高频考点专题01电功率的计算-江苏省12市2023年中考物理真题按题型难易度知识点分类汇编

这是一份高频考点专题01电功率的计算-江苏省12市2023年中考物理真题按题型难易度知识点分类汇编，共27页。
\l _Tc18620 二．填空题（共5小题） PAGEREF _Tc18620 \h 2
\l _Tc18197 三．实验探究题（共1小题） PAGEREF _Tc18197 \h 4
\l _Tc28190 四．计算题（共3小题） PAGEREF _Tc28190 \h 4
\l _Tc7224 五．综合能力题（共1小题） PAGEREF _Tc7224 \h 6
\l _Tc19451 六．解答题（共3小题） PAGEREF _Tc19451 \h 6
\l _Tc25457 一．选择题（共3小题） PAGEREF _Tc25457 \h 9
\l _Tc27138 二．填空题（共5小题） PAGEREF _Tc27138 \h 12
\l _Tc27619 三．实验探究题（共1小题） PAGEREF _Tc27619 \h 15
\l _Tc28726 四．计算题（共3小题） PAGEREF _Tc28726 \h 17
\l _Tc9542 五．综合能力题（共1小题） PAGEREF _Tc9542 \h 20
\l _Tc24616 六．解答题（共3小题） PAGEREF _Tc24616 \h 21
一．选择题（共3小题）
1．（2023•常州）如图所示的电路，电源电压恒定，R0为定值电阻，Rx为滑动变阻器（A、B为其两端点）。闭合开关S，把滑动变阻器的滑片P从B端移到A端，电压表示数的变化范围是0.6V～3V，电流表示数的变化范围是0.12A～0.6A。下列说法中正确的是（ ）
A．电源电压为 6V
B．R0的阻值为 25Ω
C．Rx的最大阻值为20Ω
D．移动滑片 P，电路总功率的最小值为0.72W
2．（2023•泰州）如图所示为模拟调光灯电路，电源电压恒为9V，滑动变阻器R标有“20Ω 1A”的字样，电流表选用“0～0.6A”的量程，当滑片P移至中点时，小灯泡恰好正常发光。已知小灯泡上标有“3V 0.9W”字样（忽略温度对灯丝电阻的影响）。为保证电路安全，下列选项正确的是（ ）
A．滑动变阻器阻值的变化范围为5～20Ω
B．定值电阻的阻值为20Ω
C．电流表示数变化的范围为0.225～0.3A
D．小灯泡的最小功率为0.675W
3．（2023•无锡）用如图所示的电路测量额定电压为2.5V的小灯泡L的额定功率，调节电阻箱R，使它接入电路的阻值为4Ω，闭合开关S、S1，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表示数为2.5V，保持滑片P的位置不变，闭合开关S2，断开开关S1，此时电压表示数为1.6V，断开开关S，调节电阻箱R，使它接入电路的阻值为14Ω，闭合开关S，此时电压表示数为2.8V。则小灯泡的额定功率为（ ）
A．1.0WB．0.75WC．0.625WD．0.5W
二．填空题（共5小题）
4．（2023•盐城）小华对家庭用电情况进行了调查，了解到电能表3月底的示数为，4月底的示数为，小华家4月份的用电量为 kW•h。为了进一步利用电能表测量电暖器的电功率，小华首先断开 的开关，直至电能表上的指示灯停止闪烁，然后闭合电暖器的开关，让其正常工作3min，数出电能表指示灯闪烁了66次。对照电能表铭牌信息“1200imp/（kW•h）”，计算出电暖器实际工作时的电功率为 W。
5．（2023•常州）小明家的电能表表盘如图所示，他家同时工作的用电器总功率不能超过 W。当电路中只有电饭煲工作时，电能表指示灯在1min内闪烁80次，则电饭煲工作时的功率为 W。
6．（2023•南通）学习了家庭电路知识后，小明对家庭用电进行了调查研究。
（1）为了用电安全，电水壶应该使用 线插头；
（2）电水壶单独工作6min，标有“1200imp/（kW•h）”字样的电能表指示灯闪烁了120次，该电水壶消耗的电能为 kW•h，电功率为 W。此过程消耗的电能相当于完全燃烧 g酒精放出的热量；（q酒精＝3.0×107J/kg）
（3）规格为“220V，60W”的白炽灯与“220V，8W”的LED灯正常发光时亮度相当，白炽灯正常发光效率约为12%，则LED灯正常发光效率约为 %。
7．（2023•宿迁）某型号电饭锅有“高温烧煮”和“保温焖饭”两挡，其电路如图所示。当开关S置于1时，电流表示数为5A，此时电饭锅处于 挡，在此挡位下加热2.2kg的水，使其温度升高10℃，用时100s，电饭锅的加热效率为 ；当开关S置于2时，电流表的示数为0.1A，R的阻值为 Ω。若从做饭快的角度考虑，应选择功率更 的电饭锅。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
