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【筑基行动】中考科学一轮专项训练6 电功和电功率
一、选择题
1．下列关于家用空调额定电功率的估测中，最符合实际的是
A．1W B．10W C．100W D．1000W
【答案】D
【知识点】电器的电功率；电功率
【解析】【分析】家用空调属于大功率用电器，其额定电功率的大小与制冷量、能效比等因素有关。一般来说，普通家用壁挂式空调的额定功率在800W～1500W左右，柜式空调的功率会更大。
【解答】A、1W 的功率远小于空调的实际功率，故该选项错误。
B、10W 的功率远小于空调的实际功率，故该选项错误。
C、100W 的功率远小于空调的实际功率，故该选项错误。
D、1000W 符合家用空调的额定功率范围，故该选项正确。
故答案为：D。
2．某市场有甲、乙两种容积相同的电热水壶，额定电压均为220V，额定功率分别为800W和1500W。甲、乙均正常工作时，把同样多的、相同温度的水加热至沸腾(假设没有热量损失)，下列说法不正确的是( )
A．甲比乙消耗电能慢 B．乙比甲的工作电流大
C．甲比乙消耗电能少 D．乙比甲的工作时间短
【答案】C
【知识点】电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】A.功率表示物体消耗电能快慢；
B.根据分析；
CD.根据W=Pt分析判断。
【解答】A.电功率越大，则消耗电能越快， 则甲的功率（800W） < 乙的功率（1500W），因此甲消耗电能比乙慢，故A正确不合题意；
B.根据公式可知，二者工作电压相同时，甲的功率小，则甲的工作电流小于乙，故B正确不合题意；
C.根据W=Pt可知，在功率已知和时间未知的情况下，无法比较二者消耗电能多少，故C错误符合题意；
D. 把同样多的、相同温度的水加热至沸腾，则二者消耗的电能相等。根据W=Pt可知，在功率已知的情况下，乙的工作时间比甲短，故D正确不合题意。
故选C。
3．如图所示是小科家的电能表，由表盘信息可知（　　）
A．电能表是测量电功率的仪器
B． 当月小科家用电量为55467kW·h
C．该电能表允许通过的最大电流为10A
D． 每消耗1kW·h 电能， 指示灯闪烁1600下
【答案】D
【知识点】电能表参数的理解与电能的求法
【解析】【分析】根据家用电能表上各个参数的意义分析判断。
【解答】A. 电能表上标注的单位是 kW·h ，因此测量的是电能，而不是电功率，故A错误；
B. 电能表上显示的数字通常是累计用电量，而不是当月用电量，故B错误；
C.根据 10（40）A 可知， 该电能表允许通过的最大电流为40A，故C错误；
D.根据 “1600 imp/kW·h” 可知， 每消耗1kW·h 电能， 指示灯闪烁1600下 ，故D正确。
故选D。
4．如图是探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是 (　　)
A．甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
B．甲实验通电一段时间后，左边容器内空气吸收的热量更多
C．乙实验要保持两个电阻丝两端电压相等
D．乙实验中通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同
【答案】B
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】根据焦耳定律和控制变量法进行分析判断。
【解答】A、由图可知，甲两侧电阻阻值相同而电流不同，可知探究的是电热与电流的关系，故A错误；
B、甲左侧电阻连接在干路上，右侧电路在支路上，干路电流等于支路电流之和，可知左端电阻的电流更大，由可知，左侧产生的电热更多，空气吸收的热量更多，故B正确；
C、乙两次的电阻不同，探究的是电热与电阻的关系，由焦耳定律可知，应控制电流相等，故C错误；
D、乙中电流和通电时间相同，右侧电阻更大，由焦耳定律可知，右侧产生的电热更大，空气吸收的热量更多，故D错误。
故答案为：B。
5．某同学在创作比赛中设想：利用灯泡中的两根灯丝以及外接电路中的3个开关控制电路，如图。L1的阻值小于 L2，且通过灯丝的电流越大，灯泡越亮。则要使灯泡最亮应 （　　）
A．闭合开关S1、S2， 断开开关S3 B．闭合开关S1、S3， 断开开关S2
C．闭合开关S1、S2、S3 D．闭合开关S2、S3， 断开开关S1
【答案】C
【知识点】电阻和电阻的串联、并联；电功率计算公式的应用；电器的电功率
【解析】【分析】并联电路支路电压等于电源电压，干路电流等于总电流，并联电路各支路互不影响。
【解答】并联电路总电阻小于电路中任何一个电阻，由可知，电阻越小，电路的总功率越大，可知应将两灯丝并联。
故答案为：C。
6．某同学在做“调节灯泡亮度”的电学实验时，电路如图所示，电源电压恒为4.5V，电压表量程“0～3V”，滑动变阻器规格“20Ω1A”，灯泡L标有“2.5V1.25W”字样(忽略灯丝电阻变化)，在不损坏电路元件的情况下，下列判断正确的是（　　）
A．电路中电流变化的范围是0.18～0.5A
B．滑动变阻器阻值变化的范围是2.5～10Ω
C．灯泡的最小功率是0.162W
D．该电路的最大功率是2.25W
【答案】D
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析）（1）可以计算通过灯泡的最大和最小电流得到电路中电流的变化范围。灯泡两端的最大电压为额定电压，据此计算出最大电流；然后再根据电压表的量程确定灯泡的最小电压，进而计算出最小电流即可；
（2）根据计算出电流的最大和最小值，利用欧姆定律计算出对应的变阻器的阻值即可；
（3）已知电路的最小电流，根据公式PL小=I小2RL计算出灯泡的最小功率；
（4）已知电路的最大电流，根据公式P总大=I总大U总计算电路的最大功率。
【解答】A.灯泡的额定电流，
所以电路中电流最大值为Imax=IL=0.5A；
灯泡的电阻为；
根据电压表的量程0~3V可知，变阻器两端的最大电压是3V；
那么灯泡两端的最小电压为：UL'=U总-U变=4.5V-3V=1.5V；
则电路中的最小电流为：；
那么电路中电流变化的范围是0.3A～0.5A．故A错误；
B.当最大电流为0.5A时，滑动变阻器接入的阻值为：；
当最小电流为0.3A时，变阻器接入的阻值为：；
因此滑动变阻器的阻值变化范围为：4Ω~10Ω，故B错误；
C.灯泡的最小功率是 PL小=I小2RL=（0.3A）2×5Ω=0.45W，故C错误；
D.该电路的最大电功率为：P总大=I总大U总=0.5A×4.5V=2.25W，故D正确。
故选D。
7．如图是研究电热跟哪些因素有关的装置，将R1、R2两电阻丝 (R1>R2)分别密封在两只完全相同的烧瓶内，瓶内装入等质量的煤油。下列说法正确的是
A．该装置可以探究电热与电阻的关系
B．滑动变阻器的滑片向左移，两瓶中煤油温度上升更慢
C．闭合开关后，甲温度计上升比乙慢
D．烧瓶内选用煤油而不是水，原因是煤油比热容更小而升温慢
【答案】A
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）焦耳定律指出，电流通过导体产生的热量与电流的平方、导体的电阻及通电时间成正比，公式为Q=I2Rt。本实验中，两电阻丝串联，保证了电流I和通电时间t相同，仅电阻R不同，因此可以探究电热与电阻的关系。
（2）比热容反映物质的吸热能力，比热容越小，相同质量的物质吸收相同热量时，温度变化越明显。实验中选用煤油而非水，是因为煤油的比热容更小，升温更快，实验现象更易观察。
【解答】A、两电阻丝串联，电流和通电时间相同，电阻不同，符合探究电热与电阻关系的控制变量要求，故该选项正确。
B、滑动变阻器滑片左移，接入电路的电阻减小，电路电流增大，根据Q=I2Rt，相同时间内产生的热量增多，煤油温度上升更快，故该选项错误。
C、已知R1 >R2 ，串联电路中电流和时间相同，根据Q=I2Rt，R1 产生的热量更多，甲瓶中煤油吸收的热量更多，温度计上升比乙瓶快，故该选项错误。
D、选用煤油是因为其比热容小，吸收相同热量时升温快，实验现象更明显，而不是升温慢，故该选项错误。
故答案为：A。
8．生活中灯泡被烧坏经常发生在开关闭合的一瞬间，兴趣小组为了找到原因，将一个标有“36V，25W”的小灯泡接在电压为12V的恒压电源上（如图甲所示），闭合开关的瞬间（t＝0）利用传感器记录电路中电流随时间的变化情况（如图乙所示），利用高速摄影技术可以观察到前0.04s灯丝经历了从不发光、微微发光到逐渐变亮的过程；从第0.04s后灯泡逐渐变为稳定发光。下列说法错误的是（）
A．灯丝的实际功率先变小后不变
B．小灯泡稳定发光后实际功率为12W
C．灯丝从0～0.04s逐渐变亮，实际功率逐渐变大
D．开关闭合瞬间，灯泡的实际功率大于额定功率，所以容易烧坏
【答案】C
【知识点】电功率计算公式的应用
【解析】【分析】 电源的电压恒定，则小灯泡两端的电压不变，由图乙可知，通过灯泡的电流先减小后不变，由P=UI分析解答；用电器在额定电压下工作时的电功率叫做额定功率；闭合开关瞬间，电流最大，据此分析；灯丝从0～0.04s逐渐变亮，但由图乙可知，通过灯泡的电流逐渐减小，由P=UI分析解答。
【解答】A、电源的电压恒定，则小灯泡两端的电压不变，由图乙可知，通过灯泡的电流先减小后不变，由P=UI可知，灯丝的实际功率先变小后不变，故A正确；
B、实验过程中，当灯泡稳定发光时两端的电压等于电源电压12V，电流为1A，P=UI=12V×1A=12W，故B正确；
C、灯丝从0～0.04s逐渐变亮，但由图乙可知，通过灯泡的电流逐渐减小，由P=UI可知，灯泡的实际功率逐渐变小，故C错误；
D、闭合开关瞬间，电流最大，灯泡的实际功率最大，所以容易烧坏，故D正确。
故选：C。
9．图像是表征事物的一种方法。小艺用如图甲所示电路测定小灯泡的电功率，将滑片从b移至a，记录电压表与电流表的多组数据并描绘出如图乙所示的I-U图像。若图中面积S2表示灯泡的电流为I2时电灯消耗的电功率大小，则此时滑动变阻器所消耗的电功率可表示为（　　）
A．S1 B．S3 C． D．
