浙教版初中科学 《电学计算》中考冲刺二轮复习课件

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一、电学规律：(1)电荷间作用规律：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引(2)磁极间作用规律：同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引(3)欧姆定律：在同一电路中通过某段电阻的电流与电压成正比，与电阻成反比。 公式：I = U/R ; 推导：U=IR ；R=U/I
知识回顾二：电功和电功率、焦耳定律
二、额定功率和实际功率的比较
三、焦耳定律1.内容是：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正。。2.公式：Q = I2•R•t（普遍适用）推导: Q=W=Pt; Q=UIt; Q=(U2/R)t
例1-1．(2015•衢州)如图甲所示，已知电源电压为10V，将滑动变阻器滑片P移到最左端，闭合开关S，灯泡发光，电流表示数为0.35A，电压表示数如图乙所示，则此时滑动变阻器接入电路的电阻是 （ ） Ω，当滑片P向右移动的过程中灯泡亮度（ ） (选填“变亮”、“不变”或“变暗”)。
【答案】20； 不变【解析】（1）电压表量程为0～15V，分度值为0.5V，此时示数为7V，由电路图可知电压表测量滑动变阻器两端电压，则滑动变阻器的电阻为R=U/I=7V/0.35A=20Ω； （2）由电路图分析可知，滑动变阻器的阻值全部接入电路中，无论如何移动滑片，电路中的电阻不变，电流不变，小灯泡两端的电压不变，由P=UI可知灯的电功率不变，故其亮度不变．
例2.如图甲所示，当开关S接a时，移动滑动变阻器的滑片P，根据测出的电流、电压值，画出了定值电阻R0的U-I图像；当开关S接b时，同样根据测出的电流、电压值，画出了灯泡L的U---I图像，如图乙所示。（1）求定值电阻R0的阻值；（2）将R0与灯L串联接在6V的电源两端时，求此时灯丝的电阻值；（3）将R0与灯L并联接入电路并调节电源电压，当R0消耗的电功率为4.9W时，灯L恰好正常发光，求灯L的额定电功率。
【答案】（1）10Ω （2）5Ω （3）5.25W【解析】（1）由图像可知：电压和电流成正比，当时U0=2V，I0=0.2A，R0=U0/I0=2V/0.2A=10Ω ；（2）串联时电源电压为6V，电流相同。观察图可知，当电流为0.4A时，电阻与灯泡的电压和正好为6V.分析图像可知：此时灯泡电压为U L =2V ，I L =0.4Ａ∴ RL =UL/IL=2V/0.4A =5Ω。（3）根据 P=U2/R，U 0 ′ =7V，∵ R 0 与 R L 并联 且灯正常发光，所以U L 额 =U 0 ′ =7V。由图像可知此时：I L 额 =0.75A故：P L 额 = U L 额 I L 额 =7V×0.75A=5.25W 。
例3.某型号家用电饭锅有加热和保温两个档位，加热档功率大于保温档功率。其原理如图所示，R1和R2为两个加热电阻。电饭锅在保温档正常工作时的功率P保=22W。已知电阻R2=44Ω，求：（1）电饭锅在加热档正常工作时的功率是P加热；（2）加热电阻R1的阻值；（3）电饭锅正常工作时，用加热档给食物加热20min后，换用保温档给食物加热10min，此过程中，电饭锅产生的热量Q。
【答案】（1）1100W；（2）2156Ω；（3）1．3332×106 J【解析】（1）根据电路图可知，当开关S在位置1时，电路为R2的基本电路；当开关S在位置2时，电阻R1、R2串联；由P=U2/R可知，开关在位置1时，为加热档；开关在位置2时，为保温档；加热功率：P热=U2/R2=（220V）2/44Ω=1100W；（2）由P=U2/R可知，保温时，电路中的总电阻：R=U2/P保温=（220V）2/22W=2200Ω；因为串联电路的总电阻等于各部分电阻之和，所以R1=R总-R2 =2200Ω-44Ω=2156Ω；（3）电饭锅产生的热量：Q=P热t热+P保温t保温=1100W×20×60s+22W×10×60s=1．3332×106 J
一、知识与技能1.理解并记忆公式，能够随机应变选择合适公式熟练运用公式。2.计算能力要扎实，中考中不允许带入计算器二、过程与技能1.看清题：看清题号与答题卡位置对应好，2.读懂题：先看问句，再看大背景题意表达用意3.抓关键：理清楚题意到底求什么，有什么隐含信息一并求出4.找问题：最后到底求得是什么，还缺少什么数据或者条件支持5.带公式：选择合适公式将已知和以求的数据带入6.求结果：求出结果检验是否合理，单位是否统一，是否符合题意。三、情感与体验1.透过大背景看细节：克服看字多就暗示不会的恐惧心理。字多意思更加明确2.平时做题积极训练自己举一反三能力，一题多解能力3.注意图形结合题必有自变量因变量和不变量的，定位准确。
（2015▪中考）1.在图所示的电路中，电源电压保持不变，闭合电键S，电路正常工作，一段时间后，电流表A的示数变小，电压表V的示数不变，若故障只发生在电阻R1、R2上，用某完好的定值电阻R（R题组一：电路变化、故障问题
【答案】A【解析】电压表示数不变，说明电源完好；电流表示数变小，说明有支路出现断路；用某完好的定值电阻R（R（2015▪中考）2.把滑动变阻器R和定值电阻R1连接如图所示电路,变阻器最大电阻R=3R1,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片由最右端向左端移动过程中,下列叙述正确的是( )A.电路总功率逐渐减小B.变阻器的功率逐渐减小C.电阻R1的功率与电路总功率的比值逐渐增大D.电阻器滑片在最左端与最右端时的电路总功率之比为16:1.
