資源簡介

例1、小金用如圖裝置完成科學書上“測定小燈泡電功率”的實驗。下列說法正確的是（　　）
A．閉合開關滑片在B端時，燈泡的亮度最大
B．實驗中調節滑動變阻器的目的是改變電路的總功率
C．電流表和電壓表讀數的比值始終保持不變
D．該實驗多次測量的目的是尋找普遍規律
例2、近年來生活節奏越來越快，用手機的低頭族也越來越多，頸部熱敷儀（如圖甲）也逐漸風靡起來。學校項目化小組的同學想探究它的工作原理，查看說明書后發現：該熱敷儀由6伏電源供電，電路圖如圖乙，發熱部分由R1和R2組成，調溫的低、中、高三檔通過三個開關來控制（調節每個溫度檔時只閉合其中的一個開關），當電壓一定時，電路中電流越大，溫度越高。已知R1為6歐，R2為4歐。
（1）當________（填開關狀態）時，熱敷儀處于低溫檔。
（2）當S1閉合，S2，S3斷開時，熱敷儀處于高溫檔，此時電路中的電流為________。
（3）當熱敷儀處于中溫檔時，持續工作8分鐘，產生的熱量為多少________？
例3、小樂做“測量小燈泡電功率”實驗，器材有：電壓恒定為6伏的電源，額定電壓為4.5伏小燈泡。電流表（0~0.6安），電壓表（0~3伏），開關，滑動變阻器各1個，導線若干。電路設計如下：
（1）小樂按如圖甲連接好電路后，閉合開關移動滑片，發現電壓表始終為6伏，電流表始終無示數，則故障的原因可能是___________；
（2）正確連接電路后，小樂進行實驗，記錄實驗數據并在電流——電壓圖像中描點，得到滑動變阻器電流與電壓的關系，如圖乙所示。若圖中陰影部分面積表示電壓為1.5伏的情況下，滑動變阻器消耗的實際功率的大小，請繼續在該圖陰影外畫出表示小燈泡所消耗的電功率的區域___________；
（3）小樂利用該電路繼續探究小燈泡兩端電壓與通過的電流的關系，他在圖乙的基礎上畫出了小燈泡的電壓——電流圖像，如圖丙中的虛線是否合理，請判斷并說出理由：___________。
1．如圖所示分別是某同學家上月初和月末的電能表的表盤，表盤上“1600imp/kW·h”表示每消耗1千瓦時的電能，指示燈閃爍1600次。下列選項中正確的是（　　）
A．若指示燈閃爍越快，電能表所在電路消耗的電能越多
B．該同學家上月消耗的電能為911千瓦時
C．該電路允許通過最小電流為10A
D．若只讓一個標有“220V，1000W”電熱水器正常工作15min，則指示燈要閃爍400次
2．額定電壓為的甲、乙兩個電阻，圖象如圖所示，下列說法正確的是（ ）
A．若甲乙并聯，兩端電壓范圍內（不含），總是大于
B．若甲乙并聯，兩電壓在范圍內（不含），總是大于
C．若甲乙串聯接在電壓為的電源兩端，
D．若甲乙并聯接在電壓為的電源兩端，
3．如圖所示，將三個相同空燒瓶口分別用完全相同的氣球密封，將多個阻值相同的電阻R以不同的連接方式接入電路中，通電一段時間后體積變化最大的氣球是（　　）
A．a B．b C．c D．三個相同
4．現代居家生活中，智能電器已經成為一種時尚。如圖甲是一種智能抽水馬桶，該馬桶有坐墊加熱和自動沖水等功能，坐墊加熱原理如圖乙。R1和R2是阻值為1100Ω的電熱絲，單刀雙擲開關S2可接a或b，通過開關S1和S2的不同接法組合，實現“高、中、低”三檔加熱功能。
（1）當S1閉合，S2接b，坐墊處于___________檔工作（填“低溫”、“中溫”或“高溫”）；
（2）智能馬桶坐墊低溫檔工作時，工作電流是多少？( )
（3）智能馬桶坐墊高溫檔工作時，該電路的電功率是多少？( )
5．圖甲是某款電火鍋，其內部簡化電路如圖乙所示，S1是旋鈕開關，S2是溫控開關（當鍋體溫度達到設定值時自動斷開，當鍋體溫度低于一定值時自動閉合），R是指示燈的分壓電阻，不起到加熱作用，發熱管內部結構如圖丙所示，滑片轉動時只能與滑動觸頭接觸，0檔為斷開狀態，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ檔是不同功率的檔位，電熱絲被均分為四節接入電路，其他元件的電阻均忽略不計。
