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第十五章电功和电热
综合素质评价
一、选择题(每题3分，共30分，每题只有一个选项正确)
1. 下列关于常用家用电器的功率不正确的是(　　)
A．照明灯泡约20 W B．吸尘器约300 W
C．电视机约1 000 W D．空调约1 200 W
2．老王的手机正常使用时功率为2 W，手机电池的铭牌上标有“5 V　4 000 mA·h”的字样。如果他在电池电量剩余30%时，立刻插上30 W的充电器，并持续正常使用，直到电量充满，他这次给手机充电的时间是(　　)
A．0.5 h B．0.47 h C．0.4 h D．0.52 h
3．小德家有电烤箱和电饭锅各一个，将它们正常工作1 h的用电费用绘制成了如图所示的柱状图。下列判断正确的是(　　)
A．电烤箱正常工作时两端的电压较高
B．正常工作时它们做功一样快
C．电烤箱正常工作时通过的电流大
D．一个月内，电烤箱的用电费用一定多
4．安全用电，人人有责。关于家庭电路和安全用电，下列说法不正确的是(　　)
A．不可以将电动自行车推入室内或楼道内充电
B．了解家庭电路中总开关位置，学会在紧急情况下断开总开关
C．使用测电笔检查电路时，手不能触碰到测电笔的金属笔尖
D．家庭电路安装空气开关主要是为了在人触电时自动切断电路
5．如图所示家庭电路，三孔插座连接正确，①和②为灯泡和开关所在位置，闭合开关，灯泡正常工作。下列说法中正确的是(　　)
A．②处应接开关
B．电能表应接在空气开关前面
C．若开关短路，空气开关会切断电路
D．若电路发生故障，用测电笔检测A、B两孔，都能使氖管发光，则此时灯泡发生短路
INCLUDEPICTURE"26春SK-J1.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\刘欢欢\\26春\\26春 典中点 9 物理 SK（刘欢欢\\26春SK-J1.tif" \* MERGEFORMATINET (第5题)
　　INCLUDEPICTURE"卷+6.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\刘欢欢\\26春\\26春 典中点 9 物理 SK（刘欢欢\\卷+6.tif" \* MERGEFORMATINET (第6题)
6．如图所示，灯泡L1、L2上分别标有“9 V　6 W”“6 V　6 W”的字样，电源电压保持不变，R为定值电阻，当开关S1闭合，S2无论接a还是b，都能使灯正常发光，则(　　)
A．电源电压为15 V
B．R的阻值是6 Ω
C．两灯正常发光时，L1更亮些
D．两灯正常发光时的电阻相等
7．为促进学生健康成长，科技创新小组设计了一台由电压表改装而成的简易体重计来动态监测学生的体重情况，其工作原理如图所示。电源电压保持不变，R0为定值电阻，压敏电阻R的阻值随着压力的增大而减小。闭合开关S，当有学生测量体重时，下列说法正确的是(　　)
A．电路中的总电阻增大
B．压敏电阻R中的电流变小
C．学生的体重越大，电压表的示数越小
D．学生的体重越大，电路的总功率越大
8．图甲是一款坦克玩具，其简化电路如图乙所示。该玩具的电源电压为4.5 V，闭合开关后，“0.5 V　0.2 W”的指示灯正常发光，线圈电阻为0.5 Ω的电动机正常工作，则(　　)
A．指示灯的灯丝电阻为0.8 Ω B．电动机的发热功率为1.6 W
C．电动机的额定功率为0.08 W D．电路的总功率为1.8 W
INCLUDEPICTURE"卷+10.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\刘欢欢\\26春\\26春 典中点 9 物理 SK（刘欢欢\\卷+10.tif" \* MERGEFORMATINET (第8题)
　　INCLUDEPICTURE"卷+27.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\刘欢欢\\26春\\26春 典中点 9 物理 SK（刘欢欢\\卷+27.tif" \* MERGEFORMATINET (第9题)
