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高频考点03 电功与电能的计算
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TOC \o "1-3" \h \z \u HYPERLINK \l "_Toc161162837" 一．选择题（共1小题） 1
HYPERLINK \l "_Toc161162838" 二．填空题（共3小题） 1
HYPERLINK \l "_Toc161162839" 三．计算题（共5小题） 4
HYPERLINK \l "_Toc161162840" 四．综合能力题（共2小题） 7
HYPERLINK \l "_Toc161162841" 五．科普阅读题（共2小题） 9
HYPERLINK \l "_Toc161162842" 一．选择题（共1小题） 12
HYPERLINK \l "_Toc161162843" 二．填空题（共3小题） 12
HYPERLINK \l "_Toc161162844" 三．计算题（共5小题） 17
HYPERLINK \l "_Toc161162845" 四．综合能力题（共2小题） 24
HYPERLINK \l "_Toc161162846" 五．科普阅读题（共2小题） 28
一．选择题（共1小题）
1．（2023 中山市一模）下列物理量的估测中，最接近实际的是（　　）
A．声音传播的速度为340m/s
B．初中物理课本的质量约为5kg
C．空调正常工作一小时消耗电能约为10kW h
D．家用手电筒功率约为0.5W
二．填空题（共3小题）
2．（2023 梅州一模）小明购物时，发现收银台上有自动传送带会把商品自动送到收银员手中扫码结账，如图1所示。他发现传送带的末端两侧挡板上有两个相对的小孔，当物体送到两个小孔的中间时，传送带就会停止运动，取走物体后，传送带又会重新运动。小明设计了一个“自动传送带”，如图2所示，传送带由工作电路中的电动机带动，A、B是传送带末端两侧挡板上的小孔，A孔处有一激光源S，控制电路中的光敏电阻R2刚好位于B孔处。当物体送到A、B之间时，B孔受到的光照强度迅速减小，R2阻值迅速增大，控制电路中电流迅速减小，从而使电动机停止工作，传送带停止运动。已知保护电阻R1阻值固定，控制电路的电源电压为10V，电磁铁线圈的电阻不计。
（1）如图2所示，当有商品传送到B孔时，由于光在均匀空气中沿 　 　传播，B孔几乎接收不到光线，会导致电磁铁的磁性 　 　（选填“增强”、“减弱”或“不变”），电动机开关断开，传送带停止运动。
（2）图2中电磁继电器的衔铁在工作时相当于一个 　 　（选填一种简单机械的名称），其中OP＝0.1m，OQ＝0.3m，当衔铁恰好可以被电磁铁吸下来时，吸引力大小为4.5N，则此时弹簧对P的拉力大小为 　 　N。（衔铁为轻质材料制作，不计O点摩擦）
（3）传送带静止时，保护电阻R1的电功率为0.2W，若在0～10s的时间内有两个物体依次到达A、B之间，电压表的示数随时间变化规律如图3所示，求：
①保护电阻R1＝　 　Ω。
②这0～10s控制电路消耗的电能为 　 　J。
3．（2023 中山市一模）小宇家有某种智能型电饭锅，如图甲所示，有加热、保温、断电的功能，内部简化的电路如图乙所示，K为保护开关，R1、R2为加热电阻，S是自动控制开关，自动控制开关向上与触点a、b接通，向下仅与触点c接通，某次电饭锅正常煮饭时电功率与时间的关系如图丙所示，求：
（1）为了安全，该智能电饭锅的金属外壳要接 　 　（选填“火”“零”或“地”）线。
（2）由乙图可知，当s与c接通，电饭锅属于 　 　挡（选填“加热”“保温”或“断电”）。
（3）用电高峰期，实际电压为200V时，使用该电饭煲烧煮同样的饭时，从开始工作到开关S第一次与触点a、b断开需要的时间 　 　（选填“变长”“变短”或“不变”）。
（4）R1的阻值是 　 　Ω。
（5）智能型电饭锅本次煮饭，加热挡消耗的电能为 　 　kW h，全程所消耗的电能为 　 　J。
4．（2023 揭阳一模）如图所示甲是小灯泡L和电阻R的I﹣U图象。将小灯泡L和电阻R接入图乙所示的电路中，只闭合开关S1时，电流表的示数为0.5A，则电源电压为 　 　V。再闭合开关S2，电流表示数为 　 　A，1min内电流对电阻R所做的功为 　 　J。
三．计算题（共5小题）
5．（2023 清远一模）如图甲，某天晚上睡觉前，小明用有预约功能的电饭煲为家人准备早餐粥。小明将食材放入电饭煲内，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像如图乙所示，已知电饭煲加热和保温部分基本电路原理如图丙所示，S是接通家庭电路的开关，S1是自动开关，R1和R2为阻值不变的电热丝，求：
（1）电饭煲待机过程消耗的电能。
（2）电热丝R2的阻值。
（3）当闭合开关S、S1时，通过R1的电流。