（1）S1從0檔轉到Ⅰ檔開始工作，溫控開關S2的狀態是___________（選填“斷開”或“閉合”）
（2）加熱時，鍋內水溫逐漸升高，其中改變水的內能的方式是___________（選填“做功”或“熱傳遞”）。
（3）圖丙中，滑片順時針轉動，發熱管的加熱功率增大，IV檔時功率最大，則接線柱a、b、c中連入電路的應該是___________。
（4）已知電火鍋IV檔加熱功率為1000瓦，若電火鍋在Ⅲ檔工作5分鐘，求發熱管消耗的電能。___________
1．電學題的解答始終是許多同學學習道路上的“攔路虎”，某校九年級（2）班的學習興趣小組，遇到了這樣一題。如圖所示，電源電壓不變，燈泡L標有“6V 3W”字樣，當開關S1、S2都斷開，滑片P從b端滑到某一位置C時（圖中未標出），滑動變阻器R的電阻減小了6Ω，電流表示數變化了0.1A，此時燈泡恰好正常發光；保持滑片P的位置不變，閉合開關S1、S2，電流表示數又變化了1.5A，設燈絲電阻不變。下面是小組成員各自解出的一些答案：
①燈泡電阻12Ω；
②定值電阻R0的阻值為20Ω；
③電源電壓為9V；
④滑動變阻器的最大阻值為12Ω；
⑤定值電阻R0的阻值為12Ω；
⑥當S1、S2都閉合時，調節滑片P，電路消耗總功率的變化范圍是20W-36W；
⑦當S1、S2都斷開時，調節滑片P，小燈泡的功率變化范圍是1.92W-3W；
⑧電源電壓為12V；
⑨滑動變阻器的最大阻值為18Ω。
則符合正確答案的組合是（ ）
A．①②③④⑥ B．①⑤⑥⑦⑧⑨
C．①②⑥⑧⑨ D．①③④⑤⑦
2．如圖所示為“探究電流通過導體時產生的熱量與哪些因素有關”實驗的部分裝置，兩個相同的透明容器中封閉著等量的空氣。
（1）實驗中通過觀察___________ 的變化來反映電阻產生熱量的多少，下列實驗中，也運用了這種實驗方法的是___________ （填序號）
①探究杠桿的平衡條件；
②探究物體的動能跟哪些因素有關；
（2）乙圖中R3與R2并聯，目的是使通過R1與R2的___________不同。某小組在利用乙圖裝置實驗時，發現左右兩側U形管液面上升高度始終相同，與其他小組的實驗現象都不同，經檢查氣密性是良好的，請你分析實驗現象不同的原因可能是：___________。
3．空氣炸鍋因其烹制的食物脂肪含量低，無油煙味，深受廣大市民青睞。如圖甲所示為某品牌空氣炸鍋，其發熱元件為兩個電阻，R1=55歐，R2=220歐，工作電壓為220V，發熱部分內部電路可簡化為圖乙所示電路。通過調節兩個開關的連接方式，可設置成高溫、中溫和低溫三檔。
（1）當S1閉合，S接b時，通過R2的電流為多少安？___________
（2）當S1斷開，S接a時，該空氣炸鍋處于___________檔工作，此時R1兩端的電壓為多少伏特___________？
（3）該空氣炸鍋在高溫檔和中溫檔工作時消耗的電功率之比為多少？___________
參考答案
例1、D
【詳解】根據圖片可知，燈泡與變阻器串聯，電壓表測燈泡電壓。
A．當滑片在B端時，變阻器接入的阻值最大，通過燈泡的電流最小，則燈泡亮度最小，故A錯誤。
B．實驗中，調節變阻器的目的是改變燈泡兩端的電壓，故B錯誤。
C．電壓表測燈泡電壓，電流表測燈泡電流，二者示數的比值就是燈泡的電阻。因為燈泡的電阻隨溫度的升高而增大，所以二者的比值不斷改變，故C錯誤。
D．該實驗多次測量的目的就是尋找電功率和電壓的對應關系，故D正確。
故選D。
例2、S2閉合（S2閉合，S1、S3斷開） 1.5A 2880J
【詳解】解：（1）由圖知道，S2閉合，S1、S3斷開時，兩電阻串聯，由于串聯的電阻大于其中任一電阻，由知道，此時是為熱敷儀處在低溫擋。
（2）由圖知道，當S1閉合，S2，S3斷開時，是R2的簡單電路，電路的功率最大，處于高位擋，由歐姆定律知道，此時電路中的電流
（3）由圖知道，當S3閉合，S1、 S2斷開時，是R1的簡單電路，處于中溫檔，由知道，持續工作8分鐘，產生的熱量
答：（1）當S2閉合，S1、S3斷開時，熱敷儀處于低溫檔；
（2）熱敷儀處于高溫檔時，電路中的電流為1.5A；
