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苏科版初中九年级物理第十五章电功和电热素养综合检测电功和电热课件
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第十五章 素养综合检测电功和电热一、选择题(每小题4分,共20分)1.(跨学科·物理学与日常生活)(2023山东济南中考)商场中,卖微波炉的售货员和顾客发生了争执。售货员说:微波炉很省电,用一次花不了多少电费;顾客说:我觉得微波炉很费电,我家的微波炉一开就“烧保险”。从物理学的角度看,售货员所说的“省电”和顾客所说的“费电”分别指的是微波炉在使用时( )A.消耗较少的电能,消耗较多的电能B.电功率较小,电功率较大C.电功率较小,消耗较多的电能D.消耗较少的电能,电功率较大D解析 售货员认为微波炉很“省电”,是说微波炉正常使用 一次用时很短,消耗的电能并不多;顾客是从电功率角度考虑的,因为微波炉属于大功率用电器,工作时电路中的电流很大,当电流大小超过保险丝的额定电流时,会烧断保险丝,相同时间内功率大的用电器消耗的电能多,所以认为很“费电”。2.(新情境·安全与健康)(2023内蒙古呼伦贝尔、兴安盟中考)“安全用电,珍爱生命”是每个公民应有的意识,下列遵守安全用电原则的是( )A.在输电线上晾衣服B.发现有人触电立即切断电源C.用湿抹布擦拭正在发光的电灯D.使用绝缘皮破损的手机充电线B解析 一般的水是导体,湿衣服也是导体,当把湿衣服晾在输 电线上时,一旦漏电,人接触衣服时会发生触电事故;同样,用 湿抹布擦拭正在发光的电灯,也易发生触电事故,故A、C不 符合安全用电原则;发现有人触电立即切断电源,故B符合安 全用电原则;绝缘皮破损的手机充电线应及时更换,否则容易 发生触电事故或短路(即火线和零线直接连通),故D不符合 安全用电原则。3.(跨学科·物理学与日常生活)(2023广西中考)小明家连接插线板的导线折断后,他把两根导线拧在一起继续使用,用久后发现连接处容易发热,其主要原因是连接处( )A.电阻变小 B.电流比别处电流小C.电阻变大 D.电流比别处电流大C解析 在家庭电路中,导线折断后拧在一起继续使用,导线连 接处因接触不良而电阻较大,导线连接处与导线串联在电路 中,通过的电流相等、通电时间相等,由Q=I2Rt可知,连接处产 生的热量较多,往往比别处更容易发热,加速导线老化,甚至 引起火灾。4.(2023江苏邳州期末)将一台标有“220 V 200 W”的电视机单独接在家庭电路中。正常工作2 h后,电能表示数如图所示。下列说法中不正确的是 ( ) A.这段时间内电能表转盘转了1 200 rB.电能表允许通过的最大电流为20 AC.若电价为0.6元/度,这段时间使用电视机的电费为0.24元D.电能表的示数为11 234 JD解析 电能表额定最大电流为20 A,电能表允许通过的最大 电流为20 A,故B正确;电能表示数的最后一位为小数位,示数 为1 123.4 kW·h,故D错误;这段时间内电视机消耗电能W=Pt= 200 W×2 h=0.2 kW×2 h=0.4 kW·h,电能表转盘转数为n=0.4 kW·h×3 000 r/(kW·h)=1 200 r,故A正确;若电价为0.6元/度,这 段时间使用电视机的电费为0.6元/度×0.4 kW·h=0.6元/度×0. 4度=0.24元,故C正确。5.(新课标·科学推理)如图甲所示电路,电源电压为4.5 V,小灯 泡的额定电压为2.5 V。闭合开关后,将滑动变阻器的滑片从 最右端向左移动到某一位置的过程中,两电表的示数关系如 甲 乙图乙所示。下列判断正确的是 ( )A.小灯泡的额定功率为0.65 WB.电路的最大总功率为1.2 WC.小灯泡的灯丝阻值越来越小D.R的阻值变化范围为50~8 ΩD解析 由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测L 两端的电压,电流表测电路中的电流。小灯泡的额定电压为 2.5 V,由图乙可知,此时通过小灯泡的电流即额定电流为IL= 0.25 A,小灯泡的额定功率P额=ULIL=2.5 V×0.25 A=0.625 W, 故A错误。电路中的最大电流I大=IL=0.25 A,电路的最大功率 P大=UI大=4.5 V×0.25 A=1.125 W,故B错误。