6．（2023 梅州一模）航天员在飞船中通常要检验舱体的气密性。小宇同学设计如图甲所示的气压监测模拟电路，电源电压保持12V不变，开关S1一直处于闭合状态，R为气压敏感电阻，其阻值随气压的变化如图乙所示。当舱体内气压为正常值1.0×103Pa时，灯泡正常发光，电流表示数为0.6A；当舱体气压低至0.8×103Pa，电流表示数为0.5A时，开关S2就会自动闭合，气压稳定系统开始提升舱内气压，直到舱内气压恢复到正常，然后继续工作30min（此过程为稳压过程），开关S2又自动断开，已知气压稳定系统阻值为24Ω。求：
（1）灯泡正常发光时的电阻。
（2）当舱体气压为0.8×103Pa时，灯泡L的功率。
（3）在稳压过程中，电路消耗的电能为多少J。
7．（2023 揭阳二模）浴霸是一种常用的电器，它集取暖、照明于一体，某浴霸内部简化电路如图所示，其铭牌如表所示，两只取暖灯相同（设灯丝电阻保持不变）。求：
功能 取暖/照明
额定电压 220V
额定功率 照明灯：60W取暖灯：1100W
（1）取暖灯额定电流；
（2）每个取暖灯灯丝的电阻；
（3）S1、S2闭合时，该浴霸工作1h消耗的电能。
8．（2023 阳春市二模）如图所示，是某品牌智能电火锅的简化电路图，其铭牌如下表所示（不计温度对电阻的影响）。
××牌智能电火锅
型号 ZDF﹣215
额定电压 220V
加热功率 1210W
保温功率 484W
频率 50Hz
（1）该电火锅正常加热30min所消耗的电能为多少？
（2）某天用电高峰期，只使用电火锅加热10min，家用电能表【1200r/（kW h）】的转盘转了200转，此时电火锅的实际功率是多少？
（3）如图所示电火锅的简化电路中，R1、R2均为发热电阻，S2为加热保温自动切换开关，求电阻R2的阻值。
9．（2023 开平市二模）中国的中医已有两千多年的历史，中医是祖国医学文化的宝贵遗产。为了更好地控制煎药时的火候，某厂家生产了如图甲所示的一款全自动电煎药壶，它有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路图如乙图所示，S2是一个温控开关，R1、R2为电热丝，且R2＝3R1，“保温”挡的功率为200W，求：
（1）当S1和S2闭合时，电煎药壶处于 　 　挡位；
（2）电煎药壶在“保温”挡正常工作30min所消耗的电能；
（3）“加热”挡的功率。
四．综合能力题（共2小题）
10．（2023 皇姑区三模）阅读下列短文，回答问题。
智能电加热眼罩
近几年，近视眼成为影响青少年身体健康的重要因素，为有效保护眼睛，降低近视率，目前市场上推出一款电加热眼罩（如图甲），对缓解眼疲劳有一定效果，电加热眼罩是在绝缘的聚酯薄膜表面有序排列10根一样的具有发热、控温双重功能PTC加热丝，PTC是一种新型的半导体陶瓷材料，它以钛酸钡为主，渗入多种物质后加工而成。电加热眼罩内部结构如图乙所示，PTC加热丝两端与金属导线相连，形成网状结构，由6V的锂电池供电。每根PTC加热丝电阻随温度变化的关系如图丙所示，当温度达到40℃时，PTC加热丝的发热功率等于散热功率（即在相同时间内产生的热量与散失的热量相等）温度保持不变，实现智能控温。
（1）PTC是 　 　（选填“导体”、“半导体”或“绝缘体”）材料
（2）如图乙所示的加热电路，PTC加热丝的连接方式是 　 　联，正常工作时金属导线中A、B处电流分别为IA和IB，则IA　 　IB（填选“＜”、“＝”或“＞”）。
（3）将眼罩加热电路开关闭合，其功率随时间变化的图象最可能是图丁的 　 　。
（4）眼罩加热电路的最大发热功率为 　 　W，当温度为40℃时，通电10min，眼罩加热电路消耗的电能 　 　J。
11．（2022 广东）阅读下列短文，回答问题。
直流充电桩
直流充电桩是一种为电动汽车补给能量的装置，如图甲所示。它能够将电网中的交流电转化为直流电，再将电能充入汽车动力电池（以下简称电池）。通常，直流充电桩比交流充电桩的充电电压更高、电流更大，因而可实现快速充电。
设电池当前储能占充满状态储能的百分比为D。充电时，充电桩的充电功率P会随着电池的D的变化而变化，同时用户还可以通过充电桩显示屏了解充电过程中的其他相关信息。
现实际测试一个直流充电桩对某辆电动汽车的充电性能。假定测试中充电桩输出的电能全部转化为电池的储能。充电前，D为30%，充电桩显示屏中充电时长、充电度数、充电费用示数均为0。开始充电后，P与D的关系如图乙所示（为方便计算，图像已作近似处理）。充满后，立即停止充电。当D达到70%时充电桩显示屏的部分即时信息如表。
充电电压（V） 充电电流（A） 充电时长（min） 充电度数（kW h） 充电费用（元）
400 45 24.0 28.80
（1）通常，直流充电桩比交流充电桩的充电电压更高、电流更大，故充电功率更 　 　。
（2）在D从30%增至70%的过程中，充电功率大致的变化规律是 　 　。当D为70%时，充电电流为 　 　A。
（3）若充电过程中充电电费单价不变，则测试全过程的充电费用为 　 　元。
