电功和电热解答题12.docx

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电功和电热解答题12

电功和电热解答题2016.12

1．图甲为某款新型电饭煲，额定电压为220V，它采用了“聪明火”技术，智能化地控制不同时间段的烹饪温度，以得到食物最佳的营养和口感，图乙为其电路原理图，R1和R2为电阻不变的电热丝，S1是自动控制开关．将电饭煲接入220V电路中，在电饭煲工作的30min内，它消耗的电功率随时间变化的图象如图丙所示．求：

（1）0～30min，电饭煲产生的总热量；

（2）S和S1均闭合，电路中的总电流；

（3）在不同电压下，电饭煲从开始工作到S1第一次自动断开产生的热量相同．用电高峰期，当实际电压为198V时，使用该电饭煲，从开始工作到S1第一次自动断开需要多长时间．

2．某型号的电饭锅有两挡，分別是高温烧煮挡和保温焖饭挡，其原理如图所示（虚线框内为电饭锅的发热部位）．已知R1=44Ω，R2=2156Ω．

（1）开关S置于　　挡（选填“1”或“2”）时是高温烧煮挡，它的功率是多大？

（2）保温焖饭时电路中的电流是多大？

10min产生的热量是多少？

（3）若只要求将保温焖饭挡的功率提升10%，请通过计算体说明改进措施．

3．如图甲所示，额定功率为3.6W的小灯泡（灯泡电阻不变）与滑动变阻器串联在电路中，电源电压恒定，当滑片P滑至A端时，小灯泡恰好正常发光．滑动变阻器滑片P从A端移到B端的过程中，小灯泡两端电压U与滑动变阻器接入电路电阻R的关系如图乙所示，求：

（1）电源电压．

（2）小灯泡的电阻；

（3）当滑片P滑至B端时，小灯泡消耗的实际功率．

4．通过《电阻的测量》一节后面的“想想做做”，我们知道小灯泡的电阻会随着小灯泡两端电压的变化而不同，如图甲所示是通过小灯泡L和电阻R的电流随它们两端电压变化的图象，将它们按如图乙所示接入电路中，闭合开关S时，小灯泡的实际功率为P1=1W，求：

（1）电源电压U；

（2）再闭合开关S1后电流表的读数I2；

（3）再闭合开关S1后电路消耗的总功率P．

5．图甲是某电吹风的工作原理图．电吹风工作时，可以分别吹出热风和凉风．为了防止温度过高，用一个PTC电阻R0与电阻为100Ω的电热丝R串联，R0的阻值随温度的变化如图乙所示．

（1）当开关S指向1位置时，电吹风吹　　风；

（2）该电吹风吹热风时，其温度基本恒定在200℃左右，当它的温度继续升高时，R0的电阻将　　，电热丝的发热功率将　　；（两空均选填“增大”、“不变”或“减小”）

（3）该电热丝的最大发热功率是多少？

6．如图所示的电路中，电源电压恒为6V，小灯泡L上标有“6V，3W”的字样，电阻R1的阻值为8Ω，滑动变阻器R2上标有“10Ω，2A”的字样．求：

（1）小灯泡L正常工作时的电阻；

（2）开关S1与S2都断开，S闭合时，R1在10min内产生的热量；

（3）当开关S1、S2、S都闭合，电流表的示数为1.5A时，R2消耗的电功率．

7．有两只灯泡，A灯“12V，6W”、B灯“12V，12W”，A和B中电流随两端电压变化关系的图象如图甲所示．

（1）将A、B并联接在12V电源两端，求2min内电路消耗的电能？

（2）将A、B串联接在某电源两端，使A灯恰好正常发光，求此时B灯的电阻大小？

（3）将B灯与一个滑动变阻器“50Ω，1A”串联接在12V电源两端，如图乙所示，调节滑动变阻器，当滑动变阻器的功率和B灯功率相等时，求此时B灯的实际功率．

8．如图甲电路，电源电压为9V且保持不变，小灯炮标有“6V6W”的字样，小灯泡的电流随电压的变化曲线如图乙．求：

（1）小灯炮正常发光时电阻为多少欧？

（2）当电流表的示数为0.7A时，此时小灯泡的电功率为多少瓦？

（3）当电压表的示数为2V时，滑动变阻器连入的阻值是多少欧姆？

如图所示，电源电压保持不变，灯丝电阻不受温度影响，滑动变阻器的最大电阻为12Ω．当S闭合，S1断开，滑动变阻器的滑片P在a端时，电压表示数为6V；当S、S1都闭合，滑动变阻器的滑片P在b端时，电流表的示数为2A．

