专题13 电能（真题过关检测）-备考2024年中考科学一轮复习专题练习（浙江专用）

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（评分细则：选择题每题2分，填空题每空1分，探究题每空2分，解答题每空2分）
一、选择题(共15题；共30分)
1．（2023·衢州）小科想购买一个电热水壶，已知他家中电路电压是220V、室内插座额定电流是5A，则下列规格的电热水壶适合他家的是（ ）
A．AB．BC．CD．D
【答案】B
【解析】根据题意可知，室内插座上允许接入的最大功率P=UI=220V×5A=1100W，那么接入电水壶的功率应该不大于1100W，故B正确，而A、C、D错误。故选B。
2．（2019·温州）小明按图甲连接电路，闭合开关，灯泡L1的功率为P1。他将一个阻值大于L1的灯泡L2串联接入电路（如图乙），闭合开关后，L1、L2的功率分别为P1’、P2‘（不计温度对灯泡电阻的影响，电源电压恒定）。下列关系式正确的是（ ）
A．P2'>P1'>P1B．P2'>P1>P1'
C．P1>P2'>P1‘D．P1>P1'>P2‘
【答案】C
【解析】（1）甲图中只有灯泡L1，乙图中灯泡L1与L2串联，根据R总=R1+R2可知，乙图中总电阻大于甲图中的总电阻；根据公式p=U2R可知，当电源电压不变时，甲图中灯泡L1的功率P1大于乙图中的总功率P总，即P1＞P总；
（2）根据公式P总=P1+P2可知，乙图中两个灯泡的功率肯定都小于P总，即小于P1；
（3）根据串联电路电功率与电阻的关系可知，因为R2＞R1，所以P2'＞P1'，那么：P1＞P2'＞P1'。故选C。
3．（2022·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（ ）
1
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
【解析】当滑片在中点时由欧姆定律可知，电路中电流：I1=UR1+R2，
则滑动变阻器两端的电压：U1=I1×R2=UR1+R2×R2=6V------①
由题意知，当滑片滑到b处时因R的接入电阻变大，故电压表示数应增大，即滑片滑到b点时，滑动变阻器两端电压为U2=8V；
同理得：UR1+R×R=8V--------②
用①式比②式可得：R1+R2R1+R=34，
解得：R=2R1--------------③
将③代入②式可得：UR1+2R1×2R1=8V，
解得：U=12V，故A错误；
当滑片滑到b点时，R1两端电压为U2′=12V-8V=4V，
则由W=U2R1t，可得：R1=U2Wt=(4V)220J×10s=8Ω，
R的最大阻值：R=2R1=16Ω，故B错误；
滑片在b端时电流I2=UR1+R=12V8Ω+16Ω=0.5A，故C错误；
滑片在中点时，R1两端的电压为12V-6V=6V，滑片在b点时，电压为4V，
由P=U2R可得，电路先后两次消耗的电功率之比：PP'=U2R1+RU2R1+R2=R1+R2R1+R=8Ω+16Ω28Ω+16Ω=2:3，故D正确。故选D
4．（2022·嘉兴）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
【解析】A、R2的阻值最小时，也就是电流最大时，电压表的示数最大为3V,此时的电流为0.3A，电路的总电阻为20Ω，所以此时滑动变阻器的电阻为10Ω，所以A错；
B、当电压表示数最大时，此时的电流最大为I=UR=3V10Ω=0.3A，所以A错；
C、当电压表示数为3V时，电阻R1消耗的电功率最大为0.9W，当电压表示数最小时，也就是滑动变阻器的阻值最大时，此时电流I=UR=6V10Ω+20Ω=0.2A，电压表的示数U=IR=0.2A×10Ω=2V，所以此时的电功率P=IR=2V×0.2A=0.4W，所以C正确；
D、电路消耗的最大功率P=UI=6V×0.3A=1.8W,最小功率P=UI=6V×0.2A=1.2W，所以D错。故选C。
5．（2020·宁波）将两只额定电压相同的小灯泡L1、L2串联在如图所示的电路中，闭合开关后，发现灯L1较亮，灯L2较暗，其原因可能是（ ）
A．灯L1额定功率较大B．灯L2两端电压较大
C．灯L1的电阻较大D．通过灯L1的电流较大
【答案】C
【解析】串联电路的电流处处相等，如图两个灯泡是串联的，闭合开关后，发现灯L1较亮，灯L2较暗，说明灯泡L1的实际功率大，根据P=I2R知，灯泡L1的电阻比L2的电阻大。根据U=IR知，灯泡L1两端的电压大。根据P=U2/R，两个灯泡的额定电压相等，灯泡L1的电阻大，额定功率小。故答案为：C
6．（2019·丽水）如图所示电路，电源电压恒为6伏。L1标有“6V 7.2W”，L2标有“6V 3.6W”，忽略温度对灯丝电阻的影响。下列说法正确的是（ ）
A．仅闭合S1、S3，L1不亮、L2亮
B．仅闭合S2、S3，电流表读数为0.6安
C．仅闭合S1、S2，电路总电阻为15欧