（3）熱敷儀處于中溫檔時，持續工作8分鐘，產生的熱量為2880J。
例3、滑動變阻器斷路 見解析
【詳解】（1）[1]根據題意知道，閉合開關，移動滑片發現電流表始終無示數，說明電路可能斷路；電壓表有示數且為6伏，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯的支路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯的支路斷路了，由圖知道，其原因可能是滑動變阻器斷路。
（2）[2]由電路圖知道，燈泡與滑動變阻器串聯，又因為電源電壓恒定為6V，所以，當滑動變阻器電壓為1.5伏時，由串聯電路電壓的特點知道，此時燈泡兩端的電壓
由于串聯電路電流處處相等，故由圖乙知道，通過燈泡的電流為
故小燈泡所消耗的電功率的區域如下圖
（3）[3]合理；由電路圖知道，燈泡與滑動變阻器串聯，所以，燈泡與滑動變阻器兩端的電壓之和始終等于電源電壓6V，且兩者的電流始終相等，故圖丙中的虛線合理。
1．D
【詳解】A．因為電能表指示燈閃爍的快慢反映了電流做功的快慢，所以指示燈閃爍越快，電路的總功率越大，不能說明消耗電能越多，故A錯誤；
B．上月消耗的電能為
5637.8kW h-5546.7kW h=91.1kW h
故B錯誤；
C． 10（20）A中，10A是指電能表的標定電流，不是最小電流，故C錯誤；
D．若只讓熱水器工作15min，消耗的電能
W=Pt=1000W×15×60s=9×105J=0.25kW h
指示燈閃爍次數為
故D正確。
故選D。
2．B
【詳解】AB．若甲乙并聯，兩端電壓在0～8V范圍內（不含0V），因并聯電路中各支路兩端的電壓相等，所以甲乙兩端的電壓相等，由圖像可知，電壓相等時通過甲的電流大于通過乙的電流，即I甲＞I乙，由可知，R甲＜R乙，由P=UI可知兩電阻消耗的功率P甲＞P乙，故B正確，A錯誤；
C．若甲乙串聯接在電壓為9V的電源兩端，因串聯電路中各處的電流相等，且總電壓等于各分電壓之和，所以，由圖像可知，當I=0.8A、U甲=3V、U乙=6V時符合，則此時兩電阻的阻值之比為
故C錯誤；
D．若甲乙并聯接在電壓為3V的電源兩端，它們兩端的電壓均為3V，由圖像可知，I甲=0.8A、I乙=0.4A，則兩電阻的電功率之比為
故D錯誤。
故選B。
3．B
【詳解】由圖示電路可知，三部分電阻絲串聯接入電路，則通過三部分電阻的電流I與通電時間t都相等，因為電阻R阻值相同，根據電阻大小影響因素，則兩個電阻R串聯總電阻最大，兩個電阻R并聯總電阻最小，則可得三個瓶內的電阻大小關系
由焦耳定律可知
所以，b氣球所在瓶內電阻產生的電熱最多，c氣球所在瓶內電阻產生的電熱最少，產生電熱的多少通過氣球的體積變化來反映，所以b瓶中的電阻絲阻值最大，放出的熱量最多，瓶中氣體溫度最高，氣球的體積變化最大；故ACD不符合題意，B符合題意。
故選B。
4．高溫 0.1A 88W
【詳解】（1）[1]當開關S1閉合、S2接b時，R1與R2并聯，總電阻最小，根據可知總功率最大，坐墊處于高溫擋加熱狀態。
（2）[2]由圖可知，當開關S1閉合、S2接a時，電路為R1的簡單電路，根據可知總功率較大，為中溫擋，當開關S1斷開、S2接a時，R1和R2串聯，總電阻最大，根據可知總功率最小，為低溫擋，工作電流
（3）[3]當開關S1閉合、S2接b時，R1與R2并聯，為高溫擋，該電路的電功率是
5．閉合 熱傳遞 b，c 1.5×103焦
【詳解】（1）[1]根據題意知道，S2是溫控開關，即當鍋體溫度達到設定值時自動斷開，當鍋體溫度低于一定值時自動閉合，所以，S1從0檔轉到Ⅰ檔是開始工作，故溫控開關S2的狀態應是閉合的。
（2）[2]鍋中的水溫度升高，是水吸收了熱量，所以，是通過熱傳遞增加了水的內能。
（3）[3]根據題意知道，滑片順時針轉動，發熱管的加熱功率增大，且IV檔時功率最大，由知道，說明滑片順時針轉動，接入電路的電阻減小，由圖知道，滑片與b連接，當接線柱b、c中連入電路時，滿足要求。
