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物理第十八章 电功率第2节 电功率课后练习题
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这是一份物理第十八章 电功率第2节 电功率课后练习题，共32页。试卷主要包含了选择题，填空题，实验综合题，计算题等内容，欢迎下载使用。
时间：90分钟 满分：100分
一、选择题（3分/题，共39分）：
1．下列不是利用电能的机器是（ ）
A．汽油机B．电饭煲C．电磁炉D．电水壶
2．如图所示的几种用电器中，正常工作时的功率最接近1kW的是（ ）
A．电风扇B．笔记本电脑
C．LED台灯D．电饭锅
3．如图所示是一标有“3V 15mA”字样的无线光电鼠标，它主要由两部分组成，分别是插在电脑usb接口上的接收器和操控电脑的鼠标。关于图中鼠标下列论述正确的是（ ）
A．鼠标正常工作电压为6V
B．鼠标的接收器与电脑其他各接口间为串联关系
C．鼠标休眠不工作是通过增大功率来达到省电的目的
D．鼠标充电的过程是电能转化为化学能的过程
4．如图所示，电源电压为12V，当小灯泡正常发光时，电压表的示数为4V，电流表的示数为0.5A，则小灯泡的额定功率是（ ）
A．2WB．3WC．4WD．8W
5．两只小灯泡，甲灯标有“3V，3W”，乙灯标有“6V，12W”，若将它们并联后接在电压为3V的电源上，下列说法正确的是（ ）
A．甲灯一定比乙灯亮B．乙灯一定比甲灯亮
C．两灯一样亮D．无法判断
6．在物理实验中，对物理量有时要进行多次测量，有的是为了减小误差，有的是为了寻找普遍规律，下列是为了减少实验误差的是（ ）
A．在“探究通过电阻的电流与两端电压的关系”时，测量多组对应的电流和电压值
B．在“测量小灯泡的电功率”时，测量多组对应的电压和电流值
C．在“探究串联电路电压的特点”时，换用不同规格的小灯泡，测量多组对应的电压值
D．在“测量定值电阻的阻值”时，测量多组对应的电压和电流值
7．如图，电源电压不变。闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数且等于电源电压。排除故障后，滑动变阻器的滑片P向左移动，下列分析正确的是（ ）
A．灯泡不亮是因为滑动变阻器阻值过大
B．灯泡不亮是因为灯泡短路
C．排除故障后，滑片P向左移动，灯泡变亮
D．排除故障后，滑片P向左移动，电流表和电压表示数均变小
8．如图所示，两个电饭锅甲和乙，甲的额定功率为1200W，乙的额定功率为800W。在它们正常工作的情况下，下列说法正确的是（ ）
A．电饭煲甲消耗电能多B．电饭煲乙消耗电能少
C．电饭煲甲消耗电能快D．电饭煲乙消耗电能快
9．重庆一中物理兴趣小组的小勇同学为快递公司设计了分拣计数装置，其简化电路如图所示。R1 为定值电阻，R2 为光敏电阻，当有光照射时 R2 电阻变小。激光被遮挡一次，计数器会自动计数一次（计数器可视为电压表）。闭合开关，激光被遮挡瞬间，下列说法正确的是（ ）
A．R2 的阻值变小B．R1 的功率变大
C．计数器两端的电压变小D．电路消耗的总功率变小
10．额定电压相同的电热水壶、电烤箱和电饭锅正常工作过程中消耗的电能W和通电时间t的关系如图所示。关于这三个用电器，下列判断正确的是（ ）
A．正常工作时，通过电饭锅的电流最大
B．正常工作时，电热水壶比电饭锅的功率大
C．通电时间越长，这三个用电器的额定功率越大
D．电热水壶消耗的电能一定最多
11．如图甲所示，某健身俱乐部通过压力传感器获取运动者的运动数据，其工作原理如图乙所示。电源电压不变，R1为定值电阻，压力传感器R的阻值随压力增加而减小。在人与蹦床接触至下落到最低点过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．电流表A的示数逐渐变小
B．压力传感器R两端电压逐渐变大
C．电压表V与电流表A示数的比值逐渐变大
D．电路消耗的总功率逐渐变大
12．如图所示是某压力传感器的原理图，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的滑片P通过AB间可以伸缩的导线与电路相连，导线位于弹簧内部。当闭合开关S，压力F增大时，下列说法正确的是（ ）
A．电压表V1的示数变大，电流表A的示数变小
B．电压表V2的示数变大，R1的电功率变大
C．的比值不变
D．电压表V1示数与电流表A示数的比值不变，电路的总功率变大
13．物理兴趣小组的同学，组装了如图甲所示电路，假设滑动变阻器阻值随长度均匀变化。闭合开关，让滑片P从最右端开始向左滑动，测量滑片到最右端的距离x，同时观察电压表、电流表的示数，记录数据并绘制图像。电压表读数U与x的关系如图乙所示，电流表读数I与x的关系如图丙所示。以下说法中正确的是（ ）
A．滑动变阻器出现了断路故障，且断点位置x=10cm
B．通过计算可知，R0的阻值为5Ω
C．当滑片滑到最左端时，x=16.25cm
D．若电流表的量程为0~3A，则此电路的最大功率可达12.6W
二、填空题（每空1分，共17分）
14．小明家的电子式电能表表盘上标有，小明将某用电器单独接在该电能表上正常工作6min，电能表转盘转了450转。该家用电器的额定功率是_____W，则这个家用电器可能是_____（填“电热水壶”、“台灯”或“电视机”）。
15．把标有“6V 3W”的灯泡L1和标有“3V 3W”的灯泡L2串联接在电压为6V的电源两端，通过它们的电流为___________A，它们消耗的总功率为___________W（不考虑灯丝电阻随温度的变化）。
16．将两个电阻R1、R2并联接到电源两端，若通过它们的电流之比I1∶I2＝3∶5，则这两个电阻的阻值之比R1∶R2为_____，R1、R2消耗的电功率之比为_____。
17．如图所示，电源电压不变，R2＝30Ω，R3＝10Ω．只闭合S1，电流表A1示数为0.2A，电压表Ⓥ示数为4.0V，则定值电阻R1为 _____Ω，电源电压为 _____V。闭合S1、S2、S3，电流表A1、A2示数之比为 _____，通电1min电阻R2产生的热量为 _____J。
18．小充同学看见他爸爸的手机锂电池上面标明电压为3.7V，容量为3000mA⋅h，则它充满电后存储的电能为__________J；经查，该手机的待机电流为15mA，则最长待机时间为__________h。
19．如图甲所示，已知电源电压为10V，将滑动变阻器滑片P移到最左端，闭合开关S，灯泡发光，电流表示数为0.2A，电压表示数如图乙所示，其示数为 ________V，此时滑动变阻器接入电路的阻值为 ________Ω，当滑片P向右移动的过程中灯泡亮度 ________（填“变亮”、“不变”或“变暗”）。
20．如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关后，当滑片P从最右端向最左端滑动的过程中，小灯泡的关系图像如图乙所示，最后小灯泡正常发光，则滑动变阻器的最大阻值为___________，该电路总功率变化范围为___________。
三、实验综合题（21题8分，22题9分，23题5分，共22分）
21．张强、李刚分别设计了如图所示的两个装置，用来探究“导体产生的热量与什么因素有关”。两个透明的容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密封空气温度的变化。
（1）张强将两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，如图甲，他是探究导体产生的热量与______的关系；
（2）李刚设计的两容器中的电阻丝电阻一样大，并在其中一个容器的外部并联了一个电阻丝，如图乙。他探究导体产生的热量与______的关系，通电一段时间______（“左瓶”或“右瓶”）内的电阻丝产生的热量多；
（3）让乙图实验装置冷却到初始状态，把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，接通电源比较两瓶内电阻丝发热多少。此时该装置是探究电流产生的热量跟______的关系，一段时间后电阻丝产生的热量______（填“左瓶”“右瓶”或“两瓶一样”）多；
（4）实验中，电流产生热量的多少是通过______体现出来的。他们在探究过程中使用了______法和______法。
22．如图甲是用伏安法测量额定电压为2.5V小灯泡额定功率的电路图。
（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于______端（选填“左”或“右”）；
（2）闭合开关后，小灯泡发光，但电压表示数为0。经检查，图中a、b、c三根导线中有一根断了，则该导线是______（填写字母）；
（3）排除故障后继续测量灯泡的额定功率。具体做法是，闭合开关，缓慢移动滑动变阻器的滑片，灯泡亮度逐渐______，直至电压表的示数为______V时停止移动滑片，此时电流表的示数如图乙所示，则灯泡的额定功率是______W。若此时只将小灯泡换成“”的另一小灯泡，其它不变，那么该小灯泡的实际功率______0.6W（选填“＞”、“＜”或“＝”）；
（4）若电流表已坏，小莉用一个电阻箱代替电流表测量小灯泡的额定功率。她设计了如图丙所示的电路图，并按照图丙所示的电路图连接好实物。以下是她的实验步骤，请将它补充完整：
①只闭合开关______，移动变阻器的滑片P，使电压表示数为2.5V；
②下一步操作是：保持①中滑动变阻器的滑片P的位置不变，______，调节电阻箱的阻值，当电压表示数为2.5V时，读出电阻箱连入电路的阻值R0；
③利用上述测量出的物理量和已知量，写出小灯泡额定功率的表达式P＝______。
23．阅读短文，回答问题
LED灯制冷片
LED灯相对于传统光源具有体积小、光效高、节约能源、使用寿命长等优点，成为照明的首选产品。但就目前而言，LED灯电光转化效率仅有20%，剩下的能量白白耗散掉，使自身温度升高，从而影响使用寿命。
研究表明，利用半导体制冷片可降低LED灯的温度。根据帕尔贴效应，将LED灯和半导体制冷片接触，只有当制冷片和直流电源连接成通路时，才可以达到制冷效果。半导体材料有P型半导体和N型半导体两种，甲图是一个半导体制冷单元的原理图，P型半导体和N型半导体的上端和铜片A连接，下端分别和铜片B连接后接到直流电源的两端，此时电路的电流方向是从N型半导体经A流向P型半导体，铜片A会从空气吸收热量，铜片B会向空气放出热量，反之，改变直流电源的正负极，铜片B会从空气吸收热量，铜片A会向空气放出热量。
半导体中有可以自由移动的电荷。通电时，电荷移动的方向与电流方向相反。由于电荷在不同的材料中具有不同的能量，当它从高能量状态向低能量状态运动时放出热量；从低能量状态向高能量状态运动时吸收热量。
实验发现，改变半导体制冷片两端电压，得到正在工作的LED灯平均温度随时间变化的图像如图乙所示。当半导体制冷片输入电压为5V时，LED灯温度快速降低至27℃，之后LED灯持续放热，温度上升至44℃进入稳定状态。断开所有电源，半导体制冷片和LED灯均停止工作，LED灯温度突然跃升到48℃，然后下降到室温。
（1）LED灯发光时，将电能转化为光能外，还转化为______能；