D．仅闭合S3，电路消耗的总功率为10.8瓦
【答案】B
【解析】（1）仅闭合S1、S3时，灯泡L2被短路，电路为L1的简单电路，所以只有灯泡L1亮，L2不亮，故A不正确；
（2）仅闭合S2、S3时，电路为L2的简单电路，电流表测电路中的电流，因L2两端的电压和额定电压相等，
所以，由P=UI可得，电流表的示数：I2=P2U2=3.6W6V=0.6A，故B正确；
（3）仅闭合S1、S2时，两灯泡并联，均正常发光。由P=UI可得，通过两灯的电流：
I1=P1U1=7.2W6V=1.2A，I2=0.6A结合欧姆定律可得：R1=UI=6V1.2A=5Ω R2=UI=6V0.6A=10Ω
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，干路中的电流：I=1.2A+0.6A；根据欧姆定律：总电阻R=UI=6V1.8A=103Ω，故C不正确；
4)仅闭合S3时，两灯泡串联，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，总电阻R=5Ω+10Ω=15Ω
所以，电路消耗的总功率：P=U2R=(6V)215Ω=2.4W，故D不正确。故选B。
7．（2022·绍兴）测温棚内的自动测温装置除测量体温外还能记录通过的人数。如图所示，R0为定值电阻，R是光敏电阻，电源电压为3V。闭合开关S，无人通过时，电压表示数为2.5V，有人通过时，挡住入射到光敏电阻上的光，光敏电阻阻值变为10Ω，电压表示数变为2V，装置计数一次。下列说法正确的是（ ）
A．有人通过，R的阻值变小
B．有人通过，电路总功率变小
C．有人通过，R的功率为0.2W
D．R0的阻值为20Ω
【答案】A
【解析】由图可知，两电阻串联，电压表测电阻R两端的电压；
A.由题意可知，有人通过时R两端的电压减小，由串联电路的电压特点可知，R0两端的电压增大，由欧姆定律可知，R0的电流变大，结合串联电路的电流关系可知，流过R的电流变大，由欧姆定律可知R的电阻变小，故A正确；
B.由串联电路的电流特点可知，有人通过时，电路中的电流变大，由P=UI可知，此时电路的总功率变大，故B错误；
CD.有人通过时，光敏电阻阻值变为10Ω，电压表示数变为2V，
此时电路中电流：I=UR=2V10Ω=0.2A，
由串联电路的电压特点可知，此时R0两端的电压：U0=U总-U=3V-2V=1V，
此时R0的阻值：R0=U0I0=1V0.2A=5Ω，
此时R0 的功率：P=I2R=（0.2A）2×10Ω=0.4W，故C、D错误。故选A。
8．（2022·温州模拟）如图甲所示，电源工作时输出的总功率恒定不变，R1＝10Ω。在移动滑动变阻器R2的滑片P时，电流表A的示数I与电流表A1的示数I1之间变化关系如图乙所示。根据图中信息判断，下列说法中正确的是（ ）
A．当滑片P向右移动时，电流表A的示数逐渐增大
B．当滑片P向左移动时，电源的输出电压逐渐增大
C．电源工作时每秒钟消耗的电能始终为5J
D．当电流表A1的示数为0.5A时，R2＝12.5Ω
【答案】D
【解析】由图甲知，定值电阻R1与滑动变阻器R2并联，电流表A1测量通过定值电阻R1的电流，电流表A测量干路的电流；
A.滑片P向右移动时，滑动变阻器R2的电阻变大，则定值电阻R1与滑动变阻器R2并联的总电阻变大。电源工作时输出的总功率恒定不变，由P=I2R并知电路中的电流变小，电流表的示数减小，故A错误；
B.当滑片P向左移动时，滑动变阻器R2的电阻变小，则定值电阻R1与滑动变阻器R2并联的总电阻变小，电源工作时输出的总功率恒定不变，由P=U2R并知电源电压变小，即输出电压变小，故B错误；
C.由图2知，当I1=0.3A，I=1.5A，
则定值电阻R1两端的电压为：U1=I1R1=0.3A×10Ω=3V=U电源，
则电路的总功率为：P总=U电源I=3V×1.5A=4.5W，
即电源工作时每秒钟消耗的电能始终为4.5J，故C错误；
D.由图2知，当I1′=0.5A，I′=0.9A，
则定值电阻R1两端的电压为：U1′=I1′R1=0.5A×10Ω=5V=U2=U电源，
经过电阻R2的电流为：I2′=I′-I1′=0.9A-0.5A=0.4A，
滑动变阻器R2接入电路的电阻为：R2=U2I2'=5V0.4A=12.5Ω，故D正确。故选D。
9．（2023·镇海区模拟）干电池本身有一定的电阻，可以等效为一个没有电阻的理想干电池和一个定值电阻串联而成，将n节干电池串联成如图1所示的电源。使用该电源组成如图2所示的电路，闭合电键S，在变阻器滑片P从A端滑到B端的全过程中，电路中部分物理量的变化规律分别如图3（a）、（b）、（c）所示，其中图3（a）为电压表示数与电流表示数的对应关系图线，图3（b）为电池组输出电功率与电压表示数的关系图线，图3（c）为电池组输出电能的效率η与变阻器接入电路电阻的关系图线。若电表均为理想电表，则下列结论正确的是（ ）
A．该电源由6节干电池串联组成
