高频考点专题02欧姆定律的应用-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02欧姆定律的应用-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32页。试卷主要包含了、低压电源等组成等内容，欢迎下载使用。
TOC \ "1-1" \h \u \l _Tc8880 一．选择题（共4小题） PAGEREF _Tc8880 \h 1
\l _Tc28732 二．填空题（共3小题） PAGEREF _Tc28732 \h 3
\l _Tc19908 三．计算题（共4小题） PAGEREF _Tc19908 \h 4
\l _Tc27538 四．综合能力题（共1小题） PAGEREF _Tc27538 \h 5
\l _Tc5154 五．解答题（共3小题） PAGEREF _Tc5154 \h 6
\l _Tc25848 六．科普阅读题（共1小题） PAGEREF _Tc25848 \h 8
\l _Tc24984 一．选择题（共4小题） PAGEREF _Tc24984 \h 11
\l _Tc29243 二．填空题（共3小题） PAGEREF _Tc29243 \h 14
\l _Tc28922 三．计算题（共4小题） PAGEREF _Tc28922 \h 17
\l _Tc22074 四．综合能力题（共1小题） PAGEREF _Tc22074 \h 22
\l _Tc26544 五．解答题（共3小题） PAGEREF _Tc26544 \h 22
\l _Tc32411 六．科普阅读题（共1小题） PAGEREF _Tc32411 \h 29
一．选择题（共4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
4．（2023•连云港）如图是测量货车质量的地磅示意图，货车的质量可以通过电流表的示数转换测出，R0为定值电阻。下列说法正确的是（ ）
A．地磅的量程与R0大小无关
B．货车的质量变大时，电流表的示数变小
C．将电流表换成电压表也能测量货车的质量
D．仅增大R0，称量同一货车质量时，电流表示数变小
二．填空题（共3小题）
5．（2023•泰州）如图甲所示电路，开关S1、S2闭合后两电流表的指针均指在同一位置，示数如图乙所示，则通过R1的电流为 A，两电阻之比R1：R2＝ ；只断开开关S2，电流表A1的示数将 （变大/变小/不变）。
6．（2023•扬州）小锋设计如图所示的电路来判断梅雨季节教室里相对湿度的变化。选用的器材有：3V电源、湿度传感器（其电阻Rs的阻值随相对湿度的增大而减小）、定值电阻R＝2×103Ω、一只电压表（量程为0～3V）等。当相对湿度为40%时，Rs＝1×103Ω，电压表示数为2V，则电压表是并联在 的两端，当电压表示数变大时，教室里相对湿度在 。
7．（2023•苏州）寒冬，为给小鸡仔提供温暖的环境，小明制作了恒温箱系统，原理如图。控制电路由电磁继电器、滑动变阻器R1、热敏电阻R2（安装在恒温箱内，阻值随温度升高而显著减小）、低压电源等组成。加热电路由电源、电热丝R3和R4等组成。调好R1阻值，闭合开关S1、S2，箱内温度升高到设定值后即在小范围内波动，且降温阶段降温比较平缓。
（1）通电线圈上端是 极，温度升高时，电磁铁磁性 ；
（2）R3阻值 （大于/小于）R4阻值；
（3）将R1的阻值稍微调小一些，恒温箱控制的温度将 。
三．计算题（共4小题）
8．（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。
9．（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。
10．（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。
11．（2023•苏州）如图甲，R1阻值为20Ω，图乙为小灯泡L的U﹣I图像。闭合开关S、S1，断开S2，电流表示数为0.4A，再闭合开关S2，电流表示数变为0.6A。求：
（1）电源电压；
（2）R2的阻值；
（3）若只闭合S，1min内电阻R1产生的热量。
