流是多少?
(4)用电饭煲将质量为2kg的水加热,使其温度升高30℃,则水吸收的热量是多少?
109.(2020湖北黄石)一个标有“3V 3W”小灯泡L(灯丝电阻不随温度变化),滑动变阻器(0~6Ω),电流表A连接成如图所示的电路,滑片P正处在滑动变阻器正中间O点位置,电源电压恒定。
(1)闭合S1、S2、S3,断开S4,电流表的读数为2.0A,求此时灯泡实际消耗的电功率;
(2)闭合S1,断开S2、S3、S4,求此时电流表A的读数;
(3)闭合S1、S3、S4,断开S2,将滑片P由O滑到a点过程中,电流表A的读数最大值为2.25A,求滑动变阻器Oa之间的电阻值,并求出电流表读数为2.25A时,滑动变阻器消耗的总功率。
110.(2020湖南长沙)在如图所示的电路中,电源电压可以调节,调节电源电压为4V,闭合开关S,电流表A、A1的示数分别为1.2A和0.8A。
(1)求此时通过电阻R2的电流;
(2)求电阻R2的阻值;
(3)重新调节电源电压后,闭合开关S,电流表A1的示数为1.2A,求1min内电流通过电阻R2产生的热量。
111.(2020陕西)小明将废旧电热器上规格为“220V968W”的完好电热丝R0拆下,用于科技小组制作电烘箱,设计电路如图1所示。经过多次试验,当选用的电阻R1的阻值为5Ω时,刚好满足箱体内烘干功率要求。(不考虑温度对电阻的影响)
(1)电热丝R0的阻值是多少?
(2)整个电路工作时的电流是多少?整个电路工作1h产生的热量是多少?
(3)图1电路工作时存在着电能没有被充分利用的不足。在保证箱体内烘功率及R0不变的情况下,请你针对电路中的不足进行改进,在图2中将改进的电路图补充完整,并在图中标出相关电阻的阻值(此问不要求写出计算过程)
113.(2020上海)在如图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻R1阻值为10欧,滑动变阻器R2标
有“20Ω2A”字样。现将两个电流表A1、A2分别串接在电路中,当滑动变阻器R2的滑片P从一点向另一点移动过程中,电流表A1的示数始终为0.6安,电流表A2的示数从1.2安减小到1.0安。求:
①电源电压U;
②10秒内电流通过电阻R1所做的电功W1和整个电路输出的电功率P;
③滑动变阻器连入阻值的变化量△R2。
113.(2020重庆A卷)水烧开后持续沸腾一段时间用于饮用更利于人体健康,为了满足这个要求,小罗设计了多档位节能电烧水壶,电路原理如图甲。其中开关S为防干烧温控开关,通常情况闭合;定值电阻R1、R2为加热电阻,且R1为48.4Ω,R2阻值为R1的2倍。通过滑动金属滑杆上的滑块P,使它在不同的位置接触触点,实现多档位变化(图乙)。他测得烧水壶用中功率档给热水保温时,正常工作24s,将1kg的水从75℃加热到80℃.[已知C水=4.2×103J/(kg·℃),不计温度对电阻的影响]求:
(1)此加热过程中热水所吸收的热量Q;
(2)此加热过程中烧水壶的热效率η(η= W为所消耗的电能);
(3)用电高峰时,他请父母断开家中除烧水壶外的全部用电器,用烧水壶高功率档加热一段时间后开始计时,经过30s后水沸腾,再以低功率档持续加热30s。观察到电能表转盘在这60s内转了27转(电能表表盘如图丙),烧水壶工作的实际电压U实是多少。
114.(2020重庆B卷)小明家用电火锅烹饪烤肉,肉烤熟后立即将电火锅调至“低温档”,一段时间后锅内热油仍向外飞溅,容易烫伤家人。小明断开电源,看到电火锅铭牌的主要参数如图甲所示;打开底盖,发现其工作电路原理如图乙所示,R1、R2为阻值未知的电热丝。为了对烤熟的食物保温,同时避免锅内热油向外飞溅,小明对电火锅的工作电路进行了改进,可以分别实现“高温档”“低温档”或“保温档”功能,改进后的电路原理如图丙所示。求:
(1)电火锅使用“高温档“正常工作时电路中的电流;
(2)在图丙中,当S闭合,S1断开,S2接b,电火锅处于“保温档”,该状态下电火锅正常工作时消耗的电功率;
(3)用电高峰时电路的实际电压降为198V.向锅内装2kg温度为25℃的水,用高温档”连续工作100s,水温升高到35℃,这时电火锅的加热效率η是多少?[已知水的比热容 C水=4.2×103J/(kg·℃),电热丝的电阻不随温度变化,水吸收的热量跟电火锅消耗的电能的比值叫做加热效率]
参考答案
1.【答案】C
【解析】解:
A、电风扇工作时电能主要转化为机械能,不是利用电流热效应工作的,故A不符合题意;
B、电视机工作时主要把电能转化为光能和声能,不是利用电流热效应工作的,故B不符合题意;
C、电热水壶工作时电能转化为内能,是利用电流热效应工作的,故C符合题意;
D、电冰箱工作时电能主要转化为机械能,不是利用电流热效应工作的,故D不符合题意。
故选:C。
电流流过导体时,导体要发热,这种现象是电流的热效应,发生电流的热效应时,电能转化为内能。
本题主要考查了电流的热效应及其应用,知道电流热效应的概念机利用电流热效应工作的用电器能量转化的方向,是正确解题的关键。
2.【答案】C
【解析】解:
由题意可知,R甲:R乙=5:4,产生的热量之比Q甲:Q乙=5:1,通电时间之比t甲:t乙=1:1,
由Q=I2Rt可得通过甲、乙两个电热器的电流之比:
I甲:I乙=Q甲R甲t甲:Q乙R乙t乙=55×1:14×1=1:12=2:1,故C正确、ABD错误。
故选:C。
知道甲、乙两个电热器的电阻之比、产生的热量之比和通电时间关系,利用焦耳定律Q=I2Rt求通过的电流之比。
本题考查了焦耳定律的应用,要注意各量之间的关系,不要颠倒。
3.【答案】A
【解析】
电流的热效应就是把电能转化为内能.可从能量转化的角度分析哪一用电器是利用了电流的热效应.
电冰箱、电风扇主要是把电能转化为机械能,电视机在工作时,主要将电能转化为光能和声能,故不合题意;
只有电饭锅是把电能转化为内能,是利用电流的热效应,符合题意.
故选A.
4.【答案】D
【解析】
解:A.延长线的材料和长度相同,增大导线横截面积可以减小导线的电阻,故A错误.
B.延长线与用电器串联,通过导线的电流与插座上用电器消耗的电功率有关,无法判断通过导线电流的变化,故B错误.
C.通过导线的电流一定时,导线的电阻减小,由U=IR可知,可以减小导线两端的电压,故C错误.
D.通过导线的电流一定时,导线的电阻减小,由P=I2R可知,可以减小导线发热的功率,故D正确.
答案为D.
5.【答案】D
【解析】解:
由图知,两灯泡串联;在串联电路中,各处电流都相等,所以通过A点的电流等于通过B点的电流;
已知灯L1和灯L2完全相同(其电阻相同)并且串联,所以由U=IR可知,两灯的电压相同,即AB两点间的电压等于BC两点间的电压;
灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定,两只灯泡两端电压相同,通过的电流相同,由公式P=UI知,其实际功率相同,所以两灯泡的亮度相同,故D正确,ABC错误。
故选:D。
①在串联电路中,电流处处相等,各用电器两端电压与其阻值成正比;
②灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定。
此题考查的是串联电路的特点和灯泡亮度的决定因素,属于基础题,难度较小,容易解答。
6.【答案】D
【解析】解:由图可知:灯泡与滑动变阻器串联,电压表测灯泡的电压,电流表测串联电路的电流。
A、当开关S闭合后,滑动变阻器R接入电路的电阻为3Ω时,由于灯泡正常工作,则UL=U额=2.5V,电路中的最大电流I最大=I额=P额U额=1.25W2.5V=0.5A;
根据I=UR可得:滑动变阻器两端的电压U滑=I最大R滑=0.5A×3Ω=1.5V,所以电源电压U=UL+U滑=2.5V+1.5V=4V,故A错误;
B、电路消耗的最大功率P最大=UI最大=4V×0.5A=2W,故B错误;
C、灯泡的电阻RL=U额I额=2.5V0.5A=5Ω;已知电压表量程为0~3V.则当电压表示数为3V.滑动变阻器连入电路的电阻最大,此时电路中的电流最小;根据串联电路的总电压等于各分电阻的两端电压之和可得:灯泡两端的电压UL'=U-U滑最大=4V-3V=1V,则电路中电流为I'=UL'RL=1V5Ω=0.2A,滑动变阻器连入电路的电阻R滑'=U滑最大I'=3V0.2A=15Ω=R滑最大;
所以,电路中的最小电流I最小=I'=0.2A,灯泡的最小功率PL最小=UL'I最小=1V×0.2A=0.2W;故C错误;
D、由于电流表测量电路中电流,所以电流表的示数变化范围0.2A~0.5A,故D正确。
故选:D。
分析电路可知:灯泡与滑动变阻器串联,电压表测灯泡的电压,电流表测串联电路的电流。
(1)由灯泡的铭牌可知额定电压和额定功率,根据I=PU求出灯泡的额定电流;由于灯泡正常发光,据此可知电路中的最大电流;根据欧姆定律求出R两端的电压,根据串联电路的电压特点即可求出电源电压;
(2)根据P=UI即可求出最大功率;
(3)当电压表示数为3V.滑动变阻器连入电路的电阻最大,此时电路中的电流最小;根据串联电路的特点和欧姆定律求出最小电流,利用P=UI求出灯泡的最小功率;
(4)根据电路中的最小电流和最大电流可知电流表的示数变化范围。
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,关键是公式的灵活运用和灯泡铭牌参数含义的理解与掌握,还要知道灯泡正常工作时的电压为额定电压、电流为额定电流。
7.【答案】C
【解析】解:
由图知,定值电阻R1、滑动变阻器R2串联,电压表测变阻器R2两端的电压,电流表测电路中的电流;
A、不挂物体时,滑片P在R2最上端,变阻器连入电路的电阻为0,则电压表示数为0,故A错误;
B、所挂物体越重,滑片P向下移动的距离越大,变阻器连入电路的电阻越大,总电阻越大,由欧姆定律可知电路中的电流越小,即电流表示数越小,故B错误;
C、同理可知,所挂物体越轻,变阻器连入电路的电阻越小,总电阻越小,由欧姆定律可知电路中的电流越大,根据P=UI,电路消耗的总功率越大,故C正确;
D、所挂物体重量发生变化时,变阻器连入电路的电阻发生变化;由欧姆定律可知,电压表示数与电流表示数的比值不变等于变阻器连入电路的电阻,所以该比值会发生变化,故D错误。
故选:C。
由图知,定值电阻R1、滑动变阻器R2串联,电压表测变阻器R2两端的电压,电流表测电路中的电流;
A、不挂物体时,变阻器连入电路的电阻为0,据此分析;
B、所挂物体越重,变阻器连入电路的电阻越大,总电阻越大,由欧姆定律分析电路中电流的变化;
C、所挂物体越轻,变阻器连入电路的电阻越小,总电阻越小,由欧姆定律分析电路中电流的变化,根据P=UI分析电路消耗的总功率;
D、所挂物体重量发生变化时,变阻器连入电路的电阻变化,由欧姆定律分析电压表示数与电流表示数的比值的变化。
本题考查了串联电路的规律及欧姆定律和电功率公式的运用,关键是电路的分析。
8.【答案】D
【解析】解:
A、ab间连接2V的电源,ac、bc不连接时,只有电阻R1和电流表串联接入电路中,如图:
;
此时电流表的示数为I=UR1=2V5Ω=0.4A,故A错误;
B、ab间不连接,ac之间接一根导线,bc连接2V的电源时,此时R2被短路,只有电阻R1和电流表串联接入电路中,如图:
;
此时电流表的示数为I=UR1=2V5Ω=0.4A,电路的总功率为:P=UI=2V×0.4A=0.8W,故B错误;
C、ab间一根导线,ac间连接2V的电源,bc不接时,此时R1被短路,只有电阻R2和电流表串联接入电路中,如图:
;
电路的总电阻为20Ω,故C错误;
D、ab间连接2V的电源,ac之间接电压表,bc接一根导线时,此时该电路为并联电路,电流表测量干路中的电流;
;
通过R1的电流为:I1=UR1=2V5Ω=0.4A,通过R2的电流为:I2=UR2=2V20Ω=0.1A,则干路中的电流即电流表示数为:I=I1+I2=0.4A+0.1A=0.5A,故D正确。
故选:D。
根据每个选项中的不同的连接方式判定电路的连接方式,然后根据欧姆定律和电功率的计算公式分析。
本题比较复杂,解题关键在于知道每种情况下的电路的连接方式,然后跟据电路结构进行相关计算,考查了学生的判断能力和综合分析能力,是易错题。
9.【答案】D
【解析】A、灯与变阻器串联,电压表测灯的电压,电流表测电路的电流,向左移动滑动变阻器的滑片,变阻器连入电路的电阻变小,由电阻的串联,电路的总电阻变小,由欧姆定律,电流表示数变大,A错误;
B、根据U=IR,因电流变大,故灯电压变大,由串联电路电压的规律,变阻器的电压变小,B错误;
CD、根据P=UI,灯电路的电流变大,故电路的总功率变大,C错误;
灯的电压变大,灯的电流变大,根据P=UI,灯的功率变大,灯变亮,D正确;
故选:D。
A、灯与变阻器串联,电压表测灯的电压,电流表测电路的电流,向左移动滑动变阻器的滑片,分析变阻器连入电路的电阻变化,由电阻的串联确定电路的总电阻变化,由欧姆定律判断电流表示数变化;
B、根据U=IR分析灯的电压变化,由串联电路电压的规律得出变阻器的电压变化;
CD、根据P=UI分析电路的总功率变化;
根据灯的电压变大,灯的电流变大,根据P=UI确定灯的功率变化,从而确定灯的亮度的变化。
本题考查串联电路的规律及欧姆定律和电功率公式的运用,要掌握。
10.【答案】D
【解析】解:根据电路图可知,两灯泡串联;
A、根据P=U2R知,
L1的电阻为:R1=U2P1=(3V)23W=3Ω;
L2的电阻为:R2=U2P2=(3V)21.5W=6Ω;
所以L1和L2的电阻之比为:R1R2=3Ω6Ω=12,故A错误;
B、因为串联电路电流处处相等,所以L1和L2的电流之比是1:1,故B错误;
C、电路的电流为I=UR1+R2=3V3Ω+6Ω=13A,
L1两端电压是:U1=IR1=13A×3Ω=1V,故C错误;
D、两灯泡消耗的总功率为:P=U2R1+R2=(3V)33Ω+6Ω=1W,故D正确。
故选:D。
根据电路图可知,两灯泡串联;
(1)根据R=U2P算出两灯泡的电阻,并求出L1和L2的电阻之比;
(2)串联电路电流处处相等;
(3)根据I=UR算出电路的电流,根据U=IRL1两端电压是2V;
(4)根据P=U2R1+R2算出两灯泡消耗的总功率。
本题考查串联电路电流规律、欧姆定律的应用,是一道基础题。
11.【答案】B
【解析】解:由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测L两端的电压,电流表测电路中的电流。
A.由题意可知,当滑片P位于最左端时,小灯泡正常发光,此时变阻器接入电路中的电阻为零,通过灯泡的电流最大,
由图乙可知,灯泡两端的电压为12V,即小灯泡的额定电压为12V,故A错误;
B.当滑片P位于最右端时,接入电路中的电阻最大,电路的电流最小,
由图乙可知,灯泡两端的电压UL=3V,电路中的电流I=IL=1A,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,滑动变阻器两端的电压:
UR=U-UL=12V-3V=9V,
由I=UR可得,滑动变阻器的最大阻值:
R=URI=9V1A=9Ω,故B正确;
C.当滑片P位于最左端时,电路为小灯泡的简单电路,电路中的电流最大,电路的总功率最大,
由图乙可知,通过灯泡的电流IL额=2A,则P大=PL额=UL额IL额=12V×2A=24W,
当滑片P位于最右端时,接入电路中的电阻最大,电路的电流最小,电路的总功率最小,
由图乙可知,灯泡两端的电压UL=3V,电路中的电流I=IL=1A,则P小=UI=12V×1A=12W,
所以,该电路总功率变化范围为12W~24W,故C错误;
D.小灯泡正常发光1min,由P=Wt可得,电流所做的功:
WL=PL额t=24W×60s=1440J,故D错误。
故选:B。
由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测L两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)由题意可知,当滑片P位于最左端时,小灯泡正常发光,此时变阻器接入电路中的电阻为零,通过灯泡的电流最大,根据图乙读出灯泡两端的电压,即为小灯泡的额定电压;
(2)当滑片P位于最右端时,接入电路中的电阻最大,电路的电流最小,根据图乙读出灯泡两端的电压和电路中的电流,根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压,再根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值;
(3)当滑片P位于最左端时,电路为小灯泡的简单电路,电路中的电流最大,电路的总功率最大,根据图乙读出通过灯泡的电流,利用P=UI求出其大小;当滑片P位于最右端时,接入电路中的电阻最大,电路的电流最小,电路的总功率最小,根据图乙读出灯泡两端的电压和电路中的电流,根据P=UI求出其大小,然后得出该电路总功率变化范围;
(4)小灯泡正常发光1min,根据P=Wt求出电流所做的功。
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的综合应用,从图象中获取有用的信息是关键。
12.【答案】C
【解析】解:
灯泡两端电压等于额定电压时,正常发光,若灯泡正常发光的电流为I。
A、由图知,两灯并联,由并联电路的电压特点知,U=U1=U2>U额,灯泡不能正常能光;
B、由图知,两灯并联,两灯相同,由串联电路电压特点知,U1=U2,且U=U1+U2,所以U1=U2=12U>U额,所以灯泡不能正常发光;
C、由图知,两灯以及变阻器串联,U=U1+U2+U滑,调节变阻器可使两灯电压U1=U2=U额,则两灯正常发光,且电路中电流为I,电路消耗功率P=UI;
D、由图知,两灯并联再与变阻器串联,调节变阻器使两都正常发光时,电路中电流为2I,电路消耗功率P=2UI;
综上所述,要使两个灯泡正常发光又最省电(电功率最小)的电路为C。
故选:C。
两灯相同,且电源电压大于灯泡额定电压的2倍,由各图连接情况,结合电路特点判断灯泡是否能正常发光,由P=UI分析耗电情况,从而得到答案。
本题考查电路的设计,要知道灯泡正常发光时电压等于额定电压,省电的电路消耗电功率较小。
13.【答案】D
【解析】解:由电路图可知,灯泡L与变阻器R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)灯泡正常发光时的电压UL=6V,功率PL=3W,
由P=UI可得,正常发光时的电流:
IL=PLUL=3W6V=0.5A,
因串联电路中各处的电流相等,且电流表的量程为0~0.6A,滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,
所以,电路中的最大电流I大=IL=0.5A,此时电压表的示数最小,滑动变阻器接入电路中的电阻最小,电路消耗的功率最大,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,电压表的最小示数:
UR=U-UL=18V-6V=12V,
则电压表的示数变化范围是12V~15V,故A错误;
由I=UR可得,滑动变阻器接入电路中的最小电阻:
R小=URI大=12V0.5A=24Ω,
电路消耗的最大功率:
P大=UI大=18V×0.5A=9W;
(2)灯泡的电阻:
RL=ULIL=6V0.5A=12Ω,
当电压表的示数UR'=15V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,电路消耗的功率最小,
此时灯泡两端的电压:
UL'=U-UR'=18V-15V=3V,
电路中的最小电流:
I小=UL'RL=3V12Ω=0.25A,
所以,电流表的示数变化范围是0.25A~0.5A,故B错误;
滑动变阻器接入电路中的最大阻值:
R大=UR'I小=15V0.25A=60Ω,
所以,滑动变阻器的阻值变化范围为24Ω~60Ω,故C错误;
电路消耗的最小功率:
P小=UI小=18V×0.25A=4.5W,
由P大:P小=9W:4.5W=2:1,该电路消耗的最大功率是最小功率的2倍,故D正确。
故选:D。
由电路图可知,灯泡L与变阻器R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)灯泡正常发光时的电压和额定电压相等,功率和额定功率相等,根据P=UI求出正常发光时的电流,根据串联电路的电流特点结合电流表的量程,滑动变阻器允许通过的最大电流确定电路中的最大电流,此时电压表的示数最小,滑动变阻器接入电路中的电阻最小,电路消耗的功率最大,根据串联电路的电压特点求出电压表的最小示数,根据串联电路的特点和欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的最小电阻,利用P=UI求出电路消耗的最大功率;
(2)利用欧姆定律求出灯泡的电阻;当电压表的示数最大时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,电路消耗的功率最小,根据串联电路的电压特点求出灯泡两端的电压,利用欧姆定律求出电路中的最小电流,再根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的最大阻值,利用P=UI求出电路消耗的最小功率,然后得出该电路消耗的最大功率和最小功率的关系。
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,正确的得出电路中的最大电流和最小电流是关键。
14.【答案】A
【解析】解:
AC、电路中,灯与变阻器串联,电压表测灯的电压,电流表测电路的电流,滑片移至最大阻值处,闭合开关,电流表示数为0.2A,小灯泡的功率为0.4W,
根据P=UI,灯泡的电压为:
UL1=PL1IL1=0.4W0.2A=2V;
根据串联电路的规律及欧姆定律,电源电压:
U=UL1+IL1×R滑=2V+0.2A×R滑------①,
移动滑片,将滑动变阻器最大阻值的14接入电路时,电流表示数为0.4A,小灯泡恰好正常发光,消耗的功率为2W,灯的电压为:
UL2=PL2IL2=2W0.4A=5V,
根据串联电路的规律及欧姆定律,电源电压:
U=UL2+IL2×14×R滑=5V+0.4A×0.25R滑-----②,
由①②得:
R滑=30Ω,U=8V;A正确,C错误;
BD、由欧姆定律,灯泡正常发光时的电阻为:
RL2=UL2IL2=5V0.4A=12.5Ω,
B错误;
小灯泡正常发光时,滑动变阻器消耗的电压为:
U滑=U-UL2=8V-5V=3V,
变阻器的功率为:
P滑=U滑I滑=3V×0.4A=1.2W,D错误。
故选:A。
AC、电路中,灯与变阻器串联,电压表测灯的电压,电流表测电路的电流,滑片移至最大阻值处,闭合开关,已知电流表示和灯泡的功率,根据P=UI得出灯泡的实际电压为,根据串联电路的规律及欧姆定律得出电源电压表达式;
