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重难题型突破
题型 07 电能、电功率的理解及简单计算
电能、电功率、焦耳定律是电学的重要内容,在中考考题重占有很大比重。电能、电功率、焦耳定律
的考查在各种题型中均有出现,如选择题、填空题、实验探究题、计算题和综合题里面均会有所涉及。这
部分内容难度较大,往往与欧姆定律相结合,考查综合分析和解决问题的能力。
1.(2024·四川巴中)如图甲所示电路,电源电压不变,图乙是小灯泡L和定值电阻R的电流与电压关系
图像。闭合S时,电压表的示数为2V,下列判断正确的是( )
A.电源电压为6V B.R的电阻为5Ω
C.闭合S时,R消耗的电功率为3.6W D.闭合S时,电路的总功率为6W
【答案】C
【解析】AB.闭合S时,R与L串联,电压表测L电压,此时电压表示数为2V,根据乙图可知此时电流为
0.6A;图中R电压4V时,电流为0.4A,电阻为
根据串联电路的特点知,R的电流也是0.6A,R的电压为
U=I'R=0.6A×10Ω=6V
根据串联电路电压规律知,电源电压为
U =U+U=2V+6V=8V
电 L
故AB错误;
C.闭合S时,R消耗的电功率为
P=UI=6V×0.6A=3.6W
故C正确;
D.闭合S时,电路的总功率为
P=U I=8V×0.6A=4.8W
电
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故D错误。
故选C。
2.(2024·山东淄博)如图甲所示电路,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从b端移
到a端的过程中,电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示。下列说法中( )
①电源电压为6V
②定值电阻R的阻值为5Ω
③滑动变阻器的最大阻值为10Ω
④滑片P在b端时,通电1min电阻R产生的热量为27J
A.只有②③正确 B.只有①③正确 C.只有②③④正确 D.只有①②④正确
【答案】C
【解析】①②由图甲可知,定值电阻R与滑动变阻器R串联,电流表测电路中的电流,电压表测定值电阻
P
R两端的电压。当滑片P在a端时,R连入电路的电阻为0,电路中只有R工作,则电压表示数最大且等于
P
电源电压,由图乙可知,电源电压
此时电路中的电流 ,根据欧姆定律可得,定值电阻R的阻值
故①错误,②正确;
③④当滑片P在b端时,由图乙可知,R两端的电压 ,此时电路中的电流 ,根据串联电
路的电压规律,R两端电压
P
根据欧姆定律可得,滑动变阻器的最大阻值
通电1min电阻R产生的热量
故③④正确。综上,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
3.(2024·山东日照)物理学习小组研究电路的特点,一组同学按照甲电路图连接好电路后,闭合开
关,电路正常工作,学生电压表V 和V 的指针偏转均如图乙所示;二组同学按照丙电路图连接电路。已知
1 2
,两小组所用的电源和定值电阻均相同,下列判断正确的是( )
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A.甲图中电流表示数为0.6A B. 的阻值为20Ω
C.丙图中, 的电流为0.5A D.丙图中, 的功率为25W
【答案】D
【解析】A.甲图中两电阻串联,电压表V 测的是R两端的电压,电压表V 测的是电源的电压,电压表V
1 1 2 1
和V 的指针偏转均如图乙所示,所以电压表V 选择示数小量程,为2.0V,电压表V 选择示数大量程,为
2 1 2
10.0V,由 可知,此时电路电流
故A错误;
B.根据串联电路电压规律可知,R两端的电压
2
U=U-U=10.0V-2.0V=8V
2 1
所以
U∶U=1∶4
1 2
根据串联电路电压和电阻成正比
故B错误;
C.图丙中通过R的电流
2
故C错误;
D.图丙中R的功率
1
故D正确。
故选D。
4.(2024·四川巴中)如图所示电路,电源电压不变,闭合开关S,电压表V、V 示数之比为2∶3。下列
1 2
说法正确的是( )
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A.通过R、R的电流之比I∶I=1∶2 B.R、R两端的电压之比U∶U=2∶1
1 2 1 2 1 2 1 2
C.相同时间R、R消耗电功之比W∶W=1∶2D.R、R的电功率之比P∶P=2∶1
1 2 1 2 1 2 1 2
【答案】C
【解析】A.闭合开关S,R、R串联,则通过两电阻的电流相等,即 ,故A错误;
1 2
B.电压表V 测R两端的电压,电压表V 测电源的电压,则R、R两端的电压之比为
1 2 2 1 2
故B错误;
C.相同时间R、R消耗电功之比
1 2
故C正确;
D.R、R的电功率之比
1 2
故D错误。
故选C。
5.(2024·四川达州)如图所示电路,电源电压为18V保持不变, 、 为定值电阻,滑动变阻器最大
阻值为30Ω。当滑片P位于最右端,同时闭合 、 时,滑动变阻器功率 ,电压表示数为 ,
电流表示数为 ;P位于最右端,只闭合 时,滑动变阻器功率为 ,电压表示数为 ,电流表示数为
;将滑片P移至中点,只闭合 时,滑动变阻器功率为 ,电压表示数为 ,电流表示数为 。若
