尖子生专用2020中考物理挑战压轴题专题08电功和电功率含解析

尖子生专用2020中考物理挑战压轴题专题08电功和电功率含解析

压轴题08 电功和电功率 ‎1．“道路千万条，安全第一条；行车不规范，亲人两行泪。”酒后不开车是每个司机必须遵守的交通法规。甲图是酒精测试仪工作电路原理图，电源电压U=6V；R1为气敏电阻，它的阻值随气体中酒精含量的变化而变化，如乙图所示。气体中酒精含量大于0且小于80mg/100mL为酒驾，达到或者超过80mg/100mL为醉驾。使用前通过调零旋钮（即滑动变阻器R2的滑片）对测试仪进行调零，此时电压表示数为U1=5V，调零后R2的滑片位置保持不变。‎ ‎（1）当电压表示数为U1=5V时，求R1消耗的电功率 ‎（2）当电压表示数为U1=5V时，求R2接入电路中的阻值 ‎（3）某次检测中，电流表示数I1′=0.2A，请通过计算，判断此驾驶员属于酒驾还是醉驾。‎ ‎【答案】（1）0.5W （2）10Ω （3）此驾驶员为酒驾．‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）由图可知，当气体中酒精含量为0mg/100mL时，R1的阻值为50Ω由P=UI，得：P1===0.5W；‎ ‎（2）通过R1的电流为：I1===0.1A，因为R2与R1串联，所以通过R2的电流为：I2=I1=0.1A，由U总=U1+U2得R2两端的电压为：U2=U总−U1=6V−5V=1V，由得R2===10Ω；‎ 45‎ ‎（3）由得R’总===30Ω，因为R1与R2串联，则R总=R1+R2，此时R1的阻值为R1′=R总′−R2=30Ω−10Ω=20Ω，由图可知，R1的阻值随气体中酒精含量减小而增加，当R1=10Ω时，气体中酒精含量为80mg/100mL，则当R1′=20Ω时，气体中酒精含量大于0mg/100mL且小于80mg/100mL，故此驾驶员为酒驾。‎ ‎2．如图所示，电源电压和灯L的电阻保持不变，定值电阻R1＝20Ω，灯L标有“6V 3W”字样。电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～15V，求：‎ ‎（1）灯泡L的电阻为多少？‎ ‎（2）将滑动变阻器的滑片移到b端，闭合开关S1、S2、S3时，电压表的示数为6V，电流表的示数为0.4A，滑动变阻器R2的最大阻值为多少？‎ ‎（3）在确保电路安全的情况下，电路消耗的最小功率与最大电功率之比为多少？（不考虑电路中无电流通过的情况）。‎ ‎【答案】（1）12Ω；（2）60Ω；（3）5：36。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）根据P=UI可得，灯泡的额定电流：，‎ 根据欧姆定律可得，灯泡的电阻：；‎ ‎（2）将滑动变阻器的滑片移到b端，闭合开关S1、S2、S3时，R与滑动变阻器的最大值并联，电流表测干路电流；因为并联电路中各支路两端的电压相等，因此电压表测电源电压为6V；‎ 则通过R的电流：；‎ 因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以通过滑动变阻器的电流：‎ Iab=I﹣IR=0.4A﹣0.3A=0.1A；‎ 45‎ 由可得，滑动变阻器的最大阻值：；‎ ‎（3）当电流表示数为0.6A时，电路中的功率最大，即最大功率：‎ P最大=UI最大=6V×0.6A=3.6W；‎ 当开关S2闭合，S1、S3断开，滑动变阻器与灯泡串联，并且滑动滑动变阻器接入电路在阻值最大时，电路消耗的功率最小，此时电路电流：‎ ‎；‎ 则电路中的最小功率：；‎ 故P最小：P最大=0.5W：3.6W=5：36。‎ ‎3．如图甲是某型号电压力锅简化的工作电路图，R0是保温电阻，R1是主加热电阻，R2是副加热电阻。电压力锅煮饭分为“加热升压→保压→保温”三个阶段，通过如图乙所示的锅内气体压强p与时间t的关系图像可了解其工作过程：接通电源，启动智能控制开关S，S自动接到a，同时S1自动闭合，电压力锅进入加热升压状态；当锅内气体压强达到180kPa时，S1自动断开，进入保压状态，当锅内气体压强降至160kPa时，S1又会自动闭合；当保压状态结束，饭就熟了，S自动接到b，进入保温状态。整个工作过程消耗的总的电功率P与时间t的关系如图丙所示。问：‎ ‎(1)R0、R1和R2的阻值分别是多大？‎ ‎(2)电压力锅煮饭时，从正常加热升压到保压状态结束，共消耗的电能是多少？‎ ‎(3)电压力锅处于保温状态时锅内温度保持不变，处于升压状态时的散热功率与保温状态相同，则电压力锅处于升压状态时的加热效率是多少？‎ ‎【答案】(1)484Ω，60.5Ω，242Ω；(2)0.22kWh；(3)90%‎ ‎【解析】‎ 45‎ ‎【分析】‎ ‎（1）在升压状态下，R1和R2并联同时正常工作；在保压状态下只有R1单独正常工作；利用，求出各个电阻的阻值；‎ ‎（2）根据图象明确升压状态和保压状态的时间及功率，利用公式得到消耗的总电能；‎ ‎（3）处于升压状态时的散热功率与保温状态相同，根据，求出电压力锅处于升压状态时的加热效率。‎ ‎【详解】‎ ‎(1)由丙图可知，在0~6min，此过程为升压状态，R1和R2并联接入电路当中，电路的总功率P总=1000W；在6~9min与12~15min，此过程为保压状态，只有R2接入电路当中，电路的总功率；5~18min，此过程为保温状态，只有R0接入电路当中，电路的总功率P0 =100W；在15~18min，此过程为保温状态，只有R0接入电路当中，由得，电阻R0的阻值 在升压状态下，R1和R2并联，此时，则 由得，电阻R1的阻值 在保压状态下，只有R2接入电路当中，由得，电阻R2的阻值 ‎(2)由题意和图乙、丙可知，电压力锅煮饭时，从正常加热升压到保压状态结束，R1的工 45‎ 作时间为 R2工作时间 t2=18min=0.3h 由可得，此过程电压力锅消耗的电能 电压力锅消耗的电能为0.22kW·h。‎ ‎(3)处于升压状态时的散热功率与保温状态相同，则电压力锅处于升压状态时的加热效率 答：(1) R0、R1和R2的阻值分别是484Ω，60.5Ω，242Ω；‎ ‎(2)电压力锅煮饭时，从正常加热升压到保压状态结束，耗的电能是0.22kW·h；‎ ‎(3)电压力锅处于升压状态时的加热效率是90%。‎ ‎4．火锅是人们比较喜欢的一种饮食，如图所示，这是小明家使用的一款电火锅工作电路的简化原理图，它有高、中、低三个加热挡位，R1、R2均为加热电阻（温度对电阻的影响忽略不计）。已知R1=60.5Ω，电火锅处于低温挡时的功率为160W，电源电压为220V。［水的比热容为4.2×103J/（kg∙℃）］求：‎ ‎(1)电阻R2的阻值。‎ 45‎ ‎(2)电火锅处于高温挡时的电功率。‎ ‎(3)若加热电阻所产生热量的84%被水吸收，用该电火锅的高温档把2kg、20℃的水加热到100℃，需加热的时间。