由图乙可知,随着 电压的增大,通过灯泡的电流也增大,I-U图像为一条向横轴 靠近的图线,根据R= 可知,小灯泡的灯丝阻值越来越大,故C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,灯泡分得的电压最小,由图乙可知,小灯泡两端的最 小电压UL'=0.5 V时,通过的电流IL'=0.08 A,此时滑动变阻器两 端的电压UR'=U-UL'=4.5 V-0.5 V=4 V,由串联电路的电流特 点可知,通过滑动变阻器的电流I小=IL'=0.08 A,则滑动变阻器 接入电路中的最大阻值R大= = =50 Ω;当小灯泡正常发光时,电路中的电流最大,滑动变阻器接入电路中的电阻最 小,由图乙可知,小灯泡两端的电压UL=2.5 V时,通过的电流IL =0.25 A;滑动变阻器两端的电压UR″=U-UL=4.5 V-2.5 V=2 V,由串联电路的电流特点可知,通过滑动变阻器的电流I大=IL =0.25 A,则滑动变阻器接入电路中的最小阻值R小= = =8 Ω;R的阻值变化范围为50~8 Ω,故D正确。二、填空题(每空2分,共30分)6.(跨学科·物理学与社会发展)(2023黑龙江齐齐哈尔中考)将电能输送到几百千米之外的用户,在输电线上会有能量的损耗,这主要是由于电流的 效应引起的。某段输电线路的总电阻为0.5 Ω,输送电流为100 A,每输电1 min这段线路便会损耗 J的电能。热3×105 解析 电流在输送时,由于电流的热效应,导线发热,引起能 量的损失;这段输电线上产生的热量Q=I2Rt=(100 A)2×0.5 Ω× 60 s=3×105 J。7.(新考向·创新实验)(2024江苏如东期末)小陆同学用如图所示的实验装置探究“电流的热效应跟电阻大小的关系”,电源电压为6 V,电阻丝R1=20 Ω,R2=10 Ω,两烧瓶及玻璃管上连接的两气球均完全相同。闭合开关后,密闭烧瓶内等量的空气被加热,他观察到 (选填“甲”或“乙”)气球先鼓起来。电路通电1 min,R2产生的热量为 J。甲24解析 由图可知,两电阻丝串联,这样可保证通过电阻丝的电 流相同、加热时间相同,由Q=I2Rt可知,电阻越大,产生的热量 越多,所以R1产生的热量多,甲气球先鼓起来;通电1 min,R2产生的热量为Q=I2R2t=( )2R2t=( )2×10 Ω×60 s=24 J。8.(新独家原创)汽车的灯光、仪表、发动机等工作时都是靠车载蓄电池供电的,小明家汽车的照明灯规格为“12 V 48 W”,蓄电池电压为12 V,最大容量为40 Ah,则此蓄电池最多提供的电能是 kW·h。一天晚上,粗心的小明爸爸在熄火时忘记关闭照明灯,则车载蓄电池最多能供照明灯正常工作 h。第二天由于蓄电池的电能耗尽,汽车无法启动,需要借用另一辆车的车载蓄电池“搭电”启动,“搭电”时,先用电线将另一辆 0.48 10车的车载蓄电池的正极与小明家车载蓄电池的 极相连,再将剩余两个电极用电线连通。如果误接,蓄电池会被 。短路正解析 此蓄电池最多提供的电能W=UIt=12 V×40 Ah=480 W ·h=0.48 kW·h;照明灯正常工作时的电流I= = =4 A,车载蓄电池最多能供照明灯正常工作的时间t= = =10 h;因两车正负极依次串联时会造成电源短路,烧坏电源,所以, 两车“搭电”启动时,先用电线将另一辆车的车载蓄电池的 正极与小明家车载蓄电池的正极相连,再将另两个电极用电 线连通。9.(2024江苏启东期末)测电笔的作用是辨别 ,如图甲所示的使用方法是 (选填“规范”或“不规范”)的。在如图乙中,闭合开关,电灯不亮,用测电笔接触D点时氖管发光,接触E点时不发光,说明D、E间 ;若测电笔接触A至F各点都发光,说明 。 进户线零线断路火线和零线不规范断路解析 测电笔的作用是辨别火线和零线,使用时手应接触笔 尾金属体,所以如图甲所示的使用方法是不规范的;在如图乙 中,闭合开关,电灯不亮,接触D点时氖管发光,接触E点时不发 光,说明火线有电,零线也正常,故是D、E之间断路;在正常情 况下,测电笔接触E、F点时氖管应该不发光,发光则说明零 线断路了。10.(新课标·科学推理)(2024江苏苏州虎丘期末)小华家电能表表盘上标有“3 000 r/(kW·h)”的字样。她想测一台电暖器的实际功率,就打开电暖器,借着电灯光观察并记下一定时间内电能表转盘转过圈数。她这种做法漏掉的一个重要步 骤是 。在意识到问题并纠正后,她测出电能表表盘在5 min内转了250转,则这台电暖器的功率为 W。若铭牌上标识的额定功率是1 200 W,造成实际功率小于额定功率的原因可能是实际电压 (选填“高于”“低于”或“等于”)额定电压。