2020年中考物理高频考点精解精练专题20电功电功率和电热含解析

2020年中考物理高频考点精解精练专题20电功电功率和电热含解析

专题20 电功、电功率和电热 ‎★考点一：电能、电能表及其相关计算 ‎1．（2019•玉林）下列关于电能的说法正确的是（　　）‎ A．可以通过电流表把电能直接测量出来 ‎ B．电能的单位是“度”，学名叫做千瓦 ‎ C．消耗电能越多的用电器，电功率就越大 ‎ D．消耗电能相同的用电器，产生的热量不一定相同 ‎【答案】D ‎【解答】A、电流表只能测量通过用电器的电流，电能表能够测量用电器消耗电能的多少。故A错误；‎ B、电能的常用单位是“度”，学名是千瓦时。故B错误；‎ C、由公式P＝知，用电器消耗电能较多，通电时间不确定，功率大小不能确定。故C错误；‎ D、消耗电能相同的电风扇和电烙铁，电风扇产生的热量远小于电烙铁产生的热量。故D正确。‎ ‎2．（2019•衡阳）小明家上次查看电能表示数为，本次查看时电能表读数如图所示，则下列说法正确的是（　　）‎ A．他家在这段时间内消耗的电能为903kW•h ‎ B．电能表是测量电功率的仪表 ‎ C．若只让一个标有“220V 1000W”的电热水器正常工作10min，则电能表的圆盘转了600转 ‎ D．这个电能表的额定功率为2200W 31‎ ‎【答案】C ‎【解答】A、他家在这段时间内消耗的电能W＝8633.5kW•h﹣8543.2kW•h＝90.3kW•h，故A错误；‎ B、电能表是测量消耗电能的仪表，不是测量电功率的，故B错误；‎ C、3600r/（kW•h）表示电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转过3600r，‎ 只让一个标有“220V 1000W”的电热水器正常工作10min，其消耗的电能为W＝Pt＝lkW×h＝kW•h；‎ 则电能表的圆盘转过的圈数：N＝kW•h×3600r/（kW•h）＝600r，故C正确。‎ D、根据该电能表的铭牌可知，其允许接入用电器的最大功率P＝UI＝220V×10A＝2200W；但电能表属于测量仪表，不消耗电能，没有额定功率，故D错误。‎ ‎3．（2019•兰州）某电能表的表盘上标有“1600imp/（kW•h）”的字样，将铭牌上标有“220V 1210W”字样的电热水器接在家庭电路中，只让它单独工作6min，这段时间内电能表的指示灯闪烁了160次，则该电热水器在上述时间内实际消耗的电能为　　kW•h，实际功率为　　W，该电路的实际电压为　　V。‎ ‎【答案】0.1；1000；200‎ ‎【解答】（1）1600imp/kW•h表示电能表指示灯每闪烁1600次，电路消耗的电能为1kW•h，‎ 电能表的指示灯闪烁160次消耗的电能为：‎ W＝kW•h＝0.1kW•h；‎ 电热水器的实际功率：‎ P＝＝＝1kW＝1000W；‎ ‎（2）因为电热水器的额定电压和额定功率分别为U额＝220V，P额＝1210W，‎ 由P＝可得，电热水器的电阻为：‎ R＝＝＝40Ω，‎ 由P＝可得：‎ U2＝PR＝1000W×40Ω，‎ 31‎ 解得实际电压：‎ U实＝200V。‎ ‎4．（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•℃）]‎ ‎【答案】2100；1.2；粗 ‎【解答】（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：‎ P＝＝＝2.1kW＝2100W。‎ ‎（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：‎ ‎△t＝＝＝1.2℃。‎ 31‎ ‎（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。‎ ‎5．（2019•辽阳）如图是威威家的电能表，由表盘上的信息可知，他家同时使用的用电器总功率不能超过　　W．威威家有一台烤面包机，铭牌上标有“220V900W”的字样，某次烤面包机单独正常工作时，电能表的转盘转了45转，则此次烤面包机工作了　　min．若在用电高峰期，实际电压低于220V，烤面包机的实际功率将　　（填“变大”、“变小”或“不变”）。‎ ‎【答案】4400；1；变小 ‎【解答】由电能表参数可知，电能表正常工作时的电压为220V，允许通过的最大电流为20A，他家同时使用用电器的最大总功率：P大＝UI＝220V×20A＝4400W；‎ 用电器消耗的电能为：W＝kW•h＝0.015kW•h；‎ 根据W＝Pt可知用电器工作的时间为：t＝＝＝h＝1min；‎ 若在用电高峰期，实际电压低于220V，由于电阻不变，根据公式P＝可知，实际功率会变小。‎ ‎★考点二: 滑动变阻器引起的动态电路分析（电功率）‎ ‎6．