‎ ‎【答案】(1)242Ω；(2)1000W；(3)800s ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)由图可知，当S1断开，S2接b时，R1、R2串联，电路总电阻最大，电源电压U一定，由可知，此时总功率最小，电热水器处于低温挡；同理可知，当S1闭合，S2接a时，R1、R2并联，总电阻最小，总功率最大，电热水器处于高温挡，所以，当S1闭合，S2接b时，只有R1连入电路，此时电热水器处于中温挡。‎ 电火锅处于低温挡时的功率为160W，低温挡时电路的总电阻 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R2的电阻值为 ‎(2)当S1闭合，S2接a时，R1、R2并联，电热水器处于高温挡，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，高温挡的电功率 ‎(3)把2kg、20℃的水加热到100℃，需要吸收的热量 则加热水所消耗的电能为 需要用高温挡的加热时间 45‎ 答：(1)电阻R2的阻值为242Ω；‎ ‎(2)电火锅处于高温挡时的电功率为1000W；‎ ‎(3)用电火锅的高温档把2kg、20℃的水加热到100℃，需加热的时间800s。‎ ‎5．如图所示，电源电压恒为4.5V，灯泡上标有“3V1.5W”字样，定值电阻R1的阻值为15Ω，滑动变阻器R2上标有“30Ω，1A”字样，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~3V，不考虑温度对灯丝电阻的影响。求：‎ ‎(1)灯泡正常工作是的电阻为多大？‎ ‎(2)当开关S、S1、S2闭合，S3断开时，电路的总功率最小为多大？‎ ‎(3)当开关S、S3闭合，S1、S2断开时，在保证电路元件安全的情况下，滑动变阻器R2的取值范围是什么？‎ ‎【答案】(1)6Ω；(2)2.205W；(3)3Ω~12Ω ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)由可得灯泡正常工作时的电阻 ‎(2)当开关 S、S1、S2闭合，S3断开时，定值电阻R1与滑动变阻器R2并联，灯泡短路，则要使功率最小，滑动变阻器应滑至最大阻值30Ω处，由并联电路分流特点可得干路电流为 则电路的最小总功率为 45‎ ‎(3)当开关 S、S3闭合，S1、S2断开时，灯泡L和R2串联，电压表测量滑动变阻器电压，灯泡的额定电流 因为灯泡额定电流I额=0.5A，电流表量程为 0~0.6A，滑动变阻器标有“30Ω 1A”字样，所以在确保电路元件安全的情况下，电路能承受最大电流为0.5A，由可得对应电路最小电阻为 则R2最小电阻为 因为电压表量程为 0~3V，所以在确保电路元件安全的情况下，电压表最大能承受电压为3V，此时电路中最小电流 则由可得R2最大电阻为 故R2范围为3Ω~12Ω 答：(1)灯泡正常工作是的电阻为6Ω；‎ ‎(2)当开关S、S1、S2闭合，S3断开时，电路的总功率最小为2.205W；‎ ‎(3)当开关S、S3闭合，S1、S2断开时，在保证电路元件安全的情况下，滑动变阻器R2的取值范围是3Ω~12Ω。‎ ‎6．如图甲所示是一款加热杯，可以通过控制开关 S 实现高、中、低三档加热，其简化电路图如图乙所示。R1、R2、R3均为电热丝（R1>R2），已知R=77Ω，加热杯的部分参数如表。求：‎ 额定电压 ‎220V 45‎ 高温档功率 ‎2200W 中温档功率 ‎880W 低温档功率 ‎（1）R2 的阻值是多少?‎ ‎（2）加热杯的低温档功率是多少?（结果保留一位小数）‎ ‎（3）若只要求将中温档功率提升 10%，请通过计算说明具体措施。‎ ‎【答案】(1) ；(2) ；(3) 把换成阻值为28Ω的电阻 ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)当S接高温档触点时，电路为的简单电路，由可得，的阻值 当S接中温档触点时，串联，则此时电路中的总电阻为 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以的阻值为 ‎(2)当S接低温档触点时，串联，则加热杯的低温档功率为 45‎ ‎(3)原来中温挡的功率为880W，中温档的功率提升10%后的功率为 由得此时电路的总电阻为 为了保证高温档的功率不变，所以的阻值不变，应该改变的阻值，则此时的阻值 即把换成阻值为28Ω的电阻。‎ 答：(1) R2 的阻值是；‎ ‎(2) 加热杯的低温档功率是；‎ ‎(3) 若只要求将中温档功率提升 10%，则应把换成阻值为28Ω的电阻。‎ ‎7．如图所示，是家用吹风机的工作原理，既可吹热风也可吹冷风，某次用该电吹风将头发吹干的过程中，电吹风的功率随时间变化如图乙所示。‎ 求：（1）则在此次吹干头发的过程中电吹风消耗的总电能是多少J？‎ ‎（2）电吹风在220V电压下吹热风时，电热丝的电阻是多少？‎ ‎（3）小红回到乡下爷爷家过年，电压只有198V，此电吹风接入这样的电路中，吹热风时电热丝的实际功率为多少？（设电热丝的电阻不变）‎ ‎【答案】(1)20600J；(2)55Ω；(3)712.8W ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ 45‎ ‎(1)根据功率随时间的变化关系图象可知，，，，则在该次吹干头发过程中电吹风消耗的总电能 ‎(2) 吹热风时电动机和电阻丝同时工作（并联），吹冷风时只有电动机工作，则电热丝的功率为 根据可得，电热丝的电阻为 ‎(3) 根据可得，电热丝的实际功率为 答：(1) 在此次吹干头发的过程中电吹风消耗的总电能是20600J；‎ ‎(2) 电吹风在220V电压下吹热风时，电热丝的电阻是55Ω；‎ ‎(3) 吹热风时电热丝的实际功率为712.8W。‎ ‎8．如图所示的电路，灯泡L上标有“6V 2.4W”的字样，电流表的量程为0~0.6A，电压表量程为0~15V。滑动变阻器的最大电阻为160Ω。只闭合S1，滑片置于某点a时，滑动变阻器接入电路的电阻Ra=40Ω，电压表的示数Ua=12V，电流表的示数为Ia；只闭合S2，滑片置于某点b时，滑动变阻器接入电路的电阻为Rb，电流表示数为Ib。已知Ia︰Ib=3︰4，Rb︰R0=3︰2（灯丝电阻不随温度变化），滑片在移动过程中，电路始终处于安全状态，求：‎ ‎(1)小灯泡电阻；‎ 45‎ ‎(2)定值电阻R0和电源电压；‎ ‎(3)只闭合S1时，电路消耗的电功率的范围。