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九年级科学上册 核心概念专题集训
专题11 电功和电功率 参考答案及解析
一．选择题（共16小题）
1．电饭煲煮饭，该过程中主要的能量转化是（　　）
A．电能转化为内能 B．电能转化为化学能
C．内能转化为电能 D．化学能转化为电能
【解答】解：电饭煲通电煮饭是通过消耗电能来得到内能的，因此将电能转化为了内能。
故选：A。
2．对于1kW h的理解，下列说法正确的是（　　）
A．kW h是电功率的单位
B．只能同时点亮4只250W的灯泡
C．等于3.6×103J
D．可供1kW的用电器正常工作lh
【解答】解：A、千瓦时（kW h）是电功的单位，不是电功率的单位，故A错误；
B、1kW h等于1kW的用电器正常工作1h消耗的电能，与同时工作用电器的多少无关，故B错误；
C、lkW h＝1kW×1h＝1000W×3600s＝3.6×106J，故C错误；
D、1kW h等于1kW的用电器正常工作1h消耗的电能，故D正确。
故选：D。
3．目前电动汽车的主流充电方式为智能恒功率充电，充电电压U和充电电流I的变化如图所示。第一阶段为限流段，即电池预充电阶段；第二阶段为恒流阶段，电流保持不变，电压稳定增加；第三阶段为恒功率段，该过程充电功率保持恒定；第四阶段为恒压段，充电电流不断减小，直至充满。在充电恒压段，电池能量E随时间t变化的图像为（　　）
A．B．C．D．
【解答】解：电池能量E不可能为0，故AC错误；
第四阶段为恒压段，充电电流不断减小，根据W＝UIt可知，电池能量的增加的越来越慢，故B正确、D错误。
故选B。
4．如图甲所示，电源工作时输出的总功率恒定不变，R1＝10Ω。在移动滑动变阻器R2的滑片P时，电流表A的示数I与电流表A1的示数I1之间变化关系如图乙所示。根据图中信息判断，下列说法中正确的是（　　）
A．当滑片P向右移动时，电流表A的示数逐渐增大
B．当滑片P向左移动时，电源的输出电压逐渐增大
C．电源工作时每秒钟消耗的电能始终为5J
D．当电流表A1的示数为0.5A时，R2＝12.5Ω
【解答】解：由图甲知定值电阻R1与滑动变阻器R2并联，电流表A1测量通过定值电阻R1的电流，电流表A测量干路的电流；
A、滑片P向右移动时，滑动变阻器R2的电阻变大，则定值电阻R1与滑动变阻器R2并联的总电阻变大，电源工作时输出的总功率恒定不变，由P＝I2R并知电路中的电流变小，电流表的示数减小，故A错误；
B、当滑片P向左移动时，滑动变阻器R2的电阻变小，则定值电阻R1与滑动变阻器R2并联的总电阻变小，电源工作时输出的总功率恒定不变，由P知电源电压变小，即输出电压变小，故B错误；
C、由图2知，当I1＝0.3A，I＝1.5A，
则定值电阻R1两端的电压为：
U1＝I1R1＝0.3A×10Ω＝3V＝U电源，
则电路的总功率为：
P总＝U电源I＝3V×1.5A＝4.5W，即电源工作时每秒钟消耗的电能始终为4.5J，故C错误；
D、由图2知，当I1′＝0.5A，I′＝0.9A，
则定值电阻R1两端的电压为：U1′＝I1′R1＝0.5A×10Ω＝5V＝U2＝U电源，
经过电阻R2的电流为：I2′＝I′﹣I1′＝0.9A﹣0.5A＝0.4A，
滑动变阻器R2接入电路的电阻为：R212.5Ω，故D正确。
故选：D。
5．两个定值电阻R1、R2并联在电路中，如图甲所示，通过它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示。闭合开关S，经过相同的时间，R1、R2消耗电能之比为（　　）
A．1：3 B．3：1 C．1：9 D．9：1
【解答】解：根据题意可知，定值电阻R1、R2并联在电路中，
由图乙可知，当R1、R2两端的电压都电压3V时，通过R1、R2的电流分别为I1＝0.6A，I2＝0.2A，
即通过R1、R2的电流之比：I1：I2＝0.6A：0.2A＝3：1；
则闭合开关S，经过相同的时间，R1、R2消耗电能之比：W1：W2＝UI1t：UI2t＝I1：I2＝3：1。
故选：B。
6．智能手机耗电达到一定量时，会自动提示用户采用“省电模式”，在这种模式下，可延长电池的供电时间，原因是（　　）
A．降低了电池的输出电压 B．减小了电池的输出电流
C．减小了电子线路的电阻 D．增大了电池的输出功率
【解答】
A、手机工作电压是一定的，如果降低了电池的输出电压，手机将不能正常工作，故A不符合题意；
B、手机电池储存的电能是一定的，由公式W＝Pt知，要延长手机工作时间，需要减小输出功率，而手机工作电压是不变的，由P＝UI知，在省电模式下，应减小电池的输出电流，故B符合题意；
C、如果电子线路电阻变小，输出电压不变的情况下，由P知，输出功率变大，反而耗电，故C不符合题意；
D、由公式W＝Pt知，增大电池的输出功率，手机的工作时间会缩短，故D不符合题意。
故选：B。
7．如图甲是一种电热膜，工作时能自动控温。其构造是在绝缘薄膜表面，将多条薄的导电墨线两端与金属导线相连，如图乙。该电热膜的额定电压为220V，导电墨线电阻随温度变化图象如图丙，有关电热膜说法不正确的是（　　）
A．导电墨线间以并联的方式连接
B．若实际电压小于220V时，温度稳定后的实际功率小于额定功率
C．工作时通过导电墨线的电流会改变
D．当温度到达t0并继续升温时，发热功率会急剧增大
【解答】解：A、由图乙可知，各条导电墨线是并列连接的，故各导电墨线是并联的，故A正确；
B、若实际电压小于220V，根据P可知，温度稳定后实际功率小于额定功率，故B正确；
C、由图丙可知，导电墨线的电阻随温度的变化而变化，根据I可知，在电压不变时，通过各导电墨线的电流是变化的，故C正确；
D、由图丙知，当温度到达t0并继续升温时，电热膜的电阻会急剧增大，根据P可知，发热功率会急剧减小，故D错误。
故选：D。
8．标有“6V 1.5W”的灯泡，通过它的电流随其两端电压变化的物理图象如图所示，若把这只灯泡与一个10Ω的定值电阻串联起来，接在电压为6V的电源两端。则下列说法中正确的是（　　）
A．此时该灯泡的电阻为24Ω
B．此时通过定值电阻的电流为0.25A
C．此时电路的实际总功率为1.2W
D．此时灯泡的额定功率为0.8W
【解答】解：（1）灯泡L与定值电阻R串联时，因串联电路中各处的电流相等，且电源的电压等于两者电压之和，所以，由I可得，
电源的电压：U＝UL+IR，即6V＝UL+I×10Ω，
由图象可知，当UL＝4V，I＝IL＝0.2A时符合，故B错误；
则此时该灯泡的电阻：RL20Ω，故A错误；
此时电路的实际总功率：P＝UI＝6V×0.2A＝1.2W，故C正确；
（2）额定电压下用电器的功率为额定功率，则灯泡的额定功率为1.5W，故D错误。
故选：C。
9．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12min，
则电能表的圆盘转了640转
D．该电能表所在家庭电路短时间内允许的最大总电功率为2200W
【解答】
A、他家在这段时间内消耗的电能W＝1345.7kW h﹣1255.4kW 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、3200r/（kW h）表示电路中每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转过3200r，只让一个标有“220V 1000W”的电热水器正常工作12min，其消耗的电能为W＝Pt＝lkWh＝0.2kW h，电能表的圆盘转过的圈数：0.2kW h×3200r/（kW h）＝640r，故C正确；
D、由参数知，这个电能表平时工作允许通过的最大电流为40A，允许的最大功率
P＝UI＝220V×40A＝8800W，故D错误。
故选：C。
10．某电饭锅具有高温挡和低温挡两个工作挡位，其简化电路如图甲所示，R2＝24R1，高温挡的功率为1100W，单独接在家庭电路中，仅用低温挡工作一段时间后，电能表转盘转过44转，则（　　）
A．这段时间长为3分钟
B．低温挡时R1的功率为44W
C．低温挡时的电流为0.2A
D．R2的电阻为1100Ω
【解答】解：BCD、两开关都闭合时，电路为R1的简单电路，总电阻较小，电源电压不变，根据P可知总功率较大，电饭锅处于高温挡，根据P可知R144Ω；R2的电阻R2＝24R1＝24×44Ω＝1056Ω，故D错误；
只闭合开关S1时，两电阻串联，总电阻较大，电源电压不变，根据P可知总功率较小，电饭锅处于低温挡，根据P可知P低44W，因两电阻串联后的总功率为44W，故低温挡时R1的功率小于44W，故B错误；
根据P＝UI可知低温挡时的电流I0.2A，故C正确；
A、电能表上800r/（kW h）表示电路中每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转动800r，电饭锅单独接在家庭电路中，仅用低温挡工作一段时间后，电能表转盘转过44r，电饭锅消耗的电能W1kW h＝0.055kW h，
所用时间t1.25h＝75min，故A错误；
故选C。
11．小金利用如图甲所示电路（未连接全），测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率，下列说法错误的是（　　）
A．将图中EC接线柱用导线相连后该电路能测量小灯泡额定功率
B．闭合开关后，电压表的读数如图乙，则滑动变阻器滑片应向B端移动
C．当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图丙，则小灯泡额定功率为0.75W
D．实验还可得知，小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮
【解答】
A、在测小灯泡的额定功率实验中，灯泡、滑动变阻器和电流表串联，电压表并联在灯泡两端，将图中EC接线柱用导线相连后，此时电压表并联在灯泡两端，所以该电路能测量小灯泡额定功率，故A正确；
B、闭合开关后，电压表的读数如图乙，电压表选用小量程，分度值0.1V，其示数为2V，小于灯泡额定电压，要测小灯泡的额定功率，应增大灯泡两端的电压，根据串联电路电压规律，应减小滑动变阻器两端的电压，根据分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，所以应将滑动变阻器滑片应向A端移动，故B错误；
C、当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图丙，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.3A，则小灯泡额定功率为：P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W，故C正确；
D、灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定的，实际功率越大，灯泡亮度越亮，故D正确。
故选：B。
12．如图是“探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关”的实验装置。将两根阻值不等的电阻丝R1、R2串联后分别放入两个透明容器中，并封闭等量的空气。通电前，A、B两个U形管内的液面相平。接通电源一分钟后，通过R1、R2的电流分别为I1、I2，则（　　）
A．I1＞I2，B管中的液面较高
B．I1＜I2，A管中的液面降低
C．I1＝I2，B管中的液面较高
D．I1＝I2，A管中的液面较高
【解答】解：因串联电路中各处的电流相等，
所以，两电阻丝串联时通过它们的电流相等，故AB不正确；
由Q＝I2Rt可知，在电路和通电时间相同时，右侧电阻较大，产生的热量较多，
密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，右侧容器内气体的压强与大气压的差值较大，B测玻璃管液面较高，故D不正确，C正确。
故选：C。
13．如图所示装置中，甲、乙两个完全相同的烧瓶中分别装有质量、初温都相同的煤油，烧瓶中的电阻丝分别为R甲、R乙（其中R甲＞R乙），瓶塞上都有相同的玻璃管。小周用该装置探究“电热多少与哪些因素有关”实验，其中错误的是（　　）
A．该装置可探究“电热多少与电阻大小有关”
B．该装置无法完成“电热多少与电流大小有关”
C．该探究实验中运用了控制变量法、转换法
D．通电时间相同，玻璃管内液柱高低关系为h甲＞h乙
【解答】
A、图中两个电阻串联，控制电流和通电时间相同，电阻不等，故装置可探究“电热多少与电阻大小有关”，故A正确；
B、探究电流产生的热量跟电流关系，必须改变电流，保持电阻和通电时间不变，选用同一个装置加热相同时间，通过滑动变阻器改变电流，故可以探究电流产生的 热量与电流的关系，故B错误；
C、由于此实验中，电热是不易观察的，通过温度计升高的示数来反映产生电热的多少，采用的是转换法；实验中需要相同的量和不同的量，采用的是控制变量法；故C正确；
D、装置中电流和通电时间相同，R甲＞R乙；根据焦耳定律知，甲产生的热量多，根据转换法知，通电时间相同，玻璃管内液柱高低关系为h甲＞h乙；故D正确。
故选：B。
14．如图所示，电路中R的阻值已知，小灯泡额定电压为2.5V，在不拆电路的情况下能测出小灯泡额定功率的是（　　）
A． B．
C． D．
【解答】
A、改变开关的状态，使定值电阻R、灯泡、滑动变阻器滑动变阻器串联，电压表测量灯泡两端电压，移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为2.5V，然后保证滑片的位置不动，再改变开关的状态，电压表都无法测量出定值电阻两端电压，也就无法计算灯泡正常发光时电路电流，因此不能测出灯泡的额定功率，故A错误；