（2019•北京）如图所示的电路中，电源两端电压保持不变，当开关S闭合时，灯L正常发光。如果将滑动变阻器的滑片P向右滑动，则下列说法中正确的是（　　）‎ 31‎ A．电流表的示数变大，灯L变亮 ‎ B．电流表的示数变大，灯L变暗 ‎ C．电流表的示数变小，灯L变亮 ‎ D．电流表的示数变小，灯L变暗 ‎【答案】D ‎【解答】由电路图可知，灯泡和滑动变阻器串联，电流表测量电路中的电流；‎ 将滑动变阻器的滑片P向右滑动时，接入电路的电阻变大，电路的总电阻变大；‎ 根据I＝可知，电路中的电流变小，即电流表的示数变小；‎ 根据U＝IR可知，灯泡两端的电压变小，由P＝UI可知，灯泡的实际功率变小，故灯泡变暗。‎ ‎7．（2019•遂宁）如图所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向右移动过程中（　　）‎ A．电压表V的示数不变 B．电流表A的示数变大 C．小灯泡的亮度变暗 D．电路的总功率变大 ‎【答案】A ‎【解答】由图可知，闭合开关，灯泡与滑动变阻器并联，电流表A测量电路总电流，电压表测电源电压，所以滑片移动电压表的示数不变，故A正确；‎ 当滑动变阻器的滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据I＝可知，滑动变阻器所在支路中的电流变小；‎ 根据并联电路的特点可知，各支路互不影响，所以滑片向右移动，小灯泡的电流和实际功率不变，则灯泡的亮度不变，故C错误；‎ 根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知，总电流变小，即电流表A的示数变小，故B错误；‎ 电源电压保持不变，总电流变小，根据P＝UI知，电路的总功率变小，故D错误。‎ 31‎ ‎8．（2019•泰州）如图，R1＞R2，闭合开关，将滑动变阻器的滑片向左滑动，电压表V1示数变化量的绝对值为△U1，电压表V2示数变化量的绝对值为△U2，滑动变阻器R两端电压变化量的绝对值为△U3，下列说法正确的是（　　）‎ A．V1示数变小，V2示数变大 ‎ B．V1示数变大，△U1＜△U2 ‎ C．V2示数不变，△U1＝△U3 ‎ D．V2示数变大，△U1＜△U3‎ ‎【答案】D ‎【解答】由电路图可知，R1、R2、R串联，电压表V1测R1两端的电压，电压表V2测R2两端的电压，‎ 由图知，将滑动变阻器的滑片向左滑动，变阻器接入电路中的电阻变小，电路的总电阻变小，‎ 由I＝可知，电路中的电流变大，‎ 由U＝IR可知，R1、R2两端的电压均变大，即V1示数变大、V2示数变大，故AC错误；‎ 设滑片移动前后电路中的电流分别为I1、I2，‎ 则电压表V1示数变化量的绝对值和电压表V2示数变化量的绝对值分别为：‎ ‎△U1＝U1′﹣U1＝I2R1﹣I1R1＝（I2﹣I1）R1①‎ ‎△U2＝U2′﹣U2＝I2R2﹣I1R2＝（I2﹣I1）R2②‎ 由R1＞R2可知，（I2﹣I1）R1＞（I2﹣I1）R2，即△U1＞△U2，故B错误；‎ 因串联电路中总电压等于各分电压之和，‎ 所以，滑动变阻器R两端电压变化量的绝对值：‎ ‎△U3＝（U﹣I1R1﹣I1R2）﹣（U﹣I2R1﹣I2R2）＝（I2﹣I1）（R1+R2）③‎ 31‎ 则（I2﹣I1）R1＜（I2﹣I1）（R1+R2），即△U1＜△U3，故D正确。‎ ‎9．（2019•福建）如图电路，电源电压恒定，R1＝12Ω，R2＝6Ω，R3是定值电阻。闭合开关S1，单刀双掷开关S2接a时电流表的示数为0.6A，接b时电流表的示数可能为（　　）‎ A．0.3 A B．0.6 A C．0.9 A D．1.2 A ‎【答案】C ‎【解答】由电路图可知，闭合开关S1，单刀双掷开关S2接a时，R1与R3串联，电流表测电路中的电流，‎ 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，‎ 所以，由I＝可得，电源的电压：‎ U＝Ia（R1+R3）＝0.6A×（12Ω+R3），‎ 当闭合开关S1，单刀双掷开关S2接接b时，R2与R3串联，电流表测电路中的电流，‎ 则电流表的示数：‎ Ib＝＝＝＝0.6A+，‎ 当R3＝0时，Ib＝0.6A+＝1.2A，‎ 当R3→∞时，Ib＝0.6A，‎ 由R3是定值电阻可知，0.6A＜Ib＜1.2A，结合选项可知C符合。‎ ‎★考点三: 多开关通断引起的动态电路分析（电功率）‎ ‎10．（2019•西宁）如图所示，电源电压保持不变，闭合开关S1和S2，灯L正常发光，则断开开关S2时（　　）‎ 31‎ A．电流表示数变大，灯L变亮 ‎ B．电压表示数变大，灯L的实际功率变小 ‎ C．电流表示数变小，灯L仍然正常发光 ‎ D．