（1）当S、S1都闭合，滑动变阻器的滑片P在b端时，电压表的示数是多少？

（2）电源电压是多少？

（3）S闭合，S1断开，滑动变阻器的滑片P在a端时，灯L在10min内消耗的电能是多少？

1.如图所示电路，R1=20Ω，R2=10Ω，电源电压保持不变，当S1闭合，S2、S3断开时，电流表的示数为0.6A.

（1）求电源电压；

（2）当S2断开，S1、S3闭合时，求电流表的示数；

（3）电路如何连接时，电路消耗的电

功率最小？

并求出该最小值.

∙在如图甲所示的电路中，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电源电压不变，闭合开关S后，调节滑片P从a端移动到b端过程中，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示．

求：

（1）电路中电流最小时，1min内电流通过电阻R做的功；

（2）电源电压和定值电阻R0；

（3）若电压表量程为0～15V，电流表量程为0～3A，为保证电表正常工作，定值电阻R0消耗的功率范围．

∙如图所示，设电源电压U恒定不变，R为定值电阻，R'为

滑动变阻器。

闭合开关，移动滑片改变变阻器阻值，记录多组电压表和电流表的示数分别为U1和I1，然后输入计算机绘制出U1-I1图像如下，结合电路和U1-I1图像。

求：

（1）电源电压U和定值电阻R的阻值。

（2）调节滑动变阻器R'，当R'的阻值多大时，变阻器R'消耗的功率最大，最大值是多少。

∙有一种PTC半导体元件，发热效率很高，且具有自动保温功能，其电阻RT随温度t的变化曲线如图1所示．某新型智能电蒸锅的发热体就是采用这种材料制成的，图2是它的简化工作电路图，电源电压为220V，R0是调控电阻（阻值可调但不受温度的影响），RT是PTC电阻．则：

（1）当RT的温度从40℃升高到120℃时，RT的电阻变化是：

　　　　　　（选填“先减小后增大”或“先增大后减小”）．

（2）当温度达到100℃时，RT的阻值是　　　　　　Ω，此时电蒸锅的总功率为880W，则调控电阻R0的阻值是　　　　　　Ω．

（3）当R0的阻值调节为10Ω，RT的温度达到120℃时，电蒸锅的总功率是多少？

∙小晨以某种PTC电阻作为发热部件，制作了一个恒温孵化箱．图甲是恒温孵化箱的电路图，R1、R2是两个相同的PTC电阻，电源电压220伏．图乙为单个这种PTC电阻与温度变化的关系图．

（1）当温度为40℃时，电路中的电流为多少安？

（2）恒温孵化箱的最大发热功率是多少瓦？

（3）当温度保持40℃不变时，恒温孵化箱的产热和散热达到了　           关系．如果仅仅从产热方面分析，当温度超过40℃时，恒温孵化箱是怎样自动实现温度下降的？

　                         　．

33.如图，电源电压恒定，R1、R2是定值电阻，R1=10Ω，滑动变阻器R3标有“20Ω0.5A”字样。

只闭合开关S1，电流表的示数为0.9A；再闭合开关S2、S3

，电流表的示数变为1.5A，求：

（1）电源电压；

（2）开关S1、S2、S3都闭合时，R2在10s内产生的热量；

（3）只闭合开关S3，移动变阻器滑片时，R1的电功率变化范围。

∙张老师向同学们展示了一只具有高、低温两挡调节功能的自制电加热器，并告知其内部电路由电阻丝R1、R2、和开关S1三个元件组成，两根电阻丝允许通过的最大电流均为1A，R1=10Ω，在不拆解加热器的情况下，小军用图1电路对其进行探究：