B．变阻器的总电阻为4Ω
C．图3（a）中经过x点的两条虚线与坐标轴围成的长方形面积为2.16W
D．图3（b）中y点对应的横坐标为3.6V
【答案】C
【解析】当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的电流最大，由图3（a）可知电路中的最大电流为1.5A，
则电源的电压：U=Imaxr总=1.5A×r总--------①
因串联电路中总电阻等于各部分电阻之和，
所以，电路中的电流：I=UR+r总，
滑动变阻器消耗的电功率：
P=I2R=（ UR+r）2R=U2R2+r总2+2Rr总R=U2R−r总2R+4r总；
当R=r总时，变阻器消耗的电功率最大，即Pmax=U24r总，
由图3（b）可知，Pmax=2.25W，
则 U24r总=2.25W--------------②
由①②两式可得：E=6V，r总=4Ω，
因每节干电池的电压为1.5V，
所以，干电池的节数：n=6V1.5V=4节，故A错误；
变阻器消耗的电功率最大时，两端电压即图3（b）中y点对应的横坐标：U1=RR+r总U=12×6V=3V，故D错误；
由图3（c）可知，干电池输出电能的最大效率为60%，
则η=P出P总×100%=I2RmaxI2(Rmax+r总)×100%=RmaxRmax+r总×100%=60%，
解得，滑动变阻器的最大阻值：Rmax=1.5r总=1.5×4Ω=6Ω，故B错误；
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，则
Imin=URmax+r总=6V6Ω+4Ω=0.6A，
此时电压表的示数：U滑=IminRmax=0.6A×6Ω=3.6V，
故两条虚线所围成的四边形的面积：P滑=IminU滑=0.6A×3.6V=2.16W，故C正确。故选C。
10．（2022·滨江模拟）如图所示的电路，闭合开关S，保持电源电压不变，当滑片P向左移动过程中（ ）
A．小灯泡变暗B．电流表示数变大
C．电压表示数不变D．电路的总功率不变
【答案】D
【解析】根据图片可知，灯泡与变阻器R串联，电压表测量滑片右侧电阻分担的电压。
电压表可以看作断路，因此无论滑片怎样滑动，滑动变阻器都是全部接入电路。根据R总=RL+R变可知，电路的总电路保持不变。根据公式I=UR可知，通过电流表的示数保持不变，则灯泡亮度不变，故A、B错误；
通过变阻器的电流不变，当滑片向左移动时，滑片右侧的部分电阻变大，根据U=IR可知，此时电压表的示数变大，故C错误；
通过电路的电流不变，电源电压不变，根据P=UI可知，电路的总功率不变，故D正确。故选D。
11．科学规律可以用文字、公式和图像表述，下面四幅图像与选项表述一致的是（ ）
A．对于液体产生的压强，当液体密度一定时，其压强与深度的关系可用甲图表示
B．对于气体的密度，当气体的质量一定时，其密度与体积的关系可用乙图表示
C．对于做匀速直线运动的物体，离终点的距离与所用时间的关系可用丙图表示
D．对于电热丝，当通过的电流一定时，相同时间内产生的热量与电阻的关系可用丁图表示
【答案】C
【解析】A.根据p=ρ液gh可知，对于液体产生的压强，当液体密度一定时，其压强与深度成正比，可以用图乙表示，故A错误；
B.根据公式ρ=mV可知，对于气体的密度，当气体的质量一定时，其密度与体积成反比，形状为一条双曲线，故B错误；
C.根据s=L-vt可知，对于做匀速直线运动的物体，离终点的距离随时间的变大而减小，符合一次函数图象的特征，可以用丙图表示，故C正确；
D.根据Q=I2Rt可知，对于电热丝，当通过的电流一定时，相同时间内产生的热量与电阻的成正比，可以用乙图表示，故D错误。 故选C。
12．（2022·绍兴模拟）下表为小明家安装的某品牌自动电热马桶盖的详细参数（在小明家的电能表上标着3600r/kW·h），说法正确的是（ ）
A．每次加热时，电能表转过216圈
B．加热丝的电阻为2420欧
C．待机1小时消耗电能不高于0.1kW·h
D．工作电流为5A
【答案】A
【解析】A.根据表格可知，加热功率P加热=1800W=1.8kW，t=2min=130ℎ，
马桶盖每次加热消耗的电能：W=P加热t=1.8kW×130ℎ=0.06kW·ℎ，
电能表转盘转动的圈数：0.06kW·h×3600r/kW•h=216r，故A正确；
B.马桶盖加热的电热丝的电阻：R加热=U2P加热=(220V)21800W≈27Ω，
故B错误；
C.待机功率小于10W，则待机1小时消耗电能不高于：W=Pt=0.01kW×1h=0.01kW·h，故C错误；
D工作电流I=PU=1800W220V≈8A，故D错误。 故选A。
13．（2022·舟山模拟）红外额温枪是测量体温的重要工具，其电路原理简化为图乙， R1 是定值电阻， R2 是热敏电阻，电压表 V1 和 V2 随电流的变化图像分别为丙图中的a和b、据此判断下列说法错误的是（ ）
A．该电路是串联电路
B．电源电压为6伏
C．R1 的阻值为40欧
