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【寒假培优】7 电功和电功率（原卷+答案版）—2021届浙教版中考科学重难点专题集训
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这是一份【寒假培优】7 电功和电功率（原卷+答案版）—2021届浙教版中考科学重难点专题集训，文件包含电功和电功率答案docx、电功和电功率原题docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共34页， 欢迎下载使用。
电功和电功率
一、电功
1.小明同学家的电能表上标有“3000revs/(kW·h)”的字样，他将家中的其他用电器都与电源断开，仅让电水壶在额定电压下工作，观察1min内电能表的转盘转了45revs，则下列说法正确的是(多选)( )
A.电水壶是利用电流的热效应来工作的
B.烧水过程中消耗的电能为5.4×105J
C.电水壶的额定功率为900W
D.当实际电压只有额定电压的90%时，电水壶的实际功率为729W
【答案】A,C,D
2.（2019·丽水模拟）小华利用电能表和手表估测规格为“220V 1100W”的电水壶的实际功率，电能表表盘如图所示。
（1）这种电水壶正常工作时，内部电热丝的电阻是多大？
（2）在此电水壶中加水，将其接入电路并工作，数出电能表的指示灯在3min内闪烁80次，则：
①电路在3min内消耗的电能是多大？
②电路的实际电功率是多大？
（3）①上一问算出的电路实际电功率________ (选填“大于”“等于”或“小于”)电水壶额定功率。②造成此现象的原因是________。
【答案】（1）P＝ U2R ＝ (220V)21100W ＝44Ω
（2）①电路在3min内消耗的电能：W＝ 80800 kW•h＝0.1kW•h；
②电路的实际电功率：P实＝ Wt＝0.1kW·h360h ＝2kW＝2000W。
（3）大于；家庭电路中其他用电器仍在工作
3.（2019九上·天台月考）小科家有一台电烤箱，其铭牌如下，高温档功率数值模糊不清。其内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝。求：
××牌电烤箱
额定电压
220V
额定
功率
高温档
低温档
440W
电源频率
50Hz
（1）当电烤箱处于低温档时，S1、S2所处的状态是________。
（2）当电烤箱在低温档正常工作时的电流是多少？
（3）小科先断开其它家用电器，并将电烤箱调到高温档接入220V的家庭电路中，发现他们家的电子式电能表（3000imp/(kW▪h)）在2min内指示灯恰好闪了120次，请你帮助他计算电烤箱高温档时的电功率。（“3000imp/(kW▪h)”指的是接在这个电能表上的用电器每消耗1kW▪h的电能，电表上指示灯闪烁3000次
【答案】（1）S1闭合，S2断开
（2）电烤箱在低温档正常工作时的电流：I=PU=440W220V=2A；
（3）电烤箱消耗的电能为：W=nn表×1kW▪h=1203000××1kW▪h=0.04kW▪h；
电烤箱的功率为：P=Wt=0.04kW▪h130h=1.2kW=1200W
4.（2018·台州模拟）养生壶是一种用于养生保健的可以烹饮的容器，类似于电水壶，其最大的特点是采用一种新型的电加热材料，通过高温把电热膜电子浆料（金属化合物）喷涂在玻璃表面形成面状电阻，在两端制作银电极，通电后产生热量把壶内的水加热。小明家买了一把养生壶（图甲）小明关闭了家中的其它所有用电器，并在壶中加入初温为25℃的水，6分钟将水烧开（标准大气压下），求：
（1）在加热过程中家用电能表（图乙）的转盘转了300转，此过程中养生壶消耗的电能是多少J？
（2）如果养生壶的热效率是87.5%，则壶中水的质量是多少？
（3）养生壶两端的实际电压是多少？（不考虑温度对电阻的影响）
【答案】（1）过程中养生壶消耗的电能是：W=n实际n标定×1kW·h=3003000×1kW·h=0.1kW·h=3.6×105J；
（2）养生壶中水吸收的热量为：Q=ηW=87.5%×3.6×105J=3.15×105J；
壶中水的质量为：m=Qc△t=3.15×105J4.2×103J/(kg·℃)×(100℃-25℃)=1kg；
（3）养生壶实际功率：P实=Wt=3.6×105J360s=1000W；根据P实P额=(U实U额)2得到1000W1210W=(U实220V)2 U实=200V
二、电功率
1.（2020·余杭模拟）如图所示是电阻甲和乙的U-I图像，下列说法正确的是（ ）
A.电阻甲和乙都是阻值不变的电阻
B.甲、乙并联在电路中，当电源电压为2V时，电路总功率为1.2W
C.甲、乙串联在电路中，当电路电流为0.2A时，电源电压为2V
D.当乙两端电压为2V时，R乙＝5Ω
【答案】B
2.（2017·绍兴）如图电路中，电源电压保持不变。闭合开关S，当滑片移到滑动变阻器的b端时，电压表的示数为8伏，10秒内定值电阻R1做功为20焦；当滑片P移到滑动变阻器的中点时，电压表的示数为6伏。下列结果正确的是（ ）
A.电源电压为14伏 B.滑动变阻器R的最大阻值为8欧
C.滑片在b端时，电流表示数为0.75安 D.电路先后两次消耗的总电功率之比为2：3
【答案】D
3.（2016·温州）如图所示，电源电压保持6 V不变，电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～3 V，定值电阻的规格为“10Ω 0.5A”，滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”。闭合开关，为了保证电路安全，在变阻器滑片移动过程中，下列说法正确的是（ ）
A.变阻器R2接入电路的阻值允许变化范围为2 Ω～20 Ω
B.电流表示数允许的变化范围为0.2 A～0.5 A
C.电阻R1消耗功率允许的变化范围为0.4 W～0.9 W
D.电路消耗总功率允许的变化范围为1.2 W～3 W
【答案】C
4.（2020·镇海模拟）如图甲，R1为定值电阻，Rp为滑动变阻器，闭合开关，Rp的滑片从一端移动到另一端，得到电压与电流图像如图乙，下列说法正确的是( )
A.R1阻值为1.8Ω
B.电路消耗的最小功率为0.2W
C.当Rp总阻值的3/5接入电路时，它与定值电阻消耗的功率之比为5：6
D.当电流为0.4A时，R1与Rp连入电路的阻值之比为2：1
【答案】D
5.（2020·宁波模拟）在如图甲所示的电路中，电源的电压恒定，滑动变阻器的最大阻值为R1=8Ω，R2为定值电阻但看不清标识。滑动变阻器滑片从左端M滑到右端N的过程中，滑动变阻器的电功率P随PN间电阻R变化的关系如图乙所示，其中滑动变阻器阻值取2Ω和8Ω时电功率相同，则以下说法正确的（ ）
①定值电阻R2=4Ω
②电源的电压为6V
③电压表的最大示数为3V
④滑动变阻器的最大电功率为2W
A.①③ B.②④ C.①② D.①④
【答案】C
6.（2019·宁波保送考试）在如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,R1为定值电阻。移动滑动变阻器R2的滑片P,电压表和电流表示数的U−I关系图像如图(乙)所示,则( )
①电源电压为9V ②滑动变阻器的最大阻值为20Ω
③电压表示数为5V时,R2的电功率最大 ④电压表示数为4V时,R1的电功率最大
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
【答案】A
7.（2020·路桥模拟）有一种亮度可以调节的小台灯，其电路如图甲所示。电源电压为15V，通过灯泡L的电流跟其两端电压的关系如图乙所示。灯泡L的额定电压为12V，则灯泡L的额定功率为________W；调节滑动变阻器R，使灯泡L的功率为3.6W，此时滑动变阻器R连入电路的阻值为________Ω，12分钟电路消耗的电能为________ J。
【答案】9.6；15；6480
14.（2020·湖州）方方用图甲所示电路研究电功率和电流的关系，绘制了定值电阻R0、滑动变阻器R的功率与电流的关系图，如图乙。
（1）实线表示的是________(选填“R”或“R0”)的功率与电流的关系。
（2）求R0的阻值。(写出计算过程)
（3）当电流表示数为0．5安时，求R消耗的功率。(写出计算过程)
【答案】（1）R0
（2）当I=2A时 PR0=32W R0= PI2=32W(2A)2 =8Ω
（3）当I'=0．5A时 UR'0 =0．5A×8Ω=4V 电源电压U= PI=32W2A =16V，U'R=12V PR=12V×0．5A=6W
15.（2019·宁波）如图所示电路，电源电压U不变，灯L1、L2上都标有“3V”字样，且灯丝阻值不变，R1是定值电阻。闭合开关S，后，依次进行如下操作：①开关S2接1、2，移动滑片P，使电压表V1示数为3V，此时电流表示数为0.3A；②开关S2接2、3，电流表示数为0.4A；③开关S2接4、5，电流表示数仍为0.4A，电压表V2示数为2V。
请解答下列问题：
（1）灯L1、L2的额定功率分别是多少?
