2020-2022年江苏中考物理3年真题汇编 专题15 电功和电热（学生卷+教师卷）

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专题15 电功和电热
一、单选题
1．（2022·江苏镇江）如图所示为某小组设计的多挡位电热器电路，U不变，R1、R2为电阻丝且R1>R2，电热器功率最大时开关状态为（　　）

A．S1闭合，S2接a B．S1闭合，S2接b
C．S1断开，S2接a D．S1断开，S2接b
【答案】A
【详解】当S1闭合，S2接a，两电阻并联；当S1闭合，S2接b时，R2被短路，电路为R1的简单电路；当S1断开，S2接a时，电路为R2的简单电路；当S1断开，S2接b时，两电阻串联。根据并联电路总电阻小于其中任一分电阻，串联电路总电阻大于任一分电阻，故可知当S1闭合，S2接a，两电阻并联，此时电路的电阻最小，由可知，此时电热器的电功率最大，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
2．（2022·江苏常州）燃气安全检查过程中，技术人员在某住户家中用测电笔测试金属燃气管道，发现：闭合厨房开关S，灯L亮，测电笔氖管发光；断开厨房开关S，灯L熄灭，测电笔氖管不发光，该住户家中，厨房照明电路的导线绝缘皮破损处与管道接触的实际情况是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【详解】A．闭合厨房开关S，灯L亮，电流经过灯泡后，直接到零线，而不选择经过试电笔中的电阻流入大地，所以测电笔氖管不发光，故A不符合题意；
B．闭合厨房开关S，电路有两条支路，一条经过灯L，所以灯L亮，另一条路经过测电笔中的电阻流入大地，所以测电笔氖管发光，故B符合题意；
C．断开厨房开关S，测电笔仍可以通过灯泡连上火线，所以测电笔氖管发光，故C不符合题意；
D．断开厨房开关S，测电笔仍可以直接连上火线，所以测电笔氖管发光，故D不符合题意。
故选B。
3．（2022·江苏徐州）如图所示为某家庭中接线板的使用情况，下列说法正确的是（　　）

A．符合使用规范 B．可以正常使用
C．这是超负荷运行 D．不会引起安全事故
【答案】C
【详解】多个用电器共用一个接线板，可能使电路总功率过大，电流过大，超过电路的允许负载，容易引起火灾，是不符合用电规范的，故C正确，ABD错误。
故选C。
4．（2022·江苏宿迁）如图所示电路，电源电压恒为6V，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~3V，滑动变阻器R规格为“20Ω  1A”，定值电阻R0的规格为“10Ω  0.5A”。为了保证电路安全，闭合开关后在滑动变阻器滑片移动过程中，下列说法正确的是（　　）

A．变阻器R接入电路阻值变化范围为2Ω~20Ω
B．电流表示数允许变化范围是0.2A~0.5A
C．电路消耗的最小电功率为1.2W
D．电阻R0消耗的最小电功率为0.9W
【答案】D
【详解】A．定值电阻与变阻器串联，电压表测变阻器的电压，电流表测电路的电流。因为电压表量程为0~3V，当电压表示数3V时，定值电阻R0分担电压

电路中电流为

可求出滑动变阻器接入电路中最大阻值为

故A错误；
B．定值电阻R0的规格为“10Ω  0.5A”，所以电路中最大电流为0.5A，当滑动变阻器接入电路中最大阻值为10Ω时，电路中电流最小为

故B错误；
C．电路中电流最小为0.3A时，电路消耗的电功率最小为

故C错误；
D．电路中电流最小为0.3A时，电阻R0消耗的最小电功率

故D正确。
故选D。
5．（2022·江苏无锡）如图所示，电源电压保持不变，R1是电阻箱，最大阻值为R，R2是定值电阻。闭合开关S，当电阻箱阻值调为R时，电压表示数为3V，电阻箱的功率为0.9W；当电阻箱阻值调为0.5R时，电压表的示数变化了1.5V。则下列说法中正确的是（　　）