9．小德家中有一个标有“220 V　1 100 W”字样的即热式水龙头，其电阻为R0，他发现冬天水温较低，春秋两季水温较高，于是他改装了电路，增加了两个相同的发热电阻R、两个指示灯(指示灯电阻不计)和单刀双掷开关S2。其中，开关S2可以同时与a、b相连，或只与c相连，使电路有高温和低温两挡，如图所示。正常工作时高温挡和低温挡工作的总电流之比为4?1，下列说法正确的是(　　)
A．改装前，正常加热1 min产生的热量是6.6×103 J
B．改装后，高温挡工作时绿灯亮
C．R的阻值为44 Ω
D．改装后，低温挡的电功率为275 W
10．如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为10 V，电压表量程为0～15 V，电流表量程为0～0.6 A。在保证电路各元件安全的前提下，先只闭合开关S、S1，将滑动变阻器滑片P从最右端b最大范围向左移动。再断开开关S1，闭合开关S2，将滑动变阻器滑片P从该处向右移动到最右端b。图乙是这两次实验过程中绘制的电流表与电压表示数的关系图像。下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE"卷+11.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\刘欢欢\\26春\\26春 典中点 9 物理 SK（刘欢欢\\卷+11.tif" \* MERGEFORMATINET
A．电源电压为10 V
B．滑动变阻器的最大阻值为40 Ω
C．只闭合开关S、S2，滑片P在b点时，定值电阻R2在10 s内产生的热量为8 J
D．只闭合开关S、S1，灯泡L的功率变化范围为1～5 W
二、填空题(每空2分，共34分)
11. 家庭电路的触电事故都是人体直接或间接跟________线接触造成的；如图甲所示是测电笔的结构，其中a为电阻、b为氖管，测电笔中的电阻与氖管的连接方式是________(填“串联”或“并联”)；图乙、丙中，测电笔正确的握法是________(填“乙”或“丙”)。
INCLUDEPICTURE"26春SK-J3.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\刘欢欢\\26春\\26春 典中点 9 物理 SK（刘欢欢\\26春SK-J3.tif" \* MERGEFORMATINET (第11题)
　　INCLUDEPICTURE"26春SK-J4.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\刘欢欢\\26春\\26春 典中点 9 物理 SK（刘欢欢\\26春SK-J4.tif" \* MERGEFORMATINET (第12题)
12．小荣利用电能表测量电热水器实际功率来判断家里的电压是否正常。她观察家中的电能表示数如图甲所示，为__________kW·h。现仅接通一台参数如图乙所示的电热水器，观察到电能表指示灯1 min内闪烁80次，则1 min内消耗电能为______J，其两端电压________(填“高于”“等于”或“低于”)220 V。
13．将一个标有“36 V　10 W”字样的灯泡，接到电压为18 V的电源上，此时该灯泡的实际功率为________W(灯丝电阻不随温度改变)。由三节新干电池串联组成的电池组的电压为________V。
14．如图甲所示是小灯泡L和电阻R的I U图像，将小灯泡L和电阻R接入图乙所示电路中，只闭合开关S1时，小灯泡L的实际功率为1 W，此时小灯泡的电阻为________Ω；再闭合开关S2，此时电路总功率为________W。
INCLUDEPICTURE"26春SK-J5.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\刘欢欢\\26春\\26春 典中点 9 物理 SK（刘欢欢\\26春SK-J5.tif" \* MERGEFORMATINET (第14题)
　　INCLUDEPICTURE"26春SK-J6.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\刘欢欢\\26春\\26春 典中点 9 物理 SK（刘欢欢\\26春SK-J6.tif" \* MERGEFORMATINET (第15题)
