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2021中考物理分类汇编（精简版） 专题15 电功和电功率（二）
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这是一份2021中考物理分类汇编（精简版） 专题15 电功和电功率（二），共18页。试卷主要包含了小科开展了课外探究活动等内容，欢迎下载使用。
专题15 电功和电功率（二）
1、（2021·浙江金华·T9）研究性学习小组利用图甲电路研究电阻的电功率变化规律，图中电源电压恒为4V，R0为定值电阻，R为滑动变阻器、实验过程中，调节滑动变阻器，逐次读取数据并记录，计算定值电阻电功率。数据如下表：
实验次数
1
2
3
4
5
电流（A）
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
电压（V）
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
R0的电功率（W）
0.10
0.225
0.40
0.625
0.90
（1）完成第3次实验后，接下来要获得第4次实验的数据，则滑动变阻器R的滑片P应向______（选填“左”或“右”）移动到适当位置；
（2）小组同学根据表中数据，得出了定值电阻R0的电功率与其电流的定量关系，他们的结论正确的是______；
A．定值电阻的电功率与电流成正比
B．定值电阻的电功率与电流的平方成正比
（3）小科提出：要得知滑动变阻器的电功率，还需要用电压表测出滑动变阻器两端的电压；小金却认为：无需测滑动变阻器两端的电压，通过推算即可得出滑动变阻器的电功率。比如，当定值电阻两端的电压为1.0伏时，滑动变阻器的电功率为______瓦；
（4）小组同学对小金的方法进行了归纳，结合表中数据，画出了电路总功率和定值电阻功率与电流的P-I关系图像（如图乙所示），请分析判断，图中线段AA′表示的含义是______。
2、（2021·浙江金华·T11）便携式无线加湿器，让你随时随地实现加湿自由。某品牌便携式无线加湿器，通过旋转开关S接触不同触点，实现高，低两个档位的转换，其简化的工作电路如图所示，铭牌上的部分参数如下表。
项目
参数
工作电压（V）
20
低档位功率（W）
5
高档位功率（W）
10
完成下列问题：
（1）旋转开关S接“bc”两触点时，加湿器处于______档位；
（2）加湿器低档位工作时，电路通过的电流多大？（____）
（3）加湿器高档位工作6小时，将消耗多少电能？ （____）
3、（2021·浙江丽水·T10）小科开展了课外探究活动：串联电路中滑动变阻器的电功率与其接入电路电阻的关系。
（建立猜想）
猜想1：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大而增大；
猜想2：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大减小；
猜想3：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大先增大后减小
（进行实验）将5欧的定值电阻R、“10欧姆 23A”的滑动变阻器R、电压恒为15米伏的电源、数字电流表和电压表、开关、若干导线按如图甲所示电路图连接。
（1）图甲中电压表测___________两端的电压；
（2）实验中，将滑动变阻器滑片向移动________（填“左”或右”），电流表示数变小；
（3）实验中，R分别取0欧、1欧……10欧接入电路，观察记录并处理数据，得到下表。请将表中缺失的数据补充完整；
R阻值/欧
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
电流/安
3.00
2.50
2.14
1.88
1.67
1.50
1.36
1.24
1.14
1.06
1.00
电压/伏
0.00
2.50
4.28
5.64
6.68
7.50
8.16
8.68
9.12
9.54
10.00
电功率/瓦
0.00
6.25
9.16
10.60
11.16
___
11.10
10.76
10.40
10.11
10.00
（得出结论）根据实验数据，作出滑动变阻器的电功率随其接入电路电阻变化的曲线（如图乙），小科得出结论：猜想3成立，当R=R0时，滑动变阻器的电功率最大。
（交流评价）
（4）小科只通过上述探究得出实验结论可靠吗？并说明理________。
4、（2021·浙江丽水·T12）智能家居带给我们健康、舒适的生活，如智能马桶（图甲）。某品牌智能马桶座圈的简易加热电路如图乙所示，电阻R1和R2是阻值恒定的电热丝，刀双掷开关S2可接a或b，再通过开关S1的通断，实现“高、中、低”三种温档的调节，其中低温档的功率为20瓦，电阻R2为1210欧。
（1）座圈加热时，把电能转化为______能；
（2）当开关S1闭合、S2接a时，该座圈的电路相当于下列选项中的______；
（3）1千瓦时的电能可供该座圈低温档工作多少小时？（____）
（4）该座圈处于中温档工作时的电功率为多少？（____）
5、（2021·安徽）中国空间站“天和”核心舱首次采用了大面积可展收柔性太阳能电池翼，单翼的发电功率可达9kW，从能量转化的角度分析“9kW”表示的物理意义是：______。
6、（2021·安徽）图示电路中，电源电压不变，电阻R1 =30Ω，R2 =60Ω，闭合开关S，电流表A的示数为0.3A，则通电1min电阻R1产生的热量为______J。