【答案】A
【知识点】电功率计算公式的应用
【解析】【分析】根据长方形的面积公式S=ab和P=UI，结合P总=PL+P变分析判断。
【解答】 根据乙图可知，在灯泡的I-U图像中，纵轴是灯泡的电压U，横轴是通过灯泡的电流I。
根据长方形的面积公式S=ab和P=UI可知，面积S2表示当电流为I2时灯泡消耗的电功率；
根据P总=U总I总可知，电路的总功率P总对应图像中的面积S1 + S2；
根据P总=PL+P变可知，变阻器的电功率为：（S1 + S2）-S2=S1。
故选A。
10．两个白炽灯L1上标着“220V 80W”，L2上标着“220V 40W”。现把它们并联后接入220V的电路，下列说法正确的是（　　）
A．L1和L2 的电流之比是1：2
B．电路的总功率大于40W小于80W
C．L1的实际功率大于L2的实际功率
D．若将两只灯泡串联，灯L1会比L2更亮
【答案】C
【知识点】串、并联电路的电流特点；电功率
【解析】【分析】并联电路：各支路电压相等，等于电源电压；实际功率等于额定功率（U实 =U额 ）；总功率等于各支路功率之和。
串联电路：电流处处相等；由 P=I2R 可知，电阻越大，实际功率越大，灯泡越亮。
【解答】A、两灯并联在 220V 电路中，电压相等，由 得，不是 1：2，故该选项错误。
B、电路总功率 P总 =P1 +P2 =80W+40W=120W，大于 80W，不是 “大于 40W 小于 80W”，故该选项错误。
C、两灯并联时，实际功率等于额定功率，P1实 =80W，P2实 =40W，因此 L1 的实际功率大于 L2 的实际功率，故该选项正确。
D、灯泡的亮度由实际功率决定，因为P1＜P2，所以L1的实际功率小于L2的实际功率，串联后灯L2会变得更亮，故D错误。
故答案为：C。
11．标有“6 V 1.5 W”的灯泡，通过它的电流随其两端电压变化的物理图像如图所示，若把这只灯泡与一个 10 Ω的定值电阻串联起来，接在电压为 6 V 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24 Ω
B．此时通过定值电阻的电流为0.25 A
C．此时电路的实际总功率为1.2 W
D．此时灯泡的额定功率为0.8 W
【答案】C
【知识点】测定小灯泡的功率；小灯泡电功率的影响因素；电功率
【解析】【分析】 1）灯泡与定值电阻串联时通过它们的电流相等，电源的电压等于两者电压之和，根据串联电路的电压特点和欧姆定律得出等式，根据图象得出符合题意的电流和电压，根据欧姆定律求出灯泡的电阻，根据求出电路的总功率；
（2）额定电压下用电器的功率即为额定功率，与实际电压和实际电流无关。
【解答】AB.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，由可得，电源的电压为，即，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： ，故A错误；
C. 此时电路的实际总功率：，故C正确；
D.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。
故答案为C。
12．利用如图所示的电路测小灯泡的电功率，其中电源电压恒为3伏，小灯泡上标有“2.5伏，0.5瓦”字样，灯丝阻值会随着温度的变化而变化。根据实验获得的一系列数据绘制出了电路总功率.、小灯泡功率 、电压表 示数 、电压表 示数 随电流Ⅰ变化的图像。正确的是(　　)
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】串、并联电路的电流特点；串、并联电路的电压特点；影响电阻大小的因素；欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】串联电路总电压等于各用电器两端电压之和，电流处处相等。
【解答】A、灯正常工作时电流为，即电路中最大电流为0.2A，电路最大电功率为，故A错误；
B、灯泡的电阻随温度的变化而变化，由可知，灯泡的功率与电流不成正比，图像不是一条直线，故B错误；
C、当变阻器连入电路的阻值减小时，电路中电流增大，温度升高，灯电阻变大，灯两端分压变大，由U=IR可知，电压增加量随电流的增大而增大，即图像为曲线且电流越大、曲线越陡，故C正确；
D、总电压等于各用电器两端电压之和，由C可知，电流变大，灯两端电压变大，可知变阻器两端电压变小，即变小，故D错误。
故答案为：C。
13．如图甲所示，规格相同的烧瓶内装了相同质量的煤油，烧瓶内的电阻R1>R2，实验得到图乙所示的煤油温度与加热时间的图像，不计热量损失，下列说法正确的是（　　）
A．加热2分钟时，两瓶煤油吸收的热量相同
B．图乙中A表示R2所在烧瓶中煤油的温度变化情况
C．实验过程中，电阻R1的发热功率小于R2
D．为使煤油升温更快，甲图中滑动变阻器的滑片可向左移动
【答案】D
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】AB、规格相同的烧瓶内装了相同质量的煤油，烧瓶内的电阻R1＞R2，加热2分钟时，根据Q=I2Rt可知电阻所在的瓶子中煤油吸收的热量多少；从图乙可知A的温度变化量较大，根据Q=cmΔt可知，图乙中图线表示电阻所在烧瓶中煤油的温度变化情况；
CD、根据P=I2R可知实验过程中，电阻的发热功率大小；为使煤油升温更快，可让电路中电流变大，总电阻变小，据此方向滑动变阻器的滑片移动方向。
【解答】A、由图可知，两电阻串联，通过两电阻的电流相同，两个电阻丝的阻值不同，由焦耳定律可知，加热2分钟时，两电阻丝产生的热量不同，所以两瓶煤油吸收的热量不同，故A错误；
B、烧瓶内的电阻R1>R2，所以加热相同时间，电阻R1产生的热量大于R2产生的热量，则加热相同时间，R1所在烧瓶中煤油的温度变化快，所以图乙中A表示R1所在烧瓶中煤油的温度变化情况，故B错误；
C、烧瓶内的电阻R1>R2，所以加热相同时间，电阻R1产生的热量大于R2产生的热量，由可知，电阻R1的发热功率大于R2，故C错误；
D、由焦耳定律可知，电阻一定，加热时间一定时，电流越大，电阻丝产生的热量越多，所以为使煤油升温更快，甲图中滑动变阻器的滑片可向左移动，减小滑动变阻器的阻值，增大电路中的电流，故D正确。
故答案为：D。
二、填空题
14． 如图所示是我国自主设计、建造的全超导托卡马克核反应实验装置——东方超环(EAST)，可在1亿度超高温度下运行 10s时间。
（1）其能量产生原理与太阳类似，通过原子核　 　(填“聚变”或“裂变”)。
（2）核反应实验装置中，用通电线圈产生的磁场，将超高温等离子体约束在磁场中。由于线圈自身有一定的电阻，线圈中如果有大电流通过时，会产生很高热量的原因是：电流具有　 　(填“热效应”或“磁效应”)。
（3）东方超环的加热功率为1.2×10 2W，利用其发电的效率为30%，则工作5秒时间，发电量为　 　kW·h。
【答案】（1）聚变
（2）热效应
（3）5×105
【知识点】核裂变与核聚变；电功率计算公式的应用；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）根据太阳的能量来源解答；
（2）根据电流热效应的定义解答；
（3）根据W总=Pt计算东方超环产生的热量，然后根据W=ηW总计算发电量。
【解答】（1） 东方超环(EAST)的能量产生原理与太阳类似，太阳的能量来源于氢原子核的聚变反应（四个氢核聚变成一个氦核），因此EAST也是通过原子核聚变释放能量。
（2） 通电线圈由于自身电阻，当电流通过时会产生热量，这种现象称为电流的热效应。
（3） 东方超环产生的热量为：W总=Pt=1.2×1012W×5s=6×1012J；
则发电量为：W=ηW总=30%×6×1012J=1.8×1012J=5×105 kW·h 。
15．我国自主研发制造的“奋进号”发电机组，率先实现兆瓦级大功率稳定并网发电，入选2024年全球海洋能二十大亮点工程。
（1）潮汐发电过程中，涨潮阶段海水涌入水库，退潮阶段海水流出，某次退潮过程中海水重力做功2.0×10 焦，其中50%转化为电能，则本次退潮发电　 　焦。
（2）潮汐发电产生的电能通过电网输送到某同学家中。他家电能表上月末记录的示数是218.6千瓦时，本月末示数如图所示，这个月他家用电　 　千瓦时。他将电饭煲单独接入电路中正常工作30分钟，发现电能表指示灯闪了 1600次，此过程中电饭煲的电功率为　 　瓦。
【答案】（1）1.0×10
（2）100；1000
【知识点】电能表参数的理解与电能的求法
【解析】【分析】（1）发电量的多少等于总能与转化效率的乘积；
（2）电功率等于电能与时间的比值；
【解答】（1）；
(2)本月所用电能的大小=318.6-218.6=100kW·h；由电能表的示数可知，每闪3200次就消耗1度的电能，故闪1600次就说明其消耗了半度的电能，；
故答案为：（1）1.0×10 ；
（2）100；1000。
16．小明购买了一个智能加热杯垫，如图甲所示，让冬季喝热水更方便，为了解智能杯垫耗电情况，小明切断家中所有用电器，仅让智能加热杯垫加热牛奶：
（1）智能加热杯垫工作前后，电能表示数如图乙所示，这段时间内其消耗的电能为　 　kW·h。
（2）杯中牛奶为200g，牛奶温度升高40℃，已知牛奶的比热容4.0×103J/(kg·℃)，则牛奶吸收的热量约为　 　J。
（3）智能加热杯垫说明书中强调：“请勿将酸性饮料(如柠檬汁/果醋)直接洒在加热面板上，主要原因是酸性饮料中的　 　(填微粒符号)会与金属面板发生反应。
【答案】（1）0.1
（2）3.2×104
（3）H+
【知识点】热量的计算；电能表参数的理解与电能的求法；酸的化学性质
【解析】【分析】 （1）前后两次电能表的示数之差就是只能加热垫消耗的电能；
（2）根据吸热公式Q=cmΔt计算牛奶吸收的热量；
（3）根据酸的化学性质分析。
【解答】 （1）电能表的最后一个数字为小数部分，根据乙图可知，消耗的电能为32092.6kW h-32092.5kW h=0.1kW h；
（2）牛奶吸收的热量约。
（3）根据酸的化学性质可知，酸性饮料中含有H+，会与金属面板发生反应，腐蚀加热面板。
三、实验与探究题