【答案】C【解析】由图示电路图可以知道,两电阻串联,当滑片从右向左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值减小;A. 滑动变阻器接入电路的阻值减小,电路总电阻减小,电源电压不变,由P=U2/R可以知道,电路总功率增大,故A错误;B. 当变阻器阻值与定值电阻阻值相等时,变阻器消耗的功率最大,滑片从右向左移动过程中,变阻器消耗的功率先增大后减小,故B错误;
【解析】C. 两电阻串联,通过他们的电流I相等,电阻的功率与电路总功率的比值:P1/P总=I2R1/I2(R1+R2)=R1/(R1+R)滑片向左移动过程,电阻不变,R变小,则电阻的功率与电路总功率的比值逐渐增加,所以C选项是正确的;D. 变阻器最大电阻,变阻器滑片在左端时,电路总电阻为,滑片在右端时电路总电阻为,电源电压U不变,由P=U2/R可以知道,变阻器滑片在左端与右端时的电路总功率之比为,故D错误;
3.如图所示，电源电压不变，R1是光敏电阻，其阻值大小随光照强度的增强而减小。闭合开关S后，当光照强度增大时（ ）。A.通过R2的电流变大B.电路总电阻变大C.R1 消耗的功率变小D.要保持电流表示数不变，应将R2的滑片P向右移
【答案】D【解析】A.R1、R2并联，其两端电压为电源电压，大小不变，所以通过R2的电流也不变，故A项错误。B.光照强度增加时，R1的阻值变小，所以并联的总电阻也变小，故B项错误。C.根据公式P=U2/R，R1的阻值变小，所以R1消耗的功率变大，故C项错误。D.因为R1的阻值变小，根据I=U/R，则通过R1的电流变大；要使总电流不变，就需减小通过R2的电流，即增大的R2阻值，所以滑片P应当向右移动，故D项正确。
4.如图所示是童童设计的压力传感器的原理图,其中弹簧上端和滑动变阻器的滑片P固定在一起,AB间有可收缩的导线,R1为定值电阻.当闭合开关S,压力F增大时,电流表与电压表示数变化情况是( )A. 电流表、电压表示数都变大B. 电流表、电压表示数都变小C. 电流表示数变大,电压表示数变小D. 电流表示数变小,电压表示数变大
【答案】D【解析】滑动变阻器和定值电阻串联在电路中,压力F增大时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据欧姆定律可以知道通过电路的电流变小,电流表测电路电流,故示数变小.R1为定值电阻,所以其两端的电压变小,串联电路总电压等于各分电压之和,所以滑动变阻器两端电压变大,电压表测其电压故示数变大. 所以D选项是正确的.