7、（2021·安徽）如图所示，小明在单杠上做引体向上运动，每次引体向上身体上升的高度为握拳时手臂的长度。已知小明的体重为500N，握拳时手臂的长度为0.6m，完成4次引体向上所用的时间为10s。求：
（1）小明完成1次引体向上所做的功；
（2）10s内小明做引体向上的功率。
8、（2021·浙江省嘉兴卷·T14）学习了电学知识后，某科学兴趣小组开展制作“电热水壶”的项目化学习。
（项目任务）制作一款电热水壶。经过小组同学讨论后确定电热水壶的要求如下：
容积：1L
功能：①加热；②保温；
性能：能在7分钟内将1L水从20℃加热到100℃（不计热量损失）。
（方案设计）为实现上述功能，同学们利用两个不同阻值的电阻（R1
（器材选择）若该壶是按照方案一设计的，根据项目任务中的性能要求，选择的加热电阻阻值最大为多少欧姆?（_________）[Q吸=cm（t-t0），c水=4.2×103J/（kg·℃）]
（方案反思）有同学认为电器设计还应考虑使用安全，从安全角度提出一条设计建议_______。
（项目制作）…
9、（2021·重庆市B卷·T12）如图所示，电源电压为18V不变，定值电阻R1的阻值为30，滑动变阻器R2标有“50，0.5A”字样，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~15V。只闭合开关S1时电流表的示数为0.45A，电压表的示数为_______V；只闭合开关S2时，在保证元件安全的情况下移动滑片，电路的总电功率变化量是_______W。
10、（2021·重庆市B卷·T17）小杨同学找到一盏标有“2.5V”字样的小灯泡，其额定电功率已模糊不清。她选用图所示器材测量额定电功率，电源电压恒为9V。
（1）图甲所示的实验电路有2段导线未连接，请你用笔画线代替导线将电路补画完整_______；（要求：连线不交叉，滑片P向A端移动时灯泡发光变亮）；
（2）小杨连接电路并检查后，将滑动变阻器的电阻调到最大，再闭合_______，缓慢移动滑片P，发现电流表示数有明显变化但电压表无示数，此故障的原因可能是灯泡_______（选填“断路”或“短路”）；
（3）排除故障后，眼睛注视着电压表和灯泡，移动滑片P逐次改变小灯泡两端的电压，并将测得的数据记录在表一中，当电压表的示数为1.5V时应向_______（选填“A”或“B”）端移动滑片P；当电压表的示数为2.5V时电流表的示数如图乙所示，小灯泡的额定电功率为_______W；细心的小杨通过分析数据还发现通过小灯泡的电流与其两端的电压不成正比，其原因可能是：_______；
表一
数据序号
1
2
3
4
5
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.16
0.20
0.22
0.25
（4）同组的小会同学在此基础上继续探究电流跟电阻的关系，她又增加了五个阻值分别为5、10、15、20、25的定值电阻，其余器材不变。用定值电阻分别更换图甲中的小灯泡，通过实验得到如图丙所示的电流随定值电阻变化的图像，则实验中所用滑动变阻器的最大阻值至少是_______。（选填下列选项前的字母）
A．20 B．50 C．100 D．200
11、（2021·重庆市B卷·T18）如图所示的电路中，电源电压恒为3V，电阻R2的阻值为30。当开关S1闭合，S2断开时，电流表示数为0.3A，求：
（1）电阻R1的阻值；
（2）当开关S1、S2均闭合时，通电10s电阻R2产生的热量。
12、（2021·重庆市B卷·T20）中国茶文化源远流长，如图甲是某款工夫茶保温碟。电路原理如图乙所示，电阻R1为发热体，它的额定电功率为22W且电阻不变。电流通过发热体加热底板使茶汤保温；L为电功率忽略不计的电源指示灯。求：
（1）发热体正常工作时的电流；
（2）当实际电压为198V时，发热体工作100s消耗的电能；
（3）为了适应不同品种茶汤的保温需求，小杨对电路进行重新设计（如图丙），移动滑片可以连续调节发热体的电功率，最低可调至额定功率的四分之一，若发热体产生的热量全部被茶汤吸收，该电路电能利用率的范围是多少？（电能利用率）
13、（2021·重庆市A卷·T17）小兵同学通过实验测量灯泡L1、L2的额定功率，L1、L2分别标有“2.5V”和“3.8V”字样，电源电压恒为6V，电压表只有0～3V量程可以用。
（1）如图甲所示，是小兵设计的测L1额定功率的实验电路图，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接___________（要求滑片向A端移动灯泡变亮）。
（2）连好电路后，按实验规范操作，先把滑动变阻器的滑片P移到___________（选填“A”或“B”）端，然后闭合开关S，小兵发现L1不发光，电流表有示数，电压表无示数，则电路的故障可能是L1___________（选填“断路”或“短路”）。
（3）排除故障后，按实验规范操作，刚闭合开关S时，电压表示数为1V，电流表示数如图丙所示，读数为___________A，滑动变阻器的最大阻值为___________Ω；调节滑片P得到表一中的数据，L1的额定功率为___________W。
表一：实验数据
实验次数
1
2
3
电压（V）
1.0
2.5
2.8
电流（A）
0.30
0.32
（4）小兵在原电路中用L2替换L1开始测量L2的额定功率，按实验规范操作，刚闭合开关S时，电压表示数为1.5V，接着小兵发现该电路无法完成测量，于是设计了一个新方案：把电压表改接到滑动变阻器两端，只需调节滑片P使电压表示数为___________V，L2就会正常发光。