B、改变开关的状态，使定值电阻R、灯泡、滑动变阻器滑动变阻器串联，电压表测量灯泡两端电压；移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为2.5V，然后保证滑片的位置不动，再改变开关的状态，使电压表测量定值电阻和灯泡两端总电压，再根据串联电路电压特点和欧姆定律求出此时电路的电流，即灯泡的额定电流，并利用P＝UI可求出灯泡的额定功率，故B正确；
C、根据电路图可知，无论如何改变开关的状态，都无法让电压表测量灯泡两端电压，因此无法确保灯泡正常发光，故不能测量灯泡的额定功率，故C错误；
D、改变开关的状态，使定值电阻R、灯泡、滑动变阻器滑动变阻器串联，电压表测量灯泡两端电压，移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为2.5V，然后保证滑片的位置不动，再改变开关的状态，使电压表测量定值电阻两端电压，但电压表的正负接线柱错误，故无法测量出定值电阻两端电压，也就无法计算灯泡正常发光时电路电流，因此无法测量灯泡的额定功率，故D错误。
故选：B。
15．将一台“220V100W”电视机，一个“220V100W”节能灯，一个“220V100W”空气加热器，分别接到220V的电源上，在相同的时间内，电流通过它们产生的热量最多的是（　　）
A．空气加热器 B．电视机
C．节能灯 D．一样多
【解答】解：因为电源电压：U＝220V，则三种用电器的实际功率：P＝P额＝100W；
由W＝Pt可知，在相等时间内，三种用电器消耗的电能相同；
节能灯将大部分电能转化为光能，电视机主要将电能转化光能和声能，空气加热器将电能全部转化为内能，则产生热量最多的是空气加热器。
故选：A。
16．电流通过导体会将电能转化为热能，这是电流的热效应。下列用电器利用电流热效应工作的是（　　）
A．电视机 B．电冰箱 C．平板电脑 D．电饭煲
【解答】解：AC、电视机、平板电脑工作时主要把电能转化为光能与声能，不是利用电流热效应工作的，故A、B不符合题意；
B、电冰箱工作时主要是把电能转化为机械能，故C不符合题意；
D、电饭煲工作时把电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故D符合题意；
故选：D。
二．填空题（共15小题）
17．如图是夏天家庭常用的电驱蚊器，接通电源后，电热棒发热，整个房间里很快能闻到驱蚊液的气味。发热棒发热是利用了电流的 　热　效应，如果不加热，在房间里就很难闻到驱蚊液的气味，说明温度越高，　分子运动越剧烈　。
【解答】
（1）发热棒发热时利用电流的热效应工作的；
（2）通电一段时间后，在整个房间里就能闻到驱蚊液的气味，是因为驱蚊液的分子扩散到空气中，这是扩散现象。驱蚊液不加热，在房间里就很难闻到驱蚊液的气味，这是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动，而加热时，这种现象就很明显，说明分子运动的快慢与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈。
故答案为：热；分子运动越剧烈。
18．如图所示，是电路元件甲和标有“2.5V1.25W”字样的元件乙的电流与两端电压关系的图象。若把甲和乙并联后接在电压为2V的电源两端，乙的实际功率是 　0.4　W，电路工作10分钟消耗的电能是
　720　J；若把甲和乙串联在电源电压为3V的电路中，电路中的电流为 　0.2　A，甲的实际功率是 　0.2　W，前后两次电路消耗的电功率之比为 　2：1　。
【解答】解：若把甲和乙并联后接在电压为2V的电源两端，则甲、乙两端的电压均为2V，此时通过乙的电流为0.2A，所以P乙＝U乙I乙＝2V×0.2A＝0.4W；
通过甲的电流为0.4A，所以甲的功率为：P甲＝U甲I甲＝2V×0.4A＝0.8W，电路中的总功率为：P＝P甲+P乙＝0.8W+0.4W＝1.2W；
W＝UIt＝Pt＝1.2W×10×60s＝720J；
若甲、乙串联，则通过的电流相等，总电压等于甲、乙两端的电压和，由图知，当电源电压为3V时，电路中的电流为0.2A，甲两端的电压为1V，乙两端的电压为2V；
此时甲的实际功率为：P甲′＝U甲′I甲′＝1V×0.2A＝0.2W；
电路消耗的总功率为：P′＝U′I′＝3V×0.2A＝0.6W，前后两次电路消耗的电功率之比为：P：P′＝1.2W：0.6W＝2：1。
故答案为：0.4；720；0.2；0.2；2：1。
19．如图所示分别是小荷家10月1日和11月1日电能表的示数。结合表盘上的信息可知，小荷家10月份消耗的电能为　125kW h　，该电能表指示灯闪烁每800次消耗的电能是　0.5kW h　。电能表短时间工作时的电流不应超过　20　A。
【解答】解：10月份消耗的电能为5713.4kW h﹣5588.4kW h＝125kW h，
该电能表指示灯闪烁每800次消耗的电能kW h＝0.5kW h，
电能表铭牌上的“10（20）A”表示电能表的标定电流为10A，短时间允许通过的最大电流为20A。
故答案为：125kW h；0.5kW h；20。
20．如图甲是一款多功能电暖器，其内装有导热油，转动旋钮可实现高、中、低不同挡位之间的切换。图乙是其内部电路原理图，其中四个发热电阻阻值相同，已知中温挡额定功率为1000W。
（1）电暖器是利用电流的 　热　效应来工作的。
（2）电暖器低温挡工作时，开关应处于 　1　位置（填“1”“2”或“3”）。
（3）电阻R的阻值为 　48.4　Ω。
【解答】
（1）电暖器工作时将电能转化为内能，所以电暖器是利用电流的热效应来工作的；
（2）由图乙可知，当开关接1时，两个发热电阻串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，由P可知，电路中的总功率最小，电暖器处于低温挡；当开关接3时，两个发热电阻并联，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，电暖器处于高温挡；当开关接2时只有一个发热电阻工作，电暖器处于中温挡；
（3）由P可知，电阻R的阻值：R48.4Ω。
故答案为：（1）热；（2）1；（3）48.4。
21．有些家庭的电视机在不观看时没有切断电源，仍然处于待机状态。若电视机待机功率为10W，一天待机20h，则一天内待机消耗的电能为　0.2　kW h，30天电视机待机消耗的电能可供一盏25W的电灯正常工作　240　h。
【解答】
（1）电视机一天内待机消耗的电能W＝Pt＝0.01kW×20h＝0.2kW h；
（2）电视机待机30天消耗的电能W′＝0.2kW h×30＝6kW h，
这些电能可供25W电灯正常工作的时间t240h；
故答案为：0.2；240。
22．如图甲所示，两个灯泡串联在电路中，电源电压为6V，L1的额定电压为3V，L2的额定电压为2V．通过两个灯泡的电流与其两端电压的关系如图乙所示。闭合开关后，当滑动变阻器的滑片滑至中点时，其中一个灯泡正常发光，另一个不损坏。正常发光的小灯泡是　L1　，其额定功率为　0.45　W，滑动变阻器的最大阻值是　20　Ω。
【解答】
（1）由图象可知，L1的电压为3V时通过的电流0.15A，L2的电压为2V时通过的电流大于0.15A，
因串联电路中各处的电流相等，且其中一个灯泡正常发光，另一个不损坏，所以，正常发光的灯泡是L1，其额定功率P1＝U1I1＝3V×0.15A＝0.45W；
（2）由图象可知，当电路中的电流为0.15A时，灯泡L1两端的电压为3V，灯泡L2两端的电压为1.5V，
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：
U滑＝U﹣U1﹣U2＝6V﹣3V﹣1.5V＝1.5V，
由I可得，滑动变阻器接入电路中的电阻：R滑10Ω，
则滑动变阻器的最大阻值为20Ω；
故答案为：L1；0.45；20。
23．如图是一个电烤箱的工作原理图，它用一个旋转开关可以实现高温挡和低温挡的工作要求，转动开关旋钮可以将左边缘相邻的两个触点与右边缘的金属板同时连通。
（1）如图示位置，旋钮将金属触点①②与右边的金属板连通，则电热器处于 　低温　挡工作。
（2）若在电路中A、B、C三处选择一处安装一个“限高温开关”保护电路，则此开关应安装在 　C　处。
（3）电烤箱高温挡的额定功率为1000W。该电烤箱在高温挡工作10分钟消耗电能 　6×105　J。
【解答】
（1）当旋钮开关旋到位置1、2时，电路中只有R1，当旋钮开关旋到位置2、3时，R1和R2并联，根据P可知，当旋钮开关旋到位置1、2时，电热器处于低温挡，当旋钮开关旋到位置2、3时，电热器处于高温挡；
（2）根据家庭电路中的开关必须接火线，安装一个“限高温开关”保护电路要切断火线，故接在C处；
（3）处于高温挡工作10min消耗的电能：W＝P高t＝1000W×10×60s＝6×105J。
故答案为：（1）低温；（2）C；（3）6×105。
24．如图是某品牌无人机，由锂电池供电，采用4个电动机带动旋翼转动，如表是部分飞行参数，若空气阻力忽略不计。
指标 参数
质量 1100克
每个电动机 额定电压 10伏
额定电流 5安
最大上升速度 运动模式 5米/秒
普通模式 4米/秒
（1）无人机落地断电后，旋翼还会继续转动一会儿，这是因为旋翼具有 　惯性　。
（2）无人机飞行时，4个电动机正常工作时的总电功率为 　200W　。
（3）无人机在运动模式和普通模式下，都在竖直方向上匀速下降，其受到的升力分别为F1和F2，则F1　等于　F2。（选填“大于”、“小于”或“等于”）
【解答】
（1）无人机落地断电后，旋翼由于具有惯性，还会继续转动一会儿；
（2）每个电动机正常工作时的电功率：P＝UI＝10V×5A＝50W，
4个电动机正常工作时的总电功率：P总＝4P＝4×50W＝200W；
（3）空气阻力忽略不计，无人机在竖直方向上匀速下降时，受到的升力与重力平衡，大小相等。
则无人机在运动模式和普通模式下，其受到的升力均等于重力，重力不变，所以有：F1等于F2。
故答案为：（1）惯性；（2）200W；（3）等于。
25．某同学利用标有“6V、6W”的灯泡L1和“6V、3W”的灯泡L2进行实验。
（1）如图甲所示：A、B分别为通过灯泡L1和L2中的电流随两端电压变化关系的曲线。现将两灯连入图乙所示电路中，使其中一个灯泡正常发光时，电路消耗的总功率为 　4　W。
（2）如图丙所示，L1、L2两灯接在12V的电路中，欲使两灯都正常发光，且电路中消耗的功率最小，应是图丙中四种接法中的哪一种接法 　B　，此时电路消耗的总功率为 　12　W。
【解答】
（1）由图甲可知，两灯的额定电流分别为：I1＝1A，I2＝0.5A；
由图乙可知，两灯串联，由于串联电路中各处电流相等，故正常发光的灯为L2，
此时电路中的电流为I＝I2＝0.5A，
由图甲可知，此时L1两端的电压为U1＝2V，
则电路的总电压为U＝U1+U2＝2V+6V＝8V，
电路消耗的总功率为P＝UI＝8V×0.5A＝4W；
（2）由于两灯的额定电流不相等，根据串联电路的电流规律可知两灯串联时，不可能均正常发光，故A不符合题意；由P＝UI可知，电源电压一定时，要使电路中消耗的功率最小，应使电路中的电流最小，若两灯并联，电路中的电流最大，功率最大，故D不符合题意；此时应使干路中的电流等于较大的额定电流，同时利用电阻箱与另一灯并联，达到分流的目的，两灯就能都正常发光，故B符合题意，C不符合题意；所以两灯均正常发光时，电路中的电流为I′＝I1＝1A，
电路消耗的最小功率：P′＝U′I′＝12V×1A＝12W。
故答案为：（1）4；（2）B；12。
26．如图为某智能保温杯垫的外观和电路图。使用时，在杯中装入一定量的水，闭合开关S1、S2，杯垫的电功率为16W，水温逐渐升高。当水温达到55℃时，温控开关S2自动断开，杯垫的电功率减小至4W，水温保持55℃左右不变（不计温度对电阻的影响）。则R2的阻值为 　3025　Ω；若杯垫对水的加热效率为75%，则把200g水从25℃加热至55℃需要 　2.1×103　秒。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
【解答】由电路图可知，当开关S1、S2都闭合时，只有R2工作，
由P可知，R2的阻值：R23025Ω；
水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×200×10﹣3kg×（55℃﹣25℃）＝2.52×104J，
由η可知，杯垫消耗的电能：W3.36×104J，
由P可知，杯垫加热需要的时间：t′2.1×103s。
故答案为：3025；2.1×103。
27．小科设计了如图所示的实验装置研究“电流的热效应与电阻大小的关系”。
（1）电路采用这种连接方式，可以控制相同的因素有 　电流和通电时间　。
（2）闭合开关后，密闭烧瓶内的空气被加热，他观察到甲气球先鼓起来。则二个电阻的大小关系是
R1　＞　R2。
【解答】
（1）本实验通过设计串联电路来研究电阻对电流产生热量的影响，可以控制电流和通电时间相同；
（2）实验中阻值不相等两电阻串联，则两电阻中的电流相等，在通电时间相同时，电阻大的电阻丝产生的热量多，甲气球先鼓起来，甲相通的电阻丝R1产生的热量要多，因此R1＞R2。
故答案为：电流和通电时间；＞。
28．小明观察了小区入口的车辆出人自动控制闸，发现当车牌被识别系统识别后，绿灯亮，栏杆抬起，车辆通行。于是他设计了如图所示的模拟电路，车牌识别成功相当于图中开关S闭合。
（1）已知该电路电源电压为12伏，指示灯L工作时的阻值为5欧，滑动变阻器接入电路的阻值为15欧，线圈阻值不计。闭合开关后，线圈吸住铁柱时，线圈中的电流为 　0.6　安，指示灯的功率为 　1.8　瓦。
