2020年中考物理考点22电功率（带解析）

1 考点 22 电功率 【知识回顾】 考点一、电能、电功 1．电功：电流通过某段电路所做的功叫电功。 2．电流做功的实质：电流做功过程，实际就是电能转化为其他形式的能（消耗电能）的过程；电流做 多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，也就消耗了多少电能。 3.电流做功的形式：电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。 4．规定电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压，电路中的电流和通电时间的乘积。 5．电功公式： （适用于所有电路）； 对于纯电阻电路可推导出： （1）串联电路： ； （2）并联电路： ； （3）在任何情况下，在一定时间所做的总功 。 6．电功单位：在国际单位制中，电功单位是焦耳（J）；常用单位还有度（kwh）， 1 度=1 千瓦时 =1kWh=3.6×106J；“1 度”的规定：1kw 的用电器工作 1h 消耗的电能。 7．电功的测量 ⑴电能表：是测量用户用电器在某一段时间内所做电功（某一段时间内消耗电能）的仪器。 ⑵电能表上“220V、5A、3000R/kW·h”等字样，分别表示：电能表额定电压是 220V；允许通过的最大 电流是 5A；每消耗一度电电能表转盘转 3000 转。 ⑶读数时：①最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位；②电能表前后两次读数之差，就是这段时间 内用电的度数。 考点二、电功率 1．电功率：电流在单位时间内所做的功。 2．电功率物理意义：表示电流做功快慢的物理量。 3．电功率公式： （适用于所有电路），推导公式： （适用于纯电阻电路）。 PtUItW == RtItR UUItW 2 2 === 2 1 2 1 R R W W = 1 2 2 1 R R W W = nWWWW ⋅⋅⋅++= 21 t WUIP == R URIP 2 2 ==2 （1）串联电路中 ； （2）并联电路中： ； （3）无论用电器串联或并联，计算总功率常用公式 P=P1+P2+…Pn。 4．电功率单位：在国际单位制中，功率单位是瓦特（W），常用单位：千瓦（kW）。 5．额定功率 （1）某灯泡上标有“PZ220V-25”字样分别表示：普通照明，额定电压（用电器正常工作时的电压） 220V，额定功率（用电器在额定电压下的功率）25W 的灯泡。 （2）已知 U 额、P 额，①可根据公式 I 额=P 额/U 额计算出该灯的额定电流；②可根据公式 计算出 该灯的电阻。 （3）灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率大小：①当 U 实=U 额时，P 实=P 额灯正常发光；②当 U 实＜U额 时，P 实＜P 额灯光暗淡；③当 U 实> U 额时，P 实>P 额灯发光强烈。 （4）已知 U 额、P 额、U 实，可根据公式 ，由该式可知，当实际电压变为额定电压的 1/n 时，实际功率就变为额定功率的 1/n2。 （5）灯 L1“220V、100W”，灯 L2“220V、25W”相比较而言，L1 灯丝粗短，L2 灯丝细长。 考点三、测量小灯泡电功率 一、伏安法测量小灯泡的电功率 1.实验目的：学习用电压表和电流表测量小灯泡的额定功率和实际功率，并加以比较。 2.实验原理：要测量小灯泡的电功率，根据电功率公式 ，可以用电压表测出小灯泡两端的电压， 用电流表测出通过小灯泡的电流。 3.实验器材：电源、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡、开关、导线若干。 4.设计并进行实验： （1）按照图所示的电路图连接好实验电路，连接电路时，开关处于断开状态，滑动变阻器的滑片置于 最大阻值处。 2 1 2 1 R R P P = 1 2 2 1 R R P P = 额 额 P UR 2 = 额 额 实 实 PU UP 2)(= UIP =3 （2）检查电路连接无误后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，使小灯泡两端的电压等于额定电压，记 录电压表与电流表的示数，观察并记录小灯泡的发光情况。 （3）调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端的电压小于小灯泡的额定电压，记录电压表和电流表的示 数，观察并记录小灯泡的发光情况。 （4）调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端的电压约为额定电压的 1.2 倍，记录电压表与电流表的示 数，观察并记录小灯泡的发光情况。 （5）整理好实验器材。 （6）用公式 计算出小灯泡的额定功率和实际功率，记录在下表中。 实验序号 电压/V 电流/A 电功率/W 小灯泡亮度 1 2.5 0.31 0.78 正常 2 2.0 0.25 0.50 较暗 3 3.0 0.38 1.14 较亮 5.分析与论证 （1）分析表格中的实验数据后，发现小灯泡两端的实际电压越高，小灯泡的电功率越大，灯泡发光越 亮。 （2）小灯泡的亮度直接由它的实际功率决定。 （3）小灯泡两端的实际电压只有在不高于额定电压时，才处于安全使用状态。 （4）小灯泡的实际功率有多个，额定功率只有一个。 6、实验结论 （1）当实际电压等于额定电压时，小灯泡的实际功率等于额定功率，小灯泡正常发光。 （2）当实际电压低于额定电压时，小灯泡的实际更率小于额定功率，小灯泡发光较暗。 （3）当实际电压高于额定电压时，小灯泡的实际功率大于额定功率，小灯泡发光较亮。 7、注意事项 （1）电源电压应高于灯泡的额定电压；滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的正常工作电流， 滑动变阻器的最大阻值应与小灯泡的电阻差不多，这样会使滑动变阻器的调压效果明显。 （2）连接电路时，电压表的量程要参照小灯泡的额定电压来选择，电流表的量程应根据灯泡的额定电 流来选择，如果灯泡的额定电压或电流位置，则要采用试触的方法判断。 （3）连接电路时，开关要断开，防止由于电路连接错误而发生短路，损坏电流表。 （4）闭合开关前，要将滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置，以防止电路中电流过大，其保护电路 UIP =4 作用。 （5）调节小灯泡两端的电压高于额定电压时要注意缓慢调节滑动变阻器的滑片，实际电压不能超过额 定电压的 1.2 倍，同时通电时间不能过长，否则容易烧坏小灯泡。 注意：伏安法测小灯泡电功率与伏安法测电阻阻值的异同。 相同点：①实验电路基本相同，可采用同一电路；②实验方法相同，都是伏安法；③测量的物理量相 同，都测量电流 I 和电压 U。 不同点：①实验原理不同，测小灯泡电功率的实验原理 ，测电阻阻值的实验原理是 ；② 数据处理方式不同，测电阻阻值时需要多次测量，最后求平均值以减小实验误差，而测小灯泡电功率时也 需要多次测量，但不能用来求平均值，而是寻找不同电压下的电功率有什么规律。 考点四、焦耳定律 1.电流的热效应：电流通过导体时电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。 2.焦耳定律：电流通过导体产生的热量，与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成 正比。 3.焦耳定律公式：Q=I2Rt。式中单位 Q→焦(J)；I→安(A)；R→欧(Ω)；t→秒。 4.当电流通过导体做的功(电功)全部用来产生热量(电热)，则有 W=Q，可用电功公式来计算 Q，如电热 器、纯电阻就是这样的。 5.①电热的利用：电热毯、电熨斗、电烤箱等；②电热的防止：电视机后盖有很多孔是为了通风散热， 电脑运行时也需要风扇及时散热。 【考点梳理】 考点一、电能、电功 本考点主要内容有电功、电能的基本概念，电功的基本计算、电能的概念与计算，电阻串并联电路电 功的特点。本节不涉及实验探究题类试题，但与其他知识点结合组成一个大型计算题还是会经常出现的。 从近三年中考试题来看，对本节内容的考查主要集中在对电功、电能概念的考查、对电能简单计算的考查、 对动态电路的考查、对串并联电路电功特点的考查等方面。考题以选择题、填空题、计算题形式出现，并 以填空题居多。尤其注意的是电能表的使用与相关计算，在许多地区中考试题中属于常考内容，需要认真 理解和熟悉有关的计算。 考点二、电功率 本考点主要内容有电功率的概念，电功率基本计算及其应用。本节内容涉及到的计算问题较多，有的 是单考电功率知识，一般属于基础题，较简单；有的把电功率与其他知识点结合组成一个考题，除考查对 UIP = I UR =5 电功率的理解外，还考查电学其他知识点；更多的是有关电功率的计算，并且此类题目一般作为大型计算 题出现，分值高、涉及知识面广、题目属于中等或较难。从近三年中考试题来看，对本节内容的考查主要 集中在对电功率概念的考查，对电功率的计算，电功率在生活中的应用等。考题以选择题、填空题、计算 题形式出现，并以选择题居多。 考点三、测量小灯泡电功率 测量小灯泡电功率是中考物理试卷中实验探究类考题的常考内容，如果说是必考内容也不过分，经统 计中考物理试卷有关测量小灯泡电功率的实验探究题出现的概率在 85%左右，所占分值在 6 分—12 分之间。 由此可见此内容在中考试卷地位和重要性。测量小灯泡实验探究题常见考查问题有：实验电路的纠错、分 析、补充；电路故障排除；实验步骤与实验科学方法分析；实验手段分析；电功率概念理论研究；实验态 度和实验误差等。 纵观各地中考考纲和近三年考卷，对电功率的实验探究中考试卷中仍会出现，主要考查方式、内容和 分值也不会有更多变化。 考点四、焦耳定律 焦耳定律同样是本章重点，主要讲述了什么是电流热效应、焦耳定律的内容与应用、电热计算等。尤 其是电热计算，是焦耳定律在生活电器、电热器具中的应用，主要考察学生的计算能力和利用所学知识解 决生活中的实际问题的能力。所以，对本部分内容的考查题型灵活，题目有简单，也有较难和难度较大的， 且分值也较大。 考点一、电能、电功 【典例一】(2019·武威)如图所示是某家用电子式电能表的表盘，该表盘上显示已用电______kW•h。 若将某用电器单独接在该电能表上正常工作 3min，电能表指示灯闪烁了 32 次。该用电器在上述时间内消耗 的电能为______kW•h，它的实际电功率是______W。 【答案】5546.7；0.02；400。6 【解析】（1）该表盘上显示数字为 55467，因为最后一位是小数、单位是 kW•h，所以显示已用电 5546.7kW•h； （2）1600imp/（kW•h）表示每消耗 1kW•h 的电能，指示灯闪烁 1600 次，指示灯闪烁 32 次，则该用电 器消耗的电能：W= kW•h=0.02kW•h， 该用电器的实际电功率：P= = =0.4kW=400W。 