（2）小科根据上述实验数据，计算R1的阻值，分析如下：
操作①中，L1与R0串联，L山两端电压为3V，通过L1的电流大小为0.3A。
操作②中，L1与R1并联后（可看作一个阻值变小的电阻)与。串联，通过L1与R1的总电流大小I为0.4A。假设此时L1两端电压为U1，通过的电流为IL1。
可求得R1= U1I1=U1I−IL1=3V0.4A−0.3A =30Ω
老师指出：求解R1时，代人的“3V”“0.4A”“0.3A”三个数据中有错误。请你指出错误的数据： ▲ ， 并正确求解R1。
（3）当开关S2接4、5时，滑片P怎样移动才能使L2正常工作?（要求说明移动方向和变化的阻值大小）
【答案】（1）操作①中，灯L1正常工作，UL1额=UL1=3V ，灯L1的额定功率为：PL1额=PL1=UL1IL1=3V×0.3A=0.9W
根据操作③，可求出灯L2的电阻值为：RL2= UL2IL2=2V0.4A =5Ω
因此，灯L2的额定功率为：RL2额= UL2额2IL2=(3V)25Ω =1.8W
（2）错误数据：3V、0.3A；
解法1：根据操作①可得，RL1= UL1IL1=3V0.3A =10Ω
由于操作②和操作③中，电流表的示数都为0.4A，说明L1和R1并联后与L2对电路的影响是等效的，所以 1R1+1RL1=1RL2 即 1R1+110Ω=15Ω ，求得：R1=10Ω
解法2：根据操作①可得，RL1= UL1IL1=3V0.3A =10Ω
由于操作②和操作③中，电流表的示数都为0.4A，说明L1和R1并联后与L2对
电路的影响是等效的，所以S2接2、3时，IL1’= UL1'RL1=2V10Ω =0.2A
I1=I-IL1'=0.4A-0.2A=0.2A所以R1= U1I1=2V0.2A =10Ω
（3）操作①中，L1与R0串联，U=UL1+UR0=UL1+LR0R0
即：U=3V+0.3A×R0
同理，据操作③可得：U=2V+0.4A×R0
综上二式可得：U=6V R0=10Ω
当S2接4、5时，R0与L2串联，己知L2正常工作时UL2'=3V
此时，R0两端的电压UR0'=U-UL2'=6V-3V=3V 即：UR0'=UL2'=3V
所以R0’=RL2=5Ω，R0减小的阻值△R0=R0-R0'=10Ω-5V=5Ω
所以滑片P应向左移动
答：当S2接4、5时，滑片P应向左移动，并使阻值减小5欧，才能使L2正常工作。
16.（2019·鄞州模拟）2016年G20杭州峰会期间，杭州的主要景区 “风光互补路灯”得到了广泛的应用。它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，两者皆备时同时发电，并将电能输送至蓄电池储存起来，供路灯晚间照明使用。为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般充电至90%左右即停止充电，放电余留20%左右即停止电能输出。下表为某型号风光互补路灯系统配置方案的相关参数。
风力发电机
太阳能电池组件
最小启动风速
1.0 m/s
太阳能电池
180W
最小充电风速
3.0m/s
太阳能转换效率
15%
最大限制风速
12.0m/s
蓄电池
400A·h-12V
最大输出功率
400W
大功率LED路灯
80W-12V
（1）晚上蓄电池给电灯供电时能量如何转化________。
（2）若一块该“风光互补路灯”太阳能电池板的总面积为5m2，当其垂直太阳光方向放置时，最大发电功率达到180W，则当地垂直太阳光方向1m2范围内太阳能电池板所接收太阳辐射的最大功率为多少？
【答案】（1）化学能转化为电能
（2）1m2电池板的发电功率：P发=180W÷5=36W；根据公式η=P发P收得到，P收=P发η=36W15%=240W
1m2电池板所接收太阳辐射的最大功率为：240W。
17.小明的妈妈为了丰富早餐的营养，买了一台全自动豆浆机，如图甲所示。图乙所示是豆浆机的主要结构：中间部位是一个带动刀头的电动机，用来将原料进行粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热管，负责对液体加热煮沸；图丙所示是豆浆机正常工作做一次豆浆的过程中电热管和电动机交替工作的“P－t”图像。表中是这个豆浆机的主要技术参数。
型号
SYL－624
额定电压
220V
额定频率
50Hz
额定功率
120W
加热功率
1210W
请解答下列问题：
（1）豆浆机正常工作时的最大电流是多大？
（2）豆浆机正常工作做一次豆浆，总共消耗的电能是多少？
（3）在一次豆浆机工作的时候，小明将家中其他用电器都关闭，他观察到豆浆机的电热管工作时，家里标有“2400r/(kW·h)”字样的电能表转盘在2min内转过了80转。此时电路的实际电压是多大？
【答案】（1）已知最大功率P1＝1210W，所以正常工作时的最大电流I1＝ P1U=1210W220V ＝5.5A。
（2）由图像可知，豆浆机正常工作一次电热管工作时间t1＝9min，电动机工作时间t2＝2min，消耗的电能W＝P1t1＋P2t2＝1210W×9×60s＋120W×2×60s＝667800J。
（3）豆浆机2min内消耗的电能W＝ 802400 kW·h＝ 130 kW·h＝1.2×105J，
豆浆机实际功率P＝ Wt=1.2×105J2×60s ＝1000W，电热管电阻R＝ U2P1=(220V)21210W ＝40Ω，
电路实际电压U＝ PR=1000W×40Ω ＝200V。
三、伏安法测量小灯泡的额定功率
1.（2019·台州）图甲是测定小灯泡（额定电压2V）电功率的实验电路。
（1）某同学根据实验数据画出如图乙所示的图像，则该小灯泡的额定功率为________ 瓦。老师认为图乙曲线右半段不符合实验事实，理由是________。
（2）另一同学为探究电流跟电阻的关系，换用4.5V的电源，并用多个不同阻值的定值电阻替换图甲中的灯泡，得到如图丙的图像，则他选用的滑动变阻器的最大阻值至少为________欧姆。
【答案】（1）0.8；当实际电压远大于额定电压时，小灯泡会烧毁 （2）15
2.（2020·金华·丽水）某班同学在实验室做“测定小灯泡额定电功率”的分组实验。
实验老师提供给各小组的实验器材如下：规格为“3．8V”的小灯泡、学生电源(电压恒为6V)、电流表(0~0．6A，0~3A)、电压表(0~3V，0~15V)、滑动变阻器(“20Ω 1A”)、开关各一只，导线若干。
（1）小金组按图甲正确连接电路，闭合开关，调节滑动变阻器，当电压表的示数为3．8伏时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为________瓦；
（2）小丽组同学发现，实验桌上的电压表0~15V的量程已损坏，其它器材完好。他们经讨论后认为，用该电压表0~3V的量程，通过改变电压表的连接位置也能测出小灯泡的额定功率。他们的实验操作步骤如下：
步骤一：按图甲电路先将电压表（0~3V)接在小灯泡两端，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为3伏，断开开关，拆下电压表；
步骤二：保持滑动变阻器的滑片位置不变，再将该电压表接在________两端；
步骤三：闭合开关，将滑动变阻器的滑片向________(填“左”或“右”)移动，直到电压表示数为________伏，读出此时电流表的示数，算出小灯泡的额定电功率。
反思：实验原理相同的情况下，我们可以采用不同的实验途径来完成实验。
【答案】 （1）1.52 （2）滑动变阻器；左；2.2
3.（2019·临海模拟）如下图是“测量小灯泡电功率”的实验电路。电源电压恒为6V，小灯泡的额定电压3.8V，灯泡电阻约8 Ώ。
（1）连接好电路，闭合开关，小灯泡发光，但电压表示数为0，经检查，图中a、b、c、d四根导线有一根断了，则该导线是________。
（2）在将滑动变阻器的滑片从一端缓慢移到另一端的过程中，发现电压表示数U与滑片移动距离x的关系如图乙所示，电压调节非常不方便，这是由于选用了 (选填“A”或“B”)滑动变阻器。
A.滑动变阻器A(阻值范围0-500Ώ，滑片行程10cm)；
B.滑动变阻器B(阻值范围0-50Ώ，滑片行程10cm)。
（3）换用了另一个滑动变阻器并接通电路后，移动滑片位置，当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为________W。
【答案】 （1）c （2）A （3）1.9
4.（2020·天台模拟）“测量小灯泡的功率”实验，器材有：电压恒为6V的电源、额定电压为3.8V的小灯泡、滑动变阻器（20Ω 2A）、电压表、电流表、开关各一个，导线若干。