他先闭合S2，电流表的示数为0.24A；再闭合S1，电流表的示数变为0.84A，所用电源电压为6V．

（1）电阻丝R2的阻值为　　　　　　Ω；

（2）若电源电压可调，闭合S1和S2后，为保证电路安全，求此电加热器允许消耗的最大电功率；

（3）张老师指导小军仅利用原有元件对该电加热器的内部电路进行改装，要求改装后的电加热器须同时满足下列两个条件：

①具备高、低温两挡调节功能；

②在6V电源电压下，用高温挡给0.1kg的水加热14min，可使水温升高7.2℃，设电加热器消耗的电能全部转化为水的内能．

请在图2虚线框中画出内部改装电路图，并通过计算说明．

22.（12分）荣威e950插电式混合动力汽车于今年3月正式上市，百公里平均油耗约1.7升.它有两种动力系统，汽车加速，汽油机提供的动力不足时，蓄电池的电能转化为动能，使汽车加速更快；汽车减速，汽车动能转化为电能，由蓄电池贮存起来，减少能量的消耗.两种动力系统也可独立工作，只有汽油机工作时，与一般的汽车不同：

只使用电力时，由电动机提供动力.如表是国产某混合动力汽车蓄电池的铭牌，其中电池容量是蓄电池贮存的最大电能（储存电能的本领是表示电池容量的另一方式），该汽车匀速行驶时受到的阻力为144N，求：

（1）在家庭电路中对放电完毕的蓄电池充满电要多长时间？

（2）该汽车匀速行驶100km过程中牵引力做的功为多少？

（3）蓄电池充满电后，仅由电动机提供动力，电能转化为机械能的效率为80%，汽车匀速持续行驶的最大距离是多少km？

（4）假设汽车受到的阻力不变，仅由汽油机提

供动力，汽油的热值为5.0×107J/L（即焦耳/升），汽油机的效率为24%，汽车匀速行驶100km的油耗是多少升.

电池容量

44kWh

充电电压

220V

充电电流

20A

输出电压

150V

33.”光强”是表示光的强弱程度的科学量。

照射光越强，光强越大。

光强符号用E表示，国际单位为坎德拉（cd）。

如图甲为光敏电阻的实物和元件符号，图乙为某种光敏电阻的阻值R与光强E间的关系图，图丙为小金利用这种光敏电阻所设计的电路。

已知电源电压为6V，小灯泡L标有”6V6W”字样，灯丝的电阻随温度的变化而变化。

（1）求小灯泡正常发光时的电流。

（2）光敏电阻接收光强为3坎德拉的光照射时，闭合开关，测得电路中的电流为0.6A，求此时小灯泡的电阻。

（3）某次实验中测得小灯泡两端电压为1.5V，光敏电阻消耗的功率为2.25W，求此时光敏电阻接收

到光的光强。

2016年12月06日物理组01的初中物理组卷

参考答案与试题解析

∙在“测量小灯泡的额定功率”实验中，灯泡上标有“3.8V”字样，电源电压恒定。

（1）请你用笔画线代替导线，将图12中的实物电路连接完整。

（2）连接完实验电路后，开关试触时，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表的示数接近电源电压，其故障原因可能是:

________________________________.

（3）故障排除后，开始实验，在移动变阻器滑片的过程中，眼睛应注视的______示数，直至灯泡正常发光，此时电流表的示数如图13所示，则灯泡的额定功率为_________________W。

（4）完成上述实验后，小聪向老师要了一个已知阻值为R0的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图14所示的电路，也测出了灯泡的额定功率。

请完成下列实验步骤:

①闭合开关S1，将S2拨到触点________（选填“1”或“2”），移动滑片，使电压表的示数为______V;

②再将开关S2拨到触点____________（选填“1”或“2”），保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U;