15．如图所示，当S闭合，甲、乙两表为电压表时，两表示数之比为U甲∶U乙＝5∶4，R1和R2的电阻之比为________；当S断开，甲、乙两表为电流表时，两表示数之比为I甲∶I乙＝________，此时R1和R2的功率之比为P甲∶P乙＝________。
16．电子握力计的模拟电路如图甲所示，电源电压恒为6 V，定值电阻R0＝5 Ω，手柄A与滑片P固定在一起，长度为5 cm的均匀金属棒R的总阻值为25 Ω，绝缘支架B固定不动，滑片P可在ab之间滑动，当滑片处于a端时弹簧恰好处于原长，弹簧的形变量ΔL与握力F的大小关系如图乙所示。握力计由电流表(量程为0～0.6 A)改装而成，其表盘上的零刻度应标在电流表表盘的________A处；在安全范围内，握力计所能承受的最大握力值为________N。若用电压表(量程为0～3 V)改装为握力计，如图丙所示，则该握力计刻度________(填“均匀”或“不均匀”)；与改装前相比，握力计所能承受的握力的最大值________(填“变大”“不变”或“变小”)。
INCLUDEPICTURE"26春SK-J7.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\刘欢欢\\26春\\26春 典中点 9 物理 SK（刘欢欢\\26春SK-J7.tif" \* MERGEFORMATINET
三、作图题(4分)
17. 请在下图中用笔画线代替导线，将可以调节亮度的台灯和一个三孔插座接入电路。
INCLUDEPICTURE"26春SK-J8.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\刘欢欢\\26春\\26春 典中点 9 物理 SK（刘欢欢\\26春SK-J8.tif" \* MERGEFORMATINET
四、实验探究题(18题12分，19题12分，共24分)
18. 小德用如图所示实验装置探究a、b两种液体的吸热能力，在两个相同的烧瓶内分别接入电阻丝，装入质量相等的a、b两种液体，并分别插入温度计。
物质 质量(g) 加热前温度(℃) 加热时间(min) 加热后温度(℃)
液体a 150 20 10 49
液体b 150 20 10 35
(1)实验中选用的两根电阻丝的阻值应________(填“相同”或“不同”)。
(2)实验中，用________间接反映液体吸收热量的多少；通过比较________来判断液体吸热能力的强弱。(均填字母)
A．通电时间 B．温度计示数的变化量
(3)表格中是液体a、b加热后的实验数据，分析可知液体________(填“a”或“b”)的吸热能力较强。
(4)设质量为m的液体a中电阻丝的阻值为R，测出通过其的电流为I，通电一段时间t后，温度计的示数变化量为ΔT，若不计热量损失，则a液体的比热容为________(用所给出的物理量写出比热容的表达式)。
(5)如果在两烧瓶中分别装入质量相等的煤油，并接入两根阻值不同的电阻丝，就可用这个装置来探究电流产生的热量与______的关系。
19．某实验小组在整理初中物理电学实验时发现“探究电流与电压和电阻的关系”“测量未知电阻阻值”以及“测量小灯泡电功率”均用的同一个电路。现有由新干电池组成的电源(6 V)，未知电阻Rx，滑动变阻器(50 Ω　1 A)，5 Ω、10 Ω、20 Ω、30 Ω的电阻各一个，额定电压U0＝2.5 V的小灯泡一个，电流表和电压表各一个。
INCLUDEPICTURE"26春SK-J10.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\刘欢欢\\26春\\26春 典中点 9 物理 SK（刘欢欢\\26春SK-J10.tif" \* MERGEFORMATINET
(1)实验小组的同学连接的电路如图甲所示，闭合开关后，________表没有明显示数。
(2)图甲电路有一条导线连接错误，请你在错误的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接线。