（1）某同学按图甲连接如图乙的电路，另一同学认为这样连接电压表的量程太大，会造成电压测量有较大误差。按正确方法连接好电路后，闭合开关移动滑片P，得到如下表数据，则该灯泡的额定功率是________W；
电压表的示数U/V
2.9
2.6
2.2
1.9
1.6
1.3
1.0
电流表的示数I/A
0.20
0.22
0.24
0.25
0.26
0.27
0.28
小灯泡的电功率P/W
0.62
1.025
1.4
（2）另一组同学也用相同方法进行实验，不小心将电压表烧坏，老师只提供一个开关和阻值为10Ω的定值电阻R0，其它器材不变。于是，他们设计了如图丙所示的电路图，然后按照以下步骤进行实验。请补充完整实验步骤及相关实验数据（数据用字母表示）：
a.闭合S1断开S2，移动滑动变阻器的滑片使电流表的示数为0.38A；
b.________。
则小灯泡额定电功率P=________。
【答案】（1）0.912
（2）保持滑片P的位置不变，断开S1，闭合S2读出电流表示数为I；3.8I-1.44(W)或3.8V×（I-0.38A）
5.（2019九上·慈溪期末）在测量小灯泡电功率实验中，已知灯泡额定电压U额=2.5V，电源电压保持不变。
（1）用笔画线代替导线把甲图电路连接完整。
（2）调节滑动变阻器，使小灯泡正常发光，则可根据此时电流表示数（如图乙）计算出小灯泡的额定功率是________W。
（3）如果没有电压表，用如图丙所示电路也可测小灯泡的额定功率，其中，定值电阻的阻值为RO。先断开开关S2，闭合开关S、S1调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为 U额R0 ；再保持变阻器滑片的位置不变，只断开开关________、闭合其他开关，读出电流表示数为I，灯泡额定功率的表达式为P额=________（用RO、U额、I的代数式表示）。
【答案】（1） （2）0.7 （3）S1；(1−U额R0)U额
四、电热器
1.（2019·台州模拟）电压力锅结合了压力锅和电饭锅的优点，是现代人喜欢的厨房用具。图甲是某品牌电压力锅的简化电路图，R1 为加热电阻，R2 为保温电阻，S1 为电源开关，S2 为压力开关。加热时 S2 与触点 a 接通，R1 工作；保温时 S2 与触点 b 接通，R2 工作。电压力锅的其他参数见铭牌。
（1）当电压力锅内的气压达到设定值时水沸腾。此时，水的温度________100℃（填“>”、“=”或“<”）。
（2）计算保温电阻 R2 正常工作时的阻值。
（3）图乙表示电压力锅工作时电功率与时间的关系。阴影部分面积表示________，并列式计算它的大小。
【答案】（1）＞
（2）R2=U2/P保=(220V)2/100W=484Ω
（3）电能或电功 W=Pt=1.0×10 3W×10×60s= 6×10 5J
2.（2020·嘉兴）图甲是一款深受人们喜爱的便携式充电喷雾小风扇（部分参数如表），具有只扇风不喷雾和既扇风又喷雾两档工作状态
（1）小风扇喷出的水雾在空气中发生了________（填物态变化的名称），从周围吸热，起到降温作用。
（2）图乙是小风扇喷雾时水位自动报警器的工作原理图，当水箱内的水位较低时，红灯亮报警，请结合上图说明其工作原理。________
（3）小风扇在只扇风状态下工作10分钟消耗的电能是多少？
（4）商家宣称此款小风扇充满电后，在喷雾状态下可持续工作5小时。通过计算判断他们的宣传与实际是否相符。
【答案】 （1）汽化
（2）水位降低到探针以下时，控制电路断开，电磁铁磁性消失，衔铁弹回，红灯所在电路接通
（3）W=Pt=4W×10×60s=2400J
（4）6000mA·h=6A·h t= W总P总 = 6A·h×4V4W+4W =3h<5h
3.（2018·嘉兴）笔记本电脑已进入寻常百姓家庭，出差旅游时常随身携带。出于安全考虑，民航局规定，乘客可随身携带0.16kW·h以下的可充电设备。目前，部分航空公司已允许乘客在非起降时间段、有条件地使用笔记本电脑等便携电子设备。请回答下列问题：
（1）某旅客携带的笔记本电脑电池容量3000mAh，输出电压15V，充满电后，若工作时的平均电流为1.5A，可工作多少时间？
（2）请通过计算说明该旅客能否将此笔记本电带上民航飞机。
（3）使用发现，电脑工作时会发热，原因是________，当升温到一定值时，温控开关S1自动闭合，风扇启动，加快散热从而保护电脑。如果断开电源总开关S2 ， 风扇M和其他工作系统同时停止工作。根据上述特点，下列可能符合散热控温特点的原理图是________。
【答案】（1）笔记本电脑电池容量：3000mAh
平均电流为I=1.5A=1500mA，则工作时间为：t= 3000mAh1500mA =2h
（2）W=UIt=15伏×3安×3600秒=162000焦=0.045千瓦时
因为0.045kW·h＜0.16kW·h，所以该笔记本电脑能带上民航飞机。
（3）电流通过导体时会产生热量；B
4.（2020·绍兴）如图是某电烤箱的内部简化电路图，图乙是电烤箱铭牌的部分信息，R0和R均为电热丝，其他电阻均忽略不计，已知R=202欧。
（1）电烤箱A，B触点中连接火线的是________触点。
（2）闭合总开关，将旋钮开关转到如图所示位置，此时电烤箱处于________ (选填“高温档”或“低温档”)。
（3）在额定电压下，电烤箱高温档工作2分钟产生内能________焦。
【答案】（1）A （2）低温档 （3）145200
5.（2020·台州）电热水壶由分离式底座和壶身两个部分组成。分离式底座由电源线、圆形底座和供电插座组成，如图甲；电热水壶内部简化电路，如图乙。
（1）为防止触电，供电插座的外壳材料应是________(选填“绝缘体”或“导体”)。
（2）电热水壶额定电压为220伏，额定功率为1000瓦，求；
①电阻R的阻值是多少?
②正常工作时，烧开一壶水需要300秒，消耗多少电能?
（3）为满足人们随时取用热水需求，电热水壶需设置保温功能。现有一个温控开关(一定温度时,可以自动断开或闭合：元件符号为“ ”）,一个阻值远大于R1的定值电阻R2(元件符号为“ ”)。要求利用提供的器材对原电热水壶的简化电路进行改进，实现既可加热又能保温的功能，且加热功率保持不变。请在答题卷的虚线框内画出电路图、并说明保温的工作原理。
【答案】（1）绝缘体
（2）①R1= U²P = (220伏)21000瓦 =48.4欧 ②W=Pt=1000瓦×300秒=3×105焦
（3）S闭合，温控开关断开，R1、R2同时工作，电路处于保温状态。
6.（2019·绍兴）电加热眼罩对缓解眼疲劳有一定效果。如图甲是一款市场上的产品，小敏查阅使用说明书，其相关参数如下表乙。
（1）当该款眼罩还剩10%的电池容量时，在额定电压下充电，充满电至少需要多少时间？
（2）图丙是小敏设计的可以手动调节高、中、低三档加热的电热眼罩原理图。电源电压U恒为4.8伏，已知电热丝R1阻值为4欧，电热丝Ra阻值为6欧，开关S3只接a或b。
①丙图电路中S1闭合，S2断开，S3接a时，加热电路为____________（选填“高”、“中”或“低”）温档。
②中温档功率为多少瓦？
③高温档工作20分钟，眼罩消耗的电能为多少焦？
【答案】（1）1=800mAh×(1-10%）/500mA=1.44h
（2）①低 ②当S1闭合，S2闭合，S3接a时为中温档：P1=U²/R1=（4.8伏）/4欧=5.76瓦
③当S1闭合，S2闭合，S3接b时为高温档，R2的功率：P2=U2/R2=（4.8伏）²/6欧=3.84瓦
R1的功率：P1=5.76瓦，总功率：P=P1+P2=5.76K+3.84瓦-9.6瓦
消耗的总电能：W=Pt=9.6瓦×20×60秒=-11520焦
7.（2020·金华·丽水）为延长蔬果保鲜时间，某同学帮助菜农设计了蔬果保鲜仓库的自动制冷装置。装置如图甲所示，控制电路中电源电压恒为3伏，R1为热敏电阻，R2阻值为10欧，电磁铁线圈阻值忽略不计。R1阻值随温度的变化关系如图乙所示。当温度升高到启动值时，控制电路中电流达到0．1安，衔铁吸下，制冷器启动工作；当温度降低到设定值后，工作电路断开，制冷器停止工作，如此进行间歇性循环工作。图丙为工作电路某1小时内制冷器功率与时间的关系图。
请完成下列问题：
（1）通过计算并结合图乙确定该制冷器启动工作的温度；
（2）在图丙所示的1小时内，工作电路中制冷器消耗的总电能是多少？
【答案】（1）R= UI=3伏0.1安 =30欧 R1=R-R2=30欧-10欧=20欧
查乙图可知制冷器的启动温度是5．6℃。
（2）t=15分钟+10分钟+10分钟+10分钟=45分钟=0．75小时