③灯泡额定功率的表达式为P额=______________________（用已知量和测量量表示）。

∙

（1）（2分）如图3所示

（2）（1分）灯泡处断路（或灯泡的灯丝断路、灯泡与底座接触不良等）

 （3）（2分）电压表1.52

（4）（4分）①2    3.8   ②1

∙小佳想要测定小灯泡的额定功率，他选用了以下器材：

标有“2.5V”字样的小灯泡（老师告诉他，该小灯泡正常工作电流在0.3A左右），电源为6V的恒稳蓄电池，量程为“0﹣0.6A”与“0﹣3A”的电流表，量程为“0﹣3V”与“0﹣15V”的电压表，开关，导线．可是在选择滑动变阻器时他犹豫了，因为有三种规格的滑动变阻器，分别标有“10Ω1A”、“20Ω0.5A”、“50Ω0.2A”字样．

（1）估算一下，请你帮小佳选择一只合适的滑动变阻器　　　　　　；

（2）如图（甲）所示，小佳连接了一部分电路后又纠结了，请你在不改变他已经连接部分的前提下，再帮他连接完整（用笔画线，注意导线间不要相互交叉）；

（3）连接完整后，小佳按正确程序操作，闭合开关S，发现灯泡不亮，电流表指针偏转明显，而电压表指针几乎不动，仔细检查，连接无误．那么出现该状况的原因应该是　　　　　　（选填“A、B、C、D”）

A．电压表内部断路了   B．灯泡的灯丝断了

C．灯座内部出现了短路 D．滑动变阻器的电阻线断了

（4）在老师的指点下，小佳自己排除了故障，再闭合开关S，灯泡亮了，但发光很暗，观察电压表示数，仅有1.8V，这时小佳应将滑片P向　　　　　　端（选填“A”或“B”）适当滑动；

（5）当小灯泡两端的电压达到额定电压后，电流表的示数如图（乙）所示，则小佳测得小灯泡的额定功率是　　　　　　W．

∙

（1）20Ω0.5A；

（2）如上图所示；

（3）C；（4）A；（5）0.7．

∙采用如图的装置探究“电流产生的热量跟什么因素有关”，接通电源，瓶内的空气被加热后膨胀，使U型管中的液面发生变化，通过观察U型管的液面变化情况比较出瓶内电阻丝的发热多少．

（1）如图所示的是探究电流产生的热量跟　　　　　　的关系，通电一段时间　　　　　　（选填“左瓶”或“右瓶”）内的电阻丝产生的热量多．

（2）让实验装置冷却到初始状态，把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，接通电源比较两瓶内电阻丝发热多少．此时该装置是探究电流产生的热量跟　　　　　　的关系，一段时间后电阻丝产生的热量　　　　　　（选填“左瓶”、“右瓶”或“两瓶一样”）多．

答案为：

（1）电流；左瓶；

（2）电阻；左瓶．

如图所示电路，电源电压保持不变．

（1）滑动变阻器的铭牌上标有“10Ω 2A”字样，求滑动变阻器两端允许加的最大电压．

（2）当滑动变阻器接入电路的阻值分别为2Ω和8Ω时，滑动变阻器消耗的功率相同，求电阻R0的阻值．

解：

（1）U = IR=2A×10Ω=20V             （3分）

（2）根据电源电压保持不变，得：

（1分）

（1分）

解之得：

R0=4Ω                         （1分）

小林在做测量小灯泡功率的实验时，连接了如图甲所示电路，电源电压保持不变，小灯泡额定电压为2.5V．闭合开关后，将滑动变阻器滑片P从最右端开始向左滑动到某一位置的过程中，电流表示数与电压表示数的闭合曲线如图乙所示．求：

（1）小灯泡正常发光时的电阻；

（2）当电压表示数为1V时，小灯泡在1min中内消耗的电能；

（3）灯泡正常发光时，滑动变阻器连入电路的阻值是其最大阻值的五分之一．求电源电压

一．解答题（共8小题）

1．（2016•岳阳）图甲为某款新型电饭煲，额定电压为220V，它采用了“聪明火”技术，智能化地控制不同时间段的烹饪温度，以得到食物最佳的营养和口感，图乙为其电路原理图，R1和R2为电阻不变的电热丝，S1是自动控制开关．将电饭煲接入220V电路中，在电饭煲工作的30min内，它消耗的电功率随时间变化的图象如图丙所示．求：