低于关闭家中其他电器 1 000解析 要测电暖器的实际功率,应让电暖器单独工作,因此她 这种做法漏掉的一个重要步骤是关闭家中其他电器;电能表 表盘上标有“3 000 r/(kW·h)”的字样,它表示每消耗1 kW·h 电能,转盘转过3 000 r;转过250 r消耗的电能W= kW·h,电暖器的实际功率P= = =1 kW=1 000 W;电暖器的实际功率小于其额定功率,原因可能是实际电压低于额 定电压。三、解答题(11题6分,12、13题各12分,14、15题各10分,共50分。解答12、13题时应有必要的解题过程)11.(2024江苏扬州树人学校期末)随着家庭的各种电子设备的增加,很多插座增加了为电子设备充电的USB接口,通过拆解发现,插座内部除了提供普通三线插座外,还内置了一个USB供电模块,三线插座和供电模块由总开关控制,并且可以独立工作,请在图中用笔画线代替导线将图补充完整。答案 如图所示 解析 由题知,三线插座和供电模块可以独立工作,即两者是 并联的,而三线插座和供电模块由总开关控制,说明开关在干 路上,由此按家庭电路连接的要求补画电路,如答案图所示。12.(新课标·科学推理)(2023江西中考)如图所示,电源电压恒 定不变,灯L1标有“3 V 3 W”字样,灯L2标有“3 V 6 W” 字样,闭合开关S,两灯均正常发光。求:(1)灯L1的电阻;(2)电流表的示数;(3)电路消耗的总功率。解析 由图可知,两灯并联,电流表测量干路电流,两灯此时 都正常发光。(1)由P= 可得,灯L1的电阻:R1= = =3 Ω;(2)已知并联电路中干路电流等于各支路电流之和,由P= UI可得,干路电流I=I1+I2= + = + =1 A+2 A=3 A,即电流表的示数为3 A;(3)电路消耗的总功率:P=P1+P2=3 W+6 W=9 W。13.(新独家原创)如图甲是小明家电热水壶的照片,如图乙是 其内部电路的简化图。电路主要由并联的两条支路组成:一 条支路由标有“2 V 0.1 W”字样的指示灯和限流电阻串 联而成;另一条支路接有发热盘(发热电阻)。已知电源电压 为220 V,水的比热容为4.2×103 J·(kg·℃)-1。 (1)求限流电阻的阻值。(2)电热水壶正常工作10分钟,指示灯和限流电阻消耗的电能。(3)在标准大气压下,用该电热水壶给壶内1 kg、20 ℃的水加 热,已知加热功率为1 000 W,加热时80%的热量被壶内的水 吸收,求多长时间可以将水烧开?解析 (1)根据并联电路的电压特点可知,指示灯和限流电阻 两端的电压之和等于电源电压220 V,由P=UI可知,通过指示灯的电流:IL= = =0.05 A,根据串联电路的电流特点可知,通过限流电阻的电流:I限=IL=0.05 A,根据串联电路的电压特点可知,限流电阻两端的电压:U限= U-UL=220 V-2 V=218 V,限流电阻R限= = =4 360 Ω;(2)指示灯和限流电阻消耗的电能W=UILt=220 V×0.05 A×10 ×60 s=6 600 J;(3)标准大气压下,水的沸点是100 ℃,水吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J·(kg·℃)-1×1 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×105 J,发热盘消耗的电能:W'= = =4.2×105 J,由P = 可知,将水烧开需要的时间:t'= = =420 s。14.(新考法·分析论证)(2024江苏南京鼓楼期末)利用图1所示 的电路测量小灯泡的电功率,小灯泡的额定电压为2.5 V。 图1 图2 图3 图4(1)用笔画线代替导线,将图1中所示的器材连接成完整电路。(2)连接电路时开关应处于 (选填“断开”或“闭合”) 状态,正确连接后,应将滑片P由最大电阻处缓慢向 (选填 “A”或“B”)端移动,使灯逐渐变亮。断开 A 如图所示(3)某次实验时,电流表的示数如图2所示,则通过灯的电流为 A;移动滑片P,记下多组电压和电流值,绘制成图3所示的 图像,根据图像的信息,小灯泡的额定功率为 W。(4)实验时,由于操作失误,在未断开开关的情况下,直接将亮 着的小灯泡从灯座上取出,电压表的示数 (选填“变 大”“变小”或“不变”)。(5)在没有电流表的情况下,用如图4所示的实验电路,也可以 测出小灯泡的额定功率。已知小灯泡的额定电压为U额,定值 电阻的阻值为R,实验步骤如下:0.2 0.625变大①只闭合开关S、S1,调节滑片,使电压表示数为U额;②保持滑片位置不变,只闭合开关S、S2,此时电压表的示数 为U;可知小灯泡的额定功率P额= (用U额、U和R表示);若已知电源电压为U0,此时滑动变阻器接入电路的阻值Rx= (用U0、U额、U和R表示)。 ·R 解析 (1)连接电路时,电压表与灯泡并联,且电流从电压表 的正接线柱流入,根据小灯泡的额定电压为2.5 V,确定选择 小量程,完整电路如答案图所示。(2)为保护电路,连接电路 时,开关应处于断开状态;滑动变阻器的滑片开始时处于最大 阻值处,即在图中的B端,正确连接后,要使灯变亮,应减小滑动 变阻器连入电路的电阻,应将滑片向A端移动;(3)由图2知,电 流表选择的量程为0~0.6 A,分度值为0.02 A,故电流表示数为 0.2 A;由图3知,当小灯泡两端电压为其额定电压2.5 V时,通过灯泡的电流为0.25 A,故小灯泡的额定功率P=UI=2.5 V×0.25 A=0.625 W;(4)电路为灯泡与滑动变阻器的串联电路,正 常工作时电压表测量灯泡两端电压,灯泡两端电压小于电源 电压;在未断开开关的情况下,直接将亮着的小灯泡从灯座上 取出,小灯泡处发生断路,电压表测量电源电压,故电压表示 数变大;(5)①只闭合开关S、S1,灯泡、定值电阻和滑动变阻 器串联,电压表测量灯泡两端电压,调节滑片,使电压表示数 为U额,此时灯泡正常发光;②保持滑片位置不变,只闭合开 关S、S2,灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联,电路电流不变, 电压表测量灯泡和定值电阻两端的总电压,此时电压表的示数为U,则定值电阻两端电压为U-U额,电路电流为I额= ,故小灯泡的额定功率P额=U额I额= ;若已知电源电压为U0,则滑动变阻器两端的电压为U0-U,此时滑动变阻器接入 电路的阻值Rx= = ·R。15.(新素材·现代科技)(2023江苏南通启东期末)阅读下列短文,回答问题。直流充电桩直流充电桩是一种为电动汽车补给能量的装置,如图甲所 示。它能够将电网中的交流电转化为直流电,再将电能充入 汽车动力电池(以下简称电池)。通常,直流充电桩比交流充 电桩的充电电压更高、电流更大,因而可实现快速充电。设电池当前储能占充满状态储能的百分比为D。充电时,充 电桩的充电功率P会随着电池的D的变化而变化,同时用户还可以通过充电桩显示屏了解充电过程中的其他相关信息。 甲现实际测试一个直流充电桩对某辆电动汽车的充电性能。 假定测试中充电桩输出的电能全部转化为电池的储能。充 电前,D为30%,充电桩显示屏中充电时长、充电量、充电费用示数均为0。开始充电后,P与D的关系如图乙所示(为方便 计算,图像已作近似处理)。充满后,立即停止充电。当D达到 70%时充电桩显示屏的部分即时信息如表所示。 乙(1)通常,直流充电桩比交流充电桩的充电电压更高、电流更 大,故充电功率更 。大(2)在D从30%增至70%的过程中,充电功率大致的变化规律 是 。当D为70%时,充电电流为 A。(3)若充电过程中充电电费单价不变,则测试全过程的充电费 用为 元。(4)设D从70%增至80%所需时间为t1,从80%增至90%所需时 间为t2,且t1∶t2=2∶3,则测试全过程的充电总时长为 min。109先变大,后不变100 50.4解析 (1)通常,直流充电桩比交流充电桩的充电电压更高、 电流更大,由P=UI可知,充电功率更大。(2)由题图乙知,D从30%增至70%的过程中,充电功率大致的 变化规律是先变大,后不变;当D达到70%时,充电功率为40 kW=40 000 W,由表中数据知,D达到70%时,充电电压为400 V,由P=UI可知,此时的充电电流:I= = =100 A。(3)由表中数据知,D达到70%时,即充入充满状态储能的40%时, 充电量为24.0 kW·h,充电费用28.80元,电费单价为 =1.20元/(kW·h),则充满电还需充入30%,需消耗的电能为W'= ×30%=18 kW·h,测试全过程的充电费用为(24+18) kW·h×1.20元/(kW·h)=50.4元。(4)由题意可知,充满电时储存 的电能为W= =60 kW·h,由图乙知,D从80%至90%时,增加10%,消耗电能W2=10%×W=10%×60 kW·h=6 kW·h,此过 程中充电功率P2=15 kW保持不变,由W=Pt可得,此时充电的 时间t2= = =0.4 h=24 min;D从90%至100%的过程中,充电功率不变,充电时间也为24 min;由题知,t1∶t2=2∶3,所以D从70%增至80%所需时间t1=16 min;由表中数据知,D从30% 增至70%的过程中充电时长45 min,所以测试全过程的充电 总时长t=45 min+16 min+24 min+24 min=109 min。