移动滑片,将滑动变阻器最大阻值的14接入电路时,已知电流表示数和小灯泡恰好正常发光及灯消耗的功率,根据P=UI得出灯的实际电压为,根据串联电路的规律及欧姆定律得出电源电压表达式,列方程求出变阻器的最大电阻和电源电压大小;
BD、由欧姆定律得出灯泡正常发光时的电阻;
由串联电路电压的规律可知小灯泡正常发光时,滑动变阻器消耗的电压,根据P=UI求出变阻器的功率。
本题考查串联电路的规律及欧姆定律和电功率公式的运用,正确分析电路的结构是关键。
15.【答案】D
【解析】解:由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
AB.由题意可知,R2的滑片P在某一端点时,两表的示数分别为0.2A和3V,即电压表的示数不为零,
所以,此时滑片应位于左端即接入电路中的电阻最大,
由I=UR可得,R2的最大阻值R2大=U2大I1=3V0.2A=15Ω,故B错误;
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,电源的电压U=I1R1+U2大=0.2A×R1+3V------①
滑片移动时,只能是减小接入电路中的电阻,此时电路中的电流变大,由串联电路的分压特点可知电压表的示数变小,
由两表的示数分别变化了0.3A和1.5V可知,此时电路中的电流I2=0.5A,电压表的示数U2=1.5V,
则电源的电压U=I2R1+U2=0.5A×R1+1.5V----------②
由①②可得:R1=5Ω,U=4V,故A错误;
C.当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的总电阻最大,电路消耗的总功率最小,
则R1与R2接入电路的阻值之比R1:R2=5Ω:15Ω=1:3,故C错误;
D.当电流表示数为0.4A时,电路的总电阻R=UI=4V0.4A=10Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,滑动变阻器接入电路中的电阻:
R2=R-R1=10Ω-5Ω=5Ω,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,由P=UI=I2R可知,R2=R1,则R1与R2消耗的功率之比为1:1,故D正确。
故选:D。
由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)由题意可知,R2的滑片P在某一端点时,两表的示数分别为0.2A和3V,即电压表的示数不为零,据此判断出此时滑片应位于左端即接入电路中的电阻最大,根据欧姆定律求出R2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的电压;滑片移动时,只能是减小接入电路中的电阻,此时电路中的电流变大,由串联电路的分压特点可知电压表的示数变小,根据两表的示数分别变化了0.3A和1.5V得出此时电路中的电流和电压表的示数,根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源的电压,然后联立等式即可求出R1的阻值和电源的电压;
(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的总电阻最大,电路消耗的总功率最小,然后求出R1与R2接入电路的阻值之比;
(3)当电流表示数为0.4A时,根据欧姆定律求出电路的总电阻,利用电阻的串联求出滑动变阻器接入电路中的电阻,根据串联电路的电流特点和P=UI=I2R求出R1与R2消耗的功率之比。
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的综合应用,正确判断出开始时滑片所处的位置是关键。
16.【答案】C
【解析】解:由电路图可知,R0与R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)当变阻器滑片向右滑动过程中,变阻器接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,
由I=UR可知,电路中的电流变大,即电流表的读数变大,故A错误;
(2)由电路图可知,电压表测滑动变阻器R两端的电压,电流表测滑动变阻器中的电流,所以电压表与电流表示数之比为滑动变阻器的电阻,因为变阻器滑片向右滑动过程中变阻器接入电路中的电阻变小,所以电压表与电流表示数之比变小,故B错误;
(3)由图2可知,当滑动变阻器的电阻为5Ω时,其两端的电压为3V,通过电路的电流为:I1=U1R1=3V5Ω=0.6A,则电源电压为:U=U1+R1I1=3V+0.6AR0-------①;
滑动变阻器的电阻为10Ω时,其两端的电压为4V,通过电路的电流为:I2=U2R2=4V10Ω=0.4A,则电源电压为:U=U2+R2I2=4V+0.4AR0-------②;
联立①②得,R0=5Ω,U=3V+0.6A×5Ω=6V,故C正确;
(4)当滑动变阻器的电阻为零时电路消耗的功率最大,电路消耗的最大功率为P=U2R0=(6V)35Ω=7.2W,故D错误。
故选:C。
由电路图可知,R0与R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)变阻器由左端向右滑动过程中,接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,根据欧姆定律可知电路中电流的变化;
(2)电压表与电流表示数之比为滑动变阻器的电阻;
(3)读出图中滑动变阻器的电阻和其两端的电压,根据欧姆定律算出其电阻,根据电源电压相等列等式算出定值电阻的阻值,进而求出电源电压;
(4)当滑动变阻器的电阻为零时电路消耗的功率最大。
本题考查了电路的动态分析和欧姆定律的应用,从图象中获取有用的信息是关键。
17.【答案】ABC
【解析】
A.由电路图知,灯泡L与电阻R串联,电压表V1测灯泡L两端的电压,V2测电阻R的电压,闭合开关后,灯泡正常发光,则灯泡两端的电压U1为6V,而U1∶U2=2∶3,所以电阻两端的电压
U2=9V
那么电源电压
U=U1+U2=6V+9V=15V
故A符合题意;
BC.闭合开关后,灯泡正常发光,则电路中的电流
电阻R的阻值
故BC符合题意;
D.电阻R消耗的功率
P=U2I=9V×1.5A=13.5W
故D不符合题意。
故选ABC。
18.【答案】BC
【解析】解:
AB、由电路图可知,两电阻并联,电压表V测电源的电压,因电源的电压不变,所以电压表的示数不变;A错误;
电流表A2测R2的电流,A1测干路电流。
滑动变阻器的滑片P从中点向左移动时,接入电路的电阻变大,根据I=UR可知,该支路的电流变小,因为并联电路各支路独立工作、互不影响,所以通过R2的电流不变,电流表A1的示数等于通过两支路电流这和,所以A1示数增小,故B正确;
C、由欧姆定律,电压表V与电流表A2的示数之比即R2的电阻大小,保持不变,C正确;
D、根据P=UI,因电源电压不变,通过变阻器的电流变小,故滑动变阻器消耗的电功率一直在变小,D错误。
故选:BC。
AB、由电路图可知,两电阻并联,电压表V测电源的电压,确定电源的电压不变;
电流表A2测R2的电流,A1测干路电流,滑动变阻器的滑片P从中点向左移动时分析接入电路的电阻变化,根据I=UR可知该支路的电流变化,根据并联电路各支路独立工作、互不影响,可知通过R2的电流不变,由并联电路电流的规律确定电流表A1的示数变化;
C、由欧姆定律分析电压表V与电流表A2的示数之比的变化;
D、根据P=UI分析滑动变阻器消耗的电功率的变化。
本题为电路变化综合题,综合并联电路的规律和特点及欧姆定律与电功率公式的运用,关键是电路结构的分析。
19.【答案】BD
【解析】解:
AB、因并联电阻小于其中任一电阻,串联电阻大于其中任一电阻,故乙图中电路的总电阻最小,丁图中电路的总电阻最大,且电源电压不变,由欧姆定律I=UR可知,乙图接入电路后,总电流最大,即电流表示数最大,故A错误,B正确;
CD、丁图中,两电阻串联,由串联电路电压的规律可知,R2的电压小于电源电压(小于乙、丙两图中R2的电压),根据P=U2R可知,丁图中R2消耗的功率最小,故C错误;
同理可知,丁图中,R1的电压小于电源电压(小于甲、乙两图中R1的电压),根据P=U2R可知,丁图接入电路后,R1消耗的功率最小,故D正确。
故选:BD。
AB、并联电阻小于其中任一电阻,串联电阻大于其中任一电阻,由欧姆定律分析电路中的总电流,即电流表的示数;
CD、丁图中,两电阻串联,由串联电路电压的规律和P=U2R分析R1或R2消耗的功率。
本题考查了串联、并联电路的规律及欧姆定律和电功率公式的应用,是一道中档题。
20.【答案】AC
【解析】解:A、探究电流与电压的关系时滑动变阻器的作用一般有保护电路和改变电路电流或改变被测电阻两端电压,故A正确;
B、根据控制变量法的思路,研究导体中的电流与电阻的关系时,要保持导体两端的电压不变,而电路中换用阻值不同的电阻时,电阻两端的电压就要改变,为了保持电阻两端的电压不变,就需要改变滑动变阻器接入电路的阻值,故B错误;
C、测量导体的电阻时,通过改变滑动变阻器接入电路的阻值,从而改变了待测电阻两端的电压和通过它的电流,可以多测几组数据,通过求平均值来减小误差,故C正确;
D、在“伏安法”测小灯泡电功率的实验中,滑动变阻器的作用是:通过改变小灯泡两端的实际电压与通过小灯泡的电流,可比较灯泡的实际功率与小灯泡亮度之间的关系,不需要测量平均功率,故D错误。
故选:AC。
(1)为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器应处于最大阻值处,探究电流与电压的关系时滑动变阻器的作用一般有保护电路和改变电路电流或改变被测电阻两端电压;
(2)根据控制变量法的思路,结合滑动变阻器的使用目的可以确定滑动变阻器此时的作用;
(3)由于电阻是导体本身的一种性质,其大小与导体两端的电压和通过它的电流无关,所以为了防止测量的偶然性,往往采取多次测量求平均值的方法来减小误差;
(4)根据滑动变阻器使用目的,可以确定其在电路中的作用。
滑动变阻器可以改变电路中的电流,也可以调节电路两端的电压,要认真审题,注意语言的准确性。
21.【答案】D
【解析】解:A、根据图知,电压相等时,R2的电流较大,根据欧姆定律R=UI,R1>R2;A错误;
BCD、因并联电路各支路电压相等,C错误;
根据R1>R2,由欧姆定律I=UR,通过R1的电流小,B错误;
根据P=UI,故P1
A、根据图比较电压相等时通过两电阻的电流大小,根据欧姆定律确定两电阻大小;
BCD、根据并联电路电压的规律可知各支路电压相等;
根据R1>R2,由欧姆定律I=UR比较两两电阻的电流大小;
根据P=UI分析两电阻的功率大小。
本题考查并联电路的规律及欧姆定律的运用,关键是从图中获取有效的信息。
22.【答案】AD
【解析】解:
AB.闭合S、S1、S2,断开S3时,灯泡L与滑动变阻器R串联,电流表测电路中的电流,电压表测R的电压,
设滑片P移到某一位置时接入电路中电阻为R,此时电流表示数为I,
再向上移动一段距离,R的阻值变化了5Ω,电流表示数变化了0.1A,
则接入电路中的电阻为R-5Ω,电路中的电流为I+0.1A,
因此时L恰好正常发光,所以由P=UI可得,I+0.1A=PLUL=1.5W3V=0.5A,
解得:I=0.4A,故A正确;
由P=UI=U2R可得,灯泡的电阻:RL=UL2PL=(3V)21.5W=6Ω,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,且电源的电压不变,
所以,电源的电压U=I(R+RL)=(I+0.1A)[(R-5Ω)+RL],即0.4A×(R+6Ω)=(0.4A+0.1A)[(R-5Ω)+6Ω],
解得:R=19Ω,
电源的电压:U=I(R+RL)=0.4A×(19Ω+6Ω)=10V,故B错误;
CD.当A、B间换接为R3,闭合S、S3、断开S1、S2时,R1、R2、R3串联,电压表测R2两端的电压,
因串联电路中各处的电流相等,且P1≠P2,
所以,由P=UI=I2R可知,R1≠R2,且电路中的电流I'=PU=5W10V=0.5A,
此时电路的总电阻:R=UI'=10V0.5A=20Ω,
因R1、R2、R3的阻值只有2Ω、5Ω、7Ω、9Ω这四种可能,
所以,R1、R2、R3的电阻依次可能为2Ω、9Ω、9Ω,也可能为9Ω、2Ω、9Ω,
电阻R2两端的电压:U2=I'R2=0.5A×9Ω=4.5V或U2=I'R2=0.5A×2Ω=1V,故C错误;
电阻R1的功率:P1=(I')2R1=(0.5A)2×2Ω=0.5W或P1=(I')2R1=(0.5A)2×9Ω=2.25W,故D正确。
故选:AD。
(1)闭合S、S1、S2,断开S3时,灯泡L与滑动变阻器R串联,电流表测电路中的电流,设出滑片P移到某一位置时接入电路中电阻R,此时电流表示数为I,再向上移动一段距离时接入电路中的电阻变小,电路中的电流变大,此时L恰好正常发光,根据P=UI表示出电路中的电流即可求出I的大小,根据P=UI=U2R求出灯泡的电阻,根据电阻的串联和欧姆定律结合电源的电压不变得出等式即可求出R的大小,然后求出电源的电压;
(2)当A、B间换接为R3,闭合S、S3断开S1、S2时,R1、R2、R3串联,电压表测R2两端的电压,根据串联电路的电流特点和P=UI=I2R结合P1≠P2得出R1与R2的阻值关系,根据P=UI求出电路中的电流,根据欧姆定律求出此时电路的总电阻,由“R1、R2、R3的阻值只有2Ω、5Ω、7Ω、9Ω这四种可能”得出对应的阻值,根据欧姆定律求出电阻R2两端的电压,根据P=UI=I2R求出电阻R1的功率。
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的综合应用,正确得出开关闭合、断开时电路的连接方式和第一种情况下电阻与电流的对应关系以及最后一问中三电阻对应的阻值是关键。
23.【答案】D
【解析】解:A、开关S闭合,S1闭合时,电压表测量电源电压,则电源电压U=12V;故A错误;
B、开关S闭合,S1断开时,R1与R2串联,电压表测量R2两端的电压,则U2=8V;根据串联电路的总电压等于各分电阻两端的电压之和可得:U1=U-U2=12V-8V=4V,
由于串联电路中电流处处相等,则R1:R2=U1I:U2I=U1:U2=4V:8V=1:2;故B错误;
C、开关S闭合,S1闭合时,只有R2连入电路,开关S闭合,S1断开时,R1与R2串联,则S1断开前后的总电阻之比为R闭合:R断开=R2:(R1+R2)=2:(1+2)=2:3,则S1断开前后,整个电路消耗的电功率之比P闭合:P断开=U2R闭合:U2R断开)=R断开:R闭合=3:2;故C错误;
D、S1断开前后,电路中的电流之比为:I闭合I断开=UR闭合UR断开=R断开R闭合=32;所以,S1断开前后,R2消耗的电功率之比P2:P2'=R断开2R2:R闭合2R2=R断开2:R闭合2=32:22=9:4;故D正确。
故选:D。
(1)开关S闭合,S1闭合时,电压表测量电源电压,根据电压表示数即可得出电源电压;
(2)开关S闭合,S1断开时,R1与R2串联,电压表测量R2两端的电压;根据串联电路的特点和欧姆定律即可求出R1与R2的阻值之比;
(3)由于电源电压不变,则根据电阻的串联特点求出S1断开前后的总电阻之比,然后根据P=U2R求出整个电路消耗的电动率之比;
(4)根据欧姆定律求出S1断开前后的电路中电流之比,然后根据P=I2R求出R2消耗的电功率之比。
本题主要考查欧姆定律电功率以及串并联电路的特点,是一道综合题,较难。
24.【答案】B
【解析】解:
当只闭合开关S2、S3,滑片P在中点时,灯泡L与12R1串联,电压表测L两端的电压,电流表测电路中的电流,
由电压表的示数是3V可知,灯泡两端的电压UL=3V,由图乙可知,通过灯泡的电流即电路中电流表的示数I3=0.3A,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,由I=UR可得,电源的电压U=UL+I3×12R1=3V+0.3A×12R1--------①
当只闭合开关S1、S3,滑片P在最左端时,R2与R3并联,电流表测两支路的电流之和,
由I2:I3=3:1可得,此时两支路的电流之和I2=3I3=3×0.3A=0.9A,
当只闭合开关S1,滑动变阻器的滑片P在最右端时,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流,
由I1:I2=2:9可知,电路中的电流I1=0.2A,
电源的电压U=I1R1+U2=0.2A×R1+2V-------②
由①②可得:U=6V,
当滑片P在最左端时,闭合S1、S2、S3后,R2、R3、L并联,此时电路的总电阻最小,电路消耗的总功率最大,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,灯泡两端的电压为6V,由图乙可知,通过灯泡的电流IL=0.45A,
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,
所以,R2、R3两支路的电流之和为I2=0.9A,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,此时电路的总电流I=IL+I2=0.45A+0.9A=1.35A,
则电路的最大功率P=UI=6V×1.35A=8.1W。
故选:B。
当只闭合开关S2、S3,滑片P在中点时,灯泡L与12R1串联,电压表测L两端的电压,电流表测电路中的电流,根据电压表的示数可知灯泡两端的电压,根据图乙读出电路中的电流,根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源的电压;
当只闭合开关S1、S3,滑片P在最左端时,R2与R3并联,电流表测两支路的电流之和,根据I2:I3=3:1求出此时两支路的电流之和;
当只闭合开关S1,滑动变阻器的滑片P在最右端时,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流,根据I1:I2=2:9求出电路中的电流,根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源的电压,然后联立等式即可求出电源的电压;
当滑片P在最左端时,闭合S1、S2、S3后,R2、R3、L并联,此时电路的总电阻最小,电路消耗的总功率最大,根据并联电路的电压特点结合图乙读出通过灯泡的电流,根据并联电路的特点求出干路电流,利用P=UI求出电路的最大功率。
本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的综合应用,分清电路的连接方式和理清各物理量之间的关系是关键。
25.【答案】B
【解析】解:
A、滑片在最右端时,R2接入电路的阻值为零,因此此时电压表V2示数为零,由图象可得,图线②反映电压表V2示数随电流的变化,图线①反映电压表V1示数随电流的变化,故A错误;
B、从图乙可以看出,电路中电流为Ia时,电压表V1示数为Ua,电压表V2示数为Ua’,根据串联电路的电压规律可知,电源电压U=Ua+Ua’;
当滑动变阻器接入电路的电阻为0时,电压表V1测量的是电源电压,此时的示数为Uc,所以Uc=Ua+Ua’,故B正确;
C、从图乙可以看出,电路中电流最小时为Ia,此时滑动变阻器两端的电压要大于R1两端的电压,根据分压原理,滑动变阻器的最大阻值要大于R1的阻值,故C错误;
D、由图可知,当电路中电流为Ic时,电流是最大的,则最大功率为:P=UcIb,故D错误。
故选:B。
由图可知,该电路为串联电路,电流表测量电路中的电流,电压表V1测量的是定值电阻两端的电压,电压表V2测量的是滑动变阻器两端的电压;
(1)根据电压表V2示数为0判断;
(2)在串联电路中,电源电压等于各部分电压之和;
(3)根据欧姆定律知,当滑动变阻器连入电路中的电阻最大时,电路中电流最小,由图判断两电阻的电压关系,根据分压原理确定两电阻的关系;
(4)根据公式P=UI可知,当电路中电流最大时,总功率最大。
本题考查欧姆定律及串联电路的规律的灵活运用,关键是从图获取有效的信息,有难度。
26.【答案】D
【解析】解:
A、由图象知,灯泡电流随两端电压增大而增大,且电压变化大于电流变化,则灯泡电阻逐渐增大,滑片移动过程中,当灯泡两端电压UL=1V时,通过的电流为IL=0.2A,此时灯泡电阻最小,
由欧姆定律可得,灯泡的最小电阻R最小=ULIL=1V0.2A=5Ω,故A错误;
B、由图甲知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测灯泡两端电压,滑片在a端时,变阻器连入阻值最大,电路总电阻最大,电流最小,
由图象知,此时灯泡两端电压UL=1V,电流为0.2A,
由串联电路特点和欧姆定律可得,变阻器两端电压:
Uab=IRab=0.2A×30Ω=6V,
所以电源电压U=UL+Uab=1V+6V=7V,
灯泡正常发光时两端电压为6V,由图象知,此时电路中电流等于灯泡的额定电流0.6A,
变阻器连入电路的阻值:R=URI额=U-U额I额=7V-6V0.6A≈1.7Ω,所以滑片不在b端,故B错误;
C、由并联电路的电压特点知,灯L与5Ω的定值电阻R1并联接入电压为6V的电路时,
U=UL=U1=6V,
由图象知,此时通过灯泡的电流IL=0.6A,灯泡的电功率PL=UIL=6V×0.6A=3.6W,
R1的电功率:P1=U2R1=(6V)25Ω=7.2W,
电路总功率:P=P1+PL=7.2W+3.6W=10.8W,故C错误;
D、由图象知,灯泡两端电压为4V时,通过灯泡的电流为0.5A,
灯L与10Ω的定值电阻R2串联,
由串联电路特点和欧姆定律可知,此时R2两端电压U2=I2R2=0.5A×10Ω=5V,
总电压U=UL+U2=4V+5V=9V,符合将两者连入电压为9V电路的条件,
则R2每秒消耗电能:W2=U2I2t=5V×0.5A×1s=2.5J,故D正确。
故选:D。
(1)由图象,根据灯泡电流和电压变化,判断灯泡电阻的变化,再由欧姆定律计算灯泡的最小电阻;
(2)滑片在a端时,变阻器连入阻值最大,由图象,根据串联电路特点和欧姆定律计算出电源电压,再计算灯泡正常发光变阻器连入电路的阻值即可判断;
(3)根据并联电路电压特点知,灯泡正常发光,根据P=UI求出灯泡的功率,由P=U2R计算R1功率,从而得到电路的总功率;
(4)由图象,结合串联电路特点和欧姆定律,判断灯L与定值电阻R2串联接入电压为9V的电路时,电路中电流以及L的电压,再由W=UIt计算R2每秒消耗电能。
本题考查了串并联电路特点、欧姆定律以及电功率和电功计算公式的应用,关键是能从图象中获取有用信息。
27.【答案】D
【解析】解:
A、当S闭合,S1、S2断开,滑动变阻器与灯泡串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,将滑片P移到变阻器R的中点时,小灯泡L恰好正常发光,此时灯泡两端的电压为4V,电压表示数为5V(即变阻器的电压为5V),