17．某科学小组的同学们利用如图所示装置探究“电流与电压的关系”。
（1）在开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片移到　 　(填“A”或“B”)端。
（2）在闭合开关后，若发现电流表指针无偏转，电压表指针有较大偏转，若电路中只有一处故障，则可能是　 　。
（3）排除故障后进行实验，多次实验，记录实验数据如乙表。分析数据，可得出结论：　 　。
（4）完成实验后，老师让同学们根据各自测得的数据绘制I-U图像，图丙为小科和小宁绘制的图像。他们绘制的图像不同的原因可能是　 　。
【答案】（1）B
（2）定值电阻断路(或电流表短路)
（3）电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比
（4）两位同学实验所用的电阻大小不同(或两位同学的坐标轴每一格表示的电压、电流值不同等，合理即可)
【知识点】变阻器的原理及其使用；电路的动态分析；家庭电路的故障分析
【解析】【分析】（1）滑动变阻器的使用规则：在开关闭合前，滑动变阻器的滑片应移到最大阻值处，以保护电路。由图甲可知，滑片移到B端时，接入电路的电阻丝最长，阻值最大。
（2）电路故障分析：电流表无偏转说明电路断路，电压表有较大偏转说明电压表两端与电源连通，因此故障可能是定值电阻断路（若电流表短路，电压表仍会有示数，但电流表无示数也符合，不过定值电阻断路是更典型的情况）。
（3）实验结论推导：由乙表数据可知，电压与电流的比值始终为10 Ω，说明在电阻一定时，电流与电压成正比。
（4）I-U 图像差异的原因：I-U 图像的斜率为，图像不同说明斜率不同，即所用定值电阻的阻值不同；也可能是坐标轴每格表示的数值不同导致图像斜率看起来不同。
【解答】（1）在开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片移到B端，使接入电路的电阻最大，保护电路。
（2）闭合开关后，电流表无偏转、电压表有较大偏转，故障可能是定值电阻断路（或电流表短路）。
（3）分析乙表数据，可得出结论：电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
（4）绘制的 I-U 图像不同，原因可能是两位同学实验所用的电阻大小不同（或两位同学的坐标轴每一格表示的电压、电流值不同等，合理即可）。
18．小科做测定“小灯泡额定功率”实验时，所用器材有电压恒为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，滑动变阻器、电表、开关和导线。
（1）闭合开关，小科发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，故障原因可能是 ____ 。
A．灯泡断路 B．灯泡短路
C．滑动变阻器断路 D．滑动变阻器短路
（2）小科测得小灯泡在不同电压下的电流，在图乙中画出图线a，根据图像提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率P额＝ 　 　 W。
（3）根据曲线a小科发现小灯泡灯丝的阻值会随着温度的变化而变化，但不能直观判断“小灯泡电阻是随着温度的升高而变大还是变小”。老师建议他在图乙中再画出定值电阻曲线b，只要比较图乙中的A、B、C三点，就能比较出灯丝电阻随温度变化的情况。请简要说明小科的比较过程。　 　
（4）为能顺利完成该实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用____ 。
A．“10Ω 1A”的滑动变阻器 B．“20Ω 0.5A“的滑动变阻器
【答案】（1）A
（2）0.75
（3）由图知，b是定值电阻的图线，故A、B点电阻相同，C与A点的电压相同，由图知，C比A电流大，由欧姆定律可知，C比A电阻小，即C比B电阻小，即RC＜RA=RB，可知灯丝的电阻随温度升高而增大。
（4）B
【知识点】电流表、电压表在判断电路故障中的应用；欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用；小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】（1）故障：电流表没有示数，电压表有示数时的故障一般为：电压表测量对象断路；电流表有示数，电压表没有示数时的故障一般为电压表测量对象短路。电流表和电压表都没有示数，可能是电压表测量对象以外的部分断路。
（2）根据图像读出灯正常发光时的电流大小，再由P=UI计算电功率。
（3）b是一条直线，说明电阻不变，为定值电阻的图像，结合欧姆定律比较灯丝电阻与定值电阻的阻值大小关系，进而判断灯丝电阻的变化情况。
（4）串联电路总电压等于各用电器两端电压之和，电流处处相等，结合欧姆定律计算变阻器连入电路的阻值，从而确定合适的变阻器。
【解答】（1）A、灯泡断路，电压表串联进电路，阻值很大，电流很小，小于电流表的分度值，所以电流表没有示数，灯不会亮，电压表分压很大，约为电源电压，所以电压表有示数，故A正确；
B、灯泡短路，灯不会发光，电路仍为通路，电流表有示数，故B错误；
C、变阻器断路，整个电路处于断路状态，电压表和电流表均没有示数，故C错误；
D、变阻器短路，电路仍为通路，电流表有示数，电压表也有示数，为电源电压，故D错误。
故答案为：A。
（2）由图乙可知，灯两端电压为2.5V时，经过灯泡的电流为0.3A，可知灯泡的额定功率为。
（3）由图知，b是定值电阻的图线，故A、B点电阻相同，C与A点的电压相同，由图知，C比A电流大，由欧姆定律可知，C比A电阻小，即C比B电阻小，即RC＜RA=RB，即灯丝的电阻随温度升高而增大。
（4）由图甲可知，电源为4节干电池，电压为，灯两端电压为2.5V，变阻器两端电压为6V-2.5V=3.5V，电流为0.3A，则变阻器连入电路的阻值为，可知选择的是B。
故答案为：B。
19．小科在测定“小灯泡电功率”的实验中，电源电压恒为3V，小灯泡额定电压为2.5V。
（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于　 　(填“A”或“B”)端。
（2）小科连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P到某一位置时，电压表的示数如图乙，若要测量小灯泡的额定功率，接下来的操作是　 　。
（3）记录实验数据并在 U-I图像中描点，得到通过小灯泡的电流与它两端的电压关系图像如图丙。图中阴影部分面积S1表示小灯泡两端电压为1V时，小灯泡的实际功率。结合图像回答：小灯泡的额定功率为　 　W；实验过程中电源电压恒为3V，当小灯泡正常发光时，阴影部分面积S2表示的含义是　 　。
【答案】（1）B
（2）向左移动滑动变阻器滑片，直到电压表示数为额定电压 2.5V
（3）0.75；滑动变阻器的功率
【知识点】基本电路与电路图；串、并联电路的电流特点；串、并联电路的电压特点；测定小灯泡的功率
【解析】【分析】（1）在电学实验中，闭合开关前应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大端，以保护电路，防止电流过大损坏元件。
（2）小灯泡的额定电压为2.5V，需通过调节滑动变阻器使电压表示数达到额定值。若图乙中电压表示数低于2.5V，应减小滑动变阻器阻值即滑片向A端移动；若高于2.5V，则需增大阻值即滑片向B端移动，直至电压表示数为2.5V，此时可读取电流表示数并计算额定功率。
（3）图丙为U-I图像，小灯泡的实际功率是指用电器在实际电压下工作时的电功率，公式为。
【解答】（1）滑动变阻器分别连接左下和右上两根接线柱，要想滑片置于阻值最大处，即滑片置于B端。
（2） 图乙读数为1.2V，小于小灯泡的额定电压。根据串联分压原理，滑片向A移动来减小滑动变阻器阻值，滑动变阻器两端电压减小，此时小灯泡两端电压增大。
（3）根据图丙的U-I图像，额定电压2.5V对应的电流为0.3A，额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。
电源电压恒为3V，小灯泡正常发光时两端电压为2.5V，滑动变阻器分压为0.5V。S2的面积为电压与电流的乘积（即功率），因此表示滑动变阻器消耗的电功率。
故正确答案为：（1）B；（2）向左移动滑动变阻器滑片，直到电压表示数为额定电压 2.5V；（3）0.75；滑动变阻器的功率。
20．在“测定小灯泡的功率”实验中，小灯泡标有“2.5V”字样，电源电压为3V。
（1）请将图甲中的实物电路连接完整，要求连接完后可直接闭合开关进行实验。
（2）闭合开关后，移动滑片，电压表示数如图乙所示。为了测定小灯泡的额定功率，下一步应进行的操作是　 　。
（3）小黄通过多次实验，绘制出小灯泡的电流与电压 (I-U)关系曲线，并将图中区域划分为6个部分，面积分别记为S1至S6(如图丙所示)。当电流为I2时，图丙中　 　(用S1至S6表示)的面积可表示此时小灯泡的实际功率。
（4）根据图丙中的曲线，小黄还发现电压表示数与电流表示数的比值并非定值。产生该现象的原因是　 　。
【答案】（1）
（2）向右(或B)端移动滑片，使电压表的示数为2.5V
（3）S1
（4）小灯泡的电阻随温度的升高而增加(或改变)
【知识点】串、并联电路的电流特点；串、并联电路的电压特点；变阻器的原理及其使用；电功率计算公式的应用；小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】（1）滑动变阻器一上一下接进电路，通过改变连入电路中的有效长度来改变连入电路的阻值，连入电路的有效长度越长，说明连入电路的阻值越大。
（2）串联电路电流处处相等，电源电压等于各用电器电压之和，结合欧姆定律可知，电阻越大，其两端分压越大，据此判断变阻器滑片移动的方向。
（3）根据P=UI以及电路图中电压表的测量对象进行分析判断。
（4）根据电阻大小与温度有关进行分析。
【解答】（1）为了电路安全，在闭合开关要将变阻器的滑片移至阻值最大处，题中要求要求连接完后可直接闭合开关进行实验，可知此时滑片已经在最大阻值处，结合图像可知，应用导线将灯泡的右接线柱与变阻器的B接线柱相连，如图所示