（1）0～30min，电饭煲产生的总热量；

（2）S和S1均闭合，电路中的总电流；

（3）在不同电压下，电饭煲从开始工作到S1第一次自动断开产生的热量相同．用电高峰期，当实际电压为198V时，使用该电饭煲，从开始工作到S1第一次自动断开需要多长时间．

【分析】

（1）由电路图可知，当开关S和S1都闭合时，电路为R1与R2并联，电路中的总电阻最小，根据P=

可知，电饭煲的功率较大；同理可知，只闭合开关S、断开S1时，电路为R1的简单电路，电路中的电阻较大，电饭煲功率较小；根据图乙可知工作30min中两种情况下的工作时间，根据Q=W=UIt求出两种情况下产生的热量，然后得出答案；

（2）当S和S1均闭合时，电阻R1与R2并联，电饭煲的功率较大，根据P=UI求出电路中的总电流；

（3）由图丙可知，电饭煲从开始工作到S1第一次自动断开时的时间，根据Q=W=UIt求出产生的热量，又知道正常工作时电饭煲的最大功率，根据P=

求出电路的总电阻，根据Q=W=

t求出实际电压为198V时的工作时间．

【解答】解：

（1）由电路图可知，当开关S和S1都闭合时，电路为R1与R2并联，电饭煲的功率较大；

同理可知，只闭合开关S、断开S1时，电路为R1的简单电路，电饭煲功率较小；

由图乙可知，工作30min中，

P1=440W时的功率时间t1=15min=900s，P总=660W时的功率时间t2=30min﹣15min=15min=900s，

由Q=W=UIt可得，0～30min内电饭煲产生的总热量：

Q=Q1+Q2=W1+W2=P1t1+P总t2=440W×900s+660W×900s=9.9×105J；

（2）当S和S1均闭合时，电阻R1与R2并联，电饭煲的功率较大，

由P=UI可得，电路中的总电流：

I总=

=

=3A；

（3）电饭煲正常工作时，由图丙可知，电饭煲从开始工作到S1第一次自动断开时的时间t=10min=600s，

此过程中产生的热量：

Q′=W=P总t=660W×600s=3.96×105J，

电饭煲最大功率时电路中的总电阻：

R=

=

=

Ω，

因在不同电压下，电饭煲从开始工作到S1第一次自动断开产生的热量相同，

所以，由Q=W=

t可得，在实际电压是198V时电饭煲工作的时间：

t′=

=

≈740.7s．

答：

（1）0～30min，电饭煲产生的总热量为9.9×105J；

（2）S和S1均闭合，电路中的总电流为3A；

（3）用电高峰期，当实际电压为198V时，使用该电饭煲，从开始工作到S1第一次自动断开需要740.7s．

【点评】本题考查了电热公式和电功率公式的灵活应用，从图象中读出有用的信息和判断出不同功率时电饭煲电路的连接方式是关键．

2．（2016•南京）某型号的电饭锅有两挡，分別是高温烧煮挡和保温焖饭挡，其原理如图所示（虚线框内为电饭锅的发热部位）．已知R1=44Ω，R2=2156Ω．

（1）开关S置于　2　挡（选填“1”或“2”）时是高温烧煮挡，它的功率是多大？

（2）保温焖饭时电路中的电流是多大？

10min产生的热量是多少？

（3）若只要求将保温焖饭挡的功率提升10%，请通过计算体说明改进措施．

【分析】

（1）高温烧煮档其功率最大，根据P=

可知，此时的电阻值应该小；根据P=

求出功率；

（2）保温时，两电阻串联，根据I=

求出电流；再根据Q=W=UIt求出产生的热量；

（3）根据P=UI求出保温档功率，再求出提升10%后的功率，根据P=

求出电阻值，进而求出改进措施．

【解答】解：

（1）开关置于2档，把电阻R2短路，电路中电阻最小，功率最大，为高温烧煮档；

此时的功率P高=

=

=1100W；

（2）开关置于1档时，两电阻串联，为保温焖饭，

电路中电流I=

=

=0.1A；

10min产生的热量：

Q=W=UIt=220V×0.1A×10×60s=1.32×104J；

（3）保温功率：

P保=UI=220V×0.1A=22W，

保温焖饭挡的功率提升10%后的功率：

P保′=P保（1+10%）=22W×110%=24.2W，

由P=

得此时电路的电阻：

R=

=

=2000Ω，

为了保证高温档功率不变，所以应该改变R2的阻值，

R2′=R﹣R1=2000Ω﹣44Ω=1956Ω，

即把R2换成阻值为1956Ω的电阻．

答：

（1）2；功率是1100W；

（2）电路中的电流是0.1A；

10min产生的热量1.32×104J；

（3）把R2换成阻值为1956Ω的电阻．

【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式、吸热公式、电功公式、效率公式的应用，要注意开关置于不同位置时电路中电流对应的判断．