电压表示数不变，电路的总功率变大 ‎【答案】C ‎【解答】由电路图可知，闭合开关S1和S2时，定值电阻R与灯泡L并联，电压表测电源两端的电压，电流表测干路电流，‎ 当断开开关S2时，电路为灯泡L的简单电路，电压表测电源两端的电压，电流表测通过L的电流，‎ 因电源电压保持不变，‎ 所以，电压表的示数不变，故B错误；‎ 因并联电路中各支路独立工作、互不影响，‎ 所以，通过灯泡L的电流不变，灯L仍然正常发光，故A错误；‎ 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，‎ 所以，电路的总电流变小，即电流表的示数变小，故C正确；‎ 由P＝UI可知，电路的总功率最小，故D错误。‎ ‎11．（2019•岳阳）如图，电源电压恒定不变，若要灯泡L和滑动变阻器R串联，则只需要闭合开关　　；闭合开关S1和S3，断开S2，将滑片P由图中位置向右移动，灯泡L的亮度　　（填“变亮”“变暗”或“不变”）。‎ ‎【答案】S2；不变 31‎ ‎【解答】要使灯泡L和滑动变阻器R串联，应将灯泡L和滑动变阻器R首尾相连接到电源两端，则由图可知只要闭合S2，断开S1、S3；‎ 若闭合开关S1和S3，断开S2，小灯泡和滑动变阻器并联，因并联电路各支路互不影响，所以当将滑片P由图中位置向右移动，灯泡L的亮度不变。‎ ‎★考点四: 敏感电阻引起的动态电路分析（电功率）‎ ‎12．（2019•广西）用石墨烯制成的湿敏电阻，其阻值会随含水量的升高而增大。如图是检测植物叶片含水量的电路，电源电压不变。将湿敏电阻R附着在叶片上，当叶片含水量升高时（　　）‎ A．电流表示数增大 B．电压表示数减小 ‎ C．电路总电阻减小 D．电路总功率增大 ‎【答案】B ‎【解答】由电路图可知，湿敏电阻R与定值电阻R0串联，电流表测电路中的电流，‎ 将湿敏电阻R附着在叶片上，‎ 因湿敏电阻的阻值会随含水量的升高而增大，且串联电路的总电阻等于各分电阻之和，‎ 所以，当叶片含水量升高时，湿敏电阻的阻值增大，电路的总电阻增大，故C错误；‎ 由I＝可知，电路中的电流减小，即电流表示数减小，故A错误；‎ 由U＝IR可知，R0两端的电压减小，即电压表的示数减小，故B正确；‎ 由P＝UI可知，电路总功率减小，故D错误。‎ ‎13．（2019•淄博）新型PTC发热材料可以自动调节电路的电功率，在生活中广泛应用，图甲是PTC调试工作电路，R0是保护电阻，阻值恒定；R1是PTC电阻，阻值随温度变化的图象如图乙所示。闭合开关S，当温度从20℃升高到120℃的过程中（　　）‎ 31‎ A．电流表示数先变小后变大 ‎ B．电压表示数先变大后变小 ‎ C．电压表与电流表示数的比值先变小后变大 ‎ D．保护电阻R0消耗的功率先变小后变大 ‎【答案】C ‎【解答】A、甲中，两电阻串联，电压表测R1的电压，电流表测电路的电流，‎ 由图乙知，当温度从20℃升高到100℃的过程中电阻R1变小，从100℃升高120℃的过程中电阻R1变大，则根据串联电阻的规律，总电阻先变小后变大，由欧姆定律可知，电路中的电流先变大后变小，即电流表示数先变大后变小，故A错误；‎ B、电路中的电流先变大后变小，根据U＝IR可知，定值电阻R0的电压先变大后变小，由串联电路电压的规律可知，R1的电压先变小后变大，即电压表示数先变小后变大，故B错误；‎ C、根据欧姆定律可知，电压表与电流表的比值等于PTC电阻R1的阻值，所以电压表与电流表的比值先变小后变大，故C正确；‎ D、因电路中的电流先变大后变小，根据P＝I2R0可知，R0消耗的功率先变大后变小，故D错误。‎ ‎★考点五: 电功、电功率相关计算 ‎14．（2019•烟台）标有“6V1.5W”的小灯泡，通过它的电流随两端电压变化的关系如图所示，若把这样的三只灯泡串联起来，接在12V的电源两端，灯泡的电阻及实际功率约为（　　）‎ 31‎ A．24Ω 0.67W B．20Ω 0.8W C．24Ω 0.96W D．20Ω 0.67W ‎【答案】B ‎【解答】因为三只灯泡串联且规格相同，则它们的电流和电阻都相同，所以这三只灯泡两端的电压都相同，根据串联电路电压规律可知，每只灯泡两端的电压都为4V；‎ 由图象可知，当U＝4V时，I＝0.2A，‎ 则小灯泡的电阻：R＝＝＝20Ω，‎ 小灯泡的电功率：P＝UI＝4V×0.2A＝0.8W。‎ ‎15．（2019•常德）有两个电路元件A和B，流过元件的电流与其两端电压的关系如图（甲）所示。把它们串联在电路中，如图（乙）所示。闭合开关S，这时电流表的示数为0.2A，则电源电压和元件B的电功率分别是（　　）‎ A．2.0V 0.8W B．4.5V 0.5W C．2.5V 1.0W D．4.5V 1.0W ‎【答案】B ‎【解答】∵电路元件A和B串联，‎ ‎∴IA＝IB＝0.2A，‎ 由图象可知：此时UA＝2.0V，UB＝2.5V；‎ 电源的电压U＝UA+UB＝2.0V+2.5V＝4.5V；‎ 元件B的电功率PB＝UBIB＝2.5V×0.2A＝0.5W。‎ 31‎ ‎16．