。
（2）由图乙可知，此时灯泡两端的电压为1.8V，小于灯泡的额定电压，由串联分压的特点可知，要增加灯泡两端的电压，应减小变阻器两端电压，则需要减小变阻器连入电路的阻值，故应将滑片向右移，直至电压表示数为2.5V。
（3）由图甲可知，电压表测量的是灯泡两端的电压，灯泡的实际功率等于流过灯泡的实际电流与其两端实际电压的比值，即对应图丙中的。
（4）电压表示数与电流表示数的比值并非定值，说明灯泡的电阻在发生改变，原因是随着实验的进行，灯丝的温度逐渐升高，导致电阻发生改变。
21．某同学在验证“电流通过导体产生的热量与电阻、电流及通电时间的关系”时，采用了一种“变色测温贴”（产品介绍如图甲所示），电源电压为3V，常温下将测温贴贴在电阻上，利用变色测温贴变色所用的时间来判断导体产生的热量多少。请回答下列问题：
实验序号 变色所用的时间/s
R1 R2
1 9 18
2 12 24
3 21 42
（1）用导线将图乙中电路连接完整，要求连线不得交叉，滑动变阻器置于阻值最大的位置。
（2）要完成本实验除了图乙中所给的测量仪器外，还需要的测量仪器是　 　 。
（3）正确连接线路，闭合开关，R1处断路，若此时将一电压表并联在R1两端，则观察到电表的示数为　 　 。
（4）该同学整理数据得出“在通电时间相同时，电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比。”若实验序号2中的电流为1A时，R2所贴变色测温贴的变色时间为24秒，则当其他不变，仅电流变为2A，R2所贴变色测温贴的变色时间为　 　 。
【答案】（1）
（2）秒表或计时器
（3）3V
（4）6秒
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】 （1）根据实验要求，一般是将两个电阻（R1和R2）与滑动变阻器串联接入电路，电源电压为 3V。滑动变阻器要采用“一上一下”的接法，且滑片置于阻值最大位置。
（2）还需要的测量仪器根据焦耳定律Q=I2Rt，要研究热量与电阻、电流及通电时间的关系，电路中有电流表可测电流，还需要测量时间的仪器，所以还需要的测量仪器是停表。
（3）电压表的示数当R1处断路时，若将电压表并联在R1两端，此时电压表通过R2与电源相连，因为电压表内阻很大，电路中电流几乎为零，R2两端电压几乎为零，所以电压表测量的是电源电压，其示数为3V。
（4）变色时间计算根据焦耳定律Q=I2Rt，在通电时间相同时，电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比。当电流由1A变为2A时，电流的平方变为原来的4倍。因为热量与变色时间成反比（产生相同热量，时间越短说明产热越快），所以变色时间变为原来的。
【解答】（1）根据实验要求，一般是将两个电阻（R1 和 R2）与滑动变阻器串联接入电路，电源电压为 3V。滑动变阻器要采用“一上一下”的接法，且滑片置于阻值最大位置，实物连接如下：
。
（2）还需要的测量仪器根据焦耳定律Q=I2Rt，要研究热量与电阻、电流及通电时间的关系，电路中有电流表可测电流，还需要测量时间的仪器，所以还需要的测量仪器是停表。
（3）电压表的示数当 R1处断路时，若将电压表并联在R1两端，此时电压表通过R2与电源相连，因为电压表内阻很大，电路中电流几乎为零，R2两端电压几乎为零，所以电压表测量的是电源电压，其示数为3V。
（4）变色时间计算根据焦耳定律Q=I2Rt，在通电时间相同时，电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比。当电流由1A变为2A时，电流的平方变为原来的4倍。因为热量与变色时间成反比（产生相同热量，时间越短说明产热越快），所以变色时间变为原来的
。原来R2变色时间为24秒，则现在变色时间为24s×=6秒。
四、综合题
22．中药是中国传承几千年的文化瑰宝，其煎煮过程需遵循“文火慢煎、武火快煎”的中医智慧。文火(低温)可使药材有效成分缓慢析出，减少挥发；武火(高温)则快速煎煮，节省时间。如图甲是一款小型电热煎药壶，额定电压220V，有高温(武火)、低温(文火)两个档位，内部简化电路如图乙所示， 当使用低温档工作时，30分钟消耗的电能是 0.05kW·h。
（1）使用低温档工作时，开关应接触　 　(选填AB、BC或CD)
（2）R2工作时的电功率。
（3）使用高温档工作40分钟，该壶消耗的电能。
【答案】（1）BC
（2）开关接触BC时处于低温档，电阻R1工作，低温工作的电功率为P低
由题意
当开关接CD时处于高温档，此时R2的功率为P2
W
（3）高温档时，R1、R2并联工作，40分钟消耗的电能为W总=W总= P高t=(100W +400W)×40×60s=1.2×106J
【知识点】电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用；电器的电功率
【解析】【分析】（1）在家庭电路中，电源电压 U 保持不变。根据公式 ，电路的总电阻越大，总功率越小，对应低温档；总电阻越小，总功率越大，对应高温档。
（2）串联电路的总电阻 R串 =R1 +R2 ，总电阻比任何一个分电阻都大。
并联电路的总电阻，总电阻比任何一个分电阻都小。
（3）电能公式：W=Pt，当功率单位为千瓦（kW）、时间单位为小时（h）时，电能单位为千瓦时（kW h）；当功率单位为瓦（W）、时间单位为秒（s）时，电能单位为焦耳（J）。
电功率公式：，可用于计算纯电阻电路的功率。
【解答】（1）根据 ，电压 U 不变时，电阻越大，功率越小。
开关接触 BC 时，只有 R1 接入电路。
开关接触 CD 时，R1 与 R2 并联，总电阻更小，功率更大（高温档）。
已知 R1 =4R2 ，R1 的阻值大于并联总电阻，因此开关接触 BC 时为低温档。
（2）开关接触BC时处于低温档，电阻R1工作，低温工作的电功率为P低
由题意
当开关接CD时处于高温档，此时R2的功率为P2
W。
（3）高温档时，R1、R2并联工作，40分钟消耗的电能为W总=W总= P高t=(100W +400W)×40×60s=1.2×106J。
23．如图甲是近年来人们常使用的电热桌垫。小科同学查看说明书后发现：该电热桌垫由12V电源供电，发热部分由两根电热丝 R1、R2组成，设计低温、高温两挡，内部简化电路图如图乙所示，旋钮开关S可置于“1和2”、“2和3”或“3和4”接线柱， 已知R1的阻值为24Ω，R2的阻值为6Ω。该桌垫可通过调温开关控制不同的电功率 (不考虑温度的变化对电阻的影响)。请回答：
（1）当开关S置于　 　(填“2和3”或“3和4”)接线柱时，电热桌垫处于高温挡。
（2）该电热桌垫处于高温档时的功率是多少瓦
（3）当电热桌垫处于低温挡时，在10分钟内产生的热量是多少焦
【答案】（1）3和4
（2）当旋钮开关S置于“3和4”接线柱时，该电热桌垫处于高温档，此时R1、R2并联
R总=(R1R2)/(R1+R2)=(24Ω×6Ω)/(24Ω+6Ω)=4.8Ω
P=U2/R总=(12V)2/4.8Ω=30W
（3）当电热桌垫处于低温挡时，R1接入电路Q=W=(U2/R2)t=[(12V×12V)/24Ω]×600s=3600J
【知识点】电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】根据公式 P= U2/R，在电源电压 U恒定的情况下，电路总电阻 R越小，功率 P越大，发热挡温度越高。
【解答】(1)当开关 S 置于“2 和 3”时，只有电阻R1接入电路，总电阻为 24Ω。当开关 S 置于“3 和 4”时，电阻 R1和R2并联接入电路，总电阻最小。因此，当开关 S 置于3和4接线柱时，电热桌垫处于高温挡。
(2)当开关 S 置于“3 和 4”时，R1与 R2并联，电源电压 U=12V。R1的功率：P1= U2/R1= (12V)2/24Ω=6W，R2的功率：P2= U2/R2= (12V)2/6Ω=24W，高温挡总功率：P高温=P1+P2=6W+24W=30W
(3)当开关 S 置于“2 和 3”时，只有 R1接入电路，此时电路电阻最大，功率最小，为低温挡。低温挡功率：P低温=P1=6W，工作时间 t=10min=600s，产生的热量：Q=W=P低×t=6W×600s=3600J。
24．小米SU7汽车安装有电加热座椅垫，该座椅垫有“高温”“低温”两个挡位，其电路简化原理图如图甲所示，其中电源电压为60V保持不变，熔断器（电阻忽略不计）的熔断电流为3A，高温功率为180W，低温功率为20W。求：
（1）R2的阻值；
（2）小科把电路原理图改为乙图，也设有两个挡位，但有一个挡位无法正常使用，请通过计算分析原因。
（3）小明把电路原理图改为丙图，移动R滑片可以连续调节R1的电功率，使R1的最小功率与最大功率之比为1：9，则滑动变阻器R的最大阻值应为多少？
【答案】（1）接cd时，被短路，接bc时，电路为串联电路，由可知，接cd电功率更大，为高温档，功率为180W，R2的阻值为
（2）则 的阻值为：
由图乙可知，开关接 cd时，两电阻 和 并联，此时电路的总电流最大，电路处于高温挡；
此时通过 的电流为：
通过 的电流为：
则并联电路的总电流为：
I=3.375A＞3A，高温挡工作时，熔断器会熔断，所以高温挡无法正常使用
（3）R1的最小功率与最大功率之比为1：9， 由可知，此时R1两端电压最小值与最大值之比为1：3，即20V：60V，串联电路电压比等于电阻比，故R的最大阻值应为R=2R1=320Ω
【知识点】串、并联电路的电流特点；串、并联电路的电压特点；欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用；常用电热器
【解析】【分析】（1）根据开关连接情况分析等效电路图，结合判断挡位并计算电阻的阻值。
（2）结合和并联电路的电压、电流特点可知，并联时电路中电流最大，若该电流大于熔断电流，则该挡位不能使用。
（3）变阻器阻值为零时，R1两端电压为电源电压，此时R1两端电压最大，电功率最大；串联分压，结合和最大与最小功率的比值计算变阻器的最大分压，再由串联电路电压比等于电阻比计算最大阻值。