(3)用小灯泡替换电阻Rx后接入正确电路，闭合开关，电压表示数为2 V，要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P向________(填“A”或“B”)端滑动；当灯泡正常发光时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为________W；由图丙可知，当小灯泡的________(填“电压”或“电流”)减为额定一半时，灯泡更亮。
(4)探究通过导体的电流与电阻的关系：连接好电路，设定加在电阻两端的电压为2 V，用已知阻值的四个电阻依次进行探究，发现在获得三组数据后无法再进行实验，为了继续使用前面三组数据，利用现有器材完成探究，下列方案中不可行的是________。
A．去掉一节新干电池进行实验 B．将控制电压由2 V变为3 V
C．将10 Ω的电阻串联在电源正极和开关间
五、综合应用题(8分，写出必要的文字说明及解题过程)20.小德家新买了一个三挡位的电烤箱，电烤箱加热板部分的简化电路如图甲所示，R1、R2是定值电阻，可通过旋转开关实现高、中、低挡位切换。电烤箱的相关参数如表格所示，则：
　额定电压 220 V
高温挡功率 1 778 W
中温挡功率 800 W
低温挡功率 440 W
INCLUDEPICTURE"卷+36.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\刘欢欢\\26春\\26春 典中点 9 物理 SK（刘欢欢\\卷+36.tif" \* MERGEFORMATINET
(1)电烤箱在低温挡正常工作时的电流是多少？
(2)电烤箱中R2的阻值是多少？
(3)若在用电高峰期，家庭电路的实际电压会降低，电烤箱在中温挡工作3 min能使图乙中的电能表(不受电压影响)指示灯闪烁105次，则此段时间中温挡实际电功率是多少？
(4)电烤箱在中温挡正常工作2 min，它能将质量为1 kg，初温为20 ℃的蛋糕液加热到多少摄氏度？[不计热量损失，蛋糕液的比热容取2.2×103 J/(kg·℃)，结果保留1位小数]
答案
一、
答案速查 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
C A C D B A D D C D
9.C 【点拨】改装前，Q＝W＝Pt＝1 100 W×1×60 s＝6.6×104 J，故A错误；改装后，当开关S1闭合、S2接c时，R0、R与绿灯串联，电路中总电阻最大，总功率最小，水龙头处于低温挡，绿灯亮；当开关S1闭合、S2接a、b时，R与红灯串联后与R0并联，根据并联电路的特点可知，此时电路中的总电阻最小，总功率最大，水龙头处于高温挡，红灯亮，故B错误；R0＝＝＝44 Ω，＝＝，则＝＝，解得：R＝R0＝44 Ω，故C正确；R、R0串联后的总电阻R总＝R＋R0＝44 Ω＋44 Ω＝88 Ω，改装后，低温挡的电功率P低温＝＝＝550 W，故D错误。故选C。
10．D 【点拨】只闭合开关S、S1，R1与L串联，电流表测电路中电流，电压表测滑动变阻器两端的电压，由题意可知，滑片P在左侧最小阻值处时电路的总电阻最小，电路的电流最大，由图像可知最大电流为0.5 A，此时滑动变阻器两端的电压为2 V，灯泡正常发光，所以电源电压U总＝UL额＋U滑＝10 V＋2 V＝12 V，故A错误；滑片P在b端时，电路的总电阻最大，电流最小，由图像可知最小电流为0.25 A，滑动变阻器两端的电压为8 V，则滑动变阻器的最大阻值Rb＝＝＝32 Ω，故B错误；只闭合开关S、S2，R1的最大阻值与R2串联，由图乙可知，电路中的电流恒为0.3 A，滑片P在b点时，R1两端的电压U1＝IRb＝0.3 A×32 Ω＝9.6 V，此时R2两端的电压U2＝U总－U1＝12 V－9.6 V＝2.4 V，则定值电阻R2在10 s内产生的热量Q2＝W2＝U2It＝2.4 V×0.3 A×10 s＝7.2 J，故C错误；只闭合开关S、S1，R1与L串联，电流表测电路中电流，电压表测滑动变阻器两端的电压，保证电路元件安全，电路最大电流为灯泡正常发光时的电流I额＝0.5 A，灯泡L的最大功率P最大＝U额I额＝10 V×0.5 A＝5 W，滑片P在b端时，电路的总电阻最大，由图乙可知滑动变阻器两端的电压为8 V，电路的最小电流I最小＝Ib＝0.25 A，灯泡的最小电压UL最小＝U－Ub＝12 V－8 V＝4 V，所以灯泡最小功率P最小＝UL最小I最小＝4 V×0.25 A＝1 W，即灯泡L的功率变化范围为1～5 W，故D正确。故选D。