（2）为了延长LED灯的使用寿命，应该将LED灯和甲图的铜片______（A/B）紧密接触；
（3）只对调甲图中电源的正负极，则第（2）问中的LED灯______（能/不能）被正常制冷；
（4）根据制冷片在不同电压下LED灯温度随时间变化的图像，下列说法错误的是______；
A．使用半导体制冷片后，不同电压下LED灯温度均有下降
B．图甲电路中半导体制冷片两端的电压为0V时，LED灯的温度为60℃
C．接通电路后，图甲电路的P型半导体中的电荷移动方向向下
D．加在半导体制冷片两端的电压为6V时，冷却效果比8V差
（5）半导体制冷片开始工作到断开所有电源，LED灯的平均温度的变化趋势随制冷片的通电时间变化关系图像可粗略表示为______
A． B．
C． D．
四、计算题（24题6分，25题8分，26题8分，共22分）
24．一台电热水器的铭牌上标有“220V 2000W”字样，电热水器中装有50kg的水，将这些水从20℃加热到30℃电热器正常工作了20min，。求：
（1）这些水从20℃加热到30℃需要吸收的热量；
（2）该电热器的的效率（保留百分号前一位小数）。
25．图甲所示为某品牌家用热水器的简化电路图，S1是手动开关，置于热水器外部；S2是温控开关，置于热水器内部；当水温低于40℃时自动闭合，达到40℃时自动断开，R1与R2均为用来发热且阻值不变的电热丝，使用时，手动闭合开关S1，电热水器开始工作。下表为该电热水器部分参数。
（1）该热水器正常工作时，电热丝R1的阻值是多少？
（2）热水器正常加热时，通过R2的电流是多大？
（3）假设关闭家中的其它所有用电器，只让该热水器接入电路烧水5min，刚好将水箱中水温升到40℃，观察到家中电能表（如图乙所示）的转盘转过200r，则此时热水器两端的实际电压多大？
26．如图甲所示是某研究小组设计的一套测量物体重力的模拟装置，0AB为水平杠杆， 0为支点，，电源电压保持不变，电流表的量程为0~0.6A，定值电阻R0的阻值为10Ω，压力传感器R固定放置， R的阻值随其所受压力F变化的关系如图17乙所示。当平板空载时，闭合开关S，电流表的示数为0.2A。（平板、压杆和杠杆的重力均忽略不计）求:
（1）电源电压；
（2）当电流表示数为0.4A时，物体的重力；
（3）在电路安全的情况下，缓慢增加平板上的物体的重力过程中，当电路消耗总功率分别达最大值和最小值时，压力传感器R消耗的电功率的比值？
第18章 电功率
（章末检测）
时间：90分钟 满分：100分
一、选择题（3分/题，共39分）：
1．下列不是利用电能的机器是（ ）
A．汽油机B．电饭煲C．电磁炉D．电水壶
【答案】A
【解析】A．汽油机是将燃料的化学能转化为机械能的机器，故A符合题意；
B．电饭煲是消耗电能产生热能的机器，故B不符合题意；
C．电磁炉是消耗电能产生热能的机器，故C不符合题意；
D．电水壶是消耗电能产生热能的机器，故D不符合题意。
故选A。
2．如图所示的几种用电器中，正常工作时的功率最接近1kW的是（ ）
A．电风扇B．笔记本电脑
C．LED台灯D．电饭锅
【答案】D
【解析】A．电风扇正常工作时的功率约为60W，故A不符合题意；
B．笔记本电脑正常工作时的功率约为60W，故B不符合题意；
C．LED台灯正常工作时的功率约为10W，故C不符合题意；
D．电饭锅正常工作时的功率约为1000W，故D符合题意。
故选D。
3．如图所示是一标有“3V 15mA”字样的无线光电鼠标，它主要由两部分组成，分别是插在电脑usb接口上的接收器和操控电脑的鼠标。关于图中鼠标下列论述正确的是（ ）
A．鼠标正常工作电压为6V
B．鼠标的接收器与电脑其他各接口间为串联关系
C．鼠标休眠不工作是通过增大功率来达到省电的目的
D．鼠标充电的过程是电能转化为化学能的过程
【答案】D
【解析】A．由“3V 15mA”知：鼠标正常工作时的电压是3V，故A错误；
B．鼠标的接收器与电脑其他各接口间互不影响，为并联关系，故B错误；
C．根据可知，鼠标休眠不工作是通过减小功率来达到省电的目的，故C错误；
D．鼠标充电的过程消耗电能，将电能转化为化学能的过程，故D正确。
故选D。
4．如图所示，电源电压为12V，当小灯泡正常发光时，电压表的示数为4V，电流表的示数为0.5A，则小灯泡的额定功率是（ ）
A．2WB．3WC．4WD．8W
【答案】C
【解析】由电路图可知，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，当小灯泡正常发光时，其两端的电压
则小灯泡的额定功率
故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
5．两只小灯泡，甲灯标有“3V，3W”，乙灯标有“6V，12W”，若将它们并联后接在电压为3V的电源上，下列说法正确的是（ ）
A．甲灯一定比乙灯亮B．乙灯一定比甲灯亮
C．两灯一样亮D．无法判断
【答案】C
【解析】两灯并联后，接在电压为3V的电源上，并联电路各并联支路两端电压相等，所以甲、乙两灯电压均为3V，甲灯标有“3V，3W”，甲两端的电压为额定电压，甲灯正常发光，其实际功率等于额定功率3W；
乙灯标有“6V，12W”，由可得，乙灯的电阻
乙的实际功率
灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定，两灯的实际功率相同，所以两灯一样亮，故ABD错误，C正确。
故选C。
6．在物理实验中，对物理量有时要进行多次测量，有的是为了减小误差，有的是为了寻找普遍规律，下列是为了减少实验误差的是（ ）
A．在“探究通过电阻的电流与两端电压的关系”时，测量多组对应的电流和电压值
B．在“测量小灯泡的电功率”时，测量多组对应的电压和电流值
C．在“探究串联电路电压的特点”时，换用不同规格的小灯泡，测量多组对应的电压值
D．在“测量定值电阻的阻值”时，测量多组对应的电压和电流值
【答案】D
【解析】A．在“探究电阻上的电流跟两端电压的关系”时，测量多组对应的电流和电压值，是为了寻找普遍性的规律，故A不符合题意；
B．在“测量小灯泡的电功率”时，小灯泡的电功率是变化的，测量多组对应的电压和电流值，是为了研究不同电压下的小灯泡实际功率，故B不符合题意；
C．在“探究串联电路电压的特点”时，测量多组对应的电压值，是为了寻找普遍性的规律，故C不符合题意；
D．在“测量定值电阻的阻值”时，测量多组对应的电压和电流值，是为了计算电阻值时求取平均值，以减小误差，故D符合题意。
故选D。
7．如图，电源电压不变。闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数且等于电源电压。排除故障后，滑动变阻器的滑片P向左移动，下列分析正确的是（ ）
A．灯泡不亮是因为滑动变阻器阻值过大
B．灯泡不亮是因为灯泡短路
C．排除故障后，滑片P向左移动，灯泡变亮
D．排除故障后，滑片P向左移动，电流表和电压表示数均变小
【答案】C
【解析】AB．由图可知，灯泡与变阻器串联，电压表测量小灯泡两端的电压，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表没有示数，说明电路是断路，电压表有示数，说明电压表并联的部分电路断路，即小灯泡断路，故AB错误；
CD．滑片P向左滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变小，电路中总电阻变小，电源电压不变，根据可知，电路中的电流变大，灯丝中电流变大，根据串联分压特点可知滑动变阻器两端的电压变小，根据串联电路的电压特点可知灯泡两端的电压变大，所以电流表和电压表示数均变大，根据P=UI可知灯丝的实际功率变大，灯泡变亮，故C正确，D错误。
故选C。
8．如图所示，两个电饭锅甲和乙，甲的额定功率为1200W，乙的额定功率为800W。在它们正常工作的情况下，下列说法正确的是（ ）
A．电饭煲甲消耗电能多B．电饭煲乙消耗电能少
C．电饭煲甲消耗电能快D．电饭煲乙消耗电能快
【答案】C
【解析】AB．由W=Pt可知，消耗电能的多少，得考虑时间因素，在不知道工作时间的情况下，不能判断哪个电饭煲消耗的电能多，故AB错误；
CD．甲的额定电功率大于乙的额定电功率，根据物理意义，电饭煲甲消耗电能快，故C正确，D错误。
故选C。
9．重庆一中物理兴趣小组的小勇同学为快递公司设计了分拣计数装置，其简化电路如图所示。R1 为定值电阻，R2 为光敏电阻，当有光照射时 R2 电阻变小。激光被遮挡一次，计数器会自动计数一次（计数器可视为电压表）。闭合开关，激光被遮挡瞬间，下列说法正确的是（ ）
A．R2 的阻值变小B．R1 的功率变大
C．计数器两端的电压变小D．电路消耗的总功率变小
【答案】D
【解析】A．闭合开关，激光被遮挡，无光照射到R2则其电阻变大，因为有光照射时，R2阻值变小。故A错误；
B．由电路图知，电阻R2与计数器并联后，再与R1串联，激光被遮挡时，R2电阻变大，则整个电路的电阻变大，据欧姆定律知，电路中的电流变大，据P=I2R知，R1的功率变小，故B错误；
C．通过R1的电流变小，据U=IR知，R1两端的电压变小，那么并联电路两端的电压变大，即计数器两端的电压变大，故C错误；
D．电源电压不变，电路的电流变小，据P=UI知，电路消耗的总功率变小，故D正确。
故选D。
10．额定电压相同的电热水壶、电烤箱和电饭锅正常工作过程中消耗的电能W和通电时间t的关系如图所示。关于这三个用电器，下列判断正确的是（ ）
A．正常工作时，通过电饭锅的电流最大
B．正常工作时，电热水壶比电饭锅的功率大
C．通电时间越长，这三个用电器的额定功率越大
D．电热水壶消耗的电能一定最多
【答案】B
【解析】ABC．由图像知额定电压相同的电热水壶、电烤箱和电饭锅正常工作过程时，在相同时间内，电热水壶消耗的电能最多，电烤箱其次，电饭锅消耗的电能最少，根据知，电热水壶的额定额定功率最大、电烤箱其次，电饭锅功率最小，额定功率是用电器正常工作时的电功率，不会改变；电热水壶、电烤箱和电饭锅正常工作过程时，电热水壶的功率最大、电烤箱其次，电饭锅功率最小，根据
可知通过电饭锅的电流最小，故B正确，AC错误；
D．由可知，用电器消耗的电能与电功率和通电时间有关，因不知道通电时间，则无法比较产生热量的多少，故D错误。
故选B。
11．如图甲所示，某健身俱乐部通过压力传感器获取运动者的运动数据，其工作原理如图乙所示。电源电压不变，R1为定值电阻，压力传感器R的阻值随压力增加而减小。在人与蹦床接触至下落到最低点过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．电流表A的示数逐渐变小
B．压力传感器R两端电压逐渐变大
C．电压表V与电流表A示数的比值逐渐变大
D．电路消耗的总功率逐渐变大
【答案】D
【解析】由电路图知，R与R1串联，电流表测电路中电流，电压表测R1两端电压，在人与蹦床接触至下落到最低点过程中，压力传感器R受到的压力增加，阻值减小。
A．由串联电路的电阻特点知，电路的总电阻减小，电源电压一定，由可知，电路中电流逐渐变大，故A错误；
B．压力传感器R的阻值减小，由串联电路的分压原理知，压力传感器R两端电压逐渐变小，故B错误；
C．电压表V与电流表A示数的比值大小等于定值电阻R1的阻值，所以两表的比值不变，故C错误；
