2021人教版九年级物理第十八章电功率单元检测卷（pdf版含解析）

初三物理全册单元检测卷：《电功率》一、选择题（12个小题，每小题2分，共24分）1.小明同学家的电能表上标有“3000revs/（kW•h）”的字样，他将家中的其它用电带都与电源断开，仅让电水壶在额定电压下工作，观察1min内电能表的转盘转了45revs，则下列说法错误的是（）A．电水壶是利用电流的热效应来工作的5B．烧水过程中消耗的电能为5.4×10JC．电水壶的额定功率为900WD．当实际电压只有额定电压的90%时，电水壶的实际功率为729W【答案】B【解析】（1）当电流通过电阻时，电流做功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热效应。（2）（3）3000r/kW•h表示的是电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转3000r，或者表示电能表每转1r，电路中消耗1/3000kW•h的电能，求出转盘转45r电路中消耗的电能，然后根据P=W/t求出用电器的功率；（4）根据P=求出电水壶的电阻；利用实际电压，根据P=求出电水壶的实际功率。A．电水壶工作时，将电能转化为内能给水加热，是利用电流的热效应工作的；B．3000r/kW•h表示电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转3000r，4转盘转了45r，则消耗的电能：W=45/3000kW•h=0.015kW•h=5.4×10J；C．t=1min=60s，电水壶的额定功率：P=W/t==900W；D．由P=可得，电水壶的电阻：R==，当实际电压只有额定电压的90%时，U实=90%U=90%×220V=198V， 电水壶的实际功率：P实===729W。2．如图所示电路，电源电压不变，闭合开关S，当滑片P置于变阻器的B端时，电压表的示数为6V，在10s内定值电阻R1产生的热量为36J；当滑片P置于变阻器的中点时，电压表的示数变化了2V．下列结果正确的是（）A．R1先后两次消耗的电功率之比为3：4B．滑动变阻器R2的最大阻值为10ΩC．电源电压为10VD．R1的阻值为20Ω【答案】B【解析】由电路分析可知，R1与滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压；由滑片的移动和电压表示数变化可知滑片滑到B点时电压表的示数，则由欧姆定律可表示出滑片在不同位置时滑动变阻器两端的电压与电源电压电阻间的关系，联立可解得R1与R2最大值之间的关系及电源的电压；由功率公式可求得R1的阻值，则可求得R2的最大阻值；最后由功率公式分别求得R1先后两次消耗的电功率，即可求得比值。由电路图可知，R1与滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压；当滑片在B端时，由欧姆定律可知，电流中的电流：I1=，则滑动变阻器两端的电压（电压表的示数）：U2=I1×R2==6V……① 由题意知，当滑片滑到中点处时，滑动变阻器接入电阻变小，变阻器分得电压变小，即电压表示数应减小，所以，滑片滑到中点时，滑动变阻器两端电压为U2′=6V﹣2V=4V；同理可得，滑动变阻器两端的电压（电压表的示数）：U2′==4V……②①：②可得：=，解得R1=R2﹣﹣﹣﹣﹣﹣③将③代入①：==6V，可得电源电压：U=12V，故C错误；当滑片滑到B端时，R1两端电压为：U1=U﹣U2=12V﹣6V=6V；由Q=t=36J可得：R1=×10s=10Ω，故D错误；因R2=R1，所以变阻器R2的最大阻值为10Ω，故B正确；滑片在中点时，R1两端的电压为U1′=U﹣U2′=12V﹣4V=8V，则R1先后两次的电压之比为：==，由P=可得R1先后两次消耗的电功率之比：====，故A错误。 3.如图所示，电源电压保持12V不变，小灯泡L上标有“6V3W”字样，滑动变阻器最大电阻值R=48Ω，闭合开关，若不考虑灯丝电阻随温度的变化，下列说法正确的是（）A．要使电压表的示数增大1V，小灯泡L两端的电压就会减小1VB．小灯泡L的最小实际电功率为0.6WC．当滑片P移到变阻器的中点时，小灯泡L正常发光D．当滑片P移到最右端时，通电10s滑动变阻器消耗的电能是19.2J【答案】D【解析】由电路图可知，闭合开关后，滑动变阻器R与灯泡L串联，电压表测灯泡L两端的电压。（1）由电压表测灯泡L两端的电压可知，电压表的示数增大1V，小灯泡L两端的电压就会增大1V，故A错误；（2）由P=UI=可得，灯泡的电阻：RL===12Ω，当滑片P移到最右端时，接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，小灯泡的实际功率最小，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中的最小电流：I===0.2A，则小灯泡L的最小实际电功率： 22PL小=IRL=（0.2A）×12Ω=0.48W，故B错误；通电10s滑动变阻器消耗的电能：22WR=IRt=（0.2A）×48Ω×10s=19.2J，故D正确；（3）当滑片P移到变阻器的中点时，电路中的电流：I′===A，此时灯泡的实际功率：22PL′=（I′）RL=（A）×12Ω≈1.33W＜3W，所以，此时灯泡不能正常发光，故C错误。4．如图所示电路中，电源电压为12V．在a、b间接入灯L1“6V2W”，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P使灯L1正常发光．