（4）设D从70%增至80%所需时间为t1，从80%增至90%所需时间为t2，且t1：t2＝2：3，则测试全过程的充电总时长为 　 　min。
五．科普阅读题（共2小题）
12．（2023 开平市二模）阅读短文，回答问题。
太阳是人类的“能源之母”，太阳能可能成为未来最理想的能源，太阳能路灯已经成为许多城市的一道靓丽的风景线。太阳能电池板的材料最主要的是晶体硅材料；太阳能电池有很多优点，如使用寿命长，保养费用极低；但缺点是效率低，理论上最高效率η只有25%，制造太阳能电池所需的单晶硅价格昂贵。我市部分交通道路上使用了风光互补LED路灯，它无需电网供电，白天光线强时，太阳能电池板为蓄电池充电，夜晚光线弱时，蓄电池为电灯供电照明。其外形和电路原理如图所示。
（1）白天阳光照射太阳能电池板时，能量的转化情况是：　 　；
（2）太阳能电池板的材料最主要的是晶体硅材料，它属于 　 　（选填序号：①导体，②半导体，③超导体）；
（3）这套风光互补路灯中两只LED灯并联连接，灯上标有“12V，36W”字样，两个LED灯正常发光时，通过光控开关S的电流为 　 　A；
（4）一套LED路灯与一只300W的传统路灯发光亮度相同，那么用400套风光互补路灯替换传统路灯，每天正常工作10小时可节约用电 　 　kW h；
（5）某一家庭年耗电1500kW h，如果家用电器全部改用太阳能电池供电，假定太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为PI＝800W/m2，按1年200天，每天5h光照计算，同时配有高效（η2＝100%）蓄电池，则要在屋顶安装的太阳能电池板面积至少是 　 　m2。
13．（2023 汕尾二模）电动自行车，是指以蓄电池作为辅助能源在普通自行车的基础上，安装了电机、控制器、蓄电池、转把闸把等操作部件和显示仪表系统的机电一体化的个人交通工具。电动自行车方便了我们的日常生活，如图甲所示是电动自行车的实物图。
（1）一辆充满电的电动车，载一个人与载两个人以同样的速度所能进行的最大距离是不同的，载两个人时的功率比载一个人时的功率 　 　（选填“大”或“小”）。
（2）电动自行车的转速把手可以调节电动自行车的转速用来控制车速，转速把手相当于 　 　（填电学器材）。另外，有的电动自行车上还有加速按钮（加速按钮相等于开关），当把这个按钮按下时，电动自行车会加速，能够较准确体现加速按钮作用的是图中 　 　图（选填“乙”或“丙”）。
（3）某电动自行车，在它充电的5h内，其充电电压为220V，充电功率为440W。此过程中电路中的电流I＝　 　A，消耗的电能W＝　 　J，蓄电池内储存的能量为E，则W 　 　E（选填“＞”“＜”或“＝”）。
（4）电动自行车现在非常盛行，存在既有其合理性，因为电动自行车有很多特有的优点，试写出一条：　 　。
高频考点03 电功与电能的计算
参考答案与试题解析
一．选择题（共1小题）
1．（2023 中山市一模）下列物理量的估测中，最接近实际的是（　　）
A．声音传播的速度为340m/s
B．初中物理课本的质量约为5kg
C．空调正常工作一小时消耗电能约为10kW h
D．家用手电筒功率约为0.5W
【答案】D
【解答】解：A、声音在不同的介质中传播速度不同，声音在15℃空气中传播的速度是340m/s，故A错误；
B、初中物理课本的质量约为200g＝0.2kg，故B错误；
C、空调的功率约为1kW，正常工作一小时消耗电能约为：W＝Pt＝1kW×1h＝1kW h，故C错误；
D、家用手电筒功率约为0.5W，故D正确。
故选：D。
二．填空题（共3小题）
2．（2023 梅州一模）小明购物时，发现收银台上有自动传送带会把商品自动送到收银员手中扫码结账，如图1所示。他发现传送带的末端两侧挡板上有两个相对的小孔，当物体送到两个小孔的中间时，传送带就会停止运动，取走物体后，传送带又会重新运动。小明设计了一个“自动传送带”，如图2所示，传送带由工作电路中的电动机带动，A、B是传送带末端两侧挡板上的小孔，A孔处有一激光源S，控制电路中的光敏电阻R2刚好位于B孔处。当物体送到A、B之间时，B孔受到的光照强度迅速减小，R2阻值迅速增大，控制电路中电流迅速减小，从而使电动机停止工作，传送带停止运动。已知保护电阻R1阻值固定，控制电路的电源电压为10V，电磁铁线圈的电阻不计。
（1）如图2所示，当有商品传送到B孔时，由于光在均匀空气中沿 　直线　传播，B孔几乎接收不到光线，会导致电磁铁的磁性 　减弱　（选填“增强”、“减弱”或“不变”），电动机开关断开，传送带停止运动。
（2）图2中电磁继电器的衔铁在工作时相当于一个 　杠杆　（选填一种简单机械的名称），其中OP＝0.1m，OQ＝0.3m，当衔铁恰好可以被电磁铁吸下来时，吸引力大小为4.5N，则此时弹簧对P的拉力大小为 　13.5　N。（衔铁为轻质材料制作，不计O点摩擦）
（3）传送带静止时，保护电阻R1的电功率为0.2W，若在0～10s的时间内有两个物体依次到达A、B之间，电压表的示数随时间变化规律如图3所示，求：