W=Pt=2.4千瓦×0.75小时=1.8千瓦时
(或t=15分钟+10分钟+10分钟+10分钟=45分钟=2700秒
W=Pt=2.4×10瓦×2700秒=6.48×106焦
8.（2020·吴兴模拟）一般热水器由加热系统、测温系统和控水系统组成。某台电热水器铭牌部分信息已经模糊，如图a所示，其测温系统可以简化为如图b所示的电路，电源为9V恒定电源，R1为4Ω定值电阻，R2为热敏电阻，其阻值随温度变化的关系如图c所示。
（1）为估算电热水器的额定功率，关闭其他用电器，让热水器正常工作1分钟，观察电能表，如图d所示，转动了175转，则消耗电能多少千瓦时，电热水器的额定功率是多少瓦？
（2）若该电热水器的效率是90%，装满10℃冷水加热到40℃热水洗浴，则需要多少时间？(c水=4200J/kg℃)
（3）控温系统某时刻电压表示数为4V，此时水箱中水温是多少？
【答案】（1）“3000r/kW·h”表示每消耗1kW·h的电能,电能表的转盘转3000转，
则电能表的转盘转150转,电热水器消耗的电能：W=175r3000r/kW•h=7120kW•h
P=Wt=7120kW•h160h=3.5kW=3500W
（2）Q=cm△t=4200J/kg℃×50kg×(40℃-10℃)=6.3×106JW总=6.3×106J90％=7×106J
t=W总P=7×1063500W=2000s
（3）I=UR=4V4R=1AR2=9V-4V1A=5Ω
设R2=kt+b由图像可知，当t=0℃时，R2=8Ω；t’=80℃时，R2’=4Ω；即b=8。
代入4=80k+8解得k=-120
因为R2=5Ω故得t=60℃
9.（2020·宁波模拟）电压力锅是结合了传统高压钢和电饭煲优点的升级产品。如图甲为某品牌电压力锅的结构示意图和它的插头。使用电压力锅煮饭时，先将锅盖与机身的5个扣合处全部扣合，再接通电源。图乙为电压力锅简化的工作电路图，其中R是规格为“220V900W”的主加热电阻，R2是电阻为242Ω的副加热电阻，R0是阻值为484Ω保温电阻。压力开关是一个安装在电压力 锅底部的压力传感器，根据所受压力的变化实现自动闭合断开。电压力锅煮饭分为加热升压→保压→保温三个阶段。通过如图丙所示正常煮饭时，锅内工作压强与时间(p-t)关系图像可了解其工作过程：接通电源，启动智能控制开关S，S自动接到a，同时压力开关自动闭合。电压力锅进入加热升压状态，当锅内工作压强达180kPa时压力开关自动断开，进入保压状态，当锅内工作压强降至160kPa时压力开关又会自动闭合：当保压状态结束时，饭就熟了，S自动接到b进入保温状态。(标准大气压为100kPa)
根据以上信息，回答下列问题。
（1）图甲插头中A端与家庭电路中________线相连。
（2）若锅盖重约20N，它与锅内气体接触部分的横截面积约为400cm，则正常煮饭过程中，压力开关刚好断开时，每个扣合处机身对锅盖的拉力大约有多大？
（3）图乙中熔断器的作用是当内部电路故障导致电流过大时，自动熔断保护，为不影响电压力锅正常工作，其熔断电流至少要高于多少？
（4）在一次正常煮饭中，饭煮熟后，又保温了5min才切断电源，则这次煮饭总共消耗的电能是多少？(不考虑其它能量损失)
【答案】 （1）接地
（2）当锅内工作压强达180kPa时，压力开关自动断开，
锅内压力：F=pS=1.8×105Pa×0.04 m 2=7.2×103N；
大气压与锅盖的总压力：F1=p0S+G=1.0×105Pa×0.04 m 2+20N=4×103N+20N=4020N，
每个扣合处机身对锅盖的拉力大约有：F'=F-F15=7.2×103N-4020N5=636N；
（3）当开关在b处时处于保温状态，只有电阻R0工作，
此时的电流为：I=UR0=220V484Ω≈0.45A；
当开关在a处时处于加热状态，电阻R1和R2并联，电流为：
I′=I1+I2=P1U+UR2=900W220V+220V242Ω≈5A ，
为不影响电压力锅正常工作，其熔断电流至少要高于 5A。
（4）R2的功率为：P2=U2R2=(220V)2242Ω=200W；
R0的保温功率为：P保=U2R0=(220V)2484Ω=100W；
由图丙知，升压用了t1=12min=720s，保压用了t2=6min=360s，保温用了t3=5min=300s，
这次煮饭总共消耗的电能为：
W升压=（P1+P2）t1=（900W+200W）×720s=7.92×105J；
W保压=P2t2=200W×360s=7.2×104J；
W保温=P0t0=100W×300s=3×104J；
W总=W升压+W保压+W保温=7.92×105J+7.2×104J+3×104=8.94×105J。
五、电动机(非纯电阻电路)的计算
1.（2020·北仑模拟）如图所示，当开关闭合时，电路中的电流为1A，电压表V2的示数是10V，定值电阻R的阻值为4Ω，电动机Ｍ的线圈电阻为1Ω，不计摩擦，下列说法不正确的是( )
A.电压表V1的示数为6V B.电路消耗的总功率是10W
C.通电1分钟电流通过电动机产生的热量是240J D.通电1分钟电动机产生的机械能是300J
【答案】C
2.（2018·杭州）小金对玩具汽车的电动机很感兴趣，他拆下电动机，测得它的内阻为 1.5Ω。为测量电动机工作时的电流，利用身边现有器材，设计了如图所示的电路（符号 表示数值可读的变阻器）。已知电源电压为12V，当变阻器的阻值为6Ω时，电压表的读数为3V。计算此时：
（1）通过电动机的电流；
（2）电动机消耗的电功率。
【答案】 （1）I=URR=U总−UMR=12V−3V6Ω=1.5A （2）电动机消耗的电功率P＝U机I＝3V×1.5A＝4.5W
3.（2020·余杭模拟）某同学根据如图所示电路进行实验：先用夹子夹住电动机转轴使其不能转动，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数。后松开夹子，使电动机转轴转动，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数。数据记录如下表：
U/V
I/A
W/J
Q/J
不转动
0.2
0.1
W1
Q1
转动
3.0
1.2
W2
Q2
利用上表数据计算和分析：
（1）不转动时，通电10s，电动机所做的电功W1和所产生的热量Q1
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功W2和所产生的热量Q2
（3）试比较W1和Q1的大小关系以及W2和Q2的大小关系，并分析其原因。
【答案】 （1）不转动时，通电10s，电动机所做的电功为0.2J，所产生的热量为0.2J
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功为36J，所产生的热量为28.8J
（3）电动机未转动时，电流流经电动机线圈时电能全部转化为内能，因此W1＝Q1；电动机转动时，电流流经电动机线圈时电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，因此W2＞Q2。
4.（2019·鄞州模拟）一质量为牛的汽车陷入沼泽地，并且发动机出现了故障。如图所示，在电动机带动下用滑轮组把汽车拉出。在整个拉出过程中，汽车的运动可看成匀速直线运动，速度为0.5m/s，所受的阻力为2.4x104N，移动的距离为4m。已知电动机的电源电压为380V，电流为50A，电动机提供的拉力F为104N。求这个过程中：
（1）滑轮组对汽车做的功是________J。
（2）该电动机线圈发热损失的功率为________W。
【答案】 （1）9.6×104
（2）承担车的拉力的绳子股数为三根，绳子头移动的距离s′=3s=3×4m=12m，电动机输出的功为W总=Fs′=104N×12m=1.2×105J，t=st=4m0.5m/s=8s，电动机8s消耗的电能：W电=UIt=380V×50A×8s=1.52×105J，该电动机线圈发热损失的能量为W损=W电-W总=1.52×105J-1.2×105J=3.2×104J，，该电动机线圈发热损失的功率为P=W损t=3.2×104J8s=4×103W
5.（2019·杭州）如图是一电动机提升物体的示意图。电源电压为120伏电动机将一个质量为50千克的物体1秒内匀速上提0.9米,电路中的电流为5安培,(g取10牛/千克
（1）求该电动机工作1秒钟所产生的电热
（2）求电动机线圈阻值
（3）当该重物上升到一定高度时,电动机的转子突然被卡住,为什么这种情况下电动机容易烧坏
【答案】（1）Q=W总-W机 =UIt-mgh=120伏×5安×1秒-50千克×10牛/千克×0.9米=150焦