‎ ‎【答案】(1)；(2)U=18V R0=20Ω；(3) 2.7W~10.8W ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)小灯泡的电阻为 ‎(2)只闭合S1，滑片置于某点a时，电路中的电流为 此时电源电压为 只闭合S2，滑片置于某点b时，电路中的电流为 电源电压为 综上可解得R0的电阻为20Ω，电源电压为18V；‎ ‎(3)电流表量程决定电路中的最大电流为0.6A，此时电路的功率最大，最大功率为 电压表量程决定电路中最小电流，电路中的最小电流为 最小功率为 所以电路中电功率的范围是2.7W~10.8W。‎ 答：(1)小灯泡电阻是15Ω；‎ 45‎ ‎(2)电源电压是18V，R0的电阻为20Ω；‎ ‎(3)电路中电功率的范围是2.7W~10.8W。‎ ‎9．如图甲所示是某电热水壶，该电热水壶的铭牌如图乙，电路原理如图丙所示，R1、R2为电热丝，R2的阻值为220Ω(阻值均不受温度影响)，该电热水壶有加热和保温两种工作状态。S0是一个自动温控开关，当壶内水温度达到100℃时会自动断开，自动进入保温状态，求：‎ ‎(1)电阻R1的阻值多大；‎ ‎(2)若电热水壶正常工作的热效率为84%，将满壶水从20℃加热至70℃至少需要消耗多少电能？‎ ‎(3)若整个家庭电路中只有电热水壶在保温档工作，发现标有“3000imp/kW·h”的电能表指示灯闪烁了330次共用时1800s，求此时家庭电路两端的电压(c水=4.2×103J/(kg·℃)。‎ 品名：电热水壶 额定容积2L 额定电压220V 频率50Hz 加热功率660W 不锈钢底盘 ‎【答案】（1）110Ω；（2）；（3）220V ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)由题意可知，开关S闭合、S0断开时，电路为R2的简单电路，电热水壶处于保温状态，则电热水壶保温时的功率 45‎ 开关S、S0均闭合时，R1与R2并联，电热水壶处于加热状态，因电路的总功率等于各用电器功率之和，所以，R1的功率 因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，正常工作时电阻R1的阻值 ‎(2) 水的体积2L合2×10-3m3，则水的质量为 水吸收的热量 消耗的电能 ‎(3)电能表闪烁了330次，用电器消耗的电能为 在保温档工作1800s的实际功率为 此时家庭电路两端的电压为 答：(1)电阻R1的阻值为110Ω；‎ ‎(2)满壶水从20℃加热至70℃至少需要消耗电能为；‎ ‎(3)此时家庭电路两端的电压为220V。‎ ‎10．如图所示是某小区供电设备向居民楼输电的示意图。供电设备提供的电压V保持恒定，‎ 45‎ 通过输电线向较远处用户输电，如图所示，输电线的总电阻R0=0.2Ω。闭合开关S，用户用电器两端的实际电压U为220V，用户得到的总功率P为22kW，求：‎ ‎(1)输电线的电流是多少A？‎ ‎(2)供电设备提供的电压U是多少V？‎ ‎(3)若将输电线改为超导输电线，在保证用电器能正常工作，用户得到总功率不变的情况下，与原来相比，每天节省的电能可供一个额定功率P=800W的电饭煲正常工作多少天？（假设电饭煲每天工作2小时）‎ ‎【答案】(1)100A；(2)240V；(3)30天 ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)由输电示意图可知，输电线与用户的用电器是串联连接的，根据串联电路的电流特点得，输电线的电流 ‎(2)输电线的电压 U0=IR0=100A×0.2Ω=20V 那么供电设备提供的电压 U= U用户+ U0=220V+20V=240V ‎(3)输电线的功率 P0= U0I=20V×100A=2000W=2kW 则输电线每天消耗的电能 W0= P0t0=2kW×24h=48kW⋅h 电饭锅一天消耗的电能 W=Pt=0.8kW×2h=1.6 kW⋅h 改为超导输电线后，节省的电能可让电饭锅正常工作的天数为 45‎ 答：(1)输电线的电流是100A；‎ ‎(2)供电设备提供的电压U是240V；‎ ‎(3)每天节省的电能可供一个额定功率P=800W的电饭煲正常工作30天。‎ ‎11．如图所示为某款新型洗衣机，额定工作电压为220V，内部由加热系统驱动系统等构成。只驱动系统工作，电动机工作洗衣机洗衣；只加热系统工作是洗涤前将水加热至适宜温度，提高洗衣质量。加热系统的额定功率为2000W，驱动系统的额定功率为440W，洗衣机的电动机线圈电阻为5。求∶‎ ‎(1)只有驱动系统正常工作时，通过电动机的电流。‎ ‎(2)小明为了测加热系统的的加热效率，只向洗衣机滚筒中加入质量为6kg初温为10℃的水，加热系统正常工作5min将水加热到30℃，此过程中加热系统的加热效率为多少？（水的比热容为）‎ ‎【答案】见解析 ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)由题可知，电源电压为220V，驱动系统的额定功率为440W，由P=UI可得，通过电动机的电流为 ‎(2)由题可知，在加热过程中，水吸收入的热量为 45‎ 消耗的电能为 加热效率为 答：(1) 只有驱动系统正常工作时，通过电动机的电流为2A；‎ ‎(2) 加热系统的加热效率为84%。‎ ‎12．寒寒在学习了滑动变阻器的原理后，用铅笔芯代替电阻线制作了一盏实验台灯。如图所示是台灯的原理图，AB表示铅笔芯，P是滑片，寒寒选择的小灯泡L上标有“6V 3W”的字样。闭合开关S后，把滑片P移到A端时，小灯泡正常发光；把滑片P移到B端时，电流表的示数为0.2 A．（小灯泡的阻值不随温度变化）求：‎ ‎(1)小灯泡的电阻；‎ ‎(2)铅笔芯的最大阻值；‎ ‎(3)当滑片P滑到B端时，小灯泡的实际功率。‎ ‎【答案】(1)(2)(3)‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎(1)已知灯泡额定电压和额定功率（灯泡上标出的参数），根据，即可求出灯泡的电阻；‎ ‎(2)当开关S闭合，滑动变阻器的滑片P移到最右端时，分析此时的电路连接方式，然后根据并联电路中的电压规律进行分析，即并联电路两端的电压等于电源电压；‎ ‎(3)滑动变阻器两端电压随其接入电路阻值的变化而变化。灯泡亮度的变化，决定于它的实际功率，分析电路的连接方式，然后根据欧姆定律求出灯泡中的电流，再利用 45‎ ‎，求出灯泡消耗的实际功率。‎ ‎【详解】‎ ‎(1)由得 ‎(2)当滑片在A端时 小灯泡正常发光，电源电压6V，当滑片在B端时 ‎(3)当滑片P滑到B端时，小灯泡的实际功率 ‎13．小明研究了家里的智能电热马桶（马桶盖如图甲），设计出如图乙所示的便座加热电路通过开关S1和S2的不同接法组合，实现“高温档、中温档、低温档”三种加热功能（见下表）。图丙是坐便器的结构示意图，求：‎ ‎(1)当排水阀处于30cm深处时，它受到水的压强为多少？‎ ‎(2)R2的阻值；‎ ‎(3)求出表中的“Px”；‎ ‎(4)老年人在冬天坐上冰冷的马桶是很难受的，假设小明想让马桶圈的温度升高6℃，则用“高温档”加热的方式需要多长时间。