（2）若电源电压下降，栏杆不能抬起。除了更换电池外，请你再写出一种能使栏杆正常抬起的方法：　将滑动变阻器接入电路的阻值调小些　。
【解答】
（1）由图知，指示灯L与滑动变阻器串联，当滑动变阻器接入电路的阻值为15Ω时，开关闭合时，电路的电流为：I0.6A，
小灯泡的电功率为：P＝I2RL＝（0.6A）2×5Ω＝1.8W；
（2）若电源电压下降，根据I知在电阻不变时电路的电流较小，电磁铁的磁性较弱，吸引力较小，不能将铁柱吸下来，栏杆不能抬起，此时可以将滑动变阻器的阻值调小些，增大了电路的电流，电磁铁的磁性增强，将铁柱吸下来，可以使栏杆正常抬起来。
故答案为：（1）0.6；1.8；（2）将滑动变阻器接入电路的阻值调小些。
29．目前许多校园都装上了直饮水设备，如图为某品牌直饮水机的部分参数，回答下列问题：
**品牌直饮水机部分参数
额定电压 220V
额定功率 2.2kW
热胆容量 13L
（1）饮水机正常工作时的电流是 　10　安。
（2）饮水机正常工作30分钟，消耗 　1.1　kW h的电能。
【解答】
（1）饮水机正常工作时的电流I10A。
（2）饮水机正常工作30分钟，消耗的电能W＝Pt＝2.2kWh＝1.1kW h。
故答案为：（1）10；（2）1.1。
30．某项目小组设计并制作了电热加湿器，如图所示是其电路图。电热丝R1为定值电阻，R2为湿敏电阻，其阻值会随着环境湿度的变化而变化。
（1）加热仓中的水加热至沸腾后从蒸汽出口喷出，在空气中形成“白气”，“白气”是 　液化　（填物态变化）形成的。
（2）当空气湿度增加时，电热丝R1功率减小，则R2的阻值随着湿度的增加而 　增大　（填“增大”、“不变”或“减小”）。
【解答】
（1）水沸腾产生的高温水蒸气上升过程中遇到冷的空气液化成小水珠形成“白气”；
（2）当空气湿度增加时，电热丝R1功率减小，根据题意可知，电热丝R1是定值电阻，由P＝I2R可知，通过电热丝R1的电流变小，根据欧姆定律可知，电路中的总电阻变大，根据串联电路的电阻特点可知，R2的阻值变大，所以R2的阻值随着湿度的增加而增大。
故答案为：（1）液化；（2）增大。
31．物理兴趣小组的同学，为了探究滑动变阻器的电流、电压关系，按照如图甲的电路进行实验。组装好电路后，闭合开关，让滑片P从最右端开始向左滑动，测量滑片到最右端的距离X，同时观察电压表、电流表的示数，记录数据并绘制图象。电压表读数U与X的关系如图乙所示，电流表读数I与X的关系如图丙所示。则电源电压为 　3V　，滑动变阻器原先的总电阻为 　28Ω　。若电流表的量程为0～3A，则此电路的最大功率可达 　4.5W　。
【解答】由图甲可知：滑动变阻器与R0串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路中电流；当滑动变阻器的电阻丝有断点时，电压表测量电源电压，由图乙可知，当x＜5cm时，电压表示数保持3.0V不变，则电源电压为3.0V；
当x＝5cm时，滑动变阻器接入电路中的电阻R118Ω，
当x＝10cm时，电压表示数U2＝2.4V，电流表示数I2＝0.3A，则R28Ω，
故滑动变阻器滑动10cm﹣5cm＝5cm电阻的改变量是ΔR＝R1﹣R2＝18Ω﹣8Ω＝10Ω，
所以从断点处滑片P向左滑动的过程中，该滑动变阻器滑片P每滑动1cm的阻值变化是2Ω；
该滑动变阻器没有断路时的总电阻值：R总＝R1+5cm×2Ω/cm＝18Ω+10Ω＝28Ω；
当x＝5cm时，由乙、丙图可知，电压表示数U1＝2.7V，电流表示数I1＝0.15A，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，R0两端的电压：U01＝U﹣U1＝3.0V﹣2.7V＝0.3V，
电阻R0的阻值：R02Ω，
当滑动变阻器滑片P在最左端，接入电路的电阻为零，电路中只有R0连入电路，此时电路中的电流最大，功率最大，
电路中的最大电流：I最大1.5A＜3A，没有超过电流表的量程；
则此电路的最大功率：P最大＝UI最大＝3V×1.5A＝4.5W。
故答案为：3V；28Ω；4.5W。
三．实验探究题（共11小题）
32．小明利用两个灯泡，探究“影响电流做功多少的因素”。如图a。电源由四节干电池串联，每节电压恒为1.5V，灯L1额定电压为3.8V，灯L2额定电压为2.5V。
（1）L1、L2两灯应选择电阻 　不同　（选填“相同”或“不同”）的白炽灯泡，连接电路后闭合开关，调节滑动变阻器，应比较两灯泡亮暗和电压表示数。总结发现：两灯串联时，通过灯泡的电流相等，电压越高，相同时间内电流做功越多，灯泡就越 　亮　（选填“亮”或“暗”）。
（2）小明为测出L1灯的额定电功率，在原电路中串联一只电流表如图b，正确连接电路后闭合开关，记录5组实验数据在下表中，同时还记录了小灯泡的亮度变化情况，请仔细分析实验数据和实验现象，得出所分析的结论：
实验次数 1 2 3 4 5
电压（V） 3 3.2 3.8 4 4.2
电流（A） 0.28 0.29 0.31 0.32 0.33
电功率 0.84 0.928 1.178 1.28 1.386
亮度 暗→亮
结论：小灯泡的亮度由 　实际功率　（选填“实际功率”或“额定功率”）决定。
【解答】
（1）探究电流做功和电压的关系，L1、L2两灯应选择电阻不同的白炽灯泡，连接电路后闭合开关，调节滑动变阻器，两电压表示数不同，两灯泡亮暗也不同，才可以得到两灯串联时，通过灯泡的电流相等，电压越高，相同时间内电流做功越多，灯泡就越亮的实验结论；
（2）分析表格中的数据，小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮，说明小灯泡的亮度由实际功率决定。
故答案为：（1）不同；亮；（2）实际功率。
33．用图甲电路研究电热与电流的关系，若要比较不同设定电流值时的电热多少，调节电流大小过程中，电热丝已经开始加热，因而会影响实验的准确性。为解决这一问题，小明设计图乙电路进行研究。图中电路包括调试电路和实验电路，R1和R2是阻值都为20欧的电热丝，R2放置在装有煤油的保温容器中。实验中通过调试电路，使电热丝R2在调试过程中不发热。实验步骤如下：
①用数字温度计测量并记录装有R2的保温容器内煤油的温度。
②将开关S与“1”连接，调节滑动变阻器，直至电流表示数为0.2安。
③将开关S拨至“2”，使R2工作50秒，断开开关S，测量并记录温度计示数。
④再将电流值分别设定为0.3安、0.4安、0.5安、0.6安，重复上述步骤。记录相关数据，并计算每次升高的温度Δt（Δt可反映电热的多少），整理Δt、I2的数据如图丙。
（1）将步骤③中通过温度计的示数来反映电阻产生的热量多少，其中涉及到的实验方法是：　转换法　。
（2）通过图丙中画出的Δt与I2的关系图像可以得出什么结论：　在通电时间和电阻相同时，电阻产生的热量与电流平方成正比　。
（3）小科想改变电热丝阻值，用上述实验中设定的电流值，继续研究电热与电流的关系：保持R1不变，将R2更换为30欧的电热丝，重复上述步骤。他的做法是否合理并说明理由：　不合理，由于调试电路的电流为设定值时，开关S由“1”拔至“2”，根据欧姆定律可知，通过30欧电热丝的电流不是设定值，电流发生变化，对实验结果产生影响　。
【解答】
（1）由电流的热效应可知，电流通过R2时，会产生热量，煤油吸收其产生的热量，温度升高，因此步骤③为将开关S拨至“2”，使R2工作50秒，断开开关S，测量并记录煤油的温度；
（2）根据Q吸＝cmΔt可知，煤油的比热容一定，质量不变，因此煤油吸收的热量与其温度的变化量Δt成正比；根据焦耳定律可知，在电阻一定和相同的时间内，电流通过导体产生的热量与12成正比，由此可知，Δt与I2应成正比例关系，其图像应为一条过原点的直线，由于存在实验误差，则图像如下图所示：
；
（3）由于调试电路的电流为设定值时，开关S由“1”拔至“2”，根据欧姆定律可知，通过30欧电热丝的电流不是设定值，电流发生变化，对实验结果产生影响，故小明的想法是不合理的。
故答案为：（1）转换法；（2）见解答；在通电时间和电阻相同时，电阻产生的热量与电流平方成正比；（3）不合理，R1、R2阻值不同，开关S从1拨至2时，实验电路电流和调试电路电流不同。
34．在测定“小灯泡电功率”的实验中，小明所在的实验小组用的电源电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω。他们所设计的实验电路如图1所示。
（1）在连接电路时，开关应处于 　断开　状态，电流表的量程应选0～　0.6　A。
（2）请你用笔画线代替导线，按照电路图将实物电路补充完整。（导线不能交叉） 　　。
（3）小刚同学闭合开关，移动滑片P到某一点时，电压表示数（如图2所示），若他想测量小灯泡的额定功率，应将图中滑片P向 　左　（选填“左”或“右”）端移动，使电压表的示数为2.5V。
（4）小丽同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图3所示的I﹣U图像，根据图像信息，可计算出小灯泡的额定功率是 　0.5　W。
【解答】
（1）在连接电路时，开关应处于断开状态；
灯泡正常发光时的电流约为I0.25A，则电流表应选0～0.6A量程；
（2）灯泡额定电压是2.5V，则电压表选3V量程，电流表选0.6A量程；
滑动变阻器、灯泡、电流表、开关串联接入电路，电压表并联在灯泡两端，电路图如图所示
（3）由图2知电压表示数是2V，电压表示数小于灯泡额定电压，要测小灯泡的额定功率，应增大灯泡两端的电压，应使滑动变阻器接入电路的阻值减小，由实物电路图知，滑片应向A端移动，知道电压表示数为2.5V为止；
（4）由图3中的I﹣U图象知：灯泡额定电压U＝2.5V，对应的电流I＝0.2A，灯泡额定功率
P＝UI＝2.5V×0.2A＝0.5W。
故答案为：（1）断开；0.6；（2）图见解析；（3）左；（4）0.5。
35．某同学在探究“小灯泡发光时的亮度与电功率关系”的实验中，所用电源电压是4V，小灯泡的额定电压是2.5V，小灯泡两端允许加的最大电压为额定电压的1.2倍。
（1）请将图甲的实验电路连接完整。
（2）实验中，观察到小灯泡开始发光时，电压表的示数是0.5V。关于电压测量点的选择有如下三种方案，最佳方案应选用 　C　（选填字母）。
A.1.0V、2.5V、4.0V B.0.5V、1.0V、1.5V C.2.0V、2.5V、3.0V
（3）完成电路连接后，闭合开关，电流表和电压表均有示数，但灯泡不亮，接下去首先应进行的最合理操作是 　移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光　。该同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图乙所示的图像。他想利用有关数据求出小灯泡的电阻，于是分别选取不同电压时的电流，算出了小灯泡不同的电阻并取平均值作为小灯泡的电阻。你认为该同学求小灯泡电阻的做法是否正确？并说明理由 　不正确，灯丝的电阻会随温度的变化而变化，求平均值没有意义　。
【解答】
（1）连接电源正极与开关右边接线柱，使电路形成通路，如下图所示：
；
（2）要探究“小灯泡发光时的亮度与电功率的关系”，需要调节变阻器的滑片改变灯泡两端的电压，取小于额定电压、等于额定电压、稍大于额定电压几个电压值，实际功率将小于额电功率、等于额电功率、大于额定功率；A方案4V会烧坏灯；B方案没有在额定电压下；C方案的电压小于、等于、高于额定电压（为额定电压的1.2倍），综合分析可知，故AB方案不可取，应选用C方案；
（3）闭合开关后，电流表、电压表都有示数，说明电路是通路，灯泡也不可能短路（若灯短路，则电压表无示数），因连接电路时，为保护电路，变阻器连入电路中的电阻最大，故此时电路中的电流较小，导致灯的实际功率过小，故灯不亮；所以，下一步操作：移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光，即应进行移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光的操作；灯丝的电阻随温度变化而变化，灯泡在不同电压下，灯丝温度不同，灯丝的电阻不同，求电阻的平均值是没有物理意义的，所以该同学做法不正确。
故答案为：（1）见解答图；（2）C；（3）移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光；不正确，灯丝的电阻会随温度的变化而变化，求平均值没有意义。
36．在“测量小灯泡的电功率”实验中，已知小灯泡额定电压为2.5V，正常工作时电阻约为12Ω。现有器材：电源（电压为6V保持不变），电流表，电压表，开关、导线若干，另有两种规格的滑动变阻器可供选择：R1（50Ω 2A）、R2（10Ω 1A）。
（1）本次实验中应选择的滑动变阻器是 　R1　（填“R1”或“R2”）。
（2）小朱同学连接了如图所示电路，该电路中存在一处连接错误，只要改接一根导线就可以使电路连接正确，请你把接错的那一根导线找出来打上“×”，再用笔画线代替导线画出正确的连接。
（3）实验小组多次改变滑动变阻器滑片的位置，并根据实验数据画出了小灯泡的I﹣U关系图像如图所示，由图像可知，小灯泡的额定功率P额＝ 　0.5　W，同时发现小灯泡的I﹣U图像不是一条直线，原因是 　小灯泡的电阻随温度变化而变化　。
【解答】
（1）当灯泡正常发光时的电流大约为：IL0.2A，由串联电路的电流特点可知，通过滑动变阻器的电流：I滑＝IL＝0.2A，由串联电路的电压特点可知，滑动变阻器两端的电压：U滑＝U﹣UL＝6V﹣2.5V＝3.5V，由欧姆定律可知，此时滑动变阻器接入电路的电阻：R滑17.5Ω＞10Ω，因此应选择R1；