D．电源电压不变，电路中电流变大，由可知，电路消耗的总功率变大，故D正确。
故选D。
12．如图所示是某压力传感器的原理图，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的滑片P通过AB间可以伸缩的导线与电路相连，导线位于弹簧内部。当闭合开关S，压力F增大时，下列说法正确的是（ ）
A．电压表V1的示数变大，电流表A的示数变小
B．电压表V2的示数变大，R1的电功率变大
C．的比值不变
D．电压表V1示数与电流表A示数的比值不变，电路的总功率变大
【答案】C
【解析】由电路图可知R1、R2串联，电压表V1测R1两端的电压，V2测R2两端的电压，电流表A测电路中的电流；
A．当闭合开关S，压力F增大时，滑动变阻器的滑片向下移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，总电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，电流表A示数变小；根据U=IR可知，R1两端的电压变小，电压表V1示数变小。故A错误；
B．根据串联电路的电压规律可知，滑动变阻器电阻变大，所以滑动变阻器两端电压变大，电压表V2示数变大；由于电路的总电阻变大，所以电路中电流变小，根据P1=I2R1可知，R1的电功率变小。故B错误；
C．因为串联电路各部分电压之和等于电源电压，所以R1和R2两端电压的变化量相等，则有
ΔU1=ΔU2
又因为R1是定值电阻，根据欧姆定律
即的比值不变。故C正确；
D．根据可知，电压表V1示数与电流表A示数的比值为定值电阻的阻值，保持不变；由于电路的总电阻变大，所以电路中电流变小，电源电压不变，根据P=UI可知，电路消耗的总功率变小。故D错误。
故选C。
13．物理兴趣小组的同学，组装了如图甲所示电路，假设滑动变阻器阻值随长度均匀变化。闭合开关，让滑片P从最右端开始向左滑动，测量滑片到最右端的距离x，同时观察电压表、电流表的示数，记录数据并绘制图像。电压表读数U与x的关系如图乙所示，电流表读数I与x的关系如图丙所示。以下说法中正确的是（ ）
A．滑动变阻器出现了断路故障，且断点位置x=10cm
B．通过计算可知，R0的阻值为5Ω
C．当滑片滑到最左端时，x=16.25cm
D．若电流表的量程为0~3A，则此电路的最大功率可达12.6W
【答案】B
【解析】A．由图甲可知滑动变阻器与R0串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路中电流；当滑动变阻器的电阻丝有断点时，电压表测量电源电压，电路中的电流为0A，由图乙可知，当时，电压表示数保持4.2V不变，则电源电压为U=4.2V；断点处离变阻器最右端5cm，故A错误；
B．当x=5cm时，由乙、丙图可知，电压表示数U1=2.7V，电流表示数I1=0.30A，因串联电路中总电压等于各分电压之和，因此R0两端的电压为
由可得电阻R0的阻值为
故B正确；
C．当x=5cm时，由可知，滑动变阻器接入电路中的电阻为
同理可知，当x=10cm时，电压表示数U2=2.4V，电流表示数I2=0.42A，则滑动变阻器接入电路中的电阻为
滑动变阻器滑动5cm电阻的改变量是
所以从断点处滑片P向左滑动的过程中，该滑动变阻器滑片P每滑动1cm的阻值变化是；
滑动变阻器电阻丝没有断路时的总电阻
则电阻丝的总长为
则当滑片滑到最左端时，x=18.7cm，故C错误；
D．当滑动变阻器接入电路的电阻为零时，电路中的电流最大
则此时电路的总功率最大为
故D错误。
故选B。
二、填空题（每空1分，共17分）
14．小明家的电子式电能表表盘上标有，小明将某用电器单独接在该电能表上正常工作6min，电能表转盘转了450转。该家用电器的额定功率是_____W，则这个家用电器可能是_____（填“电热水壶”、“台灯”或“电视机”）。
【答案】 1500 电热水壶
【解析】[1]表示的是电路中每消耗的电能，电能表转盘转3000转，电能表转盘转了450转，该家用电器消耗的电能
工作时间
该用电器的功率
因为用电器正常工作，所以用电器的额定功率等于1500W。
[2]电热水壶的功率在1500W左右，台灯的功率一般小于40W，电视机的功率在200W左右，所以这个家用电器可能是电热水壶。
15．把标有“6V 3W”的灯泡L1和标有“3V 3W”的灯泡L2串联接在电压为6V的电源两端，通过它们的电流为___________A，它们消耗的总功率为___________W（不考虑灯丝电阻随温度的变化）。
【答案】 0.4 2.4
【解析】[1][2]由可得，两灯泡的电阻分别为
两灯泡串联接在电压为6V的电源两端时，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，通过它们的电流
它们消耗的总功率
16．将两个电阻R1、R2并联接到电源两端，若通过它们的电流之比I1∶I2＝3∶5，则这两个电阻的阻值之比R1∶R2为_____，R1、R2消耗的电功率之比为_____。
【答案】 5：3 3：5
【解析】[1]将两个电阻R1、R2并联接到电源两端，根据并联电路的电压特点可知两电阻两端的电压相等，若通过它们的电流之比I1∶I2＝3∶5，根据欧姆定律的变形式可知，这两个电阻的阻值之比
[2]根据可知R1、R2消耗的电功率之比为
17．如图所示，电源电压不变，R2＝30Ω，R3＝10Ω．只闭合S1，电流表A1示数为0.2A，电压表Ⓥ示数为4.0V，则定值电阻R1为 _____Ω，电源电压为 _____V。闭合S1、S2、S3，电流表A1、A2示数之比为 _____，通电1min电阻R2产生的热量为 _____J。
【答案】 20 6 5∶2 72
【解析】[1]只闭合S1，电阻R1、R3串联，电流表测量的是整个电路中的电流，电压表测量的是电阻R1两端的电压，由欧姆定律可得R1的阻值
[2]根据串联电路的特点和欧姆定律可得，电源电压为
[3]闭合S1、S2、S3，电阻R1、R2并联，电流表A1测量的是干路中的总电流，A2测量R2的电流，电压表测量的是电源电压，则通过R1的电流
A2的示数即通过R2的电流为
干路中电流表A1的示数为
则电流表A1、A2示数之比为
[4]通电1min R2产生的热量
18．小充同学看见他爸爸的手机锂电池上面标明电压为3.7V，容量为3000mA⋅h，则它充满电后存储的电能为__________J；经查，该手机的待机电流为15mA，则最长待机时间为__________h。
【答案】 39960 200
【解析】[1]根据可知，储存的电荷量
Q=It=3000×10-3A×3600s=10800C
充电电流所做的功即储存的电能为
W=UIt=UQ=3.8V×10800C=39960J
[2]该手机最长待机时间为
19．如图甲所示，已知电源电压为10V，将滑动变阻器滑片P移到最左端，闭合开关S，灯泡发光，电流表示数为0.2A，电压表示数如图乙所示，其示数为 ________V，此时滑动变阻器接入电路的阻值为 ________Ω，当滑片P向右移动的过程中灯泡亮度 ________（填“变亮”、“不变”或“变暗”）。
【答案】 7 35 不变
【解析】[1][2]由电路图知道，将滑动变阻器滑片P移到最左端，闭合开关S后，灯泡L与滑动变阻器R的最大阻值串联，电压表测变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流，此时电路中的电流0.2A，由图乙知道，电压表的量程为0～15V，分度值为0.5V，则电压表示数为7V，即滑动变阻器两端的电压UR＝7V。由知道，此时滑动变阻器接入电路的阻值
[3]因电压表的内阻很大、在电路中相当于断路，所以，当滑片P向右移动的过程中，变阻器接入电路中的电阻不变，电路的总电阻不变，由知道，电路中的电流不变，灯泡两端的电压不变，则灯泡的实际功率不变，其亮度不变。
20．如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关后，当滑片P从最右端向最左端滑动的过程中，小灯泡的关系图像如图乙所示，最后小灯泡正常发光，则滑动变阻器的最大阻值为___________，该电路总功率变化范围为___________。
【答案】
【解析】由电路图可知，闭合开关，灯泡与滑动变阻器R串联，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流。
[1]当滑片位于最右端时，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，电路中的电流
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
由可得，滑动变阻器的最大阻值
[2]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，则最大功率
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，
所以，该电路总功率变化范围为 。
三、实验综合题（21题8分，22题9分，23题5分，共22分）
21．张强、李刚分别设计了如图所示的两个装置，用来探究“导体产生的热量与什么因素有关”。两个透明的容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密封空气温度的变化。
（1）张强将两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，如图甲，他是探究导体产生的热量与______的关系；
（2）李刚设计的两容器中的电阻丝电阻一样大，并在其中一个容器的外部并联了一个电阻丝，如图乙。他探究导体产生的热量与______的关系，通电一段时间______（“左瓶”或“右瓶”）内的电阻丝产生的热量多；
（3）让乙图实验装置冷却到初始状态，把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，接通电源比较两瓶内电阻丝发热多少。此时该装置是探究电流产生的热量跟______的关系，一段时间后电阻丝产生的热量______（填“左瓶”“右瓶”或“两瓶一样”）多；
（4）实验中，电流产生热量的多少是通过______体现出来的。他们在探究过程中使用了______法和______法。
【答案】电阻 电流 左瓶 电阻 左瓶 U形管两管液面高度差 控制变量 转换
【解析】（1）[1]如图甲，张强将两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两电阻的电流和通电时间相等，而电阻大小不同，故他探究的是导体产生的热量与电阻的关系。
（2）[2]李刚设计的两容器中的电阻丝电阻一样大，并在其中一个容器的外部并联了一个电阻丝，如图乙，根据串联电路和并联电路电流的规律，通过左边容器内电阻丝的电流大于通过右边容器内电阻丝的电流，故他探究导体产生的热量与电流的关系。
[3]左瓶内电阻丝中电流较大，根据Q = I2Rt可知，通电一段时间左瓶内的电阻丝产生的热量多。