[设马桶圈吸热效率为60%，马桶圈的质量m=600g，马桶圈材料的比热容c=0.44×103 J/(kg⋅°C)]。‎ S1‎ 断开 断开 闭合 闭合 S2‎ 接b 接a 接a 接b 功率 P0 = 0‎ Px P1=44W P2=88W 45‎ ‎【答案】(1)3000Pa；(2)1100Ω；(3)22W；(4)30s ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)排水阀所处深度 h=30cm=0.3m 此时水对阀门的压强是 ‎(2)由表格信息和电路图可知，当开关S1闭合，S2接a时，电路中只有R1的简单电路，此时，由可得R1的阻值 S2接b时，R1与R2并联，此时，因并联电路总功率等于各用电器功率之和，所以R2的电功率 又并联电路各支路两端等于相等，所以R2的阻值 ‎(3)当开关S1断开、S2接a 时，R1和R2串联，因串联电路总电阻等于各分电阻之和所以 45‎ ‎(4)马桶圈吸收的热量 电热丝发热60%被马桶圈吸收，则消耗的电能 高温档加热功率 由可得用“高温档”加热的方式需要的时间 答：(1)当排水阀处于30cm深处时，它受到水的压强为3000Pa；‎ ‎(2)R2的阻值是1100Ω；‎ ‎(3)表中的“Px”是22W；‎ ‎(4)用“高温档”加热的方式需要30s。‎ ‎14．冬季，养鸡场为了提高产蛋量，夜间需要在鸡舍里用电热器加热并用灯泡照明；白天只需要在鸡舍里用电热器加热，不需要用灯泡照明。小阳根据上述要求设计了一种加热照明装置，这个装置的电路图如图所示，电阻R1和R2是两个用来加热且阻值不变的电阻丝，灯L是标有“220V 160W”的照明灯泡，开关S1、S2的通断只有两种状态，一种是同时断开，另一种是同时闭合。该装置从早晨7∶00至17∶00处于白天工作状态，连续正常工作10h，这段时间内电流表的示数为5.5A，电阻R1的电功率为P1，电阻R2的电功率为P2，电路的总电功率为P；该装置从17∶00至第二天早晨7∶00处于夜间工作状态，连续正常工作14h。已知：电源两端的电压U恒为220V，。求：‎ 45‎ ‎（1）总电功率P；‎ ‎（2）电阻R2的阻值；‎ ‎（3）从早晨7∶00到第二天早晨7∶00的24h内，该加热照明装置共消耗电能多少千瓦时。‎ ‎【答案】（1）1210W；（2）30Ω；（3）82.1kW·h ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)电路白天工作时，开关S1、S2同时断开，两电热丝串联，电流表测电路中的电流，‎ 则电路的总功率 P=UI=220V×5.5A=1210W ‎(2)电路白天工作时，两电热丝串联，因串联电路中各处的电流相等，且 P1∶P2=1∶3‎ 所以，由P=I2R可得，R1与R2的阻值之比 ‎=‎ 即R2=3R1，由I=可得，电路中的总电阻 R=40Ω 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以 R=R1+R2=R1+3R1=4R1=40Ω 解得：R1=10Ω，R2=30Ω。‎ ‎(3)电路夜间工作时，开关S1、S2同时闭合，灯泡L与R1并联，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，R1的电功率 45‎ P1′4840W 电路的总功率 P′=P1′+PL=4840W+160W=5000W 由P=可得，该加热照明装置24h消耗的电能 W=P1t1+P2t2=1.21kW×10h+5kW×14h=82.1kW•h 答：(1)总电功率为1210W；‎ ‎(2)电阻R2的阻值为30Ω；‎ ‎(3)从早晨7∶00到第二天早晨7∶00的24h内，该加热照明装置共消耗电能为82.1kW•h。‎ ‎15．如图甲所示，电源电压可调，R为标有“0.5A”字样的滑动变阻器，电流表量程为0—0.6A，L1、L2是额定电压均为3V的小灯泡，其电流与电压的关系如图乙所示。若只闭合S1，电源电压调节为5V，滑片P滑至中点时灯正常发光。求：‎ ‎（1）L1正常发光时的电阻。‎ ‎（2）滑动变阻器的最大阻值。‎ ‎（3）若改变开关状态，在滑动变阻器接入电路的电阻不小于2Ω的条件下移动滑片P，保证电路中至少有一只灯泡始终能正常发光，则对应电路的功率范围是多少。‎ ‎【答案】（1）5Ω；（2）10Ω；（3）1.52W---2.8W或1.92W---3.2W ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）当灯泡L1正常发光时，L1两端的电压U1=3V，由图象可知通过L1的电流I1=0.6A，由欧姆定律，L1正常发光时的电阻：RL1=UL1‎IL1‎=‎3V‎0.6A=5Ω；‎ 45‎ ‎（2）若只闭合S1时，灯L2与变阻器串联，因灯正常发光，灯的电压为UL2=3V，电流为IL2=0.4A，变阻器连入电路中的电阻：R滑中=U-‎UL2‎IL2‎=‎5V-3V‎0.4A=5Ω，滑动变阻器的最大阻值为2×5Ω=10Ω；‎ ‎（3）因灯L1的额定电流为0.6A大于0.5A，灯L2的额定电流为0.4A小于0.5A，故不能使L1正常发光，只能使L2正常发光；由欧姆定律，灯L2正常发光时的电阻：RL2=UL2‎IL2‎=‎3V‎0.4A=7.5Ω；‎ ‎①只闭合S1时，灯L2与变阻器串联，因灯L2正常发光，I=0.4A，因滑动变阻器接入电路的电阻不小于2Ω，根据电阻的串联，电路的最小电阻：R串小=7.5Ω+2Ω=9.5Ω；电路的最大电阻：R串大=7.5Ω+10Ω=17.5Ω；电路的最小功率：P小=I2R串小=(0.4A)2×9.5Ω=1.52W，电路的最大功率：P大=I2R串大=(0.4A)2×17.5Ω=2.8W；即电路的功率范围为1.52W---2.8W；‎ ‎②只闭合S3时，两灯串联后再与变阻器串联，灯L2正常发光，I′=0.4A；由图知，此时灯L1的电压为1V，由欧姆定律，灯L1的实际电阻：R1=U‎1‎I‎1‎=‎1V‎0.4A=2.5Ω，因滑动变阻器接入电路的电阻不小于2Ω；根据电阻的串联，电路的最小电阻：R′串小=7.5Ω+2Ω+2.5Ω=12Ω，电路的最大电阻：R′串大=7.5Ω+10Ω+2.5Ω=20Ω，电路的最小功率：P′小=I′2R′串小=(0.4A)2×12Ω=1.92W，电路的最大功率：P′大=I′2R′串大=(0.4A)2×20Ω=3.2W，即电路的功率范围为1.92W---3.2W。‎ ‎16．如图甲是家用电暖器，利用电热给煤油加热取暖。其简化的电路原理图如图乙，在电暖器跌倒时，跌倒开关S自动断开，切断电源，保证安全。已知定值电阻R1>R2，c煤油=2.1×103J/(kg·°C)，ρ煤油=0.8×103kg/m3，根据表中信息解答下列问题：‎ ‎(1)煤油温度升高10℃时，求煤油吸收了多少热量？