断开开关，取下灯L1，保持滑片P的位置不变，在a、b间接入灯L2“6V3W”，闭合开关．则（）A．灯L2正常发光B．滑动变阻器接入电路的电阻为12欧C．通过L2的电流为0.4安D．滑动变阻器和灯L2每秒做功5焦【答案】C．【解析】（1）根据两个灯泡电阻的不同分析灯的发光情况的变化；（2）根据灯L1正常发光，求出电路中的电流，根据欧姆定律和串联电路的电流、电压规律求出滑动变阻器的电阻； （3）求出灯泡L2的电阻，根据欧姆定律求出电流；（4）根据W=UIt求出功的大小．A．灯L1正常发光时，其两端的电压为6V，入灯L2，两灯的电阻不变，则ab间的电压会发生变化，故灯L2不会正常发光；B．灯L1正常发光时的电流为：I===A；滑动变阻器两端的电压为UR=U﹣U1=12V﹣6V=6V，则滑动变阻器接入电路的电阻为R3==18Ω；C．L2的电阻为R2=F/S=12Ω；此时电路的总电阻为：R=R2+R'=18Ω+12Ω=30Ω，此时电路中的电流为：I4=0.4A，故C正确；D．滑动变阻器和灯L2每秒做功为整个电路所做的功，则W=UIt=12V×0.4A×1s=4.8J，故D错误．5．如图所示，电源电压保持不变，小灯泡L1、L2分别标有“6V3W”和“6V6W”的字样，滑动变阻器R的阻值变化范围为0～12Ω，当S1、S2和S3都闭合，滑动变阻器的滑片滑到a端时，两灯都正常发光．不考虑温度对灯泡电阻的影响，则（）A．电源电压为12VB．两灯都正常发光时电流表的示数为3AC．整个电路的最小功率2.25WD．整个电路的最大功率9W【答案】D．【解析】（1）当S1、S2、S3都闭合，滑动变阻器滑到a端时，灯泡L1和灯泡L2并联， 因并联电路中各支路两端的电压相等，且两灯都正常发光，所以，电源的电压U=U1=U2=6V，故A错误；（2）由P=UI可得，两灯泡都正常发光时通过的电流：I1===0.5A，I2===1A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，两灯都正常发光时电流表的示数：I=I1+I2=0.5A+1A=1.5A，故B错误；（3）由I=可得，两灯泡的电阻：R1===12Ω，R2===6Ω，当S1、S3闭合且滑片位于b端时，R1与R的最大阻值串联，电路中的总电阻最大，电路的总功率最小，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路的最小总功率：P小===1.5W，故C错误；（4）当S1、S2、S3都闭合且滑片位于a端时，两灯泡并联，电路中的总电阻最小，电路的总功率最大，因此时两灯泡均正常发光，所以，整个电路的最大功率：P大=P1+P2=3W+6W=9W，故D正确． 6．如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从n点滑到m点的过程中，两电压表示数随电流变化的图象如图乙所示，下列叙述正确的是（）A．图乙中ab是表示电压表V1的示数随电流变化的图象B．R2的阻值为40ΩC．滑片从n点滑到m点的过程中，电源消耗的最大功率是10WD．滑片在n点时，5s内电阻R消耗的电能是5J【答案】C．【解析】（1）变阻器的滑片P从n点滑到m点的过程中，滑动变阻器连入电路的电阻变小，电路中的电流变大，根据串联电路的分压原理可知：滑动变阻器两端的电压变小，根据欧姆定律可知R2两端的电压变大；据此可判断出图乙中bc，ab分别是哪一个电压表的示数随电流表示数变化的图线；（2）由（1）可知，对于R1：通过的电流随两端电压的减小而增大；对于R2：通过的电流随两端电压的增大而增大；据此判断，乙图中cb是R1的U﹣I图象，ab是R2的U﹣I图象．由图象可知，当U2=4V时，I=1A，由此根据欧姆定律可求R2的电阻；（3）从“U﹣I”关系图象可以看出，滑片P在n点、m点的电压表示数与电流值，根据串联电路的电压特点求出电源的电压，利用P=UI求出总功率最大值；2（4）滑片在n点时，电流最小，利用W=IRt即可求出消耗的电能．A．变阻器的滑片P从n点滑到m点的过程中，变阻器连入电路的电阻变小，电路中的电流变大，根据串联电路的分压原理可知，变阻器两端的电压变小，根据U=IR可知R2两端的电压变大； 所以，图乙中cb是表示电压表V1的示数随电流表示数变化的图线，ab是表示电压表V2的示数随电流表示数变化的图线，故A错误；B．由A项分析可知，滑片P从n点滑到m点的过程中，电流变大，变阻器R1两端的电压变小，R2两端的电压变大；所以，通过R1的电流随两端电压的减小而增大，通过R2的电流随两端电压的增大而增大；由此可知，乙图中cb是R1的U﹣I图象，ab是R2的U﹣I图象；由乙图中ab可知，I=1A时，U2=4V，根据I=U/R可得R2的电阻：R2=U2/I=4V/1A=4Ω；故B错误；C．从“U﹣I”关系图象可知，滑片P在n点时，电流Ia=0.5A，U1=7V、U2=2V；滑片P在m点时，电流Ib=1A，U1′=4V、U2′=4V；根据欧姆定律和串联电路的电压特点可得电源电压：U=IaR+U1+U2，U=IbR+U1′+U2′，电源电压不变，则有：IaR+U1+U2=IbR+U1′+U2′，即：0.5A×R+7V+2V=1A×R+4V+4V，解得R=2Ω，则电源电压：U=IaR+U1+U2=0.5A×2Ω+7V+2V=10V；电路中的最大电流Ib=1A，则电路消粍的总功率最大值：P大=UIb=10V×1A=10W，故C正确．22D．