（3）[4][5]让乙图实验装置冷却到初始状态，把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，根据并联电阻的规律，右边容器内的电阻变小，电流和通电时间相同，此时该装置是探究电流产生的热量跟电阻的关系。根据Q = I2Rt可知，一段时间后电阻丝产生的热量左瓶多。
（4）[6]实验中，电流产生热量的多少无法直接测量，是利用转换法通过U形管两管液面高度差体现出来的。
[7][8]实验过程中，他们每次只让一个变量不一样，故他们使用了控制变量法；而观察电流产生热量的多少时使用了转换法。
22．如图甲是用伏安法测量额定电压为2.5V小灯泡额定功率的电路图。
（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于______端（选填“左”或“右”）；
（2）闭合开关后，小灯泡发光，但电压表示数为0。经检查，图中a、b、c三根导线中有一根断了，则该导线是______（填写字母）；
（3）排除故障后继续测量灯泡的额定功率。具体做法是，闭合开关，缓慢移动滑动变阻器的滑片，灯泡亮度逐渐______，直至电压表的示数为______V时停止移动滑片，此时电流表的示数如图乙所示，则灯泡的额定功率是______W。若此时只将小灯泡换成“”的另一小灯泡，其它不变，那么该小灯泡的实际功率______0.6W（选填“＞”、“＜”或“＝”）；
（4）若电流表已坏，小莉用一个电阻箱代替电流表测量小灯泡的额定功率。她设计了如图丙所示的电路图，并按照图丙所示的电路图连接好实物。以下是她的实验步骤，请将它补充完整：
①只闭合开关______，移动变阻器的滑片P，使电压表示数为2.5V；
②下一步操作是：保持①中滑动变阻器的滑片P的位置不变，______，调节电阻箱的阻值，当电压表示数为2.5V时，读出电阻箱连入电路的阻值R0；
③利用上述测量出的物理量和已知量，写出小灯泡额定功率的表达式P＝______。
【答案】左 c 变亮 2.5 0.5 ＜ S1 断开S1、闭合S2（或者只闭合S2）
【解析】（1）[1]闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处，由图知道，应置于最左端。
（2）[2]根据题意知道，闭合开关后，小灯泡发光，则说明电路为通路，电压表与灯泡并联，但电压表示数为0，由于是图中a、b、c三根导线中有一根断了，经检查，则该导线是c。
（3）[3][4]灯在额定电压下正常发光，具体做法是，闭合开关，缓慢移动滑动变阻器的滑片，变阻器连入电路中的电阻变小，电路中电流变大，故灯泡亮度逐渐变亮，直至电压表的示数为小灯泡的额定电压2.5V时，停止移动滑片。
[5]由图乙知道，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数是0.2A，则灯泡的额定功率是
P＝UI＝2.5V×0.2A＝0.5W
[6]若此时只将小灯泡换成“”的另一小灯泡，其它不变，由知道，在额定电压不变时，额定功率越大，灯的电阻越小，合开关后，根据分压原理，灯的电压变小，那么该小灯泡的实际功率小于0.6W。
（4）根据实验目的，由知道，灯正常发光时的电阻是关键，根据等效替代法求灯正常发光时的电阻，故设计的实验方案如下
①[7]只闭合开关S1，移动变阻器的滑片P，使电压表示数为2.5V；
②[8]断开S1、闭合S2，调节电阻箱，当电压表示数为2.5V时，读出电阻箱连入电路的阻值R0；
③[9]小灯泡额定功率的表达式
23．阅读短文，回答问题
LED灯制冷片
LED灯相对于传统光源具有体积小、光效高、节约能源、使用寿命长等优点，成为照明的首选产品。但就目前而言，LED灯电光转化效率仅有20%，剩下的能量白白耗散掉，使自身温度升高，从而影响使用寿命。
研究表明，利用半导体制冷片可降低LED灯的温度。根据帕尔贴效应，将LED灯和半导体制冷片接触，只有当制冷片和直流电源连接成通路时，才可以达到制冷效果。半导体材料有P型半导体和N型半导体两种，甲图是一个半导体制冷单元的原理图，P型半导体和N型半导体的上端和铜片A连接，下端分别和铜片B连接后接到直流电源的两端，此时电路的电流方向是从N型半导体经A流向P型半导体，铜片A会从空气吸收热量，铜片B会向空气放出热量，反之，改变直流电源的正负极，铜片B会从空气吸收热量，铜片A会向空气放出热量。
半导体中有可以自由移动的电荷。通电时，电荷移动的方向与电流方向相反。由于电荷在不同的材料中具有不同的能量，当它从高能量状态向低能量状态运动时放出热量；从低能量状态向高能量状态运动时吸收热量。
实验发现，改变半导体制冷片两端电压，得到正在工作的LED灯平均温度随时间变化的图像如图乙所示。当半导体制冷片输入电压为5V时，LED灯温度快速降低至27℃，之后LED灯持续放热，温度上升至44℃进入稳定状态。断开所有电源，半导体制冷片和LED灯均停止工作，LED灯温度突然跃升到48℃，然后下降到室温。
（1）LED灯发光时，将电能转化为光能外，还转化为______能；
（2）为了延长LED灯的使用寿命，应该将LED灯和甲图的铜片______（A/B）紧密接触；
（3）只对调甲图中电源的正负极，则第（2）问中的LED灯______（能/不能）被正常制冷；
（4）根据制冷片在不同电压下LED灯温度随时间变化的图像，下列说法错误的是______；
A．使用半导体制冷片后，不同电压下LED灯温度均有下降
B．图甲电路中半导体制冷片两端的电压为0V时，LED灯的温度为60℃
C．接通电路后，图甲电路的P型半导体中的电荷移动方向向下
D．加在半导体制冷片两端的电压为6V时，冷却效果比8V差
（5）半导体制冷片开始工作到断开所有电源，LED灯的平均温度的变化趋势随制冷片的通电时间变化关系图像可粗略表示为______
A． B．
C． D．
【答案】 内 A 不能 C C
【解析】（1）[1]用电器接通电源后，都伴有热量产生，将电能转化为内能，LED灯发光时，将电能转化为光能外，还有部分电能转化为内能。
（2）[2]甲图电路中，铜片A会从空气吸收热量，铜片B会向空气放出热量，为了降低温度应将LED灯和甲图的铜片A紧密接触。
（3）[3]由题意可知改变直流电源的正负极，改变电流方向，铜片B会从空气吸收热量，铜片A会向空气放出热量，不能对LED灯正常制冷。
（4）[4]A．当半导体两端的电压为0V时，温度为60℃，其它电压下的温度均低于60℃，故A正确，不符合题意。
B．当半导体两端的电压为0V时，温度为60℃，故B正确，不符合题意。
C．接通电路后，图甲电路的P型半导体中的电流方向是从N型半导体经A流向P型半导体，则P型半导体中的自由电子应由P型半导流向N型半导体经A，故C错误，符合题意。
D．加在半导体制冷片两端的电压为6V时温度为56℃，8V时温度为52℃，加在半导体制冷片两端的电压为6V时，冷却效果比8V差，故D正确，不符合题意。
故选C。
（5）[5]根据最后一段内容，当半导体制冷片输入电压为5V时，LED灯温度快速降低至27℃，之后LED灯持续放热，温度上升至44℃进入稳定状态，断开所有电源，半导体制冷片和LED灯均停止工作，LED灯温度突然跃升到48℃，然后下降到室温。温度先下降，后升高，然后迅速升高，断开所有电源后，LED灯温度突然跃升到48℃，然后下降到室温不变，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
四、计算题（24题6分，25题8分，26题8分，共22分）
24．一台电热水器的铭牌上标有“220V 2000W”字样，电热水器中装有50kg的水，将这些水从20℃加热到30℃电热器正常工作了20min，。求：
（1）这些水从20℃加热到30℃需要吸收的热量；
（2）该电热器的的效率（保留百分号前一位小数）。
【答案】（1）2.1×106J；（2）87.5%
【解析】解：（1）水吸收的热量为
（2）电热水器消耗的电能为
电热水器的热效率为
答：（1）水吸收的热量是2.1×106J；
（2）电热水器的效率为87.5%。
25．图甲所示为某品牌家用热水器的简化电路图，S1是手动开关，置于热水器外部；S2是温控开关，置于热水器内部；当水温低于40℃时自动闭合，达到40℃时自动断开，R1与R2均为用来发热且阻值不变的电热丝，使用时，手动闭合开关S1，电热水器开始工作。下表为该电热水器部分参数。
（1）该热水器正常工作时，电热丝R1的阻值是多少？
（2）热水器正常加热时，通过R2的电流是多大？
（3）假设关闭家中的其它所有用电器，只让该热水器接入电路烧水5min，刚好将水箱中水温升到40℃，观察到家中电能表（如图乙所示）的转盘转过200r，则此时热水器两端的实际电压多大？
【答案】（1）220Ω；（2）10A；（3）200V
【解析】解：（1）S1闭合，S2断开时，只有R1工作，为保温挡；R1的阻值为
（2）根据表格中的数据可知，高温挡时，两个电阻都工作，低温挡时，只有R1工作，根据并联电路特点可知，各支路互不影响，所以R2的功率为
由P=UI可知，通过R2的电流是
（3）电路的总电阻为
表示电路中的用电器每消耗的电能，电能表的转盘转过1200r，则电热水器消耗的电能为
电热水器消耗的实际功率为
由于总电阻不变，根据可知，实际电压为
答：（1）该热水器正常工作时电热丝R1的阻值是220Ω；
（2）热水器正常加热时，通过R2的电流是10A；
（3）热水器两端的实际电压是200V。
26．如图甲所示是某研究小组设计的一套测量物体重力的模拟装置，0AB为水平杠杆， 0为支点，，电源电压保持不变，电流表的量程为0~0.6A，定值电阻R0的阻值为10Ω，压力传感器R固定放置， R的阻值随其所受压力F变化的关系如图17乙所示。当平板空载时，闭合开关S，电流表的示数为0.2A。（平板、压杆和杠杆的重力均忽略不计）求:
（1）电源电压；
（2）当电流表示数为0.4A时，物体的重力；
（3）在电路安全的情况下，缓慢增加平板上的物体的重力过程中，当电路消耗总功率分别达最大值和最小值时，压力传感器R消耗的电功率的比值？
【答案】（1）12V；（2）150N；（3）
【解析】解：（1）当平板空载时，压敏电阻R所受的压力为0N，根据图乙可知，此时压敏电阻的阻值为50Ω，闭合开关S，定值电阻R0与压敏电阻R串联，此时电路的总电阻为
电流表的示数为0.2A，电源电压
（2）当电流表示数为0.4A时，此时电路的总电阻为
则压敏电阻的阻值为
根据图乙可知，此时压敏电阻所受的压力为30N，根据杠杆平衡原理可知，物体的重力为
（3）根据可知，当电路中的电流最小时，电路的总功率最小，当电路中的电流最大时，电路的总功率最大；当电路消耗总功率达最大值，此时电路中的总电流最大，根据电流表的示数可知，最大的电流为0.6A，则此时的总电阻为
定值电阻的阻值为10Ω，压力传感器R的阻值为
压力传感器R消耗的电功率
当电路消耗总功率达最小值，即电路中的最小电流，即空载时，总电阻最大，电流最小，最小电流为0.2A，此时压敏电阻的阻值为50Ω，则压力传感器R消耗的电功率
压力传感器R消耗的电功率的比值
答：（1）电源电压为12V；
（2）当电流表示数为0.4A时，物体的重力为150N；
（3）当电路消耗总功率分别达最大值和最小值时，压力传感器R消耗的电功率的比值为。额定电压
220V
频率
50Hz
保温功率
220W
加热功率
2420W
水箱容量