由串联电路的电压规律可得,电源电压为:U=UL+UR=4V+5V=9V,故A错误;
B、当S闭合,S1、S2断开,滑片P移到变阻器R的中点时,灯泡正常发光,根据图乙可知,此时通过灯泡的电流为0.5A,
因串联电路中各处的电流相等,则由欧姆定律可知,产生滑动变阻器接入电路的电阻为R=URI=5V0.5A=10Ω,
则滑动变阻器的最大阻值为R滑大=2R=2×10Ω=20Ω;故B错误;
C、移动滑片P,当灯泡L的功率为1W时,根据乙图可知,此时灯泡两端的电压为2.5V,电路中的电流为0.4A,
根据串联电路的电压规律可知,此时滑动变阻器两端的电压为:UR'=U-UL'=9V-2.5V=6.5V,
由欧姆定律可得,此时滑动变阻器接入电路的电阻为:R滑=UR'I'=6.5V0.4A=16.25Ω,故C错误;
D、当S、S1、S2都闭合,滑动变阻器和定值电阻并联,电流表A测干路中的电流,电流表A1测通过定值电阻R0的电流;两个电流表的量程均为0~0.6A,所以干路中的最大电流为I总大=0.6A;
通过定值电阻R0的电流为:I0=UR0=9V60Ω=0.15A;
根据并联电路电流特点可知,通过滑动变阻器的最大电流为:IR大=I总大-I0=0.6A-0.15A=0.45A,
则滑动变阻器R消耗的最大功率为:PR大=UIR大=9V×0.45A=4.05W,故D正确。
故选:D。
(1)(2)当S闭合,S1、S2断开,滑动变阻器与灯泡串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,将滑片P移到变阻器R的中点时,小灯泡L恰好正常发光,根据串联电路的电压规律求出电源电压;根据乙图得出小灯泡的额定电流,根据串联电路的电流规律和欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的阻值,从而求出变阻器的最大电阻;
(3)移动滑片P,当灯泡L的功率为1W时,根据乙图读出灯泡的电压和电路中的电流,然后根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的电阻值;
(4)当S、S1、S2都闭合,滑动变阻器和定值电阻并联,电流表A测干路中的电流,电流表A1测通过定值电阻R0的电流;
并联电路中各支路两端的电压相等,变阻器R消耗的功率最大时,通过它的电流是最大的,根据干路中的电流表的量程可知干路中的最大电流,根据定值电阻两端的电压和阻值求出定值电阻的电流,由并联电路的电流特点求出滑动变阻器的最大电流,根据P=UI求出其最大功率。
本题考查了欧姆定律的应用、串并联电路特点的应用和功率的计算,明确电路的结构是解题的关键。
28.【答案】D
【解析】解:当S1、S2都断开,滑片P位于b端时,等效电路图如图1所示;
当S1、S2都断开,滑片P位于c端时,等效电路图如图2所示;
当S1、S2都闭合,滑片P位于b端时,等效电路图如图3所示。
(1)灯泡正常发光时的电压为6V,电功率为3W,
根据P=UI可得,灯泡正常发光时的电流:
IL=PLUL=3W6V=0.5A,
根据欧姆定律可得,灯泡的电阻:
RL=ULIL=6V0.5A=12Ω,故A错误;
图2中灯泡正常发光,由串联电路中各处的电流相等可知,电路中的电流为0.5A,
因为图1中的电阻大于图2中的电阻,根据欧姆定律可得,图1中的电流小于图2中的电流,即0.5A-0.1A=0.4A,
因为电源的电压不变,所以在图1和图2中,由串联电路特点和欧姆定律有:
U=I(RL+Rab)=(I+0.1A)(RL+Rac),
即:0.4A×(12Ω+Rab)=0.5A×(12Ω+Rab-6Ω)
解得:Rab=18Ω,Rac=12Ω,
电源的电压U=I1(RL+Rab)=0.4A×(12Ω+18Ω)=12V,故BC错误;
(2)图3中干路电流0.4A+0.1A+1.5A=2A,
并联电路中各支路两端的电压相等,所以通过滑动变阻器的电流:
I滑=URac=12V12Ω=1A,
并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以R0=UI-I滑=12V2A-1A12Ω,
当S1、S2都闭合,滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路的总功率最小,则电路的最小功率:
Pmin=U2R0+U2Rab=(12V)212Ω+(12V)218Ω=20W.所以D正确。
故选:D。
先画出当S1、S2都断开,滑片P处于b端和滑到某一位置以及保持滑片P的位置不变、闭合S1、S2时的等效电路图。
(1)灯泡正常发光时的功率和额定功率相等,根据P=UI求出其电流,根据欧姆定律求出灯泡的电阻;灯泡正常发光时的电流和额定电流相等,据此可知图2中的电流,进一步根据题意可知图1中的电流,利用串联电路的特点和欧姆定律结合电源的电压不变求出Rab的阻值和电源的电压;
(2)根据题意求出图3中的电流,利用并联电路电流特点和欧姆定律求出此时通过滑动变阻器的电流,利用并联电路的电流特点求出通过R1的电流,利用欧姆定律求出R0的阻值,当S1、S2都闭合、滑片位于最大阻值处电路中的电功率最小,根据P=U2R求出各支路消耗的电功率,两者之和即为电路消耗的最小功率。
本题考查了串联电路和并联电路的特点以及欧姆定律、电功率公式、电功公式的灵活应用,关键是开关闭合、断开时电路串并联的辨别和根据题意得出三种情况下电路中电流之间的关系。
29.【答案】ABD
【解析】解:当S1和S2闭合、S3断开时,R与b并联,电流表A1测干路的电流,其示数为I0;
再闭合S3,a、b、R并联,电流表A1测干路电流,其示数为2I0,
若a为电压表,由并联电路中各支路独立工作、互不影响可知,电流表A1的示数应为I0不变,不可能为2I0,
所以,a应为定值电阻,
由并联电路的电流特点可知,通过a的电流和通过R的电流相等,则b应为电压表;
A.当S1和S2闭合、S3断开时,电路为R的简单电路,电流表A1测电路中的电流,如下图所示:
由I=UR可得,电源的电压U=I0R0,
开关均闭合后,如下图所示:
干路电流表A1的示数为2I0,
则此时电路消耗的功率P=U×2I0=I0R0×2I0=2I02R0,故A正确;
B.开关均闭合后,Ra与R并联,电流表A2测R支路的电流,其示数为I0;
a、b互换后,Ra与R并联,如下图所示:
此时电流表A2测两支路的电流之和,其示数为2I0,
所以,a、b互换前后A2的示数之比为I0:2I0=1:2,故B正确;
C.将最大阻值为R0的滑动变阻器与R串联,只闭合S1、S2时,R滑与R串联,等效电路图如下图所示:
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=R0时,滑动变阻器消耗的电功率最大,则P滑大=U24R=(I0R0)24R0=14I02R0,
滑片P位于中点时,变阻器消耗的电功率最小,则P滑小=(UR+R滑)2R滑=(I0R0R0+12R0)2×12R0=29I02R0,
所以,变阻器消耗的功率变化量:
△P滑=P滑大-P滑小=14I02R0-29I02R0=136I02R0,故C错误;
D.用最大阻值为R0的滑动变阻器替换a、b、R其中的一个,移动滑片,三个电流表的示数均发生变化且变化量相等,
当滑动变阻器替换a后,移动滑片时,通过R的电流不变,则电流表A2的示数不变,
当滑动变阻器替换R后,移动滑片时,通过a处定值电阻的电流不变,则电流表A3的示数不变,
综上可知,滑动变阻器应替换电压表b,
①当S1闭合、S2和S3断开时,电路为滑动变阻器的简单电路,三电流表均测电路中的电流,如下图所示:
因串联电路中各处的电流相等,所以移动滑片,三个电流表的示数均发生变化且变化量相等;
②当S1和S2闭合、S3断开时,滑动变阻器与R并联,电流表A1、A2均测干路电流,电流表A3测变阻器支路的电流,如下图所示:
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以滑片移动时通过R的电流不变,
由并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知,三电流表示数的变化量相等;
③当S1和S3闭合、S2断开时,a定值电阻与滑动变阻器并联,电流表A1、A3均测干路电流,电流表A2测变阻器支路的电流,如下图所示:
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以滑片移动时通过定值电阻a的电流不变,
由并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知,三电流表示数的变化量相等;
④当S1、S2、S3均闭合时,Ra、R、滑动变阻器并联,如下图所示:
电流表A1测干路电流,电流表A2测R与变阻器支路的电流之和,电流表A3测Ra与变阻器支路的电流之和,
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以滑片移动时通过定值电阻Ra和R的电流不变,
由并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知,三电流表示数的变化量相等;
综上可知,D正确。
故选:ABD。
由题意可知,当S1和S2闭合、S3断开时,R与b并联,电流表A1测干路的电流;再闭合S3,a、b、R并联,电流表A1测干路电流,其示数为2I0,若a为电压表,根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知电流表A1的示数应变,据此可知a为定值电阻,根据并联电路的特点结合通过a的电流和通过R的电流关系判断出b应为电压表。
(1)当S1和S2闭合、S3断开时,电路为R的简单电路,电流表A1测电路中的电流,根据欧姆定律求出电源的电压,开关均闭合后电流表A1测干路电流,根据P=UI求出电路消耗的功率;
(2)开关均闭合后,Ra与R并联,电流表A2测R支路的电流;a、b互换后,Ra与R并联,电流表A2测两支路的电流之和,据此求出a、b互换前后A2的示数之比;
(3)将最大阻值为R0的滑动变阻器与R串联,只闭合S1、S2时,R滑与R串联,根据电阻的串联和欧姆定律表达出电路中的电流,根据P=UI=I2R表示出变阻器消耗的电功率,据此表达式判断出变阻器消耗的最大和最小功率并求出其大小,然后求出变阻器消耗的功率变化量;
(4)用最大阻值为R0的滑动变阻器替换a、b、R其中的一个,移动滑片,三个电流表的示数均发生变化且变化量相等,据此分析滑动变阻器替换的电路元件和符合要求的电路连接方式。
本题考查了电路的动态分析,涉及到串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的综合应用,正确的判断a、b电路元件的种类和电路的连接方式以及电表所测的电路元件是关键。
30.【答案】BD
【解析】解:
A、灯与变阻器串联,电压表测灯的电压,电流表测灯的电流,
由图乙知,灯的电流随电压的变化关系为一曲线,说明灯的电阻是变化的,故小灯泡的电阻约为12.7Ω是错误的;
B、灯在额定电压下的电流0.30A,故灯的额定功率:P=UI=3.8V×0.30A=1.14W,B正确
C、电源电压恒为6V,由串联电路的规律及欧姆定律,灯正常发光时变阻器连入电路的电阻:
R滑=U-ULIL=6V-3.8V0.30A≈7.33Ω;
D、由乙图知,当灯的电压为2.0V时,灯的电流为0.22A,根据串联电路电压的规律,变阻器的电压为:
U滑=U-U'=6V-2V=4V,滑动变阻器消耗的电功率为:
P滑=U滑×I'=4V×0.22A=0.88W,D正确。
故选:BD。
A、灯与变阻器串联,电压表测灯的电压,电流表测灯的电流,
由图乙知,灯的电流随电压的变化关系为一曲线,说明灯的电压是变化的,据此分析;
B、灯在额定电压下的电流0.30A,根据P=UI求出灯的额定功率;
C、电源电压恒为6V,由串联电路的规律及欧姆定律得出灯正常发光时变阻器连入电路的电阻;
D、由乙图知当灯的电压为2.0V时灯的电流,根据串联电路电压的规律得出变阻器的电压,根据P=UI得出滑动变阻器消耗的电功率。
本题考查串联电路的规律及欧姆定律和电功率公式的运用,关键是从图中获取有效的信息。
31.【答案】16.2
【解析】解:
由电路图可知,R1与R2串联,
通电1min该电路产生的热量:
Q=W=U2Rt=(9V)2200Ω+100Ω×60s=16.2J。
故答案为:16.2。
由电路图可知,两电阻串联,根据Q=W=U2Rt求出通电1min电路产生的热量。
本题考查焦耳定律的应用,属于一道基础题。
32.【答案】 1.5×105 热
【解析】解:①由铭牌信息知,电热水壶的额定功率为1500W,
由P=Wt得,该电热水壶消耗的电能:
W=Pt=1500W×100s=1.5×105J;
②电热水壶的工作部分是发热体,它是利用电流的热效应工作的。
故答案为:1.5×105;热。
①根据W=Pt求出电热水壶消耗的电能;
②电流通过导体时产生热量的现象叫做电流的热效应。
此题主要考查的是学生对电能计算公式和电流热效应的掌握和应用,难度不大。
33.【答案】额定电压 0.71
【解析】解:
(1)“3.8V0.3A”是指小灯泡的额定电压U额=3.8V、额定电流I额=0.3A;
(2)由欧姆定律可得小灯泡灯丝的电阻:
R=U额I额=3.8V0.3A=383Ω;
将小灯泡接在3.0V的电路中,灯丝电阻不变,其实际的电功率:
P实=U实2R=(3.0V)2383Ω≈0.71W。
故答案为:额定电压;0.71。
(1)“3.8V 0.3A”中,3.8V是指小灯泡的额定电压,0.3A是指小灯泡的额定电流;
(2)先利用欧姆定律求小灯泡灯丝的电阻,将小灯泡接在3.0V的电路中,灯丝电阻不变,利用P=U2R求其实际电功率。
本题考查了欧姆定律、电功率公式的应用,明确小灯泡铭牌的含义是关键。
34.【答案】0.1 1.2
【解析】解:
3000r/kW⋅h表示的是电路中每消耗1kW⋅h的电能,电能表转盘转3000转,
电能表转盘转动300转消耗的电能:
W=3003000kW⋅h=0.1kW⋅h,
t=5min=112h,
空调的电功率:
P=Wt=0.1kW⋅h112h=1.2kW。
故答案为:0.1;1.2。
3000r/kW⋅h表示的是电路中每消耗1kW⋅h的电能,电能表转盘转3000转,据此求出转动300转消耗的电能,根据P=Wt求出空调的电功率。
本题考查了电能表的读数和电功率的计算以及消耗电能的计算,明白电能表参数的含义是关键。
【答案】焦耳 I2Rt
【解析】解:英国物理学家焦耳做了大量实验,于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系;
焦耳定律的内容为:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比,即Q=I2Rt;
故答案为:焦耳;I2Rt。
在大量实验的基础上,英国物理学家焦耳找出了电流产生的热量与电流、电阻、通电时间间的关系,即发现了焦耳定律。
本题考查了学生对物理学史的掌握和运用,平时多了解物理学史,了解科学家的贡献,有利于解答此类题。
36.【答案】化学 做功
【解析】解:给手机快速充电的过程会消耗电能,主要是将电能转化为化学能;充电器发烫,这是因为电路做功,一部分电能转化为内能。
故答案为:化学;做功。
判断是哪种能量转化成了另一种能量的标准是:减小的转化为增多的。
本题考查了能量的转化,属于基础知识,要熟记。
37.【答案】气体 10 电阻
【解析】解:该实验装置是利用容器中空气的热胀冷缩来反应放热的多少,产生热量的多少不能直接观察,通过U形管液面高度差的变化来反映;
为了研究电流产生的热量与电流的关系,需要控制电阻和通电时间相同,通过的电流不同,所以R1、R2的阻值应该是相同的,即R2=10Ω;
若将R3和R2并联接入右边密闭容器中,则该整体与R1串联在电路中,通过的电流和通电时间相同,但容器内的电阻大小不同,所以可以探究电热与电阻大小的关系。
故答案为:气体;10;电阻。
电流通过导体产生热量的多少不能直接观察,但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映,这种研究方法叫转换法;
探究电热与电流大小的关系时,需要控制电阻和通电时间相同,通过的电流不同;
探究电热与电阻关系时,需要控制电流和通电时间相同,电阻不同。
此题主要考查的是学生对“电流通过导体产生的热量与什么因素有关的”实验的理解和掌握,注意控制变量法和转换法的运用。
38.【答案】4:5 4:1
【解析】解:
由图可知,只闭合开关S1,两表都是电流表时两灯泡才能发光,此时两电灯并联,甲表测总电流,乙表测通过L1的电流;
由并联电路的电流特点可知,甲电流表示数应大于乙电流表示数,而两电表指针偏转角度相同,说明甲电流表的量程为0-3A、乙电流表的量程为0-0.6A,则可知甲电流表示数是乙电流表示数的5倍,
设乙表中电流为I乙=I,则甲表中电流为I甲=5I,
则由并联电路的电流特点可知,流过L2中的电流I2=I甲-I乙=5I-I=4I;
则可得:I1I2=I4I=14;
并联电路各支路两端的电压相等,则由欧姆定律I=UR可得:R1R2=UI1UI2=I2I1=41;
闭合开关S1和S2,两灯均发光时,则由图可知此时两表都是电压表,此时两灯泡串联,乙电压表测总电压,甲电压表测L1两端的电压,
因串联电路中各处的电流相等,
则两灯两端的电压之比为:U1U2=IR1IR2=R1R2=41,
乙电压表测总电压,甲电压表测L1两端的电压,由串联电路的电压特点可知U乙=U1+U2,U甲=U1;
故两电表示数之比为:U甲U乙=U1U1+U2=44+1=45;
此时灯泡L1与L2的电功率之比为:P1P2=U1IU2I=U1U2=41。
故答案为:4:5;4:1。
只闭合开关S1,两表都是电流表时两灯泡才能发光,并且两电灯并联,甲表测总电流,乙表测通过L1的电流;由并联电路的电流特点可知,甲电流表示数应大于乙电流表示数,而两电表指针偏转角度相同,说明甲电流表的量程为0-3A、乙电流表的量程为0-0.6A,则可知甲表示数是乙表示数的5倍,由并联电路的特点和欧姆定律可求得两灯的电阻之比;
闭合开关S1和S2,两灯均发光时,两表都是电压表,且两灯泡串联,乙电压表测总电压,甲电压表测L1两端的电压,由串联电路的电流特点和欧姆定律可先求得两灯两端的电压之比,再由串联电路的电压特点可知两电表的示数之比;根据公式P=UI和串联电路电流相等可知:串联电路各用电器电功率之比等于电压之比。
本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律的应用,分清电流表的类型是解题的基础,分清楚电路的连接方式和电表所测的电路元件是关键。
填“能”或“不能”)带上飞机。
39.【答案】0.108 能
【解析】解:
该笔记本电脑的电池铭牌标有“10.8V 10A⋅h”字样,则充满电后存储的电能:
W=UIt=10.8V×10A×3600s=3.888×105J=0.108kW⋅h=108W⋅h;
因为108W⋅h<160W⋅h,
所以该笔记本电脑可以带上飞机。
故答案为:0.108;能。
(1)知道电压和电池的容量,根据W=UIt求出电脑电池充满电后存储的电能;
(2)将笔记本电脑电池储存的最大电能与160W⋅h比较,确定能否将此电脑带上飞机。
此题考查了电能的计算及相关单位的换算,熟悉基本公式和对应的单位是正确解答的基础。
40.【答案】并 45
【解析】解:
(1)任意取下其中的一个灯,其余的灯均能发光,说明它们工作时互不影响,因此它们是并联连接;
(2)因为在达到相同亮度的条件下,LED灯可以节约80%电能,
所以,这个LED灯与亮度相当白炽灯的功率:
P白炽灯=PLED1-80%=9W20%=45W。
故答案为:并;45。
(1)并联电路中各用电器可以单独工作,互不影响;
(2)由“该灯与普通白炽灯达到相同亮度的条件下,若LED灯可以节约80%电能”,可知它的功率是白炽灯的20%求出白炽灯的电功率。
本题考查了并联电路的特点、电功率的计算,应注意合理处理所给信息,灵活地选择物理规律和公式解答问题。
41.【答案】135
【解析】解:
由I=UR可得,两电热丝两端允许所加的最大电压:
U甲=I甲R甲=1A×10Ω=10V,
U乙=I乙R乙=0.6A×15Ω=9V,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,两电热丝并联时,电路中的最大电压U=U乙=9V;
两电热丝并联的总电阻:
R=R1R2R1+R2=10Ω×15Ω10Ω+15Ω=6Ω,
通电10s后,甲、乙两电热丝产生的总热量最多为:
Q=W=U2Rt=(9V)26Ω×10s=135J。
故答案为:135。
并联时电压相等,电路中的最大电压为两者允许所加最大电压中较小的;计算并联后的总电阻,由Q=W=U2Rt计算通电10s产生最多的总热量。
本题考查电热的计算,关键是正确得到并联后电路两端最大的电压值。
42.【答案】3 0.5 2 30
【解析】解:
由电路图可知,两电阻串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压。
(1)因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,电源的电压为:U=U1+U2=2V+1V=3V;
(2)通过R1的电流:
I1=U1R1=2V4Ω=0.5A;
因串联电路中各处的电流相等,则I2=I1=0.5A;
根据I=UR可得电阻R2的阻值:
R2=U2I2=1V0.5A=2Ω。
(3)R2在1min内产生的热量Q2=I22R2t=(0.5A)2×2Ω×60s=30J。
故答案为:3;0.5;2;30。
由电路图可知,两电阻串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压。
(1)根据串联电路的电压特点求出电源电压;
(2)根据欧姆定律求出通过R1的电流,根据串联电路电流的规律和欧姆定律求出电阻R2的阻值。
(3)根据Q=I2Rt求出R2产生的热量。
本题考查串联电路的规律、欧姆定律和焦耳定律的运用,关键是电路的分析。
43.【答案】电阻 转换 少
【解析】
[1]由图知,两电阻的阻值不同,串联于电路中,通过两电阻的电流相等,通过时间相等,故探究电流通过导体产生的热量跟电阻的关系。
[2]在实验中无法直接测量电流通过导体产生热量,通过U形管内液面高度差的大小来判断电流通过导体产生热量的多少,这种方法叫做转换法。
[3]通电一段时间后,左侧的电阻小于右侧的电阻,通过两电阻的电流相等,由焦耳定律知,左侧容器内空气吸收的热量比右侧的少。
44.【答案】220 13
【解析】
[1]我国家庭电路的电压为220V。