8．（2023•宿迁）学校走廊的吸顶灯不亮了，其内部结构如图甲所示，主要由电源模块和21颗相同的LED灯珠串联组成，电路如图乙所示（灯泡符号表示LED灯珠，省略号表示未画出的灯珠）。通过查阅资料获得该吸顶灯的信息如下：单个LED灯珠的额定电流为0.3A，额定电压为3.3V。电源模块输出的电压U可在40～90V范围内变化，从而使输出电流恒定为0.3A。
（1）通过检查，发现AB间的LED灯珠发生了 故障，导致所有灯珠都不亮；
（2）用一根导线将AB两点连接起来，接通电源后，该吸顶灯又亮了，这些发光的灯珠 （选填“能”或“不能”）正常发光，此时吸顶灯的功率为 W。
三．实验探究题（共1小题）
9．（2023•镇江）在测量小灯泡额定功率的实验中，小兵连接的电路如图1所示。图2中图线a是V与A示数间的关系图线，图线b是一只定值电阻R0的U﹣I图线。电源电压U恒为3V，小灯泡L的额定电压为2.5V。则：
（1）L的额定功率为 W。
（2）图线a对应的过程中，R的调节范围为 Ω。
（3）若将R替换成R0，则L工作时的阻值为 Ω。
（4）若将R替换成与L相同的小灯泡，则根据图线可求得电路消耗的总功率约为 W。
四．计算题（共3小题）
10．（2023•盐城）图甲是小明同学为学校草坪设计的一款自动注水、喷淋系统的电路图。控制电路的电源电压U1＝12V，RF为压敏电阻，放置在注水系统水箱底部，其阻值随压力的增大而减小。图乙是受控电路中电流随时间变化的关系图像。当通过电磁铁线圈的电流为0.1A时，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作，电磁铁线圈的电阻忽略不计。
（1）当衔铁恰好被吸下时，求电阻RF的阻值。
（2）求喷淋系统的电功率。
（3）求500s内注水系统消耗的电能。
11．（2023•南通）如图所示，灯泡L标有“6V，3W”的字样，定值电阻R＝10Ω，滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω，闭合开关S。将开关S1拨至2，滑片P移至a端，灯泡正常发光。
（1）求灯泡正常发光时的电流；
（2）滑片P移至b端，开关S1拨至1，求定值电阻R工作10min产生的热量；
（3）接着将开关S拨回2，电流表示数为0.24A，求此时灯泡的功率。
12．（2023•徐州）如图所示电路，灯泡L标有“6V 3W”字样，R2的阻值为10Ω。只闭合开关S时，灯泡正常发光；开关S、S1、S2都闭合时，电流表的示数为2.4A。求：
（1）灯泡的额定电流；
（2）R1的阻值。
五．综合能力题（共1小题）
13．（2023•淮安）小明设计了如图所示的水温控制模拟装置，发热电阻和热敏电阻R均处于水箱中，热敏电阻的阻值随温度的变化情况如下表所示。控制电路的电源电压U＝24V，R0＝300Ω，受控电路的电源电压为220V，发热电阻的阻值为48.4Ω，电磁继电器线圈电阻忽略不计。当水箱中温度达到50℃时停止加热，当温度低于30℃时重新开始加热。
（1）受控电路工作时，发热电阻的功率为 W。
（2）水箱中温度达到50℃时，控制电路中的电流为 A。
（3）若将R0更换为200Ω的定值电阻，水箱中温度达到 ℃时停止加热。
六．解答题（共3小题）
14．（2023•镇江）某水位报警器如图所示：光敏电阻R和光源正对安装在水池侧壁等高处。R接收到光源发出的光时阻值为20Ω，未接收到光时阻值为120Ω。R0为电阻箱，Q为边长5cm的正方体浮子，密度为0.6g/cm3，当池内水面缓慢上升至某处时，浮子将挡住射向R的光线，报警铃声响起。当线圈中的电流I≥0.04A时，铁质开关K被吸上，反之被释放。电源电压U＝12V，不计线圈电阻，g取10N/kg。
（1）Q的质量为 g，它缓慢上升时受到的浮力为 N，露出水面的高度为 cm。
（2）如图所示，为保证开始报警时的液面位置MN与R之间高度差h0≥3cm，需要对装置进行适当的调整，下列措施可行的是 。（有多个选项正确）
A.仅换用密度小些的材料制作浮子
B.仅将池内水换为密度小些的液体
C.仅将浮子的边长增大一些
D.仅将浮子做成厚度均匀的空心正方体
（3）在该装置能实现其功能的前提下：
①求电阻箱R0接入电路的阻值应满足的条件。
②在满足①问的条件下，求光敏电阻R消耗的电功率范围。
15．（2023•泰州）小华查看家中电炖锅的说明书后发现：电炖锅有低温、中温、高温三挡；电阻R2＝60.5Ω，R1＝4R2，该电炖锅的原理图如图所示。请解答：
（1）闭合开关S、S1，电炖锅处于 挡。
（2）电炖锅高温挡的额定功率为多大？
（3）正常工作时，使用电炖锅高温挡加热10min，可将一锅1.5kg的汤从20℃加热到100℃，电炖锅的加热效率是多少？[汤的比热容取4×103J/（kg•℃）]