（2）由题图甲可知，电路中存在一处连接错误是电流表与小灯泡并联，即滑动变阻器与小灯泡之间的连线错误，应改为小灯泡的右端接线柱与电压表负接线柱相连，如图所示：
。
（3）根据小灯泡的I﹣U关系图像知，小灯泡在额定电压2.5V时的电流为0.2A，则小灯泡的额定功率是：P额＝U额I额＝2.5V×0.2A＝0.5W。
由于小灯泡的电阻随温度变化而变化，因此小灯泡的I﹣U图像不是一条直线。
故答案为：（1）R1；（2）见解答图；（3）0.5；小灯泡的电阻随温度变化而变化。
37．探究电流热效应的影响因素。
（1）用如图1所示的装置探究电流通过导体产生的热量与 　电流　的关系。相同烧瓶内装满了煤油。为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与R2的阻值应 　相同　（选填“相同”或“不同”）。
（2）通电一段时间后，甲、乙两烧瓶中玻璃管内液面均有上升且高度始终保持一致，则故障原因可能是 　A　。
A.R0发生断路 B.R0发生短路
（3）小龙用如图2所示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流I的关系图象。根据焦耳定律可知，如图3中能正确反映h﹣I关系的是 　A　。
【解答】
（1）烧瓶中装入的煤油是绝缘体；控制电阻相等，探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，即选用的两电阻丝R1与R2的阻值应相等，根据并联电路电流的规律，通过R1的电流小于通过R2的电流。
（2）通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大，说明在电阻和通电时间相等时，电流越大产生的热量越多，但是甲、乙两烧瓶中玻璃管内液面均有上升且高度始终保持一致，则故障原因可能是R0发生断路。
（3）小红用如图2所示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，要控制电阻与通电时间相同，经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流的关系图象，根据转换法，煤油吸热越多，膨胀程度越大，液柱升高的越多，且膨胀程度与吸热多少成正比，根据焦耳定律可知，Q＝I2Rt﹣﹣﹣﹣﹣①，Rt常数，且Rt＞0，故由数学知识①式为Q关于I的抛物线，且开向上，图4中能正确反映h﹣I关系的是A。
故答案为：（1）电流；相同；（2）A；（3）A。
38．在“测小灯泡额定功率”的实验中，提供的器材有：电压恒为4.5V的电源，额定电压为2.5V的待测小灯泡（电阻约为8Ω），电流表，电压表，开关和导线若干，标有“30Ω 2A”的滑动变阻器R1和标有“5Ω 1A”的滑动变阻器R2。
（1）实验电路如图甲所示，请选择合适的量程，并用笔画线代替导线在图甲中将电路连接完整。
（2）本实验选择的滑动变阻器是 　R1　（填“R1”或“R2”）。
（3）实验结束后，小宁认为没有电流表也能测出小灯泡的额定功率。于是他找来了另一个电源（电压恒为8V）、一个额定电压为6V的小灯泡L1和一个阻值为20Ω的定值电阻R0等器材，设计了如图乙所示的电路，并完成了实验。实验过程如下：
①断开开关S1，闭合开关S、S2，移动滑片P，使小灯泡L1正常发光。
②断开开关S2，闭合开关S、S1，保持滑片P位置不变，读出电压表的示数为1.6V。
③小灯泡L1的额定功率为 　2.4　W。
【解答】
（1）小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡的电阻约为8Ω，由欧姆定律，灯的额定电流约为：
I'0.3125A＜0.6A，故电流表选用小量程与灯泡串联在电路中，如下图所示：
；
（2）当灯正常发光时，根据串联电路的规律及欧姆定律可知，滑动变阻器连入电路中的电阻为：
R滑'6.4Ω＞5Ω，故为了能够顺利完成实验探究，应选用“30Ω 2A”的滑动变阻器，即选R1；
（3）①断开开关S1，闭合开关S、S2，滑动变阻器与小灯泡L1串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，根据串联电路电压规律，移动滑动变阻器R的滑片P，使电压表的示数为：U＝U电源﹣UL＝8V﹣6V＝2V，小灯泡L1正常发光；
②断开开关S2，闭合开关S、S1，滑动变阻器与R0串联，电压表测滑动变阻器两端的电压；保持滑动变阻器R的滑片P位置不变，读出电压表的示数为1.6V；根据串联分压原理得，
，
则滑动变阻器的电阻为：R滑5Ω，
③在步骤①中，电路电流为：I0.4A；
小灯泡L1的额定功率为：P额＝ULI＝6V×0.4A＝2.4W。
故答案为：（1）见解答图；（2）R1；（3）2.4。
39．小科利用图甲所示的电路测量小灯泡的额定功率，已知小灯泡的额定电压为2.5V。
（1）闭合开关后，应将滑片P由最大阻值处缓慢向 　B　端移动（填“A”或“B”），使小灯泡逐渐变亮。
（2）继续移动滑片P，使电压表示数为2.5V，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定电功率为 　1　W。
（3）实验时，由于操作失误，在未断开开关的情况下，直接将亮着的小灯泡从灯座上取出，发现电压表的示数 　变大　（填“变大”、“变小”或“不变”）。
（4）在没有电流表的情况下，用如图丙所示的实验电路，也可以测出小灯泡的额定功率。已知小灯泡的额定电压为U额，定值电阻的阻值为R，实验步骤如下：
①只闭合开关S、S1，调节滑片，使电压表示数为U额。
②保持滑片位置不变，只闭合开关S、S2，此时电压表的示数为U。
可知小灯泡的额定功率P额＝　　（用U额、U和R表示）。
【解答】
（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应位于阻值最大处，则排除故障后，再次闭合开关，应将滑片由最大电阻处缓慢向B，使灯逐渐变亮；
（2）已知电流表用的是0～0.6A的量程，由指针位置可知，通过灯L的电流为0.4A，则小灯泡的额定功率为：P＝UI＝2.5V×0.4A＝1W；
（3）电路为灯泡与滑动变阻器串联，正常工作时电压表测量灯泡两端电压，灯泡两端电压小于电源电压；在未断开开关的情况下，直接将亮着的小灯泡从灯座上取出，小灯泡处发生断路，电压表测量电源电压，故电压表示数变大；
（4）①只闭合开关S、S1，灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联，电压表测量灯泡两端电压，调节滑片，使电压表示数为U额，此时灯泡正常发光；
②保持滑片位置不变，只闭合开关S、S2，电路仍为灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联，电路电流不变，电压表测量灯泡和定值电阻两端的总电压，此时电压表的示数为U，则定值电阻两端电压为U﹣U额，电路电流为I额；
故可知小灯泡的额定功率P额＝U额I额。
故答案为：（1）B；（2）1；（3）变大；（4）。
40．小科利用两节新干电池、滑动变阻器（1安 20欧）、电压表 （0～3V）、电流表（0～0.6A）、额定电压为2.5V的小灯泡、定值电阻（5欧、10欧、15欧）各一个、开关和导线若干进行电学实验。
（1）为了测量小灯泡的电阻，请用笔代替导线，完成图甲中电路连接。当小科连接好最后一根导线时，小灯泡立即发光。请你指出他在实验操作中的不当之处 　连接电路时开关未断开　。
（2）小科掌握正确操作后，闭合开关，移动滑片，进行了多次实验测得数据如下表。通过数据分析，此小灯泡的额定功率为 　0.625W　。
序号 1 2 3 4 5
U/V 1.0 1.5 2.0 2.5 2.8
I/A 0.2 0.21 0.22 0.25 0.26
灯泡亮度 不亮 微光 微亮 亮 很亮
（3）小科认为根据提供的器材还可以探究电流与电阻的关系。于是他将小灯泡换成5欧的定值电阻，闭合开关，滑动滑片，此时，电流表读数如图乙所示。然后分别换上10欧、15欧的定值电阻，滑动滑片至适当位置，重复上述操作。其中的“适当位置”是指 　电压表示数为2V　。
【解答】
（1）小灯泡额定电压为2.5V，故电压表选用小量程并联在灯泡两端，如下图所示：
；
当小科连接好最后一根导线时，小灯泡立即发光，说明连接电路时开关未断开；
（2）由表中数据可知，当灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的额定电流为0.25A，则灯泡额定功率为：
PL＝ULIL＝2.5V×0.25A＝0.625W；
（3）将小灯泡换成5Ω的定值电阻，闭合开关，滑动滑片，此时，电流表读数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.4A，则定值电阻两端电压为：UV＝I1R1＝0.4A×5Ω＝2V；
研究电流与电阻的关系时，要控制电阻两端的电压不变，故上述操作中判断滑片已处于适当位置的依据是电压表示数为2V。
故答案为：（1）见解答图；连接电路时开关未断开；（2）0.625W；（3）电压表示数为2V。
41．小明利用图甲电路研究“电流与电压的关系”。其中R为定值电阻，电源电压恒定为U。小明在连接好电路后，先将滑动变阻器移到阻值最大处，再闭合开关，移动滑动变阻器，记录实验数据，绘图得到图乙中的直线a。
（1）在本实验中，滑动变阻器的作用是 　改变电阻R两端的电压　。
（2）分析图乙的直线a，可以得出结论：　当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比　。
（3）当电流由I1逐渐增大到I2的过程中，小明通过绘制网格将图乙进行处理：分出6块区域，面积分别为S1﹣S6。
①当电流为I1时，电阻R的实际功率可以用图乙中的面积 　S4　表示。
②电流由I1逐渐增大到I2的过程中，滑动变阻器的实际功率变化量ΔP＝　S5﹣S3　。
【解答】
（1）在研究“电流与电压的关系”实验中，需要改变电阻R两端电压，故在本实验中，滑动变阻器的作用是：改变电阻R两端的电压；
（2）由图乙可知，图线为一条过原点的斜线，故可以得出结论：当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；
（3）①当电流为I1时，由图乙可知，此时电阻R两端电压为U1，电阻R的实际功率为P1＝U1I1，可以用图乙中的面积S4表示；
②当电流为I1时，电阻R的实际功率为P1＝U1I1，可以用图乙中的面积S4表示；
此时电路的总功率：P总＝UI1，由图乙可知P总＝UI1＝S4+S5+S6，
此时滑动变阻器的实际功率：P滑＝P总﹣P1＝S4+S5+S6﹣S4＝S5+S6﹣﹣﹣﹣﹣Ⅰ
当电流为I2时，电阻R的实际功率为P2＝U2I2，由图乙可知P2＝U2I2＝S1+S2+S4+S5，
此时电路的总功率：P总′＝UI2，由图乙可知P总′＝UI2＝S1+S2+S3+S4+S5+S6，
此时滑动变阻器的实际功率：
P滑′＝P总′﹣P2＝（S1+S2+S3+S4+S5+S6）﹣（S1+S2+S4+S5）＝S3+S6﹣﹣﹣﹣Ⅱ
根据图乙可知S5＞S3，结合ⅠⅡ两式可知P滑＞P滑′，
所以，电流由I1逐渐增大到I2的过程中，滑动变阻器的实际功率变化量：
ΔP＝P滑﹣P滑′＝S5+S6﹣（S3+S6）＝S5﹣S3。
故答案为：（1）改变电阻R两端的电压；
（2）当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；（3）①S4；②S5﹣S3。
42．项目化学习小组以“校园直饮水机结构探秘”为主题，开展了项目化实践活动。
【项目一】水的净化
（1）如图甲为水的净化过程，得到直饮水需经过①②③三个步骤，步骤②相当于 　过滤　实验操作。
【项目二】加热原理
（2）现用电热片a、b接入图乙电路模拟电热开水器的电路。已知电热片a、b的阻值为2Ω或18Ω，但因铭牌不清无法确定，项目化小组同学利用图乙确认电热片阻值大小。已知电源电压恒为6V，变温油墨纸片温度升高到一定值时红色会褪去。将红色油墨纸片同时放在a、b上面，闭合开关S，发现b上的油墨纸片红色先褪去，则b的阻值为 　18　Ω；
（3）根据上述实验结果，计算图乙电路的加热功率为多少？
【项目三】热交换器设计
项目化小组的同学想到，将电热开水器中的开水变成温开水，需要冷却放热。若将冷却放出的热量利用起来，用于提高进电热开水器前水的温度，可以节约电能。于是小组同学设计如图丙所示的方案。
（4）该方案用波纹管比直管冷却效果更佳的原因是 　波纹管可以大大增加冷、热水的接触面积，延长冷、热水接触时间，提高热交换效率，从而达到节约电能的目的　。
【项目四】节能效果
（5）校园直饮水机就是采用上述热交换的方式，使进水管的常温自来水从20℃变成80℃的热水，再通电加热至100℃。要得到10kg的100℃开水，相较于将20℃的自来水直接烧开，可节约电能多少J？[不计热量损失，（kg ℃）]
【解答】
（1）由超滤膜可知该步骤是利用超滤膜滤掉水中活性炭等物质，该步骤为过滤；
（2）由电路图可知电热片a、b串联，通过a、b的电流相等，又由焦耳定律Q＝I2Rt可知，在相同时间内，电阻大的电热片产生的热量多，则温度会更高，油墨纸片红色会先褪去，所以b上的油墨纸片红色先褪去，电热片b的阻值更大，即b的阻值为18Ω。
（3）由图乙可知，只闭合开关S时，电热片a、b串联，电路的总电阻较大；闭合开关S和S1时，电路为a的简单电路，电路的电阻较小，根据P可知，此时电路消耗的功率较大，处于加热状态，且加热功率：P18W；
（4）波纹管可以大大增加冷、热水的接触面积，延长冷、热水接触时间，提高热交换效率，从而达到节约电能的目的；