（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 ‎【解答】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。‎ ‎17．（2019•德州）如图所示的电路中，a、b、c是三只电表（电压表或电流表），闭合开关S，标有“3V 1.5W”的灯泡L1正常发光，标有“6V 3W”的灯泡L2发光较暗。若不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是（　　）‎ 31‎ A．电表a为电流表，且示数为1A ‎ B．电表b为电压表，且示数为3V ‎ C．电表c为电流表，且示数为0.25A ‎ D．闭合开关S，电路消耗的总功率为2.25W ‎【答案】D ‎【解答】由P＝UI可得，两灯泡正常发光时的电流分别为：‎ I1＝＝＝0.5A，I2＝＝＝0.5A，‎ 由I＝可得，灯泡L2的电阻：‎ R2＝＝＝12Ω；‎ 因灯泡L1正常发光，灯泡L2虽然发光但较暗，‎ 所以，通过L1、L2的电流不相等，L1与L2应并联，‎ 则a一定是电流表，b是相当于导线的电流表，c是相当于开路的电压表，故B错误；‎ 此时电流表a测干路电流，电流表b测L2支路的电流，电压表c测电源的电压，‎ 因并联电路中各支路两端的电压相等，且灯泡L1正常发光，‎ 所以，电源的电压U＝U1＝3V，即电压表c的示数为3V，故C错误；‎ 此时通过R2的电流：‎ I2′＝＝＝0.25A，‎ 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a的示数：‎ I＝I1+I2′＝0.5A+0.25A＝0.75A，故A错误；‎ 电路消耗的总功率：‎ P＝UI＝3V×0.75A＝2.25W，故D正确。‎ ‎18．（2019•德阳）如图电路，电源电压为12V且保持不变。闭合开关S，当滑片P置于变 31‎ 阻器的中点时，电压表的示数为4V；当滑片P置于变阻器的b端时，电压表的示数变化了2V，在10s内定值电阻R1产生的热量为36J．则下列结果正确的是（　　）‎ A．电路中的最大电流为1A ‎ B．滑片P在中点时，10s内滑动变阻器R消耗的电能为60J ‎ C．滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比为8：1 ‎ D．R1先后两次消耗的电功率之比为16：9‎ ‎【答案】D ‎【解答】根据电路图可知，定值电阻与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压；‎ 滑片从中点到b端时，变阻器接入电路的阻值增大，由串联分压的规律可知，电压表示数（变阻器的电压）将增大，电压表示数增大了2V，即滑片在b点时电压表的示数为4V+2V＝6V；‎ 在10s内定值电阻R1产生的热量为36J，由Q＝t可得R1的阻值：‎ R1＝t＝×10s＝10Ω；‎ A、当滑片在a点时，变阻器接入电路的阻值为0，电路中的电流最大，‎ 则电路中的最大电流：I最大＝＝＝1.2A，故A错误；‎ B、串联电路中各处的电流相等，滑片在中点时，电路中的电流：I＝＝＝0.8A，‎ ‎10s内滑动变阻器R消耗的电能：W滑＝U滑It＝4V×0.8A×10s＝32J，故B错误；‎ C、当滑片在b点时，变阻器接入的阻值最大，电路中的电流最小，电路中的最小电流：I最小＝＝＝0.6A，‎ 31‎ 由P＝UI可得，滑动变阻器R先后两次消耗的电功率之比：＝＝，故C错误；‎ D、由P＝UI可得，R1先后两次消耗的电功率之比：＝＝，故D正确。‎ ‎19．（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A1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 ‎【解答】由图知，当闭合开关S时，R1、R2、R3串联，电压表V1测R2和R3两端的电压之和，电压表V2测R1和R2两端的电压之和，‎ 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，且各处的电流相等，‎ 所以，由I＝可得，两电压表的示数之比：‎ ‎＝＝＝＝，‎ 解得：R1＝10Ω，故BD错误；‎ 此时电路消耗的总功率：‎ P1＝＝＝；‎ 31‎ 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。‎ ‎20．（2019•荆门）在如图甲所示的电路中，电源的电压恒定，滑动变阻器的最大阻值为R1＝8Ω，R2为定值电阻但看不清标识。