滑片在n点时，电流最小，5s内电阻R消耗的电能：W=IaRt=（0.5A）×2Ω×5s=2.5J，故D错误。7．如图所示，闭合开关S1、S2，电路正常工作．现只将S2断开，则（） A．电流表示数减小，电压表示数不变B．电流表示数增大，电压表示数不变C．电流变示数减小，电压表示数减小D．电流表示数增大，电压表示数增大【答案】A【解析】开关都闭合时，为并联电路，并联电路两端电压等于电源电压；断开开关S2，为电阻R1的基本电路，电阻R1两端的电压仍为电源电压，所以电压表示数不变；因为干路电流等于各支路电流之和，并且并联电路中各支路互不影响，断开开关S2，电流表由测干路电流变为测量通过电阻R1的电流，但通过R1的电流不变，故电流表示数变小．可见，电流表示数减小，电压表示数不变．8．如图所示，电源电压不变，P置于中点，a为电流表或电压表．任意闭合开关，电路都是安全的，下列说法正确的是（）A．a是电流表B．只闭合S1，P向右滑动，a的示数的变化量与A2示数的变化量的比值变小 C．闭合S1、S3，断开S2，A1的示数大于A2的示数D．闭合S1、S2、S3，P向左滑动，A1的示数减小【答案】C．【解析】（1）由电路图可知，当S1与S2闭合时，电表a与电源串联，若a为电流表，会造成电源短路，故a不是电流表；此时电路是安全的，说明a是电压表，故A错误；（2）只闭合S1，R1和滑动变阻器串联，电压表a测滑动变阻器两端的电压，两电流表测电路中的电流，设P向右滑动前后电路中的电流分别为I1、I2，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，由I=可得，电压表a示数的变化量：△U2=U滑﹣U滑′=（U﹣I1R1）﹣（U﹣I2R1）=（I2﹣I1）R1=△IR1，则=R1，即a的示数的变化量与A2示数的变化量的比值不变，故B错误；（3）闭合S1、S3，断开S2，R2与滑动变阻器并联后再与R1串联，电流表A1测干路电流，电流表A2测变阻器支路的电流，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，干路电流表A1的示数大于支路电流表A2的示数，故C正确；（4）闭合S1、S2、S3时，R2与滑动变阻器并联，R1和A1被短路，A1示数为0，滑片移动时电流表A1的示数仍然为0，即示数不变，故D错误．9.如图是A、B两电阻的U-I图像，由图像中信息可知（） A．A、B都是阻值不变的电阻B．当B两端电压为2V时，RB=5ΩC．A、B串联在电路中，当电路电流为0.2A时，电源电压为2VD．A、B并联在电路中，当电源电压为2V时，电路总功率为0.6W【答案】D【解析】由图可知，A对应的电流与电压成正比，则A的阻值不变；但B对应的电流与电压不成正比，则B的阻值是变化的，故A错误；当B两端电压为2V时，由图可知：此时通过B的电流为0.2A，则U2VBR10，故B错误；当A、B串联在电路中，且电路电流为0.2A时，根据串联电路的电流BIA0.2B处处相等可知：此时通过A、B的电流均为0.2A，由图可知：此时UA=4V，UB=2V，故此时电源电压U=UA+UB=4V+2V=6V，C错误；当A、B并联在电路中，且电源电压为2V时，两电阻两端的电压都为2V，由图像可知，此时IA=0.1A，IB=0.2A，则此时干路电流I=IA+IB=0.1A+0.2A=0.3A，故此时电路总功率P=UI=2V×0.3A=0.6W，D正确；故选D。10.在如图所示的电路中，闭合开关S，电压表V的示数恒为6V，电流表的示数为0.5A，电压表V2的示数为4V。当把滑动变阻器的滑片移至最右端时，电流表的示数为0.3A。则下列物理量的结果错误的是（） A.R1的阻值为4ΩB.滑动变阻器的最大电阻值为16ΩC.电路消耗的最小总功率为1.8W4D.当滑动变阻器的滑片移至最左端时，R1在5min内消耗的电能为2.7×10J【答案】D【解析】（1）闭合开关S，电压表V的示数恒为6V，表明电源电压U=6V，电流表的示数为0.5A，表明流经R1的电流I1=0.5A，这时电压表V2的示数为4V。则R1的两端电压U1=U-U2=6V-4V=2V根据欧姆定律：R1=U1/I1=2V/0.5A=4Ω.选项A不符合题意；（2）当把滑动变阻器的滑片移至最右端时，滑动变阻器的最大电阻值为R2，流经其的电流为I2=0.3A，等于电路总电流。这时电路中R1和R2串联，电源电压U=6V对总电路而言利用欧姆定律得：U=I2（R1+R2），代入数据有6V=0.3A（4Ω+R2）解得R2=16Ω.选项B不符合题意；2（3）电路电源电压一定，根据P=U/（R1+R2）知道，总电阻R=（R1+R2）最大时，电功率最小，只有R2=16Ω时电路消耗的总功率最小，为22P=U/（R1+R2）=（6V）/（4Ω+16Ω）=1.8W.选项C不符合题意； （4）当滑动变阻器的滑片移至最左端时，电路只有一个电阻R1在工作。R1在5min内消耗的电能为223W=Q=Ut/R1=（6V）×300s/4Ω=2.7×10J。选项D符合题意。11．下列数据中最接近实际的是（）A．台灯的额定功率约为500WB．手机正常工作时的电流约为10AC．九年级物理课本的质量约为4kg33D．人体的平均密度约为1.0×10kg/m【答案】D．【解析】不同物理量的估算，有的需要凭借生活经验，有的需要简单的计算，有的要进行单位的换算，最后判断最符合实际的是哪一个．A．电视机的额定功率在150W左右，台灯的额定功率比电视机小得多，在40W左右．此选项不符合实际；B．手机采用的是直流电，工作电流在300mA=0.3A左右．