‎ ‎(2)R1的阻值是多少？‎ 45‎ ‎(3)当把家中的其他用电器都与电源断开，仅让电暖器接入电路工作100s，如图丙所示的电能表的转盘转了75r，求电暖器的实际功率。‎ ‎【答案】(1)4.2×105；(2)121Ω；(3)1.08×103W ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)由表可知煤油的体积为 根据可知煤油的质量 煤油温度升高10℃时，求煤油吸收热量 ‎(2)因为定值电阻R1>R2，所以当闭合开关只有定值电阻R1工作时，电暖器处于低温档，根据可得定值电阻R1的电阻 ‎(3)由电能表参数可知电路消耗的电能需要转2500r，则电能表的转盘转了75r消耗电能 电暖器接入电路工作100s，则电暖器的实际功率 答：(1)煤油温度升高10℃时，煤油吸收了4.2×105J的热量；‎ ‎(2)R1的阻值是121Ω；‎ ‎(3)让电暖器接入电路工作100s，电暖器的实际功率是1.08×103W。‎ ‎17．在如图所示的电路中，电源电压为12V保持不变，电阻R1的阻值为10Ω。滑动变阻器R2‎ 45‎ 标有“50Ω 2A”，闭合电建S1，断开电键S2、S3后，电流表A的示数为0.4A：‎ ‎(1)求电阻R1两端的电压；‎ ‎(2)求电流通过电阻R1工作10秒所做的功；‎ ‎(3)闭合电键S1，通过断开或闭合电键S2、S3及改变滑动变阻器滑片P的位置（保证各元件正常工作）改变电路中的电流，求电路中电流的变化量的最大值。‎ ‎【答案】(1) 4伏；(2) 16焦；(3)1.8安 ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)闭合电建S1，断开电键S2、S3后，电路为R1与R2串联电路，电流相等，则由欧姆定律可求R1两端电压为 U1=I1R1=0.4A×10Ω=4V ‎(2)由W=UIt可求电流通过电阻R1工作10s所做功为 W=UIt=4V×0.4A×10s=16J ‎(3)由欧姆定律可知，当只闭合S1时，电路为R1与R2串联电路，滑动变阻器滑到最大阻值处时，此时电路电阻最大，则电流最小，为 当闭合S1、S2，断开S3时，电路为R2的简单电路，则可通过调节滑动变阻器阻值，使电流达到滑动变阻器能够承受最大电流值，即2A，此时滑动变阻器接入阻值为 滑动变阻器接入阻值小于定值电阻阻值，则此种接法为最大电流，可得电路中电流的变化量的最大值为 45‎ 答：(1)电阻R1两端的电压为4V；‎ ‎(2)电流通过电阻R1工作10秒所做的功为16J；‎ ‎(3)电路中电流的变化量的最大值为1.8A。‎ ‎18．下表是小明家未拆封的电热水器包装箱的铭牌.电热水器安装完毕后注满水，电热水器正常工作，电热水器中的水从15℃升高到35℃用了 40min.请你根据表中的有关信息解决以下问题.‎ 储水式热水器 额定电压220V 容量50L 额定功率2 000W 总质量18 kg 外形尺寸（长、宽、高）100 cm×60 cm×50 cm 额定最高温度75℃‎ 堆码层数极限4‎ ‎（1）“堆码层数极限4”是指包装箱平放时最大堆放层数为4.现在水平地面上平放着4个未拆封的电热水器包装箱，小明将它们整齐堆放成如图所示的情景.请计算图中包装箱对水平地面的压强；（g取10N/kg）‎ ‎（2）如果（1）中的堆放过程用时15秒，请计算小明堆放过程中，克服包装箱重力做功的功率；‎ ‎（3）求电热水器中的水从15℃升高到35℃吸收的热量；‎ ‎（4）求电热水器的加热效率.‎ ‎【答案】（1）1200Pa（2）36W（3）4.2×106J（4）87.5％‎ ‎【解析】‎ 45‎ ‎【详解】‎ ‎（1）4个包装箱对地面的压力为：‎ 包装箱与水平地面的接触面积为：S=100cm×60cm=0.6m2‎ 包装箱对水平地面的压强为：‎ ‎（2）每个包装箱的重力：G=mg=18kg×10N/kg=180N， 已知包装箱平放时的高度为50cm=0.5m， 将第2个包装箱放在第1个包装箱上面，其上升的高度为h1=0.5m， 克服重力做功：W1=Gh1=180N×0.5m=90J， 将第3个包装箱放在第2个包装箱上面，其上升的高度为h2=2×0.5m=1m， 克服重力做功：W2=Gh2=180N×1m=180J， 将第4个包装箱放在第3个包装箱上面，其上升的高度为h3=3×0.5m=1.5m， 克服重力做功：W3=Gh3=180N×1.5m=270J， 工人师傅对包装箱所做的总功：W总=W1+W2+W3=90J+180J+270J=540J， 做功的功率： （3）由可得，水的质量m=ρV=1.0×10-3kg/ m3×50×10-3m3=50kg； 水吸收的热量：Q吸=c水m水△t=4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（35℃-15℃）=4.2×106J； （4）电热水器中的水从15℃升高到35℃用了40min，由得，此过程中消耗的电能：‎ 加热效率：‎ ‎19．如图甲所示，电源电压18V不变，灯泡L规格为“15V45W”，且灯丝电阻不随温度变化，电流表量程为“0﹣0.6A”和“0﹣3A”，电压表的量程为“0﹣3V”和“0﹣15V”，滑动变阻器R的规格为“10Ω3A”和“30Ω2A”。求：‎ 45‎ ‎(1)小灯泡正常发光时的电阻。‎ ‎(2)只闭合开关S1，电流表选取合适量程，移动滑片P，可使灯泡L正常发光。求流过电流表的最小电流。‎ ‎(3)只闭合开关S2、S4，将滑片P置于中点O处（可能重新选择了电流表量程和变阻器）电流表指计指到满偏刻度的位置，若将滑片P从中点移到最左端A，两表示数的I﹣U关系如图乙所示，求滑片P在最右端B处时，R0消耗的电功率是多少？‎ ‎【答案】(1)5Ω；(2)1.2A；(3)2.7W ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)由可得，小灯泡的电阻 ‎(2)只闭合开关S1且灯泡L正常发光时，等效电路图如下图所示：‎ 灯泡正常发光时，通过的电流 则滑动变阻器R的规格为“10Ω 3A”，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，流过电 45‎ 流表的示数最小，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，流过电流表的示数最小 ‎(3)只闭合开关S2、S4，将滑片P置于中点O处，等效电路图如下图所示：‎ 滑片P移到最左端A时，R0两端的电压等于电源的电压UA＝18V，由图乙可知，横坐标每个小格代表的电压为 则P在中点O时的电压 此时电流表指计指到满偏刻度的位置，其示数为2A或0.4A，电流表的示数为I1＝2A时，变阻器的最大阻值 与题意不符；‎ 当电流表的示数为I2＝0.4A时，变阻器的最大阻值 符合题意，所以，所用变阻器的规格为“30Ω 2A”，电流表的量程为“00.6A”此时电路的总电阻 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以R0的阻值 45‎ 滑片P在最右端B处时，接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流 此时R0消耗的电功率 答：(1)小灯泡的电阻是5Ω；‎ ‎(2)只闭合开关S1，移动滑片P，可使灯泡L正常发光，流过电流表的最小电流是1.2A；‎ ‎(3)滑片P在最右端B处时，R0消耗的电功率为2.7W。