,下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】A.当滑片P位于最右端,同时闭合S、S 时,电路为R与滑动变阻器串联,滑动变阻器功率
1 2 2
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P=7.5W,滑动变阻器阻值为30Ω,据P=I2R得,此时电路中电流为0.5A。此时
1
则R为
2
当P位于最右端,只闭合S 时,电路为R与R与滑动变阻器串联,将滑片P移至中点,只闭合S 时,电路
1 2 1 1
为R与R与滑动变阻器阻值的一半串联。因P∶P=8∶9,则有
2 1 2 3
解得
据电源电压不变得
得R=9Ω,故A错误。
1
C.据欧姆定律得
同理得
I=0.4A,I=0.6A
2 3
故
I∶I=5∶6
1 3
故C正确。
B.U同U所测电压的电阻值相同,故
2 3
U∶U= I∶I=2∶3
2 3 2 3
故B错误。
D.又因为
故D错误。
故选C。
6.(2024·贵州)(多选)如图甲所示电路,电源电压恒为9V,灯泡L额定电压为6V,通过L的电流I
随其两端电压U变化关系图像如图乙所示。闭合开关S,下列分析正确的是( )
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A.无论如何移动滑片,L的电阻始终为
B.滑片向左移动过程中,L的实际功率减小
C.为保证电路安全,R接入的最小阻值为
D.L实际功率为0.75W时,R的阻值为
【答案】BCD
【解析】A.由图乙可知,通过L的电流I随其两端电压U变化关系图像不成正比,说明其电阻是变化的,
故A错误;
B.分析电路可知,变阻器和灯泡串联。滑片向左移动过程中,变阻器阻值变大,则总电阻变大,根据
可知电流变小,根据串联分压原理,变阻器电压变大,则灯泡电压变小,根据 ,L的实际功
率减小,故B正确;
C.当灯泡正常发光时,电路中电流最大,R接入的阻值最小,此时灯泡电压为6V,电流为0.3A,则R接
入的最小阻值为
故C正确;
D.由图乙可知,灯泡电压为3V时,电流为0.25A,则灯泡功率恰好为
此时R的阻值为
故D正确。
故选BCD。
7.(2024·山东青岛)(多选)如图所示电路,电源电压保持不变.闭合开关 和 ,电压表示数为
6V,电流表示数为0.3A,将电压表和电流表互换位置,闭合 ,断开 ,电流表示数为0.2A,下列判断
正确的是( )
A.电源电压为6V B.电阻 的阻值为
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C.电阻 的阻值为 D.电路消耗的总功率减小了
【答案】AC
【解析】A.闭合开关 和 ,R和R并联,电压表测量电源电压,电压表示数为6V,则电源电压为6V,
1 2
故A正确;
BC.闭合开关 和 ,R和R并联,电流表测量通过R的电流,电流表示数为0.3A,则R的阻值为
1 2 2 2
将电压表和电流表互换位置,闭合 ,断开 ,R和R串联,电压表测量R两端电压,电流表测量串联电
1 2 2
路电流,电路中的总电阻为
则R的阻值为
1
故B错误,C正确;
D.更换前电路的总功率为
更换后电路的总功率为
减小的总功率为
故D错误。
故选AC。
8.(2024·西藏)如图所示,从安全用电的角度考虑,巴桑家同时使用的用电器最大总功率不应超过
W。断开其他用电器,让电饭锅单独工作2min,转盘转了90转,则电饭锅的电功率为 kW。
【答案】 8800 0.9
【解析】[1]“20A”是指电能表的标定电流,“40A”是指电能表平时工作允许通过的最大电流,电路中
接入的最大电功率
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[2]电能表的转盘转90r时,电饭锅消耗的电能
电饭锅的功率
9.(2024·黑龙江牡丹江)两个电阻串联在电路中, , 两端的电压为1V,通过 的
电流为 A, 两端的电压为 V,通电5min, 上产生的热量为 J。
【答案】 0.1 2 30
【解析】[1]通过 的电流为
[2]两个电阻串联,通过两个电阻的电流相等,即
所以 两端的电压为
[3]通电5min, 上产生的热量为
10.(2024·江苏镇江)如图是某电热水壶内部电加热器原理电路,它有“加热”和“保温”两挡,开关
S断开,电水壶处于 挡。已知该电热水壶处于“加热”挡,通电 可使标有 的
电能表指示灯闪烁120次,则消耗的电能为 。电热水壶“保温”挡功率为 ,则
。
【答案】 保温 0.1 435.6
【解析】[1]当开关S断开时,电阻R、R串联,此时电路中的电阻较大,根据电功率公式 ,在电
1 2
压U一定的情况下,电阻R越大,电功率P越小,所以电水壶处于“保温”挡。
[2]已知电能表指示灯闪烁120次,而电能表的参数为1200imp/(kW⋅h),这表示每消耗1kW⋅h的电能,指
示灯会闪烁1200次。因此,消耗的电能可以通过以下公式计算
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[3]当电水壶处于“保温”挡时,R和R串联接入电路,此时的总功率为100W。根据 得“保温”挡
1 2
时电路的总电阻为
又因为当开关S闭合时,电水壶处于“加热”挡,此时只有R
1
接入电路,且消耗的电能已知为0.1kW⋅h,
所以“加热”挡的功率为
由此可得R的阻值为
1
则R的大小为
2
11.(2024·四川广元)如图是“扬帆”学习小组对小灯泡L和定值电阻R的阻值进行测量后,根据实验