D．当电路中的电流为0.2A时，热敏电阻的功率为0.4W
【答案】C
【解析】根据图乙可知，两个电阻首尾相连，应该为串联，故A正确不合题意；
电压表V1测R1的电压，V2测R2的电压。根据U=IR可知，定值电阻R1两端的电压随电流的增大而增大，则图丙中从左下到右上的图像为R1的图像，另一个为R2的图像。当电流为0.1A时，R1的电压为2V，R2的电压为4V，则总电压为：U总=U1+U2=2V+4V=6V，故B正确不合题意；
那么R1的阻值：R1=U1I1=2V0.1A=20Ω，故C错误符合题意；
当电路中的电流为0.2A时，热敏电阻的电压为2V，则它的电功率P2=U2I2=2V×0.2A=0.4W，故D正确不合题意。故选C。
14．（2022·永康模拟）如图甲所示的电路中，滑动变阻器的滑片P从a端移到b端，定值电阻R1两端的电压随滑动变阻器R2阻值变化的图象如图乙所示，下列说法中不正确的是（ ）
A．电源电压为6VB．R2=20Ω时，电压表示数为2V
C．该电路的最大功率为1.8WD．P在b端时，电阻R1的功率为0.1W
【答案】C
【解析】由图甲所示电路图可知，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测定值电阻R1两端电压。
A.由图甲所示电路可知，滑片在a端时，只有定值电阻接入电路，电压表测电源两端电压，
由图乙所示图象可知，电源电压U=6V，故A正确不合题意；
B.由图象可知，当滑动变阻器R2的阻值为20Ω时，电压表的示数为2V，故B正确不合题意；
C.因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以当滑动变阻器R2的阻值为20Ω时，
滑动变阻器两端的电压：
U2=U-U1=6V-2V=4V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以：U1R1=U2R2
即2VR1=4V20Ω，
解得：R1=10Ω；
当滑片在a端时，电路中的电阻最小，电路的功率最大，
P大=U2R1=(6V)210Ω=3.6W，故C错误符合题意；
当滑动变阻器的滑片P在b端时，电压表的示数为1V，
则定值电阻R1的功率：P1=(U′1)2R1=(1V)210Ω=0.1W；故D正确不合题意。故选C。
15．（2022·舟山模拟）“探究小灯泡电功率”的实验电路如图甲，实验中选择额定电压为3V的小灯泡，电源电压恒为6V。实验中得到的U-I图像如图乙。下列说法错误的是（ ）
A．滑动变阻器的滑片P向左滑动时，灯泡变亮
B．小灯泡的额定功率为0.75W
C．乙图中阴影部分面积表示小灯泡两端电压为1.5V时的电功率
D．小灯泡正常工作时，滑动变阻器的接入电阻为10欧
【答案】D
【解析】A.当变阻器的滑片向左移动时，它的阻值减小，根据R总=RL+R变可知，总电阻减小，而总电流增大，那么灯泡变亮，故A正确不合题意；
B.根据图乙可知，当灯泡的电压为3V时，通过个灯泡的额定电流为0.25A，则灯泡的额定功率：P=UI=3V×0.25A=0.75W，故B正确不合题意；
C.在图乙中，横轴表示电压，纵轴表示电流，则阴影部分长方的面积 S=ab=UI=P，即表示小灯泡电压为1.5V时的电功率，故C正确不合题意；
D.小灯泡正常工作时，变阻器两端的电压为：U变=U总-UL=6V-3V=3V；
此时通过灯泡的电流为0.25A，则变阻器的阻值为：R变=U变I变=3V0.25A=12Ω，故D错误符合题意。
故选D。
二、填空题(共6题；共18分)
16．（2019·宁波）如图所示是一种反射式路灯，灯发出的光不是直接照射到路面，而是经过灯上方粗糙的反射板的反射后照亮路面。
（1）光在反射板表面发生了 （填“镜面反射”或“漫反射”）现象。
（2）如果把反射板换成平面镜，当黑夜灯亮时，地面上会有灯罩的影子，因为光在同一种均匀介质中沿 传播。
（3）该灯铭牌上标有“220V 70W~150W”等字样。如果某段道路上装有44盏这样的灯，该段道路路灯的电路中，干路上熔断器的额定电流不能小于 A。
【答案】（1）漫反射（2）直线（3）30
【解析】（1）因为反射板表面凸凹不平，所以光在上面发生漫反射；
（2）如果把反射板换成平面镜，当黑夜灯亮时，地面上会有灯罩的影子，因为光在同一种均匀介质中沿直线传播。
（3）干路上熔断器的额定电流最小为：I=PU=150W×44220V=30A。
17．（2021·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，图乙是某同学设计的可以手动调节高、中、低温三档的电热眼罩工作原理图。
（1）当S1、S2闭合，S3接b时，R1和R2的连接方式是 ；
（2）当S1、S2闭合，S3接a时，电热眼罩处于 档；
（3）某同学想设计一种能反映并可调节温度高低的电热眼罩，其原理是：顺时针转动旋钮型变阻器触片，通过电热丝的电流增大，产热加快，温度升高。同时反映温度高低的“仪表”(电压表)示数变大。下列符合设计要求的电路是 。