【总结】做电路变化和故障分析的步骤1.看图：辨别是串联还是并联电路者混合电路（混合电路少见）2.看表：看准电流表和电压表测得是谁 电流表串谁测谁，电压表并谁测谁（电压表串谁不测谁）3.找变化：是开关闭合还是滑动变阻器或者断路和短路引起的。4.重画图：混合电路或者涉及不同用电器或者换挡重新画电路图。5.定公式：选择合适的公式，示题而定，但是公式一定要熟练。6.代入量：将已知数值带入或者引起变化量用极值法带入判断7.查结果：检查最终结果是否有问题
题组二：串并联利用欧姆定律计算
（衢州2016）1. 小柯用如图甲电路进行实验。 （1）请在图甲中导线AB上用箭头标出通电后导线AB中的电流方向。 （2）闭合开关后，电流表的示数如图乙，则通过灯泡L的电流为（ ）安。 （3）图丙为通过电阻R的电流与它两端电压的关系图，则R的阻值为（ ）欧。
【答案】（1） （2）0.2 （3）20【解析】（2）由图乙可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.2A（3）由U-I图象知，当U=4V时，通过R的电流I=0.2A，由I=UR可得，电阻R的阻值:R=U/I=4V/0.2A=20Ω．
2.如图为某型号玩具电动机的工作电路 ，电动机铭牌上标有“6V，6W，线圈电阻2Ω”字样。当开关闭合的瞬间，电动机尚未转动，此时通过电动机的电流称为启动电流。为了保护电动机，启动电流不得超过2A。 求：（1）启动时，变阻箱R的阻值至少多大？ （2）当电动机启动后，再次调节变阻箱R，使电动机进入 正常工作状态，此时R消耗的电功率为多大？
【答案】(1)启动时，变阻箱R的阻值至少4Ω (2) 6W【解析】（1）启动时，电动机尚未转动，没有对外输出机械能，因此此时电路为纯电阻电路，线圈电阻和电阻箱串联，R总=R线+R，由欧姆定律可知，I总=U总/R总=U总/(R线+R)=12V/(2Ω+R)≤2A，解得R≥4Ω。答：启动时，变阻箱R的阻值至少4Ω。
【解析】（2）电动机进入正常工作状态，对外输出机械能，此时电路为非纯电阻电路。因为电动机正常工作，所以此时电动机两端电压为6V，消耗的电功率为6W,因此通过电动机的电流I=P/U=6W/6V=1A，即为通过变阻箱R的电流。根据串联电路电压的特点，变阻箱R两端的电压UR=U总-U额=12V-6V=6V，因此此时变阻箱R消耗的功率PR=UR×I=6V×1A=6W。答：当电动机启动后，再次调节变阻箱R，使电动机进入正常工作状态，此时R消耗的电功率为6W。
3.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原因？。
【答案】 （1）0.22A （2）242W (3)平衡(答“相等”也给分)温度升高,电阻变大,根据P=U2/ R,电功率变小(产热变小)【解析】(1)I=U/R总 =220伏/(500+500)欧=0.22安 (2)当 PTC电阻最小时,电功率有最大值 孵化箱的最大功率:P=U2/ R总 =(220伏)2/(100+100)欧=242瓦(3)平衡(答“相等”也给分)温度升高,电阻变大,根据P=U2/ R,电功率变小(产热变小)
4.如图甲所示是一种家庭水箱水位测量装置示意图，电源电压18V保持不变，电压表量程0-15V，电流表量程0-3A，R0是阻值为10Ω的定值电阻，R1是长20cm、阻值为20Ω的电阻丝，滑片P把电阻丝与轻质弹簧的指针连在一起。圆柱体M长80cm，底面积为200cm2。当水位处于 最高处时，M刚好浸没在水中，滑片P恰好在R1 的最上端。轻质弹簧阻值不计，M全部露出水面前，弹簧的伸长长度△L始终与受到的拉力F成正比，如图乙所示。
(1)当水位下降时，电路中示数会随之减小的电表是（ ） . (2)当水位处于最高处时，电压表的示数为多少？ (3)当水位下降，圆柱体露出水面部分的长度为50cm时，电流表示数为多少？（g取10N/kg)
【答案】 （1）电压表 （2）12V （3）0.9A【解析】(2)解:当水位处于最高处时，R1接入电路的阻值为20ΩR总=R1+R0=20Ω+10Ω=30Ω I= U/R总=18V/30Ω=0.6A U1=I1 × R1=I ×R1=0.6A × 20Ω=12V答：当水位处于最高处时，电压表的示数为12V。