①保护电阻R1＝　5　Ω。
②这0～10s控制电路消耗的电能为 　104　J。
【答案】（1）直线；减弱；（2）杠杆；13.5；（3）①5； ②104。
【解答】解：（1）光在均匀空气中沿直线传播，B孔受不到光照，R2阻值迅速增大，控制电路中电流迅速减小，电磁铁的电流减小，磁性减弱；
（2）绕固定点转动的硬棒是杠杆；
根据杠杆的平衡条件由FP OP＝F OQ；即4.5N×0.3m＝F×0.1m；
解得F＝13.5N；
（3）由图1知，R1与R2串联，电压表测R1两端电压：
当物体送到A、B之间时，B孔受到的光照强度迅速减小，由光敏电阻的阻值R1随光照强度的增大而减小可知，此时R1的阻值变大，由电阻的串联，电路的总电阻变大，由欧姆定律，控制电路的电流减小（由欧姆定律U＝IR，电压表示数变小），电磁铁磁性减弱，在弹簧拉力的作用下，衔铁向上运动，工作电路断开，从而使电动机停止工作，传送带停止运动，此时保护电阻R1的电功率为0.2W，
由图2可知，3s～5s和8s～10s间有物体通过，每次通过时间为2s，对应的电压1V，即有物体通过时，R1两端的电压：U1＝1V，光敏电阻R2两端的电压：U2＝U﹣U1＝10V﹣1V＝9V，
因保护电阻R1的电功率为0.1瓦，根据P＝UI，故电路的电流：
I1＝＝＝0.2A，由欧姆定律，R1＝＝＝5Ω，
由图2可知，当无物体通过时电压表示数为8V，即：U1′＝8V，
光敏电阻R2两端的电压：U'2＝U﹣U'1＝10V﹣8V＝2V，
此时电路的电流：
I2＝＝＝1.6A；
在0～10s的时间内，有物体通过时电路消耗的电能：
W1＝UI1t1＝10V×0.2A×2×2s＝8J；
在0～10s的时间内，无物体通过的时间：
t2＝t﹣t1＝10s﹣4s＝6s，
电路消耗的电能：
W2＝UI2t2＝10V×1.6A×6s＝96J，
在0～10s的时间内电路消耗的电能：
W＝W1+W2＝8J+96J＝104J；
故答案为：（1）直线；减弱；（2）杠杆；13.5；（3）①5； ②104。
3．（2023 中山市一模）小宇家有某种智能型电饭锅，如图甲所示，有加热、保温、断电的功能，内部简化的电路如图乙所示，K为保护开关，R1、R2为加热电阻，S是自动控制开关，自动控制开关向上与触点a、b接通，向下仅与触点c接通，某次电饭锅正常煮饭时电功率与时间的关系如图丙所示，求：
（1）为了安全，该智能电饭锅的金属外壳要接 　地　（选填“火”“零”或“地”）线。
（2）由乙图可知，当s与c接通，电饭锅属于 　保温　挡（选填“加热”“保温”或“断电”）。
（3）用电高峰期，实际电压为200V时，使用该电饭煲烧煮同样的饭时，从开始工作到开关S第一次与触点a、b断开需要的时间 　变长　（选填“变长”“变短”或“不变”）。
（4）R1的阻值是 　60.5　Ω。
（5）智能型电饭锅本次煮饭，加热挡消耗的电能为 　0.15　kW h，全程所消耗的电能为 　6.6×105　J。
【答案】（1）地；（2）保温；（3）变长；（4）60.5Ω；（5）0.15；6.6×105。
【解答】解：（1）为了安全，带有金属外壳的用电器，其金属外壳要接地线，可以防止用电器的金属外壳漏电时对人体造成伤害；
（2）由图乙可知，开关S与触点c接通时，电路只有R2工作，电路中的电阻较大，根据P＝可知，电功率较小，是保温挡，由图丙可知，此时的电功率P2＝0.1kW＝100W；
（3）实际电压减小时，电饭锅的实际功率会减小，使用电饭锅烧煮同样的饭，需要的热量一样，根据P＝可知，从开始工作到S第一次与触点a、b断开需要的时间变长；
（4）开关S与触点a、b接通时，R1与R2并联，电路中的电阻较小，电功率较大，由图丙可知，此时的电功率P＝0.9kW＝900W，
根据并联电路的特点可知，R1的电功率P1＝P﹣P2＝900W﹣100W＝800W，
由P＝可知，R1的阻值：R1＝＝60.5Ω；
（5）由图丙可知，加热时间为10min，保温时间为20min，
由P＝可知，加热时消耗的电能：W1＝Pt1＝900W×10×60s＝5.4×105J＝0.15kW h，
保温时消耗的电能：W2＝P2t2＝100W×20×60s＝1.2×105J，
此次煮饭产生的总热量：W总＝W1+W2＝5.4×105J+1.2×105J＝6.6×105J。
故答案为：（1）地；（2）保温；（3）变长；（4）60.5Ω；（5）0.15；6.6×105。
4．（2023 揭阳一模）如图所示甲是小灯泡L和电阻R的I﹣U图象。将小灯泡L和电阻R接入图乙所示的电路中，只闭合开关S1时，电流表的示数为0.5A，则电源电压为 　2　V。再闭合开关S2，电流表示数为 　0.7　A，1min内电流对电阻R所做的功为 　24　J。
【答案】2；0.7；24。
【解答】解：（1）只闭合开关S1时，电路为灯泡L的简单电路，由图象可知，当IL＝0.5A时，UL＝2V，即电源电压为2V；
（2）再闭合开关S2时，灯泡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，UR＝UL＝U＝2V，