（4）[4]由于電熱絲被均分為四節接入電路，由圖知道，Ⅲ檔長度是IV檔長度的2倍，由知道，電火鍋IV檔接入電路的電阻
所以Ⅲ檔時，連入阻值為96.8歐，此時功率
電火鍋在Ⅲ檔工作5分鐘，發熱管消耗的電能
W=Pt=500W×300s=1.5×103J
1．B
【詳解】因為燈絲電阻不變，由P=UI可得
①正確。
當S1、S2都斷開時，如圖L和R串聯，滑片P移到C時，L正常發光，電路電流為I1=I額=0.5A，則滑動P在b端時，電路電流
Ib=0.5A-0.1A=0.4A
因為電源電壓不變，所以
Ib（RL+Rab）=IL（RL+Rac）
即
0.4A×（12Ω+Rab）=0.5A×[12Ω+（Rab-6Ω）]
得Rab=18Ω，即滑動變阻器的最大阻值為18Ω，④錯誤，⑨正確；電源電壓U=Ib
（RL+Rab）=0.4A×（12Ω+Rab）=0.4A×（12Ω+18Ω）=12V
③錯誤，⑧正確；
當滑片P在b端時，電路中電流最小，此時小燈泡功率最小
Pmin=Ib2RL=（0.4A）2×12Ω=1.92W
當滑片P在C端時，小燈泡正常發光，此時小燈泡功率最大，Pmax=P額=3W
故當S1、S2都斷開時，調節滑片P，小燈泡的功率變化范圍是1.92W-3W，⑦正確。
保持滑片P不動，當S1、S2都閉合時，如圖L被短路，R0與Rab并聯
Rac=18Ω-6Ω=12Ω
電流表示數
I'=0.5A+1.5A=2A
通過R0的電流
所以
②錯誤，⑤正確；
當滑片P在b端時，總電流最小，電流消耗的總功率最小
當電流表示數為3A（電流表量程）時，此時電路消耗的總功率最大，
Pmax=UI=12V×3A=36W
故當S1、S2都閉合時，調節滑片P，電路消耗總功率的變化范圍是20W-36W，⑥正確。
綜上，符合正確答案的組合是①⑤⑥⑦⑧⑨，B符合題意，ACD不符合題意。
故選B。
2．（U型管）液面的高度（差） ② 電流 R3斷路
【詳解】（1）[1]電流通過導體產生熱量的多少不能直接觀察，根據轉換法，實驗中通過觀察U形管液面高度的變化來反映電阻產生熱量的多少。
[2]①探究杠桿的平衡條件多次實驗找普遍規律，沒有采用轉換法，故①不符合題意；
②探究物體的動能跟哪些因素有關時物體動能的大小通過木塊被推動的距離來反映，這用到了轉換法，故②符合題意。
（2）[3]圖乙裝置中
R1=R2=R3
其中R3與R2并聯，根據并聯電路的電流關系知道，通過這兩個電阻的電流是不同的，所以，目的是使通過R1和R2的電流不相等。
[4]利用乙圖裝置實驗時，發現左右兩側U形管液面上升高度相同，說明左右兩側產生的熱量相同，因為R1=R2，且R1和R2產生的熱量相同，說明R3中沒有電流，故可能電阻R3斷路了。
3． 1A 低溫 44伏 5∶1
【詳解】解：（1）當S1閉合，S接b時，電阻R1、R2并聯，由并聯電路的電壓特點和歐姆定律知道，通過R2的電流
（2）當S1斷開，S接a時，電阻R1、R2串聯，當S1閉合，S接a時，電路為R2的簡單電路，因為并聯電路的總電阻小于各支路的電阻，串聯電路中的總電阻大于各串聯導體的電阻，由知道，R1、R2并聯時，電路中的電阻最小，電功率最大，空氣炸鍋為高溫擋；R1、R2串聯時，電路中的電阻最大，電功率最小，空氣炸鍋為低溫擋；電路為R2的簡單電路時，為中溫擋；因此當S1斷開，S接a時，該空氣炸鍋處于低溫擋工作；由串聯電路的電阻特點和歐姆定律可知，電路中的電流
則R1兩端的電壓
U1=I低R1=0.8A×55Ω=44V
（3）由并聯電路的特點知道，空氣炸鍋在高溫擋消耗的電功率
空氣炸鍋在中溫擋消耗的電功率
則空氣炸鍋在高溫擋和中溫擋工作時消耗的電功率之比
答：（1）當S1閉合，S接b時，通過R2的電流為1A；
（2）當S1斷開，S接a時，該空氣炸鍋處于低溫檔工作，此時R1兩端的電壓為44V；
（3）該空氣炸鍋在高溫擋和中溫擋工作時消耗的電功率之比為5∶1。
【備考2023】浙教版科學中考第三輪沖刺講義（六）
電功率、焦耳定律

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