数据作出的 图像。若将L和R串联接在8V的电源两端,L与R的电阻之比为 ;若将L和R并
联在2V的电源两端,在1min内,L与R产生的热量之比为 。
【答案】
【解析】[1]将L和R串联接在8V的电源两端,电流相同,L和R两端的电压之和为8V,根据图像,发
现,当电流大小为0.2A时,L和R两端的电压之和为8V,此时电压之比为 ,串联电路电压之比等于电
阻之比,则L与R的电阻之比为 。
[2]若将L和R并联在2V的电源两端,流过L的电流为0.15A,流过R的电流为0.1A,L与R的电流之比为
,因为小灯泡L和定值电阻R都是纯电阻电路,在并联电路中热量之比等于电流之比,在1min内,L
与R产生的热量之比为 。
12.(2024·贵州)如图所示电路,电源电压恒定,定值电阻R阻值为 ,灯泡L标有“6V 3W”字样。
当闭合开关S、 ,L正常发光,滑片P在a端时,干路电流为I;当闭合开关S、断开 ,滑动变阻器接
入的阻值为 时,电路中电流为 。则 。
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【答案】4∶1
【解析】当闭合开关S、 ,滑片P在a端时,定值电阻R与灯泡L并联,L正常发光,则电源电压为6V,
通过灯泡电流
通过定值电阻R电流
干路电流为
当闭合开关S、断开 ,定值电阻R与滑动变阻器串联,滑动变阻器接入的阻值为 时,电路中电流
则
13.(2024·河南)图甲为灯泡L的电流与电压关系的图像。将该灯泡接入图乙电路,电阻R阻值为
10Ω,闭合开关S,电流表示数为0.2A,则电源电压为 V,干路电流为 A,此时灯泡L的电功
率为 W。
【答案】 2 0.45 0.5
【解析】[1]定值电阻R与灯泡L并联,根据并联电路电压规律
电流表接在定值电阻R支路上,且示数为0.2A
故电源电压为2V。
[2]由甲图可知,当灯泡电压为2V时,电流为0.25A,故干路电流为
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[3] 此时灯泡L的电功率
14.(2024·四川遂宁)在甲图所示的电路中,闭合开关 ,再闭合开关 ,电流表 的示数变大,此
时两电流表指针都指在刻度盘的中央,均如乙图所示,则通过 的电流为 A,
,在相同时间内两电阻产生的热量之比 。
【答案】 1.2 1∶4 4∶1
【解析】[1]图甲中,闭合开关 ,则电路R的简单电路,两个电流表都测通过R的电流;再闭合开关
2 2
,则R、R并联,A 测通过R的电流,示数不变,A 测干路电流,由并联电路电流特点可知,A 示数大于
1 2 2 2 1 1
A 示数,因此A 使用的大量程,分度值为0.1A,示数为1.5A,即干路电流为
2 1
A 使用的小量程,分度值为0.02A,示数为0.3A,则通过 的电流为
2
[2]由欧姆定律可知,两电阻的阻值之比
[3]由 可得在相同时间内两电阻产生的热量之比
15.(2024·四川自贡)图所示是一款有两个档位的挂烫机的工作电路图,正常工作电压为220V,加热电
阻R=44Ω,R=88Ω,只闭合开关S 时,挂烫机的功率是 W。同时闭合开关S、S,挂烫机工作
1 2 1 1 2
1min消耗的总电能为 。
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【答案】 1100 99000
【解析】[1]只闭合开关S 时,R单独工作,挂烫机的功率是
1 1
[2]同时闭合开关S、S,R、R并联,挂烫机工作1min消耗的总电能为
1 2 1 2
16.(2024·四川广安)如图所示,电源电压恒定不变,甲、乙为两只相同的电表。当开关 闭合、 断
开时,甲、乙两电表示数之比为5∶3,则两电表均为 (选填“电压表”或“电流表”)。一段时间
后,电阻 产生的热量为 ;现同时更换两电表种类,并调整开关状态,使两电表均有正常示数,经过相
同的时间,电阻 产生的热量为 ,则 为 。
【答案】 电流表 25∶9
【解析】[1][2]因电压表并联在电路中,其内阻较大,在电路中相当于断路,若两表都是电压表,则电路
当开关 闭合、 断开时,电压表串联在电路中,不符合题意,故两个电表都是电流表,此时两电阻并
联,甲测干路电流,乙测R支路电流。由并联电路电流特点可知,通过两电阻的电流之比
2
由 可知,两电阻之比
经过时间t后,电阻 产生的热量
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现同时更换两电表种类,即两电表都更换为电压表,两个开关都闭合,R、R串联,甲测R两端电压,乙
1 2 2
测电源电压,电路中电流为
经过时间t后,电阻 产生的热量
则
17.(2024·山东淄博)如图所示电路,灯L标有“3V 0.9W”字样(忽略温度对灯丝电阻的影响)。当开
关S 断开,S、S 闭合时,电流表的示数为0.6A,灯L正常发光,灯L的电阻为 Ω,电压表的示
1 2 3
数为 V;当开关S、S 断开,S 闭合时,灯L与电阻R的连接方式为 ,电流表的示数为
2 3 1
A。
【答案】 10 3 串联 0.2
【解析】[1]已知灯L标有“3V 0.9W”字样,根据 可知,灯L的电阻为
[2][3][4]分析电路图可知,当开关S 断开,S、S 闭合时,定值电阻R与灯泡并联,电流表测通过R的电
1 2 3
流,电压表测电源电压。此时灯L正常工作,因此灯L两端电压为3V,根据并联电路电压的特点可知,电