【答案】（1）并联（2）中温（3）C
【解析】（1）当S1、S2闭合，S3接b时，两个电阻并排连接在电源正极和负极之间，为并联。
（2）当S1、S2闭合，S3接b时，两个电阻并联，总电阻为R并；
当S1闭合、S2断开，S3接a时，两个电阻串联，总电阻为R串；
则R并根据公式P=U2R可知，总功率P并>P1>P串；
则三者对应的状态分别为：高温、中温和低温档。
（3）A.顺时针转动旋钮型变阻器触片，则变阻器接入的阻值增大，通过电热丝的电流变小，故A不合题意；
B.顺时针转动旋钮型变阻器触片，则变阻器接入的阻值不变，通过电热丝的电流不变，故B不合题意；
C.顺时针转动旋钮型变阻器触片，则变阻器接入的阻值减小，通过电热丝的电流变大。电压表测电热丝的电压，根据U=IR可知，此时电压表的示数增大，故C符合题意；
D.电压表测总电压，当变阻器的滑片移动时，电压表的示数保持不变，故D不合题意。故选C。
18．（2019·宁波模拟）小红家新购买了一台标有“220V 1000W”字样的电热器，他想借助家中的电能表测一测该电热器的实际功率，他关闭了其它用电器，让电热器单独工作了2min，电能表转盘转过了80圈，电能表的铭牌如图所示，电热器在2min内消耗的电能是 J，实际功率是 W。
【答案】9.6×104；800
【解析】3000r/(kW·h)表示电能表转盘每转过3000转用电1kW·h，
则电能表转盘转过了80圈消耗的电能是：W＝803000kW·ℎ=803000×3.6×106J=9.6×104J;
电热器的实际功率：P＝Wt=9.6×104J2×60s=800W。
19．（2019·浙江模拟）在科学实验时，往往需要我们手眼并用，下面是科学教材中的几个实验，想一想
手和眼睛应该怎样配合。
（1）在“测定小灯泡额定功率”的实验中，当手移动变阻器滑片时，眼睛应观察________。
A．灯泡的发光情况B．变阻器滑片的位置
C．电压表的示数D．电流表的示数
（2）在使用显微镜观察装片的过程中，当用手调节粗准焦螺旋使镜筒下降时，眼睛应注视的部位是 ；当用手调节粗准焦螺旋使镜筒上升时，眼睛应注视 。
（3）往滴有酚酞试液的氢氧化钠溶液中逐滴加入盐酸的时候，当眼睛观察到 现象时，手关掉活塞，说明这两种溶液恰好完全反应。
【答案】（1）C（2）物镜；目镜（3）溶液由红色变为无色
【解析】(1)灯在额定电压下正常发光，在“测定小灯泡额定功率”的实验中，当手移动变阻器滑片时，眼睛应观察电压表示数，选C；
(2)镜筒下降时如果只注视目镜，看不到物摬的位置，易让物镜压碎了玻璃标本，故在镜筒下降时要注视物镜，防止压碎了玻璃标本；
(3)氢氧化钠溶液显碱性能使酚酞试液变红，逐滴加入盐酸，与氢氧化钠发生中和反应，两者恰好完全反应时，溶液不再显红色分析。
20．（2022·绍兴模拟）电动自行车是人们生活中常用的一种交通工具。研究人员对某型号的电动自行车进行了测试，他骑车在平直的路面上由静止开始运动，获得如图所示的速度v和牵引力F随时间t变化的关系图象。已知匀速行驶时，电动机额定电压45V，额定电流6A，试分析计算可知：
（1）行驶过程中，电动自行车受到的摩擦力为 N；电动自行车匀速行驶时，电能转化为机械能的效率为 （精确到0.1%）。
（2）2s~7s，电动自行车的牵引力大小如图所示变化的原因是 。
【答案】（1）35；77.8%（2）车的机械功率是由电瓶提供，电瓶的电功率是有限的，根据P=Fv，在功率一定的情况下，速度越大，提供的动力F会减小
【解析】（1）由于摩擦力的大小只与压力和表面粗糙程度有关，所以电动自行车在行驶过程中受到的摩擦力不变，由图可知7s~12s时，车做匀速直线运动，此时车受到的牵引力与摩擦力是一对平衡力，所以f=F=35N。机械功率为P=Fv=35N×6m/s=210W，P电=UI=45V×6A=270W，η=P/P电=210W/270W=77.8%。
（2）电动自行车能提供的输出功率基本是不变的，由公式P=Fv可知，在功率P不变的情况下，速度与牵引力成反比关系。所以2s~7s，电动自行车的牵引力大小如图所示变化的原因是：车的机械功率是由电瓶提供，电瓶的电功率是有限的，根据P=Fv，在功率一定的情况下，速度越大，提供的动力F会减小。
21．（2022·临安模拟）电冰箱在结构上和工作过程中应用了许多科学知识。
（1）家用电冰箱的用电部分主要是电动压缩机和照明灯泡，要求它们既能单独工作，又能同时工作。其中电动压缩机 M 受温控开光 S1 控制，照明灯泡L 受门控开关 S2 控制。冰箱里灯和压缩机正确的电路连接是 。
（2）电冰箱压缩机的额定功率是 110W，一天冰箱正常工作时压缩机的耗电量是 1.1kW·h，可知一天中压缩机工作的时间是 小时。
（3）冰箱有“有氟”与“无氟”两种，有氟冰箱是指用氟利昂做制冷剂，无氟冰箱不采用氟利昂，而是采用环戊烷等做制冷剂。冰箱的构造与性能基本相同。下面的观点中支持推广无氟冰箱的有________ .