（5）小兵根据新方案连好电路，按实验规范操作，刚闭合开关S时，发现电压表示数超过了量程，立即断开开关思考解决办法，请你对此说出一种合理的解决办法：___________。
14、（2021·重庆市A卷·T19）如图甲所示，是小乔同学从废弃的电热器上拆下的加热部件，该部件由阻值不变的两根电阻丝R1、R2构成，小乔设计了图乙的电路对该部件进行检测，其中R0=22Ω，M、N为接线柱。
（1）用导线把M和N连接，只闭合开关S1，电流表示数为1A，求电源电压；
（2）把M接A，N接B，只闭合开关S1，电流表示数为0.5A，求R1的阻值；
（3）用导线把B和C连接，然后将M接A，N接B，闭合开关S1和S2，电流表示数为1.5A；检测结束后，小乔利用该部件重新组装一个加热器，求新加热器接入220V电路中能达到的最大电功率。
1、【答案】左 B 0.3 滑动变阻器的电功率
【解析】（1）[1]完成第3次实验后，电压表的示数是2.0V，接下来要获得第4次实验的数据，电压表的示数是2.5V，需要增大电路中的电流，减小变阻器连入电路的电阻，滑动变阻器R的滑片P应向左移动到适当位置。
（2）[2]由表中数据可知R0的阻值
R0=
R0的电功率
0.1W=(0.1A)2×10Ω
即
P=I2R0
所以定值电阻的电功率与电流的平方成正比，故选B。
（3）[3]当定值电阻两端的电压为1.0伏时，变阻器两端的电压
U滑=U-U0=4V-1V=3V
滑动变阻器的电功率
P滑=U滑I=3V×0.1A=0.3W
（4）[4]图中线段AA′是电路的总功率和定值电阻功率之差，可以得到滑动变阻器的电功率。
2、【答案】低 0.25A 2.16×105J
【解析】（1）[1]旋转开关S接“bc”两触点时，只有R2接入电路中，当电阻最大时，由 可知电功率最小，处于低温档。
（2）[2]加湿器低档位工作时，电路通过的电流
（3）[3]加湿器高档位工作6小时，消耗的电能
W=P高t=10W×6×3600s=2.16×105J
3、【答案】滑动变阻器（或R） 右 11.25 不可靠，没有没有换用不同的R0，行多次实验。无法得出普遍规律(或没有换用不同的R，进行多次实验，无法得出普遍规律;或在滑动变阻器电阻为4Ω-6Ω之间没有用更多的阻值进行实验)
【解析】（1）[1]测量滑动变阻器的电功率，故需要测量滑动变阻器的电压。
（2）[2]当滑片向右移动，接入的滑动变阻器的电阻变大，总电阻变大，电源电压不变，电流变小。
（3）[3]滑动变阻器的电功率为
则滑动变阻器的电功率为。
（4）[4] 不可靠，没有没有换用不同的R0，行多次实验。无法得出普遍规律(或没有换用不同的R，进行多次实验，无法得出普遍规律;或在滑动变阻器电阻为4Ω-6Ω之间没有用更多的阻值进行实验)。
4、【答案】内 C 50h 40W
【解析】（1）[1]座圈加热时，是电流通过导体时做功，把电能转化为内能，叫电流的热效应。
（2）[2]当开关S1闭合、S2接a时，R1、R2并联，故C符合题意。
故选C。
（3）低温档功率20W，1千瓦时的电能可供该座圈低温档工作时间为
（4）低温档的功率为20瓦，R1、R2串联接入电路，总电阻为
电阻R2为1210欧，可求得R1电阻为
该座圈处于中温档时，S1闭合，S2接b，R2处于短路状态，只有R1接入电路工作，工作时的电功率为
5、【答案】1 s可将9 kJ太阳能转化为电能
【解析】
太阳能电池工作时，将太阳能转化为电能，9kW表示1s可将9kJ太阳能转化为电能。
6、【答案】72
【解析】
由图可知，两个电阻并联，电流表测量干路中的电流，电路的总电阻
电源电压
U=IR=0.3A×20Ω=6V
通电1min电阻R1产生的热量
7、【答案】（1）300J；（2）120W
【解析】
解：（1）小明完成1次引体向上使身体上升的高度等于握拳时手臂的长度，则所做的功为
W=Gh=500N×0.6m=300J
（2）10s内小明做了4次引体向上，则做引体向上的功率为
P=120W
答：（1）小明完成1次引体向上所做的功为300J；
（2）10s内小明做引体向上的功率为120W。
8、【答案】 60.5Ω 见解析
【解析】[1]方案一中，两个开关都闭合时，只有R1的简单电路，此时电路的电阻最小，由可知电路的电功率最大，处于加热状态，闭合开关S时，两个电阻串联，电路的总电阻最大，由可知电路的电功率最小，处于保温状态；设计方案二：闭合开关S时，只有R2的简单电路，电路的电阻最大，由可知电路的电功率最小，处于保温状态，两个开关都闭合时，两个电阻并联，电路的总电阻最小，由可知电路的电功率最大，处于加热状态，如图所示：
[2]水的质量
m=ρV=1×103kg/m3×1×10-3m3=1kg
水吸收的热量
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃-20℃)=3.36×105J
因为
Q吸=W电，W电=Pt
电功率为
由得加热电阻的阻值
[3]从安全角度分析：可以在加热的支路上增加温度控制开关。
9、【答案】4.5V 3.6
【解析】[1]只闭合S1时，R1、R3串联，电流为0.45A，电压表测R3两端电压，R1两端电压为
R3两端电压为
R3阻值为
[2]只闭合S2时，R2、R3串联，电压表量程为0~15V，测R3两端电压，对应的电流为
电流表量程0~0.6A，滑动变阻器允许最大电流为0.5A，因此为了安全，允许的最大电流为0.5A，电路总电阻为
对应的R2的最小值
此时电路总功率为
R2的最大值为50Ω，电路中电流为
此时电路总功率为
总功率的变化量为
10、【答案】 开关 短路 A 0.7 灯丝电阻随温度的变化而变化 C