1 / 1【筑基行动】中考科学一轮专项训练6 电功和电功率
一、选择题
1．下列关于家用空调额定电功率的估测中，最符合实际的是
A．1W B．10W C．100W D．1000W
2．某市场有甲、乙两种容积相同的电热水壶，额定电压均为220V，额定功率分别为800W和1500W。甲、乙均正常工作时，把同样多的、相同温度的水加热至沸腾(假设没有热量损失)，下列说法不正确的是( )
A．甲比乙消耗电能慢 B．乙比甲的工作电流大
C．甲比乙消耗电能少 D．乙比甲的工作时间短
3．如图所示是小科家的电能表，由表盘信息可知（　　）
A．电能表是测量电功率的仪器
B． 当月小科家用电量为55467kW·h
C．该电能表允许通过的最大电流为10A
D． 每消耗1kW·h 电能， 指示灯闪烁1600下
4．如图是探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是 (　　)
A．甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
B．甲实验通电一段时间后，左边容器内空气吸收的热量更多
C．乙实验要保持两个电阻丝两端电压相等
D．乙实验中通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同
5．某同学在创作比赛中设想：利用灯泡中的两根灯丝以及外接电路中的3个开关控制电路，如图。L1的阻值小于 L2，且通过灯丝的电流越大，灯泡越亮。则要使灯泡最亮应 （　　）
A．闭合开关S1、S2， 断开开关S3 B．闭合开关S1、S3， 断开开关S2
C．闭合开关S1、S2、S3 D．闭合开关S2、S3， 断开开关S1
6．某同学在做“调节灯泡亮度”的电学实验时，电路如图所示，电源电压恒为4.5V，电压表量程“0～3V”，滑动变阻器规格“20Ω1A”，灯泡L标有“2.5V1.25W”字样(忽略灯丝电阻变化)，在不损坏电路元件的情况下，下列判断正确的是（　　）
A．电路中电流变化的范围是0.18～0.5A
B．滑动变阻器阻值变化的范围是2.5～10Ω
C．灯泡的最小功率是0.162W
D．该电路的最大功率是2.25W
7．如图是研究电热跟哪些因素有关的装置，将R1、R2两电阻丝 (R1>R2)分别密封在两只完全相同的烧瓶内，瓶内装入等质量的煤油。下列说法正确的是
A．该装置可以探究电热与电阻的关系
B．滑动变阻器的滑片向左移，两瓶中煤油温度上升更慢
C．闭合开关后，甲温度计上升比乙慢
D．烧瓶内选用煤油而不是水，原因是煤油比热容更小而升温慢
8．生活中灯泡被烧坏经常发生在开关闭合的一瞬间，兴趣小组为了找到原因，将一个标有“36V，25W”的小灯泡接在电压为12V的恒压电源上（如图甲所示），闭合开关的瞬间（t＝0）利用传感器记录电路中电流随时间的变化情况（如图乙所示），利用高速摄影技术可以观察到前0.04s灯丝经历了从不发光、微微发光到逐渐变亮的过程；从第0.04s后灯泡逐渐变为稳定发光。下列说法错误的是（）
A．灯丝的实际功率先变小后不变
B．小灯泡稳定发光后实际功率为12W
C．灯丝从0～0.04s逐渐变亮，实际功率逐渐变大
D．开关闭合瞬间，灯泡的实际功率大于额定功率，所以容易烧坏
9．图像是表征事物的一种方法。小艺用如图甲所示电路测定小灯泡的电功率，将滑片从b移至a，记录电压表与电流表的多组数据并描绘出如图乙所示的I-U图像。若图中面积S2表示灯泡的电流为I2时电灯消耗的电功率大小，则此时滑动变阻器所消耗的电功率可表示为（　　）
A．S1 B．S3 C． D．
10．两个白炽灯L1上标着“220V 80W”，L2上标着“220V 40W”。现把它们并联后接入220V的电路，下列说法正确的是（　　）
A．L1和L2 的电流之比是1：2
B．电路的总功率大于40W小于80W
C．L1的实际功率大于L2的实际功率
D．若将两只灯泡串联，灯L1会比L2更亮
11．标有“6 V 1.5 W”的灯泡，通过它的电流随其两端电压变化的物理图像如图所示，若把这只灯泡与一个 10 Ω的定值电阻串联起来，接在电压为 6 V 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24 Ω
B．此时通过定值电阻的电流为0.25 A
C．此时电路的实际总功率为1.2 W
D．此时灯泡的额定功率为0.8 W
12．利用如图所示的电路测小灯泡的电功率，其中电源电压恒为3伏，小灯泡上标有“2.5伏，0.5瓦”字样，灯丝阻值会随着温度的变化而变化。根据实验获得的一系列数据绘制出了电路总功率.、小灯泡功率 、电压表 示数 、电压表 示数 随电流Ⅰ变化的图像。正确的是(　　)
A． B．
C． D．
13．如图甲所示，规格相同的烧瓶内装了相同质量的煤油，烧瓶内的电阻R1>R2，实验得到图乙所示的煤油温度与加热时间的图像，不计热量损失，下列说法正确的是（　　）
A．加热2分钟时，两瓶煤油吸收的热量相同
B．图乙中A表示R2所在烧瓶中煤油的温度变化情况
C．实验过程中，电阻R1的发热功率小于R2
D．为使煤油升温更快，甲图中滑动变阻器的滑片可向左移动
二、填空题
14． 如图所示是我国自主设计、建造的全超导托卡马克核反应实验装置——东方超环(EAST)，可在1亿度超高温度下运行 10s时间。
（1）其能量产生原理与太阳类似，通过原子核　 　(填“聚变”或“裂变”)。
（2）核反应实验装置中，用通电线圈产生的磁场，将超高温等离子体约束在磁场中。由于线圈自身有一定的电阻，线圈中如果有大电流通过时，会产生很高热量的原因是：电流具有　 　(填“热效应”或“磁效应”)。
（3）东方超环的加热功率为1.2×10 2W，利用其发电的效率为30%，则工作5秒时间，发电量为　 　kW·h。
15．我国自主研发制造的“奋进号”发电机组，率先实现兆瓦级大功率稳定并网发电，入选2024年全球海洋能二十大亮点工程。
（1）潮汐发电过程中，涨潮阶段海水涌入水库，退潮阶段海水流出，某次退潮过程中海水重力做功2.0×10 焦，其中50%转化为电能，则本次退潮发电　 　焦。
（2）潮汐发电产生的电能通过电网输送到某同学家中。他家电能表上月末记录的示数是218.6千瓦时，本月末示数如图所示，这个月他家用电　 　千瓦时。他将电饭煲单独接入电路中正常工作30分钟，发现电能表指示灯闪了 1600次，此过程中电饭煲的电功率为　 　瓦。
16．小明购买了一个智能加热杯垫，如图甲所示，让冬季喝热水更方便，为了解智能杯垫耗电情况，小明切断家中所有用电器，仅让智能加热杯垫加热牛奶：
（1）智能加热杯垫工作前后，电能表示数如图乙所示，这段时间内其消耗的电能为　 　kW·h。
（2）杯中牛奶为200g，牛奶温度升高40℃，已知牛奶的比热容4.0×103J/(kg·℃)，则牛奶吸收的热量约为　 　J。
（3）智能加热杯垫说明书中强调：“请勿将酸性饮料(如柠檬汁/果醋)直接洒在加热面板上，主要原因是酸性饮料中的　 　(填微粒符号)会与金属面板发生反应。
三、实验与探究题
17．某科学小组的同学们利用如图所示装置探究“电流与电压的关系”。
（1）在开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片移到　 　(填“A”或“B”)端。
（2）在闭合开关后，若发现电流表指针无偏转，电压表指针有较大偏转，若电路中只有一处故障，则可能是　 　。
（3）排除故障后进行实验，多次实验，记录实验数据如乙表。分析数据，可得出结论：　 　。
（4）完成实验后，老师让同学们根据各自测得的数据绘制I-U图像，图丙为小科和小宁绘制的图像。他们绘制的图像不同的原因可能是　 　。
18．小科做测定“小灯泡额定功率”实验时，所用器材有电压恒为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，滑动变阻器、电表、开关和导线。
（1）闭合开关，小科发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，故障原因可能是 ____ 。
A．灯泡断路 B．灯泡短路
C．滑动变阻器断路 D．滑动变阻器短路
（2）小科测得小灯泡在不同电压下的电流，在图乙中画出图线a，根据图像提供的信息，可计算出小灯泡的额定功率P额＝ 　 　 W。
（3）根据曲线a小科发现小灯泡灯丝的阻值会随着温度的变化而变化，但不能直观判断“小灯泡电阻是随着温度的升高而变大还是变小”。老师建议他在图乙中再画出定值电阻曲线b，只要比较图乙中的A、B、C三点，就能比较出灯丝电阻随温度变化的情况。请简要说明小科的比较过程。　 　
（4）为能顺利完成该实验探究，下列两种规格的滑动变阻器应选用____ 。
A．“10Ω 1A”的滑动变阻器 B．“20Ω 0.5A“的滑动变阻器
19．小科在测定“小灯泡电功率”的实验中，电源电压恒为3V，小灯泡额定电压为2.5V。
（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于　 　(填“A”或“B”)端。
（2）小科连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P到某一位置时，电压表的示数如图乙，若要测量小灯泡的额定功率，接下来的操作是　 　。
（3）记录实验数据并在 U-I图像中描点，得到通过小灯泡的电流与它两端的电压关系图像如图丙。图中阴影部分面积S1表示小灯泡两端电压为1V时，小灯泡的实际功率。结合图像回答：小灯泡的额定功率为　 　W；实验过程中电源电压恒为3V，当小灯泡正常发光时，阴影部分面积S2表示的含义是　 　。
20．在“测定小灯泡的功率”实验中，小灯泡标有“2.5V”字样，电源电压为3V。
（1）请将图甲中的实物电路连接完整，要求连接完后可直接闭合开关进行实验。
（2）闭合开关后，移动滑片，电压表示数如图乙所示。为了测定小灯泡的额定功率，下一步应进行的操作是　 　。
（3）小黄通过多次实验，绘制出小灯泡的电流与电压 (I-U)关系曲线，并将图中区域划分为6个部分，面积分别记为S1至S6(如图丙所示)。当电流为I2时，图丙中　 　(用S1至S6表示)的面积可表示此时小灯泡的实际功率。