（3）解:当圆柱体露出水面部分的长度为50cm时，它所受的浮力减小: △F浮 =ρ水gsh高=103kg/m3 × 10N/kg×20×(10-4)m2×50 ×(10-2)m=100N 弹簧对圆柱体的拉力增加△F=△F浮=100N 由图可知，当弹簧所受拉力增大100N时，弹簧伸长量△L增加10cm 即轻质弹簧指针从最高处下降10cm此时变阻器接入电路的阻值为: R1’=20Ω-1Ω/cm×10cm=10Ω电流表示数 I’=U/R1’=U/(R1’+R0)=18V/20Ω=0.9A
（2016.中考）5.“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”6V 6W”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。
【答案】(1)1A (2) 4Ω (3) 9Ω 【解析】(1）由P=UI可得：IL=PL/UL=6W/6V=1A；（2）由图乙可知，E=3cd时，R=6Ω，由I=U/R可得，电路中的总电阻：R总=U/I1=6V/0.6A=10Ω；因为串联电路的总电阻等于各部分电阻之和，所以此时灯泡的阻值：RL′=R总﹣R=10Ω﹣6Ω=4Ω；（3）由P=U2/R可得，光敏电阻的阻值：R′=U12/P=(6V-1.5V)2/2.25W=9Ω；由图乙可知，当光敏电阻的阻值为9Ω时，接收到光敏的光强为2cd．
1.小科同学家有一种新型插座如图甲，能即时显示用电器的工作电压和所耗电费等，插座本身消耗电能由内部电池提供。如图乙为电火锅的铭牌。周六晚餐吃火锅时，小科同学将电火锅单独插在该插座上，这时插座屏幕显示如图丙；用加热档加热一段时间后，屏幕显示如图丁。（电费单价：0.5元/千瓦时；忽略温度对电阻的影响；本次使用电火锅时，假设其两端电压不变。请回答： （1）晚餐时家中照明电路的实际电压是多少伏?； （2）请从两个角度计算电火锅加热的实际电功率。
题组三：生活中用电器电能电功率的计算
【答案】(1)200 (2)1000W【解析】（1）如图表丙的显示实际电压200V（2）解法一：据图可知：t=30min=0.5h，W=0.25元/(0.5元/kW·h)=0.5 kW·h， P=W/t=0.5kw·h/0.5h=1kw=1000W 解法二：R=U额2/P额=(220V)2/1210W=40Ω 据图可知：U实=200V P实=U实2/R=(200V)2/40Ω=1000W
2.如图所示为“无人机”(多功能飞行器)，它具有4个旋翼，可通过无线电进行操控，其在拍摄调查、无人配送等方面具有广阔的前景。 (1)起飞时，增大四个旋翼的转速，使吹向下方的风量增加，无人机就会上升，这是因为力的作用是 ( ) 。在空中飞行时，只要增加 ( )侧两个旋翼的转速，就能使无人机右侧抬升，向左倾斜飞行。
(2)若该机在30秒内匀速竖直上升120米进行空中拍摄，则它飞行的速度是多少米／秒 ?(3)该机一个旋翼的电动机额定功率为30瓦，额定电压为15伏，电动机正常工作时，通过的电流为多少安? (4)该机所需的能量是由一块输出电压为15伏，容量为5000mA.h的电池提供。若电能的80％用于飞行，飞行时的实际功率为100瓦，则该机最多能飞行多少时间 ?
【答案】(1）相互 右; （2）4m/s (3）2A （4）2160s【解析】
3.电灯是一项伟大的发明，没有人能独享这份荣耀，它经历着如下的“进化史”：1879年，托马斯•爱迪生发明碳丝灯，通电后碳丝温度高达2000℃左右，进入白炽状态而发光，所以也称“白炽灯”。1910年，美国通用电气实验室发现用钨丝制造的灯既便宜又明亮。1934年，欧文•米兰尔进一步改进，将灯丝绕成螺旋形，使发出的光更明亮。20世纪30年代，人们研制出阵荧光灯，利用了光气体发出的光使灯里的涂膜发亮。它比普通灯温度低并省电。最近，人们还发明了大功率LED灯，它更省电、寿命更长。 请回答：（1）为了安全用电，控制灯的开关必须接在家庭电路的（ ）线上。
（2）如右图，灯丝绕成螺旋形的原因是（ ）散热。 （选填“增加”或“减少”）（3）5瓦的LED灯与100瓦的白炽灯正常发光时亮度相当。若用1只5瓦的LED灯代替100瓦的白炽灯使用4万小时，请通过计算说明选择哪种灯比较经济？注：目前电费0.53元/千瓦•时，其他数据如表。