（2）Q=I2Rt ，R= QI2t=150J(5A)2×1s =6Ω
（3）住时通过电动机的电流过大（或回答电能全部转化为内能)，使电动机温度过高，所以容易烧坏。
电功和电功率
一、电功
1.小明同学家的电能表上标有“3000revs/(kW·h)”的字样，他将家中的其他用电器都与电源断开，仅让电水壶在额定电压下工作，观察1min内电能表的转盘转了45revs，则下列说法正确的是(多选)( )
A.电水壶是利用电流的热效应来工作的
B.烧水过程中消耗的电能为5.4×105J
C.电水壶的额定功率为900W
D.当实际电压只有额定电压的90%时，电水壶的实际功率为729W
【答案】A,C,D
2.（2019·丽水模拟）小华利用电能表和手表估测规格为“220V 1100W”的电水壶的实际功率，电能表表盘如图所示。
（1）这种电水壶正常工作时，内部电热丝的电阻是多大？
（2）在此电水壶中加水，将其接入电路并工作，数出电能表的指示灯在3min内闪烁80次，则：
①电路在3min内消耗的电能是多大？
②电路的实际电功率是多大？
（3）①上一问算出的电路实际电功率________ (选填“大于”“等于”或“小于”)电水壶额定功率。②造成此现象的原因是________。
【答案】（1）P＝ U2R ＝ (220V)21100W ＝44Ω
（2）①电路在3min内消耗的电能：W＝ 80800 kW•h＝0.1kW•h；
②电路的实际电功率：P实＝ Wt＝0.1kW·h360h ＝2kW＝2000W。
（3）大于；家庭电路中其他用电器仍在工作
3.（2019九上·天台月考）小科家有一台电烤箱，其铭牌如下，高温档功率数值模糊不清。其内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝。求：
××牌电烤箱
额定电压
220V
额定
功率
高温档
低温档
440W
电源频率
50Hz
（1）当电烤箱处于低温档时，S1、S2所处的状态是________。
（2）当电烤箱在低温档正常工作时的电流是多少？
（3）小科先断开其它家用电器，并将电烤箱调到高温档接入220V的家庭电路中，发现他们家的电子式电能表（3000imp/(kW▪h)）在2min内指示灯恰好闪了120次，请你帮助他计算电烤箱高温档时的电功率。（“3000imp/(kW▪h)”指的是接在这个电能表上的用电器每消耗1kW▪h的电能，电表上指示灯闪烁3000次
【答案】（1）S1闭合，S2断开
（2）电烤箱在低温档正常工作时的电流：I=PU=440W220V=2A；
（3）电烤箱消耗的电能为：W=nn表×1kW▪h=1203000××1kW▪h=0.04kW▪h；
电烤箱的功率为：P=Wt=0.04kW▪h130h=1.2kW=1200W
4.（2018·台州模拟）养生壶是一种用于养生保健的可以烹饮的容器，类似于电水壶，其最大的特点是采用一种新型的电加热材料，通过高温把电热膜电子浆料（金属化合物）喷涂在玻璃表面形成面状电阻，在两端制作银电极，通电后产生热量把壶内的水加热。小明家买了一把养生壶（图甲）小明关闭了家中的其它所有用电器，并在壶中加入初温为25℃的水，6分钟将水烧开（标准大气压下），求：
（1）在加热过程中家用电能表（图乙）的转盘转了300转，此过程中养生壶消耗的电能是多少J？
（2）如果养生壶的热效率是87.5%，则壶中水的质量是多少？
（3）养生壶两端的实际电压是多少？（不考虑温度对电阻的影响）
【答案】（1）过程中养生壶消耗的电能是：W=n实际n标定×1kW·h=3003000×1kW·h=0.1kW·h=3.6×105J；
（2）养生壶中水吸收的热量为：Q=ηW=87.5%×3.6×105J=3.15×105J；
壶中水的质量为：m=Qc△t=3.15×105J4.2×103J/(kg·℃)×(100℃-25℃)=1kg；
（3）养生壶实际功率：P实=Wt=3.6×105J360s=1000W；根据P实P额=(U实U额)2得到1000W1210W=(U实220V)2 U实=200V
二、电功率
1.（2020·余杭模拟）如图所示是电阻甲和乙的U-I图像，下列说法正确的是（ ）
A.电阻甲和乙都是阻值不变的电阻
B.甲、乙并联在电路中，当电源电压为2V时，电路总功率为1.2W
C.甲、乙串联在电路中，当电路电流为0.2A时，电源电压为2V
D.当乙两端电压为2V时，R乙＝5Ω
【答案】B
2.（2017·绍兴）如图电路中，电源电压保持不变。闭合开关S，当滑片移到滑动变阻器的b端时，电压表的示数为8伏，10秒内定值电阻R1做功为20焦；当滑片P移到滑动变阻器的中点时，电压表的示数为6伏。下列结果正确的是（ ）
A.电源电压为14伏 B.滑动变阻器R的最大阻值为8欧
C.滑片在b端时，电流表示数为0.75安 D.电路先后两次消耗的总电功率之比为2：3
【答案】D
3.（2016·温州）如图所示，电源电压保持6 V不变，电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～3 V，定值电阻的规格为“10Ω 0.5A”，滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”。闭合开关，为了保证电路安全，在变阻器滑片移动过程中，下列说法正确的是（ ）
A.变阻器R2接入电路的阻值允许变化范围为2 Ω～20 Ω
B.电流表示数允许的变化范围为0.2 A～0.5 A
C.电阻R1消耗功率允许的变化范围为0.4 W～0.9 W
D.电路消耗总功率允许的变化范围为1.2 W～3 W
【答案】C
4.（2020·镇海模拟）如图甲，R1为定值电阻，Rp为滑动变阻器，闭合开关，Rp的滑片从一端移动到另一端，得到电压与电流图像如图乙，下列说法正确的是( )
A.R1阻值为1.8Ω
B.电路消耗的最小功率为0.2W
C.当Rp总阻值的3/5接入电路时，它与定值电阻消耗的功率之比为5：6
D.当电流为0.4A时，R1与Rp连入电路的阻值之比为2：1
【答案】D
5.（2020·宁波模拟）在如图甲所示的电路中，电源的电压恒定，滑动变阻器的最大阻值为R1=8Ω，R2为定值电阻但看不清标识。滑动变阻器滑片从左端M滑到右端N的过程中，滑动变阻器的电功率P随PN间电阻R变化的关系如图乙所示，其中滑动变阻器阻值取2Ω和8Ω时电功率相同，则以下说法正确的（ ）
①定值电阻R2=4Ω
②电源的电压为6V
③电压表的最大示数为3V
④滑动变阻器的最大电功率为2W
A.①③ B.②④ C.①② D.①④
【答案】C
6.（2019·宁波保送考试）在如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,R1为定值电阻。移动滑动变阻器R2的滑片P,电压表和电流表示数的U−I关系图像如图(乙)所示,则( )
①电源电压为9V ②滑动变阻器的最大阻值为20Ω
③电压表示数为5V时,R2的电功率最大 ④电压表示数为4V时,R1的电功率最大
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
【答案】A
7.（2020·路桥模拟）有一种亮度可以调节的小台灯，其电路如图甲所示。电源电压为15V，通过灯泡L的电流跟其两端电压的关系如图乙所示。灯泡L的额定电压为12V，则灯泡L的额定功率为________W；调节滑动变阻器R，使灯泡L的功率为3.6W，此时滑动变阻器R连入电路的阻值为________Ω，12分钟电路消耗的电能为________ J。
【答案】9.6；15；6480
14.（2020·湖州）方方用图甲所示电路研究电功率和电流的关系，绘制了定值电阻R0、滑动变阻器R的功率与电流的关系图，如图乙。
（1）实线表示的是________(选填“R”或“R0”)的功率与电流的关系。
（2）求R0的阻值。(写出计算过程)
（3）当电流表示数为0．5安时，求R消耗的功率。(写出计算过程)
【答案】（1）R0
（2）当I=2A时 PR0=32W R0= PI2=32W(2A)2 =8Ω
（3）当I'=0．5A时 UR'0 =0．5A×8Ω=4V 电源电压U= PI=32W2A =16V，U'R=12V PR=12V×0．5A=6W
15.（2019·宁波）如图所示电路，电源电压U不变，灯L1、L2上都标有“3V”字样，且灯丝阻值不变，R1是定值电阻。闭合开关S，后，依次进行如下操作：①开关S2接1、2，移动滑片P，使电压表V1示数为3V，此时电流表示数为0.3A；②开关S2接2、3，电流表示数为0.4A；③开关S2接4、5，电流表示数仍为0.4A，电压表V2示数为2V。
请解答下列问题：
（1）灯L1、L2的额定功率分别是多少?