此选项不符合实际；C．两个苹果的质量在300g左右，九年级物理课本的质量与此差不多，在300g=0.3kg左右．此选项不符合实际；3333D．水的密度是1.0×10kg/m，人体密度与水的密度差不多，在1.0×10kg/m左右．此选项符合实际．12．如图甲所示电路，电源两端电压不变。R1是滑动变阻器，R2是定值电阻。当开关S闭合后，逐步改变滑动变阻器接入电路的电阻值，根据电压表与电流表的示数，绘制的图象如图乙所示。下列判断正确的是（）A．电源两端电压为10V B．电路消耗电功率的最大值为7.2WC．变阻器R1接入电路的最大阻值为10ΩD．定值电阻R2的电阻值为40Ω【答案】B【解析】由电路图可知，当滑片位于最左端时电路为R2的简单电路，此时电路中的电流最大并由乙图读出其大小，利用欧姆定律表示出电源的电压；当滑片位于最右端时，滑动变阻器的最大阻值R1与电阻R2串联，电压表测R1两端的电压，此时电路中的电流最小，由乙图读出两电表的示数，根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压，利用欧姆定律求出R1的最大阻值，利用电源的电压不变建立等式即可求出定值电阻的阻值和电源的电压，最后利用P=UI求出电路消耗的最大功率。当滑片位于最左端时电路为R2的简单电路，此时电路中的电流最大，由乙图可知Imax=0.6A，由I=可得，电源的电压：U=ImaxR2=0.6A×R2；当滑片位于最右端时，滑动变阻器的最大阻值R1与电阻R2串联，电压表测R1两端的电压，此时电路中的电流最小；由乙图可知，U1=10V，Imin=0.1A，变阻器R1接入电路的最大阻值：R1===100Ω，故C错误；∵串联电路中总电压等于各分电压之和，∴电源的电压U=IminR2+U1=0.1A×R2+10V，∵电源的电压不变，∴0.6A×R2=0.1A×R2+10V，解得：R2=20Ω，故D不正确；电源的电压U=0.6A×R2=0.6A×20Ω=12V，故A不正确；电路消耗的最大电功率：Pmax=ImaxU=0.6A×12V=7.2W，故B正确。 二、填空题（10个小题，每空1分，共22分）13．如图所示电路，电源电压不变，滑动变阻器的规格“20Ω2A”，L1的规格“10V5W“，L2的规格“15V15W”，不考虑温度对灯丝电阻的影响。（1）只闭合开关S，当滑动变阻器接人电路的阻值为4Ω时，灯泡L1正常发光，则电源电压为V。（2）闭合开关S、S1、S2，滑动变阻器滑片置于中点，通电1min整个电路产生的热量是J。【答案】（1）12；（2）1440。【解析】（1）根据灯泡L1正常发光，可得流经灯泡的电流I1===0.5A，灯泡L1正电阻R1===20Ω，由图可知，只闭合开关S，灯泡L1与滑动变阻器串联，串联电路中电流处处相等，即电路中的电流I=I1=0.5A，由I=可得，电源电压U=IR总=0.5A×（4Ω+20Ω）=12V；（2）由P=可得，L2的电阻R2===15Ω，闭合开关S、S1、S2，灯泡L2、滑动变阻器并联，灯泡L1被短路，滑动变阻器滑片置于中点，根据并联电路的电阻特点可得， 总电阻=+，则=+，解得R并=6Ω，通电1min整个电路产生的热量：Q=W=UIt=t=×60s=1440J。14．如图所示，电源电压不变，R2=30Ω，R3=10Ω．只闭合S1，电流表Ⓐ示数为0.2A，电压表Ⓥ示数为4.0V，则电源电压为V．闭合S1、S2、S3，电流表A1、A2示数之比为，通电lmin电阻R1产生的热量为J。【答案】6；5：2；108。【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：R1===20Ω；根据串联电路的特点和欧姆定律可得，电源电压：U=I（R1+R3）=0.2A×（20Ω+10Ω）=6V；（2）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：I1===0.3A，A2的示数（通过R2的电流）：I2===0.2A，所以干路中电流表A1的示数：I=I+I2=0.3A+0.2A=0.5A，电流表A1、A2示数之比为==；22通电lminR1产生的热量：Q1=I1R1t=（0.3A）×20Ω×60s=108J。15．某校为师生饮水方便，安装了电热水器。为测定热水器消耗的电能，关闭其他用电器，只用电热水器给水加热，一段时间后，电能表的示数，由图甲示数变为图乙示数，则该电热水器在这段时间内消耗的电能为kWh，等于J．若消耗电能的87%被水吸收，则可把kg初温为13℃的水加热3至100℃【水的比热容c=4.2×10J/（kg℃）】。6【答案】2.1；7.56×10；18。【解析】（1）关闭其他用电器，只用电热水器给水加热，电热水器在这段时间内消耗的电能：6W=7626.9kWh﹣7624.8kWh=2.1kWh=7.56×10J；（2）消耗电能的87%被水吸收，即：Q吸=87%W，由Q吸=cm△t有：cm△t=87%W， 所以水的质量：m===18kg。16．如图为电能表的实物图，小文只让家里的空调单独工作，测出36s内电能表转盘转过25r，则空调这段时间内消耗的电能是J，空调的实际功率为W。4【答案】3.6×10；1000。【解析】2500r/kW•h表示的是电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转2500r，空调工作时，电能表转盘转动25r消耗的电能：64W=kW•h=0.01kW•h=0.01×3.6×10J=3.6×10J；空调工作的时间t=36s，空调的实际功率：P===1000W。