‎ ‎20．小明家新买了一个多功能双层蒸蛋器（如图甲所示）。其简化电路图如图乙所示，R1和R2均为加热电阻丝（设电阻丝的阻值不变）。该蒸蛋器有两个挡位，保温挡功率为40W，加热挡功率为1210W。求解下列问题：‎ ‎（1）R1电阻丝的阻值；‎ ‎（2）小明在一次蒸蛋时，加入了1kg初温为的水，加热到，共用时，求该蒸蛋器加热时的效率。假设蒸蛋过程中，没有水分损失，水的比热容（结果保留三位有效数字）。‎ ‎【答案】（1）；（2）77.1%‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)由图乙可知，开关S1、S2都闭合时，电路为只有电阻的简单电路，蒸蛋器处于加热档。根据得，的阻值，‎ 45‎ 开关S1断开、S2闭合时，和串联，蒸蛋器处于保温挡。根据得，总电阻 的阻值 ‎(2)水吸收的热量 蒸蛋器加热消耗的电能 该蒸蛋器加热时的效率 答：(1)R1电阻丝的阻值为；‎ ‎(2)小明在一次蒸蛋时，加入了1kg初温为的水，加热到，共用时，该蒸蛋器加热时的效率是77.1%。‎ ‎21．图甲是办公室和教室常用的立式饮水机，图乙为饮水机的铭牌参数，图丙为饮水机内部简化电路图。S是温控开关，R1是调节电阻，其阻值为198Ω，R2是供热电阻：‎ ‎(1)当开关___________（选填“断开”或“闭合”）时，饮水机处于加热状态；‎ ‎(2)现将装满水箱的水烧开，水吸收的热量是多少____？[水的初温为20℃，在1个标准大气压下，c水=4.2×103J/（kg·℃），ρ水=1.0×103kg/m3]‎ 45‎ ‎(3)当饮水机处于保温状态时，供热电阻的功率是多少_______？‎ ‎【答案】闭合6. 72×105 J22 W ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)由图可知，当开关断开时，两电阻串联，电路中电阻较大；当开关闭合时，只有R2接入电路中，电路中电阻较小，电源电压不变，由可知，S闭合时为加热状态，S断开时为保温状态。‎ ‎(2)由可得水的质量 在1标准大气压下，水的沸点为100℃，水吸收的热量 ‎(3)当开关闭合时，R1被短路，只有R2接入电路中，此时处于加热状态，‎ 由得R2的阻值 当开关S断开时，饮水机处于保温状态，两电阻串联，电路的总电阻 此时电路中的电流 则供热电阻R2的功率 答：(1)当开关断开闭合时，饮水机处于加热状态；‎ ‎(2)现将装满水箱的水烧开，水吸收的热量是6. 72×105 J ；‎ ‎(3)当饮水机处于保温状态时，供热电阻的功率是22 W。‎ 45‎ ‎22．某生态园设计了模拟日光和自动调温系统，实现照明、保温和加热的功能。其原理如图所示，电源电压恒为220V，R1和R2是两个电热丝（不考虑温度对电阻的影响），R2＝30Ω，L是标有“220V 160W”的照明灯泡，白天有日光的时候，只开启该系统的保温功能并连续工作10h，此时R1与R2的电功率之比为1∶3，晚上温度较低的时候，需开启加热和照明功能，灯泡正常发光的状态下，系统也需连续工作10h。‎ ‎(1)R1的电阻？‎ ‎(2)晚上工作时电路消耗的总功率？‎ ‎(3)该系统一天内电热丝消耗了多少kW•h的电能？‎ ‎【答案】(1)10Ω；(2)5000W；(3)60.5‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)由题知，白天有日光时，系统处于保温状态，灯泡不工作，此时两开关应断开，两电阻R1、R2串联，总电阻最大，总功率最小；由串联电路的特点可知，通过两电阻的电流相等，且R1与R2的电功率之比为1∶3，由P=I2R可得 ‎===‎ 由题知R2=30Ω，所以R1=10Ω。‎ ‎ (2)晚上系统处于加热状态，且灯泡正常工作，由电路图可知，此时两开关应都闭合，灯泡L与R1并联；由并联电路的特点可知，此时U=U1=220V，且灯泡正常工作，所以R1的功率 P1′===4840W 所以晚上工作电路的总功率 P总=P额+P1'=160W+4840W＝5000W 晚上工作时电路消耗的总功率为5000W。‎ 45‎ ‎(3)由串联电路的特点和P=可得，白天系统在保温状态时电热丝的总功率 P保温===1210W 由P=可得，该系统一天内电热丝消耗的电能 W=P1′t+P保温t＝（P1′+P保温）t=（4840W+1210W）×10h=60.5kW•h 该系统一天内电热丝消耗了60.5kW•h的电能。‎ 答：(1)R1的电阻为10Ω；‎ ‎(2)晚上工作时电路消耗的总功率为5000W；‎ ‎(3)该系统一天内电热丝消耗了60.5kW•h的电能。‎ ‎23．某款电磁炉广告称该款电磁炉的热效率可达65％以上，具有节能、高效的特点。在一次综合实践活动中，“好奇”小组想测量该款电磁炉的加热效率以验证其广告的准确性，于是他们找来一台全新的电磁炉，包装盒中产品参数数据如下表所示：‎ ‎(1)若电磁炉正常工作20min，刚好将锅内5kg、20℃的水，加热到80℃，求此电磁炉烧水时的效率[已知c水＝4.2×103J/(kg·℃)]；‎ ‎(2)小明家装有如图乙所示的电能表，某个时间段，仅有此电磁炉工作，在3min内电能表表盘转了210圈，求此时电磁炉的实际功率。‎ ‎【答案】(1)70%；(2)1400W ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎(1)知道水的质量、水的比热容、水温度的变化，利用吸热公式求水吸收的热量；已知电磁炉正常工作时的功率和通电时间，利用计算消耗的电能；水吸热为有用的能量，电流消耗的电能为总的能量，据此求电磁炉的效率。‎ ‎(2)若仅有此电磁炉工作时观察电能表，在3min内电能表表盘要转了210圈，利用电能 45‎ 表的参数“3000r/(kW·h)”求电磁炉工作3min消耗的电能；利用求电磁炉的实际功率。‎ ‎【详解】‎ ‎(1)水吸收的热量 电磁炉正常工作20min，消耗的电能 则此电磁炉烧水时的效率 ‎(2)3min内电路中消耗的电能 电磁炉的实际功率 答：(1)此电磁炉烧水时的效率是70%；(2)此时电磁炉的功率为1400W。