四．综合能力题（共1小题）
12．（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。
五．解答题（共3小题）
13．（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。
14．（2023•宿迁）图甲所示是一种自动测定水箱内水面高度的装置。电源电压恒为4.5V，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V，R0是定值电阻，R是压力传感器。R的位置固定不动，其电阻随压力的变化关系如图乙所示。杠杆AB可绕O点转动，A端悬挂一重为15N的圆柱体M，M的底面积为45cm2，高为30cm，下底面距离容器底1cm，杆B端始终压在传感器R上。AO长30cm，OB长15cm，杆重忽略不计，杆始终静止在水平位置。（ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
（1）水箱内水面高度h小于1cm时，求压力传感器R受到杆B端的压力大小。
（2）水箱内水面高度h小于1cm时，电流表的示数为0.5A，求R0的阻值。
（3）水箱内水面高度h大于1cm时，随着水面的升高，用于显示水面高度的电表示数会增大，应该选用图甲电路中的 表显示水面高度。该装置能显示水面的最大高度h最大是 cm。将支点O适当向 （选填“左”或“右”）移动，可增大该装置显示水面的最大高度h最大。
15．（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。
六．科普阅读题（共1小题）
16．（2023•南通）阅读短文，回答问题。
综合实践活动——研究制作风速仪
【提出问题】风速是气象观测中的重要参数，常用风速仪测量。风速仪工作原理是什么？怎样设计制作简易风速仪呢？
【实地学习】同学们来到气象馆，了解了杯式风速仪的工作原理。如图甲所示，质量较小的风杯可在360°任意方向的风力带动下绕轴转动，转动时传感器将风速转换成输出电流信号，再经系统处理后显示出风速值。在测量范围内电流随风速增大而均匀增大。
【设计制作】受到杯式风速仪工作原理的启发，同学们设计并制作了简易风速仪，其原理如图乙所示。
电源为恒流源，能始终提供大小恒定的电流，电流表量程为0～0.6A，R0为10Ω的定值电阻，R1为压力传感器，无风时R1受到的压力为零，有风时迎风板受到的压力能大小不变地传递给R1，R1的阻值随压力F大小变化的关系如图丙所示。读出电表示数，即可知此时的风速。
同学们通过查阅资料，知道了风压是指单位面积上垂直于气流方向的平面上所受风的压力，风压与风速的关系如下表。
【进行实验】迎风板是一块面积为0.15m2的轻质薄板，测量时风始终垂直吹在迎风板上，记录电表示数，发现风速增大，电流表示数随着增大。
【交流评价】同学们从实验制作、实验效果等方面进行交流评价。
（1）关于文中杯式风速仪，下列说法不正确的是 。
A.风吹动风杯说明风具有能量
B.转轴中使用轴承可减小摩擦
C.风杯用密度小的材料制成
D.能在60m/s风速下正常工作
（2）杯式风速仪正常工作20min，最多消耗 J的电能；某次杯式风速仪显示风速为31.4m/s，则输出的电流信号为 mA。
（3）实验中，读出简易风速仪中电流表示数为0.4A，电压表示数为8V。
①R1＝ Ω，所测的风速＝ m/s；
②恒流源提供 A的恒定电流；
③若用此简易风速仪测量16m/s的风速，则迎风板的面积至少需要 （选填“增大”或“减小”） m2。
（4）对比文中杯式风速仪，简易风速仪存在的不足之处有： （写出一点即可）。
高频考点专题02欧姆定律的应用-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4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。
4．（2023•连云港）如图是测量货车质量的地磅示意图，货车的质量可以通过电流表的示数转换测出，R0为定值电阻。下列说法正确的是（ ）
A．地磅的量程与R0大小无关
B．货车的质量变大时，电流表的示数变小
C．将电流表换成电压表也能测量货车的质量