【解析】（1）[1]电压表并联在灯的两端，滑动变阻器串联在电路中，滑片P向A端移动时灯泡发光变亮，即向A端移动时阻值减小，所以应连右下接线柱。如图所示；
（2）[2]连接电路并检查后，接下来应将滑动变阻器的电阻调到最大，再闭合开关；
[3]若灯泡断路，电压表串联在电路中，则电压表有示数，电流表无示数；若灯泡短路，则电压表无示数，电流表示数有明显变化，故此故障的原因可能是灯泡短路；
（3）[4]由表一可知，灯泡两端电压逐渐增大，当电压表的示数为1.5V时，根据串联电路的分压原理，应向A端移动滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值变小，以增大灯泡两端电压；
[5]由图乙可知，电流表量程是0～0.6A，分度值是0.02A，灯泡正常发光时，电流表示数是0.28A，灯泡功率
P=UI=2.5V×0.28A=0.7W
[6]由于灯丝电阻随温度的变化而变化，因此通过小灯泡的电流值与电压值不成正比；
（4）[7]由图丙知，电阻两端的电压始终保持
UV=IR=0.1A×25Ω=-----=0.5A×5Ω=2.5V
根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压
U滑=U-UV=9V-2.5V=6.5V
变阻器分得的电压与电压表示数之比
=
根据分压原理，定值电阻为25Ω时，滑动变阻器连入电路的阻值为
R滑=×25Ω=65Ω
即所选用滑动变阻器的最大阻值至少是65Ω，故选C。
11、【答案】（1）10Ω；（2）3J
【解析】解：（1）当开关S1闭合、S2断开时，电路为R1的简单电路，电流表测通过R1的电流，电阻R1的阻值
（2）当S1、S2均闭合时，R1与R2并联，电流表测干路电流，通电10s电阻R2产生的热量
答：（1）电阻R1的阻值是10Ω；
（2）当开关S1、S2均闭合时，通电10s电阻R2产生的热量是3J。
12、【答案】（1）0.1A；（2）1782J；（3）50%~100%
【解析】解：（1）电阻R1为发热体，它的额定电功率为22W，闭合开关，发热体两端的电压是220V，根据可知，发热体正常工作时的电流
（2）电阻R1的额定电功率为22W，发热体两端的电压是220V，则根据可知电阻R1的阻值大小
当实际电压为198V时，发热体工作100s，电阻R1阻值不变，那么根据可知消耗的电能
（3）从图丙可以看到，R1和R2串联，再和灯泡L并联，移动滑片可以连续调节发热体的电功率，最低可调至额定功率的四分之一，则这个最低电功率的大小
电阻R1的阻值大小是2200Ω，则根据可知，这情况下流过电阻R1的电流大小
R1和R2串联，这时流过R2的电流是0.05A；根据可知，这情况下电阻R1的电压大小
那么R2的电压
那么这情况下变阻器R2的电功率
这种情况下，由于L为电功率忽略不计的电源指示灯，那么电路消耗的总电能
发热体R1消耗的电能
这种情况下该电路电能利用率
当滑片P滑到最右端b端时，电阻R1的电压最大，是220V，这时它的电功率是额定功率22W，滑动变阻器接入电路的电阻为零，由于L为电功率忽略不计的电源指示灯，则
这情况下该电路电能利用率
综上所述，该电路电能利用率的范围是50%~100%。
答：（1）发热体正常工作时的电流是0.1A；
（2）当实际电压为198V时，发热体工作100s消耗的电能是1782J；
（3）若发热体产生的热量全部被茶汤吸收，该电路电能利用率的范围是50%~100%。
13、【答案】 B 短路 0.2 25 0.75 2.2 移动滑动变阻器的滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值略小于其最大阻值的
【解析】（1）[1]要求滑片向A端移动灯泡变亮，说明电路中的电流变大，变阻器连入电路的阻值变小，将变阻器的A接线柱连入电路中，如图所示：
（2）[2]为了保护电路，闭合开关前，滑片P应移到最大值B端。
[3]闭合开关S，小兵发现L1不发光，电流表有示数，说明电路是通路，电压表无示数，可能L1短路。
（3）[4]由图丙，电流表的量程为0～0.6A，其分度值为0.02A，其读数为0.2A。
[5]滑动变阻器的最大阻值
[6]由表中数据可知，灯泡的额定电压是2.5V，通过它的电流是0.3A，所以小灯泡的额定功率
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W
（4）[7]在原电路中用L2替换L1开始测量L2的额定功率，电压表只有0～3V量程可以用，L2的额定电压是3.8V，超过电压表的量程，把电压表改接到滑动变阻器两端，调节滑片P使电压表示数为
6V-3.8V=2.2V
L2就会正常发光。
（5）[8]由（4）可知，滑动变阻器最大阻值与灯泡电阻的关系为
用新方案实验时，按实验规范操作，刚闭合开关S时，发现电压表示数超过了量程，是因为滑动变阻器处于最大阻值，分压为
若使电压表不超过量程，则滑动变阻的阻值应与灯泡阻值相等，故可以采用的方法为移动滑动变阻器的滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值略小于其最大阻值的。
14、【答案】（1）22V；（2）22Ω；（3）3300W
【解析】解：（1）用导线把M和N连接，只闭合开关S1，此时单联，则电源电压
（2）M接A，N接B，只闭合开关S1，此时R1和R0串联，电流表示数为0.5A，则总电阻
则R1的阻值
（3）用导线把B和C连接，然后将M接A，N接B，闭合开关S1和S2，此时和并联，被短接，电流表示数为1.5A，则此时的总电阻