（4）根据图丙中的曲线，小黄还发现电压表示数与电流表示数的比值并非定值。产生该现象的原因是　 　。
21．某同学在验证“电流通过导体产生的热量与电阻、电流及通电时间的关系”时，采用了一种“变色测温贴”（产品介绍如图甲所示），电源电压为3V，常温下将测温贴贴在电阻上，利用变色测温贴变色所用的时间来判断导体产生的热量多少。请回答下列问题：
实验序号 变色所用的时间/s
R1 R2
1 9 18
2 12 24
3 21 42
（1）用导线将图乙中电路连接完整，要求连线不得交叉，滑动变阻器置于阻值最大的位置。
（2）要完成本实验除了图乙中所给的测量仪器外，还需要的测量仪器是　 　 。
（3）正确连接线路，闭合开关，R1处断路，若此时将一电压表并联在R1两端，则观察到电表的示数为　 　 。
（4）该同学整理数据得出“在通电时间相同时，电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比。”若实验序号2中的电流为1A时，R2所贴变色测温贴的变色时间为24秒，则当其他不变，仅电流变为2A，R2所贴变色测温贴的变色时间为　 　 。
四、综合题
22．中药是中国传承几千年的文化瑰宝，其煎煮过程需遵循“文火慢煎、武火快煎”的中医智慧。文火(低温)可使药材有效成分缓慢析出，减少挥发；武火(高温)则快速煎煮，节省时间。如图甲是一款小型电热煎药壶，额定电压220V，有高温(武火)、低温(文火)两个档位，内部简化电路如图乙所示， 当使用低温档工作时，30分钟消耗的电能是 0.05kW·h。
（1）使用低温档工作时，开关应接触　 　(选填AB、BC或CD)
（2）R2工作时的电功率。
（3）使用高温档工作40分钟，该壶消耗的电能。
23．如图甲是近年来人们常使用的电热桌垫。小科同学查看说明书后发现：该电热桌垫由12V电源供电，发热部分由两根电热丝 R1、R2组成，设计低温、高温两挡，内部简化电路图如图乙所示，旋钮开关S可置于“1和2”、“2和3”或“3和4”接线柱， 已知R1的阻值为24Ω，R2的阻值为6Ω。该桌垫可通过调温开关控制不同的电功率 (不考虑温度的变化对电阻的影响)。请回答：
（1）当开关S置于　 　(填“2和3”或“3和4”)接线柱时，电热桌垫处于高温挡。
（2）该电热桌垫处于高温档时的功率是多少瓦
（3）当电热桌垫处于低温挡时，在10分钟内产生的热量是多少焦
24．小米SU7汽车安装有电加热座椅垫，该座椅垫有“高温”“低温”两个挡位，其电路简化原理图如图甲所示，其中电源电压为60V保持不变，熔断器（电阻忽略不计）的熔断电流为3A，高温功率为180W，低温功率为20W。求：
（1）R2的阻值；
（2）小科把电路原理图改为乙图，也设有两个挡位，但有一个挡位无法正常使用，请通过计算分析原因。
（3）小明把电路原理图改为丙图，移动R滑片可以连续调节R1的电功率，使R1的最小功率与最大功率之比为1：9，则滑动变阻器R的最大阻值应为多少？
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】电器的电功率；电功率
【解析】【分析】家用空调属于大功率用电器，其额定电功率的大小与制冷量、能效比等因素有关。一般来说，普通家用壁挂式空调的额定功率在800W～1500W左右，柜式空调的功率会更大。
【解答】A、1W 的功率远小于空调的实际功率，故该选项错误。
B、10W 的功率远小于空调的实际功率，故该选项错误。
C、100W 的功率远小于空调的实际功率，故该选项错误。
D、1000W 符合家用空调的额定功率范围，故该选项正确。
故答案为：D。
2．【答案】C
【知识点】电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】A.功率表示物体消耗电能快慢；
B.根据分析；
CD.根据W=Pt分析判断。
【解答】A.电功率越大，则消耗电能越快， 则甲的功率（800W） < 乙的功率（1500W），因此甲消耗电能比乙慢，故A正确不合题意；
B.根据公式可知，二者工作电压相同时，甲的功率小，则甲的工作电流小于乙，故B正确不合题意；
C.根据W=Pt可知，在功率已知和时间未知的情况下，无法比较二者消耗电能多少，故C错误符合题意；
D. 把同样多的、相同温度的水加热至沸腾，则二者消耗的电能相等。根据W=Pt可知，在功率已知的情况下，乙的工作时间比甲短，故D正确不合题意。
故选C。
3．【答案】D
【知识点】电能表参数的理解与电能的求法
【解析】【分析】根据家用电能表上各个参数的意义分析判断。
【解答】A. 电能表上标注的单位是 kW·h ，因此测量的是电能，而不是电功率，故A错误；
B. 电能表上显示的数字通常是累计用电量，而不是当月用电量，故B错误；
C.根据 10（40）A 可知， 该电能表允许通过的最大电流为40A，故C错误；
D.根据 “1600 imp/kW·h” 可知， 每消耗1kW·h 电能， 指示灯闪烁1600下 ，故D正确。
故选D。
4．【答案】B
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】根据焦耳定律和控制变量法进行分析判断。
【解答】A、由图可知，甲两侧电阻阻值相同而电流不同，可知探究的是电热与电流的关系，故A错误；
B、甲左侧电阻连接在干路上，右侧电路在支路上，干路电流等于支路电流之和，可知左端电阻的电流更大，由可知，左侧产生的电热更多，空气吸收的热量更多，故B正确；
C、乙两次的电阻不同，探究的是电热与电阻的关系，由焦耳定律可知，应控制电流相等，故C错误；
D、乙中电流和通电时间相同，右侧电阻更大，由焦耳定律可知，右侧产生的电热更大，空气吸收的热量更多，故D错误。
故答案为：B。
5．【答案】C
【知识点】电阻和电阻的串联、并联；电功率计算公式的应用；电器的电功率
【解析】【分析】并联电路支路电压等于电源电压，干路电流等于总电流，并联电路各支路互不影响。
【解答】并联电路总电阻小于电路中任何一个电阻，由可知，电阻越小，电路的总功率越大，可知应将两灯丝并联。
故答案为：C。
6．【答案】D
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析）（1）可以计算通过灯泡的最大和最小电流得到电路中电流的变化范围。灯泡两端的最大电压为额定电压，据此计算出最大电流；然后再根据电压表的量程确定灯泡的最小电压，进而计算出最小电流即可；
（2）根据计算出电流的最大和最小值，利用欧姆定律计算出对应的变阻器的阻值即可；
（3）已知电路的最小电流，根据公式PL小=I小2RL计算出灯泡的最小功率；
（4）已知电路的最大电流，根据公式P总大=I总大U总计算电路的最大功率。
【解答】A.灯泡的额定电流，
所以电路中电流最大值为Imax=IL=0.5A；
灯泡的电阻为；
根据电压表的量程0~3V可知，变阻器两端的最大电压是3V；
那么灯泡两端的最小电压为：UL'=U总-U变=4.5V-3V=1.5V；
则电路中的最小电流为：；
那么电路中电流变化的范围是0.3A～0.5A．故A错误；
B.当最大电流为0.5A时，滑动变阻器接入的阻值为：；
当最小电流为0.3A时，变阻器接入的阻值为：；
因此滑动变阻器的阻值变化范围为：4Ω~10Ω，故B错误；
C.灯泡的最小功率是 PL小=I小2RL=（0.3A）2×5Ω=0.45W，故C错误；
D.该电路的最大电功率为：P总大=I总大U总=0.5A×4.5V=2.25W，故D正确。
故选D。
7．【答案】A
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）焦耳定律指出，电流通过导体产生的热量与电流的平方、导体的电阻及通电时间成正比，公式为Q=I2Rt。本实验中，两电阻丝串联，保证了电流I和通电时间t相同，仅电阻R不同，因此可以探究电热与电阻的关系。
（2）比热容反映物质的吸热能力，比热容越小，相同质量的物质吸收相同热量时，温度变化越明显。实验中选用煤油而非水，是因为煤油的比热容更小，升温更快，实验现象更易观察。
【解答】A、两电阻丝串联，电流和通电时间相同，电阻不同，符合探究电热与电阻关系的控制变量要求，故该选项正确。
B、滑动变阻器滑片左移，接入电路的电阻减小，电路电流增大，根据Q=I2Rt，相同时间内产生的热量增多，煤油温度上升更快，故该选项错误。
C、已知R1 >R2 ，串联电路中电流和时间相同，根据Q=I2Rt，R1 产生的热量更多，甲瓶中煤油吸收的热量更多，温度计上升比乙瓶快，故该选项错误。
D、选用煤油是因为其比热容小，吸收相同热量时升温快，实验现象更明显，而不是升温慢，故该选项错误。
故答案为：A。
8．【答案】C
【知识点】电功率计算公式的应用
【解析】【分析】 电源的电压恒定，则小灯泡两端的电压不变，由图乙可知，通过灯泡的电流先减小后不变，由P=UI分析解答；用电器在额定电压下工作时的电功率叫做额定功率；闭合开关瞬间，电流最大，据此分析；灯丝从0～0.04s逐渐变亮，但由图乙可知，通过灯泡的电流逐渐减小，由P=UI分析解答。
【解答】A、电源的电压恒定，则小灯泡两端的电压不变，由图乙可知，通过灯泡的电流先减小后不变，由P=UI可知，灯丝的实际功率先变小后不变，故A正确；
B、实验过程中，当灯泡稳定发光时两端的电压等于电源电压12V，电流为1A，P=UI=12V×1A=12W，故B正确；
C、灯丝从0～0.04s逐渐变亮，但由图乙可知，通过灯泡的电流逐渐减小，由P=UI可知，灯泡的实际功率逐渐变小，故C错误；
D、闭合开关瞬间，电流最大，灯泡的实际功率最大，所以容易烧坏，故D正确。
故选：C。
9．【答案】A
【知识点】电功率计算公式的应用
【解析】【分析】根据长方形的面积公式S=ab和P=UI，结合P总=PL+P变分析判断。
【解答】 根据乙图可知，在灯泡的I-U图像中，纵轴是灯泡的电压U，横轴是通过灯泡的电流I。
根据长方形的面积公式S=ab和P=UI可知，面积S2表示当电流为I2时灯泡消耗的电功率；
根据P总=U总I总可知，电路的总功率P总对应图像中的面积S1 + S2；
根据P总=PL+P变可知，变阻器的电功率为：（S1 + S2）-S2=S1。
故选A。
10．【答案】C
【知识点】串、并联电路的电流特点；电功率