50L
设定温度
40℃
额定电压
220V
频率
50Hz
保温功率
220W
加热功率
2420W
水箱容量
50L
设定温度
40℃
时间：90分钟 满分：100分
一、选择题（3分/题，共39分）：
1．下列不是利用电能的机器是（ ）
A．汽油机B．电饭煲C．电磁炉D．电水壶
2．如图所示的几种用电器中，正常工作时的功率最接近1kW的是（ ）
A．电风扇B．笔记本电脑
C．LED台灯D．电饭锅
3．如图所示是一标有“3V 15mA”字样的无线光电鼠标，它主要由两部分组成，分别是插在电脑usb接口上的接收器和操控电脑的鼠标。关于图中鼠标下列论述正确的是（ ）
A．鼠标正常工作电压为6V
B．鼠标的接收器与电脑其他各接口间为串联关系
C．鼠标休眠不工作是通过增大功率来达到省电的目的
D．鼠标充电的过程是电能转化为化学能的过程
4．如图所示，电源电压为12V，当小灯泡正常发光时，电压表的示数为4V，电流表的示数为0.5A，则小灯泡的额定功率是（ ）
A．2WB．3WC．4WD．8W
5．两只小灯泡，甲灯标有“3V，3W”，乙灯标有“6V，12W”，若将它们并联后接在电压为3V的电源上，下列说法正确的是（ ）
A．甲灯一定比乙灯亮B．乙灯一定比甲灯亮
C．两灯一样亮D．无法判断
6．在物理实验中，对物理量有时要进行多次测量，有的是为了减小误差，有的是为了寻找普遍规律，下列是为了减少实验误差的是（ ）
A．在“探究通过电阻的电流与两端电压的关系”时，测量多组对应的电流和电压值
B．在“测量小灯泡的电功率”时，测量多组对应的电压和电流值
C．在“探究串联电路电压的特点”时，换用不同规格的小灯泡，测量多组对应的电压值
D．在“测量定值电阻的阻值”时，测量多组对应的电压和电流值
7．如图，电源电压不变。闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数且等于电源电压。排除故障后，滑动变阻器的滑片P向左移动，下列分析正确的是（ ）
A．灯泡不亮是因为滑动变阻器阻值过大
B．灯泡不亮是因为灯泡短路
C．排除故障后，滑片P向左移动，灯泡变亮
D．排除故障后，滑片P向左移动，电流表和电压表示数均变小
8．如图所示，两个电饭锅甲和乙，甲的额定功率为1200W，乙的额定功率为800W。在它们正常工作的情况下，下列说法正确的是（ ）
A．电饭煲甲消耗电能多B．电饭煲乙消耗电能少
C．电饭煲甲消耗电能快D．电饭煲乙消耗电能快
9．重庆一中物理兴趣小组的小勇同学为快递公司设计了分拣计数装置，其简化电路如图所示。R1 为定值电阻，R2 为光敏电阻，当有光照射时 R2 电阻变小。激光被遮挡一次，计数器会自动计数一次（计数器可视为电压表）。闭合开关，激光被遮挡瞬间，下列说法正确的是（ ）
A．R2 的阻值变小B．R1 的功率变大
C．计数器两端的电压变小D．电路消耗的总功率变小
10．额定电压相同的电热水壶、电烤箱和电饭锅正常工作过程中消耗的电能W和通电时间t的关系如图所示。关于这三个用电器，下列判断正确的是（ ）
A．正常工作时，通过电饭锅的电流最大
B．正常工作时，电热水壶比电饭锅的功率大
C．通电时间越长，这三个用电器的额定功率越大
D．电热水壶消耗的电能一定最多
11．如图甲所示，某健身俱乐部通过压力传感器获取运动者的运动数据，其工作原理如图乙所示。电源电压不变，R1为定值电阻，压力传感器R的阻值随压力增加而减小。在人与蹦床接触至下落到最低点过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．电流表A的示数逐渐变小
B．压力传感器R两端电压逐渐变大
C．电压表V与电流表A示数的比值逐渐变大
D．电路消耗的总功率逐渐变大
12．如图所示是某压力传感器的原理图，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的滑片P通过AB间可以伸缩的导线与电路相连，导线位于弹簧内部。当闭合开关S，压力F增大时，下列说法正确的是（ ）
A．电压表V1的示数变大，电流表A的示数变小
B．电压表V2的示数变大，R1的电功率变大
C．的比值不变
D．电压表V1示数与电流表A示数的比值不变，电路的总功率变大
13．物理兴趣小组的同学，组装了如图甲所示电路，假设滑动变阻器阻值随长度均匀变化。闭合开关，让滑片P从最右端开始向左滑动，测量滑片到最右端的距离x，同时观察电压表、电流表的示数，记录数据并绘制图像。电压表读数U与x的关系如图乙所示，电流表读数I与x的关系如图丙所示。以下说法中正确的是（ ）
A．滑动变阻器出现了断路故障，且断点位置x=10cm
B．通过计算可知，R0的阻值为5Ω
C．当滑片滑到最左端时，x=16.25cm
D．若电流表的量程为0~3A，则此电路的最大功率可达12.6W
二、填空题（每空1分，共17分）
14．小明家的电子式电能表表盘上标有，小明将某用电器单独接在该电能表上正常工作6min，电能表转盘转了450转。该家用电器的额定功率是_____W，则这个家用电器可能是_____（填“电热水壶”、“台灯”或“电视机”）。
15．把标有“6V 3W”的灯泡L1和标有“3V 3W”的灯泡L2串联接在电压为6V的电源两端，通过它们的电流为___________A，它们消耗的总功率为___________W（不考虑灯丝电阻随温度的变化）。
16．将两个电阻R1、R2并联接到电源两端，若通过它们的电流之比I1∶I2＝3∶5，则这两个电阻的阻值之比R1∶R2为_____，R1、R2消耗的电功率之比为_____。
17．如图所示，电源电压不变，R2＝30Ω，R3＝10Ω．只闭合S1，电流表A1示数为0.2A，电压表Ⓥ示数为4.0V，则定值电阻R1为 _____Ω，电源电压为 _____V。闭合S1、S2、S3，电流表A1、A2示数之比为 _____，通电1min电阻R2产生的热量为 _____J。
18．小充同学看见他爸爸的手机锂电池上面标明电压为3.7V，容量为3000mA⋅h，则它充满电后存储的电能为__________J；经查，该手机的待机电流为15mA，则最长待机时间为__________h。
19．如图甲所示，已知电源电压为10V，将滑动变阻器滑片P移到最左端，闭合开关S，灯泡发光，电流表示数为0.2A，电压表示数如图乙所示，其示数为 ________V，此时滑动变阻器接入电路的阻值为 ________Ω，当滑片P向右移动的过程中灯泡亮度 ________（填“变亮”、“不变”或“变暗”）。
20．如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关后，当滑片P从最右端向最左端滑动的过程中，小灯泡的关系图像如图乙所示，最后小灯泡正常发光，则滑动变阻器的最大阻值为___________，该电路总功率变化范围为___________。
三、实验综合题（21题8分，22题9分，23题5分，共22分）
21．张强、李刚分别设计了如图所示的两个装置，用来探究“导体产生的热量与什么因素有关”。两个透明的容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密封空气温度的变化。
（1）张强将两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，如图甲，他是探究导体产生的热量与______的关系；
（2）李刚设计的两容器中的电阻丝电阻一样大，并在其中一个容器的外部并联了一个电阻丝，如图乙。他探究导体产生的热量与______的关系，通电一段时间______（“左瓶”或“右瓶”）内的电阻丝产生的热量多；
（3）让乙图实验装置冷却到初始状态，把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，接通电源比较两瓶内电阻丝发热多少。此时该装置是探究电流产生的热量跟______的关系，一段时间后电阻丝产生的热量______（填“左瓶”“右瓶”或“两瓶一样”）多；
（4）实验中，电流产生热量的多少是通过______体现出来的。他们在探究过程中使用了______法和______法。
22．如图甲是用伏安法测量额定电压为2.5V小灯泡额定功率的电路图。
（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于______端（选填“左”或“右”）；
（2）闭合开关后，小灯泡发光，但电压表示数为0。经检查，图中a、b、c三根导线中有一根断了，则该导线是______（填写字母）；
（3）排除故障后继续测量灯泡的额定功率。具体做法是，闭合开关，缓慢移动滑动变阻器的滑片，灯泡亮度逐渐______，直至电压表的示数为______V时停止移动滑片，此时电流表的示数如图乙所示，则灯泡的额定功率是______W。若此时只将小灯泡换成“”的另一小灯泡，其它不变，那么该小灯泡的实际功率______0.6W（选填“＞”、“＜”或“＝”）；
（4）若电流表已坏，小莉用一个电阻箱代替电流表测量小灯泡的额定功率。她设计了如图丙所示的电路图，并按照图丙所示的电路图连接好实物。以下是她的实验步骤，请将它补充完整：
①只闭合开关______，移动变阻器的滑片P，使电压表示数为2.5V；
②下一步操作是：保持①中滑动变阻器的滑片P的位置不变，______，调节电阻箱的阻值，当电压表示数为2.5V时，读出电阻箱连入电路的阻值R0；
③利用上述测量出的物理量和已知量，写出小灯泡额定功率的表达式P＝______。
23．阅读短文，回答问题
LED灯制冷片
LED灯相对于传统光源具有体积小、光效高、节约能源、使用寿命长等优点，成为照明的首选产品。但就目前而言，LED灯电光转化效率仅有20%，剩下的能量白白耗散掉，使自身温度升高，从而影响使用寿命。
研究表明，利用半导体制冷片可降低LED灯的温度。根据帕尔贴效应，将LED灯和半导体制冷片接触，只有当制冷片和直流电源连接成通路时，才可以达到制冷效果。半导体材料有P型半导体和N型半导体两种，甲图是一个半导体制冷单元的原理图，P型半导体和N型半导体的上端和铜片A连接，下端分别和铜片B连接后接到直流电源的两端，此时电路的电流方向是从N型半导体经A流向P型半导体，铜片A会从空气吸收热量，铜片B会向空气放出热量，反之，改变直流电源的正负极，铜片B会从空气吸收热量，铜片A会向空气放出热量。
半导体中有可以自由移动的电荷。通电时，电荷移动的方向与电流方向相反。由于电荷在不同的材料中具有不同的能量，当它从高能量状态向低能量状态运动时放出热量；从低能量状态向高能量状态运动时吸收热量。
实验发现，改变半导体制冷片两端电压，得到正在工作的LED灯平均温度随时间变化的图像如图乙所示。当半导体制冷片输入电压为5V时，LED灯温度快速降低至27℃，之后LED灯持续放热，温度上升至44℃进入稳定状态。断开所有电源，半导体制冷片和LED灯均停止工作，LED灯温度突然跃升到48℃，然后下降到室温。
（1）LED灯发光时，将电能转化为光能外，还转化为______能；
（2）为了延长LED灯的使用寿命，应该将LED灯和甲图的铜片______（A/B）紧密接触；
（3）只对调甲图中电源的正负极，则第（2）问中的LED灯______（能/不能）被正常制冷；
（4）根据制冷片在不同电压下LED灯温度随时间变化的图像，下列说法错误的是______；