A．环戊烷取材容易，价格低廉，制作原料来源于石油、天然气。
B．环戊烷属于易燃易爆物，在生产、使用和维修过程中如果不注意安全操作会很危险。
C．无氟冰箱压缩机的温度比较高，若不注意通风散热，会影响冰箱正常运行和使用寿命。
D．有氟冰箱在报废处理过程中会释放氟利昂，氟利昂排放到大气中，会破坏大气臭氧层。
E． ODP 表示消耗臭氧潜能值，GWP 表示全球变暖潜能值。ODP 值和 GWP 值越小，则对环境的影响越小。戊烷的 0DP 值和 GWP 值均为零。
【答案】（1）B（2）10（3）A；D；E
【解析】（1）电动压缩机和照明灯泡，要求它们既能单独工作，说明压缩机和灯泡是并联的；而每个开关各自控制一个用电器，说明开关没有干路开关，都是支路开关；故B符合；
（2）冰箱的功率为110W=0.11KW，而W=Pt，则t=W/P=1.1kW·h/0.11KW=10h；故答案为：10；
（3）A.环戊烷制作成本低廉且原材料来源广泛，该观点支持推广无氟冰箱；故A正确；
B.环戊烷生产过程中存在极大的安全隐患，会严重影响其大面积生产，该观点不支持推广无氟冰箱；故B错误；
C.无氟冰箱的使用要求较高，不适合无氟冰箱大面积推广；故C错误；
D.有氟冰箱在报废处理过程中会释放氟利昂，会破坏大气臭氧层，而无氟冰箱则不会，更加环保，该观点支持推广无氟冰箱；故D正确；
E.戊烷的0DP 值 和GWP值均为零，对环境没有任何污染，适合大面积推广无氟冰箱；故E正确。
三、实验探究题(共4题；共30分)
22．（2021·绍兴）测定额定电压是2.5伏小灯泡额定功率的实验，电路如图甲，电源电压为4伏．
（1）闭合开关，电压表指针如图乙所示，该时小灯泡两端电压是 伏．
（2） 图丙是根据实验记录数据画出的小灯泡U﹣I曲线．由图可知，小灯泡的额定功率是 瓦，小灯泡的电阻随两端电压的增大而 ．
（3）在某次调节中，滑动变阻器接入电路的阻值减小了△R1，小灯泡电阻变化了△R2，则△R1 △R2（选填“大于”、“等于”或“小于”），并说明理由．
【答案】（1）0.5（2）0.5；增大（3）大于
【解析】（1）根据图乙电压表量程选择0﹣3V，分度值0.1V，电压表读数为0.5V．（2）根据图象当U=2.5V时，I=0.2A，根据P=UI=2.5V×0.2A=0.5W，通过图象可以看出电压增大电阻变大．（3）根据图象可知当滑动变阻器电阻变小时，灯泡两端电压增大，电流也增大，灯泡电阻变大，总电阻变小．
根据R=R滑+R灯．只有当R滑的减小量大于R灯的增加量才会让总电阻变小．
23．（2023·柯桥模拟）小科进行了“测量小灯泡电功率”的实验，现提供的器材有：电压恒定为6V的电源、额定电压为4.5V的小灯泡、电流表(0~0.6A)、电压表(0~3V)、开关、滑动变阻器和导线若干。
（1）请将图甲补充完整(要求开关闭合后，滑片在最右端时滑动变阻器阻值最大)。
（2）小科连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，接下来他首先应进行的最合理操作是 。
A．将电源正负极对调
B．检查电路是否断路，看开关是否接触不良
C．移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光
（3）正确连接电路后，小科进行实验，记录实验数据并在电流-电压图像中描点，得到滑动变阻器电流与电压的关系，如图乙所示。由此可知，小灯泡的额定功率为 瓦。
（4）当小灯泡两端电压恰好为额定电压U0时，功率为P0，某次测量中小灯泡两端电压U1=12U0，小科计算得P1=14P0，但实际P1>14P0，理由是
【答案】（1）
（2）C（3）2.25W（4）小灯泡的电阻随温度的降低而减小
【解析】（2）可能是电流太小了，故可移动滑片；
（3）P=UI=4.5v·0.5A=2.25w
24（2022·西湖模拟）．在“测定额定电压为2.5伏小灯泡的电功率”的实验中，小吴同学已连接好如图甲所示的部分电路。
（1）在小吴连接的电路中，有两根导线还未连接，请你帮他完成电路连接（其他的导线不要变动）。