【答案】 （1）火 （2）减少 （3）LED灯省钱【解析】（3）白炽灯泡需要4只×3元/只=12元消耗电能为W=Pt=0.1千瓦×40000小时=4000千瓦时 电费为0.53元/千瓦时×4000千瓦时=2120元共需要支付2120元+12元=2132元LED灯需要1只20元消耗电能为W=Pt=0.005千瓦×40000小时=200千瓦时 电费为0.53元/千瓦时×200千瓦时=106元共需要支付106元+20元=126元<2132元
4.下图1是一种无叶风扇也叫空气增倍机，它与传统风扇最大的不同点是没有“叶”。它有进气口和出气口，进气口在圆柱位置，出气口在出风细缝处。电机旋转带动圆柱内扇叶旋转，通过吸风口吸入空气，再把空气从1毫米宽的细缝以圆形轨迹喷出，最终形成一股不间断的空气流。它将夹带着风扇周边和后方的空气一起向前（如图2所示），从而使它的风量显著放大，图3是某一品牌的无叶风扇铭牌，试回答：
（1）与普通风扇比较，请说出无叶风扇的优点___________________________________。（2）如果该无叶风扇正常工作时，进风量达到了30m3，则会消耗多少焦电能？（3）如果在用电高峰时，该无叶风扇2h实际消耗的电能为0.0729kW·h，则此时电路的实际电压时多少？（不考虑电阻的变化）
【答案】 （1）因为没有叶片,不容易割伤小孩手指,安全,环保（答案不唯一） （2）4.5×104J （3）198V【解析】(2)由风扇铭牌中的可得,进风量达到了30m3,所用时间:t=30m3/3×10-2m3/s=1000s由P=W/t可得,会消耗的电能:W=Pt=45w×1000s=4.5×104J(3)风扇电阻：R=U额2/P额=(220V)2/45w=9680/9Ω由P=W/t可得P实=W/t=由P=U2/R可推导U实2=P实R带入数据求得结果U实=198V
5.小伟一个科学迷，在课余时间他利用一个规格为“2.2V 0.01A”的发光二极管设计了如图甲所示的电路．晚间关闭照明灯L后，利用二极管D发出的光指示开关所在的位置．S为单刀双掷开关、R为限流电阻．（1）关闭照明灯后，为使二极管D正常工作，限流电阻R的阻值为多少欧？此时，电路消耗的总功率为多少瓦？
（2）从安全用电考虑，该电路存在安全隐患，应将单刀双掷开关S接在照明灯L与______间；（3）不管照明灯关闭还是打开，该电路都要消粍电能．为节约电能，可以再接入一个光控开关（光照弱时自动闭合，光照强时自动断开），你认为应将光控开关接在图乙中a、b、c三处的______处．
【答案】 （1）关闭照明灯后，为使二极管D正常工作，限流电阻R的阻值为21780Ω；此时，电路消耗的总功率为2.2W；（2）火线；（3）b．
【解析】（1）二极管D正常工作时，D与R串联，由串联电路中总电压等于各电阻两端电压之和可知：定值电阻R两端的电压UR=U-UD=220V-2.2V=217.8V，由串联电路中各处的电流相等可知，电路中的电流I=ID=0.01A，由I=U/R可得，定值电阻R=UR/I=271.8/0.01=21780Ω；总功率P=UI=220V×0.01A=2.2W；（2）由图可知：单刀双掷开关S在照明灯L与零线之间，从安全用电考虑，开关控制灯泡时，火线首先进入开关，然后进入灯泡，所以应将单刀双掷开关S接在照明灯L与火线间；（3）不管照明灯关闭还是打开，该电路消粍电能的是二极管D和限流电阻R．为了节约电能，光照弱时自动闭合，光照强时自动断开二极管D和限流电阻R电路，所以，光控开关应接在二极管D和限流电阻R的支路上，即b处．
【总结】关于串并联电路的电流电压电阻和电功率计算规律1.看图：辨别是串联还是并联电路者混合电路（混合电路少见）2.看表：看准电流表和电压表测得是谁 电流表串谁测谁，电压表并谁测谁（电压表串谁不测谁）3.重画图：混合电路或者涉及不同用电器或者换挡重新画电路图。4.定公式：选择合适的公式，示题而定，但是公式一定要熟练。5.代入量：将已知数值带入6.查结果：检查最终结果是否有问题
题组四：生活中非纯电阻变档的用电器焦耳定律应用
（2014.陕西）1.中国有着悠久的茶文化历史，不同的茶叶冲泡方式不同，图甲所示为一煮茶器，图乙是它工作电路的简化图．接通电源后，当水温达到沸点时温控开关自动断开．沸腾后，当水温降低到80℃时温控开关再次闭合，直到水温升到85℃时电路再次断开．它的铭牌如下表所示：