（5）不计热量损失，节约的电能相当于将10kg的自来水从20℃加热到80℃所需要的热量，
故节约的电能：ΔW＝Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×10kg×（80℃﹣20℃）＝2.52×106J。
故答案为：（1）过滤；（2）18；（3）图乙电路的加热功率为18W；
（4）波纹管可以大大增加冷、热水的接触面积，延长冷、热水接触时间，提高热交换效率，从而达到节约电能的目的；（5）可节约电能2.52×106J。
四．解答题（共10小题）
43．小敏家住某5层公寓楼中的4楼，当他在1楼按下楼道灯开关，5盏“220V10W”的楼道灯全部点亮，然后延时60秒均自动关闭。他正常每登一层楼所需时间为12秒。小敏意识到楼道灯这样的工作方式有些浪费电能，对楼道电路进行设计，改进电路如图，K为启动延时开关，S为感应跳转开关，K按下时S接通触点1、2，S感应到人到2楼，跳转至触点2、3，感应到人到3楼，跳转至触点3、4……跳转后若20秒后感应不到人，则K断开。
（1）按照原先楼道灯的工作方式，小敏正常上楼回家一次，
楼道灯一共消耗多少电能？
（2）改进后的方案中，S跳转前后，通过启动延时开关的电流大小
　不变　（选填“增大”、“减小”或“不变”），小敏正常上楼
回家一次，比原来节约多少电能？
【解答】
（1）按照原先楼道灯的工作方式，小敏正常上楼回家一次，楼道灯一共消耗的电能为：
W＝Pt＝5×10W×60s＝3000J；
（2）由题意可知，每盏灯的规格相同，它们都能各自独立工作，工作时的电流是相同的；
一楼灯消耗的电能为：W1＝Pt1＝10W×12s＝120J；
二楼灯消耗的电能为：W2＝Pt2＝10W×24s＝240J；
三楼灯消耗的电能为：W3＝Pt3＝10W×24s＝240J；
四楼灯消耗的电能为：W4＝Pt4＝10W×（12s+20s）＝320J；
五楼灯消耗的电能为：W5＝Pt5＝10W×20s＝200J；
消耗的总电能为：W'＝W1+W2+W3+W4+W5＝120J+240J+240J+320J+200J＝1120J；
节约的电能为：ΔW＝W'﹣W＝3000J﹣1120J＝1880J。
答：（1）小敏正常上楼回家一次，楼道灯一共消耗3000J电能；
（2）不变；小敏正常上楼回家一次，比原来节约1880J的电能。
44．电热桌垫在冬天很受欢迎（如图甲）。某校综合实践活动小组的同学探究了它的原理，查看说明书后发现：该电热桌垫由12伏电源供电，发热部分由R1和R2组成，调温挡有关、低温、高温三挡，已知两图中R1均为8欧，R2均为2欧。
（1）按如图乙的电路，当S1闭合、S2断开时，电热桌垫处于 　低温　挡（选填“关”、“低温”或“高温”）。
（2）图乙中该电热桌垫低温挡时消耗的功率是多少瓦？
（3）若该电热桌垫实际电路如图丙，现电热桌垫处于低温挡，开关S1闭合，S2　断开　（选填“断开”或“闭合”）。
（4）图丙中当电热桌垫处于高温挡时，求20分钟内产生的热量是多少焦？（不考虑温度的变化对电阻的影响）。
【解答】
（1）由图乙可知，当S1闭合、S2断开时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，由P可知，电路中的总功率最小，电热桌垫处于低温挡；
（2）根据串联电路的电阻特点可知，R1、R2的串联总电阻：R＝R1+R2＝8Ω+2Ω＝10Ω，
该电热桌垫低温挡时消耗的功率：P低14.4W；
（3）由图丙可知，当开关S1、S2都闭合时，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，由P可知，电路中的总功率最大，电热桌垫处于高温挡；
（4）电热桌垫处于高温挡时的电功率：P高90W，
电热桌垫20分钟内产生的热量：Q＝W＝P高t＝90W×20×60s＝1.08×105J。
答：（1）低温；（2）图乙中该电热桌垫低温挡时消耗的功率是14.4W；
（3）断开；（4）图丙中当电热桌垫处于高温挡时，20分钟内产生的热量是1.08×105J。
45．在学校创新比赛中，小龙设计了一个多挡位电热水器。其工作电路图如图甲所示，R1和R2是两根电热丝，旋转开关如图乙所示，内有一块绝缘圆盘，圆盘的边缘共有10个金属触点（触点编号与电路图对应，编号相同的触点用导线连接）。可以绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，可以将相邻的触点连接。当旋钮上的箭头指向图中位置D，金属滑片将1、2两触点接通，同时另一端也将3、4两触点接通。旋钮上的箭头指向A、B、C、D不同位置时，可以实现四挡的加热功率。他设计的四挡加热功率如表所示：
温度挡位 高温 中温1 中温2 低温
加热功率/W 1100 660
（1）旋钮上的箭头指向D位置时，电热水器处于高温挡，两根电热丝 　并联　。（选填“串联”或“并联”）
（2）若四挡加热功率依次递增，计算电热丝R1和R2的阻值各是多少？
（3）该电热水器低温挡时的加热功率是多少？
【解答】
（1）旋钮上的箭头指向D位置时，金属滑片将1、2两触点接通，同时另一端也将3、4两触点接通，此时电热丝R1和R2并联接入电路；
（2）旋钮上的箭头指向D位置时，电热丝R1和R2并联接入电路；旋钮上的箭头指向C位置时，只有电热丝R1接入电路；旋钮上的箭头指向B位置时，只有电热丝R2接入电路；旋钮上的箭头指向A位置时，电热丝R1和R2串联接入电路；根据P＝UI可知，当电源电压一定时，电路中的电阻越大，功率越小，电阻越小，功率越大；根据串联电路电阻规律可知串联电路的总电阻大于任意一个串联导体的电阻、根据并联电路电阻规律可知并联电路的总电阻小于任意一条支路的电阻，由此可知，旋钮上的箭头指向D时，加热功率最大，电热水器处于高温挡，如果要实现旋转开关沿某个方向转动时，加热功率依次递增可知，旋钮上的箭头指向A位置时，加热功率最小，电热水器处于低温挡；旋钮上的箭头指向B位置时，电热水器处于中温1挡，旋钮上的箭头指向C位置时，电热水器处于中温2挡，由中温挡1的功率P中1＝660W，根据P＝UI可得，电热丝R2的阻值：R273Ω，由高温挡的功率P高＝1100W，根据P＝UI可得，电热丝R1和R2的总电阻：R总44Ω；根据得，110Ω；
（3）电热丝R1、R2串联后的总电阻R总'＝R1+R2＝73Ω+110Ω＝183Ω，低温挡的加热功率：
P低＝UI264W。
答：（1）并联；（2）电热丝R1的阻值是73Ω；电热丝R2的阻值是110Ω；
（3）低温挡的加热功率是264W。
46．某学习小组开展“水位自动报警器”的设计与制作项目化活动，主要包括研制标准、设计阶段、制作阶段、展示评价四个环节。
【研制标准】在明确项目任务后，教师组织学生讨论“一个优质的水位自动报警装置应该达到哪些要求？”这一问题，大家一起制定了如表的项目成果评价表。
评价指标 优秀 良好 待改进
指标一：报警提示 在水位上升到警戒线时，能通过电铃发声和指示灯发光报警 在水位上升到警戒线时，能通过电铃发声或指示灯发光报警 在水位上升到警戒线时，不能通过电铃发声和指示灯发光报警
指标二：适用场景 可自由调节报警水位高度 可通过拆装结构调节报警水位高度 无法调节报警水位高度
【设计阶段】子任务1：电路设计与连接
提供的材料：导线、电源（3V）、开关、小灯泡（额定电压为2.5V，额定电流为0.3A）、电铃（额定电压为2.5V，额定电流为0.2A）、滑动变阻器（20Ω，0.6A）、电压表（0～3V）、电流表（0～0.6A）。
小组成员利用以上元件设计如图甲所示的电路图。
在子任务1中所连接的电路是在闭合开关时，通过调节滑动变阻器阻值，使指示灯正常发光报警。小科提出可以利用泡沫浮力柱的沉浮装置替代原电路的开关，实现电路的通断。
子任务2：设计在水位上升时能够报警的机械结构小组设计的最终方案如图乙所示。该沉浮装置总重50g，自下而上包括125cm3立方体泡沫浮力柱、10cm高的塑料连杆、16cm2的铜片（厚度忽略不计），原闸刀开关调整为触点开关，铜片与触点开关相连。
【制作阶段】根据产品设计图，绘制所需板材的尺寸，切割材料并进行组装。最后进行成品测试，准备高为20cm柱形容器，调整触点开关的高度，当水位达到12cm时实现水位自动报警功能。
请计算：
（1）在子任务1中的电路中，小灯泡正常工作时的电功率。
（2）在子任务2中的机械结构中，该沉浮装置漂浮在水中时，在水下的深度是多少？
（3）在设计制作过程中，若水位达到12cm时能实现水位自动报警功能，触点开关距离容器底的理论高度是多少？
【展示评价】
（4）根据“评价表”，上述报警器只能评为“良好”。要达到“优秀”，你对图乙设计会作如何修改？
【解答】
（1）由小灯泡（额定电压为2.5V，额定电流为0.3A）得，小灯泡正常工作时的电功率
P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W。
（2）浮沉装置总重是50g，漂浮在水中时，F浮＝G＝mg＝50×10﹣3kg×10N/kg＝0.5N.由阿基米德原理可知F浮＝ρ液gV排。V排5×10﹣5m3。
立方体泡沫浮力柱体积125cm3，则边长a5cm＝0.05m.
立方体泡沫浮力柱的底面积S＝0.05m×0.05m＝2.5×10﹣3m2.
立方体泡沫浮力柱排开水的体积，就是立方体泡沫浮力柱浸入水中的体积，立方体泡沫浮力柱在水
下的深度h0.02m＝2cm.
（3）当水位报警器报警的时候，水位深12cm.泡沫浮力柱漂浮时在水下的深度2cm，泡沫浮力柱水上的高度5cm﹣2cm＝3cm.塑料连杆10cm高，触点开关距离容器底的理论高度
h＝12cm+3cm+10cm＝25cm.
（4）“优秀”评价是可自由调节报警水位高度，设计修改：去掉立方体泡沫浮力柱和塑料连杆，触电开关左边导线连接金属块A，浸没在柱形容器水中。触电开关右边导线连接金属块B，悬空放置在柱形容器水面上方，当水位达到B位置，电路接通报警。金属块B所在的位置就是报警的水位高度，而B的位置可以自由调节。
答：（1）小灯泡正常工作时的电功率0.75W。（2）在水下的深度是2cm.
（3）触点开关距离容器底的理论高度是25cm.
（4）设计修改：去掉立方体泡沫浮力柱和塑料连杆，触电开关左边导线连接金属块A，浸没在柱形容器水中。触电开关右边导线连接金属块B，悬空放置在柱形容器水面上方，当水位达到B位置，电路接通报警。金属块B所在的位置就是报警的水位高度，而B的位置可以自由调节。
47．如图1所示为某品牌煮茶器，具有手动、自动、关闭三个挡位，其铭牌参数如表所示：
产品名称 煮茶器
产品型号 ZCQ—A10X3
额定电压 220V
额定频率 50Hz
额定容量 1.0L
额定功率 600W
（1）煮茶后在壶盖的内侧有大量水珠，这是水蒸气 　液化　（填物态变化名称）形成的。
（2）煮茶器正常工作时，电路通过的电流多大？（精确到0.01）
（3）煮茶器使用自动挡位工作时，该煮茶器一直间断性加热，某次煮茶过程，小组人员经过测量后绘制了如图2所示的工作图，求这次煮茶共需要消耗多少电能。
【解答】
（1）煮茶后在壶盖的内侧有大量水珠，这是水蒸气从气态变成液态发生的液化现象；
（2）煮茶器正常工作时的电功率P＝P额＝600W，
由P＝UI可得煮茶器正常工作时的电流：
I2.73A；
（3）由图2可知，这次煮茶工作时间t＝6min+3min＝9min＝540s，
由P可得这次煮茶消耗的电能：W＝Pt＝600W×540s＝3.24×105J。
故答案为：（1）液化；（2）煮茶器正常工作时，电路通过的电流约为2.73A；
（3）这次煮茶共需要消耗3.24×105J的电能。
48．冬季，德绒发热、石墨烯黑金、远红外等宣传语铺天盖地。市面的“自发热”产品主要有3类，专家对此做出解读。
A类：当环境中水分子被纤维吸引结合后，分子动能降低，通过能量转换产生吸湿发热现象，材料一般以改性腈纶、涤纶为主。
B类：用热辐射吸收较好的材料形成远红外纤维，或将材料涂在表面。它能吸收环境或人体发出的热量，以远红外线的形式辐射出来。
C类：在面料中加入导电纤维，如石墨烯纤维等，外接电源对其充电，服装就会发热。
（1）A类常用的材料属于 　合成材料　（选填“天然材料”或“合成材料”）区分涤纶和蚕丝的简单方法是 　灼烧闻气味，产生烧焦羽毛气味的是蚕丝，有特殊气味的是涤纶　。
（2）B类本质上是吸收外界的热量，而非纺织品本身发热。维持体温的能量主要来自于人体细胞中发生的 　呼吸　作用。
（3）石墨烯是由碳原子构成材料，C类产品在发热过程中是利用了石墨烯的 　导电　性，实现电能转化为内能。
（4）专家指出，衣物保暖最重要的是看蓬松性和厚度。蓬松且有厚度的衣物因有大量空气起隔热作用，保暖性才好。因此，不要偏听偏信、盲目跟风。你能解释市场上火爆的德绒内衣表面为什么特别毛茸茸？　德绒其实是一种化纤面料，以腈纶为主，会混纺一定比例的氨纶和涤纶，有的德绒面料还会混纺一定比例的粘胶纤维，其中的腈纶是经过改性的，是一种吸湿发热纤维；与普通腈纶比，德绒通过腈纶改性后做得更细、更软、更蓬松，市面上的德绒内衣比普通内衣提高了蓬松柔软性和厚实度，所以具有较好的保暖性　。
【解答】
（1）改性腈纶、涤纶是一种合成纤维，属于合成材料；区分涤纶和蚕丝的简单方法是灼烧闻气味，产
生烧焦羽毛气味的是蚕丝，有特殊气味的是涤纶；
（2）维持体温的能量主要来自于人体细胞中发生的呼吸作用在组织细胞的线粒体内，在氧气的参与下，将有机物分解，放出热量；
（3）石墨烯是由碳原子构成材料，C类产品在发热过程中是利用了石墨烯的导电性，实现电能转化为热能；
（4）德绒其实是一种化纤面料，以腈纶为主，会混纺一定比例的氨纶和涤纶，有的德绒面料还会混纺一定比例的粘胶纤维，其中的腈纶是经过改性的，是一种吸湿发热纤维；与普通腈纶比，德绒通过腈纶改性后做得更细、更软、更蓬松，市面上的德绒内衣比普通内衣提高了蓬松柔软性和厚实度，所以具有较好的保暖性。