（2）开关试触时，发现电流表无示数，电压表示数较大，其故障原因可能是灯座处 （选填“断路”或“短路”）。
（3）小吴实验时，发现电压表示数如图乙所示，为了测出小灯泡的额定功率，他应该把变阻器的滑片向 （选填“A”或“B”）移动。
（4）实验时小吴用测得的电压、电流值绘制出小灯泡的I﹣U关系曲线如图丙，当变阻器的滑片向左移动过程中，电压表与电流表示数的比值将 （选填“变大”“不变”或“变小”）。
【答案】（1）（2）断路（3）A（4）变大
【解析】（1）电路连接如下图所示（将灯泡和滑动变阻器串联起来即可）；
（2）电流表无示数，电压表示数大，说明此时电压表并联的灯泡出发生的断路；
（3）此时灯泡两端电压小于2.5v，故滑动变阻器两端电压应变小点（电阻小一点）才能使其电压增大到2.5v，故向A移动；
（4）当滑片向左移动过程中导致灯泡两端电压增大，此时由图丙可知电流增大的逐渐缓慢故灯泡电阻变大，电阻=电压表示数电流表示数，即电压与电流表比值增大。
25．（2023九下·龙湾模拟）小龙用如图甲所示的电路测量额定电流为0.5A小灯泡的额定功率，Ra是一个阻值可连续调节且可读数的变阻器。实验步骤如下：
①小龙将滑片Р位于a端时，闭合开关S和S1，断开开关S2，此时电流表示数如图乙。
②移动滑片使电流表的示数为0.5安。
③ ，读取此时R0的数值，Ra的示数即为灯泡的阻值。
④根据公式，求出小灯泡的额定功率。
（1）图乙中电流表示数为 安。
（2）请完成步骤③的操作 。
（3）闭合开关S和S3，断开S1，保持滑动变阻器的滑片位置不变，分别用10欧、20欧、30欧和40欧的定值电阻替换图甲电路中的Ra，测出相应的电流，并在电流表表盘上标出所测电流对应的电阻值，就能将电流表改装成一个可以直接读出电阻阻值的仪表。请在图丙上画出10欧、20欧、30 欧和40 欧的大致位置。 。
【答案】（1）0.12（2）保持滑片Р位置不变，断开开关S1，闭合开关S和S2，调节Ra使电流表示数为0.5A（3）
【解析】（1）根据图乙可知，电流表的量程为0~0.6A，分度值为0.02A，则示数为0.12A。
（2）步骤③的内容为：保持滑片Р位置不变，断开开关S1，闭合开关S和S2，调节Ra使电流表示数为0.5A。
（3）滑动变阻器的阻值不变，设为R，它和定值电阻串联。
当定值电阻依次为10Ω、20Ω、30Ω和40Ω时，总电阻逐渐增大，而总电流逐渐减小；
因此四个阻值在电流表上的排列顺序应该为从右到左排列。
当定值电阻为10Ω和20Ω时，二者的电流差为：
UR+10Ω−UR+20Ω=U×10ΩR+10Ω（R+20Ω）；
当定值电阻为20Ω和30Ω时，二者的电流差为：
UR+20Ω−UR+30Ω=U×10ΩR+20Ω（R+30Ω）；
比较可知，相邻两个电阻刻度值之间的距离越来越小，如下图所示：
四、解答题(共3题；共22分)
26．（2020·衢州）为提高垃圾分类效率，小科设计了如图甲所示的垃圾分类机器人。它捡起垃圾时，会快速从垃圾上取出标准规格的样品，通过机械手上的探针检测样品的电阻大小来识别垃圾的类别，并投入相应的垃圾桶。该机器人检测电路如图乙所示。各类垃圾样品的电阻参考值如下表。
（1）机器人通过摄像头获得二维码倒立、缩小的像来识别垃圾桶，下列物体成像原理与其相同的是
A．平面镜B．照相机C．放大镜D．眼球
（2）机器人从某块垃圾上取样检测时，检测电路电压表读数为1伏，检测时间为0.1秒。
①通过计算说明应将该垃圾放入图丙中哪个垃圾桶。②该次检测电阻过程中，检测电路消耗的电能为多少？
（3）机器人将重1牛的垃圾举高70厘米后再水平移动3米，放入相应的垃圾桶。该过程中机器人至少对垃圾做了多少功？
【答案】（1）B；D
（2）解：I=IR= URR=1V10Ω=0.1A
R总=UI=Ω
R垃圾=R总- R=15Ω- 10Ω=5Ω
查表可知，该垃圾属于金属垃圾,故应放于金属类垃圾桶内
答:应投人金属类垃圾桶。
解:W=UIt=1.5V×0.1A×0. 1s=0.015J
答:检测电路消耗的电能为0. 015J。
（3）解:W=Fs=Gh=1N×0.7m=0.7J
