电功率练习题—2023年河北省九年级物理中考模拟题分项选编
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这是一份电功率练习题—2023年河北省九年级物理中考模拟题分项选编,共45页。试卷主要包含了单选题,多选题,填空题,实验题,计算题等内容,欢迎下载使用。
电功率练习题—2023年河北省九年级物理中考模拟题分项选编
一、单选题
1.(2023·河北秦皇岛·一模)如图所示的电路中电源电压不变,小灯泡L标有“6V 3W”字样,a、b为电流表、电压表其中之一,且不相同。根据表中实验数据判断下列说法正确的是( )
开关状态
滑片P的位置
电流表的示数
只闭合S1
中点
0.5A
闭合S1、S2
中点
1A
闭合S1、S3
右端
0.36A
A.a为电压表b为电流表
B.滑动变阻器R0最大阻值为12Ω
C.只闭合开关S1,电路中1s至少消耗电能4.32J
D.将a与b互换,闭合S1、S2,滑片向右滑动时电表b示数变小
2.(2023·河北保定·一模)小勤帮妈妈做饭时,妈妈设计了几个关于厨房电器的问题让小勤判断。下列说法正确的是( )
A.电饼铛的工作原理是电流的磁效应
B.抽油烟机的工作原理是流速大的地方压强大
C.电压力锅煮饭时锅内气压增大液体沸点降低
D.电磁炉的额定功率为1000W,正常工作30min,消耗的电能为0.5kW·h
二、多选题
3.(2023·河北保定·一模)如图所示的电路中,电源电压保持不变。灯L1标有“12V 6W”的字样,且灯L1、L2的灯丝电阻不变。a、b中有一个是电流表,另一个是电压表当开关S、S2闭合,S1、S3断开时,b表的示数为8(单位为国际单位);当开关S、S1闭合,S2、S3断开时,灯L1正常发光。下列说法正确的是( )
A.a是电流表,b电压表
B.灯L1的电阻为24Ω,灯L2的电阻为10Ω
C.若当开关S、S1、S3闭合,开关S2断开时,电路安全工作,则电流表的示数为1.5A
D.电路能达到的最大总功率为12W
4.(2023·河北承德·一模)如图所示,电源电压保持不变,滑动变阻器R1的最大阻值及R2、R3的阻值均为R。a、b为电流表或电压表。闭合开关S1,断开开关S2时,各电阻均有电流经过,且滑片P移至中点时,通过R1的电流是I。下列说法正确的是( )
A.b为电流表
B.电源电压为IR
C.再闭合形状S2后,电流表的示数为I
D.此电路能够消耗的最大功率为I2R
5.(2023·河北秦皇岛·一模)如图所示的电路中,电源电压不变,滑动变阻器的最大阻值R3=R1=R2,a、b为电流表或电压表,且不相同。当闭合开关S2、S3、S4时,两个电表中只有一个电表有示数。此时断开S3表示数没有变化。下列有关说正确的是( )
A.a是电流表,b是电压表
B.当开关全部闭合,R3的滑片向左移动时,b表示数变小
C.当闭合开关S2、S3时,R3的滑片向左移动时,电表b的示数变化量与电表a的示数变化量之比变大
D.若将a、b两表互换,此电路的最大功率与最小功率之比为4∶1
6.(2023·河北保定·一模)如图所示,电源电压为U保持不变,定值电阻R1=R2=R0,滑动变阻器最大阻值R3=3R0,a、b、c为电流表或电压表且完好,各种情况均保证电路安全。闭合开关S、S1、S2,滑片P向右移动时,电表a、b的示数都变小,电表c的示数不变。下列判断正确的是( )
A.电表a为电流表
B.闭合开关S、S1、S2,滑片P移到右端,此时电路的功率为P1;滑片P位置不变,断开开关S2,此时电路的功率为P2,P1∶P2=4∶3
C.交换电表b和c的位置,闭合开关S,断开S1、S2,滑片P由右端移动到左端,电表c和b示数变化量之比为3R0
D.电表位置同C选项,闭合开关S、S1,断开S2,滑片P由左端移动到右端的过程中,R2的最小功率为
7.(2023·河北石家庄·统考一模)如图所示的电路中,电源电压保持U恒定,滑动变阻器的最大阻值为R1、R2、R3均为定值电阻,且R1=2R2=2R3。以下说法正确的是( )
A.若a、b均为电流表,开关都闭合,滑动变阻器滑片P从中点移到左端时,电压表V与a表的示数之比保持不变,电压表V的示数与b表示数的乘积变小
B.若a、b均为电压表,开关都闭合,滑动变阻器滑片P向右滑动过程中,电表a与电表b的示数之比变小,电表a与电表b的示数的变化量相等
C.若a、b均为电压表,开关都闭合,滑动变阻器滑片P从中点移到左端时,a电压表的示数增大了,电路总功率减小了
D.只闭合开关S1,滑动变阻器滑片P向右滑动过程中,电压表V与电流表A的示数之比变小,两表示数乘积变大
8.(2023·河北唐山·统考一模)如图所示的电路中,电源电压U保持不变,滑动变阻器的最大阻值与定值电阻的阻值均为,a、b可能是阻值为的定值电阻、电流表、电压表中的一种,且不相同。任意闭合开关,电路都是安全的;只闭合开关,移动滑片P到最右端时,电压表示数为,下列说法正确的是( )
A.a一定是定值电阻
B.开关都闭合,滑片在最右端时电路消耗的总功率为
C.只闭合,向左移动滑片P,电压表示数的变化量与电流表示数的变化量的比值不变
D.只闭合、,滑片P置于最左端,将a、b互换,电路的总功率不变
9.(2023·河北邢台·统考模拟预测)如图所示电路中,电源电压可调,灯泡L1、L2分别标有“6V,6W”和“6V,3W”字样,通过开关闭合,保证至少有一只灯泡正常发光的情况下(不考虑温度对灯丝电阻的影响)。下列说法正确的是( )
A.电路中的最大电流为1.5A
B.电源电压的调节范围是6~12V
C.电路电功率的变化范围是3~9W
D.灯泡L2的电功率可能大于L1的电功率
10.(2023·河北承德·统考模拟预测)如图所示电路,电源电压U为6V,定值电阻R1与R2阻值相等,a可能为电流表、电压表或定值电阻。若只闭合S1时,电流表A示数为0.5A,开关都闭合时,电流表A的示数为2A。以下说法正确的是( )
A.a可能为电压表
B.电路的最大功率为12W
C.电路中的最大电流与最小电流之比为10∶1
D.若只将R1换成电压表,则电压表与电流表的比值可能为4Ω
11.(2023·河北石家庄·模拟预测)如图所示电路中,电源电压为U恒定不变,R1、R2是阻值为R0的定值电阻,R是最大阻值为R0的滑动变阻器,a、b是电流表或电压表。闭合开关S、S2,滑片P置于最右端时,电流表的示数为。则下列说法正确的是( )
A.a、b都是电压表
B.闭合开关S、S2,滑片向左移动时,电路总功率变小
C.电流表A的最小示数为
D.开关全闭合,向左移动滑片P,R2的功率变化量大于a表变化量与A变化量的乘积
12.(2023·河北保定·统考一模)如图所示的电路中,电源电压不变,滑动变阻器的最大阻值R3=R1=R2,a、b为电流表或电压表,且不相同。当闭合开关S2、S3、S4时,两个电表中只有一个电表有示数。此时断开S3,电路中的两个电表示数没有变化。下列有关说法正确的是( )
A.a一定是电流表,b一定是电压表
B.当开关全部闭合,R3的滑片向左移动时,b表示数变小
C.当闭合开关S2、S3时,R3的滑片向左移动时,电表b的示数变化量与电表a的示数变化量之比变大
D.若将a、b两表互换,此电路的最大功率与最小功率之比为4:1
13.(2023·河北廊坊·统考一模)如图所示电路中,电源电压恒定,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器.闭合开关S后,滑动变阻器滑片自b向a移动的过程中
A.电流表A的示数变大,电压表V1的示数与电流表A的示数之比变小
B.电流表A的示数变大,电压表V2的示数与电流表A的示数之比变小
C.电压表V1的示数不变,电路消耗的总功率变大
D.电压表V2的示数变小,电路消耗的总功率变大
三、填空题