滑动变阻器滑片从左端M滑到右端N的过程中，滑动变阻器的电功率P随MN间电阻R变化的关系如图乙所示，其中滑动变阻器阻值取2Ω和8Ω时电功率相同，则以下说法正确的有（　　）‎ ‎①定值电阻R2＝4Ω ‎②电源的电压为6V ‎③电压表的最大示数为4.5V ‎④滑动变阻器的最大电功率为2.25W A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．①③④‎ ‎【答案】C ‎【解答】由电路图可知，R1与R2串联，电压表测变阻器R1两端的电压，电流表测电路中的电流。‎ ‎（1）由图乙可知，当R1＝2Ω和R1′＝8Ω时，滑动变阻器的电功率均为P1＝2W，‎ 31‎ 因串联电路中各处的电流相等，‎ 所以，由P＝UI＝I2R可得，两次电路中的电流分别为：‎ I＝＝＝1A，I′＝＝＝0.5A，‎ 因串联电路中总电压等于各分电压之和，且电源的电压恒定，‎ 所以，由I＝可得，电源的电压：‎ U＝I（R1+R2）＝I′（R1′+R2），‎ 即：1A×（2Ω+R2）＝0.5A×（8Ω+R2），‎ 解得：R2＝4Ω，故①正确；‎ 电源的电压：U＝I（R1+R2）＝1A×（2Ω+4Ω）＝6V，故②正确；‎ ‎（2）由串联分压的规律可知，当变阻器R1接入电路中的电阻最大为8Ω时，电压表的示数最大，此时电路中的电流I′＝0.5A，‎ 则电压表的最大示数：U1大＝I′R1′＝0.5A×8Ω＝4V，故③错误；‎ ‎（3）当滑动变阻器接入电路中的电阻为R时，电路中的电流：‎ I″＝，‎ 滑动变阻器消耗的电功率：‎ P1＝（I″）2R＝（）2R＝＝＝＝，‎ 所以，当R＝R2＝4Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最大，‎ 则P1大＝＝＝2.25W，故④正确，‎ 综上可知，①②④正确。‎ ‎21．（2019•盘锦）已知甲灯标有“6V 3W”字样，乙灯的额定电压是3V．甲、乙两灯的U﹣I关系如图所示，则乙灯的额定功率是　　W．确保电路安全的前提下，两灯串联使用，电路两端的最大电压是　　V，两灯并联使用，电路最大电流是　　A。‎ 31‎ ‎【答案】1.8；8；0.9‎ ‎【解答】（1）由图象可知，当乙灯的额定电压是3V时，I乙＝0.6A，‎ 乙灯的额定功率P乙＝U乙I乙＝3V×0.6A＝1.8W；‎ 由P＝UI可得，甲灯的额定电流I甲＝＝＝0.5A，‎ 两灯串联使用，电路中的最大电流是I甲＝0.5A，‎ 由图象可知，此时乙灯两端电压为2V，故电路两端的最大电压U串＝6V+2V＝8V；‎ ‎（2）两灯泡并联时，电路两端的最大电压为3V，由图象可知，此时流经甲的电流I甲′＝0.3A，乙灯正常发光，‎ 故电路最大电流I＝I甲′+I乙＝0.3A+0.6A＝0.9A。‎ ‎22．（2019•哈尔滨）在安全工作条件下，将“2.5V 0.3A”小灯泡L1和“3.0V 0.3A”小灯泡L2串联在电路中工作，通过两灯的电流之比为　　；若将L1和L2并联在另一电源下工作，则L1和L2能消耗的总功率最大值为　　W．（设灯丝电阻不变）‎ ‎【答案】1：1； 1.375‎ ‎【解答】（1）将小灯泡L1和L2串联在电路中工作时，‎ 因串联电路中各处的电流相等，‎ 所以，通过两灯的电流之比为1：1；‎ ‎（2）将L1和L2并联在另一电源下工作时，‎ 因并联电路中各支路两端的电压相等，且U1＝2.5V，U2＝3.0V，‎ 所以，电路两端的最大电压U＝U1＝2.5V，此时小灯泡L1正常发光，通过的电流I1＝0.3A，‎ 由I＝可得，小灯泡L2的电阻：‎ R2＝＝＝10Ω，‎ 31‎ 则通过灯泡L2电流：I2′＝＝＝0.25A，‎ 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，‎ 所以，干路中的电流：‎ I＝I1+I2′＝0.3A+0.25A＝0.55A，‎ 则L1和L2能消耗的总功率最大值：‎ P＝UI＝2.5V×0.55A＝1.375W。‎ ‎23．（2019•南京）如图所示，电源电压恒定，R1、R2为定值电阻，R2＝20Ω，灯泡L标有“6V 3W”字样。‎ ‎（1）当S、S1、S2都闭合时，灯泡L正常发光，电流表示数为　　A，电路消耗的总功率为　　W；‎ ‎（2）当S闭合，S1、S2断开时，电压表示数为2V，则R1的阻值为　　Ω，通电1minR1产生的热量为　　J。‎ ‎【答案】（1）0.8；4.8；（2）10；24‎ ‎【解答】（1）灯泡L标有“6V 3W”字样，表示灯的额定电压为6V，额定功率为3W，‎ 根据P＝UI可得，灯的额定电流为：‎ IL＝＝＝0.5A，‎ 当S、S1、S2都闭合时，R1短路，R2与灯并联，电流表测干路电流，由于此时灯泡L正常发光，所以通过灯的电流为0.5A，电源电压为6V，‎ 由欧姆定律可得，通过R2的电流为：‎ I2＝＝＝0.3A，‎ 根据并联电路电流的规律，电流表示数为：‎ I＝I2+IL＝0.3A+0.5A＝0.8A；‎ 电路消耗的总功率为：‎ P＝UI＝6V×0.8A＝4.8W；‎ 31‎ ‎（2）当S闭合，S1、S2断开时，两电阻串联，电压表测R1的电压，电压表示数为2V，根据串联电路电压的规律，R2的电压为6V﹣2V＝4V，‎ 因R1的电压为R2电压的＝，由分压原理可得R1的阻值：‎ R1＝×R2＝×20Ω＝10Ω，‎ 通电1minR1产生的热量为：‎ Q＝t＝×1×60s＝24J。