[2]小明家这周消耗的电能
W=W2-W1=1658.8 kW⋅h -1645.8 kW⋅h =13kW⋅h
45.【答案】4400 800
【解析】解:
(1)由图知,电能表的工作电压是220V,电能表平时工作允许通过的最大电流为20A,
他家同时使用的用电器最大总功率:
P最大=UI最大=220×20A=4400W;
(2)“1500revs/kW⋅h”表示每消耗1kW⋅h的电能,电能表的转盘转1500r,
电能表的转盘转300r,用电器消耗的电能:
W=3001500kW⋅h=0.2kW⋅h,
该用电器的电功率:
P=Wt=0.2kW⋅h1560h=0.8kW=800W。
故答案为:4400;800。
(1)知道电能表的工作电压和电能表平时工作允许通过的最大电流,利用P=UI求他家同时使用的用电器最大总功率;
(2)电能表上标有“1500revs/kW⋅h”,表示每消耗1kW⋅h的电能电能表的转盘转1500r,据此求电能表转盘转300r消耗的电能,再利用P=Wt求出这个用电器的电功率。
本题考查了使用电能表时消耗电能、电功率的计算,明确电能表相关参数的意义是关键。
46.【答案】 0.36 0.9
【解析】解:(1)若开关S、S1、S2都闭合,定值电阻R0与滑动变阻器R并联,
当滑片P在中点时,滑动变阻器R接入阻值为12×100Ω=50Ω,
则通过R的电流:IR=UR=9V50Ω=0.18A,
通过R0的电流:I0=UR0=9V50Ω=0.18A,
所以,电流表示数为I=I0+IR=0.18A+0.18A=0.36A;
(2)若开关S闭合,S1、S2都断开,L和滑动变阻器R串联,
由I=UR可得,
此时滑动变阻器两端的电压:
UR=I'R'=0.3A×20Ω=6V,
因串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和,
所以,灯泡两端的电压:
UL=U-UR=9V-6V=3V,
由I=UR可得灯泡的电阻:
RL=ULI'=3V0.3A=10Ω,
则灯泡的功率为:PL=UL2RL=(3V)210Ω=0.9W。
故答案为:0.36;0.9。
(1)若开关S、S1、S2都闭合,定值电阻R0与滑动变阻器R并联,当滑片P在中点时,根据欧姆定律和并联电路的电流特点即可求出干路电流,即为电流表示数;
(2)若开关S闭合,S1、S2都断开,L和滑动变阻器R串联,根据欧姆定律求出滑动变阻器两端的电压,然后根据串联电路的电压特点求出灯泡两端的电压,根据公式R=UI可求灯泡的电阻,利用P=U2R可求灯泡的电功率。
本题考查电阻、电流、电压、电功率等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是判断出开关断开与闭合时电路的连接情况,要记住串联电路电压和并联电路电流的规律。
47.【答案】1.00 随着滑动变阻器接入电路电阻值的增大(或减小),其电功率先增大后减小
【解析】解:
(1)由图甲知,电流表、定值电阻R0应串联入电路中,由此连接实物图,如图所示:
(2)由图丙知,电流表量程0~3A,分度值0.1A,则表中数据①是1.00A,
(3)由表中数据,由R=UI计算6次实验中滑动变阻器接入电路的阻值分别为:4.89Ω、3.98Ω、3Ω、2Ω、1Ω、0Ω,变阻器连入电路的阻值从0Ω到5Ω的范围内,随着滑动变阻器接入电路的电阻的增大,功率滑动变阻器消耗的电功率先增大后减小。
故答案为:(1)见上图;(2)1.00;(3)随着滑动变阻器接入电路电阻值的增大(或减小),其电功率先增大后减小。
(1)根据电路图连接实物图即可;
(2)由图丙可知,电流表的量程和分度值,根据指针位置读出电流表示数;
(3)由表中数据知,由欧姆定律知滑动变阻器连入电路的阻值变化特点,从而分析其电功率随接入电阻的变化的关系。
本题是探究变阻器功率与其连入电路阻值变化规律的实验,考查了实物电路的连接、电流表的读数以及表格数据的分析,属于一道中等题。
48.【答案】0.75 20 1:20
【解析】解:(1)灯泡L的额定功率为:PL额=U额I额=2.5V×0.3A=0.75W;
(2)将滑动变阻器R2的滑片置于最右端,只闭合开关S1时,电压表的示数为3V,R1的功率为P1,如图甲,
只闭合开关S1,移动滑片至最左端时,电流表的示数为0.3A,R1的功率为P2,如图乙,
闭合开关S1和S2,移动滑片至某一位置时,电压表和电流表的示数分别为3V和0.2A,如图丙,
因为P1:P2=1:4,P1:P2=(I甲)2R1:(I乙)2R1=1:4,
所以甲乙两图中电流之比为:I甲:I乙=1:2,
又因为I乙=0.3A,所以I甲=0.15A,
所以滑动变阻器最大阻值为:R2甲=U2甲I甲=3V0.15A=20Ω。
在丙电路中,滑动变阻器接入电路的电阻为:R2丙=U2丙I丙=3V0.2A=15Ω,
所以电源电压为:U=3V+I丙R1,
由于乙电路电流为0.3A,所以灯泡正常发光,电压为2.5V,
所以电源电压为:U=2.5V+I乙R1,
所以,3V+I丙R1=2.5V+I乙R1,
3V+0.2A×R1=2.5V+0.3A×R1,
解得,U=4V,R1=5Ω。
(3)在只闭合S1时,灯泡才有电流通过,即甲乙两个电路,
甲电路滑动变阻器电阻最大,电路电流最小,灯泡的功率最小,
此时滑动变阻器的电压为U2甲=3V,R1两端电压为U1甲=I甲R1=0.15A×5Ω=0.75V,
所以灯泡两端电压为:UL甲=U-U1甲-U2甲=4V-3V-0.75V=0.25V,
灯泡的最小功率为:PL小=UL甲I甲=0.25V×0.15A=0.0375W,
乙电路滑动变阻器接入电路阻值为零,电路电流最大,最大电流是0.3A,灯泡正常发光,灯泡的功率最大为:PL大=PL额=0.75W,
所以,灯泡的最小功率与最大功率之比PL小:PL大=0.0375w:0.75w=1:20。
故答案为:(1)0.75;(2)20;(3)1:20。
(1)根据PL额=U额I额算出灯泡L的额定功率;
(2)首先画出电路三个过程的电路图,明确各过程串联和并联,明确电压表和电流表测量的电流,知道功率之比求出电流之比,知道滑动变阻器的电压和电流,根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大电阻。
(3)利用第二和第三过程的电源电压相等列出等式求出电源电压和R1的电阻,有电流通过灯泡L的情况下,说明是只闭合S1的情况下,求出两种情况下的灯泡的最大功率和最小功率即可。
对于电学习题有几个过程画几个电路图,明确电路连接和电压表电流表测量谁的电压和电流,并且标出已知量,这是电学最基本的思路,一定要掌握。
49.【答案】乙 12
【解析】解:由图可知,两电阻丝串联有电路中,这样可保证电流相同、加热时间相同,电阻越大,产生的热量越多,所以乙中产生的热量多,乙中的气球先鼓起来;
通电1min,R2产生的热量为:Q=I2R2t=(UR1+R2)2R2t=(3V10Ω+20Ω)2×20Ω×60s=12J。
故答案为:乙;12。
(1)实验中,根据气体的热胀冷缩性质,利用气球的膨胀来反映电流产生热量的多少,这是转换法的运用;电流产生的热量与电阻大小、通电时间的长短、电流大小有关;
(2)利用Q=I2Rt求出产生的热量。
本题考查了影响电热的因素、焦耳定律的应用,难度不大,要理解。
50.【答案】1919.8 900
【解析】解:电能表的读数,最后一位是小数,单位是kW⋅h,读图可知,电能表的读数1919.8kW⋅h。
“600r/(kW⋅h)”表示每消耗1kW⋅h电能,电能表转盘转600圈,
只让电饭煲在8min内转了72转,消耗的电能为:
W=72r600r/(kW⋅h)=0.12kW⋅h,
电饭煲的实际功率为:
P实=Wt=0.12kW⋅h860h=0.9kW=900W。
故答案为:1919.8;900。
(1)电能表的读数,最后一位是小数,单位是kW⋅h;
(2)先计算电饭锅工作8min消耗的电能;利用P=W t求出它的实际功率。
掌握电能表的读数方法,并能根据电能表相关的参数进行简单的计算,是解答此类问题的关键。
51.【答案】2 2.5
【解析】解:
由电路图可知,R与R'串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流;
(1)因串联电路中各处的电流相等,且滑动变阻器R'允许通过的最大电流为0.5A、电流表量程为0~0.6A,所以电路中的最大电流I大=0.5A,即电路中电流不超过0.5A;
此时R两端的电压最大,电路的总功率最大,变阻器接入电路中的电阻最小,
由I=UR可得,R两端电压:U大=I大R=0.5A×10Ω=5V,
定值电阻R的最大功率:P大=U大I大=5V×0.5A=2.5W,
(2)因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,变阻器两端的电压:U'=U-U大=6V-5V=1V,
则变阻器接入电路中的最小阻值:R小=U'I大=1V0.5A=2Ω。
故答案为:2;2.5。
由电路图可知,R与R'串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流;
根据串联电路的电流特点结合滑动变阻器允许通过的最大电流、电流表量程确定电路中的最大电流,此时R两端的电压最大,定值电阻的功率最大,变阻器接入电路中的电阻最小,根据欧姆定律求出R两端电压,根据P=UI求出电路的最大功率,根据串联电路的电压特点求出变阻器两端的电压,根据欧姆定律求出变阻器接入电路中的最小阻值。
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,关键是电路中最大和最小电流的确定。
52.【答案】温 3025
【解析】解:
(1)当开关S接触2、3触点时,只有电阻R1接入电路,电路的电阻最大,
由P=UI=U2R可知,电源的电压一定时,电路的电功率最小,水龙头放出的是温水;
(2)当开关S接触3、4触点时,电阻R1和R2并联,电路的总电阻最小,总功率最大,水龙头处于热水档,
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=R1R2R1+R2=24Ω×48Ω24Ω+48Ω=16Ω,
水龙头在热水档位正常工作时电路消耗的功率:
P=U2R=(220V)216Ω=3025W。
故答案为:温;3025。
(1)根据开关位置的改变,判断出电路的连接情况,然后根据P=UI=U2R判断功率的大小,由此可知其档位;
(2)当开关S接触3、4触点时,电阻R1和R2并联接入电路,水龙头处于热水挡,根据电阻的并联求出电路中的总电阻,利用P=UI=U2R求出水龙头在热水档位正常工作时电路消耗的功率。
本题考查了电功率公式和电功公式的灵活运用,分清水龙头处于不同档位时电路的连接方式是关键。
53.【答案】银 6:1
【解析】解:(1)由题意知在长度、横截面积以及温度相同时,银的电阻小,更容易导电;
(2)在长度、横截面积相同时,银的电阻与铁的电阻之比为:R银R铁=0.016Ω0.096Ω=16,
银丝和铁丝消耗的电能之比为:
W银W铁=U2R银tU2R铁t=R铁R银=61。
故答案为:银;6:1。
(1)影响电阻的因素是导体的材料、长度、横截面积以及温度;
(2)根据W=U2Rt分析解答。
此题考查了影响电阻的因素以及电功公式的应用等知识,掌握影响电阻的因素是解题的关键。
54.【答案】并 1.5 10 0.9 108
【解析】解:
(1)由表格数据可知,变阻器接入电路中的电阻R=15Ω时,电路的总电流I=0.5A,
由I=UR可得,电路的总电阻R总=UI=3V0.5A=6Ω,
因并联电路中总电阻小于任何一个分度值,串联电路中总电阻大于任何一个分度值,
所以,由R总
因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,
所以,1R总=1R+1RL,即16Ω=115Ω+1RL,
解得:RL=10Ω,即灯泡工作时的电阻是10Ω;
(3)第二次实验中,变阻器接入电路中的电阻R'=5Ω时,
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,则灯泡的电阻不变,此时电路的总电阻R总'=R'RLR'+RL=5Ω×10Ω5Ω+10Ω=103Ω,
则电流表的示数I'=UR总'=3V103Ω=0.9A,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,变阻器工作1min产生的热量QR=WR=U2R't=(3V)25Ω×60s=108J。
故答案为:(1)并;(2)1.5;10;(3)0.9;108。
(1)由表格数据可知,变阻器接入电路中的电阻为15Ω时电路的总电流,根据欧姆定律求出电路的总电阻,利用电阻的串并联电路的特点判断出灯泡和变阻器的连接方式;
(2)第一次实验中,根据P=UI求出电路消耗的总功率,根据电阻的并联求出灯泡工作时的电阻;
(3)第二次实验中,变阻器接入电路中的电阻为5Ω,根据并联电路中各支路独立工作、互不影响判断出灯泡的电阻不变,根据电阻的并联求出此时电路的总电阻,利用欧姆定律求出电流表的示数,根据并联电路的电压特点和Q=W=UIt=U2Rt求出变阻器工作1min产生的热量。
本题考查了并联电路的特点和欧姆定律、电热公式的综合应用,正确判断出灯泡和变阻器的连接方式是关键。
55.【答案】1469.5 30n 方案三
【解析】解:(1)电能表单位是kw⋅h,最后一位是小数位,由图知电能表的示数是1469.5kW⋅h。
(2)①方案二:2000r/kW⋅h表示每消耗1kW⋅h的电能,电能表的转盘转2000转,
则节能灯1min消耗的电能:W=n2000kW⋅h,
节能灯的实际电功率:P=Wt=n2000kW⋅h160h=0.03nkW=30nW;
②节能灯的功率:P=10W=0.01kW,
电能表转盘转一圈消耗的电能为:W=12000kW⋅h,
节能灯需要工作的时间:t=WP=12000kW⋅h0.01kW=0.05h=180s;
由以上分析可知:
方案一:因节能灯功率较小,测量出电能表显示消耗1kW⋅h电能所用的时间t较长,不易操作;
方案二:因节能灯功率较小,小灯泡工作1min“电能表转动不到一圈,无法测量;
方案三:电能表转盘转动1圈消耗的电能可供节能灯工作180s,比较容易测量。
比较可知,方案三容易操作,实验误差较小,最可行。
故答案为:(1)1469.5;(2)①30n;方案三。
(1)电能表的最后一位是小数位,电能表单位是kw⋅h,根据图示可读出电能表示数。
(2)2000r/kW⋅h表示每消耗1kW⋅h的电能,电能表的转盘转2000转,据此求电能表1min转n转消耗的电能,再利用P=Wt求该节能灯的实际电功率;比较三种方案的优缺点,得出结论。
本题考查了利用电能表的读数,计算电能、电功率,关键是对电能表参数的含义理解,应知道电能表最后一位数字是十分位,是小数。
56.【答案】电流表断路 2.5 0.7 5.0 不能 电阻两端的电压超过电压表量程
【解析】解:(1)变阻器按一上一下连入电路中与电流表串联,如下所示:
(2)闭合开关,无论怎样移动滑片,灯泡都不发光,电流表和电压表均无示数。小组成员找来一个两端接有导线的定值电阻(阻值为10Ω),一端接在电源负极接线柱上,另一端依次触碰接线柱A、B、C,只有触碰到C时,灯泡才发光,则说明A、变阻器、电流表之间有断路,因导线无断路,且导线和器材连接均完好,电路只有一处故障,则故障是电流表断路;
(3)小灯泡额定电压为2.5V,排除故障后,闭合开关,移动滑片,使电压表示数为2.5V,小灯泡正常发光,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.28A,则小灯泡的额定功率为:
P=UI=2.5V×0.28A=0.7W;
(4)根据表中第1组数据,由欧姆定律,
R1=U1I1=1.2V0.24A=5.0Ω,
同理,第2、3、4次电阻的大小分别为5.0Ω、5.1Ω、5.0Ω,为减小误差,取平均值作为测量结果:
Rx=5.0Ω+5.0Ω+5.1Ω+5.0Ω4≈5.0Ω;
(5)若将阻值约为50Ω的电阻接入图甲中小灯泡所在位置,当变阻器连入电路的电阻最大为20Ω时,电压表示数最小,由欧姆定律和串联电路的规律,电压表示数:
UV=I'R'=UR'+R大×R'=4.5V50Ω+20Ω×50Ω≈3.2V>3V,
故不能否将阻值约为50Ω的电阻接入图甲中小灯泡所在位置(其他连接均不变),测量其阻值,理由是
电阻两端的电压超过电压表量程。
故答案为:(1)如上所示;(2)电流表断路;(3)2.5;0.7;(4)5.0;(5)不能;电阻两端的电压超过电压表量程。
(1)变阻器按一上一下连入电路中与电流表串联;
(2)小组成员找来一个两端接有导线的定值电阻(阻值为10Ω),一端接在电源负极接线柱上,另一端依次触碰接线柱A、B、C,只有触碰到C时,灯泡才发光,则说明A、变阻器、电流表之间有断路,根据已知条件分析;
(3)根据电流表选用小量程确定分度值读数,根据P=UI求出小灯泡的额定功率;
(4)根据表中第1组数据由欧姆定律求出R1,同理,得出2、3、4次电阻的大小,为减小误差,取平均值作为测量结果;
(5)当变阻器连入电路的电阻最大为20Ω时,电压表示数最小,由欧姆定律和串联电路的规律得出电压表最小示数,并与电压表选用的量程比较。
本题测量小灯泡的电功率,考查电路连接、故障分析、操作过程、功率计算,同时考查电阻计算和数据处理及串联电路的规律和欧姆定律与数据处理的方法。
57.【答案】3 保护电路 0.75 灯的电阻随温度的变化而变化
【解析】解:(1)小灯泡的额定电压为2.5V,故图中的导线a应与电压表的3接线柱相连。
(2)闭合开关前应将滑动变阻器的阻值调至最大,目的是为了保护电路;
(3)小灯泡在额定电压下的电流为0.3A,灯的额定功率是:
P=UI=2.5V×0.3A=0.75 W;
(4)探究电流与电压的关系时,要控制电阻的大小不变,而灯的电阻随温度的变化而变化,故不能研究。
故答案为:
(1)3;(2)保护电路;(3)0.75;(4)灯的电阻随温度的变化而变化。
(1)根据小灯泡的额定电压为2.5V确定电压表的连接;
(2)为了保护电路,闭合开关前应将滑动变阻器的阻值调至最大;
(3)小灯泡在额定电压正确发光,由表中数据,根据P=UI求出灯的额定功率;
(4)探究电流与电压的关系时,要控制电阻的大小不变,据此分析。
本题测量小灯泡的电功率,考查电路连接、注意事项、额定功率计算和控制变量法的运用。
58【答案】B b 5
【解析】解:
(1)①变阻器按一上一下连入电路中与电阻串联,如下左所示:
②闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应滑到阻值最大处的B端;
③若导线a、c内部断路,则整个电路断路,两表都没有示数,若导线b内部断路,可导致电压表串联在电路中,电流表没有示数,但电压表串联在电路中测电源电压,电压表有示数,符合题意;
④排除故障后,闭合开关,移动滑片P,当电压表示数为1.2V时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.24A,由欧姆定律,则R1=UI=1.2V0.24A=5Ω;
(2)根据分析设计的电路如上右所示;
(3)设电表表闪烁1次消耗的电能为W0,她只让电水壶正常工作,记下电能表的指示灯闪烁n1次所用时间为t1.根据W=Pt,则n1W0=Pt1----①,
额定功率为P0的电热水器,只让电热水器正常工作,记下指示灯闪烁n2次所用时间为t2;
则有:n2W0=P0×t2-----②,
①÷②得:
电水壶的额定功率为:
P=n1t2n2t1×P0。
故答案为:(1)①如上左所示;②B;③b;④5;P=n1t2n2t1×P0;(2)如上右所示;(3)P=n1t2n2t1×P0。
(1)①变阻器按一上一下连入电路中与电阻串联;
②闭合开关前,为保护电路,滑动变阻器的滑片P应滑到阻值最大处;
③若导线a、c内部断路,则整个电路断路,两表都没有示数,只能是b内部断路;
④根据电流表选用小量程确定分度值读数,由欧姆定律得出R1;
(2)根据分析设计的电路如上右所示;
(3)设电表表闪烁1次消耗的电能为W0,根据W=Pt和电能表消耗的电能等于W,列方程求出电水壶的额定功率。
本题测出未知电阻的阻值和电水壶的额定功率,考查电路连接、注意事项、故障分析、设计方案测电阻的能力及利用电能表测功率的能力。
59.【答案】电阻 温度计示数的变化
【解析】解:(1)如图,两个电阻串联在电路中,电流相同,通电时间相同,电阻不同,运用控制变量法,探究电流产生热量跟电阻的关系;
(2)当电阻丝通电后,电流产生热量使煤油温度升高,从而使温度计示数上升,因此可根据温度计示数的变化大小可知温度升高的多少;
故答案为:(1)电阻;(2)温度计示数的变化。
(1)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;
(2)由焦耳定律可知,瓶中电阻丝发热后放出热量,使瓶内液体温度升高,根据温度计示数变化的大小体现出来;转换法在物理学中有很多应用,主要用来演示一些不易直接观察的物理量的变化;
本题探究热量与电流及电阻的关系,要求能正确分析电路,掌握串联电路的特点,并灵活应用焦耳定律分析解答。
60.【答案】断开 短路 2.2 右 0.75
【解析】解:
(1)滑动变阻器滑片向右滑时电流表示数变大,即电阻变小,故变阻器右下接线柱连入电路中,灯的额定电压为2.5V,故电压表选用小量程与灯并联,如下所示:
(2)连接电路时,为保护电路,开关应断开;
(3)正确连接好电路,闭合开关,电流表有示数,则电路为通路,发现小灯泡不亮,电压表无示数,经检查,电压表完好,则故障可能是小灯泡短路;
(4)灯在额定电压下正常发光,图中电压选用小量程,分度值为0.1V,示数为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,故滑片向右移动,直到电压表示数为额定电压;
(5)当电压表示数为2.5V时。电流表的示数如图2乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.3A,则小灯泡的额定功率是:P=UI=2.5V0.3A=0.75W。
故答案为:(1)如上所示;(2)断开;(3)短路;(4)2.2;右;(5)0.75。
(1)根据滑动变阻器滑片向右滑时电流表示数变大确定变阻器右下接线柱连入电路中,根据灯的额定电压为2.5V确定电压表选用小量程与灯并联;
(2)连接电路时,为保护电路,开关应断开;
(3)正确连接好电路,闭合开关,电流表有示数,则电路为通路,根据小灯泡不亮,电压表无示数、电压表完好,分析故障可能是小灯泡短路;
(4)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;
(5)根据电流表选用小量程确定分度值读数,根据P=UI求出小灯泡的额定功率。