16．（2023•连云港）如图甲所示为一台电热水器，下表为该热水器的铭牌，其中高温挡的额定功率模糊不清。图乙为该电热水器的内部简化电路，R1、R2为电热丝（阻值未知），S1、S2为挡位开关，S2只能在a、b之间切换。电热水器在使用过程中会有漏电危险，当发生漏电时，电流会沿着水管经过喷头流过人体而发生触电事故。为防止触电事故发生，该电热水器在出水口处串接了一个“隔电墙”（见图甲）。“隔电墙”内部是一个螺旋状绝缘通道（如图丙所示），已知电源电压为220V。求：
（1）高温挡的额定功率（计算结果保留整数）；
（2）为确保安全，要求淋浴时通过人体的漏电电流不超过0.2mA，则该“隔电墙”的电阻值至少为多大？（计算时忽略人体的电阻值）
（3）说明“隔电墙”的内部做成螺旋状的原因。
高频考点专题01电功率的计算-江苏省12市2023年中考物理真题按题型难易度知识点分类汇编
参考答案与试题解析
一．选择题（共3小题）
1．（2023•常州）如图所示的电路，电源电压恒定，R0为定值电阻，Rx为滑动变阻器（A、B为其两端点）。闭合开关S，把滑动变阻器的滑片P从B端移到A端，电压表示数的变化范围是0.6V～3V，电流表示数的变化范围是0.12A～0.6A。下列说法中正确的是（ ）
A．电源电压为 6V
B．R0的阻值为 25Ω
C．Rx的最大阻值为20Ω
D．移动滑片 P，电路总功率的最小值为0.72W
【答案】C
【解答】解：A、把滑动变阻器的滑片P移到A端时，电路是R0的简单电路，故电压表测电源电压，所以电源电压为3V，故A错误；
B、当电压表的示数为3V时，电流表的示数为0.6A，根据欧姆定律可知：R0的阻值为：R0＝＝＝5Ω，故B错误；
C、当把滑动变阻器的滑片P移到B端时，电流表的示数为0.12A，它的电压为U2＝U总﹣U0＝3V﹣0.6V＝2.4V，根据欧姆定律可知，滑动变阻器的电阻Rx＝＝＝20Ω，故C正确；
D、移动滑片 P，当滑动变阻器的滑片移到B端时，此时电路的电阻最大，电功率最小，故P＝UI＝0.12A×3V＝0.36W，故D错误。
故选：C。
2．（2023•泰州）如图所示为模拟调光灯电路，电源电压恒为9V，滑动变阻器R标有“20Ω 1A”的字样，电流表选用“0～0.6A”的量程，当滑片P移至中点时，小灯泡恰好正常发光。已知小灯泡上标有“3V 0.9W”字样（忽略温度对灯丝电阻的影响）。为保证电路安全，下列选项正确的是（ ）
A．滑动变阻器阻值的变化范围为5～20Ω
B．定值电阻的阻值为20Ω
C．电流表示数变化的范围为0.225～0.3A
D．小灯泡的最小功率为0.675W
【答案】C
【解答】解：如图所示，滑动变阻器R、定值电阻R0、小灯泡L串联，电流表测电路中的电流，
A.已知小灯泡上标有“3V 0.9W”字样，故小灯泡额定电流I额＝＝，故电路中最大电流为0.3A，
当滑片P移至中点时，小灯泡恰好正常发光，此时电流为0.3A，故此时滑动变阻器的阻值为最小值，已知滑动变阻器规格为20Ω 1A，中点时的阻值为10Ω，故滑动变阻器阻值的变化范围为10～20Ω，故A错误。
B.已知滑动变阻器滑片P在中点时阻值为10Ω，电路中的电流为0.3A，小灯泡电压为3V，由欧姆定律得滑动变阻器两端电压为UR＝IR＝0.3A×10Ω＝3V，又已知电源电压为9V，故定值电阻R0的电压U0＝U﹣UL﹣UR＝9V﹣3V﹣3V＝3V，由欧姆定律得R0＝＝，故B错误。
C.当滑动变阻器R滑动至阻值最大处时，电流表为最小值，小灯泡的阻值RL＝＝，由欧姆定律得I′＝＝＝0.225A，已知电流最大电流为0.3A，故电流表示数变化的范围为0.225～0.3A，故C正确。
D.由P＝I2R可知，当电路电流最小时，小灯泡功率最小，已知最小电流为0.225A，根据P＝I2RL＝（0.225A）2×10Ω＝0.50625W，故D错误。
故答案为：C。
3．（2023•无锡）用如图所示的电路测量额定电压为2.5V的小灯泡L的额定功率，调节电阻箱R，使它接入电路的阻值为4Ω，闭合开关S、S1，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表示数为2.5V，保持滑片P的位置不变，闭合开关S2，断开开关S1，此时电压表示数为1.6V，断开开关S，调节电阻箱R，使它接入电路的阻值为14Ω，闭合开关S，此时电压表示数为2.8V。则小灯泡的额定功率为（ ）
A．1.0WB．0.75WC．0.625WD．0.5W
【答案】C
【解答】解：闭合开关S、S2，断开开关S1，滑动变阻器与电阻箱串联，电压表测电阻箱两端的电压，
当电压表示数为1.6V时，电路中的电流：I＝＝＝0.4A，
由串联电路的电压特点和欧姆定律可知，电源电压：U＝UR+U滑＝UR+IR滑＝1.6V+0.4A×R滑……①