‎ ‎★考点六: 电器类相关计算 ‎24．（2019•贵阳）如图所示是加热器的电路图，设电源电压保持不变，R1、R2均为发热电阻丝，通过开关S1和S2的通断组合，可得到不同加热档位。该加热器最大电功率为12W，只闭合开关S1时，加热器的电功率是8W．则下列判断正确正确的是（　　）‎ A．该加热器只有两个加热档位 ‎ B．加热器两个发热电阻丝的阻值之比R1：R2＝1：3 ‎ C．加热器功率最大时，R1与R2的电流之比为2：1 ‎ D．该加热器的最小电功率是8W ‎【答案】C ‎【解答】（1）由电路图可知，R1与R2并联连接，且均有一个开关单独控制，‎ 则电加热器能有：R1工作、R2工作、R1和R2同时工作三个加热档位；故A错误；‎ ‎（2）开关S1、S2均闭合时，R1与R2并联，‎ 因并联电路中总功率等于各用电器功率之和，‎ 所以，R2的发热功率：‎ P2＝P﹣P1＝12W﹣8W＝4W，‎ 因并联电路中各支路两端的电压相等，‎ 所以，由P＝可得，两个发热电阻的阻值之比：‎ 31‎ ‎＝＝＝＝；故B错误；‎ ‎（3）由于并联电路两端的电压相等，根据P＝UI可得：‎ ‎＝＝＝＝，故C正确；‎ ‎（4）由于P1＝8W，P2＝4W，所以，该加热器的最小电功率是4W，故D错误。‎ ‎25．（2019•青岛）如图甲是一个电加热器的工作原理图，其中R1和R2是阻值不变的发热电阻；下表是它的部分参数。当电加热器正常工作时，下列说法正确的是（　　）‎ 额定电压 ‎220V 额定加热功率 ‎990W 额定保温功率 ‎110W A．只闭合开关S，加热器的功率为990W ‎ B．开关S闭合，S1由断开到闭合，电路中电流变大，R2的功率变大 C．加热器在保温状态下工作5min，产生3.3×104J的热量 ‎ D．电阻R1与R2的阻值之比为1：8‎ ‎【答案】BC ‎【解答】A、只闭合开关S，两电阻串联，电阻较大，根据P＝知，在电压一定时，电功率较小，加热器处于保温状态，则此时加热器的功率为110W，故A错误；‎ B、开关S闭合，S1断开时，两电阻串联，S1闭合时，电阻R1被短路，只有电阻R2工作，电阻减小，根据I＝知，电路的电流增大，R2的电阻不变，根据P＝I2R2知R2的功率变大，故B正确；‎ C、加热器在保温状态下工作5min产生的热量：Q＝W＝P保温 31‎ t＝110W×5×60s＝3.3×104J，故C正确；‎ D、因为P加热＝、P保温＝，且P加热＝990W、P保温＝110W，‎ 所以P加热：P保温＝：＝990W：110W，‎ 即：＝，‎ 解得R1：R2＝8：1，故D错误。‎ ‎26．（2019•成都）如图甲是一种家用电器，图乙是其简化的电路图，已知R1＜R2，电暖器的部分参数如表中所示。闭合开关S，要让电器处于第二档工作，则应再将开关　S1　闭合；若电暖器在第二档正常工作10min，则产生的热量是　6.9×105　J．‎ 额定电源 ‎220V 功率选择 一档950W 二档1150W 三档2100W ‎【答案】S1；6.9×105‎ ‎【解答】由题可知，R1＜R2；‎ 闭合开关S、S2时，R2单独接入电路，电路中电阻最大，根据P＝可知，功率最小，电暖器处于第一档；‎ 闭合开关S、S1时，R1单独接入电路，电路电阻较大，根据P＝可知，功率较大，电暖器处于第二档；‎ 闭合开关S、S1、S2时，R1、R2并联，电路中电阻最小，根据P＝可知，功率最大，电 31‎ 暖器处于第三档；‎ 工作时间t＝10min＝600s，‎ 电暖器在第二档正常工作10min产生的热量：‎ Q＝W＝P2t＝1150W×600s＝6.9×105J。‎ ‎★考点七: 电流热效应及焦耳定律 ‎27．（2019•广西）如图所示，两个透明容器中密闭着等量的空气，A，B两U形管内的液面相平，电阻丝的电阻R1＝R2＝R3．小明用图示装置进行实验，探究电流通过导体时产生的热量Q跟什么因素有关，下列说法正确的是（　　）‎ A．此实验在探究电热Q与电阻R是否有关 ‎ B．通过R1的电流和通过R2的电流大小相等 ‎ C．电阻R1两端的电压和R2两端的电压相等 ‎ D．