17．某电热水壶部分参数，额定电压220V，额定功率模糊不清，容积1L，加热效率90%，在额定电压下，将满壶水从10°C加热至沸腾（在1标准大气压下），用时5min，则水吸收的热量是J，电热水壶的额3定功率是W．[C水=4.2×10J/（kg•℃）]．53【答案】3.78×10；1.4×10．﹣33【解析】（1）已知V=1L=1×10m， 由ρ=可得，33﹣33装满水时水的质量m=ρV=1.0×10kg/m×1×10m=1kg；水吸收的热量：Q吸=cm（t﹣t0）3=4.2×10J/（kg•℃）×1kg×5=3.78×10J；（2）由η=可得，5W===4.2×10J，3电热水壶的额定功率P===1.4×10W．18.实验小组的同学设计了如图(a)所示的电路，已知电源电压不变，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P的位置，根据电路中电压表和电流表的数据描绘了如图(b)所示的两条U-I图线。其中利用电压表和电流表的数据描绘出甲图线，利用电压表和电流表的数据描绘出乙图线。则定值电阻R2的阻值；__________；R2消耗的最大功率。__________。【答案】2Ω，0.5W【解析】（1）由电路图可知，电阻R、R1、R2串联，电压表V1测电阻R和R2两端的电压，电压表V2测电阻 R2两端的电压，电流表测串联电路的电流。????由图b可知，乙图线表示电阻R2的I-U图像，根据欧姆定律I=可得，????????21.0????????2===2????????20.5????由串联电路中电压关系，得：电源电压U=U1+IR1将图中两组已知数据代入公式，得：U=1.3V+0.2A×R1……..①U=1.0V+0.5A×R1…….②联立①②得：U=1.5V，R1=1Ω（2）当滑动变阻器R连入电路阻值为0时，电压表V1的示数等于电压表V2的示数，此时R2两端电压最大，由图b可知U2=1V，所以2????22（1.0????）R2消耗的最大功率：P===0.5????????22????19．质量为1.5g的水温度升高80℃，需吸收的热量是J；若用功率为1400W的电热水壶来提供这些热3量，需要的时间为s．[c水=4.2×10J/（kg•℃）]．5【答案】5.04×10；360．【解析】（1）水吸收的热量：Q吸=cm（t﹣t0）3=4.2×10J/（kg•℃）×1.5kg×80℃5=5.04×10J，5（2）若不计热损失，则W=Q吸=5.04×10J， 由P=可得：t===360s．20.如图所示的电路中，电源电压不变，将滑片P向左移动的过程中，示数始终不变的电表是．当滑片P移至左端时，断开电键S，电压表V示数与电流表A示数的比值将（选填“变大”、“不变”或“变小”）．【答案】电流表；变大【解析】电源的电压不变，∴电压表的示数不变；将滑片P向左移动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变大；∵I=可知，该支路的电流变小，即电流表A1的示数变小；∵并联电路各支路独立工作、互不影响，∴R1支路的电流不变；∵并联电路干路电流等于各支路电流之和，∴干路电流变小，即电流表A的示数变小；当滑片P移至左端时，断开电键S，电压表仍侧电源的电压，即电压表的示数不变；而此时R1支路断路，电流表A只测通过滑动变阻器的电流，所以电流表A的示数变小；故电压表V示数与电流表A示数的比值将变大。21.压力传感器的原理图如图所示，其中M、N均为绝缘材料，MN间有可收缩的导线，弹簧上端和滑动变阻器R2的滑片P固定在一起，电源电压10V，R1=8Ω，R2的阻值变化范围为0﹣10Ω，闭合开关S，压力F与R2的变化量成正比，F=1N时，R2为2Ω，此时电流表示数是A；当电流表的示数为I时，F=N（写出关于I的数学表达式） 【答案】1；﹣4．【解析】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）当F=1N时，R2为2Ω，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中电流表的示数；（2）压力F与R2的变化量成正比，设出表达式，把F=1N时R2=2Ω代入得出表达式，当电流表的示数为I时，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出变阻器的阻值，然后代入表达式得出答案．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）当F=1N时，R2为2Ω，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：I1===1A；（2）由题意可知，压力F与R2的变化量成正比，设为F=kR2，当F=1N时，R2为2Ω，则1N=k×2Ω，解得：k=0.5N/Ω，所以，F=0.5N/Ω×R2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①当电流表的示数为I时，电路中的总电阻：R==，滑动变阻器接入电路中的电阻：R2′=R﹣R1=﹣8Ω﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，所以，F=0.5N/Ω×R2′=0.5N/Ω×（﹣8Ω）， 即数学表达式为：F=0.5×（﹣8）N=﹣4N．22.