当和并联时总电功率最大，最大电功率为
答：（1）电源电压是22V；
（2）R1的阻值是22Ω；
（3）新加热器接入220V电路中能达到的最大电功率是3300W。
专题15 电功和电功率（二）
1、（2021·浙江金华·T9）研究性学习小组利用图甲电路研究电阻的电功率变化规律，图中电源电压恒为4V，R0为定值电阻，R为滑动变阻器、实验过程中，调节滑动变阻器，逐次读取数据并记录，计算定值电阻电功率。数据如下表：
实验次数
1
2
3
4
5
电流（A）
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
电压（V）
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
R0的电功率（W）
0.10
0.225
0.40
0.625
0.90
（1）完成第3次实验后，接下来要获得第4次实验的数据，则滑动变阻器R的滑片P应向______（选填“左”或“右”）移动到适当位置；
（2）小组同学根据表中数据，得出了定值电阻R0的电功率与其电流的定量关系，他们的结论正确的是______；
A．定值电阻的电功率与电流成正比
B．定值电阻的电功率与电流的平方成正比
（3）小科提出：要得知滑动变阻器的电功率，还需要用电压表测出滑动变阻器两端的电压；小金却认为：无需测滑动变阻器两端的电压，通过推算即可得出滑动变阻器的电功率。比如，当定值电阻两端的电压为1.0伏时，滑动变阻器的电功率为______瓦；
（4）小组同学对小金的方法进行了归纳，结合表中数据，画出了电路总功率和定值电阻功率与电流的P-I关系图像（如图乙所示），请分析判断，图中线段AA′表示的含义是______。
2、（2021·浙江金华·T11）便携式无线加湿器，让你随时随地实现加湿自由。某品牌便携式无线加湿器，通过旋转开关S接触不同触点，实现高，低两个档位的转换，其简化的工作电路如图所示，铭牌上的部分参数如下表。
项目
参数
工作电压（V）
20
低档位功率（W）
5
高档位功率（W）
10
完成下列问题：
（1）旋转开关S接“bc”两触点时，加湿器处于______档位；
（2）加湿器低档位工作时，电路通过的电流多大？（____）
（3）加湿器高档位工作6小时，将消耗多少电能？ （____）
3、（2021·浙江丽水·T10）小科开展了课外探究活动：串联电路中滑动变阻器的电功率与其接入电路电阻的关系。
（建立猜想）
猜想1：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大而增大；
猜想2：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大减小；
猜想3：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大先增大后减小
（进行实验）将5欧的定值电阻R、“10欧姆 23A”的滑动变阻器R、电压恒为15米伏的电源、数字电流表和电压表、开关、若干导线按如图甲所示电路图连接。
（1）图甲中电压表测___________两端的电压；
（2）实验中，将滑动变阻器滑片向移动________（填“左”或右”），电流表示数变小；
（3）实验中，R分别取0欧、1欧……10欧接入电路，观察记录并处理数据，得到下表。请将表中缺失的数据补充完整；
R阻值/欧
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
电流/安
3.00
2.50
2.14
1.88
1.67
1.50
1.36
1.24
1.14
1.06
1.00
电压/伏
0.00
2.50
4.28
5.64
6.68
7.50
8.16
8.68
9.12
9.54
10.00
电功率/瓦
0.00
6.25
9.16
10.60
11.16
___
11.10
10.76
10.40
10.11
10.00
（得出结论）根据实验数据，作出滑动变阻器的电功率随其接入电路电阻变化的曲线（如图乙），小科得出结论：猜想3成立，当R=R0时，滑动变阻器的电功率最大。
（交流评价）
（4）小科只通过上述探究得出实验结论可靠吗？并说明理________。
4、（2021·浙江丽水·T12）智能家居带给我们健康、舒适的生活，如智能马桶（图甲）。某品牌智能马桶座圈的简易加热电路如图乙所示，电阻R1和R2是阻值恒定的电热丝，刀双掷开关S2可接a或b，再通过开关S1的通断，实现“高、中、低”三种温档的调节，其中低温档的功率为20瓦，电阻R2为1210欧。
（1）座圈加热时，把电能转化为______能；
（2）当开关S1闭合、S2接a时，该座圈的电路相当于下列选项中的______；
（3）1千瓦时的电能可供该座圈低温档工作多少小时？（____）
（4）该座圈处于中温档工作时的电功率为多少？（____）
5、（2021·安徽）中国空间站“天和”核心舱首次采用了大面积可展收柔性太阳能电池翼，单翼的发电功率可达9kW，从能量转化的角度分析“9kW”表示的物理意义是：______。
6、（2021·安徽）图示电路中，电源电压不变，电阻R1 =30Ω，R2 =60Ω，闭合开关S，电流表A的示数为0.3A，则通电1min电阻R1产生的热量为______J。
7、（2021·安徽）如图所示，小明在单杠上做引体向上运动，每次引体向上身体上升的高度为握拳时手臂的长度。已知小明的体重为500N，握拳时手臂的长度为0.6m，完成4次引体向上所用的时间为10s。求：
（1）小明完成1次引体向上所做的功；
（2）10s内小明做引体向上的功率。