由甲图R的I﹣U图象和L的I﹣U图象可知，此时通过R的电流IR＝0.2A，通过灯泡L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，
所以干路电流：I＝IL+IR＝0.5A+0.2A＝0.7A；
1min内电流对电阻R所做的功为：
W＝UIt＝2V×0.2A×60s＝24J。
故答案为：2；0.7；24。
三．计算题（共5小题）
5．（2023 清远一模）如图甲，某天晚上睡觉前，小明用有预约功能的电饭煲为家人准备早餐粥。小明将食材放入电饭煲内，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像如图乙所示，已知电饭煲加热和保温部分基本电路原理如图丙所示，S是接通家庭电路的开关，S1是自动开关，R1和R2为阻值不变的电热丝，求：
（1）电饭煲待机过程消耗的电能。
（2）电热丝R2的阻值。
（3）当闭合开关S、S1时，通过R1的电流。
【答案】（1）电饭煲待机过程消耗的电能为1.8×105J；
（2）电热丝R2的阻值为220Ω；
（3）当闭合开关S、S1时，通过R1的电流为3A。
【解答】解：（1）由图甲可知，电饭煲的待机功率P加＝10W，待机过程所用的时间t待＝5h＝18000s，
由P＝可知，电饭煲待机过程消耗的电能：W待＝P待t待＝10W×18000s＝1.8×105J；
（2）由图乙可知，当开关S、S1闭合时，R1、R2并联，开关S闭合、S1断开时，只有R2工作，
根据并联电路的电阻特点可知，并联电路的总电阻小于任一分电阻，
所以，当开关S、S1闭合时，R1、R2并联，电路中的总电阻最小，根据P＝可知，此时电路中的电功率最大，电饭煲处于加热状态；
当开关S闭合、S1断开时，只有R2工作，电路中的总电阻最大，电功率最小，电饭煲处于保温状态；
由图甲可知，电饭煲的保温功率P保＝44W，
由P＝可知，R2的阻值：R2＝＝＝1100Ω；
（3）由图乙可知，当开关S、S1闭合时，R1、R2并联，
R1的电功率：P1＝P加﹣P保＝880W﹣44W＝836W，
由P＝UI可知，通过R1的电流：I1＝＝＝3.8A。
答：（1）电饭煲待机过程消耗的电能为1.8×105J；
（2）电热丝R2的阻值为1100Ω；
（3）当闭合开关S、S1时，通过R1的电流为3.8A。
6．（2023 梅州一模）航天员在飞船中通常要检验舱体的气密性。小宇同学设计如图甲所示的气压监测模拟电路，电源电压保持12V不变，开关S1一直处于闭合状态，R为气压敏感电阻，其阻值随气压的变化如图乙所示。当舱体内气压为正常值1.0×103Pa时，灯泡正常发光，电流表示数为0.6A；当舱体气压低至0.8×103Pa，电流表示数为0.5A时，开关S2就会自动闭合，气压稳定系统开始提升舱内气压，直到舱内气压恢复到正常，然后继续工作30min（此过程为稳压过程），开关S2又自动断开，已知气压稳定系统阻值为24Ω。求：
（1）灯泡正常发光时的电阻。
（2）当舱体气压为0.8×103Pa时，灯泡L的功率。
（3）在稳压过程中，电路消耗的电能为多少J。
【答案】（1）灯泡正常发光点电阻为20Ω；
（2）当舱体气压为0.8×105Pa时，灯泡L的功率为3.5w；
（3）稳压过程中电路消耗的电能为23760J。
【解答】解：（1）当舱体气压为1.0×105Pa时，压敏电阻R＝0Ω，
此时通过灯泡的电流：I＝0.6A
灯泡正常发光时的电阻：RL＝＝＝20Ω；
（2）当舱体气压为0.8×105Pa时，压敏电阻R＝10Ω，灯泡L和压敏电阻R串联，
此时电路中的总电阻：R总＝＝＝24Ω；
小灯泡的电阻R'L＝R总﹣R＝24Ω﹣10Ω＝14Ω；
小灯泡的功率PL＝R'L＝（0.5A）2×14Ω＝3.5W；
（3）稳压过程中，压敏电阻R＝0Ω，开关S2闭合，稳定电阻和灯泡并联
此时通过稳定电阻的电流：I2＝＝＝0.5A；
电路中的总电流：I总＝I+I2＝0.6A+0.5A＝1.1A；
稳压过程中电路消耗的电能：W＝UI总t＝12V×1.1A×30×60s＝23760J。
答：（1）灯泡正常发光点电阻为20Ω；
（2）当舱体气压为0.8×105Pa时，灯泡L的功率为3.5w；
（3）稳压过程中电路消耗的电能为23760J。
7．（2023 揭阳二模）浴霸是一种常用的电器，它集取暖、照明于一体，某浴霸内部简化电路如图所示，其铭牌如表所示，两只取暖灯相同（设灯丝电阻保持不变）。求：
功能 取暖/照明
额定电压 220V
额定功率 照明灯：60W取暖灯：1100W
（1）取暖灯额定电流；
（2）每个取暖灯灯丝的电阻；
（3）S1、S2闭合时，该浴霸工作1h消耗的电能。
【答案】（1）取暖灯额定电流为2.5A；
（2）每个取暖灯灯丝的电阻为88Ω；
（3）S1、S2闭合时，该浴霸工作1h消耗的电能为1.16kW h。
【解答】解：（1）两只取暖灯相同，由表中数据可知取暖灯的总功率为1100W，