如图所示的LED球泡灯，其发光效能相当于“220V，40W”的白炽灯。此LED灯正常工作时的电流为______A；正常工作100h，使用此LED球泡灯比白炽灯节约电能______kW·h。【答案】0.023；3.5【解析】由图可知，LED球泡灯的功率为5W，额定电压为220V，由P＝UI可知LED球泡灯正常时电流：IP5W＝＝≈0.023A；白炽灯功率比LED灯功率高△P=P2-P1=40W-5W=35W，正常工作10h，可节约的电能：U220VW=△P×t=0.035kW×100h=3.5kW•h．三、分析简答题（2个小题，每题5分，共10分）23.家庭电路中有时会发生短路现象。例如，改装电路时不小心，使火线和零线直接连通造成短路；电线绝缘皮被刮破或烤焦，电线盒用电器使用年限长，绝缘皮破损或老化，也会使火线和零线直接连通或电器进水造成短路。根据前面学过的知识可知，由于导线的电阻很小，短路时电路中的电流非常大，会产生大量的热，使导线的温度急剧升高，很容易造成火灾。这是某物理课本中关于“安全用电”的一部分内容。阅读后,请你根据所学的物理知识解释:短路时“电路中的电流非常大”和“很容易造成火灾”的原因。【答案】见解析。【解析】根据I=U/R，因为短路时，火线与零线直接接通，电路中只有导线，导线的电阻很小，电源电压不2变，所以电路中的电流非常大。再根据Q=IRt可知，在电阻R和通电时间t一定时，导线上的电流越大，产生的电热越多，使导线的温度急剧升高，很容易造成火灾。24.小明冬天取暖时发现：电暖器的电热丝热的发红，而与电热丝相连的导线却不怎么热． （1）请你根据小明发现的现象提出一个需要探究的物理问题；（2）如图是小明进行实验探究的部分电路，A、B烧瓶中装有质量相等、初温相同的煤油，金属丝电阻分别为RA、RB，RA＜RB．通电一段时间后，发现B烧瓶中温度计的示数大些．请用所学的知识解释此现象．温度计AB 【答案】见解析。【解析】（1）电流通过导体产生的热量与哪些因素有关？2（2）如图，镍铬合金丝和铜丝串联，通过的电流和通电时间都相同，由焦耳定律Q=IRt可知：此时电流产生的热量跟电阻成正比．因为镍铬合金丝的电阻大于铜丝的电阻，所以电流通过镍铬合金丝产生的热量多，瓶中煤油吸收的热量也多．又由于A、B烧瓶中所装煤油的质量相等、初温也相同，因此B瓶中的煤油温度上升的快．四、综合应用计算题（2个小题，25题6分、26题6分、27题6分，共18分）25．如图所示，电源电压恒定，R1的阻值为20Ω，R2的阻值为10Ω．当S闭合，S1、S2断开时，电流表的示数为0.5A．求（1）电源电压；（2）通电10s内电路消耗的总电能；（3）当S、S1、S2都闭合时，电流表的示数变化了0.4A．则R3的阻值是多大？【答案】（1）电源电压为15V。（2）通电10s内电路消耗的电能为75J。（3）R3的阻值为100Ω。【解析】（1）当S闭合，S1、S2断开时，R1和R2串联接入电路中；根据电阻的串联和I=可知，电源电压为：U=I（R1+R2）=0.5A×（20Ω+10Ω）=15V；（2）通电10s内电路消耗的电能为：W=UIt=15V×0.5A×10s=75J； （3）当S、S1、S2都闭合时，R2被短路，此时R1和R3并联接入电路中，电流表测干路中的电流，此时的总电阻要小于R1，当S闭合，S1、S2断开时，R1和R2串联接入电路中，此时的总电阻要大于R1，所以，R1和R3并联的总电阻小于R1和R2串联的总电阻，由欧姆定律可知，当S、S1、S2都闭合时，干路中的电流变大，故并联后干路中的电流为：I'=0.4A+0.5A=0.9A；通过R1的电流为：I1===0.75A；由并联电路的电流特点可得，通过R3的电流为：I3=I′﹣I1=0.9A﹣0.75A=0.15A；则R3的阻值为：R3===100Ω。26．图甲是某家用电熨斗。电路原理如图乙，R1、R2为发热体，R1的阻值为110Ω，通过S1、S2实现温度控制。电源电压为电熨斗的额定电压220V，电熨斗消耗的最大功率为660W。（1）只闭合S1，求通过R1的电流；（2）只闭合S2，求R2在60s内产生的热量；（3）为适应更多衣料，小明对电路做了改造（如图丙）。当电熨斗控制开关S1、S2处于原低温工作状态不变时，移动滑片P，相应发热体的功率可在原功率的25%~100%之间变化。求滑动变阻器最大阻值至少为多少？【答案】（1）通过R1的电流2A； （2）R2产生的热量13200J。（3）变阻器的最大电阻约为220Ω。I==2AU220V；【解析】（1）电阻R1和R2并联。只闭合S1时，通过R1的电流1R1101R1消耗的电功率P1=UI1=220V×2A=440W；（2）只闭合S2时，只有R2接入电路，R2消耗的电功率是低温发热功率。R2消耗的电功率P2=P—P1=660W—22U（220V）440W=220W，R2在60s产生的热量Q2=W2=P2t=220W×60s=13200J。R2的实际电阻R==220。2P220W2（3）当低温档R2相应发热功率为25%时，即R2的最小功率为P最小=25%×220W=55W时，R2202两端的实际电压为UPRW220110V。[来源:Zxxk.Com]2实2实24I==0.5AU110V；此时R通过R2的实际电流2与变阻器串联，2R2202变阻器两端的实际电压U变=U—U2实=220V—110V=110V，通过变阻器的实际电流I=0.5A；变阻器的最大电阻UR==220变110V。变I0.5A变27．如图，甲是电子秤的原理图（图中压力表是用电流表改装的）。