8、（2021·浙江省嘉兴卷·T14）学习了电学知识后，某科学兴趣小组开展制作“电热水壶”的项目化学习。
（项目任务）制作一款电热水壶。经过小组同学讨论后确定电热水壶的要求如下：
容积：1L
功能：①加热；②保温；
性能：能在7分钟内将1L水从20℃加热到100℃（不计热量损失）。
（方案设计）为实现上述功能，同学们利用两个不同阻值的电阻（R1
（器材选择）若该壶是按照方案一设计的，根据项目任务中的性能要求，选择的加热电阻阻值最大为多少欧姆?（_________）[Q吸=cm（t-t0），c水=4.2×103J/（kg·℃）]
（方案反思）有同学认为电器设计还应考虑使用安全，从安全角度提出一条设计建议_______。
（项目制作）…
9、（2021·重庆市B卷·T12）如图所示，电源电压为18V不变，定值电阻R1的阻值为30，滑动变阻器R2标有“50，0.5A”字样，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~15V。只闭合开关S1时电流表的示数为0.45A，电压表的示数为_______V；只闭合开关S2时，在保证元件安全的情况下移动滑片，电路的总电功率变化量是_______W。
10、（2021·重庆市B卷·T17）小杨同学找到一盏标有“2.5V”字样的小灯泡，其额定电功率已模糊不清。她选用图所示器材测量额定电功率，电源电压恒为9V。
（1）图甲所示的实验电路有2段导线未连接，请你用笔画线代替导线将电路补画完整_______；（要求：连线不交叉，滑片P向A端移动时灯泡发光变亮）；
（2）小杨连接电路并检查后，将滑动变阻器的电阻调到最大，再闭合_______，缓慢移动滑片P，发现电流表示数有明显变化但电压表无示数，此故障的原因可能是灯泡_______（选填“断路”或“短路”）；
（3）排除故障后，眼睛注视着电压表和灯泡，移动滑片P逐次改变小灯泡两端的电压，并将测得的数据记录在表一中，当电压表的示数为1.5V时应向_______（选填“A”或“B”）端移动滑片P；当电压表的示数为2.5V时电流表的示数如图乙所示，小灯泡的额定电功率为_______W；细心的小杨通过分析数据还发现通过小灯泡的电流与其两端的电压不成正比，其原因可能是：_______；
表一
数据序号
1
2
3
4
5
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.16
0.20
0.22
0.25
（4）同组的小会同学在此基础上继续探究电流跟电阻的关系，她又增加了五个阻值分别为5、10、15、20、25的定值电阻，其余器材不变。用定值电阻分别更换图甲中的小灯泡，通过实验得到如图丙所示的电流随定值电阻变化的图像，则实验中所用滑动变阻器的最大阻值至少是_______。（选填下列选项前的字母）
A．20 B．50 C．100 D．200
11、（2021·重庆市B卷·T18）如图所示的电路中，电源电压恒为3V，电阻R2的阻值为30。当开关S1闭合，S2断开时，电流表示数为0.3A，求：
（1）电阻R1的阻值；
（2）当开关S1、S2均闭合时，通电10s电阻R2产生的热量。
12、（2021·重庆市B卷·T20）中国茶文化源远流长，如图甲是某款工夫茶保温碟。电路原理如图乙所示，电阻R1为发热体，它的额定电功率为22W且电阻不变。电流通过发热体加热底板使茶汤保温；L为电功率忽略不计的电源指示灯。求：
（1）发热体正常工作时的电流；
（2）当实际电压为198V时，发热体工作100s消耗的电能；
（3）为了适应不同品种茶汤的保温需求，小杨对电路进行重新设计（如图丙），移动滑片可以连续调节发热体的电功率，最低可调至额定功率的四分之一，若发热体产生的热量全部被茶汤吸收，该电路电能利用率的范围是多少？（电能利用率）
13、（2021·重庆市A卷·T17）小兵同学通过实验测量灯泡L1、L2的额定功率，L1、L2分别标有“2.5V”和“3.8V”字样，电源电压恒为6V，电压表只有0～3V量程可以用。
（1）如图甲所示，是小兵设计的测L1额定功率的实验电路图，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接___________（要求滑片向A端移动灯泡变亮）。
（2）连好电路后，按实验规范操作，先把滑动变阻器的滑片P移到___________（选填“A”或“B”）端，然后闭合开关S，小兵发现L1不发光，电流表有示数，电压表无示数，则电路的故障可能是L1___________（选填“断路”或“短路”）。
（3）排除故障后，按实验规范操作，刚闭合开关S时，电压表示数为1V，电流表示数如图丙所示，读数为___________A，滑动变阻器的最大阻值为___________Ω；调节滑片P得到表一中的数据，L1的额定功率为___________W。
表一：实验数据
实验次数
1
2
3
电压（V）
1.0
2.5
2.8
电流（A）
0.30
0.32
（4）小兵在原电路中用L2替换L1开始测量L2的额定功率，按实验规范操作，刚闭合开关S时，电压表示数为1.5V，接着小兵发现该电路无法完成测量，于是设计了一个新方案：把电压表改接到滑动变阻器两端，只需调节滑片P使电压表示数为___________V，L2就会正常发光。
（5）小兵根据新方案连好电路，按实验规范操作，刚闭合开关S时，发现电压表示数超过了量程，立即断开开关思考解决办法，请你对此说出一种合理的解决办法：___________。