第十五章 素养综合检测电功和电热一、选择题(每小题4分,共20分)1.(跨学科·物理学与日常生活)(2023山东济南中考)商场中,卖微波炉的售货员和顾客发生了争执。售货员说:微波炉很省电,用一次花不了多少电费;顾客说:我觉得微波炉很费电,我家的微波炉一开就“烧保险”。从物理学的角度看,售货员所说的“省电”和顾客所说的“费电”分别指的是微波炉在使用时( )A.消耗较少的电能,消耗较多的电能B.电功率较小,电功率较大C.电功率较小,消耗较多的电能D.消耗较少的电能,电功率较大D解析 售货员认为微波炉很“省电”,是说微波炉正常使用 一次用时很短,消耗的电能并不多;顾客是从电功率角度考虑的,因为微波炉属于大功率用电器,工作时电路中的电流很大,当电流大小超过保险丝的额定电流时,会烧断保险丝,相同时间内功率大的用电器消耗的电能多,所以认为很“费电”。2.(新情境·安全与健康)(2023内蒙古呼伦贝尔、兴安盟中考)“安全用电,珍爱生命”是每个公民应有的意识,下列遵守安全用电原则的是( )A.在输电线上晾衣服B.发现有人触电立即切断电源C.用湿抹布擦拭正在发光的电灯D.使用绝缘皮破损的手机充电线B解析 一般的水是导体,湿衣服也是导体,当把湿衣服晾在输 电线上时,一旦漏电,人接触衣服时会发生触电事故;同样,用 湿抹布擦拭正在发光的电灯,也易发生触电事故,故A、C不 符合安全用电原则;发现有人触电立即切断电源,故B符合安 全用电原则;绝缘皮破损的手机充电线应及时更换,否则容易 发生触电事故或短路(即火线和零线直接连通),故D不符合 安全用电原则。3.(跨学科·物理学与日常生活)(2023广西中考)小明家连接插线板的导线折断后,他把两根导线拧在一起继续使用,用久后发现连接处容易发热,其主要原因是连接处( )A.电阻变小 B.电流比别处电流小C.电阻变大 D.电流比别处电流大C解析 在家庭电路中,导线折断后拧在一起继续使用,导线连 接处因接触不良而电阻较大,导线连接处与导线串联在电路 中,通过的电流相等、通电时间相等,由Q=I2Rt可知,连接处产 生的热量较多,往往比别处更容易发热,加速导线老化,甚至 引起火灾。4.(2023江苏邳州期末)将一台标有“220 V 200 W”的电视机单独接在家庭电路中。正常工作2 h后,电能表示数如图所示。下列说法中不正确的是 ( ) A.这段时间内电能表转盘转了1 200 rB.电能表允许通过的最大电流为20 AC.若电价为0.6元/度,这段时间使用电视机的电费为0.24元D.电能表的示数为11 234 JD解析 电能表额定最大电流为20 A,电能表允许通过的最大 电流为20 A,故B正确;电能表示数的最后一位为小数位,示数 为1 123.4 kW·h,故D错误;这段时间内电视机消耗电能W=Pt= 200 W×2 h=0.2 kW×2 h=0.4 kW·h,电能表转盘转数为n=0.4 kW·h×3 000 r/(kW·h)=1 200 r,故A正确;若电价为0.6元/度,这 段时间使用电视机的电费为0.6元/度×0.4 kW·h=0.6元/度×0. 4度=0.24元,故C正确。5.(新课标·科学推理)如图甲所示电路,电源电压为4.5 V,小灯 泡的额定电压为2.5 V。闭合开关后,将滑动变阻器的滑片从 最右端向左移动到某一位置的过程中,两电表的示数关系如 甲 乙图乙所示。下列判断正确的是 ( )A.小灯泡的额定功率为0.65 WB.电路的最大总功率为1.2 WC.小灯泡的灯丝阻值越来越小D.R的阻值变化范围为50~8 ΩD解析 由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测L 两端的电压,电流表测电路中的电流。小灯泡的额定电压为 2.5 V,由图乙可知,此时通过小灯泡的电流即额定电流为IL= 0.25 A,小灯泡的额定功率P额=ULIL=2.5 V×0.25 A=0.625 W, 故A错误。电路中的最大电流I大=IL=0.25 A,电路的最大功率 P大=UI大=4.5 V×0.25 A=1.125 W,故B错误。