本题测量小灯泡的电功率,考查电路连接、注意事项、故障分析、操作过程、电流表读数和功率计算。
61.【答案】1.7 灯泡额定电压2.5V,电压表使用0-3V量程 4.5V;“20Ω 2A” 由图c知,灯泡正常发光时通过灯泡的电流为0.3A,所以灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。
【解析】解:
①测小灯泡的电功率时电压表测灯泡两端电压,电流表测电路中是电流,
由题知,小佳同学正确连接电路,实验步骤正确,灯泡的额定电压为2.5V,所以电压表应使用0-3V量程,分度值0.1V,由图b知,电压表的示数为1.7V;
②闭合电键时,小灯亮度较暗,此时变阻器连入阻值为其最大值,由图a知,电流表使用0-0.6A量程,分度值0.02A,示数为0.14A;
若使用最大阻值为10Ω的变阻器,由欧姆定律可得,此时变阻器两端电压U滑=IR滑=0.14A×10Ω=1.4V,
则电源电压U=UL+U滑=1.7V+1.4V=3.1V,
而电源电压为1.5伏的整数倍,所以电源电压为3.1V不合题意,故不是使用“10Ω 2A”而是“20Ω 2A”的变阻器;
使用最大阻值为20Ω变阻器,由欧姆定律可得,此时变阻器两端电压U滑=IR滑=0.14A×20Ω=2.8V,
则电源电压U=UL+U滑=1.7V+2.8V=4.5V,符合题意;
③当灯泡两端电压等于其额定电压2.5V时,灯泡正常发光,由图c知,此时通过灯泡的电流为0.3A,
所以灯泡的额定功率:P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。
故答案为:①1.7;灯泡额定电压2.5V,电压表使用0-3V量程;
②4.5V;“20Ω 2A”;
③由图c知,灯泡正常发光时通过灯泡的电流为0.3A,所以灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。
①闭合电键时,小灯亮度较暗,根据灯泡规格判断电压表量程并读数;
②闭合电键时,滑动变阻器连入阻值为其最大值,根据电压表和电流表示数,由串联电路特点和欧姆定律计算电源电压,根据电源电压是1.5V的整数倍判断变阻器的规格,从而确定电源电压的大小;
③由c图读出灯泡正常发光时通过它的电流,由P=UI计算小灯的额定功率。
本题是测灯泡电功率额定功率的实验,考查了滑动变阻器的选择、电表的读数以及电功率的计算等,难点在根据电源电压是1.5V整数倍,由串联电路特点、欧姆定律确定滑动变阻器的规格。
62.【答案】温度计示数的变化 移动的距离 电炉丝与导线是串联的,电流和通电时间相等,根据Q=I2Rt,电阻越大,产生的热量越多,而电炉丝的电阻远大于导线的电阻
【解析】解:
(1)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。
让同一钢球从光滑斜面上不同高度滚下后撞击木块,控制了钢球的质量,改变的是钢球到达水平面的速度,木块移动的距离不同,据此可探究物体动能的大小与速度的关系。以上这种探究问题的方法就是转换法。
(2)电炉丝与导线是串联的,电流和通电时间相等,根据Q=I2Rt,电阻越大,产生的热量越多,电炉丝的电阻远大于导线的电阻,所以在相同的时间内,电炉丝产生的热量较多,电炉丝热得发红,而与电炉丝连接的导线却几乎不发热。
故答案为:
(1)温度计示数的变化;移动的距离;
(2)电炉丝与导线是串联的,电流和通电时间相等,根据Q=I2Rt,电阻越大,产生的热量越多,而电炉丝的电阻远大于导线的电阻。
(1)用质量相同的煤油温度变化量来反映电流产生的热量的多少;让同一钢球从光滑斜面上不同高度滚下后撞击木块,通过木块移动的距离来反映动能的大小。这种方法是转换法。
(2)根据焦耳定律公式Q=I2Rt进行分析。
本题考查了学生对焦耳定律、串联电路的电流关系的了解和掌握,利用好转换法和控制变量法是本题的关键。
63.【答案】电源电压太低,灯的实际功率太小 4 4 当电流相同时,电功率与电阻成正比 当电压相同时,电功率与电阻成反比 7
【解析】解:
(1)根据电路图连接实物图,如下所示:
(2)电路连接完成后,小明只闭合开关S1,发现电流表有示数,则电路为通路,但小灯泡不发光,原因是灯的实际功率太小,即电源电压太低;
(3)第1次实验中,即只闭合S1时,三个电阻串联,因串联电路各处的电流相等,即为0.25A,P3=0.25W,根据P=UI,R3的电压为:
U3=P3I=0.25V0.25A=1V,
由欧姆定律,R1的电压为:U1=IR1=0.25A×10Ω=2.5V,同理,R2的电压为:
U2=0.5V;
根据串联电路电压的规律,电源电压U=U1+U2+U3=2.5V+0.5V+1V=4V,
由欧姆定律,L3的阻值R3=U3I=1V0.25A=4Ω;
(4)根据表中第1次实验数据可知,当电流相同时,电功率与电阻成正比;
根据表中第2、3、4次实验数据,当电压相同时,电功率与电阻成反比;
【拓展】
滑片移动到最左端时,电路为L3的简单电路,灯的电压为6V,由图3知,电路的电流为0.6A,
滑片在A点时,变阻器与灯串联,电路的电流为0.6A-0.1A=0.5A,由图3知,灯的电压为2.5V,根据串联电路的规律及欧姆定律,变阻器连入电路的电阻:
R滑=U-U'I'=6V-2.5V0.5A=7Ω,
故答案为:(1)如上所示;(2)电源电压太低,灯的实际功率太小;(3)4;4;(4)①当电流相同时,电功率与电阻成正比;②当电压相同时,电功率与电阻成反比;
【拓展】7。
(1)根据电路图连接实物图;
(2)电路连接完成后,小明只闭合开关S1,发现电流表有示数,则电路为通路,根据小灯泡不发光分析原因;
(3)第1次实验中,即只闭合S1时,分析电路连接,根据串联电路电流的规律,根据P=UI得出R3的电压,由欧姆定律求出R1的电压,同理求出R2的电压,根据串联电路电压的规律得出电源电压;
由欧姆定律求出L3的阻值R3;
(4)根据表中第1次实验数据得出结论;
根据表中第2、3、4次实验数据得出结论;
【拓展】
滑片移动到最左端时,电路为L3的简单电路,可知灯的电压为6V,由图3得出电路的电流;
滑片在A点时,变阻器与灯串联,根据电路的电流变小可知电路的电流大小,由图3可知灯的电压,根据串联电路的规律及欧姆定律求出变阻器连入电路的电阻。
本题探究小灯泡功率跟电阻的关系,考查电路连接、反常现象的分析、串联电路的规律及欧姆定律的运用和控制变量法、数据分析的能力。
64.【答案】 0.3 2.5 0.75
【解析】
(1)[1]由电路图知,开关、滑动变阻器、小灯泡、电流表串联于电路中,电流表测整个电路的电流,电压表测小灯泡两端的电压,滑动变动器的滑片向右移动时接入电路的阻值增加;由(2)中图知,电流表选择的量程为0~0.6A,电压表选择的量程为0~3V,故将电源正极与开关的左接线柱相连,开关的右接线柱与变阻器右上接线柱相连,变阻器的左下接线柱与小灯泡的右接线柱相连,小灯泡的左接线柱与电流表0.6A接线柱相连,电流表的负接线柱与电源负极相连;电压表负接线柱与小灯泡的左接线柱相连,电压表3V接线柱与小灯泡的右接线柱相连,如下图所示。
(2)[2]由图知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.1A,示数为0.3A。
[3]由图知,电压表的量程为0~3V,分度值为0.5V,示数为2.5V。
[4]由可得小灯泡的功率
65.【答案】A 灯泡断路 R0处短路 0.38 0.7 1.216
【解析】解:(1)变阻器按一上一下连入电路中,电流表与定值电阻串联后与灯并联,
如下所示:
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应置于阻值最大处的A端;
(3)左边电流表测干路电流,右边电流表测定值电阻的电流,正确连接电路后闭合开关,发现灯不亮,两电流表有示数且相同,则两电表串联在电路中,故障可能是灯泡处断路或R0处短路;
(4)定值电阻R0(阻值为10Ω),灯的额定电压为3.8V,灯在额定电压下正常发光,由欧姆定律,移动滑动变阻器的滑片,当电流表A2示数为:
I'=UR0=3.8V10Ω=0.38A时,小灯泡正常发光;
电流表A1的示数如图丙,电流表选用大量程,分度值为0.1A,该示数为0.7A,由并联电路电流的规律,灯的额定电流为:
I=0.7A-0.38A=0.32A,则小灯泡的额定功率为:
P=UI=3.8V×0.32A=1.216W。
故答案为:(1)如上所示;(2)A;(3)灯泡处断路或R0处短路;(4)0.38;0.7;1.216。
(1)变阻器按一上一下连入电路中,在没有电压表的条件下,电流表与定值电阻应起到电压表的作用,故电流表与定值电阻串联后与灯并联;
(2)闭合开关前,为保护电路,滑动变阻器滑片P应置于阻值最大处;
(3)左边电流表测干路电流,右边电流表测定值电阻的电流,发现灯不亮,两电流表有示数且相同,则两电表串联在电路中,据此分析;
(4)定值电阻R0(阻值为10Ω),根据欧姆定律分析;根据电流表选用大量程确定分度值读数,由并联电路电流的规律得出灯的额定电流,根据P=UI求出小灯泡的额定功率。
本题测量小灯泡的额定功率,考查电路设计、注意事项、故障分析、并联电路的规律及功率的计算。
66.【答案】3 灯泡与灯座 1.25 断开开关 图线不应画成直线或横坐标的标度取值过大 保持滑动变阻器滑片位置不变
【解析】
(1)[1]题中待测小灯泡的额定电压为2.5V,所以电压表的量程应选0~3V。
(2)[2]实验时,小灯泡不亮,且电流表示数几乎为0,则电路中有断路现象,而电压表有示数,即电压表与电源是接通,则故障可能是灯泡与灯座接触不良。
(3)[3]由图示知,电流表的示数为0.5A,则小灯泡的电功率
P=UI=2.5V×0.5A=1.25W
(4)[4]测量结束后,应先断开开关,再拆除导线,最后整理好器材。
(5)[5]由描出的点知,所描的点不在一条直线上,所以作出的I-U图象不应是直线,且坐标轴的横坐标的标度太大了,这样造成所描的点精确度稍低。
(6)[6][7]按题意可知,电路中通过S2、S3的通断来控制电压表所测量的电压,所以所缺的导线应连接在电压表的负接线柱与开关S3的左接线柱之间,且电路是串联电路。当开关S2断开,S1、S2闭合时,电压表测小灯泡的电压,那么应调节滑片,让电压表的的示数为U额。然后保持滑片位置不变,这样才能保持小灯泡两端的电压为额定电压,断开S3,闭合S1、S2,此时电压表测小灯泡和定值电阻R的电压,则电阻R两端的电压
UR=U2-U额
而整个过程中,电路的电流不变,通过小灯泡的电流
则小灯泡的额定功率
P额=U额I1=
67.【答案】甲瓶中油吸热多 >
【解析】解:
(1)甲瓶中的油比乙瓶中的多,即m甲>m乙,工作相同时间,油均未沸腾,且甲温度计升温多,即△t甲>△t乙,
由Q=cm△t可知,瓶中油吸热多,而电阻产生的热量全部被油吸收,所以R1产生的热量比R2多;
(2)由图知,两电阻串联,所以通过它们的电流相等,通电时间相同,R1产生的热量比R2多,由Q=I2Rt可知,R1>R2。
故答案为:(1)甲瓶中油吸热多;(2)>。
(1)电阻产生的热量全部被油吸收,可以通过油吸收热量的多少判断两电阻产生热量的多少;
(2)两电阻串联,由Q=I2Rt判断两电阻的大小关系。
本题考查吸热公式以及焦耳定律公式的应用,要充分利用好题目所给出的条件,属于一道基础题。
68.【答案】电阻 相同
【解析】解:(1)因为两电阻串联,所以通过它们的电流相等;由焦耳定律Q=I2Rt得,电阻大的在相同时间产生的热量多,升高的温度快,故可以探究电流产生的热量与电阻大小的有关。
(2)利用此电路还可探究电流通过导体产生的热量与电流的关系,即移动滑动变阻器滑片,比较通电时间相同时,甲(或乙)烧瓶中温度计的示数变化快慢。
故答案为:电阻;相同。
(1)根据图示可知,两电阻串联,即通过它们的电流相等,由焦耳定律可知阻值越大的电阻产生的热量越多,温度升高越快;
(2)根据Q=I2Rt可知,要研究电流通过导体产生的热量与电流的关系,必须保持电阻和通电时间相同,改变通过电热丝的电流,比较产生热量多少与电流大小的关系。
本题通过焦耳定律的实验重点考查学生对控制变量法、转化法的掌握和应用,以及学生分析实验现象得出结论的能力;控制变量法为物理实验中的常用方法,应重点掌握。
69.【答案】1.8 电阻元件的电阻随温度的变化而变化 电阻元件
【解析】解:
(1)变阻器按一上一下连入电路中与电流表串联,如下所示:
(2)某电阻元件的额定电压为6V,根据绘制I-U图象知,灯在额定电压下的电流为0.3A,电阻元件的额定功率为:
P=UI=6V×0.3A=1.8W;
(3)分析图象发现,通过电阻元件的电流与其两端的电压不成正比,即电阻元件的电阻随温度的变化而变化;
(4)若在调节滑动变阻器的过程中,突然电流表示数变为零,电路可能断路,电压表示数接近电源电压,电压表与电源连通,分析可知电阻元件发生了断路。
故答案为:(1)如上所示;(2)1.8;(3)电阻元件的电阻随温度的变化而变化;(4)电阻元件。
(1)变阻器按一上一下连入电路中与电流表串联;
(2)已知某电阻元件的额定电压,根据绘制I-U图象知灯在额定电压下的电流,根据P=UI求出电阻元件的额定功率;
(3)电阻元件的电阻随温度的变化而变化;
(4)若电流表示数为0,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的支路断路了。
本题测量额定电压为6V的某电阻元件电功率,考查电路连接、额定功率计算、影响电阻大小的因素和故障分析。
70.【答案】将变阻器的滑片适当向左移动,观察灯的发光情况 0.75 电流表选用小量程(0~0.6A) 电路的电流为0.3A
【解析】解:(1)变阻器按一上一下连入电路中与灯串联,如下左所示;
(2)根据实物图画出对应的电路图,如上右所示:
(3)检查电路正确无误后,闭合开关S,但电压表、电流表指针均有示数,则电路为通路,发现小灯泡不亮,说明电路的电流过小,电路的电阻过大,接下来正确的操作是:将变阻器的滑片适当向左移动,观察灯的发光情况;
(4)根据绘制的如图2所示的I-U图象知,灯在额定电压下的电流为0.3A,则小灯泡的额定电功率是:
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W;
(5)实验时电表的连接和示数如图3所示,电流表选用大量程,分度值为0.1A,电流为0.3A,小于0.6A,故该实验可改进的地方是:电流表选用小量程(0~0.6A)。
故答案为:(1)如上左所示;(2)如上右所示;(3)将变阻器的滑片适当向左移动,观察灯的发光情况;
(4)0.75;(5)电流表选用小量程(0~0.6A);电路的电流为0.3A。
(1)变阻器按一上一下连入电路中与灯串联;
(2)根据实物图画出对应的电路图;
(3)检查电路正确无误后,闭合开关S,但电压表、电流表指针均有示数,则电路为通路,根据小灯泡不亮分析;
(4)根据绘制的如图2所示的I-U图象知灯在额定电压下的电流,根据P=UI求出小灯泡的额定电功率;(5)根据电流表选用大量程确定分度值读数,电流表测量电流时要选择合适的量程。
本题测量额定电压为2.5V小灯泡额定功率,考查电路和实物连接、电路分析、额定功率计算和注意事项。
71.【答案】最右侧 灯泡断路 0.75 0.2
【解析】解:(1)小灯泡的额定电压为2.5V,所以电压表应选择0~3V量程与灯泡并联,实物电路连接如图所示:
(2)为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的阻值应处于最大值的位置,即最右侧;灯泡不亮,电流表指针几乎不动,说明电路有断路,电压表有示数,说明电压表两接线柱到电源间是通路,所以故障的原因可能是灯泡断路了;
(3)灯泡电压等于额定电压2.5V时正常发光,由图象知,此时通过灯泡的电流为0.3A,
所以灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W;
(4)将灯泡与一个10Ω的定值电阻串联后接入电压为3V的电源两端,由图象知,当通过灯泡的电流为0.2A时,灯泡两端电压为1V,
由串联电路特点和欧姆定律知,此时定值电阻两端电压UR=I'R=0.2A×10Ω=2V,灯泡与定值电阻的电压和恰好等于电源电压3V,符合题意,
所以此时小灯泡实际功率P实=U实I'=1V×0.2A=0.2W。
故答案为:(1)见图;(2)最右侧;灯泡断路;(3)0.75;(4)0.2。
(1)根据灯泡的额定电压确定电压表量程与灯泡并联,由此连接电路;
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应处于最大处;
灯泡不亮,电流表指针几乎不动,电路出现断路,再根据电压表有示数判断电路故障;
(3)由图象读出灯泡正常发光的电流,由P=UI计算灯泡的额定功率;
(4)根据串联电路特点和欧姆定律,由图象,找到定值电阻与灯泡电压和恰好等于3V时对应的电流,由P=UI计算灯泡的实际功率。
本题是测灯泡功率的实验,考查了电路的连接、注意事项、故障的分析以及电功率的计算,第4小题的关键是从图象中找到两者串联时电路中的电流大小。
72.【答案】电流表的正负接线柱接反了 滑动变阻器没有按一上一下的原则串联在电路中 C 0.30 0.75 亮度 0.45
【解析】解:
(1)由电路图可知,电流表的正负接线柱接反了,滑动变阻器没有按一上一下的原则串联在电路中;
(2)闭合开关,发现电流表和电压表均有示数,但小灯泡不亮,说明电路是通路且灯泡没有短路,灯泡不亮可能是由于滑动变阻器接入电路的电阻过大,电路电流太小,灯泡的实际功率太小造成的;
(3)由表格可知,测出小灯泡两端的电压和通过的电流,算出对应的电功率,同时还需要比较灯泡的亮暗;
由灯泡两端的电压越大,通过的电流越大可知,灯泡两端的电压为2.5V时通过的电流为0.30A,
则灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.30A=0.75W;
(4)由题意可知,R1=5Ω的定值电阻与标有“20Ω1A”的滑动变阻器R2串联接在电压恒定为U=3V的电源上,
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=UR1+R2,
滑动变阻器的电功率:
P2=I2R2=(UR1+R2)2R2=U2(R1+R2)2R2=U2R12+2R1R2+R22R2=U2R12-2R1R2+R22+4R1R2R2=U2(R1-R2)2R2+4R1,
当R2=R1=5Ω时,滑动变阻器消耗的功率最大,
则P2=U24R1=(3V)24×5Ω=0.45W。
故答案为:
(1)①电流表的正负接线柱接反了;②滑动变阻器没有按一上一下的原则串联在电路中;
(2)C;
(3)亮度;0.30;0.75;
(4)0.45。
(1)根据电表和滑动变阻器的正确使用进行解答;
(2)电路电阻太大,电路电流很小,灯泡实际功率很小时,灯泡不发光;
(3)测定小灯泡的额定功率时,应分别测出灯泡两端的电压和通过的电流,根据P=UI求出实际功率,并比较灯泡的亮暗与实际功率之间的关系;
灯泡两端的电压越大,通过的电流越大,据此分析电流和对应的电流,利用P=UI求出额定功率;
(4)根据电阻的串联和欧姆定律表示出电路中的电流,根据P=UI=I2R表示出滑动变阻器的电功率,然后求出其最大电功率。
本题考查了电表和滑动变阻器的正确使用、电路现象的判断、电功率的计算以及串联特点的应用等,要注意电路安全的情况下灯泡两端的电压越大时通过的电流越大。
73.【答案】B F 把变阻器A、B两个接线柱连入了电路中 0.24 0.6
【解析】解:(1)灯的额定电压2.5V,电阻大约10Ω,由欧姆定律,灯的额定电流约为:I=UR=2.5V10Ω=0.25A,故电流表选用量程0~0.6A,本实验中应选择电流表B;
电源电压为6V,由串联电路的规律及欧姆定律,灯正常发光时变阻器连入电路的电阻:
R滑=U总-UI=6V-2.5V0.25A=14Ω,滑动变阻器F;
(2)由(1)电流表选用小量程与灯串联,变阻器按一下一上连入电路中与灯串联,电压表选用小量程与灯并联,根据电路图连接实物图,如下所示:
(3)某探究小组将电路补充连接后,闭合开关,电流表有示数,则电路为通路,发现灯泡发光较暗,说明电路的电流过小,电路的电阻过大,但任意移动滑动变阻器的滑片时,电压表有示数且不变,灯泡亮度不变,则变阻器没有了变阻的作用,具体原因是把变阻器A、B两个接线柱连入了电路中;
(4)排除故障后,移动滑动变阻器的滑片,进行了多次测量,其中小灯泡正常发光时电流表示数如图丙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.24A,小灯泡的额定功率为:
P=UI'=2.5V×0.24A=0.6W。
故答案为:(1)B;F;(2)如上所示;(3)把变阻器A、B两个接线柱连入了电路中;(4)0.24;6。
(1)灯的额定电压2.5V,电阻大约10Ω,由欧姆定律得出灯的额定电流,确定电流表选用的量程;
电源电压为6V,由串联电路的规律及欧姆定律得出灯正常发光时变阻器连入电路的电阻确定变阻器规格;
(2)由(1)电流表选用小量程与灯串联,变阻器按一下一上连入电路中与灯串联,电压表选用小量程与灯并联,根据电路图连接实物图;
(3)闭合开关,电流表有示数,则电路为通路,发现灯泡发光较暗,说明电路的电流过小,电路的电阻过大,但任意移动滑动变阻器的滑片时,电压表有示数且不变,灯泡亮度不变,则变阻器没有了变阻的作用,据此分析;
(4)由电流表选用小量程确定分度值读数,根据P=UI得出小灯泡的额定功率。
本题测量小灯泡电功率的实验,考查器材选择、电路连接、反常现象的分析及电表读数和功率计算。
74.【答案】解:
(1)由电路图知,L与R串联,电压表测灯泡两端的电压,
闭合开关,灯泡正常发光,由串联电路特点和P=UI可得,此时电路中电流:
I=IR=IL=P额U额=3W6V=0.5A,
因串联电路电源电压等于各用电器两端电压之和,
所以,电阻R两端电压:
UR=U-UL=9V-6V=3V,
由欧姆定律得,电阻R的阻值:
R=URI=3V0.5A=6Ω;
(2)由P=Wt可得,灯泡工作5分钟消耗的电能:
W=P额t=3W×5×60s=900J;
5分钟电阻R产生的热量:
Q=I2Rt=(0.5A)2×6Ω×5×60s=450J。
答:(1)电阻R的阻值为6Ω;
(2)灯泡工作5分钟消耗的电能为900J;电阻R产生的热量为450J。
【解析】(1)由图知,灯泡与定值电阻串联,电压表测灯泡两端的电压,灯泡正常发光,根据P=UI求出电路中电流,由串联电路特点和欧姆定律求出电阻R的阻值;
(2)根据W=Pt计算灯泡工作5分钟消耗的电能;利用Q=I2Rt求出电阻R产生的热量。
本题考查了串联电路特点、欧姆定律、电功率以及焦耳定律公式的灵活应用,难度不大。
75.【答案】(1);(2)44Ω
【解析】
(1)由可得电烘箱的电功率
(2)由可得电阻丝工作时的电阻