故答案为：
（1）合成材料；灼烧闻气味，产生烧焦羽毛气味的是蚕丝，有特殊气味的是涤纶；
（2）呼吸；（3）导电；
（4）德绒其实是一种化纤面料，以腈纶为主，会混纺一定比例的氨纶和涤纶，有的德绒面料还会混纺一定比例的粘胶纤维，其中的腈纶是经过改性的，是一种吸湿发热纤维；与普通腈纶比，德绒通过腈纶改性后做得更细、更软、更蓬松，市面上的德绒内衣比普通内衣提高了蓬松柔软性和厚实度，所以具有较好的保暖性。
49．如图甲为陶瓷电煎药壶，其简化的工作电路如图乙所示，电源电压为220V，S1为单刀双掷开关，R1和R2均为电加热丝。电煎药壶刚开始工作时先用武火挡快速加热，当药液的温度达到98℃时自动跳到文火挡慢熬，药液熬制一段时间后自动跳到保温挡防止药液烧干。已知电煎药壶在220V电压下正常工作时，武火快速加热功率为500W，文火慢熬功率为100W，某次煎药时药液的温度与电煎药壶工作时间的关系图像如图丙所示。
（1）根据题意可知，当单刀双掷开关S1拨到“2”位置，同时开关S2　闭合　（填“闭合”或“断开”）时，电煎药壶处于武火挡。
（2）求电加热丝R1的阻值。
（3）求电煎药壶处于保温挡时的功率。
（4）分析图像可知，电煎药壶武火加热前半段时间对药液的加热效率 　小于　（填“大于”“小于”
或“等于”）后半段时间的加热效率。
【解答】
（1）由电路图可知，当单刀双掷开关S1拨到“1”位置，开关S2断开时，电阻R1、R2串联；当单刀双掷开关S1拨到“2”位置，开关S2断开时，电路为电阻R2的简单电路；当单刀双掷开关S1拨到“2”位置，开关S2闭合时，电阻R1、R2并联；由串并联电路电阻特点可知，两电阻串联时电路的总电阻最大，两电阻并联时电路的总电阻最小，且P可知，当电源电压一定时，电路总电阻越小，电路总功率越大，因此当单刀双掷开关S1拨到“1”位置，开关S2断开时，电煎药壶处于保温挡；当单刀双掷开关S1拨到“2”位置，开关S2断开时，电煎药壶处于文火挡；当单刀双掷开关S1拨到“2”位置，开关S2闭合时，电煎药壶处于武火挡；
（2）由P可知，电加热丝R2的阻值：R2484Ω；
当单刀双掷开关S1拨到“2”位置，开关S2闭合时，电阻R1的电功率：
P1＝P武火﹣P文火＝500W﹣100W＝400W，
电加热丝R1的阻值：R1121Ω；
（3）因串联电路的总电阻等于各分电阻之和，所以电成药壶处于保温挡时的功率：
P保温80W；
（4）由图丙可知，电煎药壶武火加热前半段时间药液温度变化量Δt1＝48℃﹣18℃＝30℃，后半段时间药液温度变化量Δt2＝98℃﹣48℃＝50℃，
由Q吸＝cmΔt可知，电煎药壶武火加热时药液后半段时间吸收的热量多，
由P的变形式W＝Pt可知，电煎药壶武火加热时前后半段时间内消耗的电能相等，
由η100%可知，电煎药壶武火加热前半段时间的加热效率小于后半段时间的加热效率。
答：（1）闭合；（2）电加热丝R1的阻值为121Ω；（3）电煎药壶处于保温挡时的功率80W；（4）小于。
50．自然界中有许多“电鱼”，它们身体中的发电器官能产生电。研究表明，某电鱼在水中放电时（图1），身体AB段可看成电源和电阻（R1）两部分串联而成，其余部分和水的电阻为R2，它们共同构成闭合电路，简化电路如图2所示。电鱼放电时的电压（即电源电压）为U，电阻R1＝1.0×104欧。为获得U的大小，研究人员通过在水里加入氯化钠来改变R2，得到A、B两点间电压UAB和电路中电流I的关系，如图3所示。电鱼每次放电电压视为相同，电鱼电阻不变。
请回答。
（1）向水里加入氯化钠，目的是 　减小　（填“增大”或“减小”）电阻R2。
（2）求电鱼放电时电压U的大小。
（3）当R2＝1.0×104欧，求电鱼放电时R2的电功率P2。
【解答】
（1）向水里加入氯化钠增加了溶液中自由移动的离子，因此向水里加入氯化钠，目的是减小电阻R2。
（2）由图1可知，两电阻串联，由AB间的电压R2为两端的电压，
图2可知，当电路中的电流为0.05mA时，R2两端的电压为1.5V，
由串联电路的电压特点和欧姆定律可知，电源电压：
U＝U2+U1＝U2+IR1＝1.5V+0.05×10﹣3A×1.0×104Ω＝2V。
（3）由串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻：R＝R1+R2＝1.0×104Ω+1.0×104Ω＝2.0×104Ω，
则电路中的电流：I''1×10﹣4A，
则电鱼放电时R2的电功率：P2＝I''2R2＝（1×10﹣4A）2×1.0×104Ω＝1.0×10﹣4W。
答：（1）减小；（2）电鱼放电时电压U的大小为2V；
（3）当R2＝1.0×104欧，电鱼放电时R2的电功率P2为1.0×10﹣4W。
51．小明参加学校项目化学习挑战赛——设计制作“恒温热水壶”。
【项目设计】：如图所示为小明设计的电路图，其中L1、L2为完全相同的两个电磁铁，压敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小，可感知水量；热敏电阻R2的阻值随温度的升高而降低，可感知水温。一开始开关S闭合，水沸腾后，开关S会自动断开。水温下降至设定温度，电路进入恒温状态。开关S闭合，无弹力；当开关S断开后，通过相关元件，使弹簧产生向右拉力。
【项目解疑】：（1）开关S应接在图中的 　B　处（选填“A”，“B”、“C”）。
（2）若R0＝48.4Ω，900秒内电热丝工作P﹣t如图所示（后300秒电流通断时间比为
1：5），求这段时间内电热丝用于把水煮沸所消耗的电能。
【项目评价】根据以下评价量表，请你对该“恒温热水壶”进行等第评价，并说明评价理由：　优秀；既能自动恒温，而且恒定温度可调　。
等第指标 优秀 合格 待改进
指标一 能防干烧（即壶内无水，不能加热） 防干烧效果一般 不能防干烧
指标二 壶内的水必须先煮沸后才能自动恒温 壶内的水能煮沸但不能自动恒温 壶内的水不能煮沸
指标三 恒温的温度可以调节 恒温的温度不可以调节 壶内的水不能保持恒温状态
【解答】
（1）如果开关S在D处，水沸腾后开关断开，则再也无法继续加热，不能够保持恒温的状态，
如果开关S在C处或者在A处，开关断开后，电阻R2无法工作，不能保持恒温的状态，
为不影响热敏电阻在水沸腾后继续工作，所以开关S必须接在右侧电路的B处；
（2）电阻丝R0的电功率：P1000W，
已知后300s电流通断时间比为1：5，则900s内电阻丝工作的总时间：t＝300s+300s350s，
这段时间内电热丝用于把水煮沸所消耗的电能：W＝Pt＝1000W×350s＝3.5×105J；
【项目评价】恒温加热的标准是L1的磁力减弱，图中的动、静触点接触，为保持L1的磁力不变，则通过电磁铁L1的电流不变，根据欧姆定律可知电路的总电阻就不变，温度降低时热敏电阻的阻值增大，根据串联电路电阻规律可知需要减小滑动变阻器接入电路的阻值，所以滑动变阻器的滑片需向下移动。故图中电路既能自动恒温，而且恒定温度可调，符合优秀标准。
故答案为：（1）B；（2）这段时间内电热丝用于把水煮沸所消耗的电能为3.5×105J；
【项目评价】优秀；既能自动恒温，而且恒定温度可调，
52．为吸引顾客，商场前的广场上经常会出现巨大的充气城堡，深受小朋友的喜爱。学校兴趣小组的同学认为充气城堡需要持续充气会浪费很多电，设计了一个如图甲所示的电路来实现智能充气。请回答下列问题：
（1）为达到智能充气的目的，需要在A处添加一个阻值随气压变化的电阻，使得气压较低时充气，气压较高时停止充气。根据要求接入电路中的电阻应选择图乙中的 　R1　（选填“R1”或“R2”）。
（2）结合图甲电路，说明闭合开关后如何实现智能充气。
（3）当充气城堡的气压低至p0时开始充气，达到1.8p0时停止充气，如图丙所示，若充气机的功率为200瓦，请计算该充气城堡运行一天（按24小时算）消耗的电能。
【解答】
（1）在A处添加一个阻值随气压变化的电阻，使得气压较低时充气，即应将电动机连入电路中（此时电磁铁对衔铁的吸引力变大，动触头与静触头连接）；要求气压大时气压大时停止充气（动触头和静触头分离，电动机没有连入电路中），说明电磁铁的磁性减弱，即通过电磁铁的电流减小，由欧姆定律可知气敏电阻的阻值变大，所以应选择图丙中的R1；
（2）当气压较低时，电阻变小，由欧姆定律I，电路的电流变大，电磁铁对衔铁的吸引力变大，动触头与静触头连接，电动机连入电路中，开始充气；当气压增大时，电阻增大，由欧姆定律，电路的电流变小，电磁铁对衔铁的吸引力变小，在弹簧弹力的作用下，静触头与动触头分离，充气停止；
（3）由图丙知，15min充气机充气5min，故1h内充气机充气20min，若充气机的功率为200W，1天内充气机消耗的电能：W＝Pt＝200W×24×20×60s＝5.76×106J。故答案为：（1）R1；
（2）当气压较低时，电阻变小，由欧姆定律I，电路的电流变大，电磁铁对衔铁的吸引力变大，动触头与静触头连接，电动机连入电路中，开始充气；当气压增大时，电阻增大，由欧姆定律，电路的电流变小，电磁铁对衔铁的吸引力变小，在弹簧弹力的作用下，静触头与动触头分离，充气停止；
（3）该充气城堡运行一天（按24小时算）消耗的电能5.76×106J。
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第1页（共1页）九年级科学上册 核心概念专题集训
专题11 电功和电功率
一．选择题（共16小题）
1．电饭煲煮饭，该过程中主要的能量转化是（　　）
A．电能转化为内能 B．电能转化为化学能
C．内能转化为电能 D．化学能转化为电能
2．对于1kW h的理解，下列说法正确的是（　　）
A．kW h是电功率的单位
B．只能同时点亮4只250W的灯泡
C．等于3.6×103J
D．可供1kW的用电器正常工作lh
3．目前电动汽车的主流充电方式为智能恒功率充电，充电电压U和充电电流I的变化如图所示。第一阶段为限流段，即电池预充电阶段；第二阶段为恒流阶段，电流保持不变，电压稳定增加；第三阶段为恒功率段，该过程充电功率保持恒定；第四阶段为恒压段，充电电流不断减小，直至充满。在充电恒压段，电池能量E随时间t变化的图像为（　　）
A．B．C．D．
4．如图甲所示，电源工作时输出的总功率恒定不变，R1＝10Ω。在移动滑动变阻器R2的滑片P时，电流表A的示数I与电流表A1的示数I1之间变化关系如图乙所示。根据图中信息判断，下列说法中正确的是（　　）
A．当滑片P向右移动时，电流表A的示数逐渐增大
B．当滑片P向左移动时，电源的输出电压逐渐增大
C．电源工作时每秒钟消耗的电能始终为5J
D．当电流表A1的示数为0.5A时，R2＝12.5Ω
5．两个定值电阻R1、R2并联在电路中，如图甲所示，通过它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示。闭合开关S，经过相同的时间，R1、R2消耗电能之比为（　　）
A．1：3 B．3：1 C．1：9 D．9：1
6．智能手机耗电达到一定量时，会自动提示用户采用“省电模式”，在这种模式下，可延长电池的供电时间，原因是（　　）
A．降低了电池的输出电压 B．减小了电池的输出电流
C．减小了电子线路的电阻 D．增大了电池的输出功率
7．如图甲是一种电热膜，工作时能自动控温。其构造是在绝缘薄膜表面，将多条薄的导电墨线两端与金属导线相连，如图乙。该电热膜的额定电压为220V，导电墨线电阻随温度变化图象如图丙，有关电热膜说法不正确的是（　　）
A．导电墨线间以并联的方式连接
B．若实际电压小于220V时，温度稳定后的实际功率小于额定功率
C．工作时通过导电墨线的电流会改变
D．当温度到达t0并继续升温时，发热功率会急剧增大
8．标有“6V 1.5W”的灯泡，通过它的电流随其两端电压变化的物理图象如图所示，若把这只灯泡与一个10Ω的定值电阻串联起来，接在电压为6V的电源两端。则下列说法中正确的是（　　）
A．此时该灯泡的电阻为24Ω
B．此时通过定值电阻的电流为0.25A
C．此时电路的实际总功率为1.2W
D．此时灯泡的额定功率为0.8W
9．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12min，
则电能表的圆盘转了640转
D．该电能表所在家庭电路短时间内允许的最大总电功率为2200W
10．某电饭锅具有高温挡和低温挡两个工作挡位，其简化电路如图甲所示，R2＝24R1，高温挡的功率为1100W，单独接在家庭电路中，仅用低温挡工作一段时间后，电能表转盘转过44转，则（　　）
A．这段时间长为3分钟
B．低温挡时R1的功率为44W
C．低温挡时的电流为0.2A
D．R2的电阻为1100Ω
11．小金利用如图甲所示电路（未连接全），测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率，下列说法错误的是（　　）
A．将图中EC接线柱用导线相连后该电路能测量小灯泡额定功率
B．闭合开关后，电压表的读数如图乙，则滑动变阻器滑片应向B端移动
C．当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图丙，则小灯泡额定功率为0.75W
D．实验还可得知，小灯泡的实际功率越大，小灯泡越亮
12．如图是“探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关”的实验装置。将两根阻值不等的电阻丝R1、R2串联后分别放入两个透明容器中，并封闭等量的空气。通电前，A、B两个U形管内的液面相平。接通电源一分钟后，通过R1、R2的电流分别为I1、I2，则（　　）
A．I1＞I2，B管中的液面较高
B．I1＜I2，A管中的液面降低
C．I1＝I2，B管中的液面较高
D．I1＝I2，A管中的液面较高