14.(2023·河北承德·一模)图为某品牌电热水壶的宣传画,根据提供的信息可知,该热水壶烧好一壶水消耗______度电;在标准大气压下,所接水初温为20℃,该电热水壶烧水的效率______%[保留一位小数,c水=4.2×103J/(kg·℃)]。
15.(2023·河北承德·统考模拟预测)如图所示是小明家的电能表,他家电路中可以接入用电器的最大总功率为______W。将电视机单独接入电路正常工作15min,电能表转盘转12转,电视机的功率为______W。电视机正常工作10min,消耗的电能为______J。
16.(2023·河北承德·统考模拟预测)如图所示,甲、乙两个透明容器中密封着等量的空气,通电一段时间后______(选填“甲”或“乙”)容器连接的U形管液面高度差较大,此实验是研究电流通过导体产生的热量跟______(选填“电流”或“电阻”)大小的关系;当电流为0.3A时,通电10s甲容器中的电阻产生的热量是______J。
四、实验题
17.(2023·河北秦皇岛·一模)实验小组的同学探究小灯泡发光时的电阻实验。选用的器材有小灯泡、电源(电压恒为4.5V)、滑动变阻器(规格为“100Ω 1A”)、开关、电流表、电压表和导线若干。
(1)请在图甲中用笔画线代替导线,完成实物电路的连接;______
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应处于最______(选填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关进行实验,当停止移动滑片时,发现电表指针左右摆动,再观察小灯泡也忽明忽暗,其原因可能是_______;
(4)排除故障后继续实验,发现电压表示数较小时,电流表有示数,但小灯泡灯丝不亮。原因是_________;
(5)当电压表示数为3V时,电流表示数如图乙所示,小灯泡的灯丝电阻为______Ω(保留一位小数);
拓展:图丙是根据实验中数据画出小灯泡的I-U图像,当电流表示数为0.2A时,电压表的示数应为________V,若此时改变滑片位置,使变阻器连入电路中的阻值变化5Ω,电流表示数变化了0.04A,改变后小灯泡的功率为_________W。
18.(2023·河北秦皇岛·一模)在“测量小灯泡的电功率”实验中,电源电压为4.5V,小灯泡额定电压为2.5V,图甲是未连接完整的实验电路。
(1)用笔画线代替导线,将图甲的实验电路连接完整(要求滑动变阻器的滑片P向B端移动时电流表的示数变大)______;
(2)闭合开关后,小明发现小灯泡不发光,电流表示数几乎为零,电压表示数接近4.5V,则电路的故障可能是______;
(3)排除故障后,调节滑动变阻器的滑片,如图乙所示,电压表的示数为______V,为了测小灯泡的额定功率,应将滑片向______(选填“A”或“B”)端移动;
(4)改变滑片P的位置,获得多组对应的电压、电流值,绘制了如图丙所示的I-U图像,由图像可知,小灯泡的额定功率为______;
(5)由图丙可知小灯泡正常发光时的电阻是______Ω,小灯泡的电阻是变化的,原因是灯丝电阻受______的影响。
19.(2023·河北石家庄·统考一模)物理实验小组设计了如图甲所示电路图来测量小灯泡的电功率,提供的器材有:电压为3V的电源、标有“2.5V”的小灯泡、滑动变阻器、电流表、电压表、开关及导线若干。
(1)连接电路时,小组成员发现实物图中有一根导线连接错误,请在需要改动的导线上打“×”,并用笔画线代替导线画出正确的接法_______;
(2)正确修改实物图并连接电路,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,发现两电表始终无示数,检查故障发生在小灯泡或滑动变阻器上,则故障可能是 ________;
(3)排除故障后闭合开关,从最左端开始移动滑片,记录多组数据,绘制成I﹣U图像,如图乙所示。根据图像信息,计算出小灯泡正常发光时的功率为 __________W,该电路所选的滑动变阻器规格为:_____(填写选项即可);
A.10Ω,0.5A
B.20Ω,1A
C.25Ω,0.5A
D.30Ω,1A
(4)在滑动变阻器滑片向右移动过程中,小灯泡的亮度 _______;(选填“变亮”、“变暗”或“不变”)
【拓展】为了测量额定电流为I0的小灯泡的额定功率,实验小组又设计了如图丙所示的电路(电源电压恒定且未知,R0为已知阻值的定值电阻,R为滑动变阻器),实验操作如下:
①只闭合开关 _________,移动滑动变阻器滑片P,使电流表示数为I0;
②保持滑动变阻器滑片P位置不变,改变开关的通断情况,再记下电流表示数为I,则小灯泡L的额定功率P额=____________。(均用I0、R0和I表示)
20.(2023·河北廊坊·统考一模)如图,在“测定小灯泡电功率”的实验中,小灯泡额定电压为2.5V。
(1)图甲中有一根导线连接错误,请在错误的导线上画“×”,并在图中改正(导线不许交叉);_____
(2)正确连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不亮。两电表无示数。为判断故障。将电压表与滑动变阻器并联,电压表有示数,则电路发生故障的原因是 _____;
(3)排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P到某一点,电压表示数如图乙所示为____________V;
(4)根据实验记录绘制I﹣U图像如图丙所示,根据图像信息,计算小灯泡的额定功率是 ____________W;
(5)完成上述实验后,小敏设计了如图丁所示的电路,测出了额定电流为I额的小灯泡的额定功率。实验方案如下:(电源电压不变,滑动变阻器R1的最大阻值为R1)
①按电路图连接电路;
②闭合开关 _____,移动R1滑片,使电流表的示数为I额,灯泡正常发光;
③闭合开关 _____,保持R1滑片位置不动,移动R2滑片,使电流表的示数为I额;
④保持R2滑片位置不动,将另一个滑动变阻器滑片移到最左端,电流表的示数为I1,再将此滑动变阻器的滑片移到最右端,电流表的示数为I2;
⑤小灯泡额定功率的表达式为P额=_____。(用I额,I1、I2、R1表示)
21.(2023·河北承德·统考模拟预测)如图甲是小明测量小灯泡电功率的电路,小灯泡额定电压为2.5V。
(1)图甲中有一根导线连接错误,请在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线正确连接好实物电路______;
(2)正确连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,发现灯泡始终不亮。电流表指针几乎不动,电压表示数接近电源电压且保持不变,则故障是小灯泡______;
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片到某一点时,电压表示数如图乙所示,若想测量小灯泡的额定功率,应将图甲中滑片向______(选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为2.5V;
(4)改变滑片位置,小明根据测量数据画出了通过灯丝电流与其两端电压关系的图像。如图丙。根据图像可得小灯泡的额定功率为______W。研究发现,通过灯丝的电流与其两端电压不成正比,原因是:______;
[拓展]另一个同学在测量小灯泡电功率的实验过程中,电流表坏了,他找来一只阻值为R0的定值电阻,设计了如图丁电路图,操作步骤如下:
①断开S1,闭合S2,移动滑动变阻器滑片,使电压表示数等于小灯泡的额定电压U额;
②______,断开S2,闭合S1,记下此时电压表示数为U;
③小灯泡额定功率表达式P额=______(用U额、U和R0表示)。