（2）小科根据上述实验数据，计算R1的阻值，分析如下：
操作①中，L1与R0串联，L山两端电压为3V，通过L1的电流大小为0.3A。
操作②中，L1与R1并联后（可看作一个阻值变小的电阻)与。串联，通过L1与R1的总电流大小I为0.4A。假设此时L1两端电压为U1，通过的电流为IL1。
可求得R1= U1I1=U1I−IL1=3V0.4A−0.3A =30Ω
老师指出：求解R1时，代人的“3V”“0.4A”“0.3A”三个数据中有错误。请你指出错误的数据： ▲ ， 并正确求解R1。
（3）当开关S2接4、5时，滑片P怎样移动才能使L2正常工作?（要求说明移动方向和变化的阻值大小）
【答案】（1）操作①中，灯L1正常工作，UL1额=UL1=3V ，灯L1的额定功率为：PL1额=PL1=UL1IL1=3V×0.3A=0.9W
根据操作③，可求出灯L2的电阻值为：RL2= UL2IL2=2V0.4A =5Ω
因此，灯L2的额定功率为：RL2额= UL2额2IL2=(3V)25Ω =1.8W
（2）错误数据：3V、0.3A；
解法1：根据操作①可得，RL1= UL1IL1=3V0.3A =10Ω
由于操作②和操作③中，电流表的示数都为0.4A，说明L1和R1并联后与L2对电路的影响是等效的，所以 1R1+1RL1=1RL2 即 1R1+110Ω=15Ω ，求得：R1=10Ω
解法2：根据操作①可得，RL1= UL1IL1=3V0.3A =10Ω
由于操作②和操作③中，电流表的示数都为0.4A，说明L1和R1并联后与L2对
电路的影响是等效的，所以S2接2、3时，IL1’= UL1'RL1=2V10Ω =0.2A
I1=I-IL1'=0.4A-0.2A=0.2A所以R1= U1I1=2V0.2A =10Ω
（3）操作①中，L1与R0串联，U=UL1+UR0=UL1+LR0R0
即：U=3V+0.3A×R0
同理，据操作③可得：U=2V+0.4A×R0
综上二式可得：U=6V R0=10Ω
当S2接4、5时，R0与L2串联，己知L2正常工作时UL2'=3V
此时，R0两端的电压UR0'=U-UL2'=6V-3V=3V 即：UR0'=UL2'=3V
所以R0’=RL2=5Ω，R0减小的阻值△R0=R0-R0'=10Ω-5V=5Ω
所以滑片P应向左移动
答：当S2接4、5时，滑片P应向左移动，并使阻值减小5欧，才能使L2正常工作。
16.（2019·鄞州模拟）2016年G20杭州峰会期间，杭州的主要景区 “风光互补路灯”得到了广泛的应用。它在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，两者皆备时同时发电，并将电能输送至蓄电池储存起来，供路灯晚间照明使用。为了能使蓄电池的使用寿命更为长久，一般充电至90%左右即停止充电，放电余留20%左右即停止电能输出。下表为某型号风光互补路灯系统配置方案的相关参数。
风力发电机
太阳能电池组件
最小启动风速
1.0 m/s
太阳能电池
180W
最小充电风速
3.0m/s
太阳能转换效率
15%
最大限制风速
12.0m/s
蓄电池
400A·h-12V
最大输出功率
400W
大功率LED路灯
80W-12V
（1）晚上蓄电池给电灯供电时能量如何转化________。
（2）若一块该“风光互补路灯”太阳能电池板的总面积为5m2，当其垂直太阳光方向放置时，最大发电功率达到180W，则当地垂直太阳光方向1m2范围内太阳能电池板所接收太阳辐射的最大功率为多少？
【答案】（1）化学能转化为电能
（2）1m2电池板的发电功率：P发=180W÷5=36W；根据公式η=P发P收得到，P收=P发η=36W15%=240W
1m2电池板所接收太阳辐射的最大功率为：240W。
17.小明的妈妈为了丰富早餐的营养，买了一台全自动豆浆机，如图甲所示。图乙所示是豆浆机的主要结构：中间部位是一个带动刀头的电动机，用来将原料进行粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热管，负责对液体加热煮沸；图丙所示是豆浆机正常工作做一次豆浆的过程中电热管和电动机交替工作的“P－t”图像。表中是这个豆浆机的主要技术参数。
型号
SYL－624
额定电压
220V
额定频率
50Hz
额定功率
120W
加热功率
1210W
请解答下列问题：
（1）豆浆机正常工作时的最大电流是多大？
（2）豆浆机正常工作做一次豆浆，总共消耗的电能是多少？
（3）在一次豆浆机工作的时候，小明将家中其他用电器都关闭，他观察到豆浆机的电热管工作时，家里标有“2400r/(kW·h)”字样的电能表转盘在2min内转过了80转。此时电路的实际电压是多大？
【答案】（1）已知最大功率P1＝1210W，所以正常工作时的最大电流I1＝ P1U=1210W220V ＝5.5A。
（2）由图像可知，豆浆机正常工作一次电热管工作时间t1＝9min，电动机工作时间t2＝2min，消耗的电能W＝P1t1＋P2t2＝1210W×9×60s＋120W×2×60s＝667800J。
（3）豆浆机2min内消耗的电能W＝ 802400 kW·h＝ 130 kW·h＝1.2×105J，
豆浆机实际功率P＝ Wt=1.2×105J2×60s ＝1000W，电热管电阻R＝ U2P1=(220V)21210W ＝40Ω，
电路实际电压U＝ PR=1000W×40Ω ＝200V。
三、伏安法测量小灯泡的额定功率
1.（2019·台州）图甲是测定小灯泡（额定电压2V）电功率的实验电路。
（1）某同学根据实验数据画出如图乙所示的图像，则该小灯泡的额定功率为________ 瓦。老师认为图乙曲线右半段不符合实验事实，理由是________。
（2）另一同学为探究电流跟电阻的关系，换用4.5V的电源，并用多个不同阻值的定值电阻替换图甲中的灯泡，得到如图丙的图像，则他选用的滑动变阻器的最大阻值至少为________欧姆。
【答案】（1）0.8；当实际电压远大于额定电压时，小灯泡会烧毁 （2）15
2.（2020·金华·丽水）某班同学在实验室做“测定小灯泡额定电功率”的分组实验。
实验老师提供给各小组的实验器材如下：规格为“3．8V”的小灯泡、学生电源(电压恒为6V)、电流表(0~0．6A，0~3A)、电压表(0~3V，0~15V)、滑动变阻器(“20Ω 1A”)、开关各一只，导线若干。
（1）小金组按图甲正确连接电路，闭合开关，调节滑动变阻器，当电压表的示数为3．8伏时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为________瓦；
（2）小丽组同学发现，实验桌上的电压表0~15V的量程已损坏，其它器材完好。他们经讨论后认为，用该电压表0~3V的量程，通过改变电压表的连接位置也能测出小灯泡的额定功率。他们的实验操作步骤如下：
步骤一：按图甲电路先将电压表（0~3V)接在小灯泡两端，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为3伏，断开开关，拆下电压表；
步骤二：保持滑动变阻器的滑片位置不变，再将该电压表接在________两端；
步骤三：闭合开关，将滑动变阻器的滑片向________(填“左”或“右”)移动，直到电压表示数为________伏，读出此时电流表的示数，算出小灯泡的额定电功率。
反思：实验原理相同的情况下，我们可以采用不同的实验途径来完成实验。
【答案】 （1）1.52 （2）滑动变阻器；左；2.2
3.（2019·临海模拟）如下图是“测量小灯泡电功率”的实验电路。电源电压恒为6V，小灯泡的额定电压3.8V，灯泡电阻约8 Ώ。
（1）连接好电路，闭合开关，小灯泡发光，但电压表示数为0，经检查，图中a、b、c、d四根导线有一根断了，则该导线是________。
（2）在将滑动变阻器的滑片从一端缓慢移到另一端的过程中，发现电压表示数U与滑片移动距离x的关系如图乙所示，电压调节非常不方便，这是由于选用了 (选填“A”或“B”)滑动变阻器。
A.滑动变阻器A(阻值范围0-500Ώ，滑片行程10cm)；
B.滑动变阻器B(阻值范围0-50Ώ，滑片行程10cm)。
（3）换用了另一个滑动变阻器并接通电路后，移动滑片位置，当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为________W。
【答案】 （1）c （2）A （3）1.9
4.（2020·天台模拟）“测量小灯泡的功率”实验，器材有：电压恒为6V的电源、额定电压为3.8V的小灯泡、滑动变阻器（20Ω 2A）、电压表、电流表、开关各一个，导线若干。
（1）某同学按图甲连接如图乙的电路，另一同学认为这样连接电压表的量程太大，会造成电压测量有较大误差。按正确方法连接好电路后，闭合开关移动滑片P，得到如下表数据，则该灯泡的额定功率是________W；