‎ ‎24．如图所示电路，电源电压保持不变，电阻R1=10Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω，小灯泡的额定电压为12V，闭合开关S，灯泡电阻不随温度变化。当开关S1、S2都断开，滑动变阻器的滑片P滑动到中点时，电流表的读数为0.4A；当开关S1、S2都闭合，滑动变阻器的滑片P滑动到最右端时，电流表的示数为0.9A，求：‎ ‎(1)电源电压为多少？‎ ‎(2)小灯泡的额定功率是多少？‎ 45‎ ‎(3)闭合开关S，调整开关S1、S2和滑动变阻器，电阻R1在一分钟消耗的最大电能为多少？‎ ‎【答案】(1)8V；(2)9W；(3)384J ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎(1)当闭合开关S，断开开关S1、S2时，R1与R2阻值的一半串联，电流表测电路中的电流，根据电阻的串联和欧姆定律求出电源的电压。‎ ‎(2)当闭合开关S，闭合开关S1、S2时，灯泡L与R2的最大阻值并联，电表测干路电流，根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出通过R2的电流，根据并联电路的电压特点求出通过灯泡L的电流，根据欧姆定律求出灯泡的电阻，再根据求出灯泡的额定功率。‎ ‎(3)闭合开关S，调整开关S1、S2和滑动变阻器，当电路中的电流最大时即电路为R1的简单电路时电阻R1在一分钟消耗的电能最大，根据求出其大小。‎ ‎【详解】‎ ‎(1)当闭合开关S，断开开关S1、S2，滑动变阻器的滑片P滑动到中点时，R1与R2阻值的一半串联，电流表测电路中的电流；根据串联电路中电阻的特点可知，电路中的总电阻 电路中的电流为0.4A，故电源的电压 ‎(2)当闭合开关S，闭合开关S1、S2滑动变阻器的滑片P滑动到最右端时时，灯泡L与R2的最大阻值并联，电表测干路电流；根据并联电路电压的特点可知，通过R2的电流 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，则通过灯泡L的电流 则灯泡的电阻 45‎ 因小灯泡的电阻不变，额定电压为12V，灯泡的额定功率 ‎(3)根据可知，要电阻R1在一分钟消耗电能的最大，就要使电阻R1两端的电压最大；闭合开关S，断开S1、S2，滑动变阻器的滑片位于左端即R2阻值最小时，此时的电路为R1的简单电路，R1消耗的功率最大，则R1在1分钟消耗的电能最大，且最大电能为 答：(1)电源电压为8V；(2)小灯泡的额定功率是9W；(3)电阻R1在一分钟消耗的最大电能为384J。‎ ‎25．图甲是小红家刚买的一个蛋糕机，该蛋糕机配有很多卡通模型，可以做出多种多样的创意小蛋糕，其简化电路图如图乙所示，下表是该蛋糕机的相关参数。求：‎ ‎(1)该蛋糕机处于低温挡工作10min电流做的功；‎ ‎(2)R1的阻值；‎ ‎(3)小红家的电能表上标有“3600revs/（kW·h）”的字样，她将家中的其他用电器都与电源断开，仅让该蛋糕机在高温挡下工作，观察电能表的转盘1min内转了60revs，则此时她家的实际电压为多少V？‎ ‎【答案】(1) 1.65×105J；(2) 88Ω；(3)200V ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ 45‎ ‎(1)当S2连接A点，两个电阻串联，电阻较大，由P=可知电功率较小，处于低温挡，该蛋糕机处于低温挡工作10min电流做的功 W=P低温t=275W×10×60s=1.65×105J ‎(2)当S1闭合，S2连接B点，两个电阻并联，电阻较小，由P=可知电功率较大，处于高温挡，当 S2 断开，S1 闭合时，为电阻 R1 的简单电路，蛋糕机处于中温挡，R1 的阻值 R1==88Ω ‎(3)高温档的总电阻 R高==40Ω 转盘转60revs消耗的电能 W=kW·h=kW·h 蛋糕机的实际功率 P实==1kW=1000W 实际电压 U实==200V 答：(1)该蛋糕机处于低温挡工作10min电流做的功为1.65×105J；‎ ‎(2)R1的阻值88Ω；‎ ‎(3)她家的实际电压为200V。‎ ‎26．如图（甲）所示，是一则公益广告，浓浓的孝心透着社会主义核心价值观，小明的爷爷网购了一台电热足浴器，其铭牌的部分参数如图（乙）所示，电热足浴器某次正常工作时控制面板显示如图（丙）所示，求：‎ 45‎ ‎（1）此时足浴器的工作电流；（计算结果保留一位小数）‎ ‎（2）足浴器装入最大容量初温为22℃的水，求当水温达到控制面板上显示的温度时水所吸收的热量；‎ ‎（3）上述加热过程耗时16min，该足浴器的热电效率。‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)由图可知，此时电热足浴器的电功率是，此时足浴器的工作电流是 ‎(2)足浴器装入最大容量时水的体积是 水的质量是 那么水吸收的热量是 ‎(3)加热时间是 电热足浴器消耗的电能是 则该足浴器的热电效率是 45‎ 答：(1)此时足浴器的工作电流是；(2)当水温达到控制面板上显示的温度时水所吸收的热量是；(3)该足浴器的热电效率是。‎ ‎27．某品牌智能滚筒洗衣机具有洗净度高、不伤衣物、可设定洗涤温度、方便安全等优点。其简化等效电路如图所示，此时处于空挡位置。闭合开关S，旋钮绕P转动，实现挡位转换，旋至1挡位置时，R1、R2同时工作，洗衣机处于加热状态；旋至2挡位置时，R2和电动机同时工作，洗衣机处于保温洗涤状态。R1和R2均为电热丝，其阻值不受温度影响，R1=22 Ω，洗衣机主要参数如下表。[c水=4. 2×103 J/（kg·℃）]‎ ‎(1)电热丝R2的阻值是多少？‎ ‎(2)某次洗衣时，洗衣机内注入8 kg水，在额定电压下对水加热，水温由20℃上升到50℃，洗衣机的加热效率为60%，则洗衣机的加热时间是多少？‎ ‎(3)若洗衣机处于保温洗涤状态时，干路中的电流为2 A，则电动机的功率是多少？‎ ‎【答案】(1)242 Ω；(2)700 s；(3)240 W。‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)由电路图可知，当旋钮旋至1挡位置时，电热丝R1与R2并联，洗衣机处于加热状态，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，电热丝R1的加热功率 P1==2200W 电热丝R1与R2并联时，洗衣机处于加热状态，因电路的总功率等于各用电器功率之和，所以，R2的电功率 P2=P热-P1=2400 W-2200 W=200 W R2的阻值 45‎ R2==242Ω ‎(2)洗衣机内注入8kg水，水温由20℃上升到50℃时吸收的热量 Q水吸=c水m水(t-t0)=4. 