22.(2023·河北邢台·统考模拟预测)在“测量小灯泡电功率”的实验时,实验室提供了如下器材:额定电压为3.8V小灯泡(正常工作时电阻大于10Ω),电源(电压恒为6V),两个滑动变阻器规格分别为“10Ω,1A”和“50Ω,0.5A”,电流表(“0~0.6A”和“0~3A”)、电压表(“0~3V”“0~15V”)和开关各一个,导线若干。
(1)选出合适变阻器后,把实验器材连成如图1甲所示电路,经检查,其中有一条导线连接错误,请在该导线上打“×”,再画线把它改接到正确的位置上;_____
(2)电路连接正确后,移动变阻器滑片,记录多组电流表示数I和电压表示数U的值,如下表所示:
电压U/V
1
2
3
3.8
电流I/A
0.1
0.18
0.26
当电压表示数为3V时,电流表示数(如图1乙所示)为 _____A。分析表中数据可知,为了完成实验,应该选取规格为 _____的变阻器,小灯泡的额定电功率为 _____W(保留2位小数);
【拓展】同学们认为上述实验方案中,电压表读数不准确,利用原器材又设计了如图2所示的实验电路,比较准确的完成了该小灯泡额定电功率的测量。实验步骤如下:
①连接电路时,电压表选择 _____量程;
②闭合开关S,_____;
③根据测量物理量计算小灯泡额定电功率。
23.(2023·河北廊坊·统考一模)如图所示,是小华探究“电流产生的热量与电阻的关系”的实验电路。
(1)连接电路前,小华应在甲、乙两瓶中倒入_____和初温都相同的煤油;
(2)连接电路时,应使R1、R2串联接入电路,目的是_____;
(3)闭合开关后,将滑动变阻器的滑片调到适当的位置,进行实验。实验中我们通过观察_____(选填“加热时间”或“温度计示数的变化”),判断甲、乙两瓶中液体吸收热量的多少。在测量中,记录温度的时间间隔不能太少,原因是_____。
24.(2023·河北石家庄·模拟预测)如图为探究电流产生的热散与哪些因素有关的实验装置。
(1)此装置是为了探究电流产生的热量与______的关系。R3的阻值应为______才能符合实验要求。若通过R1的电流为1A,则通过R3的电流大小为______A。
(2)用U形管中液面高度差反映电阻产生热量的多少,这一物理方法叫______法。左侧U形管中液面高度差大于右侧U形管中液面高度差,说明______。
【拓展】如果把R2也放进右侧的容器内,在相同时间内______侧产生的热量较多。
五、计算题
25.(2023·河北保定·一模)如图所示的电路中,电源电压恒为18V,电压表的量程为0~15V,电流表的量程为0~0.6A,滑动变阻器的规格为“50Ω 1A”,灯L标有“12V 6W”字样(灯L灯丝的电阻不变)。求:
(1)灯L灯丝的电阻RL;
(2)电路消耗的最大电功率;
(3)滑动变阻器连入电路的阻值范围。
26.(2023·河北秦皇岛·一模)如图所示是从废弃的家用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。综合实践活动小组的同学们设计了对该部件的检测电路,把一只20Ω的定值电阻两端分别接在M、N接线柱,闭合开关S,电流表示数为0.6A;把加热部件的A、B两端分别接在M和N接线柱上,闭合开关S,电流表示数为0.4A;把B、C两端分别接在M和N接线柱上,闭合开关S,电流表示数为0.08A。求:
(1)电源电压;
(2)R1和R2的阻值;
(3)利用该部件制作的电热器接入220V电路中能达到的最大电功率。(结果保留一位小数)
27.(2023·河北唐山·模拟预测)如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,电流表的量程为0 ~ 0.6 A,电压表的量程为0 ~15 V,滑动变阻器的规格为“200Ω 1A”。在滑动变阻器的滑片移动的过程中 ,电压表的示数与滑动变阻器接入电路的电阻的关系如图乙所示。若要求两只电表的示数均不能超过所选量程。
(1) 求电源电压和 R1的阻值;
(2) 求电流表示数的变化范围;
(3)若已知滑动变阻器 R2在该电路中消耗的最大功率为4.05W,求此时电路消耗的总电功率。
28.(2023·河北保定·一模)如图所示,电源电压不变,小灯泡L额定电压为3V,定值电阻R1=10Ω,滑动变阻器R2允许通过的最大电流为1A,电流表量程0~0.6A,电压表量程0~3V。闭合S2,断开S1、S3,调节滑动变阻器滑片P,当电压表示数为3V时,电流表示数为0.5A。闭合S1,断开S2、S3,电压表示数为2V,此时小灯泡的实际功率为0.8W。
(1)求小灯泡的额定功率;
(2)求电源电压;
(3)将小灯泡L换为定值电阻R0=5Ω。闭合S2后,在保证电路安全的情况下,任意改变S1、S3的开闭状态和滑动变阻器滑片P的位置,电路不同状态下,总功率的最大值是最小值的6倍,求滑动变阻器的最大阻值。
29.(2023·河北唐山·统考一模)如图甲所示,电源电压恒为9V,小灯泡L上标有“5V 1W”字样,灯丝的电阻随温度的变化而变化,电压表选用“0∼15V”量程,电流表选用“0∼0.6A”量程。只闭合开关S1,移动滑动变阻器R2的滑片,R1消耗的功率随电流变化的关系图像如图乙所示,滑动变阻器的滑片P置于最右端时,电压表示数为5V,R1消耗的功率为P1,电流表示数为I1;滑片P置于最左端,此时灯泡正常发光,R1消耗的功率为P2,电流表示数为I2,P2∶P1=4∶1,求:
(1)灯泡正常发光时的电阻;
(2)滑动变阻器的最大阻值;
(3)同时闭合S1和S2,在保证电路安全的情况下,电路消耗的最大功率。
30.(2023·河北石家庄·统考一模)如图甲所示电路,电源电压恒定,小灯泡L标有“6V 3.6W”字样,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。断开开关S2,闭合S、S1,将滑片P移动至距左端处时,电流表指针恰好满偏;断开开关S1,闭合S、S2,将滑片P置于最右端,电压表示数为8V,电流表示数为0.1A,表盘如图乙中(a)(b)所示。(灯丝电阻保持不变,整个过程始终保证电路安全)求:
(1)小灯泡的额定电流和电阻R1的阻值;
(2)滑动变阻器最大阻值和电源电压;
(3)断开开关S2,闭合S、S1,电压表可接在a、b、c任意两点之间,保持电表量程均不变。调节滑动变阻器滑片,为保证电路安全,求满足上述条件的滑动变阻器阻值范围。
31.(2023·河北廊坊·统考一模)如图所示的电路中,电源电压为18V且保持不变,滑动变阻器R2上标有“50Ω 1A”字样,电阻R1的阻值为10Ω,闭合开关S,电流表的示数为0.3A。求:
(1)电阻R1两端的电压;
(2)此时电阻R2消耗的电功率;
(3)移动滑动变阻器滑片,在保证各元件都能正常工作的情况下,使得两电压表的示数之差不超过10V,求滑动变阻器R2连入电路的取值范围。
32.(2023·河北邢台·统考模拟预测)如图1所示电路中,电源电压恒定不变,定值电阻R0为15Ω,电压表量程为“0~15V”,电流表量程为“0∼3A”,灯泡L的额定电压为12V,图2是它的I﹣U关系图像。只闭合开关S1,调节滑动变阻器滑片P,当变阻器接入电路的阻值为其最大阻值的时,电压表示数为3V,电流表示数为1A。求:
(1)灯泡L正常发光时的电阻;
(2)电源电压和变阻器的最大阻值;
(3)S1、S2、S3都闭合时,变阻器的最大功率和最小功率。
33.(2023·河北秦皇岛·一模)如图所示,电源电压恒定,灯泡L上标有“6V 3.6W”,将滑动变阻器R的滑片P移至a端,闭合S,L正常发光;再将滑动变阻器R的滑片P移至b端,电流表示数I=0.12A。(忽略温度对灯泡电阻的影响)求:
(1)电源电压U?
(2)滑动变阻器R的最大阻值?
(3)电路工作时的最大电功率和最小电功率之比?