电压表的示数U/V
2.9
2.6
2.2
1.9
1.6
1.3
1.0
电流表的示数I/A
0.20
0.22
0.24
0.25
0.26
0.27
0.28
小灯泡的电功率P/W
0.62
1.025
1.4
（2）另一组同学也用相同方法进行实验，不小心将电压表烧坏，老师只提供一个开关和阻值为10Ω的定值电阻R0，其它器材不变。于是，他们设计了如图丙所示的电路图，然后按照以下步骤进行实验。请补充完整实验步骤及相关实验数据（数据用字母表示）：
a.闭合S1断开S2，移动滑动变阻器的滑片使电流表的示数为0.38A；
b.________。
则小灯泡额定电功率P=________。
【答案】（1）0.912
（2）保持滑片P的位置不变，断开S1，闭合S2读出电流表示数为I；3.8I-1.44(W)或3.8V×（I-0.38A）
5.（2019九上·慈溪期末）在测量小灯泡电功率实验中，已知灯泡额定电压U额=2.5V，电源电压保持不变。
（1）用笔画线代替导线把甲图电路连接完整。
（2）调节滑动变阻器，使小灯泡正常发光，则可根据此时电流表示数（如图乙）计算出小灯泡的额定功率是________W。
（3）如果没有电压表，用如图丙所示电路也可测小灯泡的额定功率，其中，定值电阻的阻值为RO。先断开开关S2，闭合开关S、S1调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为 U额R0 ；再保持变阻器滑片的位置不变，只断开开关________、闭合其他开关，读出电流表示数为I，灯泡额定功率的表达式为P额=________（用RO、U额、I的代数式表示）。
【答案】（1） （2）0.7 （3）S1；(1−U额R0)U额
四、电热器
1.（2019·台州模拟）电压力锅结合了压力锅和电饭锅的优点，是现代人喜欢的厨房用具。图甲是某品牌电压力锅的简化电路图，R1 为加热电阻，R2 为保温电阻，S1 为电源开关，S2 为压力开关。加热时 S2 与触点 a 接通，R1 工作；保温时 S2 与触点 b 接通，R2 工作。电压力锅的其他参数见铭牌。
（1）当电压力锅内的气压达到设定值时水沸腾。此时，水的温度________100℃（填“>”、“=”或“<”）。
（2）计算保温电阻 R2 正常工作时的阻值。
（3）图乙表示电压力锅工作时电功率与时间的关系。阴影部分面积表示________，并列式计算它的大小。
【答案】（1）＞
（2）R2=U2/P保=(220V)2/100W=484Ω
（3）电能或电功 W=Pt=1.0×10 3W×10×60s= 6×10 5J
2.（2020·嘉兴）图甲是一款深受人们喜爱的便携式充电喷雾小风扇（部分参数如表），具有只扇风不喷雾和既扇风又喷雾两档工作状态
（1）小风扇喷出的水雾在空气中发生了________（填物态变化的名称），从周围吸热，起到降温作用。
（2）图乙是小风扇喷雾时水位自动报警器的工作原理图，当水箱内的水位较低时，红灯亮报警，请结合上图说明其工作原理。________
（3）小风扇在只扇风状态下工作10分钟消耗的电能是多少？
（4）商家宣称此款小风扇充满电后，在喷雾状态下可持续工作5小时。通过计算判断他们的宣传与实际是否相符。
【答案】 （1）汽化
（2）水位降低到探针以下时，控制电路断开，电磁铁磁性消失，衔铁弹回，红灯所在电路接通
（3）W=Pt=4W×10×60s=2400J
（4）6000mA·h=6A·h t= W总P总 = 6A·h×4V4W+4W =3h<5h
3.（2018·嘉兴）笔记本电脑已进入寻常百姓家庭，出差旅游时常随身携带。出于安全考虑，民航局规定，乘客可随身携带0.16kW·h以下的可充电设备。目前，部分航空公司已允许乘客在非起降时间段、有条件地使用笔记本电脑等便携电子设备。请回答下列问题：
（1）某旅客携带的笔记本电脑电池容量3000mAh，输出电压15V，充满电后，若工作时的平均电流为1.5A，可工作多少时间？
（2）请通过计算说明该旅客能否将此笔记本电带上民航飞机。
（3）使用发现，电脑工作时会发热，原因是________，当升温到一定值时，温控开关S1自动闭合，风扇启动，加快散热从而保护电脑。如果断开电源总开关S2 ， 风扇M和其他工作系统同时停止工作。根据上述特点，下列可能符合散热控温特点的原理图是________。
【答案】（1）笔记本电脑电池容量：3000mAh
平均电流为I=1.5A=1500mA，则工作时间为：t= 3000mAh1500mA =2h
（2）W=UIt=15伏×3安×3600秒=162000焦=0.045千瓦时
因为0.045kW·h＜0.16kW·h，所以该笔记本电脑能带上民航飞机。
（3）电流通过导体时会产生热量；B
4.（2020·绍兴）如图是某电烤箱的内部简化电路图，图乙是电烤箱铭牌的部分信息，R0和R均为电热丝，其他电阻均忽略不计，已知R=202欧。
（1）电烤箱A，B触点中连接火线的是________触点。
（2）闭合总开关，将旋钮开关转到如图所示位置，此时电烤箱处于________ (选填“高温档”或“低温档”)。
（3）在额定电压下，电烤箱高温档工作2分钟产生内能________焦。
【答案】（1）A （2）低温档 （3）145200
5.（2020·台州）电热水壶由分离式底座和壶身两个部分组成。分离式底座由电源线、圆形底座和供电插座组成，如图甲；电热水壶内部简化电路，如图乙。
（1）为防止触电，供电插座的外壳材料应是________(选填“绝缘体”或“导体”)。
（2）电热水壶额定电压为220伏，额定功率为1000瓦，求；
①电阻R的阻值是多少?
②正常工作时，烧开一壶水需要300秒，消耗多少电能?
（3）为满足人们随时取用热水需求，电热水壶需设置保温功能。现有一个温控开关(一定温度时,可以自动断开或闭合：元件符号为“ ”）,一个阻值远大于R1的定值电阻R2(元件符号为“ ”)。要求利用提供的器材对原电热水壶的简化电路进行改进，实现既可加热又能保温的功能，且加热功率保持不变。请在答题卷的虚线框内画出电路图、并说明保温的工作原理。
【答案】（1）绝缘体
（2）①R1= U²P = (220伏)21000瓦 =48.4欧 ②W=Pt=1000瓦×300秒=3×105焦
（3）S闭合，温控开关断开，R1、R2同时工作，电路处于保温状态。
6.（2019·绍兴）电加热眼罩对缓解眼疲劳有一定效果。如图甲是一款市场上的产品，小敏查阅使用说明书，其相关参数如下表乙。
（1）当该款眼罩还剩10%的电池容量时，在额定电压下充电，充满电至少需要多少时间？
（2）图丙是小敏设计的可以手动调节高、中、低三档加热的电热眼罩原理图。电源电压U恒为4.8伏，已知电热丝R1阻值为4欧，电热丝Ra阻值为6欧，开关S3只接a或b。
①丙图电路中S1闭合，S2断开，S3接a时，加热电路为____________（选填“高”、“中”或“低”）温档。
②中温档功率为多少瓦？
③高温档工作20分钟，眼罩消耗的电能为多少焦？
【答案】（1）1=800mAh×(1-10%）/500mA=1.44h
（2）①低 ②当S1闭合，S2闭合，S3接a时为中温档：P1=U²/R1=（4.8伏）/4欧=5.76瓦
③当S1闭合，S2闭合，S3接b时为高温档，R2的功率：P2=U2/R2=（4.8伏）²/6欧=3.84瓦
R1的功率：P1=5.76瓦，总功率：P=P1+P2=5.76K+3.84瓦-9.6瓦
消耗的总电能：W=Pt=9.6瓦×20×60秒=-11520焦
7.（2020·金华·丽水）为延长蔬果保鲜时间，某同学帮助菜农设计了蔬果保鲜仓库的自动制冷装置。装置如图甲所示，控制电路中电源电压恒为3伏，R1为热敏电阻，R2阻值为10欧，电磁铁线圈阻值忽略不计。R1阻值随温度的变化关系如图乙所示。当温度升高到启动值时，控制电路中电流达到0．1安，衔铁吸下，制冷器启动工作；当温度降低到设定值后，工作电路断开，制冷器停止工作，如此进行间歇性循环工作。图丙为工作电路某1小时内制冷器功率与时间的关系图。
请完成下列问题：
（1）通过计算并结合图乙确定该制冷器启动工作的温度；
（2）在图丙所示的1小时内，工作电路中制冷器消耗的总电能是多少？
【答案】（1）R= UI=3伏0.1安 =30欧 R1=R-R2=30欧-10欧=20欧
查乙图可知制冷器的启动温度是5．6℃。
（2）t=15分钟+10分钟+10分钟+10分钟=45分钟=0．75小时
W=Pt=2.4千瓦×0.75小时=1.8千瓦时
(或t=15分钟+10分钟+10分钟+10分钟=45分钟=2700秒
W=Pt=2.4×10瓦×2700秒=6.48×106焦