答:机器人至少对垃圾做了0.7J的功。
【解析】（1）A.物体在平面镜中成正立、等大的虚像，故A不合题意；
B.照相机成倒立、缩小的实像，故B符合题意；
C.放大镜成正立、放大的虚像，故C不合题意；
D.物体在眼球内成倒立、缩小的实像，故D符合题意。
故选BD。
（2）①垃圾样品和定值电阻R串联，电压表测R的电压。
通过电路的电流I=IR=URR=1V10Ω=0.1A ；
电路的总电阻为： R总=UI=Ω；
垃圾的电阻为：R垃圾=R总- R=15Ω- 10Ω=5Ω；
查表可知，该垃圾属于金属垃圾，故应放于金属类垃圾桶内；
②检测电路消耗的电能为W=UIt=1.5V×0.1A×0. 1s=0.015J；
（3） 该过程中机器人至少对垃圾做功：W=Fs=Gh=1N×0.7m=0.7J。
27．（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）解：W=Pt=4W×10×60s=2400J
答：消耗的电能是 2400J。
（4）解：6000mA·h=6A·h
t= W总P总 = 6A·ℎ×4V4W+4W =3h<5h
答： 商家的宣传与实际不相符。
【解析】（1）小风扇喷出的水雾在空气中发生了汽化，从周围吸热，起到降温作用；
（2）该自动报警器的工作原理： 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） 小风扇在只扇风状态下工作10分钟消耗的电能是 ： W=Pt=4W×10×60s=2400J ；
（4） 6000mA·h=6A·h ；
那么电池储藏的电能为：W=UIt=4V×6A×1h=24V•A•h；
小风扇可以持续工作的时间：t=W总P总=24A·ℎ·V4W+4W=3ℎ<5ℎ ；
因此商家的宣传与实际不相符。
28．（2023·镇海模拟）冬天气温较低，汽车后挡风玻珌上常常会形成一层薄霜或者雾气，导致驾驶员无法观察后方情况。为保障安全出行，后挡风玻璃上有加热除霜(雾)装置。小科同学通过询问专业人员，结合所学知识，在老师的帮助下设计了汽车后挡风玻璃加热电路，如图所示。它由控制电路和受控电路组成，R0为定值电阻，R1、R2设置在后挡风玻璃内，其中R1为热敏电阻，其温度始终与玻璃温度相同，R2为加热电阻，阻值为0.8欧，电源电压U1=12V，U2=16V。开关S闭合时，当后挡风玻璃的温度达到40℃工作电路会自动断开。
（1）根据电路判断，热敏电阻R1的阻值随温度的升高而 。用久后，电源电压减小，当受控电路自动断开时玻璃温度比设定值 (选填“高”或“低”)。
（2）将玻璃从0℃加热至40℃，所需的时间是多少? (玻璃质量10kg，玻璃比热容为0.8×103J/ (kg℃)，不计热量损耗)
（3）不计电磁铁线圈电阻，当线圈中的电流减小到25mA时，电磁继电器的衔铁会断开。若定值电阻R0=250欧，闭合开关，玻璃的温度为10℃和40℃时，控制电路的电功率相差0.02W，则10℃时热敏电阻R1的阻值为多少?
【答案】（1）增大；低
（2）Q吸=cm△t=0.8×103J/(kg·℃)×10kg×40℃=3.2×105J，W=Q吸=3.2×105J，P= U2R = （16V）20.8Ω =320W，t= WP =3.2×105J320W =1000s
答：将玻璃从0℃加热至40℃，所需的时间是1000s
（3）当玻璃温度为40℃时，P1=U1×I=12V×0.025A=0.3W，当玻璃温度为10℃时，P2=P1+0.02W=0.32W，R总= U1P2 = (12V)20.32W =450Ω，R1=450Ω-250Ω=200Ω 选项
额定电压/V
额定功率/W
A
220
1500
B
220
800
C
120
1500
D
120
800
品牌
OJM
待机功率
≤10W
材质
ABS
工作功率
1800W
额定电压
220V
每次加热时间
2分钟
温度范围
0℃~40℃
每天耗电量
约0.3kW·h
垃圾类别
垃圾样品电阻值/Ω
可回收垃圾
＜10
餐厨垃圾
10～30
有害垃圾
30～50
其他垃圾
＞50