参考答案:
1.CD
【详解】A.只闭合开关S1,滑片P置于中点,灯泡和变阻器串联,电流表的示数是0.5A,闭合S1、S2,滑片P置于中点,电表a与灯泡并联,电流表的示数是1A,说明电路中的电流变大,由欧姆定律可知电路的总电阻变小,则电表a是电流表,灯泡被短路,此时只有变阻器的简单电路,电路的总电阻较小,电流表的示数变大,b是电压表,故A错误;
B.小灯泡的正常发光时的电流
只闭合开关S1,滑片P置于中点,灯泡和变阻器串联,电流表的示数是0.5A,此时灯泡正常发光,灯泡两端的电压是6V,电源电压
①
闭合S1、S2,滑片P置于中点,此时只有变阻器的简单电路,电流表的示数是1A,电源电压
②
由①和②得到
R0=24Ω
电源电压
故B错误;
C.闭合开关S1和S3,灯泡和变阻器串联,滑片P位于最右端,变阻器连入电路的电阻最大,此时电路的总电阻最大,通过电路的电流最小,电路中的最小电流是0.36A,只闭合开关S1,灯泡和变阻器串联,当变阻器连入电路的电阻最大时,电路的总电阻最大,电路中1s至少消耗电能
W=UI小t=12V×0.36A×1s=4.32J
故C正确;
D.将a与b互换,闭合S1、S2,b是电压表,灯泡和变阻器串联,电压表测量灯泡两端的电压,滑片向右滑动时,变阻器连入电路的电阻变大,由串联分压可知变阻器两端的电压变大,由串联电路电压的规律可知灯泡电路的电压变小,即电表b示数变小,故D正确。
故选CD。
2.D
【详解】A.电饼铛工作时将电能转化为内能,因此电饼铛是利用电流的热效应,故A错误;
B.流体的压强跟流速有关,流速越大,压强越小,因此抽油烟机的工作原理是流速大的地方压强小,故B错误;
C.液体的沸点跟气压有关,气压增大,沸点升高,因此电压力锅煮饭时锅内气压增大液体沸点升高,故C错误;
D.电磁炉正常工作30min消耗的电能
故D正确。
故选D。
3.AC
【详解】A.当开关S、S1闭合,S2、S3断开时,灯L1正常发光,若a是电压表,则电路是断路,灯泡不发光,所以a是电流表,b是电压表,此时电路为L1的简单电路,所以电源电压为12V,故A正确;
B.灯L1标有“12V 6W”的字样,则灯L1的电阻
当开关S、S2闭合,S1、S3断开时,两灯串联,b表测L1两端的电压,b表的示数为8V,则电路中的电流
则L2两端的电压
U2=U-U1=12V-8V=4V
灯L2的电阻
故B错误;
C.当开关S、S1、S3闭合,开关S2断开时,两灯并联,电流表测电路中的总电流,则电流表示数
故C正确;
D.根据P=UI可知,当电路中的电流最大时,电路中的总功率最大,当两灯并联时,电路中的总电流最大,此时电路中的总功率
P'=UI'=12V×1.5A=18W
故D错误。
故选AC。
4.ABD
【详解】A.电压表使用时应与被测部分并联,电流表使用时应与被测部分串联。如图所示,a与R3电阻并联,应为电压表;b串联在电路中,应为电流表,故A正确;
BCD.闭合开关S1,断开开关S2时,滑片P移至中点时,滑动变阻器R1的最大阻值的一半,与R2、R3串联,根据串联电路电阻特点知总电阻
根据串联电路电流特点和欧姆定律知,电源电压为
再闭合形状S2后,R3被短路,滑动变阻器R1的最大阻值的一半与R2串联,此时电路中总电阻为
此时电流表的示数为
根据知,此电路能够消耗的最大即电阻最小。闭合开关S1、S2且滑动变阻器的滑片P移至最左端时,电路中电阻最小为R,所以此电路能够消耗的最大功率为
综上分析知,故BD正确,C错误。
故选ABD。
5.AD
【详解】A.当闭合开关S2、S3、S4时,两个电表中只有一个电表有示数,此时R3短路,电路为R1的简单电路,若a为电流表,有示数,b为电压表,无示数;若a为电压表,无示数,b为电流表有示数;此时断开S3,若a为电流表,b为电压表,R3和电压表短路,电路仍为R1的简单电路,则a表示数不变,电压表示数为0,符合电路中的两个电表示数没有变化的条件;若b为电流表,a为电压表,此时R3、R1串联,电压表测R3两端电压,则两表都有示数,不符合电路中的两个电表示数没有变化的条件。综上分析可知,a一定是电流表,b一定是电压表,如图所示:
故A正确;
B.当开关全部闭合,R1与R2并联,R3短路,所以移动R3的滑片,电表的示数都不会发生变化,故B错误;
C.当闭合开关S2、S3时,R1与R3串联,电表a(电流表)测电路中电流,电表b(电压表)测R3两端的电压,由串联电路特点知,电表b(电压表)的示数变化量
ΔU3=ΔU1
根据欧姆定律,R1的电压变化量为
ΔU1 = I1 ′R1- I1 R1= ( I1 ′- I1 )R1=Δ I1 R1
所以有
即电表b的示数变化量与电表a的示数变化量之比不变,故C错误;
D.由题知,滑动变阻器的最大阻值
R3=R1=R2
若将a、b两表互换,如图所示:
当开关都闭合时,R1与R2并联,电路的总电阻最小(根据等值电阻的并联,此时的最小电阻为0.5R1),电源电压一定,由知,此时电路的总功率最大;当只S2、S4闭合,R1与R3串联,滑片在右端电路的总电阻最大(由串联电阻的规律,最大电阻为2R1),电路的总功率最小。 由知在电压不变时,电功率与电阻成反比,故此电路的最大功率与最小功率之比为
P大∶P小=2R1∶0.5R1=4∶1
故D正确。
故选AD。
6.AB
【详解】A.闭合开关S、S1、S2,R1被短路,若R2与R3串联,则a、b都为电压表,此时电表c只能是电流表,当滑片P向右移动时c的示数一定变化,若R2与R3应该是并联,则a、b都为电流表,电表c是电压表,测量电源电压,则当滑片P向右移动时c的示数不变,故A正确;
B.闭合开关S、S1、S2,滑片P移到右端,R2与R3并联,则电路的总功率
滑片P位置不变,断开开关S2,只有R2连入电路,则电路的总功率
故B正确;
C.交换电表b和c的位置,闭合开关S,断开S1、S2,R1、R2与R3串联,电压表c测量R3两端的电压,电流表b测量电路中的电流,当滑片P在右端时,R3的阻值全部连入电路,电流表b的示数为
电压表c的示数为
当滑片P在左端时,R3部连入电路的阻值为0,电流表b的示数为
电压表c的示数为U左=0,则滑片P由右端移动到左端,电表c和b示数变化量之比为
故C错误;
D.电表位置同C选项,闭合开关S、S1,断开S2,R1被短路,R2与R3串联,滑片P由左端移动到右端的过程中,根据P=I2R可知当滑片P在右端时,R3的阻值全部连入电路,电路中的总电阻最大,电流最小,R2的功率最小,为
故D错误。
故选AB。
7.AC
【详解】A.若a、b均为电流表,开关都闭合,R1、R2、R3并联,电压表V测电源两端的电压,电流表a测R2、R3的电流,电流表b测R1、R2的电流,根据欧姆定律U=IR可知,电压表V与a表的示数之比为R2、R3并联的电阻,根据并联电路电阻关系
可知,R2、R3并联后的总电阻为,所以电压表V与a表的示数之比保持不变;滑动变阻器滑片P从中点移到左端时,变阻器接入电路中的电阻变大,则通过滑动变阻器电流变小,由于R2为定值电阻,通过其电流不变,所以电流表b的示数变小,则电压表V的示数与b表示数的乘积变小,故A正确;
B.若a、b均为电压表,开关都闭合,R1、R2、R3串联,电表a测量R1、R2串联电压,电表b测量R2、R3串联电压,滑动变阻器滑片P向右滑动过程中,电阻变小,则电路中的电流变大,所以R2、R3的电压变大,即电表b的示数变大,根据串联电路的电压规律
可知,R1的电压变小,即电表a示数变小,所以电表a与电表b的示数之比变小;根据可知,电表b示数的变化量
电表a示数的变化量与电压表V示数变化量相等,即
所以,故B错误;
C.若a、b均为电压表,开关都闭合,R1、R2、R3串联,电表a测量R1、R2串联电压,电表b测量R2、R3串联电压,当滑动变阻器滑片P在中点时,三个电阻值相等,根据串联电路的电压规律可知,每个电阻的电压为,则
电路中的电流,电路的总功率为
当滑动变阻器滑片P移到左端时,a表的示数,电路中的电流,则a表的示数增加了
电路总功率
所以电路总功率减小了
故C正确;
D.只闭合开关S1,R1、R2、R3串联,电压表V串联R3的电压,电流表A测量串联的电流,当滑动变阻器滑片P向右滑动过程中,滑动变阻器的电阻变小,电路中的电流变大,电压表V示数变大,电压表V与电流表A的示数之比为R3的阻值,保持不变,两表示数乘积变大,故D错误。
故选AC。
8.ACD