当电压表示数为2.8V时，电路中的电流：I'＝＝＝0.2A，
电源电压：U＝UR'+U滑'＝UR'+I'R滑＝2.8V+0.2A×R滑……②
由①②解得：R滑＝6Ω，U＝4V；
闭合开关S、S1，滑动变阻器与灯泡串联，电压表测灯泡两端的电压，
由串联电路的电压特点可知，滑动变阻器两端的电压：U滑″＝U﹣U额＝4V﹣2.5V＝1.5V，
则灯泡的额定电流：I额＝I″＝＝＝0.25A，
灯泡的额定功率：P额＝U额I额＝2.5V×0.25A＝0.625W，故C正确。
故选：C。
二．填空题（共5小题）
4．（2023•盐城）小华对家庭用电情况进行了调查，了解到电能表3月底的示数为，4月底的示数为，小华家4月份的用电量为 100.4 kW•h。为了进一步利用电能表测量电暖器的电功率，小华首先断开 所有用电器 的开关，直至电能表上的指示灯停止闪烁，然后闭合电暖器的开关，让其正常工作3min，数出电能表指示灯闪烁了66次。对照电能表铭牌信息“1200imp/（kW•h）”，计算出电暖器实际工作时的电功率为 1100 W。
【答案】100.4；所有用电器；1100。
【解答】解：小华家4月份的用电量为：W＝4421.6kW•h﹣4321.2kW•h＝100.4kW•h。
为了进一步利用电能表测量电暖器的电功率，小华首先断开所有用电器的开关，直至电能表上的指示灯停止闪烁，然后闭合电暖器的开关，让其正常工作3min，数出电能表指示灯闪烁了66次。
此时电暖器消耗的电能为：＝1.98×105J。
该电暖器的实际工作时的电功率为：。
故答案为：100.4；所有用电器；1100。
5．（2023•常州）小明家的电能表表盘如图所示，他家同时工作的用电器总功率不能超过 8800 W。当电路中只有电饭煲工作时，电能表指示灯在1min内闪烁80次，则电饭煲工作时的功率为 1500 W。
【答案】8800；1500。
【解答】解：（1）由图可知他家同时工作用电器的最大总功率P大＝UI大＝220V×40A＝8800W，用电器总功率不能超过8800W；
（2）3200imp/（kW•h）表示电路中用电器每消耗1kW•h电能，电能表指示灯闪烁3200次；
闪烁80次时电饭煲消耗的电能W＝×1kW•h＝0.025kW•h＝0.025×3.6×106J＝9×104J，所用时间t＝1min＝60s，电饭煲的电功率P＝＝＝1500W。
故答案为：8800；1500。
6．（2023•南通）学习了家庭电路知识后，小明对家庭用电进行了调查研究。
（1）为了用电安全，电水壶应该使用 三 线插头；
（2）电水壶单独工作6min，标有“1200imp/（kW•h）”字样的电能表指示灯闪烁了120次，该电水壶消耗的电能为 0.1 kW•h，电功率为 1000 W。此过程消耗的电能相当于完全燃烧 12 g酒精放出的热量；（q酒精＝3.0×107J/kg）
（3）规格为“220V，60W”的白炽灯与“220V，8W”的LED灯正常发光时亮度相当，白炽灯正常发光效率约为12%，则LED灯正常发光效率约为 90 %。
【答案】（1）三；（2）0.1；1000；12；（3）90。
【解答】解：（1）为了用电安全，电水壶应该使用三线插头。
（2）该电水壶消耗的电能为：；
电功率为：。
根据W＝Q放＝mq得到：需要燃烧酒精的质量为：。
（3）根据题意有：60W×12%＝8W×η；解得：η＝90%。
故答案为：（1）三；（2）0.1；1000；12；（3）90。
7．（2023•宿迁）某型号电饭锅有“高温烧煮”和“保温焖饭”两挡，其电路如图所示。当开关S置于1时，电流表示数为5A，此时电饭锅处于 高温烧煮 挡，在此挡位下加热2.2kg的水，使其温度升高10℃，用时100s，电饭锅的加热效率为 84% ；当开关S置于2时，电流表的示数为0.1A，R的阻值为 2156 Ω。若从做饭快的角度考虑，应选择功率更 高 的电饭锅。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
【答案】高温烧煮；84%；2156；高。
【解答】解：（1）当开关S置于1挡时，电阻R短路，为R0的简单电路，当开关S置于2挡时，两电阻串联，由于串联电阻总电阻大于其中任一电阻，所以根据P＝可知，开关S置于1挡时，电路电阻最小，电路消耗的电功率最大，即电饭锅处于高温烧煮挡；
（2）高温烧煮挡加热100s，消耗电能为：
W＝UI高温t＝220V×5A×100s＝1.1×105J；
加热2.2kg的水，使其温度升高10℃，水吸收的热量为：
Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×2.2kg×10℃＝9.24×104J；
该电饭锅的热效率为：
η＝×100%＝×100%＝84%；