【解析】【分析】并联电路：各支路电压相等，等于电源电压；实际功率等于额定功率（U实 =U额 ）；总功率等于各支路功率之和。
串联电路：电流处处相等；由 P=I2R 可知，电阻越大，实际功率越大，灯泡越亮。
【解答】A、两灯并联在 220V 电路中，电压相等，由 得，不是 1：2，故该选项错误。
B、电路总功率 P总 =P1 +P2 =80W+40W=120W，大于 80W，不是 “大于 40W 小于 80W”，故该选项错误。
C、两灯并联时，实际功率等于额定功率，P1实 =80W，P2实 =40W，因此 L1 的实际功率大于 L2 的实际功率，故该选项正确。
D、灯泡的亮度由实际功率决定，因为P1＜P2，所以L1的实际功率小于L2的实际功率，串联后灯L2会变得更亮，故D错误。
故答案为：C。
11．【答案】C
【知识点】测定小灯泡的功率；小灯泡电功率的影响因素；电功率
【解析】【分析】 1）灯泡与定值电阻串联时通过它们的电流相等，电源的电压等于两者电压之和，根据串联电路的电压特点和欧姆定律得出等式，根据图象得出符合题意的电流和电压，根据欧姆定律求出灯泡的电阻，根据求出电路的总功率；
（2）额定电压下用电器的功率即为额定功率，与实际电压和实际电流无关。
【解答】AB.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，由可得，电源的电压为，即，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： ，故A错误；
C. 此时电路的实际总功率：，故C正确；
D.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。
故答案为C。
12．【答案】C
【知识点】串、并联电路的电流特点；串、并联电路的电压特点；影响电阻大小的因素；欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】串联电路总电压等于各用电器两端电压之和，电流处处相等。
【解答】A、灯正常工作时电流为，即电路中最大电流为0.2A，电路最大电功率为，故A错误；
B、灯泡的电阻随温度的变化而变化，由可知，灯泡的功率与电流不成正比，图像不是一条直线，故B错误；
C、当变阻器连入电路的阻值减小时，电路中电流增大，温度升高，灯电阻变大，灯两端分压变大，由U=IR可知，电压增加量随电流的增大而增大，即图像为曲线且电流越大、曲线越陡，故C正确；
D、总电压等于各用电器两端电压之和，由C可知，电流变大，灯两端电压变大，可知变阻器两端电压变小，即变小，故D错误。
故答案为：C。
13．【答案】D
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】AB、规格相同的烧瓶内装了相同质量的煤油，烧瓶内的电阻R1＞R2，加热2分钟时，根据Q=I2Rt可知电阻所在的瓶子中煤油吸收的热量多少；从图乙可知A的温度变化量较大，根据Q=cmΔt可知，图乙中图线表示电阻所在烧瓶中煤油的温度变化情况；
CD、根据P=I2R可知实验过程中，电阻的发热功率大小；为使煤油升温更快，可让电路中电流变大，总电阻变小，据此方向滑动变阻器的滑片移动方向。
【解答】A、由图可知，两电阻串联，通过两电阻的电流相同，两个电阻丝的阻值不同，由焦耳定律可知，加热2分钟时，两电阻丝产生的热量不同，所以两瓶煤油吸收的热量不同，故A错误；
B、烧瓶内的电阻R1>R2，所以加热相同时间，电阻R1产生的热量大于R2产生的热量，则加热相同时间，R1所在烧瓶中煤油的温度变化快，所以图乙中A表示R1所在烧瓶中煤油的温度变化情况，故B错误；
C、烧瓶内的电阻R1>R2，所以加热相同时间，电阻R1产生的热量大于R2产生的热量，由可知，电阻R1的发热功率大于R2，故C错误；
D、由焦耳定律可知，电阻一定，加热时间一定时，电流越大，电阻丝产生的热量越多，所以为使煤油升温更快，甲图中滑动变阻器的滑片可向左移动，减小滑动变阻器的阻值，增大电路中的电流，故D正确。
故答案为：D。
14．【答案】（1）聚变
（2）热效应
（3）5×105
【知识点】核裂变与核聚变；电功率计算公式的应用；影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】（1）根据太阳的能量来源解答；
（2）根据电流热效应的定义解答；
（3）根据W总=Pt计算东方超环产生的热量，然后根据W=ηW总计算发电量。
【解答】（1） 东方超环(EAST)的能量产生原理与太阳类似，太阳的能量来源于氢原子核的聚变反应（四个氢核聚变成一个氦核），因此EAST也是通过原子核聚变释放能量。
（2） 通电线圈由于自身电阻，当电流通过时会产生热量，这种现象称为电流的热效应。
（3） 东方超环产生的热量为：W总=Pt=1.2×1012W×5s=6×1012J；
则发电量为：W=ηW总=30%×6×1012J=1.8×1012J=5×105 kW·h 。
15．【答案】（1）1.0×10
（2）100；1000
【知识点】电能表参数的理解与电能的求法
【解析】【分析】（1）发电量的多少等于总能与转化效率的乘积；
（2）电功率等于电能与时间的比值；
【解答】（1）；
(2)本月所用电能的大小=318.6-218.6=100kW·h；由电能表的示数可知，每闪3200次就消耗1度的电能，故闪1600次就说明其消耗了半度的电能，；
故答案为：（1）1.0×10 ；
（2）100；1000。
16．【答案】（1）0.1
（2）3.2×104
（3）H+
【知识点】热量的计算；电能表参数的理解与电能的求法；酸的化学性质
【解析】【分析】 （1）前后两次电能表的示数之差就是只能加热垫消耗的电能；
（2）根据吸热公式Q=cmΔt计算牛奶吸收的热量；
（3）根据酸的化学性质分析。
【解答】 （1）电能表的最后一个数字为小数部分，根据乙图可知，消耗的电能为32092.6kW h-32092.5kW h=0.1kW h；
（2）牛奶吸收的热量约。
（3）根据酸的化学性质可知，酸性饮料中含有H+，会与金属面板发生反应，腐蚀加热面板。
17．【答案】（1）B
（2）定值电阻断路(或电流表短路)
（3）电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比
（4）两位同学实验所用的电阻大小不同(或两位同学的坐标轴每一格表示的电压、电流值不同等，合理即可)
【知识点】变阻器的原理及其使用；电路的动态分析；家庭电路的故障分析
【解析】【分析】（1）滑动变阻器的使用规则：在开关闭合前，滑动变阻器的滑片应移到最大阻值处，以保护电路。由图甲可知，滑片移到B端时，接入电路的电阻丝最长，阻值最大。
（2）电路故障分析：电流表无偏转说明电路断路，电压表有较大偏转说明电压表两端与电源连通，因此故障可能是定值电阻断路（若电流表短路，电压表仍会有示数，但电流表无示数也符合，不过定值电阻断路是更典型的情况）。
（3）实验结论推导：由乙表数据可知，电压与电流的比值始终为10 Ω，说明在电阻一定时，电流与电压成正比。
（4）I-U 图像差异的原因：I-U 图像的斜率为，图像不同说明斜率不同，即所用定值电阻的阻值不同；也可能是坐标轴每格表示的数值不同导致图像斜率看起来不同。
【解答】（1）在开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片移到B端，使接入电路的电阻最大，保护电路。
（2）闭合开关后，电流表无偏转、电压表有较大偏转，故障可能是定值电阻断路（或电流表短路）。
（3）分析乙表数据，可得出结论：电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
（4）绘制的 I-U 图像不同，原因可能是两位同学实验所用的电阻大小不同（或两位同学的坐标轴每一格表示的电压、电流值不同等，合理即可）。
18．【答案】（1）A
（2）0.75
（3）由图知，b是定值电阻的图线，故A、B点电阻相同，C与A点的电压相同，由图知，C比A电流大，由欧姆定律可知，C比A电阻小，即C比B电阻小，即RC＜RA=RB，可知灯丝的电阻随温度升高而增大。
（4）B
【知识点】电流表、电压表在判断电路故障中的应用；欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用；小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】（1）故障：电流表没有示数，电压表有示数时的故障一般为：电压表测量对象断路；电流表有示数，电压表没有示数时的故障一般为电压表测量对象短路。电流表和电压表都没有示数，可能是电压表测量对象以外的部分断路。
（2）根据图像读出灯正常发光时的电流大小，再由P=UI计算电功率。
（3）b是一条直线，说明电阻不变，为定值电阻的图像，结合欧姆定律比较灯丝电阻与定值电阻的阻值大小关系，进而判断灯丝电阻的变化情况。
（4）串联电路总电压等于各用电器两端电压之和，电流处处相等，结合欧姆定律计算变阻器连入电路的阻值，从而确定合适的变阻器。
【解答】（1）A、灯泡断路，电压表串联进电路，阻值很大，电流很小，小于电流表的分度值，所以电流表没有示数，灯不会亮，电压表分压很大，约为电源电压，所以电压表有示数，故A正确；
B、灯泡短路，灯不会发光，电路仍为通路，电流表有示数，故B错误；
C、变阻器断路，整个电路处于断路状态，电压表和电流表均没有示数，故C错误；
D、变阻器短路，电路仍为通路，电流表有示数，电压表也有示数，为电源电压，故D错误。
故答案为：A。
（2）由图乙可知，灯两端电压为2.5V时，经过灯泡的电流为0.3A，可知灯泡的额定功率为。
（3）由图知，b是定值电阻的图线，故A、B点电阻相同，C与A点的电压相同，由图知，C比A电流大，由欧姆定律可知，C比A电阻小，即C比B电阻小，即RC＜RA=RB，即灯丝的电阻随温度升高而增大。
（4）由图甲可知，电源为4节干电池，电压为，灯两端电压为2.5V，变阻器两端电压为6V-2.5V=3.5V，电流为0.3A，则变阻器连入电路的阻值为，可知选择的是B。
故答案为：B。
19．【答案】（1）B