D．仅增大R0，称量同一货车质量时，电流表示数变小
【答案】D
【解答】解：
A、由题知，货车的质量可以通过电流表的示数转换测出，所以地磅的量程与电流表示数的变化范围对应；
图中滑动变阻器与R0串联，由欧姆定律可得电流表的示数I＝，则总电压不变时，电流表示数的变化范围与R0的阻值有关，所以地磅的量程与R0大小有关，故A错误；
B、货车的质量变大时，滑动变阻器接入的电阻变小，根据欧姆定律，电流表的示数变大，故B错误；
C、将电流表换成电压表，整条电路的电流几乎为零，不能测量货车的质量，故C错误；
D、仅增大R0，称量同一货车质量时，滑动变阻器接入的阻值不变，整个电路的总阻值变大，根据欧姆定律可知，电路中的总电流变小，故电流表示数变小，故D正确。
故选：D。
二．填空题（共3小题）
5．（2023•泰州）如图甲所示电路，开关S1、S2闭合后两电流表的指针均指在同一位置，示数如图乙所示，则通过R1的电流为 1.44 A，两电阻之比R1：R2＝ 1：4 ；只断开开关S2，电流表A1的示数将 变小 （变大/变小/不变）。
【答案】见试题解答内容
【解答】解：（1）当闭合开关S1、S2后，两电阻并联，电流表A1测干路的电流，电流表A2测电阻R2电流，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，且两个电流表指针的偏转相同，
所以，电流表A2的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，通过R2的电流I2＝0.36A，电流表A1的量程为0～3A，分度值为0.1A，干路电流I＝1.8A，则通过R1的电流I1＝I﹣I2＝1.8A﹣0.36A＝1.44A；
（2）因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由I＝可得，两电阻的阻值之比：＝＝＝1：4；
（3）开关S1、S2闭合时，两电阻并联，电流表A1测干路中的电流I，
只断开开关S2时，只有R2工作，电流表A1测通过R2的电流I2，
由并联电路的电流特点可知I2＜I，所以，只断开开关S2后，电流表A1的示数将变小。
故答案为：1.44；1：4；变小。
6．（2023•扬州）小锋设计如图所示的电路来判断梅雨季节教室里相对湿度的变化。选用的器材有：3V电源、湿度传感器（其电阻Rs的阻值随相对湿度的增大而减小）、定值电阻R＝2×103Ω、一只电压表（量程为0～3V）等。当相对湿度为40%时，Rs＝1×103Ω，电压表示数为2V，则电压表是并联在 R 的两端，当电压表示数变大时，教室里相对湿度在 变大 。
【答案】R；变大。
【解答】解：（1）由图知湿度传感器Rs与定值电阻R串联，
则当相对湿度为40%时，Rs＝1×103Ω，总电阻为：R总＝Rs+R＝1×103Ω+2×103Ω＝3×103Ω，
所以，电路的电流为：
I＝＝＝1×10﹣3A；
根据I＝可得，湿度传感器Rs与定值电阻R两端的电压分别为：
Us＝IRs＝1×10﹣3A×1×103Ω＝1V，
UR＝IRR＝1×10﹣3A×2×103Ω＝2V，
已知电压表示数为2V，则电压表并联在定值电阻R的两端；
（2）当电压表示数变大时，根据I＝可知电路中的电流变大，电路中的总电阻变小；
根据串联电路的总电阻等于各用电器的电阻之和可知：电阻Rs的阻值变小；
由于电阻Rs的阻值随相对湿度的增大而减小，则教室里相对湿度的变大。
故答案为：R；变大。
7．（2023•苏州）寒冬，为给小鸡仔提供温暖的环境，小明制作了恒温箱系统，原理如图。控制电路由电磁继电器、滑动变阻器R1、热敏电阻R2（安装在恒温箱内，阻值随温度升高而显著减小）、低压电源等组成。加热电路由电源、电热丝R3和R4等组成。调好R1阻值，闭合开关S1、S2，箱内温度升高到设定值后即在小范围内波动，且降温阶段降温比较平缓。
（1）通电线圈上端是 N 极，温度升高时，电磁铁磁性 增强 ；
（2）R3阻值 小于 （大于/小于）R4阻值；
（3）将R1的阻值稍微调小一些，恒温箱控制的温度将 降低 。
【答案】（1）N；增强；（2）小于；（3）降低。
【解答】解：（1）闭合开关S1，电流从电磁铁上端流入，下端流出，由安培定则可知，线圈的上端为N极，下端为S极；