A．使用半导体制冷片后，不同电压下LED灯温度均有下降
B．图甲电路中半导体制冷片两端的电压为0V时，LED灯的温度为60℃
C．接通电路后，图甲电路的P型半导体中的电荷移动方向向下
D．加在半导体制冷片两端的电压为6V时，冷却效果比8V差
（5）半导体制冷片开始工作到断开所有电源，LED灯的平均温度的变化趋势随制冷片的通电时间变化关系图像可粗略表示为______
A． B．
C． D．
四、计算题（24题6分，25题8分，26题8分，共22分）
24．一台电热水器的铭牌上标有“220V 2000W”字样，电热水器中装有50kg的水，将这些水从20℃加热到30℃电热器正常工作了20min，。求：
（1）这些水从20℃加热到30℃需要吸收的热量；
（2）该电热器的的效率（保留百分号前一位小数）。
25．图甲所示为某品牌家用热水器的简化电路图，S1是手动开关，置于热水器外部；S2是温控开关，置于热水器内部；当水温低于40℃时自动闭合，达到40℃时自动断开，R1与R2均为用来发热且阻值不变的电热丝，使用时，手动闭合开关S1，电热水器开始工作。下表为该电热水器部分参数。
（1）该热水器正常工作时，电热丝R1的阻值是多少？
（2）热水器正常加热时，通过R2的电流是多大？
（3）假设关闭家中的其它所有用电器，只让该热水器接入电路烧水5min，刚好将水箱中水温升到40℃，观察到家中电能表（如图乙所示）的转盘转过200r，则此时热水器两端的实际电压多大？
26．如图甲所示是某研究小组设计的一套测量物体重力的模拟装置，0AB为水平杠杆， 0为支点，，电源电压保持不变，电流表的量程为0~0.6A，定值电阻R0的阻值为10Ω，压力传感器R固定放置， R的阻值随其所受压力F变化的关系如图17乙所示。当平板空载时，闭合开关S，电流表的示数为0.2A。（平板、压杆和杠杆的重力均忽略不计）求:
（1）电源电压；
（2）当电流表示数为0.4A时，物体的重力；
（3）在电路安全的情况下，缓慢增加平板上的物体的重力过程中，当电路消耗总功率分别达最大值和最小值时，压力传感器R消耗的电功率的比值？
第18章 电功率
（章末检测）
时间：90分钟 满分：100分
一、选择题（3分/题，共39分）：
1．下列不是利用电能的机器是（ ）
A．汽油机B．电饭煲C．电磁炉D．电水壶
【答案】A
【解析】A．汽油机是将燃料的化学能转化为机械能的机器，故A符合题意；
B．电饭煲是消耗电能产生热能的机器，故B不符合题意；
C．电磁炉是消耗电能产生热能的机器，故C不符合题意；
D．电水壶是消耗电能产生热能的机器，故D不符合题意。
故选A。
2．如图所示的几种用电器中，正常工作时的功率最接近1kW的是（ ）
A．电风扇B．笔记本电脑
C．LED台灯D．电饭锅
【答案】D
【解析】A．电风扇正常工作时的功率约为60W，故A不符合题意；
B．笔记本电脑正常工作时的功率约为60W，故B不符合题意；
C．LED台灯正常工作时的功率约为10W，故C不符合题意；
D．电饭锅正常工作时的功率约为1000W，故D符合题意。
故选D。
3．如图所示是一标有“3V 15mA”字样的无线光电鼠标，它主要由两部分组成，分别是插在电脑usb接口上的接收器和操控电脑的鼠标。关于图中鼠标下列论述正确的是（ ）
A．鼠标正常工作电压为6V
B．鼠标的接收器与电脑其他各接口间为串联关系
C．鼠标休眠不工作是通过增大功率来达到省电的目的
D．鼠标充电的过程是电能转化为化学能的过程
【答案】D
【解析】A．由“3V 15mA”知：鼠标正常工作时的电压是3V，故A错误；
B．鼠标的接收器与电脑其他各接口间互不影响，为并联关系，故B错误；
C．根据可知，鼠标休眠不工作是通过减小功率来达到省电的目的，故C错误；
D．鼠标充电的过程消耗电能，将电能转化为化学能的过程，故D正确。
故选D。
4．如图所示，电源电压为12V，当小灯泡正常发光时，电压表的示数为4V，电流表的示数为0.5A，则小灯泡的额定功率是（ ）
A．2WB．3WC．4WD．8W
【答案】C
【解析】由电路图可知，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，当小灯泡正常发光时，其两端的电压
则小灯泡的额定功率
故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
5．两只小灯泡，甲灯标有“3V，3W”，乙灯标有“6V，12W”，若将它们并联后接在电压为3V的电源上，下列说法正确的是（ ）
A．甲灯一定比乙灯亮B．乙灯一定比甲灯亮
C．两灯一样亮D．无法判断
【答案】C
【解析】两灯并联后，接在电压为3V的电源上，并联电路各并联支路两端电压相等，所以甲、乙两灯电压均为3V，甲灯标有“3V，3W”，甲两端的电压为额定电压，甲灯正常发光，其实际功率等于额定功率3W；
乙灯标有“6V，12W”，由可得，乙灯的电阻
乙的实际功率
灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定，两灯的实际功率相同，所以两灯一样亮，故ABD错误，C正确。
故选C。
6．在物理实验中，对物理量有时要进行多次测量，有的是为了减小误差，有的是为了寻找普遍规律，下列是为了减少实验误差的是（ ）
A．在“探究通过电阻的电流与两端电压的关系”时，测量多组对应的电流和电压值
B．在“测量小灯泡的电功率”时，测量多组对应的电压和电流值
C．在“探究串联电路电压的特点”时，换用不同规格的小灯泡，测量多组对应的电压值
D．在“测量定值电阻的阻值”时，测量多组对应的电压和电流值
【答案】D
【解析】A．在“探究电阻上的电流跟两端电压的关系”时，测量多组对应的电流和电压值，是为了寻找普遍性的规律，故A不符合题意；
B．在“测量小灯泡的电功率”时，小灯泡的电功率是变化的，测量多组对应的电压和电流值，是为了研究不同电压下的小灯泡实际功率，故B不符合题意；
C．在“探究串联电路电压的特点”时，测量多组对应的电压值，是为了寻找普遍性的规律，故C不符合题意；
D．在“测量定值电阻的阻值”时，测量多组对应的电压和电流值，是为了计算电阻值时求取平均值，以减小误差，故D符合题意。
故选D。
7．如图，电源电压不变。闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数且等于电源电压。排除故障后，滑动变阻器的滑片P向左移动，下列分析正确的是（ ）
A．灯泡不亮是因为滑动变阻器阻值过大
B．灯泡不亮是因为灯泡短路
C．排除故障后，滑片P向左移动，灯泡变亮
D．排除故障后，滑片P向左移动，电流表和电压表示数均变小
【答案】C
【解析】AB．由图可知，灯泡与变阻器串联，电压表测量小灯泡两端的电压，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表没有示数，说明电路是断路，电压表有示数，说明电压表并联的部分电路断路，即小灯泡断路，故AB错误；
CD．滑片P向左滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变小，电路中总电阻变小，电源电压不变，根据可知，电路中的电流变大，灯丝中电流变大，根据串联分压特点可知滑动变阻器两端的电压变小，根据串联电路的电压特点可知灯泡两端的电压变大，所以电流表和电压表示数均变大，根据P=UI可知灯丝的实际功率变大，灯泡变亮，故C正确，D错误。
故选C。
8．如图所示，两个电饭锅甲和乙，甲的额定功率为1200W，乙的额定功率为800W。在它们正常工作的情况下，下列说法正确的是（ ）
A．电饭煲甲消耗电能多B．电饭煲乙消耗电能少
C．电饭煲甲消耗电能快D．电饭煲乙消耗电能快
【答案】C
【解析】AB．由W=Pt可知，消耗电能的多少，得考虑时间因素，在不知道工作时间的情况下，不能判断哪个电饭煲消耗的电能多，故AB错误；
CD．甲的额定电功率大于乙的额定电功率，根据物理意义，电饭煲甲消耗电能快，故C正确，D错误。
故选C。
9．重庆一中物理兴趣小组的小勇同学为快递公司设计了分拣计数装置，其简化电路如图所示。R1 为定值电阻，R2 为光敏电阻，当有光照射时 R2 电阻变小。激光被遮挡一次，计数器会自动计数一次（计数器可视为电压表）。闭合开关，激光被遮挡瞬间，下列说法正确的是（ ）
A．R2 的阻值变小B．R1 的功率变大
C．计数器两端的电压变小D．电路消耗的总功率变小
【答案】D
【解析】A．闭合开关，激光被遮挡，无光照射到R2则其电阻变大，因为有光照射时，R2阻值变小。故A错误；
B．由电路图知，电阻R2与计数器并联后，再与R1串联，激光被遮挡时，R2电阻变大，则整个电路的电阻变大，据欧姆定律知，电路中的电流变大，据P=I2R知，R1的功率变小，故B错误；
C．通过R1的电流变小，据U=IR知，R1两端的电压变小，那么并联电路两端的电压变大，即计数器两端的电压变大，故C错误；
D．电源电压不变，电路的电流变小，据P=UI知，电路消耗的总功率变小，故D正确。
故选D。
10．额定电压相同的电热水壶、电烤箱和电饭锅正常工作过程中消耗的电能W和通电时间t的关系如图所示。关于这三个用电器，下列判断正确的是（ ）
A．正常工作时，通过电饭锅的电流最大
B．正常工作时，电热水壶比电饭锅的功率大
C．通电时间越长，这三个用电器的额定功率越大
D．电热水壶消耗的电能一定最多
【答案】B
【解析】ABC．由图像知额定电压相同的电热水壶、电烤箱和电饭锅正常工作过程时，在相同时间内，电热水壶消耗的电能最多，电烤箱其次，电饭锅消耗的电能最少，根据知，电热水壶的额定额定功率最大、电烤箱其次，电饭锅功率最小，额定功率是用电器正常工作时的电功率，不会改变；电热水壶、电烤箱和电饭锅正常工作过程时，电热水壶的功率最大、电烤箱其次，电饭锅功率最小，根据
可知通过电饭锅的电流最小，故B正确，AC错误；
D．由可知，用电器消耗的电能与电功率和通电时间有关，因不知道通电时间，则无法比较产生热量的多少，故D错误。
故选B。
11．如图甲所示，某健身俱乐部通过压力传感器获取运动者的运动数据，其工作原理如图乙所示。电源电压不变，R1为定值电阻，压力传感器R的阻值随压力增加而减小。在人与蹦床接触至下落到最低点过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．电流表A的示数逐渐变小
B．压力传感器R两端电压逐渐变大
C．电压表V与电流表A示数的比值逐渐变大
D．电路消耗的总功率逐渐变大
【答案】D
【解析】由电路图知，R与R1串联，电流表测电路中电流，电压表测R1两端电压，在人与蹦床接触至下落到最低点过程中，压力传感器R受到的压力增加，阻值减小。
A．由串联电路的电阻特点知，电路的总电阻减小，电源电压一定，由可知，电路中电流逐渐变大，故A错误；
B．压力传感器R的阻值减小，由串联电路的分压原理知，压力传感器R两端电压逐渐变小，故B错误；
C．电压表V与电流表A示数的比值大小等于定值电阻R1的阻值，所以两表的比值不变，故C错误；
D．电源电压不变，电路中电流变大，由可知，电路消耗的总功率变大，故D正确。
故选D。
12．如图所示是某压力传感器的原理图，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的滑片P通过AB间可以伸缩的导线与电路相连，导线位于弹簧内部。当闭合开关S，压力F增大时，下列说法正确的是（ ）