（3）当开关S置于1挡时，电阻R短路，为R0的简单电路，此时电流表示数为5A，那么R0的阻值为：
R0＝＝＝44Ω，
当开关S置于“2”挡时，电路的为串联电路，此时电路总电阻为：
R总＝＝＝2200Ω，
那么R电阻为：
R＝R总﹣R0＝2200Ω﹣44Ω＝2156Ω，
（4）做一次饭需要消耗的热量一定，由W＝Pt可知，若做饭快，即用时少，应选择功率更高的电饭锅。
故答案为：高温烧煮；84%；2156；高。
8．（2023•宿迁）学校走廊的吸顶灯不亮了，其内部结构如图甲所示，主要由电源模块和21颗相同的LED灯珠串联组成，电路如图乙所示（灯泡符号表示LED灯珠，省略号表示未画出的灯珠）。通过查阅资料获得该吸顶灯的信息如下：单个LED灯珠的额定电流为0.3A，额定电压为3.3V。电源模块输出的电压U可在40～90V范围内变化，从而使输出电流恒定为0.3A。
（1）通过检查，发现AB间的LED灯珠发生了 断路 故障，导致所有灯珠都不亮；
（2）用一根导线将AB两点连接起来，接通电源后，该吸顶灯又亮了，这些发光的灯珠 能 （选填“能”或“不能”）正常发光，此时吸顶灯的功率为 66 W。
【答案】（1）断路；（2）能；66。
【解答】解：（1）吸顶灯是由21颗相同的LED灯珠串联组成，所有灯珠不亮，说明电路中没有电流通过，根据串联电路中各用电器工作时相互影响可知，可能是AB间的LED灯珠发生了断路；
（2）电源模块输出的电压U可在40～90V范围内变化，从而使输出电流恒定为0.3A；所以AB两点一个灯珠坏了，用导线将AB两点连接起来，电源模块会调节输出电压，使得灯珠可以正常发光；
单个LED灯珠的额定电压为3.3V，AB间的LED灯珠被短路后，20个灯珠串联接入电路中，
由串联电路的电压特点可知，电源模块的输出电压：U＝20U额＝20×3.3V＝66V，
吸顶灯输出电流恒定为0.3A，故此时吸顶灯的功率为：P＝U源I＝220V×0.3A＝66W。
故答案为：（1）断路；（2）能；66。
三．实验探究题（共1小题）
9．（2023•镇江）在测量小灯泡额定功率的实验中，小兵连接的电路如图1所示。图2中图线a是V与A示数间的关系图线，图线b是一只定值电阻R0的U﹣I图线。电源电压U恒为3V，小灯泡L的额定电压为2.5V。则：
（1）L的额定功率为 0.625 W。
（2）图线a对应的过程中，R的调节范围为 25～2 Ω。
（3）若将R替换成R0，则L工作时的阻值为 6 Ω。
（4）若将R替换成与L相同的小灯泡，则根据图线可求得电路消耗的总功率约为 0.6 W。
【答案】（1）0.625；（2）25～2；（3）6；（4）0.6。
【解答】解：（1）由图1可知，灯泡和滑动变阻器串联，电压表并联在滑动变阻器两端，电流表串联电路中的电流；由图2可知，图线a是滑动变阻器的电压与电流关系图线；当灯泡两端电压为2.5V时，根据串联电路电压规律，滑动变阻器两端电压为3V﹣2.5V＝0.5V，由图2可知，此时电路中的电流为0.25A，根据串联电路电流特点可知，灯泡额定电流为0.25A，则灯泡额定功率为：
PL＝ULIL＝2.5V×0.25A＝0.625W；
（2）由图2可知，当滑动变阻器两端电压为2.5V时，通过滑动变阻器的电流为0.1A，此时滑动变阻器的阻值为：
R滑1＝＝＝25Ω，
同理，当滑动变阻器两端电压为0.5V时，通过滑动变阻器的电流为0.25A，此时滑动变阻器的阻值为：
R滑2＝＝＝2Ω，
故图线a对应的过程中，R的调节范围为25～2Ω；
（3）根据串联电路特点，由图2中图线a可知，当滑动变阻器两端电压为2.5V时，灯泡两端的电压为3V﹣2.5V＝0.5V，通过的电流为0.10A，记为A点，
当滑动变阻器两端电压为1.5V时，灯泡两端的电压为3V﹣1.5V＝1.5V，通过的电流为0.2A，记为B点；
当滑动变阻器两端电压为0.5V时，灯泡两端的电压为3V﹣0.5V＝2.5V，通过的电流为0.25A，记为C点，通过A、B、C三点在图2中画出灯泡的I﹣U图线，如下图所示：
，
若将R替换成R0，由灯泡的I﹣U图线可知，当电流为0.125A时，灯泡两端电压为0.75V，R0两端电压为2.25V，灯泡与R0两端电压之和等于电源电压，则L工作时的阻值为：
R＝＝＝6Ω；
（4）若将R替换成与L相同的小灯泡，根据串联分压原理可知，此时每个灯泡两端为1.5V，由图2中灯泡I﹣U图线可知，此时电路中的电流约为0.2A，则电路消耗的总功率约为：
P'＝UI''＝3V×0.2A＝0.6W。
故答案为：（1）0.625；（2）25～2；（3）6；（4）0.6。
四．计算题（共3小题）
10．（2023•盐城）图甲是小明同学为学校草坪设计的一款自动注水、喷淋系统的电路图。控制电路的电源电压U1＝12V，RF为压敏电阻，放置在注水系统水箱底部，其阻值随压力的增大而减小。图乙是受控电路中电流随时间变化的关系图像。当通过电磁铁线圈的电流为0.1A时，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作，电磁铁线圈的电阻忽略不计。