答:(1)这台电烘箱的电功率为;
(2)电阻丝工作时的电阻44Ω。
76.【答案】(1)10;
(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,
由图乙可知,电路中的电流I大=0.9A,
由I=UR可得,变阻器接入电路中的电阻R1=UI大=4.5V0.9A=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R总=UI小=4.5V0.5A=9Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,M、N之间的最大值RMN大=R总-R1=9Ω-5Ω=4Ω;
(3)0.4;
(4)把M、N接到圆环其中一条直径的两端,将滑片P移到最左端后,电路为圆环的简单电路,
由电阻的并联可知,当铜丝全部位于MN上方(或下方)时,上方(或下方)的电阻最小,电路的总电阻最小,
此时MN上、下两部分电阻丝的电阻分别为R5=25cm×0.4Ω/cm=10Ω,R6=R环-R5=16Ω-10Ω=6Ω,
此时电路的总电阻R总'=R5R6R5+R6=10Ω×6Ω10Ω+6Ω=3.75Ω
则通电1min,电路消耗的最大电能W=U2R总't=(4.5V)23.75Ω×60s=324J。
【解析】解:
(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,
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40cm-30cm=10cm;
(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,
由图乙可知,电路中的电流I大=0.9A,
由I=UR可得,变阻器接入电路中的电阻R1=UI大=4.5V0.9A=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R总=UI小=4.5V0.5A=9Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,M、N之间的最大值RMN大=R总-R1=9Ω-5Ω=4Ω;
(3)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,
所以,1RMN=1R3+1R4,即RMN=R3R4R3+R4,
因金属圆环中电阻丝的总电阻一定,即R3+R4的值不变,
所以,由数学知识“两个正数和一定,两数相同时乘积最大”可知,R3=R4时,M、N之间的总电阻最大,
则RMN大=R3R4R3+R4,即4Ω=R3R3R3+R4,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16Ω40=0.4Ω;
(4)把M、N接到圆环其中一条直径的两端,将滑片P移到最左端后,电路为圆环的简单电路,
由电阻的并联可知,当铜丝全部位于MN上方(或下方)时,上方(或下方)的电阻最小,电路的总电阻最小,
此时MN上、下两部分电阻丝的电阻分别为R5=25cm×0.4Ω/cm=10Ω,R6=R环-R5=16Ω-10Ω=6Ω,
此时电路的总电阻R总'=R5R6R5+R6=10Ω×6Ω10Ω+6Ω=3.75Ω
则通电1min,电路消耗的最大电能W=U2R总't=(4.5V)23.75Ω×60s=324J。
答:(1)10;
(2)在触点N滑动过程中,RMN的最大值是4Ω;
(3)0.4;
(4)通电1min,电路消耗电能的最大值为224J。
(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,据此求出电路的总电阻,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)把M、N接到圆环其中一条直径的两端,将滑片P移到最左端后,电路为圆环的简单电路,由电阻的并联可知,当铜丝全部位于MN上方(或下方)时,上方(或下方)的电阻最小,电路的总电阻最小,然后根据题意求出两部分的电阻值,进一步求出此时电路的总电阻,利用W=UIt=U2Rt求出通电1min内电路消耗的最大电能。
本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功公式的应用,明白电路的连接方式和从图中获取有用的信息以及知道圆环电阻最大时的情况是关键。
77.【答案】解:
(1)指示灯的额定电压是10V,所以需要将电阻与灯泡串联进行分压才可以;
由题意可知电阻需要分担的电压:
UR=U-UL=220V-10V=210V,
串联电路中的电流:
I=PU=0.1W10V=0.01A,
故电阻丝的电阻:
R=URI=210V0.01A=21000Ω;
(2)当照明灯亮时,消耗的电能:
W1=P1t=0.1kW×6h=0.6kW⋅h;
当指示灯亮时,指示灯所在支路的电功率为:
P2=UI=220V×0.01A=2.2W=0.0022kW,
当指示灯亮时消耗的电能为:
W2=P2t=0.0022kW×18h=0.0396kW⋅h;
因此,整个电路工作一天消耗的电能:
W=W1+W2=0.6kW⋅h+0.0396kW⋅h=0.6396kW⋅h≈0.64kW⋅h=0.64度。
答:(1)为使指示灯正常发光,电阻丝的阻值应为21000Ω;
(2)若照明灯(“220V 100W”)一天(24小时)使用6小时,则整个电路一天总共耗电0.64度。
【解析】(1)S接a时,指示灯的额定电压远低于电源电压220V,因此要串联电阻来分担多余的电压。
已知电阻丝的规格,要求电阻丝的长度,就必须先求出串联电阻的阻值;先根据指示灯的铭牌求出串联电路的电流,再由欧姆定律解出电阻丝的阻值即可。
(2)求整个电路的耗电量,可利用P=I2R、W=Pt来解,需注意的是电路消耗的电能包括两部分:①指示灯所在电路工作18小时消耗的电能;②照明灯工作6小时消耗的电能。
此题是电学的小综合题,涉及到电能的计算、串联分压原理等;(2)题容易漏掉指示灯消耗的电能,是该题的易错点。
78.【答案】解:
(1)由图知,当S1和S2都闭合时,L2短路,R0与L1并联,上面的电流表测定值电阻R0的电流,下面的电流表测干路电流,
因I1>I2,由并联电路电流的规律可知干路电流为I1,定值电阻R0的电流为I2,
由并联电路电压的规律和欧姆定律可得,电源电压为:U=U0=I2R0;
由并联电路电流的规律可得,通过灯L1的电流为:IL=I1-I2,
由并联电路电压的规律和欧姆定律可得,小灯泡L1的电阻值:
RL=UIL=I2R0I1-I2;
(2)当开关S1和S2都断开时,两灯泡串联,上面的电流表没有接入电路,此时下面电流表测电路中的电流,因某一电表示数为I3,即电路的电流为I3,
则电路的总功率:P=UI3=I2R0I3。
故答案为:(1)电源电压I2R0;小灯泡L1的电阻值为I2R0I1-I2;
(2)电路的总功率为I2R0I3。
【解析】(1)当S1和S2都闭合时,L2短路,R0与L1并联,上面的电流表测定值电阻R0的电流,下面的电流表测干路电流,由已知条件结合并联电路电流的规律确定支路电流和干路电流,由欧姆定律得出R0的电压即电源电压;
由并联电路电流的规律求出通过灯的电流,由并联电路电压的规律和欧姆定律可求出小灯泡L1的电阻值;
(2)当开关S1和S2都断开时,两灯泡串联,下面电流表测电路的电流,根据P=UI得出电路的总功率。
本题考查了串联、并联电路的规律及欧姆定律和电功率公式的运用,关键是电路的分析。
79.【答案】解:
(1)由P=UI可得,仅榨汁时的正常工作电流:
I榨汁=P榨汁U=66W220V=0.3A;
(2)由电路图可知,只闭合S2时,电路为R1的简单电路,电路的总电阻最大,总功率最小,处于保温状态,
同时闭合S2、S3时,R1与R2并联,电路的总电阻最小,总功率最大,处于加热状态,
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,
所以,R2的电功率:
P2=P加热-P保温=300W-80W=220W,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,由P=UI=U2R可得,R2的阻值:
R2=U2P2=(220V)2220W=220Ω;
(3)给杯子盛满果汁时果汁的体积:
V=300mL=300cm3,
由ρ=mV可得,果汁的质量:
m=ρ果汁V=1.2g/cm3×300cm3=360g=0.36kg,
果汁吸收的热量:
Q吸=c果汁m△t=4×103J/(kg⋅℃)×0.36kg×30℃=4.32×104J,
由η=Q吸W×100%可得,榨汁杯消耗的电能:
W=Q吸η=4.32×104J90%=4.8×104J,
由P=Wt可得,需要的加热时间:
t=WP加热=4.8×104J300W=160s。
答:(1)仅榨汁时的正常工作电流为0.3A;
(2)R2的阻值为220Ω;
(3)给杯子盛满果汁并加热,使其温度升高30℃,需要加热160s。
【解析】(1)根据表格数据可知榨汁功率,根据P=UI求出仅榨汁时的正常工作电流;
(2)由电路图可知,只闭合S2时,电路为R1的简单电路,电路的总电阻最大,总功率最小,处于保温状态;同时闭合S2、S3时,R1与R2并联,电路的总电阻最小,总功率最大,处于加热状态,根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知,R2的电功率等于加热功率减去保温功率,根据并联电路的电压特点和P=UI=U2R求出R2的阻值;
(3)根据ρ=mV求出给杯子盛满果汁时果汁的质量,利用Q吸=cm△t求出果汁吸收的热量,再根据η=Q吸W×100%求出榨汁杯消耗的电能,最后根据P=Wt求出需要的加热时间。
本题考查了电功率公式和密度公式、吸热公式、效率公式、电功公式的综合应用,正确判断出榨汁杯处于不同状态时电路的连接方式是关键。
80.【答案】解:
(1)灯泡L规格为“6V 3W”,是指额定电压为6V、额定功率为3W。
由P=UI可得灯泡L的额定电流:
I额=P额U额=3W6V=0.5A;
(2)由图甲可得,当S、S1、S3闭合,S2断开时,灯L被短路、滑动变阻器没有连入电路,电路中只有R1,
由欧姆定律可得:
R1=UI=6V0.5A=12Ω;
(3)断开S1、S3,闭合S、S2,灯L与滑动变阻器串联,通过的电流相等,调节滑片P,使R2的电功率为灯泡的2倍,
由P=UI可知:
R2两端的电压、灯L两端电压之比:
U2:UL'=2:1,
因为U2+UL'=U=6V,
所以R2两端的电压为4V、灯L两端电压为2V,
由图乙可知此时通过灯的电流,即电路中的电流:
I'=0.25A,
滑动变阻器连入的电阻:
R2=U2I'=4V0.25A=16Ω。
答:(1)灯泡L的额定电流为0.5A;
(2)定值电阻R1的阻值为12Ω;
(3)此时滑动变阻器接入电路的阻值为16Ω。
【解析】(1)知道灯泡L规格(额定电压、额定功率),利用P=UI求灯泡L的额定电流;
(2)由图甲可得,当S、S1、S3闭合,S2断开时,灯L被短路、滑动变阻器没有连入电路,电路中只有R1,利用欧姆定律求R1的阻值;
(3)由图甲可得,断开S1、S3,闭合S、S2,灯L与滑动变阻器串联,通过的电流相等,调节滑片P,使R2的电功率为灯泡的2倍,利用P=UI求R2两端的电压、灯L两端电压之比,知道电源电压,可求R2两端的电压、灯L两端电压;由图乙可知此时通过灯的电流,即电路中的电流,利用欧姆定律求滑动变阻器连入的电阻。
本题考查了电功率公式、欧姆定律、串联电路特点的应用以及对灯的铭牌含义的理解,分析通过灯的电流与电压图象得出相关信息是关键。
81.【答案】解:(1)将滑动变阻器的滑片移至最右端,闭合开关S和S1,时,电阻R与灯泡L并联,电流表测量干路的的电流,此时小灯泡正常发光,即小灯泡两端的电压为9V,
根据并联电路各支路电压相等且等于电源电压知,电源电压也为9V;
由图甲知当小灯泡两端的电压为9V时,电流为0.3A;
小灯泡的额定电功率为:PL=U额IL=9V×0.3A=2.7W;
(2)根据并联电路电流的规律知,定值电阻R的电流为:
IR=I-IL=0.4A-0.3A=0.1A,
根据I=UR得,定值电阻的阻值为:
R=UIR=9V0.1A=90Ω;
(3)只闭合开关S,小灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,由图知电压表的量程为0~3V,
根据串联电路的分压作用知,当滑动变阻器的电阻最大时,滑动变阻器两端的电压最大,最大电压为3V,
此时小灯泡两端的电压为:UL'=U-UR=9V-3V=6V,
由图甲知此时电路的电流为0.25A,
滑动变阻器允许接入电路的最大阻值为:
R滑大=UR大I'=3V0.25A=12Ω。
答:(1)小灯泡的额定功率为2.7W;
(2)定值电阻R的阻值为90Ω;
(3)只闭合开关S,将滑动变阻器的滑片由右端逐渐向左移动,滑动变阻器允许接入电路的最大阻值12Ω。
【解析】(1)将滑动变阻器的滑片移至最右端,闭合开关S和S1,时,电阻R与灯泡L并联,电流表测量干路的的电流,此时小灯泡正常发光,即小灯泡两端的电压为9V,根据并联电路各支路电压相等且等于电源电压判断出电源电压;
由图甲知读出当小灯泡两端的电压为9V时小灯泡的电流,根据P=UI算出小灯泡的额定电功率;
(2)根据并联电路电流的规律算出定值电阻R的电流,根据I=UR算出定值电阻的阻值;
(3)只闭合开关S,小灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,由图知电压表的量程为0~3V,根据串联电路的分压作用知当滑动变阻器的电阻最大时,滑动变阻器两端的电压最大,最大电压为3V,由串联电路电压的规律算出此时小灯泡两端的电压,由图象读出此时的电流,由欧姆定律算出滑动变阻器的最大电阻。
本题考查了串并联电路的特点、欧姆定律公式的应用以及电功率公式的应用等知识,掌握电路的连接是解题的关键。
82.【答案】解:由电路图可知,定值电阻R0与滑动变阻器RP串联,电压表测R0两端的电压。
(1)先画出电源符号,从电源的正极出发依次画出滑动变阻器、定值电阻R0、开关S回到电源的负极,
然后把电压表并联在R0两端,如下图所示:
(2)因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流I=U0R0=2V10Ω=0.2A,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,滑动变阻器两端的电压UP=U-U0=3V-2V=1V,
则变阻器接入电路中的电阻Rp=UPI=1V0.2A=5Ω;
(3)R0的电功率P0=U0I=2V×0.2A=0.4W。
答:(1)电路图如上图所示;
(2)Rp接入电路的阻值为5Ω;
(3)R0的电功率为0.4W。
【解析】由电路图可知,定值电阻R0与滑动变阻器RP串联,电压表测R0两端的电压。
(1)根据电流流向法、按先串后并的原则画出电路图;
(2)根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流,根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压,再利用欧姆定律求出变阻器接入电路中的电阻;
(3)根据P=UI求出R0的电功率。
本题考查了根据实物图画电路图和串联电路的特点、欧姆定律、电功率公式的应用,是一道较为简单的应用题。
83.【答案】解:
R2、R1串联后与R0串联,电压表V2测R2的电压,电压表V1测R1与R2的总电压,
根据串联电路电压的规律,故V1的示数大于V2的示数,故I图象为电流随V1的示数变化,Ⅱ图象为电流随V2的示数变化。
(1)当变阻器连入电路的电阻最大时,电路的电流最小,即为0.3A,可知V2的示数为3V,
由欧姆定律,R2的最大阻值为:
R2=U2I=3.0V0.3A=10Ω;
(2)当变阻器连入电路的电阻最大时,根据串联电路的规律及欧姆定律,R1的阻值:
R1=U1-U2I=5.4V-3.0V0.3A=8Ω,
当变阻器连入电路的电阻为5Ω时,根据P=I2R可得,电路的电流:
I'=PR2=0.8W5Ω=0.4A,
根据串联电路的规律及欧姆定律,因电源电压不变,有:
U=U1+IR0,
U=I'(R1+R中+R0),
即:U=5.4V+0.3A×R0;
U=0.4A×(8Ω+5Ω+R0);
由以上两式可解得:U=6V,R0=2Ω;
(3)滑片移动xcm时,变阻器连入电路的电阻为:R变=x(Ω),
由串联电阻的规律及欧姆定律,电路的电流为:
I″=UR0+R1+R变,
R2消耗的电功率:P=I″2R变=U2R变(R0+R1+R变)2=36x(10+x)2,
P=I″2R变=U2R变(R0+R1+R变)2=36x(10+x)2=36x(10-x)2+40x=36(10-x)2x+40,
当x=10cm时,即R滑=10Ω时,R2消耗电功率的最大值,且P大=0.9W。
答:(1)R2的最大阻值为10Ω;
(2)求电源电压U为6V和R0的阻值为2Ω;
(3)R2消耗的电功率P随x变化的关系式P=36x(10+x)2,R2消耗电功率的最大值为0.9W。
【解析】R2、R1串联后与R0串联,电压表V2测R2的电压,电压表V1测R1与R2的总电压,根据串联电路电压的规律,确定两电压表所对应的图象:
(1)当变阻器连入电路的电阻最大时,电路的电流最小,由图可知最小电流和V2的示数,由欧姆定律,得出R2的最大阻值;
(2)当变阻器连入电路的电阻最大时,根据串联电路的规律及欧姆定律得出R1;
当变阻器连入电路的电阻为5Ω时,根据P=I2R得出电路的电流,根据串联电路电压的规律及欧姆定律列式求出U和R0;
(3)滑片移动xcm时,变阻器连入电路的电阻为:R变=x(Ω),由串联电阻的规律及欧姆定律得出电路的电流表达式,根据P=I″2R变=U2R变(R0+R1+R变)2,由数学知识求出R2消耗电功率的最大值。
本题考查串联电路的规律及欧姆定律和电功率公式的运用,关键是从图中获取有效的信息。
84.【答案】解:
(1)当S1、S2都断开时,小灯泡L与R2串联,小灯泡正常发光,根据小灯泡L标有“2.5V 0.75W”,电路中的电流:
I=IL=PLUL=0.75W2.5V=0.3A,
由I=UR可得R2两端的电压,
U2=IR2=0.3A×35Ω=10.5V,
电源的电压等于小灯泡两端电压与R2两端电压之和,
U=UL+U2=2.5V+10.5V=13V;
(2)当S1闭合,S2断开时,小灯泡L短路,R1断开,只有R2接入电路,由I=UR可得电流表示数:
I2=UR2=13V35Ω≈0.37A;
(3)当S1、S2都闭合时,R1、R2并联,整个电路通电210s产生的热量:
Q1=U2 R1t=(13V)225Ω×210s=1419.6J;
Q2= U2R2t=(13V)235Ω×210s=1014J;
Q=Q1+Q2=1419.6J+1014J=2433.6J。
答:(1)电源电压为13V;
(2)当S1闭合,S2断开时,求电流表示数的大小为0.37A;
(3)当S1、S2都闭合时,求整个电路通电210s产生的热量为2433.6J。
【解析】(1)当S1、S2都断开时,小灯泡L与R1串联,小灯泡正常发光,根据小灯泡L标有“2.5V0.75W”由P=UI可求电路中电流,再根据欧姆定律求出R2两端的电压,电源的电压等于小灯泡两端电压与R2两端电压之和;
(2)当S1闭合,S2断开时,小灯泡L短路,R1断开,只有R2接入电路,根据欧姆定律可求电流表示数;
(3)当S1、S2都闭合时,R1、R2并联,根据Q=U2Rt可求整个电路通电210s产生的热量。
本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功、电功率公式的应用,是一道综合题。
85.【答案】R2
【解析】解:
(1)每次消毒时20kg水温从20℃上升到工作温度水吸收的热量:
Q=cm△t=4.2×103J/(kg⋅℃)×20kg×(120℃-20℃)=8.4×106J;
(2)电加热器正常工作时的功率为10kW,电加热器正常工作时16min,消毒柜消耗的电能是:
W=Pt=10×103W×16×60s=9.6×106J;
电加热器加热的效率是:
η=QW=8.4×106J9.6×106J×100%=87.5%;
(3)R为热敏电阻,因其电阻值随消毒柜内温度的升高(当升高到120℃时进入保温状态)而减小,由串联电阻的规律,控制电路的电阻变小,由欧姆定律,电路的电流大,电磁铁磁性变强,衔铁被吸下,工作电路中R2连入电路中,故保温电阻是图中的R2。
故答案为:(1)每次消毒时水温从20℃上升到工作温度水吸收的热量为8.4×106J;
(2)电加热器加热的效率为87.5%;
(3)R2。
(1)根据Q=cm△t求出20kg水温从20℃上升到工作温度水吸收的热量;
(2)已知电加热器的额定功率,根据W=Pt得出电加热器消耗的电能;
根据η=QW×100%求出电加热器的电加热效率;
(3)根据题意,当热敏电阻升高到120℃时进入保温状态。由已知条件,根据串联电阻的规律分析控制电路的电阻变化,由欧姆定律确定电磁铁磁性变化,确定工作电路的连接,据此回答。
本题为电热综合题,考查吸热公式、电功公式及效率公式的运用和串联电路的规律及欧姆定律与影响电磁铁磁性强弱的因素。关键是从题中获取有效的信息。
86.【答案】S1、S2
【解析】解:(1)低温档电烤箱的电功率为440W,根据P=UI得低温档工作时电路中的电流:
I=PU=440W220V=2A;
(2)当只闭合S1时,两电阻串联,为低温档,低温档的电流为2A,由欧姆定律得电路的总电阻:
R1+R2=UI,
故R1=UI-R2=220V2A-70Ω=40Ω;
(3)两开关S1、S2闭合时,为R1的简单电路,此时的电阻小于两电阻串联的电阻,根据P=U2R可知此时为高温档,
高温档的电功率:
P高=U2R1=(220V)240Ω=1210W;
(4)电能表盘中标有3000r/kW⋅h,表示每消耗1kW⋅h的电能,电能表转盘转3000圈,
电能表转盘转25转时,消耗的电能为:
W=13000×25kW⋅h=kW⋅h=1120×3.6×106J=3×105J,
实际功率为:
P实=Wt=3×104J30s=1000W;
根据P=U2R,在R不变时,电功率与电压的平方成正比,故有:
U额定2U实2=P额定P实,
用电高峰时家庭电路的实际电压为:
U实=U额定P额定P实=220V1210W1000W=200V。
故答案为:(1)低温档工作时,电路中的电流是2A;
(2)发热电阻R1的阻值是40Ω;
(3)S1、S2;高温档的电功率是1210W;
(4)用电高峰时家庭电路的实际电压为200V。
(1)已知低温档电烤箱的电功率,根据P=UI求出低温档工作时电路中的电流;
(2)当只闭合S1时,两电阻串联,为低温档,已知低温档电烤箱的电流,由串联电阻的规律结合欧姆定律求出R1;