由电路图可知，两个相同的取暖灯并联，则每个取暖灯的额定电流为：
I 暖＝＝＝2.5A；
（2）每个取暖灯灯丝的电阻为：
R灯＝＝＝88Ω；
（3）S1、S2闭合时，三灯并联，则该浴霸的总功率为：
P＝P暖+P照＝1100W+60W＝1160W＝1.16kW，
则该浴霸工作1h消耗的电能为：
W＝Pt＝1.16kW×1h＝1.16kW h。
答：（1）取暖灯额定电流为2.5A；
（2）每个取暖灯灯丝的电阻为88Ω；
（3）S1、S2闭合时，该浴霸工作1h消耗的电能为1.16kW h。
8．（2023 阳春市二模）如图所示，是某品牌智能电火锅的简化电路图，其铭牌如下表所示（不计温度对电阻的影响）。
××牌智能电火锅
型号 ZDF﹣215
额定电压 220V
加热功率 1210W
保温功率 484W
频率 50Hz
（1）该电火锅正常加热30min所消耗的电能为多少？
（2）某天用电高峰期，只使用电火锅加热10min，家用电能表【1200r/（kW h）】的转盘转了200转，此时电火锅的实际功率是多少？
（3）如图所示电火锅的简化电路中，R1、R2均为发热电阻，S2为加热保温自动切换开关，求电阻R2的阻值。
【答案】（1）该电火锅锅正常加热30分钟时所消耗的电能为0.605kW h；
（2）此时电火锅的实际功率是1000W；
（3）R2的电阻是60Ω。
【解答】解：（1）由P＝可得，该电火锅锅正常加热30分钟时所消耗的电能：
W＝P加热t＝1210×10﹣3kW×30×h＝0.605kW h；
（2）家用电能表的转盘转了200转时电火锅消耗的电能：
W＝200×kW h＝kW h＝6×105J，
此时电火锅的实际功率：
P实＝＝＝1000W；
（3）由电路图可知，当S1闭合、S2接a时，电路为R1的简单电路，电路中总电阻最小，总功率最大，电火锅处于加热状态，
由P＝UI＝可得，R1的阻值：
R1＝＝＝40Ω；
当S1闭合、S2接b时，R1与R2串联，电路中总电阻最大，总功率最小，电火锅处于保温状态，
则电路的总电阻：
R总＝＝＝100Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，R2的电阻：
R2＝R总﹣R1＝100Ω﹣40Ω＝60Ω。
答：（1）该电火锅锅正常加热30分钟时所消耗的电能为0.605kW h；
（2）此时电火锅的实际功率是1000W；
（3）R2的电阻是60Ω。
9．（2023 开平市二模）中国的中医已有两千多年的历史，中医是祖国医学文化的宝贵遗产。为了更好地控制煎药时的火候，某厂家生产了如图甲所示的一款全自动电煎药壶，它有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路图如乙图所示，S2是一个温控开关，R1、R2为电热丝，且R2＝3R1，“保温”挡的功率为200W，求：
（1）当S1和S2闭合时，电煎药壶处于 　加热　挡位；
（2）电煎药壶在“保温”挡正常工作30min所消耗的电能；
（3）“加热”挡的功率。
【答案】（1）加热；
（2）电煎药壶在“保温”挡正常工作30min所消耗的电能为3.6×105J；
（3）“加热”挡的功率为800W。
【解答】解：（1）由电路图可知，当S1和S2闭合时，R1与R2并联，总电阻较小，电源电压不变，根据P＝可知总功率较大，电煎药壶处于加热挡位；
（2）当S1闭合、S2断开时电路为R2的简单电路，总电阻较大，电源电压不变，根据P＝可知总功率较小，电煎药壶处于保温挡位；
电煎药壶在“保温”挡正常工作30min所消耗的电能W＝P保温t＝200W×30×60s＝3.6×105J；
（3）电煎药壶在“保温”挡工作时，根据P＝可知R2＝＝＝242Ω；
已知R2＝3R1，则R1＝＝Ω，
“加热”挡的功率P加热＝+＝+＝800W。
故答案为：（1）加热；
（2）电煎药壶在“保温”挡正常工作30min所消耗的电能为3.6×105J；
（3）“加热”挡的功率为800W。
四．综合能力题（共2小题）
10．（2023 皇姑区三模）阅读下列短文，回答问题。
智能电加热眼罩
近几年，近视眼成为影响青少年身体健康的重要因素，为有效保护眼睛，降低近视率，目前市场上推出一款电加热眼罩（如图甲），对缓解眼疲劳有一定效果，电加热眼罩是在绝缘的聚酯薄膜表面有序排列10根一样的具有发热、控温双重功能PTC加热丝，PTC是一种新型的半导体陶瓷材料，它以钛酸钡为主，渗入多种物质后加工而成。电加热眼罩内部结构如图乙所示，PTC加热丝两端与金属导线相连，形成网状结构，由6V的锂电池供电。每根PTC加热丝电阻随温度变化的关系如图丙所示，当温度达到40℃时，PTC加热丝的发热功率等于散热功率（即在相同时间内产生的热量与散失的热量相等）温度保持不变，实现智能控温。
（1）PTC是 　半导体　（选填“导体”、“半导体”或“绝缘体”）材料
（2）如图乙所示的加热电路，PTC加热丝的连接方式是 　并　联，正常工作时金属导线中A、B处电流分别为IA和IB，则IA　＞　IB（填选“＜”、“＝”或“＞”）。