源电压等于定值电阻R两端电压等于灯L两端电压,为3V,因此电压表的示数为3V。此时电流表的示数为
0.6A,则定值电阻R的阻值为
分析电路图可知,当开关S、S 断开,S 闭合时,电路中只有一条电流路径,因此灯L与电阻R串联,电
2 3 1
流表测电路电流,电压表测定值电阻R两端电压。根据串联电路电阻的特点可知,此时电路的总电阻为
R =R+R=5Ω+10Ω=15Ω
总 L
此时电路的电流为
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因此电流表的示数为0.2A。
18.(2024·黑龙江齐齐哈尔)如图甲所示的电路,电源电压为12V且保持不变, 为阻值未知的定值电
阻,图乙是小灯泡L和定值电阻 的电流随它们两端电压变化的图像。当同时闭合开关 、 和 时,小
灯泡L的实际功率为P,定值电阻 的功率为 ,则 ;当闭合开关 、断开开关 和 时,
小灯泡的实际功率为0.6W,此时灯丝电阻为R,则 。
【答案】 4∶3 1∶5
【解析】[1]当同时闭合开关S、S和S时,灯泡L与定值电阻R并联,并联电路中各支路两端的电压相
1 2 3 1
等,且电源电压U=12V,所以,由图象可知,通过灯泡的电流I=0.8A,通过R的电流I=0.6A,则灯泡L
L 1 1
的实际功率
定值电阻R的功率
1
所以
[2]当闭合开关S、断开开关S和S时,灯泡L与定值电阻R串联,串联电路中各处的电流相等,由图乙可
1 2 3 2
得U=2V时,通过灯泡的电流为I=0.3A,此时灯泡的实际功率P=0.6W,所以,由 可得,此时灯泡
L L L
的电阻
灯泡L与定值电阻R串联,R两端的电压为
2 2
串联电路中各处的电流相等,R的阻值为
2
所以
R:R= Ω: Ω=1:5
2
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19.(2024·湖南)小明给爷爷房间设计了一个夜灯工作的电路模型,如图所示。电源电压恒为6V,地灯
L 标有“6V 3W”字样,床灯L 标有“6V 6W”字样。
1 2
(1)闭合开关S,断开开关S,灯 发光;
1 2
(2)求L 正常工作时的电阻R;
2 2
(3)闭合开关S、S,求整个电路工作1min消耗的电能。
1 2
【答案】 L 6Ω 540J
1
【解析】解:(1)[1]由图可知,闭合开关S,断开开关S,灯L 接通电路,所以L 发光。
1 2 1 1
(2)[2]由题意知,床灯L 标有“6V 6W”字样,根据 可知,R的阻值为
2 2
(3)[3]闭合开关S、S,两个灯泡并联,根据并联电路电压的特点可知,两个灯泡两端的电压均为6V,
1 2
因此均正常发光,因此整个电路工作1min消耗的电能
W=P t=(P+P)t=(3W+6W)×60s=540J
总 1 2
答:(1)闭合开关S,断开开关S,灯L 发光;
1 2 1
(2)L 正常工作时的电阻为6Ω;
2
(3)闭合开关S、S,整个电路工作1min消耗的电能为540J。
1 2
20.(2024·山东淄博)商场有甲、乙两种价格相同的电热水壶,额定电压均为220V,额定功率分别为
800W和1500W。请通过计算解决下列问题。
(1)家庭电路电压是220V,室内插座的额定电流是5A,用该插座给电热水壶供电,从安全用电的角度考
虑,应选购哪种电热水壶?
(2)经测试发现,乙种电热水壶正常工作时,将质量为1kg的水从25℃烧开用时250s(标准大气压下)。
若甲种电热水壶的加热效率为80%,从节能的角度考虑,应选购哪种电热水壶?[c =4.2×103J/(kg·℃)]
水
【答案】(1)应选购甲种电热水壶 (2)应选购乙种电热水壶
【解析】(1)该插座允许接入的最大电功率
因为
所以从安全用电的角度考虑,应选购甲种电热水壶。
(2)标准大气压下水的沸点为100℃,将质量为1kg的水从25℃烧开,水吸收的热量
乙种电热水壶正常工作250s消耗的电能
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乙种电热水壶的加热效率
甲种电热水壶的加热效率 ,则 ,从节能的角度考虑,应选购乙种电热水壶。
21.(2024·内蒙古呼和浩特)为了保证设备能够正常运转,某大型实验室设计了如图所示的应急供电线
路系统。其中发电机为柴油发电机,输出电压为240V。发电机到实验室的距离为200m,每条输电线每千米
电阻为0.5Ω。实验室得到的电压为220V,则:
(1)发电机发电的过程是将燃料的 转化为电能(选填“机械能”或“化学能”);
(2)求输电线路上的电流大小;
(3)求实验室中所有用电器的总功率;
(4)若该发电机的效率为40%,则应急供电1h消耗柴油多少kg(柴油的热值为4.0×107J/kg)。
【答案】(1)化学能 (2)100A (3)22kW (4)5.4kg
【解析】(1)燃料储存的是化学能,燃烧时化学能转化为内能,内能做功转化为机械能,通过发电机再
转化为电能。
(2)输电线电压为
输电线的电阻为
输电线路上的电流为
(3)实验室中所有用电器的总功率为
(4)应急供电1h,发电机输出的电能为
柴油完全燃烧放出的热量
消耗的柴油为
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22.(2024·陕西)如图,是小明家新购置的便携式电热水杯及其相关参数。
(1)电热水杯正常工作时的电流是多少?