温度升高时，热敏电阻R2的阻值随温度升高而显著减小，根据欧姆定律，电路中电流变大，电磁铁的磁性增强；
（2）温度升高时，电磁铁磁性增强，吸引衔铁，使R4电路接通，此时恒温箱处于保温状态；温度降低时，电磁铁磁性减弱，衔铁在左侧弹簧作用下被拉起，使R3电路接通，此时恒温箱处于加热状态；因加热功率大于保温功率，且电源电压不变，由P＝UI＝可知，R3阻值小于R4阻值；
（3）电磁铁吸引衔铁时的电流不变，控制电路电源电压不变，根据欧姆定律可知，控制电路的总电阻不变，将R1的阻值稍微调小一些，根据电阻的串联可知，热敏电阻R2的阻值变大，因热敏电阻R2的阻值随温度升高而显著减小，故恒温箱控制的温度将降低。
故答案为：（1）N；增强；（2）小于；（3）降低。
三．计算题（共4小题）
8．（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。
9．（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。
10．（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。
11．（2023•苏州）如图甲，R1阻值为20Ω，图乙为小灯泡L的U﹣I图像。闭合开关S、S1，断开S2，电流表示数为0.4A，再闭合开关S2，电流表示数变为0.6A。求：
（1）电源电压；
（2）R2的阻值；
（3）若只闭合S，1min内电阻R1产生的热量。
【答案】（1）电源电压8V；
（2）R2的阻值是40Ω；
（3）若只闭合S，1min内电阻R1产生的热量108J。
【解答】解：（1）闭合开关S、S1，断开S2，灯泡被短路，只有R1接入电路，电流表示数为0.4A，
由I＝可得，电源电压：U＝U1＝I1R1＝0.4A×20Ω＝8V；
（2）再闭合开关S2，R1与R2并联，根据并联不相互影响知，R1的电流不变，
根据并联电路的电流规律知，R2上的电流：I2＝I﹣I1＝0.6A﹣0.4A＝0.2A；
由I＝可得，R2的阻值
（3）若只闭合S，灯泡L与R1串联，根据串联电流相等，当通过R1的电流I'＝0.3A时，R1的电压U＝IR1＝0.3A×20Ω＝6V，灯泡的电压为2V，恰好满足电源电压U＝2V+6V＝8V，
1min内电阻R1产生的热量Q＝I2R1t＝（0.3A）2×20Ω×60s＝108J。
答：（1）电源电压8V；
（2）R2的阻值是40Ω；
（3）若只闭合S，1min内电阻R1产生的热量108J。
四．综合能力题（共1小题）
12．（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。
五．解答题（共3小题）
13．（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。
14．（2023•宿迁）图甲所示是一种自动测定水箱内水面高度的装置。电源电压恒为4.5V，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V，R0是定值电阻，R是压力传感器。R的位置固定不动，其电阻随压力的变化关系如图乙所示。杠杆AB可绕O点转动，A端悬挂一重为15N的圆柱体M，M的底面积为45cm2，高为30cm，下底面距离容器底1cm，杆B端始终压在传感器R上。AO长30cm，OB长15cm，杆重忽略不计，杆始终静止在水平位置。（ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
（1）水箱内水面高度h小于1cm时，求压力传感器R受到杆B端的压力大小。
（2）水箱内水面高度h小于1cm时，电流表的示数为0.5A，求R0的阻值。
（3）水箱内水面高度h大于1cm时，随着水面的升高，用于显示水面高度的电表示数会增大，应该选用图甲电路中的 电压 表显示水面高度。该装置能显示水面的最大高度h最大是 26 cm。将支点O适当向 右 （选填“左”或“右”）移动，可增大该装置显示水面的最大高度h最大。
【答案】（1）水箱内水面高度h小于1cm时，求压力传感器R受到杆B端的压力大小为30N。