由图乙可知,随着 电压的增大,通过灯泡的电流也增大,I-U图像为一条向横轴 靠近的图线,根据R= 可知,小灯泡的灯丝阻值越来越大,故C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,灯泡分得的电压最小,由图乙可知,小灯泡两端的最 小电压UL'=0.5 V时,通过的电流IL'=0.08 A,此时滑动变阻器两 端的电压UR'=U-UL'=4.5 V-0.5 V=4 V,由串联电路的电流特 点可知,通过滑动变阻器的电流I小=IL'=0.08 A,则滑动变阻器 接入电路中的最大阻值R大= = =50 Ω;当小灯泡正常发光时,电路中的电流最大,滑动变阻器接入电路中的电阻最 小,由图乙可知,小灯泡两端的电压UL=2.5 V时,通过的电流IL =0.25 A;滑动变阻器两端的电压UR″=U-UL=4.5 V-2.5 V=2 V,由串联电路的电流特点可知,通过滑动变阻器的电流I大=IL =0.25 A,则滑动变阻器接入电路中的最小阻值R小= = =8 Ω;R的阻值变化范围为50~8 Ω,故D正确。二、填空题(每空2分,共30分)6.(跨学科·物理学与社会发展)(2023黑龙江齐齐哈尔中考)将电能输送到几百千米之外的用户,在输电线上会有能量的损耗,这主要是由于电流的 效应引起的。某段输电线路的总电阻为0.5 Ω,输送电流为100 A,每输电1 min这段线路便会损耗 J的电能。热3×105 解析 电流在输送时,由于电流的热效应,导线发热,引起能 量的损失;这段输电线上产生的热量Q=I2Rt=(100 A)2×0.5 Ω× 60 s=3×105 J。7.(新考向·创新实验)(2024江苏如东期末)小陆同学用如图所示的实验装置探究“电流的热效应跟电阻大小的关系”,电源电压为6 V,电阻丝R1=20 Ω,R2=10 Ω,两烧瓶及玻璃管上连接的两气球均完全相同。闭合开关后,密闭烧瓶内等量的空气被加热,他观察到 (选填“甲”或“乙”)气球先鼓起来。电路通电1 min,R2产生的热量为 J。甲24解析 由图可知,两电阻丝串联,这样可保证通过电阻丝的电 流相同、加热时间相同,由Q=I2Rt可知,电阻越大,产生的热量 越多,所以R1产生的热量多,甲气球先鼓起来;通电1 min,R2产生的热量为Q=I2R2t=( )2R2t=( )2×10 Ω×60 s=24 J。8.(新独家原创)汽车的灯光、仪表、发动机等工作时都是靠车载蓄电池供电的,小明家汽车的照明灯规格为“12 V 48 W”,蓄电池电压为12 V,最大容量为40 Ah,则此蓄电池最多提供的电能是 kW·h。一天晚上,粗心的小明爸爸在熄火时忘记关闭照明灯,则车载蓄电池最多能供照明灯正常工作 h。第二天由于蓄电池的电能耗尽,汽车无法启动,需要借用另一辆车的车载蓄电池“搭电”启动,“搭电”时,先用电线将另一辆 0.48 10车的车载蓄电池的正极与小明家车载蓄电池的 极相连,再将剩余两个电极用电线连通。如果误接,蓄电池会被 。短路正解析 此蓄电池最多提供的电能W=UIt=12 V×40 Ah=480 W ·h=0.48 kW·h;照明灯正常工作时的电流I= = =4 A,车载蓄电池最多能供照明灯正常工作的时间t= = =10 h;因两车正负极依次串联时会造成电源短路,烧坏电源,所以, 两车“搭电”启动时,先用电线将另一辆车的车载蓄电池的 正极与小明家车载蓄电池的正极相连,再将另两个电极用电 线连通。9.(2024江苏启东期末)测电笔的作用是辨别 ,如图甲所示的使用方法是 (选填“规范”或“不规范”)的。在如图乙中,闭合开关,电灯不亮,用测电笔接触D点时氖管发光,接触E点时不发光,说明D、E间 ;若测电笔接触A至F各点都发光,说明 。 进户线零线断路火线和零线不规范断路解析 测电笔的作用是辨别火线和零线,使用时手应接触笔 尾金属体,所以如图甲所示的使用方法是不规范的;在如图乙 中,闭合开关,电灯不亮,接触D点时氖管发光,接触E点时不发 光,说明火线有电,零线也正常,故是D、E之间断路;在正常情 况下,测电笔接触E、F点时氖管应该不发光,发光则说明零 线断路了。10.(新课标·科学推理)(2024江苏苏州虎丘期末)小华家电能表表盘上标有“3 000 r/(kW·h)”的字样。她想测一台电暖器的实际功率,就打开电暖器,借着电灯光观察并记下一定时间内电能表转盘转过圈数。她这种做法漏掉的一个重要步 骤是 。在意识到问题并纠正后,她测出电能表表盘在5 min内转了250转,则这台电暖器的功率为 W。若铭牌上标识的额定功率是1 200 W,造成实际功率小于额定功率的原因可能是实际电压 (选填“高于”“低于”或“等于”)额定电压。低于关闭家中其他电器 1 000解析 要测电暖器的实际功率,应让电暖器单独工作,因此她 这种做法漏掉的一个重要步骤是关闭家中其他电器;电能表 表盘上标有“3 000 r/(kW·h)”的字样,它表示每消耗1 kW·h 电能,转盘转过3 000 r;转过250 r消耗的电能W= kW·h,电暖器的实际功率P= = =1 kW=1 000 W;电暖器的实际功率小于其额定功率,原因可能是实际电压低于额 定电压。