(2)电热水杯正常工作时,其加热电阻阻值是多少?
【答案】(1)4A;(2)55Ω
【解析】解:(1)由图可知,电热水杯的额定电压为220V,额定功率为880W,则正常工作时的电流
(2)电热水杯正常工作时,其加热电阻阻值
答:(1)电热水杯正常工作时的电流是4A;
(2)电热水杯正常工作时,其加热电阻阻值是55Ω。
23.(2024·西藏)如图(乙)所示为扎西家两档位电热水壶的简化电路原理图, 为温控开关,当水沸
腾时会自动断开。 和 为加热定值电阻, ,保温档的功率为110W。求:
(1)加热时 的电功率;
(2)在加热档工作时电路的总电流;
(3)某次烧水,电热水壶将水加热至沸腾耗时5min,自动跳转至保温档工作5min,在这10min内电热水壶
消耗的电能。
【答案】(1)1100W (2)5.5A (3)
【解析】(1)加热时, 和 并联, 的电功率为
(2)由于根据 可知,当只闭合开关S时,为保温档,电阻R的阻值为
2
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在加热档工作时电路的总电流为
(3)加热5min电热水壶消耗的电能为
保温5min电热水壶消耗的电能为
在这10min内电热水壶消耗的电能为
24.(2024·新疆)如图所示的电路,定值电阻 的阻值为10Ω,定值电阻 的阻值为20Ω,闭合开关
S后,电流表A的示数为0.10A。求:
(1)电阻 两端的电压;
(2)电源电压;
(3)整个电路在1min内产生的热量。
【答案】(1)1V (2)3V (3)
【解析】(1)分析电路可知, 、 串联,电流表测电路电流。则电阻 两端的电压为
(2) 两端的电压为
则电源电压为
(3)整个电路在1min内产生的热量为
25.(2024·四川乐山)如图所示的电路中,电阻 。闭合开关S,电流表 示数为1A。
(1)求电源电压;
(2)当滑片P位于滑动变阻器 中点时,电流表 示数为1.2A,求此时滑动变阻器 接入电路的阻
值;
(3)当滑片P位于滑动变阻器 最右端时,求整个电路的电功率。
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【答案】(1) ;(2) ;(3)
【解析】解:(1)由图可知为并联电路,根据题意及并联电路电压规律可得电源电压为
(2)由图可知电流表 测干路电流,电流表 测通过定值电阻的电流;电流表 示数为1.2A,电流表
示数为1A,根据并联电路电流规律可得通过滑动变阻器的电流为
则此时滑动变阻器接入电路阻值为
(3)当滑片P位于滑动变阻器 最右端时,滑动变阻器全部接入电路,由(2)可得滑动变阻器接入电路
阻值为100Ω,此时通过滑动变阻器的电流为
干路电流为
整个电路的电功率为
答:(1)电源电压10V;
(2)当滑片P位于滑动变阻器 中点时,电流表 示数为1.2A,此时滑动变阻器 接入电路的阻值为
;
(3)当滑片P位于滑动变阻器 最右端时,整个电路的电功率为 。
26.(2024·广东)某消毒柜具有高温消毒和紫外线杀菌功能,其简化电路如图所示。发热电阻
,紫外灯L规格为“220V 50W”。闭合开关 和 ,消毒柜正常工作,求:
(1)通过R的电流;
(2)R的电功率;
(3)L工作100s消耗的电能。
【答案】(1)2A;(2)440W;(3)5000J
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【解析】解:(1)由题意可得,灯泡L和电阻R并联在电路中,消毒柜正常工作,所以电路中的电源电压
为220V,通过R的电流
(2)R的电功率为
(3)紫外灯L两端的电压为220V,正好处于额定电压工作状态,工作100s消耗的电能
答:(1)通过R的电流为2A;
(2)R的电功率为440W;
(3)灯泡L工作100s消耗的电能5000J。
27.(2024·新疆)如图所示的电路,定值电阻 的阻值为10Ω,定值电阻 的阻值为20Ω,闭合开关
S后,电流表A的示数为0.10A。求:
(1)电阻 两端的电压;
(2)电源电压;
(3)整个电路在1min内产生的热量。
【答案】(1)1V;(2)3V;(3)
【解析】解:(1)分析电路可知, 、 串联,电流表测电路电流。电阻 两端的电压为
(2)电源电压为
(3)整个电路在1min内产生的热量为
答:(1)电阻 两端的电压为1V;
(2)电源电压为3V;
(3)整个电路在1min内产生的热量为 。
28.(2024·辽宁)如图,甲、乙两个透明容器内均装有质量为100g、初温为25℃的某种绝缘液体,甲、
乙中都有一段电阻丝, , 。闭合开关,电流表的示数为1.2A。通电120s后,甲中温度计
的示数为29℃。求:
(1) 两端的电压;
(2) 的电功率;
(3)电流通过 产生的热量;
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(4)液体的比热容(不计热量损失)。
【答案】(1)12V;(2)14.4W;(3) ;(4)
【解析】解:(1)分析电路可知, 、 串联,电流表测电路电流。 两端的电压为
(2) 的电功率为
(3)电流通过 产生的热量为
(4)不计热量损失,则甲中液体吸收的热量为
根据 ,液体的比热容为
答:(1) 两端的电压为12V;