二、11.火；串联；丙　12.3 023.65；9×104；等于
13．2.5；4.5　14.4；1.4　15.1∶4；1∶5；4∶1
16．0.2；800；不均匀；变小 【点拨】如图所示，当弹簧处于原长时Rab＝25 Ω，定值电阻R0＝5 Ω，定值电阻R0与Rab组成串联电路，电源电压U＝6 V，所以当弹簧处于原长时电流表的示数为I＝＝＝0.2 A，所以握力计表盘上的零刻度应标在电流表表盘的0.2 A处。当电路中电流最大，R接入电路的阻值最小时，弹簧形变量最大，此时握力计所能承受的力最大。根据电流表量程可知，电路中最大电流是0.6 A，此时电路总电阻R总＝＝＝10 Ω，此时R接入电路的阻值RPb＝R总－R0＝10 Ω－5 Ω＝5 Ω，由长度为5 cm的均匀金属棒R的总阻值为25 Ω，可知此时R接入电路的阻值为总阻值的，则此时均匀金属棒接入电路的长度为×5 cm＝1 cm，则弹簧形变量为ΔL＝5 cm－1 cm＝4 cm，由图乙可知，在安全范围内，握力计所能承受的最大握力值为800 N。若用电压表(量程为0～3 V)改装为握力计，如图丙所示，电压表测量aP段两端的电压，根据欧姆定律以及串联电路电阻关系有UaP＝U－U0＝U－R0，可知此时电压表示数与R接入电路的阻值不是线性关系，所以该握力计刻度不均匀。改装后，电压表示数最大时，R接入电路的阻值最大，弹簧形变量最大，此时握力计所能承受的力最大。电压表示数最大为3 V，根据串联电路电压规律可知，此时定值电阻两端电压为3 V，根据串联电路分压规律可知，此时R接入电路的阻值与定值电阻阻值相等，为5 Ω，为总电阻的，则R接入电路的长度为1 cm，则形变量为ΔL′＝1 cm，由图乙可知，弹簧的形变量ΔL与握力F的关系是正比关系，与改装前相比形变量变小了，则握力计所能承受的握力的最大值也会变小。
三、17.如图所示
INCLUDEPICTURE"26春SK-JD1.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\刘欢欢\\26春\\26春 典中点 9 物理 SK（刘欢欢\\26春SK-JD1.tif" \* MERGEFORMATINET
四、18.(1)相同　(2)A；B　(3)b　(4)　(5)电阻
19．(1)电流　(2)如图所示　(3)B；1.25；电压　(4)B
【点拨】(4)去掉一节新干电池作为电源，即U′＝4.5 V，U0＝2 V，由串联电路分压原理得＝；＝；解得R滑1＝37.5 Ω＜50 Ω，故A方案可行；本实验要控制电阻两端电压不变，故B方案不可行；电源电压U电＝6 V，由串联电路分压原理得＝，解得R滑2＝60 Ω，由于在电路中串联一个10 Ω电阻，要求滑动变阻器接入电路的电阻为60 Ω－10 Ω＝50 Ω，故C方案可行。故选B。
五、20.【解】(1)电烤箱低温挡功率P低温＝440 W，低温挡正常工作时的电流I低＝＝＝2 A。
(2)由图甲可知，当旋转开关接1时，R1、R2串联，电路中电阻最大，总功率最小，电烤箱处于低温挡；当旋转开关接3时，R1′、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，总功率最大，电烤箱处于高温挡；当旋转开关接2时，只有R1工作，电烤箱处于中温挡；由P＝可知，R1的阻值R1＝＝＝60.5 Ω；R1、R2串联时的总电阻R＝＝＝110 Ω，R2的阻值R2＝R－R1＝110 Ω－60.5 Ω＝49.5 Ω。
(3)电烤箱消耗的电能W＝＝0.035 kW·h＝1.26×105 J，此段时间中温挡实际电功率P实＝＝＝700 W。
(4)电烤箱在中温挡正常工作2 min消耗的电能W′＝P中温t′＝800 W×2×60 s＝9.6×104 J，不计热量损失，蛋糕液吸收的热量Q吸＝W′＝9.6×104 J，由Q吸＝cm(T－T0)可知，蛋糕液的末温T末＝＋T0＝＋20 ℃≈63.6 ℃。

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