14、（2021·重庆市A卷·T19）如图甲所示，是小乔同学从废弃的电热器上拆下的加热部件，该部件由阻值不变的两根电阻丝R1、R2构成，小乔设计了图乙的电路对该部件进行检测，其中R0=22Ω，M、N为接线柱。
（1）用导线把M和N连接，只闭合开关S1，电流表示数为1A，求电源电压；
（2）把M接A，N接B，只闭合开关S1，电流表示数为0.5A，求R1的阻值；
（3）用导线把B和C连接，然后将M接A，N接B，闭合开关S1和S2，电流表示数为1.5A；检测结束后，小乔利用该部件重新组装一个加热器，求新加热器接入220V电路中能达到的最大电功率。
1、【答案】左 B 0.3 滑动变阻器的电功率
【解析】（1）[1]完成第3次实验后，电压表的示数是2.0V，接下来要获得第4次实验的数据，电压表的示数是2.5V，需要增大电路中的电流，减小变阻器连入电路的电阻，滑动变阻器R的滑片P应向左移动到适当位置。
（2）[2]由表中数据可知R0的阻值
R0=
R0的电功率
0.1W=(0.1A)2×10Ω
即
P=I2R0
所以定值电阻的电功率与电流的平方成正比，故选B。
（3）[3]当定值电阻两端的电压为1.0伏时，变阻器两端的电压
U滑=U-U0=4V-1V=3V
滑动变阻器的电功率
P滑=U滑I=3V×0.1A=0.3W
（4）[4]图中线段AA′是电路的总功率和定值电阻功率之差，可以得到滑动变阻器的电功率。
2、【答案】低 0.25A 2.16×105J
【解析】（1）[1]旋转开关S接“bc”两触点时，只有R2接入电路中，当电阻最大时，由 可知电功率最小，处于低温档。
（2）[2]加湿器低档位工作时，电路通过的电流
（3）[3]加湿器高档位工作6小时，消耗的电能
W=P高t=10W×6×3600s=2.16×105J
3、【答案】滑动变阻器（或R） 右 11.25 不可靠，没有没有换用不同的R0，行多次实验。无法得出普遍规律(或没有换用不同的R，进行多次实验，无法得出普遍规律;或在滑动变阻器电阻为4Ω-6Ω之间没有用更多的阻值进行实验)
【解析】（1）[1]测量滑动变阻器的电功率，故需要测量滑动变阻器的电压。
（2）[2]当滑片向右移动，接入的滑动变阻器的电阻变大，总电阻变大，电源电压不变，电流变小。
（3）[3]滑动变阻器的电功率为
则滑动变阻器的电功率为。
（4）[4] 不可靠，没有没有换用不同的R0，行多次实验。无法得出普遍规律(或没有换用不同的R，进行多次实验，无法得出普遍规律;或在滑动变阻器电阻为4Ω-6Ω之间没有用更多的阻值进行实验)。
4、【答案】内 C 50h 40W
【解析】（1）[1]座圈加热时，是电流通过导体时做功，把电能转化为内能，叫电流的热效应。
（2）[2]当开关S1闭合、S2接a时，R1、R2并联，故C符合题意。
故选C。
（3）低温档功率20W，1千瓦时的电能可供该座圈低温档工作时间为
（4）低温档的功率为20瓦，R1、R2串联接入电路，总电阻为
电阻R2为1210欧，可求得R1电阻为
该座圈处于中温档时，S1闭合，S2接b，R2处于短路状态，只有R1接入电路工作，工作时的电功率为
5、【答案】1 s可将9 kJ太阳能转化为电能
【解析】
太阳能电池工作时，将太阳能转化为电能，9kW表示1s可将9kJ太阳能转化为电能。
6、【答案】72
【解析】
由图可知，两个电阻并联，电流表测量干路中的电流，电路的总电阻
电源电压
U=IR=0.3A×20Ω=6V
通电1min电阻R1产生的热量
7、【答案】（1）300J；（2）120W
【解析】
解：（1）小明完成1次引体向上使身体上升的高度等于握拳时手臂的长度，则所做的功为
W=Gh=500N×0.6m=300J
（2）10s内小明做了4次引体向上，则做引体向上的功率为
P=120W
答：（1）小明完成1次引体向上所做的功为300J；
（2）10s内小明做引体向上的功率为120W。
8、【答案】 60.5Ω 见解析
【解析】[1]方案一中，两个开关都闭合时，只有R1的简单电路，此时电路的电阻最小，由可知电路的电功率最大，处于加热状态，闭合开关S时，两个电阻串联，电路的总电阻最大，由可知电路的电功率最小，处于保温状态；设计方案二：闭合开关S时，只有R2的简单电路，电路的电阻最大，由可知电路的电功率最小，处于保温状态，两个开关都闭合时，两个电阻并联，电路的总电阻最小，由可知电路的电功率最大，处于加热状态，如图所示：
[2]水的质量
m=ρV=1×103kg/m3×1×10-3m3=1kg
水吸收的热量
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃-20℃)=3.36×105J
因为
Q吸=W电，W电=Pt
电功率为
由得加热电阻的阻值
[3]从安全角度分析：可以在加热的支路上增加温度控制开关。
9、【答案】4.5V 3.6
【解析】[1]只闭合S1时，R1、R3串联，电流为0.45A，电压表测R3两端电压，R1两端电压为
R3两端电压为
R3阻值为
[2]只闭合S2时，R2、R3串联，电压表量程为0~15V，测R3两端电压，对应的电流为
电流表量程0~0.6A，滑动变阻器允许最大电流为0.5A，因此为了安全，允许的最大电流为0.5A，电路总电阻为
对应的R2的最小值
此时电路总功率为
R2的最大值为50Ω，电路中电流为
此时电路总功率为
总功率的变化量为
10、【答案】 开关 短路 A 0.7 灯丝电阻随温度的变化而变化 C
【解析】（1）[1]电压表并联在灯的两端，滑动变阻器串联在电路中，滑片P向A端移动时灯泡发光变亮，即向A端移动时阻值减小，所以应连右下接线柱。如图所示；
（2）[2]连接电路并检查后，接下来应将滑动变阻器的电阻调到最大，再闭合开关；