已知电源电压为24V，电阻R0=60Ω，压力传感器Rx的阻值随所受压力F变化的图象如图乙，压力传感器表面能承受的最大压力为400N，压杆与﹣42压力传感器的接触面积是2×10m（托盘和压杆的质量可以忽略不计）。求：（1）该压力传感器能承受的最大压强；（2）当通过压力表电流为0.2A时，压力传感器承受的压力是多少？（3）当压力为200N时，R0消耗的电功率为多少？ 6【答案】（1）该压力传感器能承受的最大压强为2×10Pa；（2）当通过压力表电流为0.2A时，压力传感器承受的压力是400N；（3）当压力为200N时，通过R0的电流为0.1A；R0消耗的电功率为0.6W。【解析】（1）压力传感器能承受的最大压强：6p===2×10Pa；（2）当通过压力表电流为0.2A时，由I=得：R总1===120Ω，根据串联电路的总电阻等于各电阻之和可得：Rx=R总1﹣R0=120Ω﹣60Ω=60Ω；根据图象可知当Rx=60Ω时，F0=400N；（3）由图甲知，R0与Rx串联，由图乙知，当压力为200N时，由乙图可知压力传感器Rx的阻值是180Ω；则通过R0的电流：I0=I===0.1A；22R0消耗的电功率：P0=I0R0=（0.1A）×60Ω=0.6W。五、实验探究题（3个小题，28题6分、29题7分、30题7分、31题6分，共26分）28.小明同学利用电流表和电阻箱测量小灯泡的功率，设计并接了如图甲所示的实物电路。 （1）为了保护电路，闭合开关S1前，应将滑片P移到动变阻器的（“A”或“B”）端。（2）闭合开关S1，将单刀双掷开关S2扳向“1”，调节滑动变阻器调节电阻箱的阻值使电流表的示数为I1，如图乙所示，I1=A；（3）将开关S2扳向“2”，保待滑动变阻器的阻值不变，调节滑动变阻箱的阻值R，使电流表的示数仍为I1，此时R=5Ω；则步骤（2）中小灯泡的电阻R1=Ω，测量小灯泡电阻的方法是（选填“控制变量法”或“等效替代法”）；（4）步骤（2）小灯泡的实际功率P1=W；（5）若小灯泡的额定电流为I0=2I1，以下关于灯泡额定功率P0与实际功率P1的数值关系，你认为最有可能的是。A．P0=2P1B．P0=3P1C．P0=4P1D．P0=5P1【答案】（1）B；（2）0.2；（3）5；等效替代法；（4）0.2；（5）D。【解析】（1）为了保护电路，闭合开关S1前，应将滑片P移到动变阻器的阻值最大处的B端。（2）闭合开关S1，将单刀双掷开关S2扳向“1”，调节滑动变阻器调节电阻箱的阻值使电流表的示数为I1，如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，I1=0.2A；（3）将开关S2扳向“2”，保待滑动变阻器的阻值不变，调节滑动变阻箱的阻值R，使电流表的示数仍为I1，此时R=5Ω；则步骤（2）中小灯泡的电阻R1=5Ω，测量小灯泡电阻的方法是等效替代法；22（4）步骤（2）小灯泡的实际功率P1=I1RL=（0.2A）×5Ω=0.2W； （5）若小灯泡的额定电流为I0=2I1，假设灯泡的阻值不变，222则P额=I0R=（2I1）R=4I1R=4P1。由于灯泡的阻值不是定值，且灯泡的阻值会随温度的升高而变大，所以，当灯泡在正常工作时，灯泡的阻值变大，则额定功率P0＞P额=4P1，所以最有可能的额定功率值为P0=5P1。故选D。29.在“测定额定电压为2.5V的小灯泡的功率”的实验中：甲乙（1）请你用笔画线代替导线，把图甲电路补充完整．（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于______（选填“A”或“B”）．闭合开关后，发现灯都不亮，且无论怎样移动滑片P，电流表示数始终为0，电压表示数约为3V，则电路中出现故障的原因是______．（3）排除故障后，移动滑片，记下几组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I-U图象，根据图象信息可以计算出小灯泡的额定功率是______W。小灯泡的发光亮度是由灯泡的______决定的．（4）结合图乙的信息思考：______（选填“能”或“不能”）利用图甲电路，采用控制变量的方法来“探究电流与电压的关系”，因为：．【答案】（1） （2）B；灯泡断路（3）0.625；实际功率（4）不能；灯泡电阻受温度影响，随温度升高而增大，灯泡电阻不是定值【解析】（1）将电压表与灯泡并联，灯泡的额定电压为2.5V，电压表可选择0～3V的量程；滑动变阻器已接了下面一个接线柱，可再接上面任意一个接线柱，如图所示：（2）小灯泡始终不亮，电流表无示数，说明电路发生了断路，电压表有示数，说明与电压表并联的灯泡发生了断路．（3）由图乙所示图象可知，灯泡额定电压对应的电流为0.25A，小灯泡的额定功率：P=UI=2.5V×0.25A=0.625W．（4）探究电流与电压的关系应控制电阻阻值不变，灯泡电阻受温度影响，随温度升高而增大，灯泡电阻不是定值，因此不能采用图甲电路探究电流与电压的关系．30.小明同学在测定“小灯泡额定电功率”的实验中，使用的电源电压为3V，小灯泡额定电压为2.5V，滑动变阻器的规格为“10Ω1Α”。甲乙（1）请你用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整（要求滑动变阻器的滑片P向右移动时，电流表的示数变大）。 （2）小明连好电路后闭合开关，发现灯泡不亮，电压表示数较大，电流表几乎无示数。他取下灯泡，电压表和电流表的示数均不变，其故障原因可能是：_。（3）故障排除后，开始实验，缓慢移动滑动变阻器的滑片P，当电压表的示数为2.5V时，电流表的示数如图乙所示，小灯泡的额定功率是W。