2×103 J/(kg·℃)×8kg×(50℃-20℃)=1.008×106 J 由η=得洗衣机加热消耗的电能 W==1. 68×106 J 由P=得需要的加热时间：‎ t'==700s ‎(3)旋至2挡位置时，R2与电动机并联，洗衣机处于保温洗涤状态，干路中的电流为2 A，则电路的总功率 P温=UI=220 V×2A=440W 所以，电动机的功率 PM=P温-P2=440 W-200 W=240W 答：(1)电热丝R2的阻值是242Ω；‎ ‎(2)洗衣机的加热时间是700s；‎ ‎(3)若洗衣机处于保温洗涤状态时，干路中的电流为2 A，则电动机的功率是240W。‎ ‎28．半导体材料的导电能力介于导体和绝缘体之间，其电阻受温度影响较大。如下图甲是某种半导体材料的电阻随温度变化的关系图像。根据这种半导体材料电阻的特性，小明和他的同学设计了一个电路（如下图乙），可以测定某一空间的温度，使用的器材如下：半导体电阻、电源、电流表（0~0.6A）、开关、定值电阻R0（10Ω）、导线若干。‎ ‎（1）定值电阻R0的作用是什么？‎ 45‎ ‎（2）当环境温度为20℃时，电流表的读数为0.2A，求电源的电压？‎ ‎（3）电流表的读数为0.4A时，求当时环境温度和半导体电阻的电功率分别是多少？‎ ‎【答案】(1) 保护电路；(2)12V；(3)40℃；3.2W。‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)由图可知，半导体电阻R与定值电阻R0串联，当半导体电阻越来越小的时候，根据欧姆定律可知，电路中的电流越来越大，应该给电路中串联一个定值电阻，这样就可以防止电路中的电流过大而烧坏仪表，所以定值电阻R0的作用是保护电路。‎ ‎(2)由图可知，当环境环境温度为20℃时，半导体材料的电阻为50Ω，电源电压 ‎(3)当电流表的示数0.4A时，由欧姆定律得电路总电阻：‎ 此时半导体材料接入电路中的电阻为 半导体电阻的电功率 答：(1)定值电阻R0的作用是保护电路作用。‎ ‎(2)电源的电压为12V。‎ ‎(3)电流表的读数为0.4A时，环境温度为40℃，半导体电阻的电功率3.2W。‎ ‎29．如图甲所示，电源电压保持不变，R1是定值电阻，小灯泡L的额定电压是6V且灯丝电阻不随温度变化。当闭合开关S1、S3，断开开关S2，调节滑动变阻器R2的滑片，使电压表示数从1V变为3V的过程中，电路总功率变化了3.6W，其中电压表示数为3V时，电流表示数为0.3A；滑动变阻器R2的电功率P2与电压表示数U1的关系如图所示，滑动变阻器R2的滑片在a点、b点时，对应电压表示数为Ua、Ub，且Ub=8Ua。求：‎ 45‎ ‎（1）定值电阻R1的阻值。‎ ‎（2）电源电压。‎ ‎（3）滑动变阻器R2的滑片从a点滑到b点过程中，R2接入电路的阻值范围。‎ ‎（4）当闭合开关S1、S2，断开开关S3，滑动变阻器R2的滑片在中点时，小灯泡L恰好正常发光，其电功率为PL；当滑动变阻器的滑片在阻值最大处时，小灯泡L的电功率为P′L。则PL与P′L之比是多少？‎ ‎【答案】（1）10Ω；（2）18V；（3）80Ω～1.25Ω；（4）25:9‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）当闭合开关S1、S3，断开开关S2时，变阻器与R1串联，电压表则R1两端的电压，电流表测电路中的电流，其中电压表示数为3V时，电流表示数为0.3A，由欧姆定律，R1==10Ω；‎ ‎（2）电压表示数为1V时，电路的电流为：I1′==0.1A，设电源电压为U，根据P=UI，因电路总功率变化了3.6W，故有：UI1-UI1′=ΔP，故U==18V；‎ ‎（3）滑动变阻器R2的滑片在a点、b点时，对应电压表示数为Ua、Ub，且Ub=8Ua-----①；由图乙可知，滑片在a点、b点时变阻器的电功率相等，根据串联电路的规律及欧姆定律和P=UI得到：（U-Ua）×=（U-Ub）×，得到----②，由①②得：Ua=2V；Ub=16V；滑片在a 45‎ 点时，根据串联电路电压的规律，变阻器的电压为：18V-2V=16V，根据分压原理，变阻器连入电路的电阻：×10Ω=80Ω；同理滑片在b点时，R2b=×10Ω=1.25Ω；滑动变阻器R2的滑片从a点滑到b点过程中，R2接入电路的阻值范围为80Ω-1.25Ω；‎ ‎（4）当闭合开关S1、S2，断开开关S3，滑动变阻器R2的滑片在中点时，变阻器与灯（电阻为RL）串联，电压表测灯泡两端的电压，因小灯泡L恰好正常发光，灯泡两端的电压为6V，根据串联电路电压的规律，变阻器的电压为：U滑1=18V-6V=12V，由分压原理，变阻器连入电路的电阻为：R滑=×RL=2RL，其电功率为PL；当滑动变阻器R2的滑片在阻值最大处时，变阻器的最大电阻为2R滑=2×2RL=4RL，由分压原理，灯的电压为变阻器电压的，故此时灯的实际电压为：U灯=×18V=3.6V；根据P=可知，在电阻不变时，电功率与电压的平方成正比，则PL：PL′=（6V）2：（3.6V）2=25：9。‎ 答：（1）定值电阻R1的阻值为10Ω；‎ ‎（2）电源电压为18V；‎ ‎（3）滑动变阻器R2的滑片从a点滑到b点过程中，R2接入电路的阻值范围为80Ω-1.25Ω；‎ ‎（4）PL与PL′之比是25：9。‎ ‎30．虽然疫情有了好转，但学生仍不能返校正常上课，小明必须呆在家中隔离，一天早晨他起来用电热饭盒热早餐，发现电热饭盒具有高温、低温两挡，如图甲所示，简化电路如图乙所示，高温挡电功率为 242 W，R1、R2均是发热电阻，且R2的阻值是R1的4倍。求：‎ ‎(1)R1和R2的阻值是多少Ω？‎ ‎(2)高温挡加热5 min，不计热量损失，可以将1kg饭菜的温度升高多少℃？[饭菜的比热容取 3×103 J/（kg·℃）]‎ 45‎ ‎(3)如果实际电压是 200 V，低温挡工作时的实际功率是多少W？‎ ‎【答案】(1)200Ω、800Ω；(2)24.2℃；(3)40W ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)开关S接2时，电路为R1的简单电路，电路的总电阻最小，由P=可知电路的总功率最大，电热饭盒处于高温挡，R1的阻值 R1==200Ω 则R2的阻值 R2=4R1=4×200Ω=800Ω ‎(2)高温挡加热5min消耗的电能 W=P高t=242W×5×60s=7.26×104J 不计热量损失，则饭菜吸收的热量 Q吸=W=7.26×104J ‎1kg饭菜升高的温度 Δt==24.2℃‎ ‎(3)如果实际电压是200V，低温挡工作时的实际功率 P低实==40W 答：(1)R1和R2的阻值依次为200Ω、800Ω；‎ ‎(2)高温挡加热5min，不计热量损失，可以将1kg饭菜升高的温度是24.2℃；‎ ‎(3)如果实际电压是200V，低温挡工作时的实际功率是40W。‎ 45‎