故答案为：5546.7；0.02；400。 【举一反三】 1.（2018·长沙）如图 L1、L2 是规格分别为“6V、6W”，“3V、2.7W”的小灯泡,将它们连在如图的电 路中,电源电压恒定不变,当只闭合 S 时,L2 正常发光。(不计温度对灯泡电阻的影响)求: (1)电源电压； (2)灯泡 L1 的电阻 R1； (3)当 S、S1 都闭合时,10s 内电流做的总功。 【答案】（1）3V；（2）6Ω；（3）42J。 【解析】（1）当只闭合 S 时，灯泡 L 2 正常发光，灯泡两端电压 U=3V，通过灯泡 L 2 的电流： ；电源电压 U=3V； （2）灯泡 L1 的电阻 ； （3）当 S、S1 都闭合时，L1 和 L2 并联，通过 L1 的实际电流 ；通过干路的电流 I=I1+I2=0.5A+0.9A=1.4A，电路消耗的总电功率 P=UI=3V×1.4A=4.2W；电流做的功 W=Pt=4.2W×10s=42J 。 故答案为：（1）3V；（2）6Ω；（3）42J。 2.（2019·泸州）小明家电热水器铭牌标识为“220V、1000W”。由于使用了多年，该电热水器中的电 热丝明显氧化导致其电阻发生了变化，为准确测量氧化电热丝的实际电阻值，小明在家中把该电热水器单 独接入 220V 的家庭电路中工作 5min，发现电能表指示灯闪烁了 242 次，电能表规格如图所示。问： 2 2 P 2. 7W 2 U 3VI =0. 9A= = 2 21 1 U （6V） 1 P 6WR =6= = Ω 1 U 3V 1 R 6I =0. 5AΞ= =7 （1）小明测得该电热水器的实际电功率是多少？ （2）该电热水器氧化电热丝的实际电阻值是多少？ （3）为恢复该电热水器的铭牌功率，可与氧化电热丝并联一段新的电热丝，则并联的这段电热丝的电 阻值为多少？ 【解析】（1）3000imp/kW•h 表示每消耗 1kW•h 的电能，指示灯闪烁 3000 次，所以，电能表指示灯闪 烁了 242 次消耗的电能：W= kW•h= ×3.6×106J=2.904×105J， 该电热水器的实际电功率：P 实= = =968W； （2）由 P=UI= 可得，该电热水器氧化电热丝的实际电阻值：R 实= = =50Ω； （3）电热水器铭牌标识的功率对应的电阻：R= = =48.4Ω， 为恢复该电热水器的铭牌功率，可与氧化电热丝并联一段新的电热丝 R′，因并联电路中总电阻的倒数 等于各分电阻倒数之和， 所以， ，解得：R′=1512.5Ω。 答：（1）小明测得该电热水器的实际电功率是 968W；（2）该电热水器氧化电热丝的实际电阻值是50Ω； （3）并联的这段电热丝的电阻值为 1512.5Ω。 3.（2019·河南）在家用电器调查活动中，小亮让电热水器单独工作 2min，测得家中如图所示的电能 表的转盘转了 70r，热水器的实际功率为_____W；若不计能量损失，这段时间内热水器中 50L 的水可升温 _____℃．由于热水器的功率远大于冰箱，从安全用电的角度考虑，热水器的电源线比冰箱的要_____（选 填“粗”或“细”）。[已知 ρ水=1.0×103kg/m3，c 水=4.2×103J/（kg•℃）] RRRR ′+′=+ 11118 【解析】（1）电能表的转盘转 70r，电热水器消耗的电能：W= =0.07kW•h， 工作时间 t=2min= h，则该电热水器的实际功率： （2）电热水器消耗的电能：W′=Pt=2100W×120s=2.52×105J， 水的体积 V 水=50L=0.05m3，由 ρ= 可得，水的质量：m 水=ρ 水 V 水=1.0×103kg/m3×0.05-3m3=50kg； 因为不计能量损失，所以水吸收的热量：Q 吸=W′=2.52×105J， 由 Q=cm△t 得，水升高的温度： （3）由于电热水器的功率远大于冰箱，根据 P=UI 可知，电热水器工作时的电流远大于冰箱，相同条 件下热水器导线上产生的热量较多。为保证线路安全，在电流和通电时间一定时，电热水器选择较粗的电 源线，可以减小导线电阻，根据 Q=I2Rt 可知，电源线产生的热量减少，可防止电源线快速老化而引发安全 事故。 故答案为：2100；1.2；粗。 考点二、电功率 【典例二】（2019·河北）如图所示，电源电压不变，R1、R2 为定值电阻，R 为滑动变阻器，a、b 是电 流表或电压表。当只闭合开关 S、S1 时，a、b 的指针均明显偏转，将位于中点的滑片 P 向左移动，a 的示数 不变，b 的示数有变化。以下说法正确的是（ ）。9 A．b 是电流表； B．只闭合 S、S2，移动滑片 P，则 a 示数的变化量与 b 示数的变化量的比值可能等于 R1+R2； C．若将 b 换成另一种电表，只闭合 S、S2，将滑片 P 向右移动，R2 消耗的功率一定变大； D．若将 a 与 b 的位置互换，只闭合 S、S2，则 a 的示数与 b 的示数的比值可能等于 R2 【答案】AD。 【解析】A、只闭合开关 S、S1 时，电表 b 与滑动变阻器 R 串联，且滑片 P 向左移动，b 的示数有变化， 则 b 一定是电流表，故 A 正确； 若 a 为电流表，测通过 R2 的电流，由于 R2 的阻值和两端的电压均不变，滑片 P 向左移动，a 的示数不 变； 若 a 为电压表，测电源电压，其示数也不变，a 可能是电流表也可能是电压表； B、为电压表、b 为电流表时，只闭合 S、S2，此时 R1 与 R 串联，电压表 a 测 R 两端的电压，电流表测 电路中的电流，则有：R1＝ ，即 a 示数的变化量与 b 示数的变化量的比值等于 R1； a、b 均为电流表时，只闭合 S、S2，R、R2 被短路，电路为 R1 的简单电路，移动滑片 P，a、b 两表的示 数变化量均为 0，故 B 错误； C、将 b 换成电压表，a 为电压表时，只闭合 S、S2，R1、R2 与 R 串联，滑片 P 向右移动，电阻变小，电 路总电阻变小，电流变大，根据 P＝I2R2 可知，R2 消耗的功率变大； 若将 b 换成电压表，a 为电流表时，只闭合 S、S2，R 被短路，R1、R2 串联，滑片 P 向右移动，电阻不变， 电路总电阻不变，电流不变，根据 P＝I2R2 可知，R2 消耗的功率不变，故 C 错误； D、为电压表、b 为电流表时，若将 a 与 b 的位置互换，只闭合 S、S2，R 被短路，R1、R2 串联，电流表 测电路中的电路，电压表测 R2 两端的电压，则 a 的示数与 b 的示数的比值为 R2； a、b 均为电流表时，若将 a 与 b 的位置互换，只闭合 S、S2，R、R2 被短路，电路为 R1 的简单电路，两 电流表的示数相等，其比值为 1，故 D 正确。故选 AD。 【举一反三】 1.（2018•淄博）如图所示，电源电压不变，只闭合开关S1，灯泡L发光，电压表有示数：再闭合开关 S2，电路中出现的情况是（ ）。 10 A．电压表的示数变小；B．电路的总电阻不变； C．灯泡L的亮度不变；D．电路的总功率变大 【答案】D。 【解析】ABC、只闭合开关S1，为串联电路，电阻R与灯泡L串联；电压表测量的是R两端的电压，根据串 联电路的电压特点可知，电压表示数要小于电源电压；开关S2 闭合时，灯泡被短路，灯泡不发光，电路中 只有R，总电阻减小；电压表测量的是电源电压，故电压表示数变大；故ABC错误； D、开关S2 闭合后电路总电阻R总变小，电流变大，电阻R两端的电压变大，根据P=UI可知电路的总功率 变大，故D正确。故选D。 2.（2019·天津）如图甲所示的电路，电源电压保持不变，闭合开关 S，滑动变阻器滑片 P 从 a 端移动 到 b 端的整个过程中，电流表示数 I 与电压表示数 U 的关系图象如图乙所示。则电阻 R1 的阻值为______Ω； 当变阻器滑片 P 处于 a 端时，电阻 R1 消耗的电功率为______W。 【答案】10；0.1。 【解析】由电路图可知，定值电阻 R1 与滑动变阻器 R2 串联，电压表测 R1 两端的电压，电流表测电路中 的电流。 （1）当滑片位于 b 端时，电路为 R1 的简单电路，电压表测电源电压，此时电路中的电流最大， 由图象可知，电源电压 U=3V，此时 R1 两端的电压 U1=U=3V，电路中的电流 I=0.3A， 由欧姆定律可得：R1= = =10Ω； （2）当滑片位于 a 端时，R 1、R2 串联，电压表测 R1 两端的电压，由图象可知，此时电路中的电流 I′=0.1A 时，R1 两端的电压 U1′=1V，电阻 R1 消耗的电功率 P1′=U1′I′=1V×0.1A=0.1W。 故答案为：10；0.1。 3.（2019·岳阳）如图所示，电源电压恒定不变。闭合开关后，滑动变阻器的滑片 P 由 b 端移到某点 c 的过程中，电压表的示数由 4V 变为 3V，电流表的示数由 0.2A 变为 0.3A，由此可知（ ）。11 A．电源电压为 7V B．R1 的阻值为 20Ω C．电路消耗的最小功率为 1.2W D．滑片 P 在 b 端时，10 秒内 R1 产生的热量为 12J 【答案】C。 【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）由“闭合开关后，滑动变阻器的滑片 P 由 B 端移到某点 C 的过程中，电压表的示数由 4V 变为 3V， 电流表的示数由 0.2A 变为 0.3A，”可知，R2 两端电压为 4V，ac 两端电压 Uac=3V，当滑动变阻器的滑片 P 在 b 端时，电流 I=0.2A，当滑片 P 由 b 端移到某点 c 时，电流 I=0.3A，设电源电压为 U， 解得 R1=10Ω，U=6V，故 AB 错误； （2）滑动变阻器滑片 P 在 b 端时，R1 与 R2 串联，由 P=UI 可得，电路消耗的最小功率 P=UI=6V×0.2A=1.2W，故 C 正确； （3）滑片 P 在 b 端时，根据串联电路的电压特点可得，R1 两端电压 U1=U-U2=6V-4V=2V， 10 秒内 R1 产生的热量 Q=W=U1It=2V×0.2A×10S=4J，故 D 错误。故选 C。 考点三、测量小灯泡电功率 【典例三】（2019·海南）在测量小灯泡电功率的实验中，已知灯泡额定电压 U 额=2.5V，电源电压保持 不变。 （1）用笔画线代替导线把甲图电路连接完整。 （2）调节滑动变阻器，使电压表示数为 2.5V，此时电流表示数（如图乙）为______A。则小灯泡的额12 定功率为______W。 （3）如果没有电压表，用如图丙所示电路也可测小灯泡的额定功率。其中，定值电阻的阻值为 R0。先 断开开关 S2、闭合开关 S、S1，调节滑动变阻器，使电流表的示数为 ；再保持变阻器滑片的位置不变， 只断开开关_______、闭合其它开关，读出电流表示数为 I，灯泡额定功率的表达式为 P 额=_________（用 R0、U 额、I 的代数式表示）。 