（4）小明又取了一个规格、型号完全相同的旧灯泡进行实验，发现在额定电压下工作时，灯泡亮度明显偏暗，他仔细观察，发现这只灯泡的玻璃内壁变黑，灯丝变细，消耗的实际功率变的缘故（选填“大”或“小”）。（5）小明通过实验数据，比较出“实际电压是额定电压一半时的电功率P1”和“实际电流是额定电流一半时的电功率P2”的大小，则P1P2（选填“大于”、“小于”或“等于”）。（6）小明将灯泡换成阻值为5Ω的定值电阻继续探究“电流与电阻关系”，他调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为2V，读出电流表的示数。他接着进行正确的操作，将10Ω的电阻接入电路，为读取正确的电流值，他应将滑动变阻器的滑片向移（选填“左”或“右”），当电压表示数为2V时，停止调节，读出电流表示数。按照小明的实验设计，为了能完成实验，所选定值电阻的最大值为_Ω。【答案】（1）如图所示。（2）小灯泡开路（3）0.55；（4）小；（5）大于；（6）左；20【解析】（1）由于滑动变阻器的滑片P向右移动时，电流表的示数变大，则滑动变阻器接入电路的电阻变小，故应接下方的右接线柱。由于小灯泡额定电压为2.5V，故电压表的量程应选“0~3V”，则应将电压表的“3”接线柱与小灯泡的右接线柱连接。 （2）灯泡不亮，则可能电路开路，也可能灯泡被短路；电流表几乎无示数，则可能电路开路，也可能电流表被短路；电压表示数较大，则可能电压表与电源两极连接完好，测电源电压；又因为取下灯泡，电压表与电流表示数均不变；所以电路故障是灯泡开路。（3）由图乙可知，电流表所选量程是0～0.6A，分度值为0.02A，则示数为0.22A；小灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.22A=0.55W。（4）一个规格型号完全相同的旧灯泡由于使用时间很久，钨丝发生升华现象而变细，灯丝电阻变大；在电2压一定时，由P=U/R可知，消耗的功率变小，故实际功率变小。212（5）由P=U/R可知，灯泡实际电压是额定电压一半时，灯泡电阻减小，它的实际功率P1＞P额；由P=IR41可知，灯泡实际电流等于额定电流一半时，灯泡电阻减小，实际功率P2＜P额；因此，P1＞P2。4（6）定值电阻R的阻值由5Ω更换为10Ω时，根据串联“分压”的特点，定值电阻两端电压变大；为了保持定值电阻两端的电压不变，则需增大滑动变阻器两端电压，即增大滑动变阻器接入电路的阻值，故将滑片向左移动，直到电压表的示数为2V。由于定值电阻两端电压为2V，则滑动变阻器两端电压U=3V﹣2V=1V；滑如果接入电路的定值电阻阻值太大时，滑动变阻器所分得的电压小于1V，将无法继续进行实验；因此，当滑动变阻器阻值全部接入电路时，电路电流I=U/R大=1V/10Ω=0.1A，此时接入电路的定值电阻阻值也最滑大，为R=UR/I=2V/0.1A=20Ω31.在“测小灯泡电功率实验”中，电源电压为3V，小灯泡额定电压为2.5V。甲乙丙（1）请用笔画线代替导线将图甲所示的实物电路连接完整（要求：滑动变阻器的滑片 向右移动时小灯变亮）。（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调至最_________（填“左”或“右”）端。（3）闭合开关后，发现灯泡不亮，电流表没有示数，电压表有示数，则电路故障原因是_____________。（4）故障排除后，闭合开关，移动滑片，当电压表示数为1.5V时，电流表示数如图乙所示，则此时小灯泡的功率为_______W。若使小灯泡正常发光，应将滑片向_____（填“左”或“右”）端移动。完成上述实验后，小聪向老师要了一个已知阻值为R0的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的电路，也测出了灯泡的功率．请完成下列实验步骤：①闭合开关S1，将S2拨到触点2，移动滑片，使电压表的示数为U1；②再将开关S2拨到触点1，保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U；③灯泡实际功率表达式为_________（用测得量表示）。【答案】（1）见下图（2）左（3）小灯泡断路（4）0.48右。U1（U－U1）/R0【解析】（1）电压表要并联接在灯泡两端，电源电压为3V，小灯泡额定电压为2.5V，使用“—、3”两个接线柱，也就是使用“0——3”量程读数准确度高。所以标3的接线柱与灯座右侧接线柱连接。滑动变阻器的滑片向右移动时小灯变亮，说明滑动变阻器接入电路的电阻变小，这时可以知道滑动变阻器的下面接线柱与灯泡左侧接线柱连接。（2）闭合开关前，滑动变阻器接入电路的电阻要保持最大，滑片应调至最左端。 （3）闭合开关后，发现灯泡不亮，说明电路有断路存在或者灯泡被短路。电流表无示数，说明电路处于断路，电压表有示数，说明灯泡断路。（4）P=UI=1.5V×0.32A=0.48W若使小灯泡正常发光，电路电流要增大，就得让滑动变阻器的电阻减小，这样将滑片向右移动。①闭合开关S1，将S2拨到触点2，移动滑片，使电压表的示数为U1；只要求出这时流经灯泡电流即可；②再将开关S2拨到触点1，保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U；这个示数等于灯泡两端电压U1加上R0的两端电压U2=U-U1,灯泡电流等于流经R0的电流。I1=（U-U1）/R0；灯泡实际功率的表达式可求。