13．如图所示装置中，甲、乙两个完全相同的烧瓶中分别装有质量、初温都相同的煤油，烧瓶中的电阻丝分别为R甲、R乙（其中R甲＞R乙），瓶塞上都有相同的玻璃管。小周用该装置探究“电热多少与哪些因素有关”实验，其中错误的是（　　）
A．该装置可探究“电热多少与电阻大小有关”
B．该装置无法完成“电热多少与电流大小有关”
C．该探究实验中运用了控制变量法、转换法
D．通电时间相同，玻璃管内液柱高低关系为h甲＞h乙
14．如图所示，电路中R的阻值已知，小灯泡额定电压为2.5V，在不拆电路的情况下能测出小灯泡额定功率的是（　　）
A． B．
C． D．
15．将一台“220V100W”电视机，一个“220V100W”节能灯，一个“220V100W”空气加热器，分别接到220V的电源上，在相同的时间内，电流通过它们产生的热量最多的是（　　）
A．空气加热器 B．电视机
C．节能灯 D．一样多
16．电流通过导体会将电能转化为热能，这是电流的热效应。下列用电器利用电流热效应工作的是（　　）
A．电视机 B．电冰箱 C．平板电脑 D．电饭煲
二．填空题（共15小题）
17．如图是夏天家庭常用的电驱蚊器，接通电源后，电热棒发热，整个房间里很快能闻到驱蚊液的气味。发热棒发热是利用了电流的 效应，如果不加热，在房间里就很难闻到驱蚊液的气味，说明温度越高，　 　。
18．如图所示，是电路元件甲和标有“2.5V1.25W”字样的元件乙的电流与两端电压关系的图象。若把甲和乙并联后接在电压为2V的电源两端，乙的实际功率是 W，电路工作10分钟消耗的电能是 J；若把甲和乙串联在电源电压为3V的电路中，电路中的电流为 　
　 A，甲的实际功率是 　 　W，前后两次电路消耗的电功率之比为 　 　。
19．如图所示分别是小荷家10月1日和11月1日电能表的示数。结合表盘上的信息可知，小荷家10月份消耗的电能为　 　，该电能表指示灯闪烁每800次消耗的电能是　 　。电能表短时间工作时的电流不应超过　 　A。
20．如图甲是一款多功能电暖器，其内装有导热油，转动旋钮可实现高、中、低不同挡位之间的切换。图乙是其内部电路原理图，其中四个发热电阻阻值相同，已知中温挡额定功率为1000W。
（1）电暖器是利用电流的 　 　效应来工作的。
（2）电暖器低温挡工作时，开关应处于 　 　位置（填“1”“2”或“3”）。
（3）电阻R的阻值为 　 　Ω。
21．有些家庭的电视机在不观看时没有切断电源，仍然处于待机状态。若电视机待机功率为10W，一天待机20h，则一天内待机消耗的电能为　 　kW h，30天电视机待机消耗的电能可供一盏25W的电灯正常工作　 　h。
22．如图甲所示，两个灯泡串联在电路中，电源电压为6V，L1的额定电压为3V，L2的额定电压为2V．通过两个灯泡的电流与其两端电压的关系如图乙所示。闭合开关后，当滑动变阻器的滑片滑至中点时，其中一个灯泡正常发光，另一个不损坏。正常发光的小灯泡是　 　，其额定功率为　 　W，滑动变阻器的最大阻值是　 　Ω。
23．如图是一个电烤箱的工作原理图，它用一个旋转开关可以实现高温挡和低温挡的工作要求，转动开关旋钮可以将左边缘相邻的两个触点与右边缘的金属板同时连通。
（1）如图示位置，旋钮将金属触点①②与右边的金属板连通，则电热器处于 　 　挡工作。
（2）若在电路中A、B、C三处选择一处安装一个“限高温开关”保护电路，则此开关应安装在
　 　处。
（3）电烤箱高温挡的额定功率为1000W。该电烤箱在高温挡工作10分钟消耗电能 J。
24．如图是某品牌无人机，由锂电池供电，采用4个电动机带动旋翼转动，如表是部分飞行参数，若空气阻力忽略不计。
指标 参数
质量 1100克
每个电动机 额定电压 10伏
额定电流 5安
最大上升速度 运动模式 5米/秒
普通模式 4米/秒
（1）无人机落地断电后，旋翼还会继续转动一会儿，这是因为旋翼具有 　 　。
（2）无人机飞行时，4个电动机正常工作时的总电功率为 。
（3）无人机在运动模式和普通模式下，都在竖直方向上匀速下降，其受到的升力分别为F1和F2，则F1 F2。（选填“大于”、“小于”或“等于”）
25．某同学利用标有“6V、6W”的灯泡L1和“6V、3W”的灯泡L2进行实验。
（1）如图甲所示：A、B分别为通过灯泡L1和L2中的电流随两端电压变化关系的曲线。现将两灯连入图乙所示电路中，使其中一个灯泡正常发光时，电路消耗的总功率为 W。
（2）如图丙所示，L1、L2两灯接在12V的电路中，欲使两灯都正常发光，且电路中消耗的功率最小，应是图丙中四种接法中的哪一种接法 ，此时电路消耗的总功率为 W。
26．如图为某智能保温杯垫的外观和电路图。使用时，在杯中装入一定量的水，闭合开关S1、S2，杯垫的电功率为16W，水温逐渐升高。当水温达到55℃时，温控开关S2自动断开，杯垫的电功率减小至4W，水温保持55℃左右不变（不计温度对电阻的影响）。则R2的阻值为 　 　Ω；若杯垫对水的加热效率为75%，则把200g水从25℃加热至55℃需要 　 　秒。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
27．小科设计了如图所示的实验装置研究“电流的热效应与电阻大小的关系”。
（1）电路采用这种连接方式，可以控制相同的因素有 　 　。
（2）闭合开关后，密闭烧瓶内的空气被加热，他观察到甲气球先鼓起来。则二个电阻的大小关系是
R1　 R2。
28．小明观察了小区入口的车辆出人自动控制闸，发现当车牌被识别系统识别后，绿灯亮，栏杆抬起，车辆通行。于是他设计了如图所示的模拟电路，车牌识别成功相当于图中开关S闭合。
（1）已知该电路电源电压为12伏，指示灯L工作时的阻值为5欧，滑动变阻器接入电路的阻值为15欧，线圈阻值不计。闭合开关后，线圈吸住铁柱时，线圈中的电流为 　 　安，指示灯的功率为 　 　瓦。
（2）若电源电压下降，栏杆不能抬起。除了更换电池外，请你再写出一种能使栏杆正常抬起的方法：　 　。
29．目前许多校园都装上了直饮水设备，如图为某品牌直饮水机的部分参数，回答下列问题：
**品牌直饮水机部分参数
额定电压 220V
额定功率 2.2kW
热胆容量 13L
（1）饮水机正常工作时的电流是 安。
（2）饮水机正常工作30分钟，消耗 kW h的电能。
30．某项目小组设计并制作了电热加湿器，如图所示是其电路图。电热丝R1为定值电阻，R2为湿敏电阻，其阻值会随着环境湿度的变化而变化。
（1）加热仓中的水加热至沸腾后从蒸汽出口喷出，在空气中形成“白气”，“白气”是 （填物态变化）形成的。
（2）当空气湿度增加时，电热丝R1功率减小，则R2的阻值随着湿度的增加而 （填“增大”、“不变”或“减小”）。
31．物理兴趣小组的同学，为了探究滑动变阻器的电流、电压关系，按照如图甲的电路进行实验。组装好电路后，闭合开关，让滑片P从最右端开始向左滑动，测量滑片到最右端的距离X，同时观察电压表、电流表的示数，记录数据并绘制图象。电压表读数U与X的关系如图乙所示，电流表读数I与X的关系如图丙所示。则电源电压为 ，滑动变阻器原先的总电阻为 。若电流表的量程为0～3A，则此电路的最大功率可达 。
三．实验探究题（共11小题）
32．小明利用两个灯泡，探究“影响电流做功多少的因素”。如图a。电源由四节干电池串联，每节电压恒为1.5V，灯L1额定电压为3.8V，灯L2额定电压为2.5V。
（1）L1、L2两灯应选择电阻 （选填“相同”或“不同”）的白炽灯泡，连接电路后闭合开关，调节滑动变阻器，应比较两灯泡亮暗和电压表示数。总结发现：两灯串联时，通过灯泡的电流相等，电压越高，相同时间内电流做功越多，灯泡就越 （选填“亮”或“暗”）。
（2）小明为测出L1灯的额定电功率，在原电路中串联一只电流表如图b，正确连接电路后闭合开关，记录5组实验数据在下表中，同时还记录了小灯泡的亮度变化情况，请仔细分析实验数据和实验现象，得出所分析的结论：
实验次数 1 2 3 4 5
电压（V） 3 3.2 3.8 4 4.2
电流（A） 0.28 0.29 0.31 0.32 0.33
电功率 0.84 0.928 1.178 1.28 1.386
亮度 暗→亮
结论：小灯泡的亮度由 （选填“实际功率”或“额定功率”）决定。
33．用图甲电路研究电热与电流的关系，若要比较不同设定电流值时的电热多少，调节电流大小过程中，电热丝已经开始加热，因而会影响实验的准确性。为解决这一问题，小明设计图乙电路进行研究。图中电路包括调试电路和实验电路，R1和R2是阻值都为20欧的电热丝，R2放置在装有煤油的保温容器中。实验中通过调试电路，使电热丝R2在调试过程中不发热。实验步骤如下：
①用数字温度计测量并记录装有R2的保温容器内煤油的温度。
②将开关S与“1”连接，调节滑动变阻器，直至电流表示数为0.2安。
③将开关S拨至“2”，使R2工作50秒，断开开关S，测量并记录温度计示数。
④再将电流值分别设定为0.3安、0.4安、0.5安、0.6安，重复上述步骤。记录相关数据，并计算每次升高的温度Δt（Δt可反映电热的多少），整理Δt、I2的数据如图丙。
（1）将步骤③中通过温度计的示数来反映电阻产生的热量多少，其中涉及到的实验方法是：　 　。
（2）通过图丙中画出的Δt与I2的关系图像可以得出什么结论：　 　。
（3）小科想改变电热丝阻值，用上述实验中设定的电流值，继续研究电热与电流的关系：保持R1不变，将R2更换为30欧的电热丝，重复上述步骤。他的做法是否合理并说明理由：　 。
34．在测定“小灯泡电功率”的实验中，小明所在的实验小组用的电源电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω。他们所设计的实验电路如图1所示。
（1）在连接电路时，开关应处于 状态，电流表的量程应选0～　 　A。
（2）请你用笔画线代替导线，按照电路图将实物电路补充完整。（导线不能交叉） 。
（3）小刚同学闭合开关，移动滑片P到某一点时，电压表示数（如图2所示），若他想测量小灯泡的额定功率，应将图中滑片P向 　 　（选填“左”或“右”）端移动，使电压表的示数为2.5V。
（4）小丽同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图3所示的I﹣U图像，根据图像信息，可计算出小灯泡的额定功率是 　 W。
35．某同学在探究“小灯泡发光时的亮度与电功率关系”的实验中，所用电源电压是4V，小灯泡的额定电压是2.5V，小灯泡两端允许加的最大电压为额定电压的1.2倍。
（1）请将图甲的实验电路连接完整。
（2）实验中，观察到小灯泡开始发光时，电压表的示数是0.5V。关于电压测量点的选择有如下三种方案，最佳方案应选用 　 　（选填字母）。
A.1.0V、2.5V、4.0V B.0.5V、1.0V、1.5V C.2.0V、2.5V、3.0V
（3）完成电路连接后，闭合开关，电流表和电压表均有示数，但灯泡不亮，接下去首先应进行的最合理操作是 　移 　。该同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图乙所示的图像。他想利用有关数据求出小灯泡的电阻，于是分别选取不同电压时的电流，算出了小灯泡不同的电阻并取平均值作为小灯泡的电阻。你认为该同学求小灯泡电阻的做法是否正确？并说明理由 　 　。
36．在“测量小灯泡的电功率”实验中，已知小灯泡额定电压为2.5V，正常工作时电阻约为12Ω。现有器材：电源（电压为6V保持不变），电流表，电压表，开关、导线若干，另有两种规格的滑动变阻器可供选择：R1（50Ω 2A）、R2（10Ω 1A）。
（1）本次实验中应选择的滑动变阻器是 　 　（填“R1”或“R2”）。
（2）小朱同学连接了如图所示电路，该电路中存在一处连接错误，只要改接一根导线就可以使电路连接正确，请你把接错的那一根导线找出来打上“×”，再用笔画线代替导线画出正确的连接。
（3）实验小组多次改变滑动变阻器滑片的位置，并根据实验数据画出了小灯泡的I﹣U关系图像如图所示，由图像可知，小灯泡的额定功率P额＝ 　 　W，同时发现小灯泡的I﹣U图像不是一条直线，原因是 　 　。
37．探究电流热效应的影响因素。
（1）用如图1所示的装置探究电流通过导体产生的热量与 　 　的关系。相同烧瓶内装满了煤油。为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与R2的阻值应 　 　（选填“相同”或“不同”）。
（2）通电一段时间后，甲、乙两烧瓶中玻璃管内液面均有上升且高度始终保持一致，则故障原因可能是 　 　。
A.R0发生断路 B.R0发生短路
（3）小龙用如图2所示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流I的关系图象。根据焦耳定律可知，如图3中能正确反映h﹣I关系的是 　 　。
38．在“测小灯泡额定功率”的实验中，提供的器材有：电压恒为4.5V的电源，额定电压为2.5V的待测小灯泡（电阻约为8Ω），电流表，电压表，开关和导线若干，标有“30Ω 2A”的滑动变阻器R1和标有“5Ω 1A”的滑动变阻器R2。
（1）实验电路如图甲所示，请选择合适的量程，并用笔画线代替导线在图甲中将电路连接完整。
（2）本实验选择的滑动变阻器是 　 　（填“R1”或“R2”）。
（3）实验结束后，小宁认为没有电流表也能测出小灯泡的额定功率。于是他找来了另一个电源（电压恒为8V）、一个额定电压为6V的小灯泡L1和一个阻值为20Ω的定值电阻R0等器材，设计了如图乙所示的电路，并完成了实验。实验过程如下：
①断开开关S1，闭合开关S、S2，移动滑片P，使小灯泡L1正常发光。
②断开开关S2，闭合开关S、S1，保持滑片P位置不变，读出电压表的示数为1.6V。
③小灯泡L1的额定功率为 　 　W。
39．小科利用图甲所示的电路测量小灯泡的额定功率，已知小灯泡的额定电压为2.5V。