（3）将眼罩加热电路开关闭合，其功率随时间变化的图象最可能是图丁的 　C　。
（4）眼罩加热电路的最大发热功率为 　9　W，当温度为40℃时，通电10min，眼罩加热电路消耗的电能 　2160　J。
【答案】（1）半导体；（2）并；＞；（3）C；（4）9；2160。
【解答】解：（1）由题意可知，PTC是一种新型的半导体陶瓷材料，因此PTC是半导体材料；
（2）由图可知，各条PTC加热丝互不影响，故PTC加热丝是并联的；
因为PTC加热丝是并联的，并联的PTC加热丝越多，电流越大，故IA＞IB；
（3）由图丙可知，PTC加热丝的阻值随温度的升高，先变小后变大，由题意可知，当温度达到40℃时，PTC加热丝的发热功率等于散热功率，温度保持不变，即温度达到40℃后PTC加热丝的阻值不变，因此眼罩加热电路开关闭合后，PTC加热丝的阻值先变小后变大再不变，由P＝UI＝可知，其功率先变大后变小再不变，故C图符合题意；
（4）由P＝UI＝可知，电源电压一定时，电阻越小，电功率越大，
由图丙可知，PTC加热丝的最小阻值为40Ω，
由题意可知，电加热眼罩由10根PTC加热丝并联组成，由并联电路的电阻特点可知，电路中的总电阻：R＝R0＝×40Ω＝4Ω，
则眼罩加热电路的最大发热功率：P＝＝＝9W；
由图丙可知，当温度为40℃时，PTC加热丝的阻值为100Ω，
由并联电路的电阻特点可知，电路中的总电阻：R'＝R0'＝×100Ω＝10Ω，
则当温度为40℃时，通电10min，眼罩加热电路消耗的电能：W＝UIt＝t＝×10×60s＝2160J。
故答案为：（1）半导体；（2）并；＞；（3）C；（4）9；2160。
11．（2022 广东）阅读下列短文，回答问题。
直流充电桩
直流充电桩是一种为电动汽车补给能量的装置，如图甲所示。它能够将电网中的交流电转化为直流电，再将电能充入汽车动力电池（以下简称电池）。通常，直流充电桩比交流充电桩的充电电压更高、电流更大，因而可实现快速充电。
设电池当前储能占充满状态储能的百分比为D。充电时，充电桩的充电功率P会随着电池的D的变化而变化，同时用户还可以通过充电桩显示屏了解充电过程中的其他相关信息。
现实际测试一个直流充电桩对某辆电动汽车的充电性能。假定测试中充电桩输出的电能全部转化为电池的储能。充电前，D为30%，充电桩显示屏中充电时长、充电度数、充电费用示数均为0。开始充电后，P与D的关系如图乙所示（为方便计算，图像已作近似处理）。充满后，立即停止充电。当D达到70%时充电桩显示屏的部分即时信息如表。
充电电压（V） 充电电流（A） 充电时长（min） 充电度数（kW h） 充电费用（元）
400 45 24.0 28.80
（1）通常，直流充电桩比交流充电桩的充电电压更高、电流更大，故充电功率更 　大　。
（2）在D从30%增至70%的过程中，充电功率大致的变化规律是 　先变大，后不变　。当D为70%时，充电电流为 　100　A。
（3）若充电过程中充电电费单价不变，则测试全过程的充电费用为 　50.4　元。
（4）设D从70%增至80%所需时间为t1，从80%增至90%所需时间为t2，且t1：t2＝2：3，则测试全过程的充电总时长为 　109　min。
【答案】（1）大；（2）先变大，后不变；100；（3）50.4；（4）109。
【解答】解：
（1）通常，直流充电桩比交流充电桩的充电电压更高、电流更大，由P＝UI可知，充电功率更大；
（2）由图乙知，D从30%增至70%的过程中，充电功率大致的变化规律是先变大，后不变；
当D达到70%时，充电功率为40kW＝40000W，
由表中数据知，D达到70%时，充电电压为400V，
由P＝UI可知，此时的充电电流：
I＝＝＝100A；
（3）由表中数据知，D达到70%时，即充入充满状态储能的40%时，充电度数为24.0kW h，充电费用28.80元，
电费单价为：＝1.20元/kW h，
则充满电还需充入30%，需消耗的电能为：W′＝＝18kW h，
测试全过程的充电费用为（24+18）kW h×1.20元/kW h＝50.4元；
（4）由题意可知，充满电时储存的电能为：W＝＝60kW h，
由图乙知，D从80%至90%时，即D增加10%，消耗电能W2＝10%×W＝10%×60kW h＝6kW h，
此过程中充电功率P2＝15kW保持不变，
由W＝Pt可得，此时充电的时间t2＝＝＝0.4h＝24min，
D从90%至100%的过程中，充电功率不变，充电时间也为24min，
由题知，t1：t2＝2：3，
所以D从70%增至80%所需时间：t1＝t2＝×24min＝16min，
由表中数据知，D从30%增至70%的过程中充电时长45min，
所以测试全过程的充电总时长t＝45min+16min+24min+24min＝109min。
故答案为：（1）大；（2）先变大，后不变；100；（3）50.4；（4）109。
五．科普阅读题（共2小题）
12．（2023 开平市二模）阅读短文，回答问题。