[3]若灯泡断路，电压表串联在电路中，则电压表有示数，电流表无示数；若灯泡短路，则电压表无示数，电流表示数有明显变化，故此故障的原因可能是灯泡短路；
（3）[4]由表一可知，灯泡两端电压逐渐增大，当电压表的示数为1.5V时，根据串联电路的分压原理，应向A端移动滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值变小，以增大灯泡两端电压；
[5]由图乙可知，电流表量程是0～0.6A，分度值是0.02A，灯泡正常发光时，电流表示数是0.28A，灯泡功率
P=UI=2.5V×0.28A=0.7W
[6]由于灯丝电阻随温度的变化而变化，因此通过小灯泡的电流值与电压值不成正比；
（4）[7]由图丙知，电阻两端的电压始终保持
UV=IR=0.1A×25Ω=-----=0.5A×5Ω=2.5V
根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压
U滑=U-UV=9V-2.5V=6.5V
变阻器分得的电压与电压表示数之比
=
根据分压原理，定值电阻为25Ω时，滑动变阻器连入电路的阻值为
R滑=×25Ω=65Ω
即所选用滑动变阻器的最大阻值至少是65Ω，故选C。
11、【答案】（1）10Ω；（2）3J
【解析】解：（1）当开关S1闭合、S2断开时，电路为R1的简单电路，电流表测通过R1的电流，电阻R1的阻值
（2）当S1、S2均闭合时，R1与R2并联，电流表测干路电流，通电10s电阻R2产生的热量
答：（1）电阻R1的阻值是10Ω；
（2）当开关S1、S2均闭合时，通电10s电阻R2产生的热量是3J。
12、【答案】（1）0.1A；（2）1782J；（3）50%~100%
【解析】解：（1）电阻R1为发热体，它的额定电功率为22W，闭合开关，发热体两端的电压是220V，根据可知，发热体正常工作时的电流
（2）电阻R1的额定电功率为22W，发热体两端的电压是220V，则根据可知电阻R1的阻值大小
当实际电压为198V时，发热体工作100s，电阻R1阻值不变，那么根据可知消耗的电能
（3）从图丙可以看到，R1和R2串联，再和灯泡L并联，移动滑片可以连续调节发热体的电功率，最低可调至额定功率的四分之一，则这个最低电功率的大小
电阻R1的阻值大小是2200Ω，则根据可知，这情况下流过电阻R1的电流大小
R1和R2串联，这时流过R2的电流是0.05A；根据可知，这情况下电阻R1的电压大小
那么R2的电压
那么这情况下变阻器R2的电功率
这种情况下，由于L为电功率忽略不计的电源指示灯，那么电路消耗的总电能
发热体R1消耗的电能
这种情况下该电路电能利用率
当滑片P滑到最右端b端时，电阻R1的电压最大，是220V，这时它的电功率是额定功率22W，滑动变阻器接入电路的电阻为零，由于L为电功率忽略不计的电源指示灯，则
这情况下该电路电能利用率
综上所述，该电路电能利用率的范围是50%~100%。
答：（1）发热体正常工作时的电流是0.1A；
（2）当实际电压为198V时，发热体工作100s消耗的电能是1782J；
（3）若发热体产生的热量全部被茶汤吸收，该电路电能利用率的范围是50%~100%。
13、【答案】 B 短路 0.2 25 0.75 2.2 移动滑动变阻器的滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值略小于其最大阻值的
【解析】（1）[1]要求滑片向A端移动灯泡变亮，说明电路中的电流变大，变阻器连入电路的阻值变小，将变阻器的A接线柱连入电路中，如图所示：
（2）[2]为了保护电路，闭合开关前，滑片P应移到最大值B端。
[3]闭合开关S，小兵发现L1不发光，电流表有示数，说明电路是通路，电压表无示数，可能L1短路。
（3）[4]由图丙，电流表的量程为0～0.6A，其分度值为0.02A，其读数为0.2A。
[5]滑动变阻器的最大阻值
[6]由表中数据可知，灯泡的额定电压是2.5V，通过它的电流是0.3A，所以小灯泡的额定功率
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W
（4）[7]在原电路中用L2替换L1开始测量L2的额定功率，电压表只有0～3V量程可以用，L2的额定电压是3.8V，超过电压表的量程，把电压表改接到滑动变阻器两端，调节滑片P使电压表示数为
6V-3.8V=2.2V
L2就会正常发光。
（5）[8]由（4）可知，滑动变阻器最大阻值与灯泡电阻的关系为
用新方案实验时，按实验规范操作，刚闭合开关S时，发现电压表示数超过了量程，是因为滑动变阻器处于最大阻值，分压为
若使电压表不超过量程，则滑动变阻的阻值应与灯泡阻值相等，故可以采用的方法为移动滑动变阻器的滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值略小于其最大阻值的。
14、【答案】（1）22V；（2）22Ω；（3）3300W
【解析】解：（1）用导线把M和N连接，只闭合开关S1，此时单联，则电源电压
（2）M接A，N接B，只闭合开关S1，此时R1和R0串联，电流表示数为0.5A，则总电阻
则R1的阻值
（3）用导线把B和C连接，然后将M接A，N接B，闭合开关S1和S2，此时和并联，被短接，电流表示数为1.5A，则此时的总电阻
当和并联时总电功率最大，最大电功率为
答：（1）电源电压是22V；
（2）R1的阻值是22Ω；
（3）新加热器接入220V电路中能达到的最大电功率是3300W。
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