（1）闭合开关后，应将滑片P由最大阻值处缓慢向 　 　端移动（填“A”或“B”），使小灯泡逐渐变亮。
（2）继续移动滑片P，使电压表示数为2.5V，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定电功率为
　 W。
（3）实验时，由于操作失误，在未断开开关的情况下，直接将亮着的小灯泡从灯座上取出，发现电压表的示数 　 　（填“变大”、“变小”或“不变”）。
（4）在没有电流表的情况下，用如图丙所示的实验电路，也可以测出小灯泡的额定功率。已知小灯泡的额定电压为U额，定值电阻的阻值为R，实验步骤如下：
①只闭合开关S、S1，调节滑片，使电压表示数为U额。
②保持滑片位置不变，只闭合开关S、S2，此时电压表的示数为U。
可知小灯泡的额定功率P额＝　 　（用U额、U和R表示）。
40．小科利用两节新干电池、滑动变阻器（1安 20欧）、电压表 （0～3V）、电流表（0～0.6A）、额定电压为2.5V的小灯泡、定值电阻（5欧、10欧、15欧）各一个、开关和导线若干进行电学实验。
（1）为了测量小灯泡的电阻，请用笔代替导线，完成图甲中电路连接。当小科连接好最后一根导线时，小灯泡立即发光。请你指出他在实验操作中的不当之处 　 　。
（2）小科掌握正确操作后，闭合开关，移动滑片，进行了多次实验测得数据如下表。通过数据分析，此小灯泡的额定功率为 　 　。
序号 1 2 3 4 5
U/V 1.0 1.5 2.0 2.5 2.8
I/A 0.2 0.21 0.22 0.25 0.26
灯泡亮度 不亮 微光 微亮 亮 很亮
（3）小科认为根据提供的器材还可以探究电流与电阻的关系。于是他将小灯泡换成5欧的定值电阻，闭合开关，滑动滑片，此时，电流表读数如图乙所示。然后分别换上10欧、15欧的定值电阻，滑动滑片至适当位置，重复上述操作。其中的“适当位置”是指 　 　。
41．小明利用图甲电路研究“电流与电压的关系”。其中R为定值电阻，电源电压恒定为U。小明在连接好电路后，先将滑动变阻器移到阻值最大处，再闭合开关，移动滑动变阻器，记录实验数据，绘图得到图乙中的直线a。
（1）在本实验中，滑动变阻器的作用是 　 　。
（2）分析图乙的直线a，可以得出结论：　 　。
（3）当电流由I1逐渐增大到I2的过程中，小明通过绘制网格将图乙进行处理：分出6块区域，面积分别为S1﹣S6。
①当电流为I1时，电阻R的实际功率可以用图乙中的面积 　 　表示。
②电流由I1逐渐增大到I2的过程中，滑动变阻器的实际功率变化量ΔP＝　 　。
42．项目化学习小组以“校园直饮水机结构探秘”为主题，开展了项目化实践活动。
【项目一】水的净化
（1）如图甲为水的净化过程，得到直饮水需经过①②③三个步骤，步骤②相当于 　 　实验操作。
【项目二】加热原理
（2）现用电热片a、b接入图乙电路模拟电热开水器的电路。已知电热片a、b的阻值为2Ω或18Ω，但因铭牌不清无法确定，项目化小组同学利用图乙确认电热片阻值大小。已知电源电压恒为6V，变温油墨纸片温度升高到一定值时红色会褪去。将红色油墨纸片同时放在a、b上面，闭合开关S，发现b上的油墨纸片红色先褪去，则b的阻值为 　 　Ω；
（3）根据上述实验结果，计算图乙电路的加热功率为多少？
【项目三】热交换器设计
项目化小组的同学想到，将电热开水器中的开水变成温开水，需要冷却放热。若将冷却放出的热量利用起来，用于提高进电热开水器前水的温度，可以节约电能。于是小组同学设计如图丙所示的方案。
（4）该方案用波纹管比直管冷却效果更佳的原因是 　。
【项目四】节能效果
（5）校园直饮水机就是采用上述热交换的方式，使进水管的常温自来水从20℃变成80℃的热水，再通电加热至100℃。要得到10kg的100℃开水，相较于将20℃的自来水直接烧开，可节约电能多少J？[不计热量损失，（kg ℃）]
四．解答题（共10小题）
43．小敏家住某5层公寓楼中的4楼，当他在1楼按下楼道灯开关，5盏“220V10W”的楼道灯全部点亮，然后延时60秒均自动关闭。他正常每登一层楼所需时间为12秒。小敏意识到楼道灯这样的工作方式有些浪费电能，对楼道电路进行设计，改进电路如图，K为启动延时开关，S为感应跳转开关，K按下时S接通触点1、2，S感应到人到2楼，跳转至触点2、3，感应到人到3楼，跳转至触点3、4……跳转后若20秒后感应不到人，则K断开。
（1）按照原先楼道灯的工作方式，小敏正常上楼回家一次，
楼道灯一共消耗多少电能？
（2）改进后的方案中，S跳转前后，通过启动延时开关的电流大小
　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”），小敏正常上楼
回家一次，比原来节约多少电能？
44．电热桌垫在冬天很受欢迎（如图甲）。某校综合实践活动小组的同学探究了它的原理，查看说明书后发现：该电热桌垫由12伏电源供电，发热部分由R1和R2组成，调温挡有关、低温、高温三挡，已知两图中R1均为8欧，R2均为2欧。
（1）按如图乙的电路，当S1闭合、S2断开时，电热桌垫处于 　　挡（选填“关”、“低温”或“高温”）。
（2）图乙中该电热桌垫低温挡时消耗的功率是多少瓦？
（3）若该电热桌垫实际电路如图丙，现电热桌垫处于低温挡，开关S1闭合，S2　 　（选填“断开”或“闭合”）。
（4）图丙中当电热桌垫处于高温挡时，求20分钟内产生的热量是多少焦？（不考虑温度的变化对电阻的影响）。
45．在学校创新比赛中，小龙设计了一个多挡位电热水器。其工作电路图如图甲所示，R1和R2是两根电热丝，旋转开关如图乙所示，内有一块绝缘圆盘，圆盘的边缘共有10个金属触点（触点编号与电路图对应，编号相同的触点用导线连接）。可以绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，可以将相邻的触点连接。当旋钮上的箭头指向图中位置D，金属滑片将1、2两触点接通，同时另一端也将3、4两触点接通。旋钮上的箭头指向A、B、C、D不同位置时，可以实现四挡的加热功率。他设计的四挡加热功率如表所示：
温度挡位 高温 中温1 中温2 低温
加热功率/W 1100 660
（1）旋钮上的箭头指向D位置时，电热水器处于高温挡，两根电热丝 　　。（选填“串联”或“并联”）
（2）若四挡加热功率依次递增，计算电热丝R1和R2的阻值各是多少？
（3）该电热水器低温挡时的加热功率是多少？
46．某学习小组开展“水位自动报警器”的设计与制作项目化活动，主要包括研制标准、设计阶段、制作阶段、展示评价四个环节。
【研制标准】在明确项目任务后，教师组织学生讨论“一个优质的水位自动报警装置应该达到哪些要求？”这一问题，大家一起制定了如表的项目成果评价表。
评价指标 优秀 良好 待改进
指标一：报警提示 在水位上升到警戒线时，能通过电铃发声和指示灯发光报警 在水位上升到警戒线时，能通过电铃发声或指示灯发光报警 在水位上升到警戒线时，不能通过电铃发声和指示灯发光报警
指标二：适用场景 可自由调节报警水位高度 可通过拆装结构调节报警水位高度 无法调节报警水位高度
【设计阶段】子任务1：电路设计与连接
提供的材料：导线、电源（3V）、开关、小灯泡（额定电压为2.5V，额定电流为0.3A）、电铃（额定电压为2.5V，额定电流为0.2A）、滑动变阻器（20Ω，0.6A）、电压表（0～3V）、电流表（0～0.6A）。
小组成员利用以上元件设计如图甲所示的电路图。
在子任务1中所连接的电路是在闭合开关时，通过调节滑动变阻器阻值，使指示灯正常发光报警。小科提出可以利用泡沫浮力柱的沉浮装置替代原电路的开关，实现电路的通断。
子任务2：设计在水位上升时能够报警的机械结构小组设计的最终方案如图乙所示。该沉浮装置总重50g，自下而上包括125cm3立方体泡沫浮力柱、10cm高的塑料连杆、16cm2的铜片（厚度忽略不计），原闸刀开关调整为触点开关，铜片与触点开关相连。
【制作阶段】根据产品设计图，绘制所需板材的尺寸，切割材料并进行组装。最后进行成品测试，准备高为20cm柱形容器，调整触点开关的高度，当水位达到12cm时实现水位自动报警功能。
请计算：
（1）在子任务1中的电路中，小灯泡正常工作时的电功率。
（2）在子任务2中的机械结构中，该沉浮装置漂浮在水中时，在水下的深度是多少？
（3）在设计制作过程中，若水位达到12cm时能实现水位自动报警功能，触点开关距离容器底的理论高度是多少？
【展示评价】
（4）根据“评价表”，上述报警器只能评为“良好”。要达到“优秀”，你对图乙设计会作如何修改？
47．如图1所示为某品牌煮茶器，具有手动、自动、关闭三个挡位，其铭牌参数如表所示：
产品名称 煮茶器
产品型号 ZCQ—A10X3
额定电压 220V
额定频率 50Hz
额定容量 1.0L
额定功率 600W
（1）煮茶后在壶盖的内侧有大量水珠，这是水蒸气 　液化　（填物态变化名称）形成的。
（2）煮茶器正常工作时，电路通过的电流多大？（精确到0.01）
（3）煮茶器使用自动挡位工作时，该煮茶器一直间断性加热，某次煮茶过程，小组人员经过测量后绘制了如图2所示的工作图，求这次煮茶共需要消耗多少电能。
48．冬季，德绒发热、石墨烯黑金、远红外等宣传语铺天盖地。市面的“自发热”产品主要有3类，专家对此做出解读。
A类：当环境中水分子被纤维吸引结合后，分子动能降低，通过能量转换产生吸湿发热现象，材料一般以改性腈纶、涤纶为主。
B类：用热辐射吸收较好的材料形成远红外纤维，或将材料涂在表面。它能吸收环境或人体发出的热量，以远红外线的形式辐射出来。
C类：在面料中加入导电纤维，如石墨烯纤维等，外接电源对其充电，服装就会发热。
（1）A类常用的材料属于 　 　（选填“天然材料”或“合成材料”）区分涤纶和蚕丝的简单方法是 　 　。
（2）B类本质上是吸收外界的热量，而非纺织品本身发热。维持体温的能量主要来自于人体细胞中发生的 　 　作用。
（3）石墨烯是由碳原子构成材料，C类产品在发热过程中是利用了石墨烯的 　 　性，实现电能转化为内能。
（4）专家指出，衣物保暖最重要的是看蓬松性和厚度。蓬松且有厚度的衣物因有大量空气起隔热作用，保暖性才好。因此，不要偏听偏信、盲目跟风。你能解释市场上火爆的德绒内衣表面为什么特别毛茸茸？　 　。
49．如图甲为陶瓷电煎药壶，其简化的工作电路如图乙所示，电源电压为220V，S1为单刀双掷开关，R1和R2均为电加热丝。电煎药壶刚开始工作时先用武火挡快速加热，当药液的温度达到98℃时自动跳到文火挡慢熬，药液熬制一段时间后自动跳到保温挡防止药液烧干。已知电煎药壶在220V电压下正常工作时，武火快速加热功率为500W，文火慢熬功率为100W，某次煎药时药液的温度与电煎药壶工作时间的关系图像如图丙所示。
（1）根据题意可知，当单刀双掷开关S1拨到“2”位置，同时开关S2　 　（填“闭合”或“断开”）时，电煎药壶处于武火挡。
（2）求电加热丝R1的阻值。
（3）求电煎药壶处于保温挡时的功率。
（4）分析图像可知，电煎药壶武火加热前半段时间对药液的加热效率 　 　（填“大于”“小于”
或“等于”）后半段时间的加热效率。
50．自然界中有许多“电鱼”，它们身体中的发电器官能产生电。研究表明，某电鱼在水中放电时（图1），身体AB段可看成电源和电阻（R1）两部分串联而成，其余部分和水的电阻为R2，它们共同构成闭合电路，简化电路如图2所示。电鱼放电时的电压（即电源电压）为U，电阻R1＝1.0×104欧。为获得U的大小，研究人员通过在水里加入氯化钠来改变R2，得到A、B两点间电压UAB和电路中电流I的关系，如图3所示。电鱼每次放电电压视为相同，电鱼电阻不变。
请回答。
（1）向水里加入氯化钠，目的是 　 　（填“增大”或“减小”）电阻R2。
（2）求电鱼放电时电压U的大小。
（3）当R2＝1.0×104欧，求电鱼放电时R2的电功率P2。
51．小明参加学校项目化学习挑战赛——设计制作“恒温热水壶”。
【项目设计】：如图所示为小明设计的电路图，其中L1、L2为完全相同的两个电磁铁，压敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小，可感知水量；热敏电阻R2的阻值随温度的升高而降低，可感知水温。一开始开关S闭合，水沸腾后，开关S会自动断开。水温下降至设定温度，电路进入恒温状态。开关S闭合，无弹力；当开关S断开后，通过相关元件，使弹簧产生向右拉力。
【项目解疑】：（1）开关S应接在图中的 　 　处（选填“A”，“B”、“C”）。
（2）若R0＝48.4Ω，900秒内电热丝工作P﹣t如图所示（后300秒电流通断时间比为
1：5），求这段时间内电热丝用于把水煮沸所消耗的电能。
【项目评价】根据以下评价量表，请你对该“恒温热水壶”进行等第评价，并说明评价理由：　 　。
等第指标 优秀 合格 待改进
指标一 能防干烧（即壶内无水，不能加热） 防干烧效果一般 不能防干烧
指标二 壶内的水必须先煮沸后才能自动恒温 壶内的水能煮沸但不能自动恒温 壶内的水不能煮沸
指标三 恒温的温度可以调节 恒温的温度不可以调节 壶内的水不能保持恒温状态
52．为吸引顾客，商场前的广场上经常会出现巨大的充气城堡，深受小朋友的喜爱。学校兴趣小组的同学认为充气城堡需要持续充气会浪费很多电，设计了一个如图甲所示的电路来实现智能充气。请回答下列问题：
（1）为达到智能充气的目的，需要在A处添加一个阻值随气压变化的电阻，使得气压较低时充气，气压较高时停止充气。根据要求接入电路中的电阻应选择图乙中的 　 　（选填“R1”或“R2”）。
（2）结合图甲电路，说明闭合开关后如何实现智能充气。
（3）当充气城堡的气压低至p0时开始充气，达到1.8p0时停止充气，如图丙所示，若充气机的功率为200瓦，请计算该充气城堡运行一天（按24小时算）消耗的电能。
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