(2) 的电功率为14.4W;
(3)电流通过 产生的热量为 ;
(4)液体的比热容为 。
29.(2024·福建)小闽设计的车载可加热果蔬搅拌机工作电路图如图。电热丝R的阻值为 ,电动机
标有“12V 24W”字样。闭合开关S、 ,电动机正常工作。求:
(1)电源电压。
(2)闭合开关S、 ,电动机1min内消耗的电能。
(3)闭合开关S、 ,通电100s,电热丝R产生的热量。
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【答案】(1)12V;(2)1440J;(3)3600J
【解析】解:(1)闭合S、 时,电路中只有电动机正常工作,则电源电压
(2)根据 可知,电动机消耗的电能
(3)闭合S、 ,电路中只有电热丝R工作,通过电热丝R的电流
电热丝R产生的热量
答:(1)电源电压是12V;
(2)闭合开关S、 ,电动机1min内消耗的电能1440J;
(3)闭合开关S、 ,通电100s,电热丝R产生的热量3600J。
30.(2024·江苏苏州)某电饭锅的电路如图所示,发热盘内有发热电阻 和分压电阻 ,S是温控开
关,当S接a时,电饭锅处于高温挡,通过的电流为4A;当温度达到一定值时,开关S自动切换到b,电
饭锅处于保温挡,通过的电流为0.25A。求:
(1) 的阻值;
(2)电饭锅高温挡的功率;
(3)保温16min,分压电阻 产生的热量。
【答案】(1) ;(2)880W;(3)
【解析】解:(1)当S接a时,电路为 的简单电路,电饭锅处于高温挡,通过的电流为4A ,根据欧姆
定律可得, 的阻值为
(2)根据P=UI可得,电饭锅高温挡的功率为
(3)当温度达到一定值时,开关S自动切换到b,此时两电阻串联,电饭锅处于保温挡,通过的电流为
0.25A。根据串联电路特点和欧姆定律可得,分压电阻 的阻值为
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保温16min,分压电阻 产生的热量为
答:(1) 的阻值为 ;
(2)电饭锅高温挡的功率为880W;
(3)保温16min,分压电阻 产生的热量为 。
31.(2024·四川广元)“格物”学习小组为了研究小灯泡亮度与功率大小的关系,连接了如图实物电
路,电源两端电压保持不变,滑动变阻器最大阻值为 。滑动变阻器的滑片置于最右端,S闭合,电压
表示数为1.2V,电流表示数为0.12A,小灯泡发光很暗。
(1)求此时小灯泡的电阻和电源两端电压?
(2)向左移动滑动变阻器的滑片,当其接入电路中的电阻减小 时,小灯泡恰好正常发光,电流表示
数为0.2A,求小灯泡正常发光时的电功率?
【答案】(1) ; ;(2)
【解析】解:(1)滑动变阻器的滑片置于最右端,S闭合,滑动变阻器和小灯泡串联,此时滑动变阻器的
电阻最大为 ,电压表测小灯泡的电压,则此时小灯泡的电阻为
滑动变阻器两端电压为
则电源电压为
(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻减小 时,滑动变阻器的电阻为
此时滑动变阻器的电压为
则小灯泡两灯的电压为
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小灯泡正常发光时的电功率为
答:(1)小灯泡的电阻为 ,电源两端电压为6V;
(2)小灯泡正常发光时的电功率为0.5W。
32.(2024·重庆)图甲是同学们自制的调光小台灯,图乙是台灯的电路原理图。电源电压为3V,R是调
节亮度的变阻器,最大阻值为10Ω。灯L标有“2.5V;0.5W”字样。忽略温度对电阻的影响。求:
(1)灯L正常发光时的电阻;
(2)灯L正常发光时,变阻器R工作10min产生的热量;
(3)电源电压降为2.7V后,灯L的最小实际电功率。
【答案】(1)12.5Ω;(2)60J;(3)0.18W
【解析】解:(1)灯L正常发光时的电阻为
(2)灯L正常发光时,电路中的电流为
根据串联分压知识可知,变阻器两端的电压为
变阻器R工作10min产生的热量
(3)电源电压降为2.7V后,根据 可知,当电路中电流最小时,灯L的实际电功率最小,忽略温度
对电阻的影响,则当变阻器的阻值最大时,电路中的电流最小,为
则灯L的最小实际电功率为
答:(1)灯L正常发光时的电阻为12.5Ω;
(2)灯L正常发光时,变阻器R工作10min产生的热量为60J;
(3)电源电压降为2.7V后,灯L的最小实际电功率为0.18W。
33.(2024·山东济南)学校开展了防溺水安全教育后,小华组经过合作探究,设计了一种可以戴在手腕
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上的防溺水定位求救报警器,其简化电路如图甲所示。已知电源电压为6V,报警器由电压表改装, 是
定值电阻, 是压敏电阻,图乙是压敏电阻阻值 随水深h变化的图像。报警器未浸入水中时, 的阻
值为40Ω,电流表示数是0.12A;报警器浸入水下深度h大于等于1m时,报警器报警,当h为1m时,
两端的电压为1.5V。通过计算回答:
(1)报警器未浸入水中时, 两端的电压是多少?
(2)报警器浸入水下深度h为1m时,通过 的电流是多少?
(3)报警器浸入水下深度h为1m时, 的电功率是多少?