【答案】（1）如图所示；（2）0.28；0.7；（3）S1 。 【解析】（1）由图知，只需用一条导线将滑动变阻器下端的一个接线柱连接到小灯泡右端的接线柱即 可，连接情况如图所示； （2）由图乙知，电流表使用的量程是 0.6A，则读出的示数为 0.28A，由 P=UI，计算出小灯泡的额定功 率为 ； （3）根据实验原理 P=UI，为了得出小灯泡的额定功率，需要知道的数据是 U 额和 I 额；当断开开关 S2、 闭合开关 S、S1 时，定值 R0 与小灯泡并联接在电路中，电流表测通过 R0 的电流 I0，由题意知 （此 式表明电阻 R0 与小灯泡两端的电压为 U 额）；保持变阻器的滑片的位置不变，可通过断开 S1，闭合 S 和 S2 使 电流表示数等于通过 R0 和小灯泡的电流之和，然后再利用并联电路的电流规律得出通过小灯泡的电流（因 为这样设计开关的通断仍然能保证 R0 与小灯泡两端的电压为 U 额，所以此时通过小灯泡的电流刚好为 I 额）， 根据题意可得出 ，所以灯泡额定功率的表达式为 。 【举一反三】 1.（2019·达州）实验老师为“测量小灯泡额定功率”准备了如下器材：电源（电压恒为 6V）开关、 电压表和电流表各一只、额定电压为 2.5V 的待测小灯泡（电阻约为 10Ω）、滑动变阻器（“20Ω 1A”）、导 线若干。 （1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物图连接完整（要求：滑片向右移动灯泡变亮）。13 （2）闭合开关前电流表的指针如图乙所示，其原因是 。 （3）故障排除后，调节滑动变阻器的滑片，并绘制了小灯泡的电流随其两端电压变化的关系如图丙所 示，则小灯泡的额定功率为 W。从图象中还发现：当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之 比 （选填“变大”、“变小或“不变”）。 （4）小陈同学为了验证电流跟电阻的关系，他又借到了一个滑动变阻器（50Ω0.5A）和五个定值电阻 （5Ω、10Ω、15Ω、20Ωg、25Ω），其余器材不变。用定值电阻更换甲图中的灯泡，小陈同学得到如图丁 所示的电流随定值电阻变化的图象，则实验中他所用的滑动变阻器是 （选填字母：A.20Ω 1A B.50Ω 0.5A），若某次实验中滑动变阻器连入的阻值为14Ω，则所用定值电阻的阻值为 Ω。 （5）下课前老师布置了一道课后作业。要求：在只有下列实验器材的前提下测出未知定值电阻 Rx 的 阻值。实验器材：电阻 Rx、电源（电压恒定但未知）、滑动变阻器（已知最大阻值为 R0）、电流表、开关、 导线若干。 小张同学设计了如图戊所示的电路图，用以下步骤测 Rx 的阻值。 ①闭合开关 S，移动滑片 P 至 B 端，记下电流表示数 I1； ②移动滑片 P 至 A 端，记下电流表示数 I2（I1 未超过电流表的量程）； ③请帮他写出 Rx 的表达式：Rx＝ （用字母 R0、I1、I2 表示）。 【答案】（1）如上所示；（2）电流表指针没有调零；（3）0.625；变大；（4）B；10；（5） 。 【解析】（1）滑片向右移动灯泡变亮，即电流变大电阻变小，故变阻器滑片右下接线柱连入电路中，14 如下所示： （2）闭合开关前电流表的指针如图乙所示，其原因是电流表指针没有调零。 （3）根据绘制的小灯泡的电流随其两端电压变化的关系知，灯在额定电压下的电流为 0.25A，则小灯 泡的额定功率为：P＝UI＝2.5V×0.25A＝0.625W； 从图象知，当电压为 0.5V 时，电流为 0.1A，由欧姆定律，灯的电阻为：R1＝ ＝ ＝5Ω， 同理，灯正常发光时的电阻为 10Ω，故当电压表的示数增大时，电压表与电流表的示数之比 （灯的电 阻）变大； （4）图丁所示的电流随定值电阻变化的图象，电流与电阻之积为： U＝IR＝0.1A×25Ω＝﹣﹣﹣﹣0.5A×5Ω＝2.5V， 根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：U滑＝U﹣UV＝6V﹣2.5V＝3.5V，变阻器分得的电压为电 压表示数的 ＝1.4 倍，根据分压原理，当接入 25Ω 电阻时，变阻器连入电路中的电阻为： R 滑＝1.4×25Ω＝35Ω，故为了完成整个实验，应该选取最大阻值至少 35Ω 的滑动变阻器，则实验中 他所用的滑动变阻器是 50Ω、0.5A，选 B； 若变阻器连入的阻值为 14Ω， 由欧姆定律，电路的电流为：I＝ ＝ ＝0.25A， 由欧姆定律，则所用定值电阻的阻值为：R 定＝ ＝ ＝10Ω； （5）①闭合开关 S，移动滑片 P 至 B 端，记下电流表示数 I1； ②移动滑片 P 至 A 端，记下电流表示数 I2（I1 未超过电流表的量程）； ③在①中两电阻串联，由电阻的串联和欧姆定律，电源电压：U＝I1（Rx+R0） 在②中，为 R0 的简单电路，由欧姆定律：U＝I2R0，因电源电压不变， 故：U＝I1（Rx+R0）＝I2R0，15 Rx 的表达式：Rx＝ 。 故答案为：（1）如上所示；（2）电流表指针没有调零；（3）0.625；变大；（4）B；10；（5） 。 2.（2019·遂宁）在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验器材有：两节新干电池、电流表、电压表、 额定电压 2.5V 的小灯泡，滑动变阻器、开关、导线若干，部分实物电路如图甲所示。 （1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整（要求：滑片 P 向右移动时小灯泡变亮）。 （2）连接好电路，闭合开关，发现小灯泡很亮，电压表示数为 3V．断开开关，经检查，各元件完好， 电路连接正确则实验中操作错误之处是______。 （3）改正错误后进行实验，移动滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示；若要测量 小灯泡的额定功率，滑动变阻器的滑片 P 应向______端移动（选填“A”或“B”）。 （4）图丙是由实验数据描出的小灯泡的 I-U 图象，则小灯泡额定功率是______W。 （5）根据小灯泡的 I-U 图象计算出不同电压下灯丝电阻值不同，原因是灯丝电阻随______的变化而变 化。 （6）若用第（3）小问中所测得数据算出灯泡的电阻 RL，再根据 P= 计算灯泡的额定功率。按此 方案算出灯泡的额定功率比真实值______（选填“偏大”或“偏小”）。 【答案】滑动变阻器的滑片没有调到阻值最大处；B；0.625；温度；偏大。 【解析】（1）滑动变阻器的右下方接线柱与开关相连时，滑片 P 向右移动时小灯泡变亮，如下图所示： （2）连接好电路，闭合开关，发现小灯泡很亮，电压表示数为 3V，且各元件完好，电路连接正确，则16 实验中操作错误之处是：滑动变阻器的滑片没有调到阻值最大处； （3）由图乙可知，电压表的量程为 0～3V，分度值为 0.1V，示数为 2V， 若要测量小灯泡的额定功率，应使电压表的示数达到 2.5V，由串联电路的分压特点可知，应减小滑动 变阻器接入电路中的电阻，即滑片 P 应向 B 端移动； （4）由图丙可知，电压表的示数为 2.5V 时，通过的电流为 0.25A， 则小灯泡额定功率是 P=UI=2.5V×0.25A=0.625W； （5）根据小灯泡的 I-U 图象计算出不同电压下灯丝电阻值不同，原因是灯丝电阻随温度的变化而变化； （6）由图丙可知，灯泡两端的电压为 2V 时，通过的电流为 0.225A， 由 I= 的变形式 R= 可得，灯泡两端的电压为 2V、2.5V 时的电阻分别为 8.9Ω、10Ω， 若用第（3）小问中所测得数据算出灯泡的电阻 RL，再根据 P= 计算灯泡的额定功率，按此方案算出 灯泡的额定功率比真实值偏大。 故答案为：（1）如上图所示；（2）滑动变阻器的滑片没有调到阻值最大处；（3）B；（4）0.625； （5）温度；（6）偏大。 3.（2019·海南）在“探究小灯泡在不同电压下工作时的电功率是否相同”的实验中，实验室提供了 如下器材：电源电压 U 恒为 8V，滑动变阻器规格为“20Ω 2A“，小灯泡的额定电压 U 额=2.5V，额定功率小 于 1.2W，两个阻值分别为 10Ω、20Ω 的定值电阻 R0 可供选择。 （1）为使小灯泡两端电压有一较大的调节范围，小聪设计了如图甲所示的电路，请用笔画线代替导线， 完成图乙中实物电路的连接。 （2）正确连接电路后，进行实验，记录的数据如表所示。当电压表示数为 2.5V 时，电流表示数如图 丙所示，小灯泡的额定功率为___W。 1 2 3 4 5 电压/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 电流/A 0.24 0.32 0.38 0.44 电功率/W （3）分析表中数据可得出结论：小灯泡工作时，消耗的电功率随电压的增大而_____。根据数据还可 判断出，小聪在实验中选用的是 R0=_____Ω 的定值电阻。 （4）完成实验后，爱动脑筋的小聪又想出一种测量小灯泡额定功率的方法，设计了如图丁所示的电路，17 所用电压表量程为“0～15V”，请将以下实验步骤补充完整。 ①检查电路无误后，闭合开关 S，将开关 S1 拨至“1”，调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为_____； ②滑片不动，再将开关 S1，拨至“2”，读出电压表示数为 U0； ③小灯泡的额定功率：P 额=_____。（用 U 额、U0、R0 表示）若步骤②中，在将开关 S1 拨至“2”时，不 小心将滑片向右移动了少许，其他操作正确，则测出的小灯泡额定功率比真实值_____（选填“偏大”或“偏 小”）。 【解析】（1）由 P=UI 得，小灯泡的额定电流约为： ，所以，电流表选择 0-0.6A 的量程；灯泡、R0 及滑动变阻器串联，故将电流表的“0.6”接线柱与电源的“+”极连接，小灯泡 的左接线柱与 R0 的左接线柱连接，如图所示： （2）由（1）可知，电流表选择 0-0.6A 的量程，分度值为 0.02A，示数为 0.42A， 则小灯泡的额定功率：P 额=U 额 I 额=2.5V×0.42A=1.05W。 （3）由表中数据可知，随着灯泡两端电压的增大，电流也增大，根据 P=UI 可知，小灯泡消耗的电功 率增大，即小灯泡工作时，消耗的电功率随电压的增大而增大。 由表中数据可知，第 5 次实验电流最大，此时电路总电阻最小， 由 I= 可得，第 5 次实验时电路总电阻： ， 因 R 总=RL+R0+R 滑，已知定值电阻 R0 的阻值为 10Ω 或 20Ω，故小聪在实验中选用的是 R0=10Ω。18 （4）要测量小灯泡的额定功率，需使小灯泡两端的电压等于其额定电压， ①闭合开关 S，将开关 S1 拨至“1”，小灯泡、R0 和滑动变阻器串联，电压表测 R0 和滑动变阻器两端的 电压，调节滑动变阻器的滑片，灯泡正常发光时，电压表的示数：UV=U-U 额=8V-2.5V=5.5V。 ②滑片不动，再将开关 S1 拨至“2”， 电压表测 R0 两端的电压 U0，此时电路中的电流即为小灯泡的额定电流： 。 ③小灯泡的额定功率：P 额=U 额 I 额=U 额• 。 将开关 S1 拨至“2”，滑片向右移动稍许，滑动变阻器接入电路的阻值变大，根据串联分压知识可知， 滑动变阻器两端的电压变大，定值电阻 R0 两端的电压 U0 变小，根据 P 额=U 额 I 额=U 额• 可知，测出的小灯泡的额定功率比真实值偏小。 故答案为：（1）如上图所示；（2）1.05；（3）增大； 10；（4）①5.5V； ③U 额• ；偏小。 考点四、焦耳定律 【典例四】（2019·益阳）如图所示电路，电源电压不变，R1 为发热电阻，阻值 10Ω．R2 为定值电阻， 阻值为 20Ω．R 为滑动变阻器（A、B 为其两个端点）。闭合开关 S，当滑片 P 移动到 A 端时，电流表的示数 为 0.3A，电源电压 U=______V．当滑片 P 移到 B 点时，发热电阻 R1 在 1 分钟内产生的热量为______J。 【答案】故答案为：6；216。 【解析】由图知，闭合开关 S，当滑片 P 移动到 A 端时，R1 和 R2 并联，电流表测量通过 R2 的电流。 因为 I= ，所以电源电压为 U=I2R2=0.3A×20Ω=6V； 滑片 P 移动过程中，R1 两端电压不变，阻值不变， 所以 1 分钟内产生的热量为 。 故答案为：6；216。 【举一反三】19 1.(2019 岳阳)一新款节能电炖锅如图甲，有关技术参数如表（设电炖锅不同挡位的电阻和加热效率均 不变）。 额定电压 电炖锅档位 额定功率/W 低温 200 中温 400200V 高温 600 （1）求电炖锅在高温挡正常工作时的电流（计算结果保留一位小数）； （2）在用电高峰期，关掉家里的其他用电器，只让处于中温挡状态的电炖锅工作，观察到标有“1800r/ （kW•h）”的电能表转盘在 12ls 内转了 20 圈，求此时的实际电压； （3）电炖锅正常工作时，用低温挡和高温挡分别给质量相同的冷水加热，待水温达到50℃时开始计时， 绘制的水温随时间变化的图象如图乙所示。结合所给信息，通过计算，分析比较用高温挡还是用低温挡更 节能。 【解析】（1）由表中数据可知，高温的功率 P 高=600W，由 P=UI 可得，在高温档工作时，电路中的电流： ； （2）由 可得，电炖锅的电阻： ， 电炖锅在高档工作时，电能表转盘在在 121s 内转了 20r， 则电炖锅消耗的电能： ， 实际功率为： ， 由 可得，电路的实际电压： Ω=== 121400 )220( 22 W V P UR JJhkWr rW 46 104106.390 1 /1800 20 ×=××=•=实 s J t WP 121 104 4×== 实 实20 （3 ）高温档消耗的电能 W 高=p 高 t 高=600W×6×60s=2.16×105J ，则水升高 1℃ 消耗的电能 2.16×105J/20=1.08×104J， 低温档消耗的电能 W 低=P 低 t 低=200W×9×60s=1.08×105J， 则水升高 1℃消耗的电能为 1.08×105J/8=1.35×104J， 因为 1.08×104J＜1.35×104J，且两档加热水的质量相同，所以加热等质量的水升高 1℃，高温档比低 温档消耗电能少，用高温档节能。 答：（1）求电炖锅在高温挡正常工作时的电流是 2.7A； （2）在用电高峰期，此时的实际电压是 200V； （3）电炖锅正常工作时，用低温挡和高温挡分别给质量相同的冷水加热，由（3）可知用高温挡更 节能。 2.（2019·贵港）家用电吹风的简化电路如图 5 所示，主要技术参数如下表。则该电吹风正常工作吹 热风时，电热丝的阻值是________Ω，正常工作吹热风 5min 电热丝产生的热量是________J。 【答案】48.4；3×105。 【解析】由表知，电热丝吹热风时，电热丝的额定功率为 P=1000W，额定电压为 U=220V， 故电热丝的阻值为 ； 正常工作吹热风 5min 电热丝产生的热量为： 。 3.（2019·湘潭）图是某电水壶的铭牌，该电水壶正常工作 1min 产生 J 的热量，如果这些热量 84% 被冷水吸收能使 2.0L 的水温度升高上 ℃。 【解析】（1）由图知，电水壶的额定功率为 1500W， 所以正常工作 1 分钟产生的热量：Q＝W＝Pt＝1500W×60s＝9×104J； （2）由 ρ＝ 可得水的质量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×2.0×10﹣3m3＝2kg，21 这些热量 84%被冷水吸收，即 Q 吸＝84%Q 放， 由 Q＝cm△t 得水升高的温度：△t＝ ＝ ＝9℃。 故答案为：9×104；9。 一、选择题 1.（2019·苏州）额定电压均为 6V 的甲、乙两灯，I-U 图线如图所示。下列说法正确的是（ ）。 A.甲、乙两灯的电阻均随电压增大而减小； B.甲、乙两灯的额定功率之比为 4：1； C.甲、乙两灯并联接在电压为 2V 的电源两端时，电阻之比为 3：2； D.甲、乙两灯串联接在电压为 8V 的电源两端时，实际功率之比为 1：3 【答案】D。 【解析】A．由甲、乙曲线图可知，灯泡的电阻随电压的增大而增大。故 A 错误； B．由于甲、乙两灯的额定电压均为 6V，由图象可知：I 甲额=0.6A，I 乙额=0.3A， 则： = = = = ，故 B 错误； C、甲、乙两灯并联在 2V 的电源两端时，由图象可知：I 甲=0.3A，I 乙=0.2A，根据 I= 可得电阻之比； = = = = ，故 C 错误； D．把甲、乙两灯串联接在 8V 的电源上时，通过它们的电流相等，且电源的电压等于两灯泡两端的电 压之和，由图象可知，当电路中的电流为 0.3A，甲灯的实际电压为 2V，乙灯的实际电压为 6V 时满足电源 电压为 8V，所以实际功率之比：P 甲：P 乙=U 甲 I：U 乙 I=2V：6V=1：3，故 D 正确。故选 D。 2.（2019·达州）如图所示，电源电压保持不变，R1、R2、R3 为定值电阻，且 R2＝R3＝20Ω．闭合开关 S，电压表 V1 和 V2 的示数之比为 4：3，此时电路消耗的总功率为 P1；若把电压表 V1 和 V2 分别换成电流表 A122 和 A2，闭合开关 S 后电流表 A1 的示数为 I1，电流表 A2 的示数为 I2，此时电路消耗的总功率为 P2。则下列结 果正确的是（ ）。 A．R1＝10Ω I1：I2＝3：2 P1：P2＝1：10 B．R1＝5Ω I1：I2＝2：3 P1：P2＝1：10 C．R1＝10Ω I1：I2＝3：2 P1：P2＝10：1 D．R1＝5Ω I1：I2＝2：3 P1：P2＝10：1 【答案】A。 【解析】R1＝10Ω，故 BD 错误； 此时电路消耗的总功率：P1＝ ＝ ＝ ； 若把电压表 V1 和 V2 分别换成电流表 A1 和 A2 时，R1、R2、R3 并联，电流表 A1 测 R1 和 R2 支路电流之和， 电流表 A2 测 R2 和 R3 支路的电流之和， 因并联电路中各支路两端的电压相等，且干路电流等于各支路电流之和， 所以，两电流表的示数之比： I1：I2＝（ + ）：（ + ）＝（ + ）：（ + ）＝ ： ＝3：2， 此时电路消耗的总功率：P2＝ + + ＝ + + ＝ ， 则 P1：P2＝ ： ＝1：10，故 A 正确、C 错误。 故选 A。 3.（2019·天津）现有一个电压不变的电源，两个定值电 R1、R2．先将这两个电阻以某种形式连接到电 源上，R1 消耗功率为 P0；再将它们以另一种形式连接到该电源上，R1 消耗功率为 9P0．两种连接形式中均有 电流通过 R2，则先后两种连接形式中（ ）。 A. 两端的电压比为 1：2 B. 两端的电压比为 1：3 C. 消耗的功率比为 1：9 D. 消耗的功率比为 2：923 【答案】B。 【解析】（1）将这两个电阻以某种形式连接到电源上，R1 消耗功率为：P0= --------------① 另一种形式连接到该电源上 R1 消耗功率为：9P0= --------------② 由①②可得： =9× ， 解得 R1 两端的电压比为：U1：U1′=1：3，故 A 错误、B 正确； （2）因为 R1、R2 接到同一电源上，且第 2 次 R1 两端的电压更大，所以，第一种以串联方式连接；第 2 次以并联方式连接，如下图： 则由并联电路的特点和前面的解答可得，电源电压 U=U1′=3U1； 因为串联电路两端电压等于各部分电压之和， 所以，串联时，R2 两端的电压 U2=U-U1=3U1-U1=2U1， 并联时，R2 两端的电压 U2′=U=3U1； 则第一种连接时，R2 消耗的功率：P2= ； 第二种连接时，R2 消耗的功率：P2′= ； 则 = =（ ）2=（ ）2= ，故 C、D 错误。 故选 B。 4.（2019·濮阳市中考二模)如图甲的电路中，电源电压保持不变，闭合开关后，滑片 P 由 b 端 滑到 a 端，电流表示数 I 与电压表示数 U 的变化关系如图乙。下列判断正确的是（　　）。 A. 电源电压是 12V； B. 定值电阻 R 的阻值是 ； C. 滑动变阻器的最大阻值为 ；D. 定值电阻能达到的最大功率为 【答案】BC。24 【解析】由电路图可知，定值电阻 R 与滑动变阻器串联，电压表测 R 两端的电压，电流表测电路中的 电流。 （1）当滑片在 a 端时，电路为 R 的简单电路，此时电路中的电流最大，电压表示数最大，由图象可知， 电源的电压 U=9V，此时电路中的电流 I=1.5A， 由 I= 可得，定值电阻 R 的阻值：R= = =6Ω，故 A 错误、B 正确； 由于此时电阻 R 两端的电压最大、通过的电流最大， 则定值电阻能达到的最大功率：PR 大=UI=9V×1.5A=13.5W，故 D 错误； （2）当滑片位于 b 端时，电阻 R 与滑动变阻器的最大阻值串联，此时电路中的电流最小，电压表的示 数最小， 由图象可知，此时 R 两端的电压 UR=3V，电路中的最小电流 I′=0.5A， 因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，此时滑动变阻器两端的电压：U 滑=U-UR=9V-3V=6V， 则滑动变阻器的最大阻值：R 滑大= = =12Ω，故 C 正确；故选 BC。 5.（2019·武汉市武昌区中考一模）如图电路中，灯泡 L 标有“6V3W”字样（不计温度对灯丝电阻的 影响）。当开关 S1 闭合，滑动变阻器的滑片 P 在最左端时，灯泡 L 正常发光；当开关 S1 闭合，S2 断开时， 滑动变阻器的滑片 P 在中点时，电流表的示数是 0.2A．则下列说法中正确的是（　　）。 A. 滑动变阻器最大阻值为 ； B. 当滑片 P 在中点时，R 两端的电压为 ； C. 灯泡的最小功率为 ； D. 电路的最大功率为 4W 【答案】D。 