8.（2020·吴兴模拟）一般热水器由加热系统、测温系统和控水系统组成。某台电热水器铭牌部分信息已经模糊，如图a所示，其测温系统可以简化为如图b所示的电路，电源为9V恒定电源，R1为4Ω定值电阻，R2为热敏电阻，其阻值随温度变化的关系如图c所示。
（1）为估算电热水器的额定功率，关闭其他用电器，让热水器正常工作1分钟，观察电能表，如图d所示，转动了175转，则消耗电能多少千瓦时，电热水器的额定功率是多少瓦？
（2）若该电热水器的效率是90%，装满10℃冷水加热到40℃热水洗浴，则需要多少时间？(c水=4200J/kg℃)
（3）控温系统某时刻电压表示数为4V，此时水箱中水温是多少？
【答案】（1）“3000r/kW·h”表示每消耗1kW·h的电能,电能表的转盘转3000转，
则电能表的转盘转150转,电热水器消耗的电能：W=175r3000r/kW•h=7120kW•h
P=Wt=7120kW•h160h=3.5kW=3500W
（2）Q=cm△t=4200J/kg℃×50kg×(40℃-10℃)=6.3×106JW总=6.3×106J90％=7×106J
t=W总P=7×1063500W=2000s
（3）I=UR=4V4R=1AR2=9V-4V1A=5Ω
设R2=kt+b由图像可知，当t=0℃时，R2=8Ω；t’=80℃时，R2’=4Ω；即b=8。
代入4=80k+8解得k=-120
因为R2=5Ω故得t=60℃
9.（2020·宁波模拟）电压力锅是结合了传统高压钢和电饭煲优点的升级产品。如图甲为某品牌电压力锅的结构示意图和它的插头。使用电压力锅煮饭时，先将锅盖与机身的5个扣合处全部扣合，再接通电源。图乙为电压力锅简化的工作电路图，其中R是规格为“220V900W”的主加热电阻，R2是电阻为242Ω的副加热电阻，R0是阻值为484Ω保温电阻。压力开关是一个安装在电压力 锅底部的压力传感器，根据所受压力的变化实现自动闭合断开。电压力锅煮饭分为加热升压→保压→保温三个阶段。通过如图丙所示正常煮饭时，锅内工作压强与时间(p-t)关系图像可了解其工作过程：接通电源，启动智能控制开关S，S自动接到a，同时压力开关自动闭合。电压力锅进入加热升压状态，当锅内工作压强达180kPa时压力开关自动断开，进入保压状态，当锅内工作压强降至160kPa时压力开关又会自动闭合：当保压状态结束时，饭就熟了，S自动接到b进入保温状态。(标准大气压为100kPa)
根据以上信息，回答下列问题。
（1）图甲插头中A端与家庭电路中________线相连。
（2）若锅盖重约20N，它与锅内气体接触部分的横截面积约为400cm，则正常煮饭过程中，压力开关刚好断开时，每个扣合处机身对锅盖的拉力大约有多大？
（3）图乙中熔断器的作用是当内部电路故障导致电流过大时，自动熔断保护，为不影响电压力锅正常工作，其熔断电流至少要高于多少？
（4）在一次正常煮饭中，饭煮熟后，又保温了5min才切断电源，则这次煮饭总共消耗的电能是多少？(不考虑其它能量损失)
【答案】 （1）接地
（2）当锅内工作压强达180kPa时，压力开关自动断开，
锅内压力：F=pS=1.8×105Pa×0.04 m 2=7.2×103N；
大气压与锅盖的总压力：F1=p0S+G=1.0×105Pa×0.04 m 2+20N=4×103N+20N=4020N，
每个扣合处机身对锅盖的拉力大约有：F'=F-F15=7.2×103N-4020N5=636N；
（3）当开关在b处时处于保温状态，只有电阻R0工作，
此时的电流为：I=UR0=220V484Ω≈0.45A；
当开关在a处时处于加热状态，电阻R1和R2并联，电流为：
I′=I1+I2=P1U+UR2=900W220V+220V242Ω≈5A ，
为不影响电压力锅正常工作，其熔断电流至少要高于 5A。
（4）R2的功率为：P2=U2R2=(220V)2242Ω=200W；
R0的保温功率为：P保=U2R0=(220V)2484Ω=100W；
由图丙知，升压用了t1=12min=720s，保压用了t2=6min=360s，保温用了t3=5min=300s，
这次煮饭总共消耗的电能为：
W升压=（P1+P2）t1=（900W+200W）×720s=7.92×105J；
W保压=P2t2=200W×360s=7.2×104J；
W保温=P0t0=100W×300s=3×104J；
W总=W升压+W保压+W保温=7.92×105J+7.2×104J+3×104=8.94×105J。
五、电动机(非纯电阻电路)的计算
1.（2020·北仑模拟）如图所示，当开关闭合时，电路中的电流为1A，电压表V2的示数是10V，定值电阻R的阻值为4Ω，电动机Ｍ的线圈电阻为1Ω，不计摩擦，下列说法不正确的是( )
A.电压表V1的示数为6V B.电路消耗的总功率是10W
C.通电1分钟电流通过电动机产生的热量是240J D.通电1分钟电动机产生的机械能是300J
【答案】C
2.（2018·杭州）小金对玩具汽车的电动机很感兴趣，他拆下电动机，测得它的内阻为 1.5Ω。为测量电动机工作时的电流，利用身边现有器材，设计了如图所示的电路（符号 表示数值可读的变阻器）。已知电源电压为12V，当变阻器的阻值为6Ω时，电压表的读数为3V。计算此时：
（1）通过电动机的电流；
（2）电动机消耗的电功率。
【答案】 （1）I=URR=U总−UMR=12V−3V6Ω=1.5A （2）电动机消耗的电功率P＝U机I＝3V×1.5A＝4.5W
3.（2020·余杭模拟）某同学根据如图所示电路进行实验：先用夹子夹住电动机转轴使其不能转动，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数。后松开夹子，使电动机转轴转动，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数。数据记录如下表：
U/V
I/A
W/J
Q/J
不转动
0.2
0.1
W1
Q1
转动
3.0
1.2
W2
Q2
利用上表数据计算和分析：
（1）不转动时，通电10s，电动机所做的电功W1和所产生的热量Q1
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功W2和所产生的热量Q2
（3）试比较W1和Q1的大小关系以及W2和Q2的大小关系，并分析其原因。
【答案】 （1）不转动时，通电10s，电动机所做的电功为0.2J，所产生的热量为0.2J
（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功为36J，所产生的热量为28.8J
（3）电动机未转动时，电流流经电动机线圈时电能全部转化为内能，因此W1＝Q1；电动机转动时，电流流经电动机线圈时电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，因此W2＞Q2。
4.（2019·鄞州模拟）一质量为牛的汽车陷入沼泽地，并且发动机出现了故障。如图所示，在电动机带动下用滑轮组把汽车拉出。在整个拉出过程中，汽车的运动可看成匀速直线运动，速度为0.5m/s，所受的阻力为2.4x104N，移动的距离为4m。已知电动机的电源电压为380V，电流为50A，电动机提供的拉力F为104N。求这个过程中：
（1）滑轮组对汽车做的功是________J。
（2）该电动机线圈发热损失的功率为________W。
【答案】 （1）9.6×104
（2）承担车的拉力的绳子股数为三根，绳子头移动的距离s′=3s=3×4m=12m，电动机输出的功为W总=Fs′=104N×12m=1.2×105J，t=st=4m0.5m/s=8s，电动机8s消耗的电能：W电=UIt=380V×50A×8s=1.52×105J，该电动机线圈发热损失的能量为W损=W电-W总=1.52×105J-1.2×105J=3.2×104J，，该电动机线圈发热损失的功率为P=W损t=3.2×104J8s=4×103W
5.（2019·杭州）如图是一电动机提升物体的示意图。电源电压为120伏电动机将一个质量为50千克的物体1秒内匀速上提0.9米,电路中的电流为5安培,(g取10牛/千克
（1）求该电动机工作1秒钟所产生的电热
（2）求电动机线圈阻值
（3）当该重物上升到一定高度时,电动机的转子突然被卡住,为什么这种情况下电动机容易烧坏
【答案】（1）Q=W总-W机 =UIt-mgh=120伏×5安×1秒-50千克×10牛/千克×0.9米=150焦
（2）Q=I2Rt ，R= QI2t=150J(5A)2×1s =6Ω
（3）住时通过电动机的电流过大（或回答电能全部转化为内能)，使电动机温度过高，所以容易烧坏。
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