通电后，A管的液面将会比B管的液面高 ‎【答案】D ‎【解答】由题知，电阻丝的电阻R1＝R2＝R3；‎ A、装置中R2、R3并联后再与R1串联，通过R1的电流I1＝I2+I3，而I2＝I3，所以右边容器中通过R3的电流I3是左侧通过R1电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系，故A错误；‎ B、由图知，通过R1的电流I1＝I2+I3，而I2＝I3，所以通过电阻R1和R2的电流不相等，故B错误；‎ C、已知R1＝R2＝R3，所以R2、R3并联后的总电阻是R2＝R1，由于串联电路中，用电器两端电压与其阻值成正比，所以电阻R1两端的电压大于R2两端的电压，故C错误；‎ D、左右两容器中的电阻相同，而通过电阻R1的电流大于R2的电流，通电时间相同，由Q＝I2Rt可知，A容器中电阻R1产生的热量多，则A管的液面将会比B管的液面高，故D正确。‎ ‎28．（2019•乐山）如图为探究“焦耳定律”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空 31‎ 气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中，且R1＜R2．下列说法正确的是（　　）‎ A．该实验装置用于探究“电压和通电时间一定时，电热与电阻的关系”‎ B．闭合开关后，通过R1的电流大于R2的电流 ‎ C．闭合开关后，甲管中液面上升比乙慢 ‎ D．闭合开关后，要使电流增大，应将滑动变阻器滑片P向左移动 ‎【答案】C ‎【解答】A、图中两电阻串联，通过的电流和通电时间相等，而电阻不同，故可研究电流产生的热量与电阻的关系，AB错误；‎ C、根据Q＝I2Rt，因R1＜R2．故右边容器中电阻丝产生的热量多，由转换法，甲管中液面上升比乙慢，C正确；‎ D、闭合开关后，要使电流增大，由欧姆定律，要减小电路的电阻，故应将滑动变阻器滑片P向右移动，D错误。‎ ‎29．（2019•自贡）把一个标有“10V3W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12V的电源上（如图所示），小灯泡恰能正常工作。该电路工作10s定值电阻产生的热量是（　　）‎ A．60J B．36J C．30J D．6J ‎【答案】D ‎【解答】（1）由P＝UI可得，灯泡正常发光时的电流：‎ IL＝＝＝0.3A；‎ 31‎ ‎（2）因串联电路中总电压等于各分电压之和，且小灯泡正常发光，‎ 所以，R两端的电压：‎ UR＝U﹣UL＝12V﹣10V＝2V，‎ 因串联电路中各处的电流相等，该电路工作10s定值电阻产生的热量：‎ Q＝W＝URIt＝2V×0.3A×10s＝6J。‎ ‎★考点八: 测量小灯泡电功率 ‎30．（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。‎ 实验次数 物理量 ‎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”）。‎ 31‎ ‎【答案】（1）如上图所示；（2）1.05；（3）增大； 10；‎ ‎（4）①5.5V；③U额•；偏小 ‎【解答】（1）由P＝UI得，小灯泡的额定电流约为：I＝＝＝0.48A＜0.6A，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：R总＝＝≈18.2Ω＜20Ω，‎ 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，‎ 31‎ ‎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：I额＝。‎ ‎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。‎ ‎★考点九: 探究电流产生的热量跟什么因素有关 ‎31．（2019•东营）如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，接入电路。‎ ‎（1）组装之前，U形管内注入适量红墨水，U形管　　（选填“属于”或“不属于”）连通器。‎ ‎（2）图甲是探究在通电时间相同和　　相同的情况下，导体产生的热量与　　大小是否有关的装置。‎ ‎（3）实验中通过观察　　的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列研究实例采用研究方法与此相同的是　　。‎ ‎ A．探究电流与电压、电阻的关系B．用铁屑显示磁体周围磁场分布 31‎ ‎ C．研究光的传播时，引入“光线”D．扩散现象表明分子在不停地做无规则运动 ‎（4）由图乙所示，电流表的示数为　　A，在这种情况下，右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是　　J。‎ ‎（5）某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是　　。