【解析】（1）灯泡 L 标有“6V3W“字样，表示灯的额定电压为 6V，额定功率为 3W，当开关 S1 闭合， 滑动变阻器的滑片 P 在最左端时，电路为灯的简单电路，灯泡 L 正常发，灯的电压即电源电压 U=6V； 根据 P= ，灯的电阻：RL= = =12Ω， 当开关 S1 闭合，S2 断开，滑动变阻器的滑片 P 在中点时，变阻器最大 R 的二分之一与灯串联，根据欧 姆定律，总电阻：R 串联= = =30Ω， 根据电阻的串联，则 R=R 串联-RL=30Ω-12Ω=18Ω，25 滑动变阻器 R 的最大阻值：R=36Ω，故 A 错误； （2）根据串联分压原理可知， = = ，即 = ，解得 UR=3.6V，故 B 错误； （3）当关 S1 闭合，S2 断开，滑动变阻器的滑片 P 在最右端时，灯泡和滑动变阻器串联，总电阻 R 总 =R+RL=36Ω+12Ω=48Ω，电路中的最小电流：I 小= = =0.125A， 灯泡的最小功率：PL 小=（I 小）2RL=（0.125A）2×12Ω=0.1875W，故 C 错误； （4）两开关都闭合，当滑片移动到最左端时，变阻器与灯并联，此时电路的总电阻最小，R 并= = =9Ω， 电路的最大功率：P 大= = =4W，故 D 正确。故选 D。 6．（2019·长沙市雨花区中考一模）为了测量某电热暖手器提示灯 L 的额定功率，小梦设计了如图甲 所示的电路图，变阻器的规格为 20Ω 1A，当开关 S 接 a 时，移动滑动变阻器的滑片 P，根据测出的电流、 电压值，画出了定值电阻 R0 的 U﹣I 图象；当开关 S 接 b 时，同样根据测出的电流、电压值，画出了灯泡 L 的 U﹣I 图象，如图乙所示，则下列结论错误的是（　　）。 A．定值电阻 R0 的阻值是 10Ω； B．将 R0 与灯 L 串联在 6V 的电源两端时，灯丝的实际电阻为 5Ω； C．R0 与灯 L 并联接入电路并调节电源电压，当 R0 消耗的功率为 4.9W 时，灯 L 恰好正常发光，灯 L 的实 际功率为 5W； D．当 S 接 a 且电源电压为 8V 时，滑动变阻器的最大功率为 1.6W 【答案】C。 【解析】（1）由图象可知：R0 的电压和电流成正比，当 U0＝2V 时，I0＝0.2A，由欧姆定律 I＝ ，所以：R026 ＝ ＝ ＝10Ω；A 正确； （2）将 R0 与灯 L 串联在 6V 的电源两端时，电流相同。观察图可知，当电流为 0.4A 时，电阻与灯泡的电压 和正好为 6V， 分析图象可知：此时灯泡电压为 UL′＝2V，IL′＝0.4A，由欧姆定律，所以灯丝的实际电阻值：RL＝ ＝ ＝5Ω，B 正确； （3）将 R0 与灯 L 并联接入电路，当 R0 消耗的电功率为 4.9W 时，灯 L 恰好正常发光， 由 P＝ 可得，灯泡的额定电压：UL 额＝U0′＝ ＝ ＝7V， 由图象可知，通过灯泡的电流 IL 额＝0.75A， 则灯泡的实际功率即额定功率：PL 额＝UL 额 IL 额＝7V×0.75A＝5.25W．C 错误； （4）当 S 接 a，R0 与变阻器器串联，根据电阻的串联和欧姆定律，电路中的电流： I＝ ，滑动变阻器的功率： P 滑＝I2R 滑＝（ ）2R 滑＝ ＝ ， 由上式知，当 R0＝R 滑＝10Ω，变阻器的功率最大， 其最大功率：P 滑大＝ ＝ ＝1.6W，D 正确。故选 C。 二、填空题 7.（2019·濮阳市中考二模）图甲是小灯泡 L 和电阻 R 的电流随电压变化图象，将它们按图乙所示接 入电路中，只闭合开关 S，小灯泡的实际功率为 1W；则小灯泡两端的电压为______V，再闭合开关 S1，电流 表示数变化了______A，此时电路消耗的总功率为______W。 【答案】2；0.2；1.4。 【解析】（1）只闭合开关 S 时，电路为 L 的简单电路， 由图中可知，当小灯泡两端的电压 UL=2V，通过的电流 IL=0.5A 时， 灯泡的实际功率 PL=ULIL=2V×0.5A=1W， 所以，小灯泡两端的电压为 2V，电源的电压为 2V； 27 （2）闭合开关 S、S1 时，L 与 R 并联，电流表测干路电流， 因并联电路中各支路两端的电压相等， 所以，它们两端的电压 UL=UR=U=2V， 由图象可知，通过它们的电流分别为 IL=0.5A，IR=0.2A， 因并联电路中各支路独立工作、互不影响， 所以，电流表示数的变化量即为通过 R 的电流，其大小为 0.2A， 因串联电路中干路电流等于各支路电流之和， 所以，干路电流： I=IL+IR=0.5A+0.2A=0.7A， 此时电路消耗的总功率： P=UI=2V×0.7A=1.4W。 故答案为：2；0.2；1.4。 8．（2019·长沙市雨花区中考一模）如图甲，R1 为定值电阻，R2 为滑动变阻器（允许通过的最大电流 为 5A）。图乙反映了开关由断开到闭合，再移动滑片 P 的过程中，ab 两端电压 U 和通过的电流 I 之间的关 系；图丙反映了滑动变阻器消耗的功率 P 与电流 I 之间的关系，则 R1 的阻值为　 　Ω；当 R2 的功率为 120W 时，电路消耗的总功率为　 　W。 【答案】5；200。 【解析】由电路图可知，R1 与 R2 串联，ab 两端电压是滑动变阻器 R2 两端电压。 当开关断开时，电路中的电流为 0A，此时电压表测电源的电压， 由图乙可知 ab 两端的电压，即电源的电压 U＝50V； 由图丙可知，当 R2 的功率为 120W 时，电路中的电流 I＝4A，由图乙可知，Uab＝30V， 因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，R1 两端的电压：U1＝U﹣Uab＝50V﹣30V＝20V，28 由 I＝ 可得，R1 的阻值：R1＝ ＝ ＝5Ω； 电路消耗的总功率：P＝UI＝50V×4A＝200W。 故答案为：5；200。 9．（2019·辽阳市中考考前最后一卷）李刚家的电能表如图所示，从表盘信息可知：电能表允许接入 的用电器总功率不能超过　 　W；当电路中只有电风扇工作时，电能表转盘在 6min 内转过了 10 转，这 个电风扇的实际功率　 　W。 【答案】4400；50。 【解析】电能表允许接入用电器的最大总功率：P＝UI＝220V×20A＝4400W； 因 2000r/kW•h 表示转盘转 1 圈，电路中消耗 kW•h 的电能， 所以，这 6min 内消耗的电能：W＝ ＝ kW•h＝0.005kW•h， 电风扇的电功率：P＝ ＝ ＝0.05kW， 0.05kW＝0.05×1000W＝50W。 故答案为：4400；50。 10.（2019·达州）如图所示，电源电压保持不变，灯泡 L 标有“10V 5W”字样（不考虑温度对灯丝电 阻的影响），当 S、S1 都闭合且滑动变阻器的滑片 P 在 A 端时，电流表 A 的示数为 1A，此时灯泡正常发光， 则滑动变阻器的最大阻值为 Ω。当 S 闭合、S1 断开且滑动变阻器的滑片 P 在 B 端时，电压表的示数为 V，灯泡 L 的实际功率为 W。 【答案】20；5；1.25。29 【解析】（1）当 S、S1 都闭合且滑动变阻器的滑片 P 在 A 端时，灯泡 L 与 R 的最大阻值并联，电流表测 干路电流，因并联电路中各支路两端的电压相等，且此时灯泡正常发光， 所以，电源的电压 U＝UL＝10V， 由 P＝UI 可得，通过灯泡的电流：IL＝ ＝ ＝0.5A， 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和， 所以，通过 R 的电流：IR＝I﹣IL＝1A﹣0.5A＝0.5A， 由 I＝ 可得，滑动变阻器的最大阻值：R＝ ＝ ＝20Ω； （2）灯泡的电阻：RL＝ ＝ ＝20Ω， 当 S 闭合、S1 断开且滑动变阻器的滑片 P 在 B 端时，灯泡 L 与滑动变阻器 R 的最大阻值串联，电压表 测 R 两端的电压， 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′＝ ＝ ＝0.25A， 此时电压表的示数：UR＝I′R＝0.25A×20Ω＝5V， 灯泡 L 的实际功率：PL′＝（I′）2RL＝（0.25A）2×20Ω＝1.25W。 故答案为：20；5；1.25。 11.（2019·达州）如图所示，电源电压保持不变，R1、R2、R3 均为定值电阻，R1：R2＝2：3，S 为单刀 双掷开关。当 S 接到 1 时，电流表的示数为 0.4A，R1 消耗的功率为 P1，此时 R3 消耗的功率为 1.6W；当 S 接 到 2 时 ， R2 消 耗 的 功 率 为 P2 ， 已 知 P1 ： P2 ＝ 32 ： 27 ． 则 电 源 电 压 为 V ， R1 为 Ω，R3 为 Ω。 【答案】故答案为：12；20；10。 【解析】S 为单刀双掷开关。当 S 接到 1 时，R1 与 R3 串联，电流表测电路的电流，电流表的示数为 0.4A，30 P1＝I12R1＝（0.4A）2×R1﹣﹣﹣﹣﹣①， P3＝I12R3＝（0.4A）2×R3＝1.6W，R3＝10Ω； 当 S 接到 2 时，R1 与 R3 串联，电流表测电路的电流，R2 消耗的功率为 P2， P2＝I22R2﹣﹣﹣﹣﹣﹣②； 已知 P1：P2＝32：27，由①②得：即 ＝ ﹣﹣﹣﹣③ 因 R1：R2＝2：3﹣﹣﹣﹣﹣④，由③④得：I2＝0.3A； 由电阻的串联和电压不变时，电流与电阻成反比有： ＝ ； 即 ＝ ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑤， 由④⑤得：R1＝20Ω； 由电阻的串联和欧姆定律，在第 1 次操作中， 电源电压：U＝I1（R1+R3）＝0.4A（20Ω+10Ω）＝12V。 故答案为：12；20；10。 12.（2019·绵阳）测量标有“2.5V”字样的小灯泡在额定电压下工作时的电阻，小灯泡的额定功率估 计在 0.8W 左右。实验室提供的器材有：两节干电池、电压表 V（量程 0-3V）、滑动变阻器、导线若干、开 关、待测小灯泡。供选择的电流表：A1（量程 0-0.6A）、A2（量程 0-3A）。回答下列问题： （1）电流表应选用________（“A1”或“A2”）。 （2）连接好如图所示的实验电路，闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有较大的示数。 电路的故障可能是________（选填序号） A．电压表断路 B．小灯泡断路 C．电压表短路，且小灯泡断路 D．电流表短路，且小灯泡断路 （3）排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器使电压表示数为 2.5V，电流表示数如图乙所示，小灯泡 正常发光时的电阻是________Ω（小数点后保留一位数字）。31 【答案】故答案为：（1）A1；（2）B、D；（3）8.3。 【解析】（1）小灯泡的额定电压为 2.5V，额定功率估计在 0.8W 左右，根据 P=UI，灯的额定电流约为： ，故电流表选用 A1（量程 0-0.6A）； （2）A、若电压表断路，电流有表示数，不符合题意； B．