【详解】A.当只闭合开关S1、时,a直接接在电源两端,且电路安全,故a不可能是电流表;当只闭合开关时,电表a、电表b与变阻器串联,电压表测量滑动变阻器的电压,移动滑片P到最右端时,电压表示数为,说明ab中必有一个是电流表,一个是定值电阻,故a只能是定值电阻,b只能是电流表,故A正确;
B.当只闭合开关时,移动滑片P到最右端时,电压表示数为,此时a与滑动变阻器的最大值串联,由于串联电路中的电流相等,滑动变阻器两端的电压为,则a两端的电压也是,故a的阻值与滑动变阻器的最大值相等,都等于;当开都闭合时,定值电阻a与并联,滑动变阻器被短路,电路消耗的总功率为
故B错误;
C.当只闭合开关时,定值电阻a与变阻器串联,电压表测量滑动变阻器的电压,向左移动滑片P,根据串联电路的电压规律知,电压表示数的变化量等于定值电阻a的电压变化量,根据欧姆定律,当R不变时
则定值电阻a的电压变化量与电流表示数的变化量的比值等于定值电阻,即电压表示数的变化量与电流表示数的变化量的比值不变,故C正确;
D.只闭合、,滑片P置于最左端,滑动变阻器的电阻为0,定值电阻a与并联,电流表b测量定值电阻a的电流。当将a、b互换,电路的连接方式没有改变,电路的总电阻不变,电流不变,电路的总功率不变,故D正确。
故选ACD。
9.ACD
【详解】由可知,两灯泡的额定电流分别为
,
由欧姆定律可知,两灯泡的电阻分别为
,
A.由并联电路的电流特点可知,当两灯泡并联时电路中的电流最大,因为两灯泡的额定电压相等,所以由并联电路的电压特点可知,将电源电压调为6V,此时两灯泡均能正常发光,由并联电路的电流特点可知,此时电路中的电流
故A正确;
B.由串联电路的电流特点可知,为了电路安全,两灯泡串联时电路中的电流
此时灯泡L2正常发光,由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知,电源电压
结合A中电源电压可知,电源电压的调节范围是6~9V,故B错误;
C.当两灯泡并联时,电路中的电功率
当电源电压调为6V,开关S、S2闭合,S1、S3断开时,电路为L2的简单电路,此时灯泡L2两端的实际电压等于额定电压,灯泡L2正常发光,因此电路中的电功率
当两灯泡串联时,电路中的电功率
因此电路电功率的变化范围是3~9W,故C正确;
D.当两灯泡串联时,由串联电路的电流特点可知,通过两灯泡的电流相等,由
可知,电阻大的灯泡的电功率大,而灯泡L2的电阻大于灯泡L1的电阻,因此当两灯泡串联时,灯泡L2的电功率大于L1的电功率,故D正确。
故选ACD。
10.BCD
【详解】A.假设a为电压表,只闭合S1时,电流表A示数为0.5A,根据电流的流法可知,只有电阻R1接入电路,电流表A示数为0.5A,电源电压U为6V,则R1的阻值大小为
R1的阻值大小为12Ω;开关都闭合时,电流表A的示数为2A,根据电流的流法可知,两电阻并联接在电路中,电路的总电阻为
电路的总电阻为3Ω,根据并联电路的电阻规律可知
解得,但是题干中说明定值电阻R1与R2阻值相等,这不符合题意,假设不成立,a不为电压表,故A错误;
B.由A解析可知,a不为电压表,假设a为电流表,开关都闭合时,根据电流的流法可知,两电阻被短路,电源直接接入电路中,电路的电流很大,会烧坏电路,电流表A的示数不为2A,假设不成立,a不为电流表,由于题干中说明a可能为电流表、电压表或定值电阻,则a应该为定值电阻,只闭合S1时,电流表A示数为0.5A,根据电流的流法可知,只有电阻R1接入电路,R1的阻值大小为12Ω,由于定值电阻R1与R2阻值相等,则R2阻值也为12Ω,开关都闭合时,根据电流的流法可知,三电阻是并联的,电路的总电阻是最小的,电路的总功率是最大的,大小为
电路的最大功率为12W,故B正确;
C.R1与R2阻值都为12Ω,开关都闭合时,电路的总电阻大小为3Ω,三电阻是并联的,可得关系式
代入数据解得;三电阻是并联时,电路的总电阻是最小的,电路的电流为最大,大小为2A;只要仅仅闭合开关S2,三电阻是串联时,电路的总电阻是最大的,电路的电流为最小,大小为
则电路中的最大电流与最小电流之比为10∶1,故C正确;
D.若只将R1换成电压表,并且所有开关都闭合时,R2和R并联接入电路中,电压表示数为电源电压示数,电流表示数为干路电流的示数,则电压表与电流表的比值为电路的总电阻,则可得
代入数据解得,即电压表与电流表的比值为4Ω,所以说若只将R1换成电压表,则电压表与电流表的比值可能为4Ω,故D正确。
故选BCD。
11.ACD
【详解】A.由电路图知,闭合开关S、S2,滑片P置于最右端时,电流表的示数为,说明此时变阻器接入电路的阻值为最大值,且三个电阻串联在电路中,所以a、b两个电表是电压表,且a测R2两端的电压,b测变阻器两端的电压。故A正确;
B.闭合开关S、S2,三个电阻串联,滑片向左移动时,接入电路的阻值变小,电路的总阻值变小,电源电压不变,据知,电路的总功率变大,故B错误;
C.由电路图知,三个电阻串联,且变阻器接入电路的阻值最大时,电路的总阻值最大,电源电压不变,据欧姆定律知,电路的最小电流
故C正确;
D.开关全闭合,电路中R与R2串联连接,R1被短路,电压表a测R2两端电压,b测变阻器R两端的电压。电流表A测电路中的电流,滑片向左移动时,变阻器接入电路的阻值变小,电路中的电流变大,R2两端的电压变大,R2的电功率增大,有
而
所以R2功率变化量大于a变化量与A变化量的乘积,故D正确。
故选ACD。
12.AD
【详解】A.当闭合开关S2、S3、S4时,两个电表中只有一个电表有示数,R3短路,电路为R1的简单电路,若a为电流表,有示数,b为电压表,无示数;若a为电压表,无示数,b为电流表示数;此时断开S3,若a为电流表,R3短路,电路仍为R1的简单电路,则a表示数不变,b表仍无示数,符合电路中的两个电表示数没有变化的条件;若b为电流表,a为电压表,此时R1、R3串联,电压表测R3两端电压,则两表都有示数,不符合电路中的两个电表示数没有变化的条件。综上分析可知,a一定是电流表,b一定是电压表,故A正确;
B.当开关全部闭合,R1与R2并联,R3短路,所以移动R3的滑片,电表的示数都不会发生变化,故B错误;
C.当闭合开关S2、S3时,R1与R3串联,电表a(电流表)测电路中电流,电表b(电压表)测R3两端的电压,由串联电路特点知,电表b(电压表)的示数变化量为
所以
即电表b的示数变化量与电表a的示数变化量之比不变,故C错误;
D.由题知,滑动变阻器的最大阻值R3=R1=R2,若将a、b两表互换,如图所示:
当开关都闭合时,R1与R2并联,电路的总电阻最小,电源电压一定,由知,此时电路的总功率最大为
当只S2、S4闭合,R1与R3串联,滑片在右端(或只闭合S1,R2与R3串联,滑片在右端),电路的总电阻最大,电路的总功率最小为
所以
故D正确。
故选AD。
13.BD
【分析】由电路图可知,定值电阻R1和滑动变阻器R2串联,电流表测电路中的电流,电压表V1测量定值电阻R1两端电压,电压表V2测量滑动变阻器两端R2电压.根据滑片的移动确定接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流和定值电阻R1两端的电压变化,根据串联电路的电压特点可知R2两端的电压变化,进一步可知电压表V2的示数与电流表A的示数之比变化,根据P=UI可知电路总功率的变化,根据欧姆定律结合R1的阻值可知电压表V1的示数与电流表A的示数之比变化.
【详解】由电路图可知,定值电阻R1和滑动变阻器R2串联,电流表测电路中的电流,电压表V1测量定值电阻R1两端电压,电压表V2测量滑动变阻器两端R2电压.
滑动变阻器滑片自b向a移动的过程中,接入电路的电阻变小,电路的总电阻变小,由可知,电路中的电流变大,即电流表A的示数变大;
由U=IR可知,定值电阻R1两端的电压变大,即电压表V1的示数变大,故C错误;
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R2两端的电压变小,即电压表V2示数变小;
因电流表A的示数变大,电压表V2示数变小,所以,电压表V2的示数与电流表A的示数之比变小,故B正确;
由P=UI可知,电路消耗的总功率变大,故D正确;
由可知,电压表V1的示数与电流表A的示数之比等于R1的阻值,则电压表V1的示数与电流表A的示数之比不变,故A错误.