A．电压表V1的示数变大，电流表A的示数变小
B．电压表V2的示数变大，R1的电功率变大
C．的比值不变
D．电压表V1示数与电流表A示数的比值不变，电路的总功率变大
【答案】C
【解析】由电路图可知R1、R2串联，电压表V1测R1两端的电压，V2测R2两端的电压，电流表A测电路中的电流；
A．当闭合开关S，压力F增大时，滑动变阻器的滑片向下移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，总电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，电流表A示数变小；根据U=IR可知，R1两端的电压变小，电压表V1示数变小。故A错误；
B．根据串联电路的电压规律可知，滑动变阻器电阻变大，所以滑动变阻器两端电压变大，电压表V2示数变大；由于电路的总电阻变大，所以电路中电流变小，根据P1=I2R1可知，R1的电功率变小。故B错误；
C．因为串联电路各部分电压之和等于电源电压，所以R1和R2两端电压的变化量相等，则有
ΔU1=ΔU2
又因为R1是定值电阻，根据欧姆定律
即的比值不变。故C正确；
D．根据可知，电压表V1示数与电流表A示数的比值为定值电阻的阻值，保持不变；由于电路的总电阻变大，所以电路中电流变小，电源电压不变，根据P=UI可知，电路消耗的总功率变小。故D错误。
故选C。
13．物理兴趣小组的同学，组装了如图甲所示电路，假设滑动变阻器阻值随长度均匀变化。闭合开关，让滑片P从最右端开始向左滑动，测量滑片到最右端的距离x，同时观察电压表、电流表的示数，记录数据并绘制图像。电压表读数U与x的关系如图乙所示，电流表读数I与x的关系如图丙所示。以下说法中正确的是（ ）
A．滑动变阻器出现了断路故障，且断点位置x=10cm
B．通过计算可知，R0的阻值为5Ω
C．当滑片滑到最左端时，x=16.25cm
D．若电流表的量程为0~3A，则此电路的最大功率可达12.6W
【答案】B
【解析】A．由图甲可知滑动变阻器与R0串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路中电流；当滑动变阻器的电阻丝有断点时，电压表测量电源电压，电路中的电流为0A，由图乙可知，当时，电压表示数保持4.2V不变，则电源电压为U=4.2V；断点处离变阻器最右端5cm，故A错误；
B．当x=5cm时，由乙、丙图可知，电压表示数U1=2.7V，电流表示数I1=0.30A，因串联电路中总电压等于各分电压之和，因此R0两端的电压为
由可得电阻R0的阻值为
故B正确；
C．当x=5cm时，由可知，滑动变阻器接入电路中的电阻为
同理可知，当x=10cm时，电压表示数U2=2.4V，电流表示数I2=0.42A，则滑动变阻器接入电路中的电阻为
滑动变阻器滑动5cm电阻的改变量是
所以从断点处滑片P向左滑动的过程中，该滑动变阻器滑片P每滑动1cm的阻值变化是；
滑动变阻器电阻丝没有断路时的总电阻
则电阻丝的总长为
则当滑片滑到最左端时，x=18.7cm，故C错误；
D．当滑动变阻器接入电路的电阻为零时，电路中的电流最大
则此时电路的总功率最大为
故D错误。
故选B。
二、填空题（每空1分，共17分）
14．小明家的电子式电能表表盘上标有，小明将某用电器单独接在该电能表上正常工作6min，电能表转盘转了450转。该家用电器的额定功率是_____W，则这个家用电器可能是_____（填“电热水壶”、“台灯”或“电视机”）。
【答案】 1500 电热水壶
【解析】[1]表示的是电路中每消耗的电能，电能表转盘转3000转，电能表转盘转了450转，该家用电器消耗的电能
工作时间
该用电器的功率
因为用电器正常工作，所以用电器的额定功率等于1500W。
[2]电热水壶的功率在1500W左右，台灯的功率一般小于40W，电视机的功率在200W左右，所以这个家用电器可能是电热水壶。
15．把标有“6V 3W”的灯泡L1和标有“3V 3W”的灯泡L2串联接在电压为6V的电源两端，通过它们的电流为___________A，它们消耗的总功率为___________W（不考虑灯丝电阻随温度的变化）。
【答案】 0.4 2.4
【解析】[1][2]由可得，两灯泡的电阻分别为
两灯泡串联接在电压为6V的电源两端时，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，通过它们的电流
它们消耗的总功率
16．将两个电阻R1、R2并联接到电源两端，若通过它们的电流之比I1∶I2＝3∶5，则这两个电阻的阻值之比R1∶R2为_____，R1、R2消耗的电功率之比为_____。
【答案】 5：3 3：5
【解析】[1]将两个电阻R1、R2并联接到电源两端，根据并联电路的电压特点可知两电阻两端的电压相等，若通过它们的电流之比I1∶I2＝3∶5，根据欧姆定律的变形式可知，这两个电阻的阻值之比
[2]根据可知R1、R2消耗的电功率之比为
17．如图所示，电源电压不变，R2＝30Ω，R3＝10Ω．只闭合S1，电流表A1示数为0.2A，电压表Ⓥ示数为4.0V，则定值电阻R1为 _____Ω，电源电压为 _____V。闭合S1、S2、S3，电流表A1、A2示数之比为 _____，通电1min电阻R2产生的热量为 _____J。
【答案】 20 6 5∶2 72
【解析】[1]只闭合S1，电阻R1、R3串联，电流表测量的是整个电路中的电流，电压表测量的是电阻R1两端的电压，由欧姆定律可得R1的阻值
[2]根据串联电路的特点和欧姆定律可得，电源电压为
[3]闭合S1、S2、S3，电阻R1、R2并联，电流表A1测量的是干路中的总电流，A2测量R2的电流，电压表测量的是电源电压，则通过R1的电流
A2的示数即通过R2的电流为
干路中电流表A1的示数为
则电流表A1、A2示数之比为
[4]通电1min R2产生的热量
18．小充同学看见他爸爸的手机锂电池上面标明电压为3.7V，容量为3000mA⋅h，则它充满电后存储的电能为__________J；经查，该手机的待机电流为15mA，则最长待机时间为__________h。
【答案】 39960 200
【解析】[1]根据可知，储存的电荷量
Q=It=3000×10-3A×3600s=10800C
充电电流所做的功即储存的电能为
W=UIt=UQ=3.8V×10800C=39960J
[2]该手机最长待机时间为
19．如图甲所示，已知电源电压为10V，将滑动变阻器滑片P移到最左端，闭合开关S，灯泡发光，电流表示数为0.2A，电压表示数如图乙所示，其示数为 ________V，此时滑动变阻器接入电路的阻值为 ________Ω，当滑片P向右移动的过程中灯泡亮度 ________（填“变亮”、“不变”或“变暗”）。
【答案】 7 35 不变
【解析】[1][2]由电路图知道，将滑动变阻器滑片P移到最左端，闭合开关S后，灯泡L与滑动变阻器R的最大阻值串联，电压表测变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流，此时电路中的电流0.2A，由图乙知道，电压表的量程为0～15V，分度值为0.5V，则电压表示数为7V，即滑动变阻器两端的电压UR＝7V。由知道，此时滑动变阻器接入电路的阻值
[3]因电压表的内阻很大、在电路中相当于断路，所以，当滑片P向右移动的过程中，变阻器接入电路中的电阻不变，电路的总电阻不变，由知道，电路中的电流不变，灯泡两端的电压不变，则灯泡的实际功率不变，其亮度不变。
20．如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关后，当滑片P从最右端向最左端滑动的过程中，小灯泡的关系图像如图乙所示，最后小灯泡正常发光，则滑动变阻器的最大阻值为___________，该电路总功率变化范围为___________。
【答案】
【解析】由电路图可知，闭合开关，灯泡与滑动变阻器R串联，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流。
[1]当滑片位于最右端时，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，电路中的电流
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
由可得，滑动变阻器的最大阻值
[2]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，则最大功率
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，
所以，该电路总功率变化范围为 。
三、实验综合题（21题8分，22题9分，23题5分，共22分）
21．张强、李刚分别设计了如图所示的两个装置，用来探究“导体产生的热量与什么因素有关”。两个透明的容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密封空气温度的变化。
（1）张强将两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，如图甲，他是探究导体产生的热量与______的关系；
（2）李刚设计的两容器中的电阻丝电阻一样大，并在其中一个容器的外部并联了一个电阻丝，如图乙。他探究导体产生的热量与______的关系，通电一段时间______（“左瓶”或“右瓶”）内的电阻丝产生的热量多；
（3）让乙图实验装置冷却到初始状态，把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，接通电源比较两瓶内电阻丝发热多少。此时该装置是探究电流产生的热量跟______的关系，一段时间后电阻丝产生的热量______（填“左瓶”“右瓶”或“两瓶一样”）多；
（4）实验中，电流产生热量的多少是通过______体现出来的。他们在探究过程中使用了______法和______法。
【答案】电阻 电流 左瓶 电阻 左瓶 U形管两管液面高度差 控制变量 转换
【解析】（1）[1]如图甲，张强将两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两电阻的电流和通电时间相等，而电阻大小不同，故他探究的是导体产生的热量与电阻的关系。
（2）[2]李刚设计的两容器中的电阻丝电阻一样大，并在其中一个容器的外部并联了一个电阻丝，如图乙，根据串联电路和并联电路电流的规律，通过左边容器内电阻丝的电流大于通过右边容器内电阻丝的电流，故他探究导体产生的热量与电流的关系。
[3]左瓶内电阻丝中电流较大，根据Q = I2Rt可知，通电一段时间左瓶内的电阻丝产生的热量多。
（3）[4][5]让乙图实验装置冷却到初始状态，把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，根据并联电阻的规律，右边容器内的电阻变小，电流和通电时间相同，此时该装置是探究电流产生的热量跟电阻的关系。根据Q = I2Rt可知，一段时间后电阻丝产生的热量左瓶多。