三、解答题(11题6分,12、13题各12分,14、15题各10分,共50分。解答12、13题时应有必要的解题过程)11.(2024江苏扬州树人学校期末)随着家庭的各种电子设备的增加,很多插座增加了为电子设备充电的USB接口,通过拆解发现,插座内部除了提供普通三线插座外,还内置了一个USB供电模块,三线插座和供电模块由总开关控制,并且可以独立工作,请在图中用笔画线代替导线将图补充完整。答案 如图所示 解析 由题知,三线插座和供电模块可以独立工作,即两者是 并联的,而三线插座和供电模块由总开关控制,说明开关在干 路上,由此按家庭电路连接的要求补画电路,如答案图所示。12.(新课标·科学推理)(2023江西中考)如图所示,电源电压恒 定不变,灯L1标有“3 V 3 W”字样,灯L2标有“3 V 6 W” 字样,闭合开关S,两灯均正常发光。求:(1)灯L1的电阻;(2)电流表的示数;(3)电路消耗的总功率。解析 由图可知,两灯并联,电流表测量干路电流,两灯此时 都正常发光。(1)由P= 可得,灯L1的电阻:R1= = =3 Ω;(2)已知并联电路中干路电流等于各支路电流之和,由P= UI可得,干路电流I=I1+I2= + = + =1 A+2 A=3 A,即电流表的示数为3 A;(3)电路消耗的总功率:P=P1+P2=3 W+6 W=9 W。13.(新独家原创)如图甲是小明家电热水壶的照片,如图乙是 其内部电路的简化图。电路主要由并联的两条支路组成:一 条支路由标有“2 V 0.1 W”字样的指示灯和限流电阻串 联而成;另一条支路接有发热盘(发热电阻)。已知电源电压 为220 V,水的比热容为4.2×103 J·(kg·℃)-1。 (1)求限流电阻的阻值。(2)电热水壶正常工作10分钟,指示灯和限流电阻消耗的电能。(3)在标准大气压下,用该电热水壶给壶内1 kg、20 ℃的水加 热,已知加热功率为1 000 W,加热时80%的热量被壶内的水 吸收,求多长时间可以将水烧开?解析 (1)根据并联电路的电压特点可知,指示灯和限流电阻 两端的电压之和等于电源电压220 V,由P=UI可知,通过指示灯的电流:IL= = =0.05 A,根据串联电路的电流特点可知,通过限流电阻的电流:I限=IL=0.05 A,根据串联电路的电压特点可知,限流电阻两端的电压:U限= U-UL=220 V-2 V=218 V,限流电阻R限= = =4 360 Ω;(2)指示灯和限流电阻消耗的电能W=UILt=220 V×0.05 A×10 ×60 s=6 600 J;(3)标准大气压下,水的沸点是100 ℃,水吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J·(kg·℃)-1×1 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×105 J,发热盘消耗的电能:W'= = =4.2×105 J,由P = 可知,将水烧开需要的时间:t'= = =420 s。14.(新考法·分析论证)(2024江苏南京鼓楼期末)利用图1所示 的电路测量小灯泡的电功率,小灯泡的额定电压为2.5 V。 图1 图2 图3 图4(1)用笔画线代替导线,将图1中所示的器材连接成完整电路。(2)连接电路时开关应处于 (选填“断开”或“闭合”) 状态,正确连接后,应将滑片P由最大电阻处缓慢向 (选填 “A”或“B”)端移动,使灯逐渐变亮。断开 A 如图所示(3)某次实验时,电流表的示数如图2所示,则通过灯的电流为 A;移动滑片P,记下多组电压和电流值,绘制成图3所示的 图像,根据图像的信息,小灯泡的额定功率为 W。(4)实验时,由于操作失误,在未断开开关的情况下,直接将亮 着的小灯泡从灯座上取出,电压表的示数 (选填“变 大”“变小”或“不变”)。(5)在没有电流表的情况下,用如图4所示的实验电路,也可以 测出小灯泡的额定功率。已知小灯泡的额定电压为U额,定值 电阻的阻值为R,实验步骤如下:0.2 0.625变大①只闭合开关S、S1,调节滑片,使电压表示数为U额;②保持滑片位置不变,只闭合开关S、S2,此时电压表的示数 为U;可知小灯泡的额定功率P额= (用U额、U和R表示);若已知电源电压为U0,此时滑动变阻器接入电路的阻值Rx= (用U0、U额、U和R表示)。 ·R 解析 (1)连接电路时,电压表与灯泡并联,且电流从电压表 的正接线柱流入,根据小灯泡的额定电压为2.5 V,确定选择 小量程,完整电路如答案图所示。(2)为保护电路,连接电路 时,开关应处于断开状态;滑动变阻器的滑片开始时处于最大 阻值处,即在图中的B端,正确连接后,要使灯变亮,应减小滑动 变阻器连入电路的电阻,应将滑片向A端移动;(3)由图2知,电 流表选择的量程为0~0.6 A,分度值为0.02 A,故电流表示数为 0.2 A;由图3知,当小灯泡两端电压为其额定电压2.5 V时,通过灯泡的电流为0.25 A,故小灯泡的额定功率P=UI=2.5 V×0.25 A=0.625 W;(4)电路为灯泡与滑动变阻器的串联电路,正 常工作时电压表测量灯泡两端电压,灯泡两端电压小于电源 电压;在未断开开关的情况下,直接将亮着的小灯泡从灯座上 取出,小灯泡处发生断路,电压表测量电源电压,故电压表示 数变大;(5)①只闭合开关S、S1,灯泡、定值电阻和滑动变阻 器串联,电压表测量灯泡两端电压,调节滑片,使电压表示数 为U额,此时灯泡正常发光;②保持滑片位置不变,只闭合开 关S、S2,灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联,电路电流不变, 电压表测量灯泡和定值电阻两端的总电压,此时电压表的示数为U,则定值电阻两端电压为U-U额,电路电流为I额= ,故小灯泡的额定功率P额=U额I额= ;若已知电源电压为U0,则滑动变阻器两端的电压为U0-U,此时滑动变阻器接入 电路的阻值Rx= = ·R。15.(新素材·现代科技)(2023江苏南通启东期末)阅读下列短文,回答问题。直流充电桩直流充电桩是一种为电动汽车补给能量的装置,如图甲所 示。它能够将电网中的交流电转化为直流电,再将电能充入 汽车动力电池(以下简称电池)。通常,直流充电桩比交流充 电桩的充电电压更高、电流更大,因而可实现快速充电。设电池当前储能占充满状态储能的百分比为D。充电时,充 电桩的充电功率P会随着电池的D的变化而变化,同时用户还可以通过充电桩显示屏了解充电过程中的其他相关信息。 甲现实际测试一个直流充电桩对某辆电动汽车的充电性能。 假定测试中充电桩输出的电能全部转化为电池的储能。充 电前,D为30%,充电桩显示屏中充电时长、充电量、充电费用示数均为0。开始充电后,P与D的关系如图乙所示(为方便 计算,图像已作近似处理)。充满后,立即停止充电。当D达到 70%时充电桩显示屏的部分即时信息如表所示。 乙(1)通常,直流充电桩比交流充电桩的充电电压更高、电流更 大,故充电功率更 。大(2)在D从30%增至70%的过程中,充电功率大致的变化规律 是 。当D为70%时,充电电流为 A。(3)若充电过程中充电电费单价不变,则测试全过程的充电费 用为 元。(4)设D从70%增至80%所需时间为t1,从80%增至90%所需时 间为t2,且t1∶t2=2∶3,则测试全过程的充电总时长为 min。109先变大,后不变100 50.4解析 (1)通常,直流充电桩比交流充电桩的充电电压更高、 电流更大,由P=UI可知,充电功率更大。(2)由题图乙知,D从30%增至70%的过程中,充电功率大致的 变化规律是先变大,后不变;当D达到70%时,充电功率为40 kW=40 000 W,由表中数据知,D达到70%时,充电电压为400 V,由P=UI可知,此时的充电电流:I= = =100 A。(3)由表中数据知,D达到70%时,即充入充满状态储能的40%时, 充电量为24.0 kW·h,充电费用28.80元,电费单价为 =1.20元/(kW·h),则充满电还需充入30%,需消耗的电能为W'= ×30%=18 kW·h,测试全过程的充电费用为(24+18) kW·h×1.20元/(kW·h)=50.4元。(4)由题意可知,充满电时储存 的电能为W= =60 kW·h,由图乙知,D从80%至90%时,增加10%,消耗电能W2=10%×W=10%×60 kW·h=6 kW·h,此过 程中充电功率P2=15 kW保持不变,由W=Pt可得,此时充电的 时间t2= = =0.4 h=24 min;D从90%至100%的过程中,充电功率不变,充电时间也为24 min;由题知,t1∶t2=2∶3,所以D从70%增至80%所需时间t1=16 min;由表中数据知,D从30% 增至70%的过程中充电时长45 min,所以测试全过程的充电 总时长t=45 min+16 min+24 min+24 min=109 min。
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