故选BD.
14. 0.15 93.3
【详解】[1]该热水壶烧好一壶水消耗的电能
W=Pt=1500W×6×60s=5.4×105J=0.15kW·h=0.15度
[2]水的质量
m=ρV=1.0×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.5kg
在1个标准大气压下水的沸点是100℃,则水吸收的热量
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1.5kg×(100℃-20℃)=5.04×105J
电热水壶烧水的效率
15. 4400 80 4.8×104
【详解】[1]由图知,该电能表的工作电压是220V,允许通过的最大电流为20A,所以他家电路中可以接入用电器的最大总功率
P最大=UI最大=220V×20A=4400W
[2]600r/kW·h表示电路中用电器每消耗1kW•h电能,电能表的转盘装600转,则电能表转盘转12转,电视机消耗的电能
电视机的电功率
[3]由可知,电视机正常工作10min,消耗的电能
Wˊ=Ptˊ=80W×10×60s=4.8×104J
16. 甲 电阻 9
【详解】[1][2]电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关,由图可知,甲乙中的电阻串联在电路中,电流和通电时间相同,甲中电阻较大,U形管液面高度较大,所以甲容器中电阻丝产生的热量多,说明电流通过导体产生的热量跟电阻有关。
[3]通电10s甲容器中的电阻产生的热量
Q甲=I2R甲t=(0.3A)2×10Ω×10s=9J
17. 左 滑动变阻器接触不良 见解析 10.7 2 0.528或0.288
【详解】(1)[1]由图乙可知电流表的量程是0~0.6A,电流表串联在电路中,如图所示:
(2)[2]闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应处于阻值最大处,即最左端。
(3)[3]停止移动滑片时,发现电表指针左右摆动,再观察小灯泡也忽明忽暗(小灯泡没有短路),可知电路时通时断路,其原因可能是滑动变阻器接触不良。
(4)[4]排除故障后继续实验,发现电压表示数较小时,电流表有示数,说明电路是通路,小灯泡灯丝不亮,可能是变阻器连入电路的电阻较大,通过电路的电流较小,灯泡的实际功率较小。
(5)[5]当电压表示数为3V时,电流表的示数如图乙所示,电流表选用0~0.6A量程,分度值为0.02A,电流为0.28A,则小灯泡的灯丝电阻为
[6][7]由图丙可知,电流表的示数是0.2A时,电压表的示数2V,使变阻器连入电路中的阻值变化5Ω,电流表示数变化了0.04A,变阻器两端的电压变化量
ΔU滑=ΔIR滑=0.04A×5Ω=0.2V
由串联电路电压的规律可知电压表的示数变化量
ΔU=ΔU滑=0.2V
电流表示数变化了0.04A,此时电流表的示数可能是
0.2A+0.04A=0.24A
则电压表的示数是
2V+0.2V=2.2V
小灯泡的功率
PL1=UL1IL1=2.2V×0.24A=0.528W
电流表示数变化了0.04A,此时电流表的示数可能是
0.2A-0.04A=0.16A
则电压表的示数是
2V-0.2V=1.8V
小灯泡的功率
PL2=UL2IL2=1.8V×0.16A=0.288W
18. 小灯泡断路 1.9 B 0.625 10 温度
【详解】(1)[1]在“测量小灯泡的电功率”实验中,电压表并联在小灯泡两端,测量小灯泡的电压,由于小灯泡额定电压为2.5V,所以选择0~3V量程,电流表串联接入电路,滑动变阻器选用“一上一下”两个接线柱串联接入电路,且变阻器的滑片P向B移动时电流表的示数变大,根据欧姆定律知道,电路总电阻变小,则滑动变阻器接入电路的阻值变小,故可将滑动变阻器的右下接线柱与左上接线柱接入电路,如下图
(2)[2]实验过程中,小明发现小灯泡不发光,电流表示数几乎为零,电压表示数接近4.5V,则电路可能断路,而电压表有示数而且等于电源电压,则电压表与电源接通,电路出现的故障是小灯泡断路。
(3)[3][4]闭合开关后,缓慢移动滑动变阻器的滑片P,同时观察电压表示数的变化;由图乙知道,电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为1.9V;小灯泡的额定电压为2.5V,若要测得小灯泡正常发光时的电阻,应让灯泡两端的电压变大,让滑动变阻器两端的电压变小,根据串联分压特点知道,滑动变阻器接入电路的阻值应变小,滑片P应向B端移动。
(4)[5]由丙图知道,小灯泡正常发光时,通过灯泡的电流为0.25A,小灯泡正常工作时的电功率为
P=UI=2.5V×0.25A=0.625W
(5)[6]由欧姆定律知道,小灯泡正常发光时的电阻为
[7]由图丙知道,灯泡的电阻是变化的,其原因是随着灯泡两端的电压变大,通过它的电流也变大,由P=UI知道,其实际功率变大,发光变亮,灯丝的温度升高,使得灯泡的电阻随温度的升高而增大。
19. 见解析 滑动变阻器断路 0.625 C 变亮 S和S2 (I﹣I0)R0I0
【详解】(1)[1]电流表应与被测电路串联,电压表应与被测电路并联,而图甲中电流表并联在灯泡两端,电压表串联在电路中,因此电流表和电压表的连接都是错误的,改接电路如下图所示:
(2)[2]闭合开关,移动滑动变阻器滑片,电流表无示数,说明电路可能存在断路故障,再结合电压表也无示数,说明电压表不能与电源的正负极形成通路,即可能是与电压表并联部分之外的电路存在断路,而题中给出故障发生在小灯泡或滑动变阻器上,由此可判断出电路故障是滑动变阻器断路。
( 3)[3]根据小灯泡的额定电压为2.5V,在图乙中可读出此电压下对应的电流为0.25A,灯泡的额定功率
[4]由图得,电源电压由2节干电池组成,为3V。因小灯泡与滑动变阻器串联接入电路,可知当电路中的电流最小时,电路总电阻最大,由图乙可知电路中最小电流为0.1A,对应小灯泡的电压为0.5V,根据串联电路电压特点可知滑动变阻器两端的电压为
由欧姆定律得,此时滑动变阻器接入电路的电阻
据此判断滑动变阻器所选规格应为C,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
(4)[5]在滑动变阻器滑片向右移动过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变小,则电路总电阻变小,由可知,电路中电流变大,因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,所以,由可知,灯泡的实际功率变大,亮度变亮。
[6][7]首先只闭合开关 S和S2,移动滑动变阻器滑片P,使电流表示数为I0,此时电流表与灯泡串联后再与定值电阻R0并联,灯泡正常发光;接着保持滑动变阻器滑片P位置不变,改变开关的通断情况,即此时只闭合开关S和S1,再记下电流表示数为I,而此时电流表测的是灯泡和定值电阻R0的总电流。因两次操作过程中电路的连接方式不变,各电阻的大小和通过的电流不变,灯均正常发光,由并联电路电流的规律可知,通过定值电阻的电流为,再根据可得,定值电阻两端电压
结合并联电路电压规律可知,小灯泡的额定电压为
则小灯泡的额定功率的表达式为
20. 滑动变阻器断路 2.2 0.5 S1 S2
【详解】(1)[1]甲图的电路中,灯与变阻器并联,电压表串联在电路中,这是错误的,变阻器应与灯串联,电压表应与灯并联,改正后如下图所示:
(2)[2]小灯泡不亮,两电表无示数,电路可能有断路发生,将电压表改接在滑动变阻器下面两接线柱上,发现电压表有示数,此时电压表两接线柱到电源两极间是通路,则说明与电压表并联的滑动变阻器断路。
(3)[3]排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P到某一点,电压表选择的量程是0-3V,分度值是0.1V,所以电压表示数如图乙所示为2.2V。
(4)[4]由灯泡的I-U图像知,U额=2.5V时,I额=0.2A,所以小灯泡的额定功率为
P额=U额I额=2.5V×0.2A=0.5W