（2）水箱内水面高度h小于1cm时，电流表的示数为0.5A，则R0的阻值为6Ω。
（3）电压；26；右。
【解答】解：（1）水箱内水面高度h小于1cm时，圆柱体M没有受到浮力的作用，则杠杆A端受到的作用力：F2＝GM＝15N，
根据杠杆平衡条件可知，压力传感器R受到杆B端的压力：F压＝F1＝＝30N；
（2）水箱内水面高度h小于1cm时，压力传感器R受到杆B端的压力为30N，由图像乙可知，此时R＝3Ω。
由图甲可知，R与R0串联，电流表的示数为0.5A时，电路总电阻为：R总＝＝9Ω，
R0的阻值：R0＝R总﹣R＝9Ω﹣3Ω＝6Ω；
（3）水箱内水面高度h大于1cm时，随着水面的升高，圆柱体M受到的浮力变大，作用在杠杆A端受到的力变小，则压力传感器R受到杆B端的压力变小，由图像乙可知，R的阻值变大，总电阻变大，电流变小，即电流表的示数变小，由于R0不变，由可得R0两端的电压变小，则R两端的电压变大，即电压表示数变大，故应该选用图甲电路中的电压表显示水面高度；
由题意可知，水面高度越大，压力传感器R受到杆B端的压力越小，R的阻值越大。当电压表的示数最大时，水面最高，当电压表的示数Umax＝3V时，R0两端的电压：
U0＝U总﹣Umax＝4.5V﹣3V＝1.5V，
电路中的电流：I'＝＝0.25A，
则R接入电路的电阻：R'＝＝12Ω，
由图像乙可得R—F的函数式：R＝15Ω﹣0.4Ω/N×F，
则当R的电阻为12Ω时，F＝7.5N，即压力传感器R受到杆B端的压力为7.5N，则杠杆A端的作用力，F1'＝＝3.75N，
则圆柱体M受到的浮力为：F浮＝G﹣F1'＝15N﹣3.75N＝11.25N，
根据阿基米德原理得，圆柱体M排开水的体积：V排＝＝＝1.125×10﹣3m3，
圆柱体M浸入水中的深度：h浸＝＝0.25m＝25cm，
该装置能显示水面的最大高度h最大＝h浸+h＝25cm+1cm＝26cm。
在B端作用力不变的情况下，支点O向右移动，L2变小，L1变大，根据杠杆平衡条件可得，杠杆A端受到的作用力变小，则圆柱体M受到的浮力变大，则要增大该装置显示水面的最大高度h最大。
答：（1）水箱内水面高度h小于1cm时，求压力传感器R受到杆B端的压力大小为30N。
（2）水箱内水面高度h小于1cm时，电流表的示数为0.5A，则R0的阻值为6Ω。
（3）电压；26；右。
15．（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。
六．科普阅读题（共1小题）
16．（2023•南通）阅读短文，回答问题。
综合实践活动——研究制作风速仪
【提出问题】风速是气象观测中的重要参数，常用风速仪测量。风速仪工作原理是什么？怎样设计制作简易风速仪呢？
【实地学习】同学们来到气象馆，了解了杯式风速仪的工作原理。如图甲所示，质量较小的风杯可在360°任意方向的风力带动下绕轴转动，转动时传感器将风速转换成输出电流信号，再经系统处理后显示出风速值。在测量范围内电流随风速增大而均匀增大。
【设计制作】受到杯式风速仪工作原理的启发，同学们设计并制作了简易风速仪，其原理如图乙所示。
电源为恒流源，能始终提供大小恒定的电流，电流表量程为0～0.6A，R0为10Ω的定值电阻，R1为压力传感器，无风时R1受到的压力为零，有风时迎风板受到的压力能大小不变地传递给R1，R1的阻值随压力F大小变化的关系如图丙所示。读出电表示数，即可知此时的风速。
同学们通过查阅资料，知道了风压是指单位面积上垂直于气流方向的平面上所受风的压力，风压与风速的关系如下表。
【进行实验】迎风板是一块面积为0.15m2的轻质薄板，测量时风始终垂直吹在迎风板上，记录电表示数，发现风速增大，电流表示数随着增大。
【交流评价】同学们从实验制作、实验效果等方面进行交流评价。
（1）关于文中杯式风速仪，下列说法不正确的是 D 。
A.风吹动风杯说明风具有能量
B.转轴中使用轴承可减小摩擦
C.风杯用密度小的材料制成
D.能在60m/s风速下正常工作
（2）杯式风速仪正常工作20min，最多消耗 576 J的电能；某次杯式风速仪显示风速为31.4m/s，则输出的电流信号为 14 mA。
（3）实验中，读出简易风速仪中电流表示数为0.4A，电压表示数为8V。
①R1＝ 20 Ω，所测的风速＝ 8 m/s；