（1）水沸腾后，煮茶器能将水温保持在80℃到85℃之间，原因是______（填写选项前的字母）．A．发热管的功率变 B．发热管间歇性工作 C．温控开关闭合时，电路中的电流减小了（2）若指示灯开始工作时的电压为55V，与它串联的电阻是560kΩ，通过指示灯的电流是多少mA？（计算结果保留两位小数）（3）煮茶器正常工作时，发热管的阻值是多少？若把质量为0.8kg的水从21℃加热到96℃所用时间8min，加热效率是多大？[c水=4.2×103J/（kg.℃）]
【答案】（1）B； （2）通过指示灯的电流是0.29mA；（3）加热效率是87.5% 【解析】（1）根据题意可知，水沸腾后，当水温降低到80℃时温控开关再次闭合，直到水温升到85℃时电路再次断开，说明发热管间歇性工作；故选B；（2）因为串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以电阻R两端电压：UR=U-UL=220V-55V=165V，则通过指示灯的电流：I=UR/R=165V/5.6×105Ω=0.29mA；
【解析】（3）由P=U2/R可知，发热管的电阻：R=U2/P=(220V)2/600W≈80.67Ω；水吸收的热量：Q=cm△t=4.2×103J/（kg/℃）×0.8kg×（96℃-21℃）=2.52×105J；电流做的功：W=Pt=600W×8×60s=2.88×105J；加热效率：η=Q/W×100%=2.52×105J/2.88×105J×100%=87.5%．
（2014北京模拟）2.小玲家电热吹风机的铭牌如表格所示，其工作原理如图（甲）所示．由于使用了多年，吹风机中的电热丝明显氧化导致其电阻发生了变化，电动机性能仍保持不变．小玲只把该吹风机接入220V的家庭电路中，并使其吹热风，发现电能表的转盘6min内转过110圈，电能表规格如图（乙）所示．
（1）此吹风机吹热风时，电热丝的实际电阻值是多少；（2）如图所示的开关动片已和触点c和d相连．如果开关动片转动到和b和c相连，5min消耗的电能是多少．
【答案】（1）121； （2）12000J；【解析】（1）电能表转过110r消耗的电能：W= 110r/2500r/kW•h=0.044kW•h，已知t=6min=0.1h，吹热风时，吹风机的总功率：P= W/t = 0.044kW•h/0.1h=0.44kW=440W，电热丝的功率：P热=P-Pk=440W-40W=400W，电热丝的阻值：R= U2/P热 = (220V)2/400W =121Ω；（2）开关动片转动到和a、c相连时，只有电动机工作，5分钟消耗的电能WM=PMt=40W×300s=12000J．
(2016杭州模拟)3.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抽使其不能转动，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，使电动机转抽转动，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：利用上表数据计算和分析：
（1）电动机不转动时，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）电动机所做的电功W是10J，所产生的热量Q1是0.4J；（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功率W2是36J，所产生的热量Q2是14.4J；（3）W1=Q1，W2＞Q2，电动机未转动时，电流经线圈时电能全部转化为热能，因此W1=Q1；电动机转动时，电流流经线圈时电能一部分转化为机械能，另一部分转化为热能，因此W2＞Q2．
【解析】（1）电动机不转动时，电能全部转化为内能，所以W1=U1I1t=0.2V×0.2A×10s=0.4J；因为I=U/R，所以电动机不转动时电阻R=1Ω，电动机所产生的热量Q1=I12Rt=（0.2A）2×1Ω×10s=0.4J；（2）因为I=U/R，通电10s，电动机所做的电功W2=U2I2t=3.0V×1.2A×10s=36J，电动机转动时电阻R与电动机不转动时的电阻相等，电动机所产生的热量Q2=I22Rt=（1.2A）2×1Ω×10s=14.4J；（3）通过上述计算可得，W1=Q1，W2＞Q2，电动机未转动时，电流经线圈时电能全部转化为热能，因此W1=Q1；电动机转动时，电流流经线圈时电能一部分转化为机械能，另一部分转化为热能，因此W2＞Q2．