(3)两开关S1、S2闭合时,为R1的简单电路,由电阻的串联规律结合P=U2R,可知此时为高温档,根据P=U2R得出高温档的电功率;
(4)电能表盘中标有3000r/kW⋅h,表示每消耗1kW⋅h的电能,电能表转盘转3000圈,据此求出电能表的转盘转了25转消耗的电能,根据P=Wt求出实际功率;根据P=U2R,在R不变时,电功率与电压的平方成正比求出电高峰时家庭电路的实际电压。
本题考查串联电路的规律及电功率公式和利用电能表参数求电功的方法,关键是分析不同档位电路的连接。
87.【答案】解:(1)由P=UI=U2R可得,灯泡的电阻:
RL=UL2PL=(6V)23W=12Ω;
(2)当只闭合开关S1、S2,调节滑片P至距B端一处25时,25R1与L串联,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,由P=UI可得,电路中的电流:
I1=IL=PLUL=3W6V=0.5A,
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=I1(RL+25R1)=0.5A×(12Ω+25R1)------①
当只闭合开关S1、S3,调节滑片P至中点处时,R2与12R1串联,电流表测电路中的电流,
则电源的电压:
U=I2×(R2+12R1)=0.3A×(30Ω+12R1)------②
由①②可得:U=18V,R1=60Ω;
(3)只闭合开关S1、S2时,R1与L串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流,
此时灯泡可以正常发光,其最大功率为3W,
当电压表的示数U1=15V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,灯泡的功率最小,
此时灯泡两端的电压:
UL'=U-U1=18V-15V=3V,
灯L消耗的最小电功率:
PL'=(UL')2RL=(3V)212Ω=0.75W,
所以,灯L消耗的电功率范围为0.75W~3W。
答:(1)灯泡的电阻为12Ω;
(2)电源电压为18V;
(3)在保证电路各元件安全的情况下,只闭合开关S1、S2时,灯L消耗的电功率范围为0.75W~3W。
【解析】(1)知道灯泡的额定电压和额定功率,根据P=UI=U2R求出灯泡的电阻;
(2)当只闭合开关S1、S2,调节滑片P至距B端一处25时,25R1与L串联,根据串联电路的电流特点和P=UI求出电路中的电流,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压;当只闭合开关S1、S3,调节滑片P至中点处时,R2与12R1串联,电流表测电路中的电流,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压,然后联立等式即可求出电源电压;
(3)只闭合开关S1、S2时,R1与L串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流,此时灯泡可以正常发光,其功率等于额定功率;当电压表的示数最大时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,灯泡的功率最小,根据串联电路的电压特点求出此时灯泡两端的电压,利用P=UI=U2R求出灯L消耗的最小电功率,然后得出灯L消耗的电功率范围。
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的综合应用,要注意灯泡正常发光时的功率和额定功率相等。
88.【答案】解:(1)由I=UR得,R两端的电压为:
U=UR=IRR=0.1A×20Ω=2V;
由并联电路电压特点和欧姆定律得,此时L的电阻:
RL=UIL=2V0.2A=10Ω;
(2)L的实际功率为:
P实=UIL=2V×0.2A=0.4W;
(3)通电20s,L、R共消耗的电能为:
W=UIt=U(IR+IL)t=2V×(0.1A+0.2A)×20s=12J。
答:(1)此时L的电阻为10Ω;
(2)L的实际功率为0.4W;
(3)通电20s,L、R共消耗的电能为12J。
【解析】(1)根据I=UR求出R两端的电压即为电源电压;再根据并联电路电压特点和欧姆定律求出此时L的电阻;
(2)已知L两端的实际电压和流过的实际电流,所以根据公式P=UI计算得L的实际功率;
(3)根据公式W=UIt计算得通电20s,L、R共消耗的电能。
本题考查了电功与电能的计算、实际功率的计算以及欧姆定律的应用问题,难度不大,属于常考题。
89.【答案】电流 电压 0.5 先变大后变小 0.2 1.8
【解析】
(1)[1]电路中表a与滑动变阻器串联,则a是电流表。
[2]表b与滑动变阻器并联,则b是电压表。
(2)[3]根据可知,小灯泡正常发光时电流
此时电流表的示数为0.5A。
(3)[4]由图可知:小灯泡的电功率(亮度)变大时,滑动变阻器的电功率先变大后变小。
(4)[5][6]根据欧姆定律可知,灯丝的电阻
当电压表b的示数为3V时,电路中的电流最小,此时灯泡两端的电压为
则小灯泡的最小功率
小灯泡能承受的最大电压可以高出其额定电压的,则小灯泡能承受的最大电流为
即超过了电流表的量程,则电路中的最大电流为0.6A,所以小灯泡的最大功率
小灯泡的电功率变化范围是从0.2W至1.8W。
90.【答案】答:因为电阻丝和导线是串联,通过的电流相等。但电阻丝的电阻比导线的电阻大得多,根据Q=I2Rt,在电流和通电时间相同时,电阻越大,产生的热量越多,所以电阻丝热的发红,而连接电阻丝的导线却不怎么热。
【解析】由焦耳定律知道,电流通过导体产生的热量跟电流的平方、导体电阻大小和通电时间成正比。电阻丝和连接的导线串联在电路中(通过的电流相等)、通电时间是相同的,而电阻丝的电阻比导线的电阻大,据焦耳定律分析判断。
本题主要考查对焦耳定律及应用、串联电路电流关系的了解和掌握,知道电炉丝和相连接的铜导线为串联是本题的关键。
91.【答案】答:两只相同的灯泡串联接入家庭电路中使用时,总电阻R总=R+R=2R,由I=UR和P=UI知,它们的实际总功率P总=U2R总=(220V)22R;当把其中一个灯泡接入该电路时,它的实际功率P=U2R=(220V)2R,因P总 【解析】两盏相同的灯泡,电阻相同,串联在电路中时总电阻为每盏灯电阻的2倍,由I=UR和P=UI可求两灯的总功率,再利用P=U2R求出一盏灯的实际功率,比较总功率与一盏灯的实际功率,实际功率大的则灯泡亮。
本题主要考查了对实际功率的理解,关键是知道灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,
92.【答案】负 520 变小 0.92 2.5~40
【解析】
(1)[1]由图乙可知,热敏电阻R1的阻值随温度升高而变小,即为负温度系数热敏电阻。
[2]在标准大气压下,冰水混合物的温度为0℃,由图乙可知,热敏电阻R1在0℃时的电阻值为520Ω。
(2)[3]测温时,保持R2两端电压为0.20V,即电路中的电流保持不变,而R1的阻值随温度升高而变小,由欧姆定律可知,R1两端的电压逐渐变小
93.【答案】解:
(1)由题知,电阻丝电阻R=100Ω,通过的电流]由图乙可知,当温度是20℃时,热敏电阻R1的阻值为
此时电源电压
(4)[5]当电源电压为0.6V时,电路中的总电阻
此时热敏电阻R1的阻值
由图乙可知,此时的温度
当电源电压为1.2V时,电路中的总电阻
此时热敏电阻R1的阻值
由图乙可知,此时的温度
故该热敏电阻温度计测量温度的范围为2.5~40℃。
95.答案 解析:I=0.2A,
由欧姆定律可得,电阻丝两端电压:
U=IR=0.2A×100Ω=20V;
(2)由焦耳定律可得,通过10s电阻丝产生的热量:
Q=I2Rt=(0.2A)2×100Ω×10s=40J。
答:(1)电阻丝两端的电压为20V。
(2)通电10s电阻丝产生的热量为40J。
【解析】(1)已知电阻丝电阻和通过的电流,由欧姆定律计算它两端电压;
(2)利用焦耳定律Q=I2Rt计算通电10s电阻丝产生的热量。
本题考查了欧姆定律和焦耳定律公式的应用,属于一道基础题。
94.【答案】解:
(1)由P=U2R可得该电热水壶正常工作时的电阻:
R=U额2P额=(220V)21000W=48.4Ω;
(2)水的体积V=1.5L=1.5dm3=1.5×10-3m3,
由ρ=mV可得水的质量:
m=ρV=1×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.5kg,
水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/kg⋅℃×1.5kg×(100℃-20℃)=5.04×105J;
(3)3200imp/(kW⋅h)表示每消耗1kW⋅h的电能,指示灯闪烁3200次,
指示灯闪烁72次,电热水壶消耗的电能:
W=723200kW⋅h=0.0225kW⋅h,
电热水壶的实际电功率:
P=Wt=0.0225kW⋅h1.560h=0.9kW=900W。
答:(1)该电热水壶正常工作时的电阻是48.4Ω;
(2)用该电热水壶将1.5L的水从20℃加热到100℃水吸收的热量是5.04×105J;
(3)电热水壶的实际功率是900W。
【解析】(1)知道电热水壶的额定电压、额定功率,利用P=U2R求该电热水壶正常工作时的电阻;
(2)知道水的体积,利用ρ=mV求水的质量,再利用Q吸=cm(t-t0)求水吸收的热量;
(3)3200imp/(kW⋅h)表示每消耗1kW⋅h的电能,指示灯闪烁3200次,据此求指示灯闪烁72次电热水壶消耗的电能,再利用P=Wt求电热水壶的实际电功率。
本题考查了消耗电能、电功率的计算,要求灵活应用电功率公式及其变形公式,明确电能表相关参数的含义是关键。
95.【答案】解:(1)根据I=UR得,
灯泡正常发光的电阻:
RL=ULIL=3.6V0.3A=12Ω;
(2)当闭合S2、断开S1,小灯泡和滑动变阻器串联,移动滑片使电流表示数为0.1A,由图乙知此时小灯泡两端的电压为0.6V,
通电1min电流通过小灯泡所做的功为:W=UL'IL't=0.6V×0.1A×60s=3.6J;
(3)当闭合S1、断开S2,滑片移到某点a时,定值电阻R0和滑动变阻器R串联,此时R0两端电压为10V,电流表示数为Ia,变阻器消耗的功率Pa=(U-U0)Ia;
当闭合S2、断开S1,滑片移到某点b时,小灯泡和滑动变阻器串联,小灯泡正常发光,电流表示数为Ib,变阻器消耗的功率Pb=(U-UL)Ib;
已知Pa:Pb=25:27,Ia:Ib=5:3,
所以PaPb=(U-U0)Ia(U-UL)Ib=U-10VU-3.6V×53=2527,
解得U=18V。
答:(1)小灯泡正常发光时的电阻为12Ω;
(2)当闭合S2、断开S1,移动滑片使电流表示数为0.1A,通电1min电流通过小灯泡所做的功是3.6J;
(3)电源电压是18V。
【解析】(1)已知灯泡的额定电压和额定电路,根据I=UR的变形公式可求出灯泡正常发光的电阻;
(2)当闭合S2、断开S1,小灯泡和滑动变阻器串联,移动滑片使电流表示数为0.1A,由图乙知此时小灯泡两端的电压为0.6V,根据W=UL'IL't算出通电1min电流通过小灯泡所做的功;
(3)当闭合S1、断开S2,滑片移到某点a时,定值电阻R0和滑动变阻器R串联,此时R0两端电压为10V,电流表示数为Ia,变阻器消耗的功率Pa=(U-U0)Ia;
当闭合S2、断开S1,滑片移到某点b时,小灯泡和滑动变阻器串联,小灯泡正常发光,电流表示数为Ib,变阻器消耗的功率Pb=(U-UL)Ib;
根据Pa:Pb=25:27和Ia:Ib=5:3算出电源电压。
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用,利用好电流之比、功率之比是关键。
96.【答案】解:(1)根据并联电阻小于其中任一电阻,而P=U2R,故两电阻并联时(两开关都闭合),功率大,为高温档;
只闭合Sa时,只有R2电阻连入电路中,为低温档,如下所示:
(2)高温档时,两电阻并联,P=U2R,R并=U2P高=(220V)21100W=44Ω,
由等值电阻的并联规律,R并=R12,故R1=R2=88Ω;
(3)用高温档加热5min,将水加热到50℃,水吸收的热量:
Q=cm△t=4.2×103kg/m3×2kg×(50℃-20℃)=2.52×105J。
用高温档加热5min消耗的电能:
W=P高t=1100W×5×60s=3.3×105J,
高温加热时,电中药壶的加热效率:
η=QW=2.52×105J3.3×105J×100%≈75.4%。
(其它方法合理即可)。
答:(1)如上所示;
(2)求电中药壶内部发热电阻的阻值为88Ω;
(3)高温加热时电中药壶的加热效率为75.4%。
(其它方法合理即可)。
【解析】(1)根据并联电阻的规律结合P=U2R可知故两电阻并联为高温档,只有一个电阻连入电路时为低温档,据此画出电路图;
(2)高温档时,两电阻并联,根据P=U2R得出R并,
由等值电阻的并联规律求出其中一个电阻大小;
(3)根据Q=cm△t求出将水加热到50℃水吸收的热量;根据W=P高t得出用高温档加热5min消耗的电能;根据η=QW×100%求出高温加热时电中药壶的加热效率。
本题为电热综合题,考查并联电路规律、电路的设计、电功率公式、吸热公式和效率公式的运用。
97.【答案】解:由电路图可知,灯泡L与定值电阻R并联,电流表测干路电流。
(1)由P=UI=U2R可得,小灯泡的电阻:
RL=UL2PL=(6V)23W=12Ω;
(2)因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,小灯泡的实际功率:
PL实=U2RL=(3V)212Ω=0.75W;
(3)电路的总功率:
P=UI=3V×1.25A=3.75W,
因电路的总功率等于各用电器功率之和,
所以,电阻R的电功率:
PR=P-PL实=3.75W-0.75W=3W,
通电1min,电阻R产生的热量:
QR=WR=PRt=3W×60s=180J。
答:(1)小灯泡的电阻为12Ω;
(2)小灯泡的实际功率为0.75W;
(3)通电1min,电阻R产生的热量为180J。
【解析】由电路图可知,灯泡L与定值电阻R并联,电流表测干路电流。
(1)知道灯泡的额定电压和额定功率,根据P=UI=U2R求出小灯泡的电阻;
(2)根据并联电路的电压特点和P=UI=U2R求出小灯泡的实际功率;
(3)根据P=UI求出电路的总功率,根据电路的总功率等于各用电器功率之和求出电阻R的电功率,通电1min,根据Q=W=Pt求出电阻R产生的热量。
本题考查了电功率公式和电热公式的综合应用,要注意电路的总功率等于各用电器功率之和。
98.【答案】解:
忽略温度对电阻阻值的影响,L1、L2、L3为指示灯,不计指示灯消耗的电能。
(1)闭合开关S1,温控开关S2接接线柱“2”时,下盘加热,此时只有R1消耗电能,P下=1210W,
由P=U2R可得下盘加热电阻R1的阻值:
R1=U2P下=(220V)21210W=40Ω;
温控开关S2自动转接接线柱“1”,电饼铛进入保温状态,此时只有R3消耗电能,此时电路中电流:
I保温=P保温U=330W220V=1.5A;
(2)指示灯L1、L2发光时间分别为10min、5min,说明:R1单独工作5min,R1、R2共同工作5min,
这样R1工作10min,P下=1210W,t1=10min=600s,电饼铛消耗的电能:
W1=P下t1=1210W×600s=7.26×105J,
R2工作,上盘加热5min,P上=800W,t2=5min=300s,电饼铛消耗的电能:
W2=P上t2=800W×300s=2.4×105J,
电饼铛消耗的电能:
W总=W1+W2=7.26×105J+2.4×105J=9.66×105J;
(3)3000r/kW⋅h表示每消耗1kW⋅h的电能,电能表的转盘转3000转,
电能表的转盘转过500转,电饼铛消耗的电能:
W=5003000kW⋅h=16kW⋅h,
其实际功率:
P=Wt=16kW⋅h1060h=1kW=1000W,
由P=U2R可得实际电压:
U实际=PR1=1000W×40Ω=200V。
答:(1)下盘加热电阻R1的阻值为40Ω、保温时电路中的额定电流为1.5A;
(2)指示灯L1、L2发光时间分别为10min、5min,电饼铛消耗的电能是9.66×105J;
(3)电饼铛的实际电压是200V。
【解析】(1)闭合开关S1,温控开关S2接接线柱“2”时,下盘加热,此时只有R1消耗电能,知道下盘加热额定功率,利用P=U2R求下盘加热电阻R1的阻值;
温控开关S2自动转接接线柱“1”,电饼铛进入保温状态,此时只有R3消耗电能,知道保温功率,利用P=UI求此时电路中电流;
(2)指示灯L1、L2发光时间分别为10min、5min,说明:R1单独工作5min,R1、R2共同工作5min;这样R1工作10min,R2工作5min,利用W=Pt求电饼铛消耗的电能;
(3)3000r/kW⋅h表示每消耗1kW⋅h的电能,电能表的转盘转3000转,据此求电能表的转盘转过500转时电饼铛消耗的电能,利用P=Wt求其实际功率,再利用P=U2R求实际电压。
本题考查了消耗电能、电功率的计算以及电能表相关参数的理解,要求灵活应用电功率主公式P=UI、定义式P=Wt、电功率推导公式P=U2R及其变形公式。
99.【答案】解:
(1)由图可知,R1R2串联,串联电路电流处处相等,所以I1=I2=I=1A,
R1两端的电压:U1=IR1=1A×10Ω=10V;
(2)R2在10s内所消耗的电能为:W2=I2R2t=(1A)2×20Ω×10s=200J。
答:(1)R1两端的电压为10V;(2)R2在10s内所消耗的电能为200J。
【解析】(1)由图可知,R1R2串联,电流表测电路电流,由U=IR求R1两端电压;
(2)根据W=I2Rt求出消耗的电能。
本题考查了欧姆定律的应用、电能的计算,属于简单的计算题,明确电能的计算公式是解题的关键。
100.【答案】解:(1)由公式I=UR得R1两端的电压:U1=IR1=0.2A×10Ω=2V;
(2)在10s内,电流通过R2做的电功:W=I2R2t=(0.2A)2×20Ω×10s=8J;
答:(1)R1两端的电压为2V;
(2)在10s内,电流通过R2做的电功是8J。
【解析】(1)根据公式I=UR计算得R1两端的电压即可;
(2)因是纯电阻电路所以根据公式W=I2R2t计算在10s内电流通过R2做的电功即可。
本题考查了电功与电能的计算以及对欧姆定律的应用能力。本题难度不大,属于常考题。
101.【答案】解:(1)将滑动变阻器滑片移到b端,其阻值最大,闭合开关S,灯泡和滑动变阻器串联,电流表测量电路中的电流,
由P=UI得:
灯泡两端的电压:
UL=PLI=0.9W0.3A=3V,
根据I=UR可得灯泡的电阻:
RL=ULI=3V0.3A=10Ω,
滑动变阻器R两端的电压:
UR=IR=0.3A×20Ω=6V,
电源电压:U=UL+UR=3V+6V=9V;
(2)闭合开关S,将滑动变阻器滑片移到a端时,只有灯泡连入电路,由于灯泡恰能正常发光,
所以,灯泡的额定功率P额=U2RL=(9V)210Ω=8.1W。
答:(1)小灯泡的阻值为10Ω;电源电压为9V;
(2)小灯泡的额定功率为8.1W。
【解析】(1)将滑动变阻器滑片移到b端,闭合开关S,灯泡和滑动变阻器串联,根据P=UI求出灯泡两端的电压,根据欧姆定律求出灯泡的电阻,再根据I=UR求出滑动变阻器R两端的电压,再根据串联电路的电压特点求出电源电压;
(2)闭合开关S,将滑动变阻器滑片移到a端时,只有灯泡连入电路,由于灯泡恰能正常发光,则根据P=U2R求出灯泡的额定功率。
此题主要考查的是学生对欧姆定律、电功率计算公式的理解和掌握,弄清楚电路的结构是解决此题的关键。
102.【答案】解:
(1)水壶要吸收的热量:
(2)由于不计热量损失,则消耗的电能;
由P=Wt可得,加热过程需要的时间:
t=WP热=1.26×105J1000W=126s;
(3)当开关S接到2时,电路为R2的简单电路,此时电路中电阻小,消耗的功率大,为加热状态,
根据P=U2R可得电阻R2的阻值:
R2=U2P热=(220V)21000W=48.4Ω,
当开关S切换到1时,两电阻串联,此时为保温状态,
由P=U2R可得,电路的总电阻:
R总=U2P保温=(220V)244W=1100Ω,
根据串联电路的电阻特点可知,R1的阻值:
R1=R总-R2=1100Ω-48.4Ω=1051.6Ω。
答:(1)把500g的水从40℃加热到100℃,水壶要吸收的热量为1.26×105J;
(2)不计热量损失,使用电水壶的加热挡完成问题(1)中的加热过程需要的时间为126s;
(3)忽略温度对电阻阻值的影响,加热电阻R1的阻值为1051.6Ω。
【解析】(1)已知水的质量、比热容、初温和末温,根据Q=cm△t求出水吸收的热量;
(2)不计热量损失,则消耗的电能W=Q,由P=Wt公式变形可求得加热过程需要的时间;
(3)当开关S接到2时,电路为R2的简单电路,此时为加热状态,根据P=U2R求出电阻R2的阻值;当开关S切换到1时,两电阻串联,此时为保温状态,由P=U2R求出总电阻,然后可求得加热电阻R1的阻值。
本题考查了电阻的串联和电功率公式以及电功公式的灵活应用,关键是会判断电水壶所处状态和对应连接方式的判断。
103.【答案】(1);(2)6.25Ω;(3)11.25W
【解析】
(1)由题意知,电流表示数的变化范国为0.24A~1.2A,电压表示数相应的变化范围为6.0V~0V,电压表测量的是滑动变阻器两端的电压,当滑动变阻器接入的阻值最大时,电流表示数最小,电压表示数最大,此时的电流为0.24A,电压表示数为6.0V,通电10s时间,R消耗的电能为
(2)当电流表示数为0.24A,电压表示数为6.0V时,滑动变阻器的阻值为
此时可得到公式
当滑动变阻器接入电路的阻值为0时,此时电流表示数为1.2A,可得到公式
由以上两式联立可求得,U总=7.5V,Rx=6.25Ω;
(2)由上可知电源的总电压为7.5V,根据公式,当电路中的总电阻最大时,将Rx与R并联在原电源两端时,总功率最小为
答:(1)当R接入电路为最大阻值时,若通电10s时间,R消耗的电能为14.4J;
(2)Rx的阻值为6.25Ω;
(3)若将Rx与R并联在原电源两端时,电路消耗的最小电功率为11.25W。
104.【答案】解:
(1)根据P=U2R可得:
灯泡L的阻值RL=U额2P额=(4V)21.6W=10Ω;
(2)当S、S1、S2都闭合,将滑动变阻器的滑片P移到中点时,滑动变阻器R与R2并联,电压表测电源电压,电流表测干路电流;
R1中=12R1=12×40Ω=20Ω,
则通过滑动变阻器的电流I1中=UR1中=3V20Ω=0.15A,
根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可得:
通过R2的电流I2=I-I1中=0.45A-0.15A=0.3A,
R2消耗的电功率P2=UI2=3V×0.3A=0.9W;
(3)将电源电压调至6V时,闭合开关S,断开开关S1、S2,滑动变阻器R与灯泡串联,
灯泡的额定电流:I额=U额RL=4V10Ω=0.4A,
因串联电路中各处的电流相等,且电流表量程为0~0.6A,滑动变阻器R1标有“40Ω 1A”的字样,
所以电路中的最大电流I大=I额=0.4A,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,
根据I=UR可得此时电路的总电阻R总小=UI大=6V0.4A=15Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,变阻器接入电路中的最小阻值R1小=R总小-RL=15Ω-10Ω=5Ω;
当电压表的示数UR=3V时,电路中的电流最小,变阻器接入电路中的电阻最大,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以此时灯泡两端电压UL'=U-U1大=6V-3V=3V,
此时电路中的电流I小=UL'RL=3V10Ω=0.3A,
则根据I=UR可得R1大=U1大I小=3V0.3A=10Ω,
所以,滑动变阻器的取值范围是5Ω~10Ω。
答:(1)小灯泡L的阻值是15Ω;
(2)当S、S1、S2都闭合,将滑动变阻器的滑片P移到中点时,R2消耗的电功率是0.9W;
(3)将电源电压调至6V时,闭合开关S,断开开关S1、S2,在确保电路安全的前提下,则滑动变阻器R1允许接入电路的阻值范围是5Ω~10Ω。
【解析】(1)已知灯泡的额定电压和额定功率;根据P=U2R可求出灯泡L的阻值。
(2)当S、S1、S2都闭合,将滑动变阻器的滑片P移到中点时,滑动变阻器R与R2并联,电压表测电源电压,电流表测干路电流;根据欧姆定律求出通过滑动变阻器的电流,根据并联电路的电流特点求出通过R2的电流,最后即可,根据P=UI求出R2消耗的电功率‘
(3)将电源电压调至6V时,闭合开关S,断开开关S1、S2,滑动变阻器R与灯泡串联,在确保电路安全的前提下,则先根据欧姆定律求出灯泡的额定电流,根据电流表的量程和滑动变阻器R1的允许通过的最大电流比较,判断得出电路中的最大电流,然后根据欧姆定律求出电路的总电阻,并根据电阻的串联求出变阻器接入电路的最小阻值;
当电压表示数为3V时,变阻器接入电路的阻值最大,根据串联电路电压特点和欧姆定律求出变阻器接入电路的最大阻值。
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式、电热公式的应用,关键是根据灯泡的额定电压和电流表的量程确定电路中的最大电流、根据电压表量程确定变阻器接入电路阻值最大阻值。
105.【答案】解:(1)由于分子在永不停息的做无规则运动,并且温度越高,分子的运动越剧烈,所以豆浆中的香分子快速进入到空气中;
(2)由P=UI可得,加热器单独工作时电路的电流:
I加=P加U=880W220V=4A;
(3)水吸收的热量:
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×1kg×(64℃-20℃)=1.848×105J;
(4)豆浆机的水温升到64℃前只有加热器工作,加热器单独工作时消耗的电能:
W=Q吸η=1.848×105J70%=2.64×105J,
由P=Wt可得,加热器单独工作的时间:
t=WP加=2.64×105J880W=300s=5min,
因此加热器和电动机同时工作的时间:t'=9min-5min=4min,
则加热器和电动机同时工作消耗的电能:
W'=P总t'=(880W+120W)×4×60s=2.4×105J,
本次制作豆浆共消耗的电能:
W总=W+W'=2.64×105J+2.4×105J=5.04×105J。
答:(1)由于分子在永不停息的做无规则运动,并且温度越高,分子的运动越剧烈,所以豆浆分子快速进入到空气中;
(2)加热器单独工作时电路中的电流为4A;
(3)质量为1kg的水从20℃加热到64℃需要吸收的热量为1.848×105J;
(4)本次制作豆浆共消耗的电能为5.04×105J。
【解析】(1)分子在永不停息地做无规则运动;
(2)已知加热器的功率,根据P=UI的应用可求出加热器单独工作时电路中的电流;
(3)根据Q吸=cm(t-t0)求出水吸收的热量;
(4)先根据W=Q吸η求出豆浆机的水温升到64℃加热器单独工作时消耗的电能,然后根据P=Wt求出加热器单独工作时的时间,再利用W=Pt求出加热器和电动机消耗的电能,进一步求出本次制作豆浆共消耗的电能。
本题为电热综合题,考查了分子的无规则运动、吸热公式、效率公式、电功公式、电功率公式及其变形公式的应用,分析表中数据、从中得出相关数据是关键。
106.【答案】解:
(1)电水壶的规格为“220V 1210W”,电水龙头的规格为“220V2420W”,根据公式P=U2R可知:
电水壶的电阻为:R壶=U电水壶2P电水壶=(220V)21210W=40Ω;
电水龙头的电阻为:R水龙头=U水龙头2P水龙头=(220V)22420W=20Ω;
(2)当电路中单独使电电用电水壶烧水时,消耗的电能为:W=1103000kW⋅h=11300kW⋅h;
此时电路的总功率为:P实=Wt=11300kW⋅h1203600h=1100W;
此时电水壶和导线的总电阻为:R总=U2P实=(220V)21100W=44Ω;
由于导线与电水壶串联接入电路中,则导线的电阻为:R线=R总-R壶=44Ω-40Ω=4Ω;
(3)电水龙头和导线的总电阻为:R'=R线+R水龙头=20Ω+4Ω=24Ω;
此时导线和水龙头的功率为:P'=U2R'=(220V)224Ω=60503W;
根据公式P=I2R可知,I2=P'R';
则导线上产生的热量为:Q=I2R't=6050W324Ω×4Ω×180s=60500J。
答:(1)电水壶和电水龙头的电阻分别为40Ω和20Ω;
(2)导线的电阻为4Ω;
(3)在洗漱时,导线上产生的热量为60500J。
【解析】(1)根据公式P=U2R分别求出电水壶和电水龙头的电阻;
(2)根据电能表表盘转过的数目求出消耗的电能,根据P=Wt求出电水壶和导线的功率;然后根据功率和电压求出总电阻,根据串联电路的电阻关系求出导线的电阻;
(3)根据导线的电阻和水龙头的电阻求出其总功率;根据焦耳定律求出产生的热量。
本题考查了电功率公式的灵活运用,关键是电能表参数理解和电能的求法,有较大的难度。
107.【答案】热 不可见
【解析】解:(1)电热水器中的电热管工作时利用的是电流的热效应;
智能化遥控器通过红外线对热水器进行温度控制,红外线是不可见光;
(2)标有“220V 3000W“的电热水器,表示电热水器的额定电压为220V,额定功率为3000W,根据P=UI,电热水器的额定电流为:
I=PU=3000W220V≈13.64A,故该电热水器应选用16A哪规格的插座;
(3)满箱水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×30×10-3m3=30kg,
水从20℃加热到47℃所需吸收热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×30kg×(47℃-20℃)=3.402×106J,
η=QW=QPt,
加热所需时间:
t=QηP=3.402×107J90%×3000W=1260s。
答:
(1)热;不可见
(2)该电热水器应选用16A的插座;
(2)正常工作时把30L水从20℃加热到47℃需要的1260s。
(1)电热水器中的电热管工作时利用的是电流的热效应;紫外线和红外线都是不可见光;
(2)电热水器标有“220V 3000W“的字样的含义,由P=UI得出热水器的额定电流,确定电热水器应选用插座的规格;
(3)根据ρ=mV求出满箱水的质量,由Q吸=cm(t-t0)求出水从20℃加热到47℃所需吸收热量,根据η=QW=QPt求出加热所需时间。
本题为电热综合综合题,考查电流的热效应、不可见光的知识、电功率公式、密度公式、电功公式、吸热公式、效率公式的运用。
108.【答案】闭合
【解析】解:(1)由公式P=U2R知,电压一定时,P与R成反比,开关S应闭合时,电阻R被短路电路中的电阻最小,电路的电功率最大。所以电饭煲在高温档时,开关S应闭合。
(2)由公式P=U2R得电热丝R0的阻值是:R0=U2P高=(220V)21000W=48.4Ω;
(3)由题意分析知,开关S断开时,电路串联,电路的总电阻最大,电路的总功率最小,电路处于保温状态。由公式P=UI得当电饭煲处于保温档时,电路中的电流是:
I保=P保U=440W220V=2A;
(4)水吸收的热量:Q=cm△t=4.2×103J/(kg℃)×2kg×30℃=2.52×105J;
答:(1)电饭煲在高温档时,开关S应闭合;
(2)电热丝R0的阻值是48.4Ω;
(3)当电饭煲处于保温档时,电路中的电流是2A;
(4)水吸收的热量是2.52×105J。
(1)由公式P=U2R知,电压一定时,P与R成反比,然后根据高温档时电路的电功率最大,即电路中的电阻最小来判断开关S的状态;
(2)由公式P=U2R计算得出电热丝R0的阻值即可;
(3)由题意分析知,开关S断开时,电路串联,电路的总电阻最大,电路的总功率最小,电路处于保温状态。由公式P=UI得当电饭煲处于保温档时,电路中的电流即可。
(4)根据公式Q=cm△t计算得水吸收的热量即可。
本题考查了电功率的计算、热量的计算以及电路档位的分析问题,本题有一定的难度。
109.【答案】解:(1)一个标有“3V3W”小灯泡L,根据P=U2R,灯的电阻为:
R灯=UL2PL=(3V)23W=3Ω;
闭合S1、S2、S3,断开S4,变阻器下半部分(阻值为3Ω)与灯并联,
电流表测电路的电流,电流表的读数为2.0A,R并=3Ω2=1.5Ω;
电源电压:U=I×R并=2.0A×1.5Ω=3V;
故灯正常发光,灯泡实际消耗的电功率:P灯实=3W;
(2)闭合S1,断开S2、S3、S4,变阻器上半部分与灯串联,电流表测电路的电流,由电阻的串联和欧姆定律,电流表A的读数:
I'=UR灯+0.5R滑=3V3Ω+3Ω=0.5A;
(3)闭合S1、S3、S4,断开S2,由并联电阻的规律,变阻器P以上部分电阻丝与P以下部分电阻丝并联,
R并=Ra上×Ra下Ra上+Ra下=(6Ω-Ra上)×Ra上6Ω,
由数学知识知,6Ω×Ra上-Ra上2=-Ra上2+6Ω×Ra上,当Ra上=-62×(-1)Ω=3Ω时,6Ω×Ra上-Ra上2值最大,故P由O滑到a的过程中,总电阻不断变小,故在a时,电阻最大,电流最小,
,
43Ω=(6Ω-Ra上)×Ra上6Ω,
当Ra上=2Ω或当Ra上=4Ω,因上半部分的电阻不超过3Ω,故Ra上=2Ω,则滑动变阻器Oa之间的电阻值:
ROa=3Ω-2Ω=1Ω;
电流表A的读数为2.25A,滑动变阻器消耗的总功率:
P总=UI大=3V×2.25A=6.75W。
答:(1)闭合S1、S2、S3,断开S4,电流表的读数为2.0A,此时灯泡实际消耗的电功率为3W;
(2)闭合S1,断开S2、S3、S4,此时电流表A的读数为0.5A;
(3)闭合S1、S3、S4,断开S2,将滑片P由O滑到a点过程中,电流表A的读数最大值为2.25A,滑动变阻器Oa之间的电阻值为1Ω,电流表读数为2.25A时,滑动变阻器消耗的总功率为6.75W。
【解析】(1)一个标有“3V3W”小灯泡L,根据P=U2R求出灯的电阻;闭合S1、S2、S3,断开S4,变阻器下半部分(阻值为3Ω)与灯并联,电流表测电路的电流,由电阻的并联规律求出R并;根据欧姆定律求出
电源电压,从而得出灯泡实际消耗的电功率;
(2)闭合S1,断开S2、S3、S4,变阻器上半部分与灯串联,电流表测电路的电流,由电阻的串联和欧姆定律得出电流表A的读数;
(3)闭合S1、S3、S4,断开S2,变阻器P以上部分电阻丝与P以下部分电阻丝并联,根据并联电阻的规律得出并联电阻的表达式,由数学知识可知在a时,电阻最大,电流最小,结合实际情况从而得出
Ra上,进而得出滑动变阻器Oa之间的电阻值;
根据P=UI求出电流表A的读数为2.25A时滑动变阻器消耗的总功率。
本题考查串联、并联电路的规律及欧姆定律和电功率公式的运用,关键是电路的分析。
110.【答案】解:由电路图可知,R1与R2并联,电流表A测干路电流,电流表A1测R1支路的电流。
(1)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,此时通过电阻R2的电流
(2)因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,由I=UR可得,电阻R2的阻值R2=UI2=4V0.4A=10Ω;
(3)电阻R1的阻值R1=UI1=4V0.8A=5Ω,
重新调节电源电压后,闭合开关S,电流表A1的示数为1.2A,
则电源的电压U'=I1'R1=1.2A×5Ω=6V,
1min内电流通过电阻R2产生的热量:
Q2=W2=(U')2R2t=(6V)210Ω×60s=216J。
答:(1)此时通过电阻R2的电流为0.4A;
(2)电阻R2的阻值为10Ω;
(3)1min内电流通过电阻R2产生的热量为216J。
【解析】由电路图可知,R1与R2并联,电流表A测干路电流,电流表A1测R1支路的电流。
(1)根据并联电路的电流特点求出此时通过电阻R2的电流;
(2)根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出电阻R2的阻值;
(3)根据欧姆定律求出电阻R1的阻值,重新调节电源电压后,闭合开关S,电流表A1的示数为1.2A,根据欧姆定律求出电源的电压,再根据Q=W=UIt=U2Rt求出1min内电流通过电阻R2产生的热量。
本题考查了并联电路的特点和欧姆定律、电热公式的综合应用,是一道较为简单的应用题。
111.【答案】解:
(1)规格为“220V968W”的完好电热丝R0,根据P=U2R,电阻丝的阻值为:
R0=U02P0=(220V)2968W=50Ω;
(2)图1中,两电阻串联,由电阻的串联规律,R=50Ω+5Ω=55Ω,
由欧姆定律,整个电路工作时的电流是:
I=UR=220V55Ω=4A;
整个电路工作1h产生的热量是:
Q=W=UIt=220V×4A×1×3600s=3.168×106J;
(3)在图1中,电阻箱的电功率为
P01=I2R0=(4A)2×50Ω=800W;
R2串=U2P01=(220V)2800W=60.5Ω,由串联电阻的规律,故应串联的电阻:
R2=60.5Ω-50Ω=10.5Ω,即将R2=10.5Ω的电阻与R0=50Ω串联后作为电烘箱体的加热丝即可,如下左所示:
或将R1=5Ω与R0=50Ω串联再与R2串联(R2=60.5Ω-5Ω-50Ω=5.5Ω),如下右所示:
故答案为:(1)电热丝R0的阻值是50Ω;
(2)整个电路工作时的电流是4A;整个电路工作1h产生的热量是3.168×106J;
(3)如上左或右所示。
【解析】(1)规格为“220V968W”的电热丝R0,根据P=U2R得出电阻丝的阻值;
(2)图1中,两电阻串联,由电阻的串联规律出电路的电阻,由欧姆定律得出整个电路工作时的电流;
根据Q=W=UIt求出整个电路工作1h产生的热量;
(3)在图1中,根据P=I2R得出电阻箱的电功率,根据P=U2R得出串联的电阻大小,由串联电阻的规律,得出应串联的电阻(作为电烘箱体的加热丝)。
本题考查电功率、电功公式的运用及串联电路的规律和对实验方案的改进,要掌握。
112.【答案】解:①R1、R2并联,当滑动变阻器R2的滑片P从一点向另一点移动过程中,根据并联电路各支路互不影响,故通过R1的电流保持不变,已知电流表A1的示数始终为0.6A,故可知A1与R1串联,
根据欧姆定律,电源电压:
U=I1R1=0.6A×10Ω=6V;
②10s内电流通过电阻R1所做的电功:
W1=UI1t=6V×0.6A×10s=36J;
整个电路输出的电功率P=UI
Ⅰ若电流表A2串联在干路上,
根据P=UI,则整个电路输出的电功率P:
P1=UI1=6V×1.2A=7.2W
P1'=UI2=6V×1.0A=7.0W,
整个电路输出的电功率为7.2W~7.0W;
Ⅱ若电流表A2与变阻器串联:
因电流表A2的示数从1.2A减小到1.0A,
根据并联电路电流的规律,干路电流从:I干1=1.2A+0.6A=1.8A减小到I干2=1.0A+0.6A=1.6A,
P11=UI干1=6V×1.8A=10.8W
P11'=UI2=6V×1.6A=9.6W,
整个电路输出的电功率为10.8W~9.6W;
③电流表A2的示数从1.2A减小到1.0A,
Ⅰ若电流表串联在干路上,
根据并联电路电流的规律,通过变阻器的电流从△I1=1.2A-0.6A=0.6A减小到△I2=1.0A-0.6A=0.4A,
由欧姆定律,原来的电阻大小:
R21=U△I1=6V0.6A=10Ω;
移动后的电阻大小:
R22=U△I2=6V0.4A=15Ω;
滑动变阻器连入阻值的变化量:
△R2=15Ω-10Ω=5Ω;
Ⅱ若电流表A2与变阻器串联:
由欧姆定律,原来的电阻大小:
R21'=UI1=6V1.2A=5Ω;
移动后的电阻大小:
R22'=UI2=6V1.0A=6Ω;
滑动变阻器连入阻值的变化量:
△R2'=6Ω-5Ω=1Ω。
答:①电源电压U为6V
②10秒内电流通过电阻R1所做的电功W1为36J;
若电流表A2串联在干路上,整个电路输出的电功率为7.2W~7.0W;
若电流表A2与变阻器串联,整个电路输出的电功率为10.8W~9.6W;
③若电流表串联在干路上,滑动变阻器连入阻值的变化量为5Ω;
若电流表A2与变阻器串联,滑动变阻器连入阻值的变化量为1Ω。
【解析】①R1、R2并联,根据并联电路各支路互不影响可知通过R1的电流保持不变,根据题意可确定A1与R1串联,根据欧姆定律得出电源电压:
②根据W1=UI1t得出10s内电流通过电阻R1所做的电功;
整个电路输出的电功率P=UI
Ⅰ若电流表A2串联在干路上,根据P=UI求出整个电路输出的电功率;
Ⅱ若电流表A2与变阻器串联,根据并联电路电流的规律求出干路电流的变化,根据P=UI得出整个电路输出的电功率;
③电流表A2的示数从1.2A减小到1.0A,
Ⅰ若电流表串联在干路上,
根据并联电路电流的规律,得出通过变阻器的电流变化,由欧姆定律求出原来的电阻大小,从而得出滑动变阻器连入阻值的变化量:
Ⅱ若电流表A2与变阻器串联,由欧姆定律得出原来的电阻大小变化,从而求出滑动变阻器连入阻值的变化量。
本题考查并联电路的规律、特点及欧姆定律和电功率公式的运用,同时考查分类讨论的能力和思维的缜密性,有一定难度。
113.【答案】解:(1)此加热过程中水所吸收的热量为:
Q=cm△t=4.2×103J/(kg⋅℃×1kg×(80℃-75℃)=2.1×104J;
(2)由图乙知当高温档时两电阻并联,低温档时只有R2工作,中温档时只有电阻R1工作,
用中功率档给热水保温时,正常工作24s时消耗的电能为:
W=U2R1t=(220V)248.4Ω×24s=2.4×104J;
此加热过程中烧水壶的热效率:
η=QW×100%=2.1×104J2.4×104J×100%=87.5%;
(3)电能表转27r消耗的电能为:
W'=n实N标=27r2000r/kW⋅h×3.6×106J/kW⋅h=4.86×104J,
设烧水壶工作的实际电压U实,
先高温档加热30s,再低温档加热30s消耗的电能为:
W'=U实2R1t+U实2R2t+U实2R2t=U实248.4Ω×30s+U实22×48.4Ω×2×30s=4.86×104J,
解得:U实=198V。
答:(1)此加热过程中热水所吸收的热量Q为2.1×104J;
(2)此加热过程中烧水壶的热效率η为87.5%;
(3)用烧水壶工作的实际电压U实是198V。
【解析】(1)根据Q=cm△t算出此加热过程中水所吸收的热量;
(2)由图乙知当高温档时两电阻并联,低温档时只有R2工作,中温档时只有电阻R1工作,
根据W=U2R1t算出用中功率档给热水保温时正常工作24s时消耗的电能,用η=QW×100%算出此加热过程中烧水壶的热效率;
(3)用W'=n实N标算出电能表转27r消耗的电能,用W'=U实2R1t+U实2R2t+U实2R2t表示出消耗的电能,进而算出实际电压。
本题考查了吸热公式、电功公式、效率公式的应用,掌握电路的连接是解题的关键。
114.【答案】解:(1)根据P=UI得,
电火锅使用“高温档“正常工作时电路中的电流为:
I=P高温U=1100W220V=5A;
(2)由图乙知只闭合S时,只有电阻R1工作,为低温档,R1的电阻为:
R1=U2P低温=(220V)2880W=55Ω;
闭合S、S1时,电阻R1和R2并联,为高温档,
电阻R2的电功率为:
P2=P高温-P低温=1100W-880W=220W,
电阻R2的阻值为:
R2=U2P2=(220V)2220W=220Ω
图丙中,当S闭合,S1断开,S2接b,电阻R1和R2串联,电火锅处于“保温档”,
该状态下电火锅正常工作时消耗的电功率为:
P=U2R1+R2=(220V)255Ω+220Ω=176W;
(3)水所吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×2kg×(35℃-25℃)=8.4×104J;
实际电压为198V时用高温档连续工作100s消耗的电能为:
W=(U实2R1+U实2R2)t=【(198V)255Ω+(198V)2220Ω】×100s=8.91×104J,
电火锅的加热效率为:
η=Q吸W×100%=8.4×104J8.91×104J×100%≈94.3%。
答:(1)电火锅使用“高温档“正常工作时电路中的电流为5A;
(2)该状态下电火锅正常工作时消耗的电功率为176W;
(3)电火锅的加热效率η是94.3%。
【解析】(1)根据P=UI算出电火锅使用“高温档“正常工作时电路中的电流;
(2)由图乙知只闭合S时,只有电阻R1工作,为低温档,根据P=U2R算出R1的电阻;
闭合S、S1时,电阻R1和R2并联,为高温档,根据P2=P高温-P低温算出电阻R2的电功率,根据P=U2R算出R2的电阻;
图丙中,当S闭合,S1断开,S2接b,电阻R1和R2串联,电火锅处于“保温档”,
根据P=U2R1+R2算出该状态下电火锅正常工作时消耗的电功率;
(3)根据Q吸=cm(t-t0)求出水所吸收的热量;
根据W=(U实2R1+U实2R2)t算出消耗的电能,根据η=Q吸W算出电火锅的加热效率。
本题是一道电学与热学的综合应用题,考查了学生对吸热公式、电功公式、电功率公式以及效率公式的灵活运用,关键是从题目图片中找出有用的信息,与生活实际相连,使学生觉得学了物理有用,注意计算时的单位统一。
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