太阳是人类的“能源之母”，太阳能可能成为未来最理想的能源，太阳能路灯已经成为许多城市的一道靓丽的风景线。太阳能电池板的材料最主要的是晶体硅材料；太阳能电池有很多优点，如使用寿命长，保养费用极低；但缺点是效率低，理论上最高效率η只有25%，制造太阳能电池所需的单晶硅价格昂贵。我市部分交通道路上使用了风光互补LED路灯，它无需电网供电，白天光线强时，太阳能电池板为蓄电池充电，夜晚光线弱时，蓄电池为电灯供电照明。其外形和电路原理如图所示。
（1）白天阳光照射太阳能电池板时，能量的转化情况是：　太阳能转化为电能　；
（2）太阳能电池板的材料最主要的是晶体硅材料，它属于 　②　（选填序号：①导体，②半导体，③超导体）；
（3）这套风光互补路灯中两只LED灯并联连接，灯上标有“12V，36W”字样，两个LED灯正常发光时，通过光控开关S的电流为 　6　A；
（4）一套LED路灯与一只300W的传统路灯发光亮度相同，那么用400套风光互补路灯替换传统路灯，每天正常工作10小时可节约用电 　912　kW h；
（5）某一家庭年耗电1500kW h，如果家用电器全部改用太阳能电池供电，假定太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为PI＝800W/m2，按1年200天，每天5h光照计算，同时配有高效（η2＝100%）蓄电池，则要在屋顶安装的太阳能电池板面积至少是 　7.5　m2。
【答案】（1）太阳能转化为电能；（2）②；（3）6；（4）912；（5）7.5。
【解答】（1）白天阳光照射太阳能电池板时，太阳能电池板将太阳能转化为电能；
（2）太阳能电池板的材料最主要的是晶体硅材料，它属于半导体；
（3）两个LED灯并联且正常发光，
由P＝UI可得，通过每个LED灯的电流：I＝＝＝3A，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以通过光控开关S的电流：I总＝I+I＝3A+3A＝6A；
（4）400套风光互补路灯每天工作10小时可节约电能：
W＝nPt＝400×（300×10﹣3kW﹣36×10﹣3kW×2）×10h＝912kW h；
（5）根据得，1年内接收的太阳能通过太阳能电池转化的电能：W总＝ηP1St，则太阳能电池板的面积：
S＝＝7.5m2。
故答案为：（1）太阳能转化为电能；（2）②；（3）6；（4）912；（5）7.5。
13．（2023 汕尾二模）电动自行车，是指以蓄电池作为辅助能源在普通自行车的基础上，安装了电机、控制器、蓄电池、转把闸把等操作部件和显示仪表系统的机电一体化的个人交通工具。电动自行车方便了我们的日常生活，如图甲所示是电动自行车的实物图。
（1）一辆充满电的电动车，载一个人与载两个人以同样的速度所能进行的最大距离是不同的，载两个人时的功率比载一个人时的功率 　大　（选填“大”或“小”）。
（2）电动自行车的转速把手可以调节电动自行车的转速用来控制车速，转速把手相当于 　滑动变阻器　（填电学器材）。另外，有的电动自行车上还有加速按钮（加速按钮相等于开关），当把这个按钮按下时，电动自行车会加速，能够较准确体现加速按钮作用的是图中 　乙　图（选填“乙”或“丙”）。
（3）某电动自行车，在它充电的5h内，其充电电压为220V，充电功率为440W。此过程中电路中的电流I＝　2　A，消耗的电能W＝　7.92×106　J，蓄电池内储存的能量为E，则W 　＞　E（选填“＞”“＜”或“＝”）。
（4）电动自行车现在非常盛行，存在既有其合理性，因为电动自行车有很多特有的优点，试写出一条：　节能环保　。
【答案】（1）大；（2）滑动变阻器；乙；（3）2；7.92×106；＞；（4）节能环保。
【解答】解：（1）同一辆电动车，同样的充满电，具有的电能是相同的，并且以同样速度载两个人时，运行的距离短，根据W＝Fs可知，距离越短，F越大；又由P＝Fv可知，F越大，功率越大；故以同样速度载两个人时电动车的功率较大；
（2）“转速把手”相当于我们学过的滑动变阻器，它是利用改变电阻的大小来改变电路中电流大小的；当把加速按钮按下时，电动自行车会加速，说明电路中电流增大，故电路为乙图；
丙图中，电动机与电阻并联，再与滑动变阻器串联，当把加速按钮按下时，电路的总电阻变小，通过干路的电流变大，根据欧姆定律可知变阻器两端的电压变大，根据串联电路的电压规律可知，电动机两端的电压变小，电动车会减速；
（3）已知充电电压U＝220V，充电功率P＝440W，根据公式P＝UI可知，此过程中电路中的电流I＝＝＝2A；已知充电时间t＝5h，则消耗的电能W＝Pt＝440W×5×3600s
＝7.92×106J；由于在充电过程中会产生内能，所以消耗的电能W大于储存的能量E，即W＞E；
（4）电动自行车的优点：节能环保；减少了噪音排放等。
故答案为：（1）大；（2）滑动变阻器；乙；（3）2；7.92×106；＞；（4）节能环保。

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