（1）当衔铁恰好被吸下时，求电阻RF的阻值。
（2）求喷淋系统的电功率。
（3）求500s内注水系统消耗的电能。
【答案】（1）当衔铁恰好被吸下时，电阻RF的阻值是120Ω。
（2）喷淋系统的电功率是220W。
（3）500s内注水系统消耗的电能8.8×104J。
【解答】解：（1）U1＝12V，I＝0.1A，电磁铁线圈的电阻忽略不计，
RF＝＝＝120Ω，
（2）根据电路图知，喷淋系统始终工作，而注水系统会停止工作，根据并联不相互影响，喷淋系统的电流为1A；
电功率P＝UI'＝220V×1A＝220W；
（3）根据并联电路的电流规律知，注水系统的电流I'＝2A﹣1A＝1A；
500s内注水系统工作400s，消耗的电能W＝UIt＝220V×1A×400s＝8.8×104J；
答：（1）当衔铁恰好被吸下时，电阻RF的阻值是120Ω。
（2）喷淋系统的电功率是220W。
（3）500s内注水系统消耗的电能8.8×104J。
11．（2023•南通）如图所示，灯泡L标有“6V，3W”的字样，定值电阻R＝10Ω，滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω，闭合开关S。将开关S1拨至2，滑片P移至a端，灯泡正常发光。
（1）求灯泡正常发光时的电流；
（2）滑片P移至b端，开关S1拨至1，求定值电阻R工作10min产生的热量；
（3）接着将开关S拨回2，电流表示数为0.24A，求此时灯泡的功率。
【答案】（1）灯泡正常发光时的电流为0.5A；
（2）滑片P移至b端，开关S1拨至1，定值电阻R工作10min产生的热量为240J；
（3）接着将开关S拨回2，电流表示数为0.24A，此时灯泡的功率为0.288W。
【解答】解：（1）由P＝UI可得，灯泡正常发光时的电流；
（2）闭合开关S，将开关S1拨至2，滑片P移至a端时，定值电阻R被短路，滑动变阻器接入电路中的电阻为零，电路中只有灯泡L工作，由灯泡正常发光，可知电源电压U＝U额＝6V；
滑片P移至b端，开关S1拨至1，滑动变阻器接入电路的阻值为最大阻值，灯泡L被短路，电阻R与滑动变阻器R1串联，根据Q＝I2Rt可得，定值电阻R工作10min产生的热量：
Q＝I2Rt＝＝＝240J
（3）接着将开关S拨回2，灯泡L与滑动变阻器R1串联，电流表测量电路中的电流，
由U＝IR可得，滑动变阻器两端的电压：U1＝I实R1＝0.24A×20Ω＝4.8V，
由串联电路的电压特点可知，灯泡L两端的实际电压U实＝U﹣U1＝6V﹣4.8V＝1.2V，
此时灯泡的功率：P实＝U实I实＝1.2V×0.24A＝0.288W。
答：（1）灯泡正常发光时的电流为0.5A；
（2）滑片P移至b端，开关S1拨至1，定值电阻R工作10min产生的热量为240J；
（3）接着将开关S拨回2，电流表示数为0.24A，此时灯泡的功率为0.288W。
12．（2023•徐州）如图所示电路，灯泡L标有“6V 3W”字样，R2的阻值为10Ω。只闭合开关S时，灯泡正常发光；开关S、S1、S2都闭合时，电流表的示数为2.4A。求：
（1）灯泡的额定电流；
（2）R1的阻值。
【答案】（1）灯泡的额定电流为0.5A；
（2）R1的阻值为6Ω或20Ω。
【解答】解：（1）灯泡的额定电流I额＝＝＝0.5A；
（2）只闭合开关S时，灯泡L与定值电阻R1串联，灯泡正常发光，则UL＝U额＝6V，此时电流I＝I额＝0.5A；
电源电压U总＝UL+IR1＝6V+0.5AR1……①；
开关S、S1、S2都闭合时，灯泡被局部短路，定值电阻R1和R2并联，电流表测干路电流，电流表的示数为2.4A，故干路电流I'＝2.4A；
并联电路的总电阻为R，则由＝+知R＝＝，
电源电压U总＝I'R＝2.4A×……②
联立方程①②，
解得：R1＝6Ω或R'1＝20Ω。
答：（1）灯泡的额定电流为0.5A；
（2）R1的阻值为6Ω或20Ω。
五．综合能力题（共1小题）
13．（2023•淮安）小明设计了如图所示的水温控制模拟装置，发热电阻和热敏电阻R均处于水箱中，热敏电阻的阻值随温度的变化情况如下表所示。控制电路的电源电压U＝24V，R0＝300Ω，受控电路的电源电压为220V，发热电阻的阻值为48.4Ω，电磁继电器线圈电阻忽略不计。当水箱中温度达到50℃时停止加热，当温度低于30℃时重新开始加热。
（1）受控电路工作时，发热电阻的功率为 1000 W。
（2）水箱中温度达到50℃时，控制电路中的电流为 0.06 A。
（3）若将R0更换为200Ω的定值电阻，水箱中温度达到 40 ℃时停止加热。