(5)[5][6][7]①按电路图连接电路;
②闭合开关S1,移动R1滑片,使电流表的示数为I额,灯泡正常发光。此时灯泡与R1串联;
③闭合开关S2,保持R1滑片位置不动,移动R2滑片,使电流表的示数为I额。此时R1与R2串联;因为电路中电流仍为I额,所以R2=RL;
④保持R2滑片位置不动,将另一个滑动变阻器(R1)滑片移到最左端,电流表的示数为I1,再将此滑动变阻器(R1)的滑片移到最右端,电流表的示数为I2。由串联电路特点和欧姆定律可得
解得:
小灯泡额定功率的表达式为
21. 见解析 断路 A 0.625 小灯泡的电阻随着温度的变化而变化 保持滑动变阻器的滑片位置不变
【详解】(1)[1]图中电压表串联在电路中,滑动变阻器与小灯泡并联,应该将电压表与小灯泡并联,滑动变阻器与小灯泡串联,如下图所示:
(2)[2]电流表示数接近零,说明电路断路,而电压表示数接近电源电压,说明和电压表并联的灯泡发生了断路。
(3)[3]根据图甲可知,电压表为0~3V,分度值为0.1V,示数为2.2V,小于灯泡的额定电压,故需减小滑动变阻器分得的电压,即减小滑动变阻器接入电路的电阻,故将滑片向A移动。
(4)[4]小灯泡额定电压为2.5V,由丙图可知电流为0.25A,小灯泡的额定功率为
[5]小灯泡的电阻随着温度的变化而变化,所以不是一个定值,通过灯丝的电流与其两端电压不成正比。
[6][7]利用电压表和一定值电阻测量小灯泡功率,先用电压表测量小灯泡的电压U额,然后测量小灯泡和电阻的电压U,此过程中要保持滑动变阻器的滑片位置不变,则定值电阻两端的电压为
通过电阻的电流为
小灯泡额定功表达式为
22. 见解析 0.24 “50Ω,0.5A” 0.99 0~3V 移动变阻器的滑片,使电压表示数为2.2V,记下电流表的示数I′
【详解】(1)[1]图甲中,电流表与灯泡并联,电压表串联在电路中是错误的,电流表与灯泡串联,电压表与灯泡并联,改正后如下所示:
(2)[2]如图1乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.24A。
[3]根据表中第1组数据,由串联电路电压的规律及欧姆定律可知,此时变阻器连入电路的电阻约为
为了完成实验,应该选取规格为“50Ω,0.5A”的变阻器。
[4]根据表中数据可知,灯在额定电压下的电流为0.26A,小灯泡的额定电功率为
[5][6]如图2所示的实验电路,灯与变阻器串联,电压表与变阻器并联,电流表测电路的电流。因灯的额定电压为3.8V,故当变阻器的电压为
时,灯一定正常发光,记下此时电流表的示数。
①连接电路时,电压表选择0~3V量程;
②闭合开关S,移动变阻器的滑片,使电压表示数为2.2V,记下电流表的示数I′。
23. 质量 控制电流和通电时间相同 温度计示数的变化 升温不明显
【详解】(1)[1]为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少,甲、乙两瓶中要装入质量相同、初温相同的同种煤油。
(2)[2]两电阻丝串联,根据串联电路电流的规律,是为了控制通过电阻丝的电流大小和通电时间相同,便于研究电热与电阻的关系。
(3)[3]实验中通过观察两支温度计示数变化来比较电流产生的热量的多少,温度计示数升高得越高,说明产生的热量越多。
[4]在电流和电阻丝的阻值一定的条件下,如果加热时间太短,产生热量过少,升温不明显,不便于观察比较。
24. 电流大小 5 0.5 转换 电阻和通电时间一定时,通过导体的电流越大,导体产生的热量越多 左
【详解】(1)[1][2][3]如图所示,电阻R2和R3并联,再与R1串联,即R1接在干路上,R2、R3接在支路上,而干路的电流等于各支路的电流之和,故通过R1的电流大于通过R2或者R3的电流,而电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关,而通过R1的电流大于通过R3的电流,故此装置是探究电流通过导体产生的热量与电流的关系,故应控制电阻不变,则R3=5Ω,又因为
R2= R3=5Ω
且R2和R3并联,因此通过R2和R3的电流相等,都等于干路电流的一半,故通过R3的电流为I3=0.5A。
(2)[4][5]U型管液面的高度差反映电流通过导体产生热量的多少,即用到转换法;通过R1电流大于通过R3的电流,而
R3=R1=5Ω
且通电时间相同,故可得在电阻和通电时间一定时,通过导体的电流越大,导体产生的热量越多。
[6]若将R2也放进密闭容器中,则可将R2、R3看成一个等效电阻,即总电阻,而并联电阻的总电阻比任何一个分电阻都要小,故R2、R3的总电阻的阻值小于R2或R3的阻值,即小于5Ω,即小于R1的阻值,而与R1相比,通过的电流和通电时间又是相同的,故电流通过R1产生的热量多,即左侧产生的热量多。
25.(1)24Ω;(2)9W;(3)12~50Ω
【详解】解:(1)由电路图可知,滑动变阻器R与灯泡L串联,电压表测滑动变阻器R两端的电压,电流表测电路中的电流。由P=UI可得,灯的额定电流
IL=PLUL=6W12V=0.5A
由可得,灯泡的电阻
(2)因串联电路中各处的电流相等,且灯泡的额定电流为0.5A,电流表的量程为0~0.6A,滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,所以,电路中的最大电流I大=0.5A,该电路的最大功率
P大=UI大=18V×0.5A=9W
(3)此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,电路的总功率最大,电压表的示数最小,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电压表的最小示数
U滑小=U-UL=18V-12V=6V
滑动变阻器接入电路中的最小阻值
当电压表的示数U滑大=15V时,电路中的电流最小,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,此时灯泡两端的电压
UL小=U-U滑大=18V-15V=3V
电路中的最小电流
滑动变阻器接入电路中的最大阻值
由题意可知,滑动变阻器的最大阻值是50Ω,所以,滑动变阻器连入电路的阻值变化范围12~50Ω。
答:(1)灯L灯丝的电阻是24Ω;
(2)电路消耗的最大电功率为9W;
(3)滑动变阻器连入电路的阻值范围是12~50Ω。
26.(1)12V;(2)30Ω和120Ω;(3)2016.7W
【详解】解:(1)把一只20Ω的定值电阻两端分别接在M、N接线柱,闭合开关S,只有定值电阻的简单电路,电流表示数为0.6A,电源电压
U=I1R=0.6A×20Ω=12V
(2)把加热部件的A、B两端分别接在M和N接线柱上,闭合开关S,只有R1的简单电路,电流表示数为0.4A,R1的阻值
把B、C两端分别接在M和N接线柱上,闭合开关S,R1和R2串联,电流表示数为0.08A,电路的总电阻
R2的阻值
R2=R-R1=150Ω-30Ω=120Ω
(3)由可知,电压不变,电阻最小,电功率最大,当两个电阻并联时,总电阻最小,电功率最大,电路的总电阻
最大电功率
答:(1)电源电压是12V;
(2)R1和R2的阻值分别是30Ω和120Ω;
(3)利用该部件制作的电热器接入220V电路中能达到的最大电功率是2016.7W。
27.(1)18V;20Ω;(2)0.15A~0.6A;(3)8.1W
【详解】解:(1)由图可知,电阻R1、R2串联,电压表测量R2两端的电压,电流表测量电路中的电流。由图乙可知,当R2连入电路的阻值为40Ω时,其电压为12V,则电路中电流为
根据串联电路的电压规律可得
0.3A×R1+12V=U ①
当R2连入电路的阻值为70Ω时,其电压为14V,则电路中电流为
根据串联电路的电压规律可得
0.2A×R1+14V=U ②
联立①②两式可得:R1=20Ω,U=18V。
(2)当电压表示数最大为15V时,滑动变阻器连入电路的阻值最大,电流最小,此时R1两端的电压为
U1=U-U2=18V-15V=3V
最小电流为
当电路中电流为电流表最大量程0.6A时,电路中的总电阻为