3．（2016•益阳）如图甲所示，额定功率为3.6W的小灯泡（灯泡电阻不变）与滑动变阻器串联在电路中，电源电压恒定，当滑片P滑至A端时，小灯泡恰好正常发光．滑动变阻器滑片P从A端移到B端的过程中，小灯泡两端电压U与滑动变阻器接入电路电阻R的关系如图乙所示，求：

（1）电源电压．

（2）小灯泡的电阻；

（3）当滑片P滑至B端时，小灯泡消耗的实际功率．

【分析】

（1）当滑片P滑至A端时，滑动变阻器接入电路中的电阻为零，电路为L的简单电路，电压表测电源的电压，根据图象读出电源的电压；

（2）当滑片P滑至A端时，根据额定电压电压下灯泡正常发光可知灯泡的额定电压，又知道灯泡的额定功率，根据P=

求出灯泡的电阻；

（3）当滑片P滑至B端时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，根据图象读出灯泡两端的电压，根据P=

求出灯泡的实际功率．

【解答】解：

（1）当滑片P滑至A端时，滑动变阻器接入电路中的电阻为零，电路为L的简单电路，电压表测电源的电压，

由图象可知，电源的电压U=6V；

（2）当滑片P滑至A端时，

因小灯泡恰好正常发光，

所以，灯泡的额定电压UL=U=6V，

由P=

可得，灯泡的电阻：

RL=

=

=10Ω；

（3）当滑片P滑至B端时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，

由图象可知，此时灯泡两端的电压UL′=2V，

则灯泡的实际功率：

PL实=

=

=0.4W．

答：

（1）电源电压为6V；

（2）小灯泡的电阻为10Ω；

（3）当滑片P滑至B端时，小灯泡消耗的实际功率为0.4W．

【点评】本题考查了电功率公式的应用，重点考查了学生的读图能力，从图象中获取有用的信息是关键．

4．（2016•资阳）通过《电阻的测量》一节后面的“想想做做”，我们知道小灯泡的电阻会随着小灯泡两端电压的变化而不同，如图甲所示是通过小灯泡L和电阻R的电流随它们两端电压变化的图象，将它们按如图乙所示接入电路中，闭合开关S时，小灯泡的实际功率为P1=1W，求：

（1）电源电压U；

（2）再闭合开关S1后电流表的读数I2；

（3）再闭合开关S1后电路消耗的总功率P．

【分析】

（1）闭合开关S时，电路为L的简单电路，根据图象读出小灯泡的实际功率为P1=1W时的电流和电压即可得出电源的电压；

（2）再闭合开关S1后，I与R并联，电流表测干路电流，此时R两端的电压与L两端的电压相等，根据图象读出通过R的电流，根据并联电路的电流特点求出电流表的示数；

（3）根据P=UI求出再闭合开关S1后电路消耗的总功率．

【解答】解：

（1）闭合开关S时，电路为L的简单电路，

由图象可知，当UL=2V，IL=0.5A时，灯泡的实际功率P1=ULIL=2V×0.5A=1W，

则电源的电压U=UL=2V；

（2）再闭合开关S1后，I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=U=2V，

由图象可知，通过R的电流IR=0.2A，

因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，

所以，电流表的示数：

I2=IL+IR=0.5A+0.2A=0.7A；

（3）再闭合开关S1后电路消耗的总功率：

P=UI=UI=2V×0.7A=1.4W．

答：

（1）电源电压为2V；

（2）再闭合开关S1后电流表的读数为0.7A；

（3）再闭合开关S1后电路消耗的总功率为