若小灯泡断路，灯光不发光，电流表示数为 0，电压表串联在电路中测电源电压，电压表有较大示 数，符合题意； C．电压表短路，电压表示数为 0，不符合题意； D．电流表短路，电流表示数为 0，且小灯泡断路，灯不发光，电压表串联在电路中测电源电压，电压 表有较大示数，符合题意； 故选 BD； （3）排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器使电压表示数为 2.5V，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 0.3A ， 由 欧 姆 定 律 ， 小 灯 泡 正 常 发 光 时 的 电 阻 是 ： 。 故答案为：（1）A1；（2）B、D；（3）8.3。 13.（2019·遂宁）如图所示电路，电源电压恒定，R0 为定值电阻，闭合开关 S，当滑动变阻器的滑片 P 从位置 a 移到另一位置 b 的过程中，电流表的示数变化范围为 0.4A-0.2A，电压表的示数变化范围为 2V-4V，则定值电阻 R0 的阻值为______Ω，电源电压为______V：滑动变阻器的滑片 P 在 a 位置和 b 位置时， 电路消耗的总功率之比为______。32 【答案】10；6；2：1。 【解析】由电路图可知，电阻 R0 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。 （1）因滑片 P 从位置 a 移到另一位置 b 的过程中，电流表的示数变化范围为 0.4A～0.2A，电压表的示数变 化范围为 2V～4V，所以，滑片位于位置 a 时，电路中的电流 Ia=0.4A，电压表的示数 Ua=2V， 滑片位于位置 b 时，电路中的电流 Ib=0.2A，电压表的示数 Ub=4V， 因串联电路中总电压等于各分电压之和，且电源电压恒定， 所以，由 I= 可得，电源的电压：U=IaR0+Ua=IbR0+Ub，即 0.4A×R0+2V=0.2A×R0+4V， 解得：R0=10Ω，电源的电压 U=IaR0+Ua=0.4A×10Ω+2V=6V； （2）滑动变阻器的滑片 P 在 a 位置和 b 位置时，电路消耗的总功率之比： = = = = 。 故答案为：10；6；2：1。 14.（2019·湖州）现有规格分别为“6V 3W”和“6V6W”两个小灯泡 L1、L2，已知它们的电流与电压间 关系如图所示。 （1）由图可知，L1、L2 的灯丝电阻都随电流的增大而______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 （2）若将 L1、L2 并联接在学生电源间，电源电压调节为 6 伏，通电 5 分钟，则两灯泡消耗的总电能为 多少焦？ （3）若将 L1、L2 串联接在学生电源间，调节电源电压，在保证每个灯泡两端电压不超过其额定电压的 情况下，L1、L2 消耗的实际总功率最大值是多少？ 【答案】增大。 【解析】（1）对 L1 来说，由图知，当电压为 1V 时，电流为 0.1A，由欧姆定律， R11= = =10Ω；当电压为 6V 时，电流为 0.5A，同理，R12=12Ω；故 L1 灯丝电阻都随电流的增大 而增大，33 同理，可得出 L2 灯丝电阻都随电流的增大而增大； （2）若将 L1、L2 并联接在学生电源间，电源电压调节为 6 伏，根据并联电路电压的规律，两灯的电压 为 6V ， 通 过 两 灯 的 电 流 分 别 为 0.5A 和 1A ， 根 据 并 联 电 路 电 流 的 规 律 ， 干 路 电 流 为 ： I=I1+I2=0.5A+1A=1.5A， 通电 5 分钟，则两灯泡消耗的总电能为：W=UIt=6V×1.5A×5×60s=2700J； （3）由 P=UI，灯 L1 的额定电流为：IL1= = =0.5A， 同理，灯 L2 的额定电流为 1A，根据串联电路电流的规律，电路的最大电流为 0.5A， 灯 L1 的实际功率为 3W，由图知，灯 L2 的电压为 2V，故其实际功率为：P2=U2IL1=2V×0.5A=1W L1、L2 消耗的实际总功率最大值是：P=P1+P2=3W+1W=4W。 答：（1）由图可知，L1、L2 的灯丝电阻都随电流的增大而增大；（2）若将 L1、L2 并联接在学生电源间， 电源电压调节为 6 伏，通电 5 分钟，则两灯泡消耗的总电能为 2700J；（3）若将 L1、L2 串联接在学生电源 间，调节电源电压，在保证每个灯泡两端电压不超过其额定电压的情况下，L1、L2 消耗的实际总功率最大值 是 4W。 15.（2019·绵阳）某一天晚上睡觉前，小文同学用有预约功能的电饭煲为家人第二天早餐煲粥。小文 将大米等食材放入电饭煲内，接通 220V 家庭电路，经过了待机、加热、保温三个过程，早餐前断开电源， 电饭煲消耗的电功率随时间变化的图象如图甲所示，电饭煲加热过程消耗的电能是________kW•h。已知小 文家电饭煲加热和保温部分基本电路原理如图乙所示，S 是接通家庭电路的开关，S1 是自动开关，R1 和 R2 为电阻不变的电热丝，则 R2=________Ω。 【解析】（1）由图甲可知，0-5h 这段时间是待机状态，待机功率 P 待=44W；5-6h 为加热状态，加热功 率 P 加=880W；6-7h 为保温状态，保温功率 P 保=220W。 加热过程的时间 t 加=1h，P 加=880W=0.88kW， 则加热过程消耗的电能：W 加=P 加 t 加=0.88kW×1h=0.88kW•h； （2）由图乙可知，当开关 S、S1 闭合时，R1 与 R2 并联，电路总电阻较小，总功率较大，总功率为 P 加 =880W。 当开关 S 闭合、S1 断开时，电路只有 R2 工作，总电阻较大，功率较小，其功率为 P2=220W。34 则 R2 的阻值： 。 故答案为：0.88；220。 三、计算题 16.（2019·天津）某电热水壶铭牌的部分信息如下表所示。该电热水壶正常工作时，把 1kg 水从 20℃ 加热到 100℃用时 7min，已知 c 水=4.2×103J/（kg•℃），求： （1）水吸收的热量； （2）电热水壶的热效率。 型号 xx 额定电压 220V 额定功率 1000W 频率 50Hz 【解析】（1）水吸收的热量：Q 吸=c 水 m（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃-20℃） =3.36×105J。 （2）工作时间 t=7min=420s， 电热水壶正常工作 7min 消耗的电能：W=Pt=1000W×420s=4.2×105J， 则电热水壶的热效率：η= ×100%= ×100%=80%。 答：（1）水吸收的热量为 3.36×105J；（2）电热水壶的热效率为 80%。 17．（2019·辽阳市中考考前最后一卷）养生壶是一种用于养生保健的烹饮容器，采用新型电加热材料， 通电后产生热量把壶内的水加热。如图是某款养生壶及其铭牌，求： （1）养生壶正常工作时的电阻； （2）若正常工作时，养生壶加热效率为 90%，将 1kg 水从 20℃加热到 80℃需要多长时间；[c 水＝ 4.2×103J/（kg•℃）] 型号 CH﹣M16 额定电压 220V 频率 50Hz 额定功率 1000W35 容量 1.2L （3）用电高峰期，家庭电路电压降为 198V，此时养生壶工作的实际电功率是多大？（设养生壶的电阻 和加热效率不变） 【解析】（1）由 P＝ 可得，养生壶正常工作时的电阻： R＝ ＝ ═48.4Ω。 （2）水吸收的热量： Q 吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（80℃﹣20℃）＝2.52×105J， 由 η＝ 可得，养生壶消耗的电能：W＝ ＝ ＝2.8×105J， 由 P＝ 可得，养生壶工作时间：t＝ ＝ ＝280s； （3）在用电高峰时，U 实际＝198V，设养生壶的电阻和加热效率不变， 此时养生壶工作的实际电功率 P 实际＝ ＝ ＝810W。 答：（1）养生壶正常工作时的电阻为 48.4Ω；（2）将 1kg 水从 20℃加热到 80℃需要 280s 长时间； （3）此时养生壶工作的实际电功率是 810W。 18.（2019·菏泽）如图所示，将标有“2.5V 0.625W”字样的小灯泡接入电源电压 4.5V（电压保持不 变）电路中，为调节灯泡亮度，在电路中串联一个滑动变阻器，两个电压表的量程都是 3V。 （1）移动滑动变阻器滑片，使小灯泡正常发光，灯泡正常发光时的电阻是多大？ （2）在小灯泡正常发光的情况下，通电 5 分钟，滑动变阻器消耗的电能是多少？36 （3）为保证两个电压表两端的电压不超过 3V，小灯泡两端的电压不超过额定电压的情况下，滑动变阻 器允许的取值范围是多少？（假定灯丝电阻保持不变） 【解析】由电路图可知，灯泡 L 与滑动变阻器 R 串联，电压表 V1 测 L 两端的电压，电压表 V2 测 R 两 端的电压。（1）由 可得，灯泡正常发光时的电阻： ； （2）因串联电路中各处的电流相等，且小灯泡正常发光， 所以，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： UR=U-UL=4.5V-2.5V=2V， 则通电 5 分钟，滑动变阻器消耗的电能： WR=URIt=2V×0.25A×5×60S=150J； （3）为保证两个电压表两端的电压不超过 3V，小灯泡两端的电压不超过额定电压的情况下， 当灯泡 正常发光时，电路中的电流最大，滑动变阻器接入电路中的电阻最小， 则 ； 当电压表 V2 的示数 UR 大=3V 时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大， 此时灯泡两端的电压：UL 小=U-UR 大=4.5V-3V=1.5V， 此时电路中的电流： ， 解得：R 大=20Ω，所以，滑动变阻器允许的取值范围是 8Ω～20Ω。 答：（1）灯泡正常发光时的电阻是 10Ω；（2）在小灯泡正常发光的情况下，通电 5 分钟，滑动变阻 器消耗的电能是 150J；（3）滑动变阻器允许的取值范围是 8Ω～20Ω。 19.（2019·苏州）如图所示电路中，电源电压为 6V，电阻 R1、R2 的阻值分别为 12Ω 和 6Ω 闭合开关 S，则： （1）电流表的示数是多少？ （2）求电阻 R2 在 1min 内消耗的电能； （3）断开 S，将电阻 R2 拆下，再将最大阻值为 30Ω 的滑动变阻器 R3 接入剩余电路中，重新闭合 S， 移动滑片，记录电流表示数如下表所示。37 ①表中有 1 个数据记录错误，该数据是______； ②请根据表中数据判断 R1 与 R3 的连接方式并简述理由。 序号 1 2 3 电流（A） 0.12 0.25 0.40 【答案】0.12。 【解析】（1）闭合开关 S，两只电阻 R1、R2 并联，电流表测量通过 R1 的电流。 