所以电流表示数的变化范围是0.15A~0.6A。
(3)R2的功率
由上式可知,当
R2=R1=20Ω
时,滑动变阻器消耗的功率最大,根据公式P=I2R可知,此时电阻R1的功率
P1=P2=4.05W
则电路总功率
P=R1+R2=4.05W+4.05W=8.1W
答:(1) 电源电压为18V;R1的阻值为20Ω;
(2) 电流表示数的变化范围为0.15A~0.6A;
(3)此时电路消耗的总电功率为8.1W。
28.(1)1.5W;(2)6V;(3)25Ω
【详解】解:(1)由图可知,闭合S2,断开S1、S3,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测小灯泡两端电压,电流表测串联电路电流,调节滑动变阻器滑片P,当电压表示数为3V时,电流表示数为0.5A,此时小灯泡正常工作,小灯泡的额定功率为
P额=U额I=3V×0.5A=1.5W
(2)只闭合开关S1时,R1与灯泡串联,电压表的示数为2V时,此时小灯泡的实际功率为0.8W,此时电路中的电流为
则电源电压
(3)根据可知,在电源电压U一定时,当R最小时,总功率最大,结合电路,S1、S2、S3都闭合,R0被短路,R1、R2并联,且变阻器的滑片移到电流表示数最大即为0.6A时,功率最大,最大功率
所以最小功率
根据可知,在电源电压U一定时,电路的总电阻最大,总功率最小,电路的最大阻值
结合电路,可能只是S1或只是S2闭合,若只是S1闭合,电路总电阻
R=R1+R0=10Ω+5Ω=15Ω≠30Ω
不符合题意,所以,一定只是S2闭合,且滑动变阻器滑片移到电阻最大处,故滑动变阻器的最大阻值
R2最大=R最大-R0=30Ω-5Ω=25Ω
答:(1)小灯泡的额定功率为1.5W;
(2)电源电压为6V;
(3)滑动变阻器的最大阻值为25Ω。
29.(1)25Ω;(2)50Ω;(3)4.05W
【详解】解:(1)已知灯L的额定电压U额=5V,额定功率P额=1W;则灯泡正常发光时的电阻
(2)只闭合开关S1,当滑片位于最右端,灯泡L、变阻器R2及定值电阻R1串联,则R1消耗的功率P1=I12R1;当滑片位于最左端时,灯泡L与定值电阻R1串联,灯泡正常发光,则额定电流
即I2=I额=0.2A,R1消耗的功率P2=I22R1;又因为P2∶P1=4∶1,则I2∶I1=2∶1,即I1=0.1A;只闭合开关S1,当滑片位于最右端,变阻器R2两端的电压U2=5V,则变阻器的最大阻值
(3)只闭合开关S1,移动滑片至最左端时,R1两端的电压
U1=U−U2=9V−5V=4V
电阻R1的阻值
再闭合开关S2,滑动变阻器R2与定值电阻R1串联,当滑片在最左端时,此时电流为最大
电路消耗的最大功率
答:(1)灯泡正常发光时的电阻25Ω;
(2)滑动变阻器的最大阻值50Ω;
(3)同时闭合S1和S2,在保证电路安全的情况下,电路消耗的最大功率4.05W。
30.(1)0.6A,80Ω;(2)100Ω,18V;(3)电压表并联在a和c两端;滑动变阻器调节范围20Ω~50Ω
【详解】解:(1)小灯泡正常发光时,根据可得,灯泡的额定电流为
由题可知:断开开关S1,闭合S、S2,电压表示数为8V,电流为0.1A,则电阻
(2)断开开关S2,闭合S、S1,滑动变阻器和灯泡串联,将滑片移至距左端处时,电流表满偏,此时灯泡正常发光,电流为0.6A;断开开关S1,闭合S、S2时变阻器和电阻R1串联,滑片P置于右端时,电流为0.1A;根据电源电压不变,可得
得变阻器最大电阻R2=100Ω,U=18V。
(3)断开开关S2,闭合S、S1,根据题意可知,电压表选大量程,电流表选小量程。
①若电压表并联在a和c两端时,超过电压表量程(舍);
②若电压表并联在a和b两点间,当Imax=0.6A,滑动变阻器接入的最小电阻
由题可知,灯电阻
当电压表示数为15V时,滑动变阻器最大电阻为
Rmax=5RL=5×10Ω=50Ω
故滑动变阻器的范围为20Ω~50Ω;
③若电压表并联在b和c两点间,当Imax=0.6A,滑动变阻器接入的最小电阻Rmin=20Ω,滑动变阻器阻值增大时,电路始终安全,则变阻器接入最大电阻为Rmax=100Ω。故滑动变阻器的范围为20Ω~100Ω。综上,滑动变阻器调节范围20Ω~50Ω。
31.(1)3V;(2)4.5W;(3)8Ω~35Ω
【详解】解:(1)由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路电流,电压表V1测R1两端电压,电压表V2测R2两端电压,根据欧姆定律可知,电阻R1两端的电压
U1=IR1=0.3A×10Ω=3V
(2)根据串联电路电压的规律,R2两端电压为
U2=U-U1=18V-3V=15V
根据P=UI可知,电阻R2消耗的电功率
P2=U2I=15V×0.3A=4.5W
(3)根据串联电压的特点,在保证各元件都能正常工作的情况下,使得两电压表的示数之差不超过10V,分析如下:
第一种情况:当滑动变阻器阻值达到最大的值时,R1两端电压为4V,R2两端电压为14V,根据欧姆定律,此时电路电流为
符合要求,此时滑动变阻器的阻值为
第二种情况:当滑动变阻器阻值达到最小的值时,R1两端电压为14V,R2两端电压为4V,根据欧姆定律,此时电路电流为
超过滑动变阻器允许最大电流,不符合要求。因此电路允许最大电流为1A,此时R1两端电压为
U12=ImaxR1=1A×10Ω=10V
根据串联电路电压的特点,滑动变阻器两端电压为
U2min=U-U12=18V-10V=8V
此时滑动变阻器的阻值为
答:(1)电阻R1两端的电压为3V;
(2)此时电阻R2消耗的电功率为4.5W;
(3)滑动变阻器R2连入电路的取值范围为8Ω~35Ω。
32.(1)12Ω;(2)18Ω;(3)30W,12.5W
【详解】解:(1)由图2可知,当灯泡两端电压为额定电压12V时,此时灯泡正常发光,通过灯泡的电流为1A,由欧姆定律可知,灯泡正常发光时的电阻
(2)只闭合开关S1时,灯泡与变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流,此时电路的电流为1A,由图2可知,此时灯泡两端的电压为
滑动变阻器两端的电压为
由串联电路的电压特点可知,电源电压
由欧姆定律可知,此时滑动变阻器接入电路的电阻
因为此时变阻器接入电路的阻值为其最大阻值的,所以变阻器的最大阻值
(3)S1、S2、S3都闭合时,定值电阻与变阻器并联,电压表测电源电压,电流表测干路电流,通过定值电阻的电流
因为电流表的量程为0~3A,所以干路中允许通过的最大电流为3A,由并联电路的电流特点可知,通过变阻器的最大电流
变阻器的最大功率
由可知,当滑动变阻器接入电路的电阻最大时变阻器的功率最小,为
答:(1)灯泡L正常发光时的电阻为12Ω;
(2)电源电压为15V,变阻器的最大阻值为18Ω;
(3)S1、S2、S3都闭合时,变阻器的最大功率为30W,最小功率为12.5W。
33.(1)6V;(2)40Ω;(3)5:1
【详解】解:(1)将滑动变阻器R的滑片P移至a端,闭合S,此时滑动变阻器接入电路的阻值为0,灯泡L正常发光,灯泡的额定电压为6V,因此电源电压为
(2)将滑动变阻器R的滑片P移至b端,滑动变阻器全部接入电路,滑动变阻器与灯泡串联,电流表测电路电流,电流表示数I=0.12A,由可知,灯泡的电阻为
电路的总电阻为
由于串联电路的总电阻等于各用电器的电阻之和,所以滑动变阻器R的最大阻值为
(3)将滑动变阻器R的滑片P移至a端,此时滑动变阻器接入电路的阻值为0,只有灯泡工作,由可知,此时电路中的电阻最小,电流最大,电路的总功率最大,电路的最大功率为
将滑动变阻器R的滑片P移至b端,滑动变阻器全部接入电路,滑动变阻器与灯泡串联,由可知,此时电路中的电阻最大,电流最小,电流表示数I=0.12A,电路的最小功率为
电路工作时的最大电功率和最小电功率之比
答:(1)电源电压U为6V;
(2)滑动变阻器R的最大阻值为40Ω;
(3)电路工作时的最大电功率和最小电功率之比为5:1。
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