②恒流源提供 1.2 A的恒定电流；
③若用此简易风速仪测量16m/s的风速，则迎风板的面积至少需要 减小 （选填“增大”或“减小”） 0.025 m2。
（4）对比文中杯式风速仪，简易风速仪存在的不足之处有： 在读取电表读数时存在误差，不能十分准确的测出风速大小。 （写出一点即可）。
【答案】（1）D；（2）576；14；（3）①20；8；②1.2；③减小；0.025；（4）在读取电表读数时存在误差，不能十分准确的测出风速大小。
【解答】解：
（1）A、风是流动的空气，具有动能，能带动风杯转动，说明风具有能量，故A正确；
B、在相同条件下，滚动摩擦比滑动摩擦小，用滚动代替滑动可以减小摩擦，故B正确；
C、为了使风杯受到风的作用转动起来，应减小装置的质量，所以用密度小的材料制成，故C正确；
D、由表中参数可知，杯式风速仪的量程为 0.4﹣50m/s，所以杯式风速仪不能在60m/s风速下正常工作，故D错误。
故选D。
（2）由表中数据可知，杯式风速仪正常工作时消耗的最大功率为0.48W，所以正常工作20min最多消耗的电能为
W＝Pt＝0.48W×20×60s＝576J；
输出电流信号范围是4﹣20mA，杯式风速仪的量程为0.4﹣50m/s，由于在测量范围内电流随着风速增大而均匀增大；
风速变化量与电流变化量的比值不变；设输出的电流信号为I，则
＝，
解得：I＝14mA；
（3）①根据乙图可知，R0与R1，并联。简易风速仪中电流表示数为0.4A，即通过R1的电流为0.4A，此时电压表示数为8V时，所以R1的电阻：
R1＝＝20Ω；
由丙图可知，R1＝20Ω 时对应的压力F＝6N，迎风板受到的压强为；
由风压与风速的关系分析可得风压与风速的关系为p＝kv2；代入数据有10Pa＝k×（4m/s）2，则k＝Pas2/m2；
40Pa时有：40Pa＝Pas2/m2×v2；v＝8m/s；
②乙图中，R1与R0并联，电流表示数为0 4A，电压表示数为8V，通过R0的电流为 ；
恒流源提供的恒定电流为I＝I0+I1＝0.8A+0.4A＝1.2A；
③用此简易风速仪测量16m/s的风速，由风压与风速的关系表可知，对应的风压为160Pa，
若迎风板的面积仍然为0.15m2，则迎风板受到的压力：F′＝p′S＝160Pa×0.15m2＝24N，
由图丙可知此时压敏电阻的阻值R1′＝8Ω，
因电源为恒流源，且由前面解答可知干路中的电流恒为1.2A，设此时电源电压为U′，
由欧姆定律和并联电路的电流特点可得：1.2A＝+＝+，解得U′＝V，
则通过压敏电阻的电流：I1′＝＝≈0.67A，大于电流表的量程，
所以为了保证电路的安全，测量16m/s的风速时，通过压敏电阻的电流最大为0.6A，
由并联电路的电流特点可得此时通过R0的电流：I0″＝I﹣I1″＝1.2A﹣0.6A＝0.6A，
因通过两支路的电流相等，则此时压敏电阻的阻值应为R1″＝R0＝10Ω，
由图丙可知此时迎风板受到的压力：F″＝20N，
则此时迎风板的面积为：S′＝＝＝0.125m2；
故面积应减小，减小值为 ΔS＝S﹣S'＝0.15m2﹣0.125m2＝0.025m2；
（4）在读取电表读数时存在误差，不能十分准确的测出风速大小。
故答案为：（1）D；（2）576；14；（3）①20；8；②1.2；③减小；0.025；（4）在读取电表读数时存在误差，不能十分准确的测出风速大小。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
杯式风速仪工作参数
量程
0.4～50m/s
输出电流信号范围
4～20mA
启动风速
0.4m/s
电功率
≤0.48W
风速v/（m•s﹣1）
2
4
6
10
12
16
24
风压p/Pa
2.5
10
22.5
62.5
90
160
360
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
杯式风速仪工作参数
量程
0.4～50m/s
输出电流信号范围
4～20mA
启动风速
0.4m/s
电功率
≤0.48W
风速v/（m•s﹣1）
2
4
6
10
12
16
24
风压p/Pa
2.5
10
22.5
62.5
90
160
360