电流表的示数为 I1= = =0.5A； （2）电阻 R2 在 1min 内消耗的电能为 W2= •t= ×60s=360J； （3）假设 R1 与 R3 并联，由于 R1 阻值、两端电压都不变，所以滑片移动对 R1 支路无影响，也就是电流 表示数应该不变； 但已知滑片移动过程中电流表示数变化，所以是 R1 与滑动变阻器串联； 在第一组数据中，电流表的示数是 I=0.12A，已知电源电压为 U=6V， 因为 I= ，所以电路总电阻为 R= = =50Ω，而滑动变阻器即使全部接入电路，电路总电阻最 大为 R 实=R1+R3=12Ω+30Ω=42Ω＜50Ω，所以第一组数据就是错误的。 答：（1）电流表的示数是 0.5A；（2）电阻 R2 在 1min 内消耗的电能为 360J；（3）①0.12；②串联； 如果并联，滑片移动电流表示数不变。 20.（2019·苏州）某款电热水壶的相关信息如表所示现在该水壶内装入质量为 1kg、初温为 20℃的水 放置在水平桌面上接通电源使其正常工作，在标准大气压下将水烧开（不计热量损失），求： 额定功率 1000W 自重 5N 与桌面接触面积 200cm2 （1）装入水后水壶对桌面的压强 p； （2）水吸收的热量 Q； （3）将水烧开所需时间 t。（c 水=4.2×103J/（kg•℃），g=10N/kg） 【解析】（1）壶内装入质量为 1kg 的水，重力为：G 水=mg=1kg×10N/kg=10N， 装入水后水壶对桌面的压力：F=10N+5N=15N； 装入水后水壶对桌面的压强：p= = =750Pa；38 （2）水壶装了质量为 1kg，初温为 20℃的水，标准大气压下水的沸点是 100℃， 则水吸收的热量： Q 吸=cm（t-t0）=4.2×103J∕（kg•℃）×1kg×（100℃-20℃）=3.36×105J； （3）不计热损失，W=Q 吸，由 P= 可得电热水壶工作时间：t= = = =336s。 答：（1）装入水后水壶对桌面的压强为 750Pa；（2）水吸收的热量是 3.36105J；（3）电热水壶把这 壶水烧开需要 336s。 21.（2019·益阳）某居民家安装了一台电热水器，其铭牌标示如下表所示。加满 20℃的水后加热至 70℃，已知水的比热容 c 水=4.2×103J/（kg•℃），干木材的热值 q=1.2×107J/kg。 （1）水需要吸收多少热量？ （2）电热水器正常工作时至少需要多长时间？ （3）如果用干木材替代电热水器烧水，效率为 14%，需要多少干木材？ ××型电热水器 额定加热功率 2400W 加热方式 电加热器 额定电压 220V 安全等级 防触电保护一类 温度设定范围 20℃ ～ 90℃ 净重 20kg 容量 40L 整机外形尺寸 530mm×400mm×400mm 出厂日期 2019 年 5 月 15 日 【解析】（1）由 ρ= 可得水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×40×10-3m3=40kg， 20℃的水加热至 70℃，则水吸收的热量： Q 吸=c 水 m（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×40kg×（70℃-20℃）=8.4×106J， （2）电热水器正常工作时至少需要消耗的电能：W=Q 吸，39 由 P= 可得，电热水器正常工作时至少需要的时间：t= = = =3500s； （3）根据 Q 吸=14%Q 放可知，干木材完全燃烧放出的热量为： Q 放= = =6×107J； 根据 Q 放=mq 可知，需要干木柴的质量为：m′= = =5kg。 答：（1）水需要吸收 8.4×106J 热量；（2）电热水器正常工作时至少需要 3500s 时间；（3）如果用 干木材替代电热水器烧水，效率为 14%，需要 5kg 干木材。 22.（2019·湘潭）如图 1 所示为某实验室的自动除湿器，除湿器中的压缩机是整个系统的核心，除湿 器的动力，全部由压缩机来提供。除湿器内部的电路结构由控制电路和工作电路两部分组成，简化后的电 路图如图 2 所示。控制电路中的电源电压 U1＝12V，调控电咀 R0 的阻值范围为 0～1000Ω，R 为装在除湿器 内的湿敏电阻，其阻值随相对湿度 φ（空气中含有水蒸气的百分比，单位为：%RH）变化的图象如图 2 所示， L 为磁控开关，当湿敏电阻 R 的阻值发生变化时，控制电路中线圈的电流随之发生变化，当电流大于或等于 20mA 时，L 的两个磁性弹片相互吸合，工作电路的压缩机开始带动系统进行除湿。工作电路两端电 220V，Rg 为保护电阻，磁控开关 L 的线圈电阻不计。问： （1）压缩机工作过程中内部的电动机主要把电能转化成 能；当 S 接通时，可判断出图 2 中线圈 上端 P 的磁极是 极。 （2）由图 3 可知，湿敏电阻 R 的阻值随着相对湿度的增加而变 ；若实验室内部的相对湿度为 60%RH，此时湿敏电阻 R 的阻值为 Ω。 （3）因实验室內有较敏感的器件，要求相对湿度控制在 45%RH 以内，则调控电阻 R0 的阻值不能超过多 少？ （4）若除湿过程中工作电路的总功率为 1100W，工作电路的电流为多少？已知保护电阻 Rg＝2Ω，如果 除湿器工作时磁控开关 L 的磁性弹片有一半的时间是闭合的，则 1h 内 Rg 消耗的电能是多少？40 【解析】（1）压缩机在工作过程中利用做功方式改变了工作媒质的内能；所以主要把电能转化成内能； 当 S 接通时，由安培定则可判断出图 2 中线圈的上端 P 的磁极是 N 极； （2）根据图 3 可知湿敏电阻 R 的阻值随着相对湿度的增加而变小；相对湿度为 60%RH 时湿敏电阻 R 的 阻值为 50Ω （3）由图 3 可知，当相对湿度控制在 45%RH 时湿敏电阻 R 的阻值 R′＝100Ω， 已知当电流 I≥20mA＝0.02A 时 L 的两个磁性弹片相互吸合，工作电路的压缩机开始带动系统进行除湿。 由 I＝ 可得，电路中的总电阻：R 总＝ ＝ ＝600Ω， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，调控电阻 R0 的阻值：R0＝R 总﹣R′T＝600Ω﹣100Ω＝500Ω； （4）已知自动除湿器是在家庭电路中工作的，则电源电压 U0＝220V；则根据 P＝UI 可得： I＝ ＝ ＝5A； 则保护电阻 Rg 的功率 Pg＝I2Rg＝（5A）2×2Ω＝50W， 因磁控开关 L 的磁性弹片有一半的时间是闭合的，则 1h 内 Rg 的工作时间 t＝ ×3600s＝1800s； 则 Wg＝Pgt＝50W×1800s＝9×104J。 答：（1）内；D；（2）小；50；（3）调控电阻 R0 的阻值不能超过 500Ω；（4）若 1h 内 Rg 消耗的电 能是 9×104J。 23.（2019·邵阳）如图甲所示的电路中，电源电压不变，L 是标有“6V 3W 的电灯，当 S1 和 S3 闭合、 S2 断开时，灯 L 正常发光，电流表的示数如图乙所示。求： （1）电源电压。 （2）定值电阻 R 的值 （3）S1 和 S3 断开、S2 闭合时，灯 L 的实际功率。（不考虑温度对电阻的影响） 【解析】（1）当 S1 和 S3 闭合、S2 断开时，灯泡 L 与电阻 R 并联，电流表测干路电流， 因并联电路中各支路两端的电压相等，且灯 L 正常发光，41 所以，电源电压 U＝UL＝6V； （2）当 S1 和 S3 闭合、S2 断开时，灯泡 L 与电阻 R 并联，电流表测干路电流， 由 P＝UI 可得，通过灯泡的电流： IL=0.5A， 由图乙可知，电流表的量程为 0～3A，分度值为 0.1A，干路电流 I＝1A， 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和， 所以，通过定值电阻 R 的电流：IR＝I﹣IL＝1A﹣0.5A＝0.5A， 因并联电路中各支路两端的电压相等， 所以，由 I 可得，定值电阻 R 的值：R=12Ω； （3）灯泡的电阻： RL=12Ω， 当 S1 和 S3 断开、S2 闭合时，灯泡 L 与定值电阻 R 串联， 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′=0.25A， 灯 L 的实际功率：PL′＝（I′）2RL＝（0.25A）2×12Ω＝0.75W。 答：（1）电源电压为 6V；（2）定值电阻 R 的值为 12Ω；（3）S1 和 S3 断开、S2 闭合时，灯 L 的实际 功率为 0.75W。 四、实验探究题 24．（2019·辽阳市中考考前最后一卷）某物理小组进行电学探究实验。 次数 一 二 三 U/V 4 6 8 I/A 0.2 0.3 0.442 （1）轩轩探究“电流与电阻两端电压的关系“，他利用电源（电压为 10V）、电流表、电压表、定值电 阻（阻值为 20Ω）、滑动变阻器（“40Ω 1A“）、开关和若干导线，进行实验探究。 ①轩轩连接完图甲所示的电路后，立即闭合开关，发现电压表的示数为　 　V。此时电流表的示数为　 　 A。 ②轩轩发现电路中有一条导线连接错误，请你帮他在错误的导线上画“ד，并用笔画线代替导线画 出正确的连线。 ③改正错误后，车南将滑动变阻器的滑片移到最　 　（选填“右”或“左”）端，闭合开关，他多次 改变滑动变阻器的阻值，得到了如上表所示的电压表和电流表的数据，可得出结论：当电阻一定 时， 。 ④轩轩又利用以上的器材连接了如图乙所示的电路图，探究“电流与电阻大小的关系”。实验中。他在 a、b 间分别接入 20Ω、30Ω、40Ω、50Ω、60Ω 的定值电阻，为了能完成这五次实验，他应控制电压表示 数不变的范围是：　 　V﹣10V。 （2）宁宁想测一个额定电压为 3.8v 的小灯泡 L 的额定功率。他在图乙中的 a、b 间接入这只灯泡，实 验时，他调节滑动变阻器的滑片到某一位置时，电压表的示数为 2.5V，宁宁应该向　 　（选填“左”或 “右”）调节滑动变阻器的滑片，便电压表的示数为 3.8V，此时，电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额 定功率为　 　W。 （3）宁宁发现实验桌上有一个未标阻值的定值电阻 Rx。于是利用刚刚实验用的小灯泡 L（已知 U 额和 P 额）又找来了一个电压未知的电源、滑动变动阻器、电流表，开关和若干导线，设计了如图丁所示的电路图 并测出了 Rx 的阻值，请你将他的实验步骤和表达式补充完整。 ①闭合开关 S1，将 S2 接　 　（选填“a”或“b”），调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为　 　 （用已知物理量的符号表示） ②闭合开关 S1，将 S2 接另一触点，读出此时电流表的示数为 I1； ③则表达式 Rx＝　 　（用字母表示）。 【答案】（1）①0；0.5；②如上所示；③左； 通过导体的电流与导体的电压成正比； ④6；（2） 右；1.9；（3）①b； ； ③ 。 