4.（2016•深圳）小明家安装了电热水龙头如甲图，其简化电路如乙图，R1、R2为电热丝，通过调节旋钮可使扇形开关S同时接触两个相邻的触点，从而实现冷水、温水、热水档之间的切换．某次使用电热水龙头的过程中，水龙头的功率随时间的变化关系如丙图所示．
（1）当开关同时接触3、4触点时，水龙头放出的是　　（选填“冷水”、“温水”或“热水”）．（2）求电热丝R1工作时的电阻大小．（3）求该次使用过程中水龙头消耗的总电能．
【答案】（1）热水；（2）电热丝R1工作时的电阻为55Ω；（3）该次使用过程中水龙头消耗的总电能是3.52×104J．
【解析】（1）当开关处于位置3、4触点时，电阻R1和R2并联接入电路，电路电阻最变小，根据P=U2/R 可知：此时功率最大，所以此时放出的是热水；（2）读图乙可知，当开关与触点3接触时，只有一只电阻R1接入电路，从图丙中可以看出，此时的温水功率P温水=880W，由P=U2/R 可知，R1= U2/P温水=(220V)2/880w =55Ω；（3）由图象可知，该水龙头前10s处于温水功率，后10s处于热水功率，消耗的电能：W=P热水t1+P温水t2=2640W×10s+880W×10s=3.52×104J．
【总结】关于利用焦耳定律计算时主要的问题关于公式的选择注释：1.在纯电阻电路中，电功等于电热。Q=W=UIt=Pt=I2Rt=U2t/R2.对于有电动机的电路中，当电动机不转动时为纯电阻电路，当电动机转动时并不是纯电阻电路，那么此时电功和电热并不相等。3.对于电动机的电路中，计算电功使用W=UIt,计算电动机产生电热不能用电功的公式，而是焦耳定律Q=I2Rt进行计算。
1.如图甲是小明制作的防盗报警装置示意图，其中工作电路电源电压U1=6伏，指示灯L的额定电压UL=2.5伏，定值电阻R0=350欧；控制电路电源电压U2=1.5伏，磁敏电阻Rx的阻值随其所处位置磁场强度的变化关系如图乙所示，当窗户分别处在轨道A、B、C处时，磁敏电阻Rx所处位置的磁场强度分别为a、b、c。闭合开关S1和S2后，当窗户关闭时，指示灯亮，蜂鸣器不工作；当窗户打开一定程度时，指示灯熄灭，蜂鸣器发出警报声。
甲 乙
题组四：生活中电磁继电器与电学结合的计算
（1）将窗户移到A点时，窗户关闭。闭合开关S1，指示灯L正常发光，求此时指示灯L消耗的电功率。（写出计算过程） （2）已知电磁铁线圈中的电流达到3毫安时，电磁铁的衔铁刚好被吸下，指示灯L熄灭，蜂鸣器开始报警。现移动滑动变阻器RP的滑片，使其接入电路的阻值为其最大阻值的2/3，当窗户移至轨道B点位置时，蜂鸣器恰好开始报警。若要求窗户移至轨道C点位置时才开始报警，此时能否通过调节滑动变阻器的阻值来实现？请通过计算加以说明。（写出计算过程，电磁铁线圈电阻忽略不计）
【答案】 （1）0.025W （2）无法实现【解析】（2）当窗户移至B点时，据图可知，Rx=400欧，此时，I=0.003安，2/3Rp=U2/I－Rx=1.5伏/0.003A－400Ω=100Ω，所以滑动变阻器的最大阻值Rp=150欧。当窗户移至C点时，据图可知，R’x=300Ω，若蜂鸣器刚好报警，控制电路中电流为0.003安，此时滑动变阴器接入电路的有效阻值为：R’p=U2/I－R’x=1.5V/0.003A－300Ω=200Ω>150Ω，所以当滑动变阻器阻值调节到最大值时，窗户还未移至C点，控制电路中的电流已大于0.003A，蜂鸣器已报警，因此无法通过调节滑动变阻器阻值来实现。　
2.某兴趣小组设计了如图甲所示的汽车转向指示灯电路模型，接通相应指示灯后，该指示灯会亮、暗（微弱发光）交替闪烁发光。电路中电源电压恒为6伏，指示灯的规格为“6V 3W”，R0为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计
（1）若让左转、右转指示灯同时工作，转向开关应与触点（） 接通。（选填“1和2”、“2和3”、“3和4”或“4和5”）（2）当转向开关与触点“2和3”接通时，右转指示灯两端实际电压变化规律如图乙所示。已知当右转指示灯微弱发光时，其两端实际电压为Ux，消耗的实际功率为额定功率的1/25。求：①右转指示灯闪烁交替工作30秒消耗的电能。 ②定值电阻R0的阻值。（指示灯的电阻不变）
【答案】 （1）3和4 （2）①32.4J ② 48Ω【解析】（1）据图可知，若想使得两个指示灯都工作，所以应该让两个指示灯同时接入电路，故应将开关与触点3和4接通；