【答案】(1)4.8V (2)0.15A (3)0.675W
【解析】(1)由甲图可知, 与 串联,电流表测串联电路中的电流,由乙图可知,报警器未浸入水中
时, 的阻值为40Ω,电流表示数是0.12A,则 两端的电压
(2)由于报警器浸入水下深度h为1m时, 两端的电压为1.5V,电源电压为6V,由串联电路中电压规
律可知, 两端的电压
由乙图可知,报警器浸入水下深度h为1m时, 的阻值为30Ω,通过 的
电流
(3)报警器浸入水下深度h为1m时, 的电功率
34.(2024·江苏南通)如图,电源电压恒定,灯泡 规格为“ ”,滑动变阻器 最大阻值为
为定值电阻。闭合开关S,将 接1,移动滑片使灯泡正常发光,电路总功率为 ;将 接2,滑
片移至a端,电流表示数为0.8A,电路总功率为 ,滑片移至b端,电流表示数为0.2A。求:
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(1)灯泡正常发光时的电阻;
(2) 与 的比值;
(3)电源电压。
【答案】(1)12Ω (2)5∶8 (3)8V
【解析】(1)由 知道,灯泡正常发光时的电阻为
(2)由 知道,小灯泡的额定电流为
闭合开关S,将S 接1,灯泡L与滑动变阻器R串联,当小灯泡正常发光时,电路总功率为
1 1
将S 接2,滑片移至a端,电路中只有定值电阻R接入电路,电流表示数为0.8A,电路总功率为
1 2
则P1与P2的比值为
(3)将S 接2,滑片移至a端时
1
①
将S 接2,滑片移至b端时
1
②
由①②得
U=8V
35.(2024·内蒙古)(如图所示,电水壶的规格为“220V,1210W”、电热水器的规格为“220V,
2420W”、电能表上标着“3000revs/(kW·h)”。当电路中单独使用电水壶烧水时,铝盘转动165转,用
时180s;在电路中单独使用电热水器时,用时6min。导线、电水壶和电热水器的电阻不随温度变化。求:
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(1)电水壶和电热水器的电阻;
(2)单独使用电热水器时导线上产生的热量。
【答案】(1)40Ω,20Ω (2)1.21×105J
【解析】(1)根据 和P=UI,可得 ,则电水壶的电阻
电热水器的电阻
(2)单独使用电水壶烧水时,导线与电水壶串联,电路消耗的电能为
电路的总功率为
电路的总电阻为
导线的电阻为
单独使用电热水器时,电路的总电阻
电路中的电流为
导线上产生的热量为
36.(2024·四川宜宾)如图甲所示,已知电源电压4.5V保持不变,电流表量程为0~0.6A,电压表量程
为0~3V,滑动变阻器R的规格为“50Ω 2A”,灯泡L的规格为“4V 1.2W”,其电流与电压的关系
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图像如图乙。试求:
(1)灯泡正常发光时的电流;
(2)当滑片P滑到某一位置时,电压表的示数为2.5V,此时电路的总功率;
(3)在电路安全情况下,调节滑片P,当灯泡的电功率最小时,灯泡L的阻值;
(4)用一个阻值为30Ω的定值电阻 替换灯泡L,调节滑片P,当滑动变阻器的功率为0.15W时,滑动变
阻器连入电路的阻值。
【答案】(1)0.3A;(2)1.125W;(3)7.5Ω;(4)15Ω
【解析】解:(1)由 得,灯泡正常发光时的电流
(2)由图甲得,灯泡与变阻器串联,电压表测量变阻器的电压,电流表测量电路电流,当滑片P滑到某一
位置时,电压表的示数为2.5V,此时灯泡的电压为
由图乙得,此时灯泡的电流为0.25A,串联电路电流处处相等,此时电路的总功率
(3)当电压表示数最大为3V时,变阻器接入电路中电阻最大,电路中电阻最大,电流最小,灯泡的电压
最小,电功率最小,此时灯泡的电压为
由图像得,此时电路中电流为0.2A,由欧姆定律得,灯泡L的阻值为
(4)用一个阻值为30Ω的定值电阻 替换灯泡L,定值电阻 与R串联,调节滑片P,当滑动变阻器的功
率为0.15W时,由欧姆定律与 得,此时变阻器的电功率为
解得滑动变阻器连入电路的阻值
或 (舍去)
则滑动变阻器连入电路的阻值为15Ω。
答:(1)灯泡正常发光时的电流0.3A;
(2)此时电路的总功率1.125W;
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(3)灯泡L的阻值7.5Ω;
(4)滑动变阻器连入电路的阻值15Ω。
37.(2024·江苏徐州)如图所示电路,电源电压不变,灯泡L标有“6V 3W”字样,R、R为定值电
1 2
阻,当S闭合,S 和S 断开时,灯泡L正常发光,L和R的功率之比为3∶1;当开关都闭合时,R和R的
1 2 1 1 2
功率之比为4∶1,求:
(1)灯泡L正常发光时的电阻;
(2)开关都闭合时,R的功率。
2
【答案】(1)12Ω (2)4W
【解析】(1)灯泡L正常发光时的电阻
(2)当S闭合,S 和S 断开时,灯泡和电阻R串联,灯泡L正常发光,电路中的电流
1 2 1
通过灯泡和电阻R的电流相等,L和R的功率之比为3∶1,所以
1 1
R=4Ω
1
电源电压
U=I(R+R)=0.5A×(12Ω+4Ω)=8V