【解析】（1）①轩轩连接完图甲所示的电路，图中变阻器连入电路中的电阻为 0，电压表与电流表并联， 电压表示数为 0，由欧姆定律电路中的电流上： I＝ ＝ ＝0.5A。43 ②电压表应与电阻并联，如下所示： ③改正错误后，车南将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处，即最左端，闭合开关，他多次改变滑动变 阻器的阻值，得到了如上表所示的电压表和电流表的数据，可发现，电压表为原来的几倍，通过的电流为 原来的几倍，即当电阻一定时，。 ④研究电流与电阻的关系时，要控制电压表示数 U 表不变，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电 压： U 滑＝U﹣U 表，根据分压原理有： ＝ ，即 ﹣1＝ ， 因电压表示数保持不变，故上式左边为一定值，右边也为定值，当变阻器最大电阻连入时，对应的定 值电阻最大，即 ﹣1＝ ， 故 U 表＝6V，即应控制电压表示数不变的范围是 6﹣10V； （2）灯在额定电压下正常发光，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； 图丙中，电流表选用小量程，分度值为 0.02A，示数为 0.5A，灯的额定额定功率： PL＝ULIL＝3.8V×0.5A＝1.9W； （3）①闭合开关 S1，将 S2 接 b，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为 ； ②闭合开关 S1，将 S2 接另一触点，读出此时电流表的示数为 I1； ③在①中，电流表测通过灯的电流，根据欧姆定律，此时灯正常发光， 在②中，因电路的连接关系没有变，各用电器的电阻和电压均不变，灯仍正常发光，此时电流表测灯 与待测电阻并联的电流，由并联电路电流的规律，通过待测电阻的电流：44 IX＝I1﹣ ；由欧姆定律，则表达式 Rx＝ ＝ 。 故答案为：（1）①0；0.5；②如上所示；③左； 通过导体的电流与导体的电压成正比；④6；（2） 右；1.9；（3）①b； ； ③ 。 25.（2019·河南）在“探究小灯泡在不同电压下工作时的电功率是否相同”的实验中，实验室提供了 如下器材：电源电压 U 恒为 8V，滑动变阻器规格为“20Ω 2A“，小灯泡的额定电压 U 额=2.5V，额定功率小 于 1.2W，两个阻值分别为 10Ω、20Ω 的定值电阻 R0 可供选择。 （1）为使小灯泡两端电压有一较大的调节范围，小聪设计了如图甲所示的电路，请用笔画线代替导线， 完成图乙中实物电路的连接。 （2）正确连接电路后，进行实验，记录的数据如表所示。当电压表示数为 2.5V 时，电流表示数如图 丙所示，小灯泡的额定功率为___W。 1 2 3 4 5 电压/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 电流/A 0.24 0.32 0.38 0.44 电功率/W （3）分析表中数据可得出结论：小灯泡工作时，消耗的电功率随电压的增大而_____。根据数据还可 判断出，小聪在实验中选用的是 R0=_____Ω 的定值电阻。 （4）完成实验后，爱动脑筋的小聪又想出一种测量小灯泡额定功率的方法，设计了如图丁所示的电路， 所用电压表量程为“0～15V”，请将以下实验步骤补充完整。 ①检查电路无误后，闭合开关 S，将开关 S1 拨至“1”，调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为_____； ②滑片不动，再将开关 S1，拨至“2”，读出电压表示数为 U0； ③小灯泡的额定功率：P 额=_____。（用 U 额、U0、R0 表示） 若步骤②中，在将开关 S1 拨至“2”时，不小心将滑片向右移动了少许，其他操作正确，则测出的小灯 泡额定功率比真实值_____（选填“偏大”或“偏小”）。45 【答案】（1）如上图所示；（2）1.05；（3）增大； 10；（4）①5.5V； ③U 额• ； 偏小。 【解析】（1）由 P=UI 得，小灯泡的额定电流约为： ，所以，电流表选择 0-0.6A 的量程；灯泡、R0 及滑动变阻器串联，故将电流表的“0.6”接线柱与电源的“+”极连接，小灯泡 的左接线柱与 R0 的左接线柱连接，如图所示： （2）由（1）可知，电流表选择 0-0.6A 的量程，分度值为 0.02A，示数为 0.42A，则小灯泡的额定功 率：P 额=U 额 I 额=2.5V×0.42A=1.05W。 （3）由表中数据可知，随着灯泡两端电压的增大，电流也增大，根据 P=UI 可知，小灯泡消耗的电功 率增大，即小灯泡工作时，消耗的电功率随电压的增大而增大。 由表中数据可知，第 5 次实验电流最大，此时电路总电阻最小， 由 I= 可得，第 5 次实验时电路总电阻： ， 因 R 总=RL+R0+R 滑，已知定值电阻 R0 的阻值为 10Ω 或 20Ω， 故小聪在实验中选用的是 R0=10Ω。 （4）要测量小灯泡的额定功率，需使小灯泡两端的电压等于其额定电压，①闭合开关 S，将开关 S1 拨 至“1”，小灯泡、R0 和滑动变阻器串联，电压表测 R0 和滑动变阻器两端的电压，调节滑动变阻器的滑片， 灯泡正常发光时，电压表的示数：UV=U-U 额=8V-2.5V=5.5V。 ②滑片不动，再将开关 S1 拨至“2”，电压表测 R0 两端的电压 U0，此时电路中的电流即为小灯泡的额定46 电流： 。 ③小灯泡的额定功率：P 额=U 额 I 额=U 额• 。将开关 S1 拨至“2”，滑片向右移动稍许，滑动变阻器接 入电路的阻值变大，根据串联分压知识可知，滑动变阻器两端的电压变大，定值电阻 R0 两端的电压 U0 变小， 根据 P 额=U 额 I 额=U 额• 可知，测出的小灯泡的额定功率比真实值偏小。 故答案为：（1）如上图所示；（2）1.05；（3）增大； 10；（4）①5.5V； ③U 额• ； 偏小。 26.（2018·潍坊）要测量一个额定电压为 3.8V 小灯泡的功率，小灯泡工作时的电阻约为 10Ω．现有 电流表、电压表、开关各一个，规格分别为“10Ω、1A“、“50Ω、0.5A”和 500Ω、0.1A”的滑动变阻器 各一个，导线若干，电源（8V）一个。 （1）为完成实验，应该选取规格为 的滑动变阻器； （2）选出合适的滑动变阻器后，将实验器材连成如图所示的实验电路，闭合开关，将滑动变阻器滑片 向右移动，观察到的现象是 （多选）； A．小灯泡变亮，电压表示数变大； B．电流表示数为零，小灯泡不亮； C．电流表示数变大，电压表示数变小； D．电压表示数接近 8V，且示数不变。 （3）造成上述现象的原因是其中有一条导线连接错误，请将该导线打上“×”号；并用笔画线代替导 线把它改到正确的位置上； （4）线路改正后，移动滑片，记录多组电流和电压U，并在坐标纸上做出I-U关系图象，如图所示。由 图可知小灯泡的额定功率为 W；当小灯泡两端电压为 3V时，灯泡电阻为 Ω。 【答案】（1）“50Ω 0.5A”；（2）BD；（3）如上图；（4）1.14、12。 【解析】（1）已知电源电压为 8V且保持不变，实验中小灯泡额定电压为 3.8V，电路中电流，I= = =0.38A，故变阻器分得的电压为U滑=8V﹣3.8V=4.2V，变阻器电压为小灯泡的 倍，小灯泡电阻为 10Ω47 时，根据分压原理，变阻器连入电路中的电阻R滑大= ×10Ω≈11Ω，有三种规格滑动变阻器应选用“50Ω 0.5A”的变阻器；（2）由实物图可知，电压表串联在电路中，相当于开路，故电流表示数为零，小灯泡不 亮，电压表测量电源的电压，示数为电源电压 8V，故选BD；（3）原电路中，电流表与小灯泡并联，电压表 串联在电路中是错误的，电流表与小灯泡串联，电压表与小灯泡并联，改正后如下所示： （4）由图象可知：正常工作电灯的额定电压为 3.8V，通过灯泡的电流为 0.3A，此时灯泡的电功率 P=UI=3.8V×0.3A=1.14W，当小灯泡两端电压为 3V时，灯泡的电流，I′=0.25A，电阻为R= = =12Ω； 答案：（1）“50Ω 0.5A”；（2）BD；（3）如上图；（4）1.14、12。 27．（2018·滨州）某实验小组的同学用图甲所示器材测量小灯泡电功率，待测小灯泡L的额定电压为 3.8V，额定功率小于 1W，电源电压恒为 6V，滑动变阻器R的规格为“20Ω、1A”，图甲所示是该实验小组没 有连接完整的电路。 （1）请你用笔线代替导线，在图甲中把电路连接完整； （2）正确连接完电路，闭合开关后，发现无论怎样移动滑片，小灯泡不亮，电流表无示数，电压表示 数明显，仔细检查，连接无误，那么出现该状况的原因应该是 （选填“A”、“B”、“C”或“D”）。 A．电流表内部断路了；B．灯泡的灯丝断了； C．灯座内部出现了短路；D．滑动变阻器的电阻线断了 （3）排出故障后，通过正确操作，当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，其值为 A，小灯泡 的额定功率为 W。48 （4）测出小灯泡的额定功率后，再测大于小灯泡额定功率的实际功率，应将滑动变阻器的滑片向 （选填“左”或“右”）端滑动。 （5）测量小灯泡的电功率 （选填“需要”或“不需要”）多次测量求平均值，原因 是 。 （6）图丙是该实验小组的同学测量小灯泡电功率的电路图，测量后他们对测量结果进行了误差分析， 考虑电表本身对电路的影响，该电路主要是由于所测 （选填“电压”或“电流”）值偏大引起小灯跑 电功率偏大的。 【答案】（1）如上；（2）B；（3）0.2；0.76；（4）右；（5）不需要；灯在不同电压下的功率不同； （6）电流。 【解析】（1）灯的额定电压为 3.8V，故电压表选用大量程与灯并联，将变阻器的最大电阻连入电路中 与灯串联，如下所示： （2）A．若电流表内部断路了，则整个电路断路，两表都没有示数，不符合题意；B．若灯泡的灯丝断 了，灯不亮，电流表没有示数，电压表串联在电路中，电压表测电源电压有示数，符合题意；C．若灯座内 部出现了短路，则电压表没有示数，电流表有示数，不符合题意；D．若滑动变阻器的电阻线断了，则整个 电路断路，两表都没有示数，不符合题意；故选B； （3）当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为 0.02A，其值为 0.2A，小灯泡的额定功率为：P=UI=3.8V×0.2A=0.76W。 （4）测出小灯泡的额定功率后，再测大于小灯泡额定功率的实际功率，要增大灯电压，减小变阻器的 电压，由分压原理，应将滑动变阻器的滑片向右端滑动。 （5）灯在不同电压下的功率不同，故不需要多次测量求平均值； （6）根据并联电路电流的规律，电流表示数等于灯的电压与通过电压表电流大小和，故该电路主要是 由于所测电流值偏大引起小灯跑电功率偏大的。 答案：（1）如上；（2）B；（3）0.2；0.76；（4）右；（5）不需要；灯在不同电压下的功率不同； （6）电流。