【答案】（1）1 000；（2）0.06；（3）40。
【解答】解：（1）受控电路工作时，发热电阻的功率为：。
（2）水箱中温度达到50℃时，此时热敏电阻的电阻为100Ω，根据欧姆定律，控制电路中的电流为：。
（3）若将R0更换为200Ω的定值电阻，电磁继电器的启动电流不变，此时控制电路的总电阻为：；
热敏电阻的阻值为400Ω﹣200Ω＝200Ω，查表知：此时对应的温度为40℃。
故答案为：（1）1 000；（2）0.06；（3）40。
六．解答题（共3小题）
14．（2023•镇江）某水位报警器如图所示：光敏电阻R和光源正对安装在水池侧壁等高处。R接收到光源发出的光时阻值为20Ω，未接收到光时阻值为120Ω。R0为电阻箱，Q为边长5cm的正方体浮子，密度为0.6g/cm3，当池内水面缓慢上升至某处时，浮子将挡住射向R的光线，报警铃声响起。当线圈中的电流I≥0.04A时，铁质开关K被吸上，反之被释放。电源电压U＝12V，不计线圈电阻，g取10N/kg。
（1）Q的质量为 75 g，它缓慢上升时受到的浮力为 0.75 N，露出水面的高度为 2 cm。
（2）如图所示，为保证开始报警时的液面位置MN与R之间高度差h0≥3cm，需要对装置进行适当的调整，下列措施可行的是 ACD 。（有多个选项正确）
A.仅换用密度小些的材料制作浮子
B.仅将池内水换为密度小些的液体
C.仅将浮子的边长增大一些
D.仅将浮子做成厚度均匀的空心正方体
（3）在该装置能实现其功能的前提下：
①求电阻箱R0接入电路的阻值应满足的条件。
②在满足①问的条件下，求光敏电阻R消耗的电功率范围。
【答案】（1）75；0.75；2；（2）ACD；（3）①电阻箱R0接入电路的阻值应满足的条件：180Ω＜R≤280Ω；
②在满足①问的条件下，未报警时，光敏电阻R消耗的电功率范围：0.032W≤P＜0.072W；报警时，光敏电阻R消耗的电功率范围：0.108W≤P＜0.192W。
【解答】解：（1）Q的体积：VQ＝（5cm）3＝125cm3，
Q的质量：mQ＝ρQVQ＝0.6g/cm3×125cm3＝75g；
根据图示可知，物体Q处于漂浮，此时浮力等于重力，受到的浮力：
F浮＝G＝mQg＝75×10﹣3kg×10N/kg＝0.75N；
由F浮＝ρ水gV排可知，Q排开水的体积：
V排＝＝＝7.5×10﹣5m3＝75cm3，
由V＝Sh可得，Q浸入水中的深度：
h＝＝＝3cm，
因此露出水面的高度为：h露＝hQ﹣h＝5cm﹣3cm＝2cm；
（2）如图所示，为保证开始报警时的液面位置MN与R之间高度差h0≥3cm，则应在液面到达MN处时，浮子露出水面的高度h露′≥3cm，
AD、仅换用密度小些的材料制作浮子、仅将浮子做成厚度均匀的空心正方体，由m＝ρV可知，浮子的质量变小，重力变小，漂浮时受到的浮力变小，故排开液体的体积变小，Q浸入水中的深度变小，露出水面的高度将变大，AD符合条件；
B、仅将池内水换为密度小些的液体，浮子重力不变，漂浮时受到的浮力不变，液体密度变小，由F浮＝ρ液gV排可知，排开液体的体积变大，Q浸入水中的深度变大，露出水面的高度将变小，B不符合条件；
C、仅将浮子的边长增大一些，由（1）计算可知，露出水面的高度仍为正方体浮子高度的，浮子的边长增大，能符合在液面到达MN处时，浮子露出水面的高度增大的要求，C符合条件；
故选：ACD；
（3）①未报警时，R＝20Ω，I≥0.04A，
当I＝0.04A 时，R0阻值最大：R0max＝﹣R＝﹣20Ω＝280Ω，
报警时，R＝120Ω，I＜0.04A，
当I＝0.04A 时，R0阻值最小：R0min＝﹣R＝﹣120Ω＝180Ω，
故电阻箱R0接入电路的阻值应满足的条件：180Ω＜R≤280Ω；
②未报警时，R＝20Ω，
当 R0min＝180Ω 时，控制电路电流最大值为：Imax＝＝＝0.06A，
光敏电阻R消耗的电功率最大：
；
当 R0max＝280Ω 时，控制电路电流最小值为：Imin＝＝＝0.04A，
光敏电阻R消耗的电功率最小：
；
故未报警时，光敏电阻R消耗的电功率范围：0.032W≤P＜0.072W；
报警时，R＝120Ω，
当 R0min＝180Ω时，控制电路电流最大值为：Imax＝＝＝0.04A，
光敏电阻R消耗的电功率最大：
＝0.192W；
当 R0max＝280Ω 时，控制电路电流最小值为：Imin＝＝＝0.03A，
光敏电阻R消耗的电功率最小：
＝0.108W；
故报警时，光敏电阻R消耗的电功率范围：0.108W≤P＜0.192W。
故答案为：（1）75；0.75；2；（2）ACD；（3）①电阻箱R0接入电路的阻值应满足的条件：180Ω＜R≤280Ω；
②在满足①问的条件下，未报警时，光敏电阻R消耗的电功率范围：0.032W≤P＜0.072W；报警时，光敏电阻R消耗的电功率范围：0.108W≤P＜0.192W。