（4）[6]实验中，电流产生热量的多少无法直接测量，是利用转换法通过U形管两管液面高度差体现出来的。
[7][8]实验过程中，他们每次只让一个变量不一样，故他们使用了控制变量法；而观察电流产生热量的多少时使用了转换法。
22．如图甲是用伏安法测量额定电压为2.5V小灯泡额定功率的电路图。
（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于______端（选填“左”或“右”）；
（2）闭合开关后，小灯泡发光，但电压表示数为0。经检查，图中a、b、c三根导线中有一根断了，则该导线是______（填写字母）；
（3）排除故障后继续测量灯泡的额定功率。具体做法是，闭合开关，缓慢移动滑动变阻器的滑片，灯泡亮度逐渐______，直至电压表的示数为______V时停止移动滑片，此时电流表的示数如图乙所示，则灯泡的额定功率是______W。若此时只将小灯泡换成“”的另一小灯泡，其它不变，那么该小灯泡的实际功率______0.6W（选填“＞”、“＜”或“＝”）；
（4）若电流表已坏，小莉用一个电阻箱代替电流表测量小灯泡的额定功率。她设计了如图丙所示的电路图，并按照图丙所示的电路图连接好实物。以下是她的实验步骤，请将它补充完整：
①只闭合开关______，移动变阻器的滑片P，使电压表示数为2.5V；
②下一步操作是：保持①中滑动变阻器的滑片P的位置不变，______，调节电阻箱的阻值，当电压表示数为2.5V时，读出电阻箱连入电路的阻值R0；
③利用上述测量出的物理量和已知量，写出小灯泡额定功率的表达式P＝______。
【答案】左 c 变亮 2.5 0.5 ＜ S1 断开S1、闭合S2（或者只闭合S2）
【解析】（1）[1]闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处，由图知道，应置于最左端。
（2）[2]根据题意知道，闭合开关后，小灯泡发光，则说明电路为通路，电压表与灯泡并联，但电压表示数为0，由于是图中a、b、c三根导线中有一根断了，经检查，则该导线是c。
（3）[3][4]灯在额定电压下正常发光，具体做法是，闭合开关，缓慢移动滑动变阻器的滑片，变阻器连入电路中的电阻变小，电路中电流变大，故灯泡亮度逐渐变亮，直至电压表的示数为小灯泡的额定电压2.5V时，停止移动滑片。
[5]由图乙知道，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数是0.2A，则灯泡的额定功率是
P＝UI＝2.5V×0.2A＝0.5W
[6]若此时只将小灯泡换成“”的另一小灯泡，其它不变，由知道，在额定电压不变时，额定功率越大，灯的电阻越小，合开关后，根据分压原理，灯的电压变小，那么该小灯泡的实际功率小于0.6W。
（4）根据实验目的，由知道，灯正常发光时的电阻是关键，根据等效替代法求灯正常发光时的电阻，故设计的实验方案如下
①[7]只闭合开关S1，移动变阻器的滑片P，使电压表示数为2.5V；
②[8]断开S1、闭合S2，调节电阻箱，当电压表示数为2.5V时，读出电阻箱连入电路的阻值R0；
③[9]小灯泡额定功率的表达式
23．阅读短文，回答问题
LED灯制冷片
LED灯相对于传统光源具有体积小、光效高、节约能源、使用寿命长等优点，成为照明的首选产品。但就目前而言，LED灯电光转化效率仅有20%，剩下的能量白白耗散掉，使自身温度升高，从而影响使用寿命。
研究表明，利用半导体制冷片可降低LED灯的温度。根据帕尔贴效应，将LED灯和半导体制冷片接触，只有当制冷片和直流电源连接成通路时，才可以达到制冷效果。半导体材料有P型半导体和N型半导体两种，甲图是一个半导体制冷单元的原理图，P型半导体和N型半导体的上端和铜片A连接，下端分别和铜片B连接后接到直流电源的两端，此时电路的电流方向是从N型半导体经A流向P型半导体，铜片A会从空气吸收热量，铜片B会向空气放出热量，反之，改变直流电源的正负极，铜片B会从空气吸收热量，铜片A会向空气放出热量。
半导体中有可以自由移动的电荷。通电时，电荷移动的方向与电流方向相反。由于电荷在不同的材料中具有不同的能量，当它从高能量状态向低能量状态运动时放出热量；从低能量状态向高能量状态运动时吸收热量。
实验发现，改变半导体制冷片两端电压，得到正在工作的LED灯平均温度随时间变化的图像如图乙所示。当半导体制冷片输入电压为5V时，LED灯温度快速降低至27℃，之后LED灯持续放热，温度上升至44℃进入稳定状态。断开所有电源，半导体制冷片和LED灯均停止工作，LED灯温度突然跃升到48℃，然后下降到室温。
（1）LED灯发光时，将电能转化为光能外，还转化为______能；
（2）为了延长LED灯的使用寿命，应该将LED灯和甲图的铜片______（A/B）紧密接触；
（3）只对调甲图中电源的正负极，则第（2）问中的LED灯______（能/不能）被正常制冷；
（4）根据制冷片在不同电压下LED灯温度随时间变化的图像，下列说法错误的是______；
A．使用半导体制冷片后，不同电压下LED灯温度均有下降
B．图甲电路中半导体制冷片两端的电压为0V时，LED灯的温度为60℃
C．接通电路后，图甲电路的P型半导体中的电荷移动方向向下
D．加在半导体制冷片两端的电压为6V时，冷却效果比8V差
（5）半导体制冷片开始工作到断开所有电源，LED灯的平均温度的变化趋势随制冷片的通电时间变化关系图像可粗略表示为______
A． B．
C． D．
【答案】 内 A 不能 C C
【解析】（1）[1]用电器接通电源后，都伴有热量产生，将电能转化为内能，LED灯发光时，将电能转化为光能外，还有部分电能转化为内能。
（2）[2]甲图电路中，铜片A会从空气吸收热量，铜片B会向空气放出热量，为了降低温度应将LED灯和甲图的铜片A紧密接触。
（3）[3]由题意可知改变直流电源的正负极，改变电流方向，铜片B会从空气吸收热量，铜片A会向空气放出热量，不能对LED灯正常制冷。
（4）[4]A．当半导体两端的电压为0V时，温度为60℃，其它电压下的温度均低于60℃，故A正确，不符合题意。
B．当半导体两端的电压为0V时，温度为60℃，故B正确，不符合题意。
C．接通电路后，图甲电路的P型半导体中的电流方向是从N型半导体经A流向P型半导体，则P型半导体中的自由电子应由P型半导流向N型半导体经A，故C错误，符合题意。
D．加在半导体制冷片两端的电压为6V时温度为56℃，8V时温度为52℃，加在半导体制冷片两端的电压为6V时，冷却效果比8V差，故D正确，不符合题意。
故选C。
（5）[5]根据最后一段内容，当半导体制冷片输入电压为5V时，LED灯温度快速降低至27℃，之后LED灯持续放热，温度上升至44℃进入稳定状态，断开所有电源，半导体制冷片和LED灯均停止工作，LED灯温度突然跃升到48℃，然后下降到室温。温度先下降，后升高，然后迅速升高，断开所有电源后，LED灯温度突然跃升到48℃，然后下降到室温不变，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
四、计算题（24题6分，25题8分，26题8分，共22分）
24．一台电热水器的铭牌上标有“220V 2000W”字样，电热水器中装有50kg的水，将这些水从20℃加热到30℃电热器正常工作了20min，。求：
（1）这些水从20℃加热到30℃需要吸收的热量；
（2）该电热器的的效率（保留百分号前一位小数）。
【答案】（1）2.1×106J；（2）87.5%
【解析】解：（1）水吸收的热量为
（2）电热水器消耗的电能为
电热水器的热效率为
答：（1）水吸收的热量是2.1×106J；
（2）电热水器的效率为87.5%。
25．图甲所示为某品牌家用热水器的简化电路图，S1是手动开关，置于热水器外部；S2是温控开关，置于热水器内部；当水温低于40℃时自动闭合，达到40℃时自动断开，R1与R2均为用来发热且阻值不变的电热丝，使用时，手动闭合开关S1，电热水器开始工作。下表为该电热水器部分参数。
（1）该热水器正常工作时，电热丝R1的阻值是多少？
（2）热水器正常加热时，通过R2的电流是多大？
（3）假设关闭家中的其它所有用电器，只让该热水器接入电路烧水5min，刚好将水箱中水温升到40℃，观察到家中电能表（如图乙所示）的转盘转过200r，则此时热水器两端的实际电压多大？
【答案】（1）220Ω；（2）10A；（3）200V
【解析】解：（1）S1闭合，S2断开时，只有R1工作，为保温挡；R1的阻值为
（2）根据表格中的数据可知，高温挡时，两个电阻都工作，低温挡时，只有R1工作，根据并联电路特点可知，各支路互不影响，所以R2的功率为
由P=UI可知，通过R2的电流是
（3）电路的总电阻为
表示电路中的用电器每消耗的电能，电能表的转盘转过1200r，则电热水器消耗的电能为
电热水器消耗的实际功率为
由于总电阻不变，根据可知，实际电压为
答：（1）该热水器正常工作时电热丝R1的阻值是220Ω；
（2）热水器正常加热时，通过R2的电流是10A；
（3）热水器两端的实际电压是200V。
26．如图甲所示是某研究小组设计的一套测量物体重力的模拟装置，0AB为水平杠杆， 0为支点，，电源电压保持不变，电流表的量程为0~0.6A，定值电阻R0的阻值为10Ω，压力传感器R固定放置， R的阻值随其所受压力F变化的关系如图17乙所示。当平板空载时，闭合开关S，电流表的示数为0.2A。（平板、压杆和杠杆的重力均忽略不计）求:
（1）电源电压；
（2）当电流表示数为0.4A时，物体的重力；
（3）在电路安全的情况下，缓慢增加平板上的物体的重力过程中，当电路消耗总功率分别达最大值和最小值时，压力传感器R消耗的电功率的比值？
【答案】（1）12V；（2）150N；（3）
【解析】解：（1）当平板空载时，压敏电阻R所受的压力为0N，根据图乙可知，此时压敏电阻的阻值为50Ω，闭合开关S，定值电阻R0与压敏电阻R串联，此时电路的总电阻为
电流表的示数为0.2A，电源电压
（2）当电流表示数为0.4A时，此时电路的总电阻为
则压敏电阻的阻值为
根据图乙可知，此时压敏电阻所受的压力为30N，根据杠杆平衡原理可知，物体的重力为
（3）根据可知，当电路中的电流最小时，电路的总功率最小，当电路中的电流最大时，电路的总功率最大；当电路消耗总功率达最大值，此时电路中的总电流最大，根据电流表的示数可知，最大的电流为0.6A，则此时的总电阻为
定值电阻的阻值为10Ω，压力传感器R的阻值为
压力传感器R消耗的电功率
当电路消耗总功率达最小值，即电路中的最小电流，即空载时，总电阻最大，电流最小，最小电流为0.2A，此时压敏电阻的阻值为50Ω，则压力传感器R消耗的电功率
压力传感器R消耗的电功率的比值
答：（1）电源电压为12V；
（2）当电流表示数为0.4A时，物体的重力为150N；
（3）当电路消耗总功率分别达最大值和最小值时，压力传感器R消耗的电功率的比值为。额定电压
220V
频率
50Hz
保温功率
220W
加热功率
2420W
水箱容量
50L
设定温度
40℃
额定电压
220V
频率
50Hz
保温功率
220W
加热功率
2420W
水箱容量
50L
设定温度
40℃
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