【解析】（2）①此时灯泡发出微弱的光时的功率是：P′=1/25×P=1/25×3W=0.12W； 故据图乙可知，每1.5s的时间，指示灯3W工作时间是0.5s，0.12W工作时间还是1s，故指示灯工作30s，以3W功率工作的时间是t1=30/1.5×0.5=10s，所以以0.12W工作的时间是t2=30s-10s=20s； 故以6W功率消耗的电能是W1=Pt1=3W×10s=30J； 故以0.12W功率消耗的电能是W2=P′t2=0.12W×20s=2.4J； 故总共消耗的电能是：W=32.4J；
【解析】②据指示灯规格为“6V 3W”且灯泡的电阻不变，可知，灯泡的电阻是R=U2/P=(6V)2/3W=12Ω； 当指示灯为0.12W时，据P=I2R可知，I=0.1A； 故此时灯泡的电压是：U=IR=0.1A×12Ω=1.2V，所以定值电阻的电压是：U′=6V-1.2V=4.8V； 故定值电阻的阻值是：R0=U′/I=4.8V/0.1A=48Ω
【分析】（1）据电路分析即可，及需要让两个指示灯都接入电路即可； （2）①计算出指示灯两种功率下的工作时间，而后据公式W=Pt计算电能即可； ②据灯泡的规格可以计算出灯泡的电阻，据灯泡的电阻和灯泡的实际功率可以计算出灯泡的实际电流，而后再据串联电路电压和电流的规律分析即可得出答案．
3.为判断短跑比赛是否抢跑，某兴趣小组设计了如图“抢跑自动指示”电路。其工作原理是：当运动员蹲在起跑器上后，先闭合；发令时闭合，发令指示灯亮；运动员起跑后，装在起跑器上的压敏电阻因受到压力减小，其电阻改变，电磁铁线圈中的电流明显变大，被吸引而闭合，起跑器指示灯亮。若起跑器指示灯比发令指示灯先亮，表示运动员抢跑。（1）当处于断开状态时，闭合，若压敏电阻阻值变小，电磁铁的磁性强弱如何变化？_____
（2）已知发令控制电路电源电压伏，电磁铁线圈的电阻不计。若运动员起跑后，压敏电阻的阻值为欧，和仍处于闭合状态，电磁铁线圈中的电流为安，计算此时发令指示灯的功率。（3）压敏电阻通常有两种类型：A．阻值随压力增大而增大B．阻值随压力增大而减小则该模型的压敏电阻应选择哪种类型，结合电路简要说明理由_____ 。
【答案】 （1）变强（2）0.3W（3）A类型，因为压敏电阻阻值随压力增大而增大，随压力减小而减小
【解析】（1）闭合开关S，压敏电阻阻值变小，电路电阻变小，根据欧姆定律I=U/R可知，电路电流变大，所以电磁铁的磁性增强。（2）此时压敏电阻的电路，电压为电源电压，，通过灯泡的电流I0=U/R0=6V/30=0.2A，IL=I-I0=0.25A-0.2A=0.05A;PL=UIL=6V×0.05A=0.3W（3）开关闭合S时，当运动员起跑后对压敏电阻的压力减小，起跑指示灯亮，开关S2要被吸引，于是电磁铁磁性要增强，故通过线圈的电流应变大，因此通过压敏电阻的电流应变大，根据欧姆定律，压敏电阻阻值要减小，所以压敏电阻受到的压力减小时其阻值也减小，应选类型的压敏电阻。
4.如图甲所示，是一种自动测量油箱内油量的装置，油量表(由电流表改装而成)的指针能指示油箱内油的多少。当油箱加满油时，浮标通过杠杆使滑片恰好移至变阻器的最下端；当油箱油量 减少到5 L时，油量表就会发出警告。油的体积V和变阻器接入电路的电阻R的关系如图乙所示，电源电压恒为6 V，定值电阻R0的阻值为100 Ω。闭合开关S，求：(1)当油箱加满油时电路中的电流。(2)油箱内油量剩余一半时变阻器R两端的电压。(3)油量表刚报警时R0的功率。
【答案】 （1）0.06A（2）5V（3）3.6×10-3 W
【解析】(1)当油箱加满油时，滑片恰好移至变阻器的最下端，R接入电路中的电阻为零，则电路中的电流：I＝U/R0＝6 V100 Ω＝0.06 A；(2)由图乙可知R与V的关系为一次函数，设为R＝kV＋b，把V＝0、R＝1000 Ω和V＝50、R＝0代入可得k＝－20 Ω/ L，b＝1000 Ω，即R＝－20 Ω/L×V＋1000 Ω，当油箱内油量剩余一半(即V＝25L)时R的阻值：R1＝－20 Ω/L×25 L＋1000 Ω＝500 Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中的电流：I1＝U/R0＋R1＝6V/100 Ω＋500 Ω＝0.01 A，变阻器 R两端的电压：U1＝I1R1＝0.01 A×500 Ω＝5 V；