L 1
当开关都闭合时,R和R并联,R的功率
1 2 1
R和R功率之比为4∶1,R功率
1 2 2
38.(2024·安徽)如图所示的电路中,电源两端电压为U=9V,R、R、R均为定值电阻,其中R=45Ω,
1 2 3 2
R=30Ω。
3
(1)当闭合开关S和S,断开开关S 时,求R两端的电压U;
1 2 3 3
(2)当开关S、S 和S 均闭合时,求电流表的示数I;
1 2
(3)当闭合开关S,断开开关S 和S 时,电压表示数为6V,求R消耗的电功率P。
1 2 1
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【答案】1)9V;(2)0.5A;(3)0.6W
【解析】解:(1)由电路可知,当闭合开关S和S,断开开关S 时,电路中只有R,所以此时R两端的
1 2 3 3
电压U等于电源电压,即
3
U=U=9V
3
(2)由电路可知,当开关S、S 和S 均闭合时,R被短路,R和R并联,电流表测干路电流,根据并联电
1 2 1 2 3
路电压的特点可知,R和R两端的电压等于电源电压,根据欧姆定律,则通过R支路的电流为
2 3 2
通过R支路的电流为
3
根据并联电路电流的特点,此时干路电流为
I=I+I=0.2A+0.3A=0.5A
2 3
因此电流表的示数为0.5A。
(3)由电路可知,当闭合开关S,断开开关S 和S 时,R和R串联,电压表测R两端电压,电流表测电
1 2 1 3 3
路电流,此时电压表示数为6V,则电路电流为
根据串联电路电压的特点可知,R两端的电压为
1
U=U-U'=9V-6V=3V
1 3
则R消耗的电功率为
1
P=UI'=3V×0.2A=0.6W
1
答:(1)当闭合开关S和S,断开开关S 时, R两端的电压U为9V;
1 2 3 3
(2)当开关S、S 和S 均闭合时,电流表的示数I为0.5A;
1 2
(3)当闭合开关S,断开开关S 和S 时,电压表示数为6V,则R消耗的电功率P为0.6W。
1 2 1
39.(2024·内蒙古包头)图甲为低温液化制酒示意图,天锅内装有1m高的冷水,底部连有控制排水与注
水的装置,该装置内部简化电路如图乙所示。电源电压恒为12V, 为热敏电阻,其阻值随天锅中水温变
化关系如图丙所示,当水温达到50℃时,排水口打开将水全部排出; 为压敏电阻,其阻值随水对锅底
的压强变化关系如图丁所示,当水压为0时,注水口打开排水口关闭,将冷水注入天锅,注水高度达到1m
时注水口关闭。( ,g取10N/kg,不考虑水的蒸发)求
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(1)水高为1m时, 的阻值;
(2)排水口刚打开时,电路中的电流;
(3)排水过程中,当 的功率为1W时, 的阻值(设排水过程中水温保持50℃不变)。
【答案】(1)100Ω;(2)0.06A;(3)20Ω
【解析】解:(1)水高为1m时,压敏电阻受到液体产生的压强为
由图丁可知, 的阻值为100Ω;
(2)当水温达到50℃时,排水口打开,热敏电阻为100Ω,根据串联电阻的规律及欧姆定律,排水口刚打
开时,电路中的电流为
(3)水温达到50℃时热敏电阻为100Ω,当 的功率为1W时,根据P=I2R可知,通过
根据串联电阻的规律及欧姆定律, 的阻值
答:(1)水高为1m时, 的阻值为100Ω;
(2)排水口刚打开时,电路中的电流为0.06A;
(3)当 的功率为1W时, 的阻值为20Ω。
40.(2024·山东日照)为了研究家用电器对电路的影响,物理老师带领同学们进行了探究。
(1)老师带来一个标有“220V5.5A”的电热水壶,在壶中装入1.5L水,初始温度为27℃。仅将电热水壶接
入图甲所示的电能表所在的电路,加热7.5min,电能表的转盘转过了250r;
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①电热水壶消耗的电能是多少?
②消耗的电能中有70%的能量被水吸收,则水的温度变为多少?[ ,
]
③若电热水壶的电阻始终保持不变,则该过程中电热水壶工作的实际电压是多少?
(2)为了研究家用电器电压偏低的原因,老师指导同学们设计了如图乙所示的电路进行模拟实验: 、
、 相当于家用电器电饭煲、电暖器、电烙铁;由于实际中输电线较长,电阻不可忽略, 相当于输电线
的电阻。依次闭合S和 、 、 ,描绘出两电压表 、 的示数 、 随电流表A的示数I变化的规
律,如图丙所示。则随着接入电路的家用电器增加,输电线电阻 上的电压怎么变化?
【答案】(1)见解析 (2)电压
【解析】(1)电热水壶消耗的电能为
水吸收的热量为
水的质量为
则水升高的温度为
则水的温度变为
电热水壶的电阻为
该过程中电热水壶工作的实际功率为
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根据 ,实际电压为
(2)分析乙图可知, 、 、 并联部分和 串联,电压表 测电源电压,电压表 测 、 、 并
联部分的电压。由丙图可知,随着接入电路的家用电器增加,电流表A的示数I变大,电压表 示数不
变,电压表 示数变小,根据串联分压规律可知输电线电阻 上的电压变大。
33