‎ ‎【答案】（1）属于；（2）电流；电阻；（3）U形管液面高度差；BD；‎ ‎（4）2；200；（5）透明容器密闭性不好（透明容器漏气、对应电阻丝短路）‎ ‎【解答】（1）由图知，U形管内注入适量红墨水，上端开口，下端相连通，所以属于连通器；‎ ‎（2）由图知，阻值不同的电热丝串联在两个密闭容器中，通过的电流和通电时间都相同，所以探究的是电流产生热量与电阻的关系；‎ ‎（3）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但空气温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映。采用的是转换法；‎ A、探究电流与电压、电阻的关系，采用的是控制变量法；‎ B、用铁屑显示磁体周围磁场分布，采用的是转换法；‎ C、研究光的传播时，引入“光线”，采用的是模型法；‎ D、扩散现象表明分子在不停地做无规则运动，采用的是转换法。故选BD；‎ ‎（4）由图知，电流表选择的是～3A量程，对应的分度值是0.1A，电流表示数为2A；‎ 右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是Q＝I2Rt＝（2A）2×5Ω×10s＝200J；‎ ‎（5）由Q＝I2Rt可知，电阻丝R1和R2在相同时间内产生的热量不同，则U形玻璃管中应该出现液面高度差；而其中一个U形玻璃管中液面高度几乎不变，说明与此相连的空气盒有可能漏气，也可能是对应的容器内的电热丝短路。‎ ‎★考点一十: 计算题 ‎32．（2019•山西）“创新”小组的同学们调查发现，雨雪天气里汽车后视镜会变模糊，影响行车安全。同学们设计了给后视镜除雾、除霜的加热电路。如图是加热电路原理图，电源电压100V，加热电阻R1与R2阻值均为100Ω，电路低温挡除雾，高温挡除霜。同学们对电路进行模拟测试，开启除霜模式加热后视镜1min，用温度传感器测得其温度升高了6℃．求：‎ ‎（1）除霜模式下，电路中的电流；‎ 31‎ ‎（2）除霜模式下，电路的加热效率。[查资料得：后视镜玻璃质量约0.5kg，玻璃的比热容约0.8×103J/（kg•℃）]‎ ‎【解答】解：‎ ‎（1）由图知，只闭合开关S时，两电阻串联；当开关S、S1都闭合时，R2被短路，只有R1工作，此时电阻最小，根据P＝可知此时电路的功率最大，处于高温除霜模式，‎ 除霜模式下，电路中的电流：‎ I＝＝＝1A；‎ ‎（2）除霜模式下1min消耗的电能：‎ W＝UIt＝100V×1A×60s＝6000J，‎ 后视镜玻璃吸收的热量：‎ Q＝cm△t＝0.8×103J/（kg•℃）×0.5kg×6℃＝2400J，‎ 除霜模式下，电路的加热效率：‎ η＝×100%＝×100%＝40%。‎ 答：（1）除霜模式下，电路中的电流为1A；‎ ‎（2）除霜模式下，电路的加热效率为40%。‎ ‎33．（2019•鄂尔多斯）甜甜要制作一个电动航模，需要电动机作为动力源，她找来电吹风，研究了电吹风的工作原理。如图甲，电吹风工作时，可以分别吹出热风和冷风，为了防止温度过高，用一个PTC电阻R0与电阻为50Ω的电热丝R串联，R0的阻值随温度的变化如图乙所示，请回答下列问题：‎ ‎（1）PTC电阻是由　　材料制成的；电动机的工作原理是　　。‎ ‎（2）电吹风吹热风时，求电热丝的最大发热功率。‎ ‎（3）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流为1A，工作20s，电动机的机械效率为90%，求电动机线圈电阻。（不计机械摩擦损耗的能量）‎ 31‎ ‎【解答】解：（1）由图乙可知，PTC电阻R0的阻值随温度的变化而变化，是由半导体材料制成的；‎ 电动机的工作原理是：通电导体在磁场中受到力的作用；‎ ‎（2）由图乙可知，R0的最小阻值为10Ω，此时电热丝支路的总电阻最小，该支路中的电流最大，电热丝的发热功率最大，‎ 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，‎ 所以，电热丝支路中的电流：‎ I大＝＝＝A，‎ 则电热丝的最大发热功率：‎ P热＝I大2R＝（A）2×50Ω≈672.2W ‎（3）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流为1A，工作20s，消耗的电能：‎ W电＝UIt＝220V×1A×20s＝4400J，‎ 由η＝×100%可得，输出的机械能：‎ W机械＝W电η＝4400J×90%＝3960J，‎ 电动机线圈电阻产生的热量：‎ Q＝W电﹣W机械＝4400J﹣3960J＝440J，‎ 由Q＝I2Rt可得，电动机线圈的电阻：‎ R线圈＝＝＝22Ω。‎ 答：（1）半导体；通电导体在磁场中受到力的作用；‎ ‎（2）电吹风吹热风时，电热丝的最大发热功率为672.2W；‎ ‎（3）电动机线圈电阻为22Ω。‎ 31‎ 31‎