（2）向左移动滑动变阻器滑片，直到电压表示数为额定电压 2.5V
（3）0.75；滑动变阻器的功率
【知识点】基本电路与电路图；串、并联电路的电流特点；串、并联电路的电压特点；测定小灯泡的功率
【解析】【分析】（1）在电学实验中，闭合开关前应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大端，以保护电路，防止电流过大损坏元件。
（2）小灯泡的额定电压为2.5V，需通过调节滑动变阻器使电压表示数达到额定值。若图乙中电压表示数低于2.5V，应减小滑动变阻器阻值即滑片向A端移动；若高于2.5V，则需增大阻值即滑片向B端移动，直至电压表示数为2.5V，此时可读取电流表示数并计算额定功率。
（3）图丙为U-I图像，小灯泡的实际功率是指用电器在实际电压下工作时的电功率，公式为。
【解答】（1）滑动变阻器分别连接左下和右上两根接线柱，要想滑片置于阻值最大处，即滑片置于B端。
（2） 图乙读数为1.2V，小于小灯泡的额定电压。根据串联分压原理，滑片向A移动来减小滑动变阻器阻值，滑动变阻器两端电压减小，此时小灯泡两端电压增大。
（3）根据图丙的U-I图像，额定电压2.5V对应的电流为0.3A，额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。
电源电压恒为3V，小灯泡正常发光时两端电压为2.5V，滑动变阻器分压为0.5V。S2的面积为电压与电流的乘积（即功率），因此表示滑动变阻器消耗的电功率。
故正确答案为：（1）B；（2）向左移动滑动变阻器滑片，直到电压表示数为额定电压 2.5V；（3）0.75；滑动变阻器的功率。
20．【答案】（1）
（2）向右(或B)端移动滑片，使电压表的示数为2.5V
（3）S1
（4）小灯泡的电阻随温度的升高而增加(或改变)
【知识点】串、并联电路的电流特点；串、并联电路的电压特点；变阻器的原理及其使用；电功率计算公式的应用；小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】（1）滑动变阻器一上一下接进电路，通过改变连入电路中的有效长度来改变连入电路的阻值，连入电路的有效长度越长，说明连入电路的阻值越大。
（2）串联电路电流处处相等，电源电压等于各用电器电压之和，结合欧姆定律可知，电阻越大，其两端分压越大，据此判断变阻器滑片移动的方向。
（3）根据P=UI以及电路图中电压表的测量对象进行分析判断。
（4）根据电阻大小与温度有关进行分析。
【解答】（1）为了电路安全，在闭合开关要将变阻器的滑片移至阻值最大处，题中要求要求连接完后可直接闭合开关进行实验，可知此时滑片已经在最大阻值处，结合图像可知，应用导线将灯泡的右接线柱与变阻器的B接线柱相连，如图所示
。
（2）由图乙可知，此时灯泡两端的电压为1.8V，小于灯泡的额定电压，由串联分压的特点可知，要增加灯泡两端的电压，应减小变阻器两端电压，则需要减小变阻器连入电路的阻值，故应将滑片向右移，直至电压表示数为2.5V。
（3）由图甲可知，电压表测量的是灯泡两端的电压，灯泡的实际功率等于流过灯泡的实际电流与其两端实际电压的比值，即对应图丙中的。
（4）电压表示数与电流表示数的比值并非定值，说明灯泡的电阻在发生改变，原因是随着实验的进行，灯丝的温度逐渐升高，导致电阻发生改变。
21．【答案】（1）
（2）秒表或计时器
（3）3V
（4）6秒
【知识点】影响电流热效应的因素（焦耳定律）
【解析】【分析】 （1）根据实验要求，一般是将两个电阻（R1和R2）与滑动变阻器串联接入电路，电源电压为 3V。滑动变阻器要采用“一上一下”的接法，且滑片置于阻值最大位置。
（2）还需要的测量仪器根据焦耳定律Q=I2Rt，要研究热量与电阻、电流及通电时间的关系，电路中有电流表可测电流，还需要测量时间的仪器，所以还需要的测量仪器是停表。
（3）电压表的示数当R1处断路时，若将电压表并联在R1两端，此时电压表通过R2与电源相连，因为电压表内阻很大，电路中电流几乎为零，R2两端电压几乎为零，所以电压表测量的是电源电压，其示数为3V。
（4）变色时间计算根据焦耳定律Q=I2Rt，在通电时间相同时，电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比。当电流由1A变为2A时，电流的平方变为原来的4倍。因为热量与变色时间成反比（产生相同热量，时间越短说明产热越快），所以变色时间变为原来的。
【解答】（1）根据实验要求，一般是将两个电阻（R1 和 R2）与滑动变阻器串联接入电路，电源电压为 3V。滑动变阻器要采用“一上一下”的接法，且滑片置于阻值最大位置，实物连接如下：
。
（2）还需要的测量仪器根据焦耳定律Q=I2Rt，要研究热量与电阻、电流及通电时间的关系，电路中有电流表可测电流，还需要测量时间的仪器，所以还需要的测量仪器是停表。
（3）电压表的示数当 R1处断路时，若将电压表并联在R1两端，此时电压表通过R2与电源相连，因为电压表内阻很大，电路中电流几乎为零，R2两端电压几乎为零，所以电压表测量的是电源电压，其示数为3V。
（4）变色时间计算根据焦耳定律Q=I2Rt，在通电时间相同时，电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比。当电流由1A变为2A时，电流的平方变为原来的4倍。因为热量与变色时间成反比（产生相同热量，时间越短说明产热越快），所以变色时间变为原来的
。原来R2变色时间为24秒，则现在变色时间为24s×=6秒。
22．【答案】（1）BC
（2）开关接触BC时处于低温档，电阻R1工作，低温工作的电功率为P低
由题意
当开关接CD时处于高温档，此时R2的功率为P2
W
（3）高温档时，R1、R2并联工作，40分钟消耗的电能为W总=W总= P高t=(100W +400W)×40×60s=1.2×106J
【知识点】电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用；电器的电功率
【解析】【分析】（1）在家庭电路中，电源电压 U 保持不变。根据公式 ，电路的总电阻越大，总功率越小，对应低温档；总电阻越小，总功率越大，对应高温档。
（2）串联电路的总电阻 R串 =R1 +R2 ，总电阻比任何一个分电阻都大。
并联电路的总电阻，总电阻比任何一个分电阻都小。
（3）电能公式：W=Pt，当功率单位为千瓦（kW）、时间单位为小时（h）时，电能单位为千瓦时（kW h）；当功率单位为瓦（W）、时间单位为秒（s）时，电能单位为焦耳（J）。
电功率公式：，可用于计算纯电阻电路的功率。
【解答】（1）根据 ，电压 U 不变时，电阻越大，功率越小。
开关接触 BC 时，只有 R1 接入电路。
开关接触 CD 时，R1 与 R2 并联，总电阻更小，功率更大（高温档）。
已知 R1 =4R2 ，R1 的阻值大于并联总电阻，因此开关接触 BC 时为低温档。
（2）开关接触BC时处于低温档，电阻R1工作，低温工作的电功率为P低
由题意
当开关接CD时处于高温档，此时R2的功率为P2
W。
（3）高温档时，R1、R2并联工作，40分钟消耗的电能为W总=W总= P高t=(100W +400W)×40×60s=1.2×106J。
23．【答案】（1）3和4
（2）当旋钮开关S置于“3和4”接线柱时，该电热桌垫处于高温档，此时R1、R2并联
R总=(R1R2)/(R1+R2)=(24Ω×6Ω)/(24Ω+6Ω)=4.8Ω
P=U2/R总=(12V)2/4.8Ω=30W
（3）当电热桌垫处于低温挡时，R1接入电路Q=W=(U2/R2)t=[(12V×12V)/24Ω]×600s=3600J
【知识点】电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】根据公式 P= U2/R，在电源电压 U恒定的情况下，电路总电阻 R越小，功率 P越大，发热挡温度越高。
【解答】(1)当开关 S 置于“2 和 3”时，只有电阻R1接入电路，总电阻为 24Ω。当开关 S 置于“3 和 4”时，电阻 R1和R2并联接入电路，总电阻最小。因此，当开关 S 置于3和4接线柱时，电热桌垫处于高温挡。
(2)当开关 S 置于“3 和 4”时，R1与 R2并联，电源电压 U=12V。R1的功率：P1= U2/R1= (12V)2/24Ω=6W，R2的功率：P2= U2/R2= (12V)2/6Ω=24W，高温挡总功率：P高温=P1+P2=6W+24W=30W
(3)当开关 S 置于“2 和 3”时，只有 R1接入电路，此时电路电阻最大，功率最小，为低温挡。低温挡功率：P低温=P1=6W，工作时间 t=10min=600s，产生的热量：Q=W=P低×t=6W×600s=3600J。
24．【答案】（1）接cd时，被短路，接bc时，电路为串联电路，由可知，接cd电功率更大，为高温档，功率为180W，R2的阻值为
（2）则 的阻值为：
由图乙可知，开关接 cd时，两电阻 和 并联，此时电路的总电流最大，电路处于高温挡；
此时通过 的电流为：
通过 的电流为：
则并联电路的总电流为：
I=3.375A＞3A，高温挡工作时，熔断器会熔断，所以高温挡无法正常使用
（3）R1的最小功率与最大功率之比为1：9， 由可知，此时R1两端电压最小值与最大值之比为1：3，即20V：60V，串联电路电压比等于电阻比，故R的最大阻值应为R=2R1=320Ω
【知识点】串、并联电路的电流特点；串、并联电路的电压特点；欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用；常用电热器
【解析】【分析】（1）根据开关连接情况分析等效电路图，结合判断挡位并计算电阻的阻值。
（2）结合和并联电路的电压、电流特点可知，并联时电路中电流最大，若该电流大于熔断电流，则该挡位不能使用。
（3）变阻器阻值为零时，R1两端电压为电源电压，此时R1两端电压最大，电功率最大；串联分压，结合和最大与最小功率的比值计算变阻器的最大分压，再由串联电路电压比等于电阻比计算最大阻值。
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