15．（2023•泰州）小华查看家中电炖锅的说明书后发现：电炖锅有低温、中温、高温三挡；电阻R2＝60.5Ω，R1＝4R2，该电炖锅的原理图如图所示。请解答：
（1）闭合开关S、S1，电炖锅处于 低温 挡。
（2）电炖锅高温挡的额定功率为多大？
（3）正常工作时，使用电炖锅高温挡加热10min，可将一锅1.5kg的汤从20℃加热到100℃，电炖锅的加热效率是多少？[汤的比热容取4×103J/（kg•℃）]
【答案】（1）低温；
（2）电炖锅高温挡的额定功率为1000W；
（3）电炖锅的加热效率是80%。
【解答】解：
（1）由图可知，当S、S1、S2都闭合时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路的总电阻最小，由P＝可知，此时电路的总功率最大，则电炖锅处于高温挡；
根据题意可知R1＞R2，当开关S、S1闭合、S2断开时，只有R1工作，则此时电路的总电阻最大，总功率最小，电炖锅处于低温挡；
当开关S、S2闭合、S1断开时，只有R2工作，电炖锅处于中温挡；
（2）R1的阻值：R1＝4R2＝4×60.5Ω＝242Ω，
且电炖锅处于高温挡时，R1、R2并联，
则电炖锅高温挡的额定功率：P高＝+＝+＝1000W；
（3）汤吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4×103J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝4.8×105J，
电炖锅高温挡加热10min消耗的电能：W＝P高t′＝1000W×10×60s＝6×105J，
电炖锅的加热效率：η＝＝×100%＝80%。
答：（1）低温；
（2）电炖锅高温挡的额定功率为1000W；
（3）电炖锅的加热效率是80%。
16．（2023•连云港）如图甲所示为一台电热水器，下表为该热水器的铭牌，其中高温挡的额定功率模糊不清。图乙为该电热水器的内部简化电路，R1、R2为电热丝（阻值未知），S1、S2为挡位开关，S2只能在a、b之间切换。电热水器在使用过程中会有漏电危险，当发生漏电时，电流会沿着水管经过喷头流过人体而发生触电事故。为防止触电事故发生，该电热水器在出水口处串接了一个“隔电墙”（见图甲）。“隔电墙”内部是一个螺旋状绝缘通道（如图丙所示），已知电源电压为220V。求：
（1）高温挡的额定功率（计算结果保留整数）；
（2）为确保安全，要求淋浴时通过人体的漏电电流不超过0.2mA，则该“隔电墙”的电阻值至少为多大？（计算时忽略人体的电阻值）
（3）说明“隔电墙”的内部做成螺旋状的原因。
【答案】（1）高温挡的额定功率为4889W；
（2）该“隔电墙”的电阻值至少为1.1×106Ω；
（3）“隔电墙”的内部做成螺旋状是为了增加水流的长度，以达到增大电阻，减小电流的目的。
【解答】解：（1）由电功率P＝UI＝可知，在电源电压U＝220V一定时，电阻越大电功率越小，电阻越小电功率越大，
由图乙电路图可知，当开关S1断开、S2接b时，电阻R1、R2串联接入电路，电路中的电阻最大，
电路中的最大电阻R总＝＝＝40Ω，
由图乙开关和电阻位置可知，当S1闭合，S2接b时，只有电阻R1接入电路时为中温挡，
中温挡时电阻R1＝＝＝22Ω，
电阻R2＝R总﹣R1＝40Ω﹣22Ω＝18Ω，
当S1闭合、S2接a时，电阻R1、R2并联接入电路，为高温挡，
由并联电路特点
可知高温挡总功率P＝P1+P2＝＝2200W+＝2200W+2689W＝4889W；
（2）由题意可知，当发生漏电时，电流会沿着水管经过喷头流过人体而发生触电事故，即电流依次经过电阻和人体，电流只有一条路径，“隔电墙”的电阻和人体为串联；
由于忽略人体的电阻值，故当淋浴时通过人体的漏电电流不超过0.2mA时，“隔电墙”的电阻两端电压为220V，
“隔电墙”的电阻最大值R＝＝＝1.1×106Ω；
（3）在设计隔电墙时，一般会尽量增加水流的长度，以达到增大电阻，减小电流的目的，如图丙，将水流路径设计成螺旋线结构来增加水流的长度。
故答案为：（1）高温挡的额定功率为4889W；
（2）该“隔电墙”的电阻值至少为1.1×106Ω；
（3）“隔电墙”的内部做成螺旋状是为了增加水流的长度，以达到增大电阻，减小电流的目的。 温度T/℃
20
30
40
50
60
电阻R/Ω
700
400
200
100
50
××牌电热水器
额定电压
220V
额定功率
高温挡

中温挡
2200W
低温挡
1210W
电源频率
50Hz
温度T/℃
20
30
40
50
60
电阻R/Ω
700
400
200
100
50
××牌电热水器
额定电压
220V
额定功率
高温挡
4889W
中温挡
2200W
低温挡
1210W
电源频率
50Hz