A．电源电压为3V B．电阻箱R1的最大阻值为40Ω
C．前后两次电路总功率变化了0.45W D．为保证电路安全，电流表量程不能选0~0.6A
【答案】B
【详解】A．由电路图可知，电阻箱R1与定值电阻R2串联，电流表测量串联电路的电流，电压表测量R2两端电压，由题意得，当电阻箱R1的阻值为R时，电压表示数即R2两端电压为U2=3V，电阻箱R1的功率为P1=0.9W，电路中的电流为

电阻箱R1两端电压为

由串联电路中，电源电压等于各用电器两端电压之和可得，电源电压为

当电阻箱R1的阻值为0.5R时，电压表示数变化了，根据串联电路中电阻分压可知，R1减小，R1两端电压减小，相应的R2两端电压增大，故此时R2两端电压为

此时电路中的电流为

R1两端电压为

由串联电路的电压规律可得

两次电源电压不变，则有

即

解得R=2R2，将此结果代入以上推导式可知，当电阻箱R1的阻值为R时，R1两端电压为

则电源电压为

故A错误；
B．当电阻箱R1的阻值为R时，其电功率为

则定值电阻R2的阻值为

电阻箱R1的最大阻值R为

故B正确；
C．当R1阻值为R时，电路中电流为

此时电路中的总功率为

当电阻箱阻值调为0.5R时，R2两端电压为，电路中电流为

此时电路中的总功率为

前后两次电路总功率变化为

故C错误；
D．根据欧姆定律可知，当电路中电压一定时，总电阻最小时，电路中电流值最大。电路中总电阻为

当变阻箱R1为零时，电路中总电阻最小为

此时电路中电流最大为

因0.45A”、“
【详解】如图1所示，若通电，根据焦耳定律得产生的热量，被煤油吸收，使煤油温度升高。根据得质量相同的煤油，升高的温度不同，吸收的热量不同，所以可以通过比较温度计示数升高的多少来比较电阻丝产生热量的多少。
按图2连接电路，将S置于1，R0与R1串联，则通过R0与R1的电流相同，设电源电压为U，通电1分钟，根据焦耳定律和欧姆定律得，电阻R0产生的热量

电阻R1产生的热量

因为R0=5Ω，R1=10Ω，即

所以

在根据得，A、B两温度计示数分别升高

按图2连接电路，将S置于1，R1的功率为
①
断开S，待煤油温度降到初温，将S置于2，通电1分钟，R0与R2串联，则通过R0与R2的电流相同，根据焦耳定律和欧姆定律得，电阻R0产生的热量

因为


即

所以

A温度计示数升高，则

R2的功率为
②
由①②解得

38．（2021·江苏镇江）小华家中暖风机铭牌如图甲所示，电能表如图乙所示。暖风机的额定电流为___________A；若家中仅有暖风机工作，则正常工作1h，可使家中电能表示数增加___________kW·h，脉冲指示灯闪烁___________次。
暖风机参数表
额定电压
220V
额定功率
2200W
防水等级
IPX4
甲


【答案】     10     2.2     6600
【详解】额定电流为

电能表示数增加
W=Pt=2.2kW×1h=2.2kW·h
脉冲指示灯闪烁

39．（2021·江苏常州）如图所示的电路，R1的阻值为15Ω，闭合开关S，电流表的示数为0.3A，电压表的示数为3V，则R2的阻值为 ______Ω，电路总功率为 ______W。

【答案】     10     1.5
【详解】由图可知，两个电阻并联，电流表测量通过R2的电流，电压表测量电源电压，R2的阻值为

电路总功率为
1.5W
40．（2021·江苏宿迁）五一假期，小明去看望外婆，陪伴外婆5天后返回，发现家中电能表示数由变为如图所示示数，经检查，家中除电视机和数字机顶盒处于待机状态，其它用电器均已关闭，则电视机和数字机顶盒待机状态下总功率为 ______ W，在此期间，电能表指示灯闪烁 ______ 次，消耗的电能可供定功率为15W的台灯正常工作 ______ h，请从节约电能的角度提出一条合理的建议： ______ 。

【答案】     10     1920     80     长时间不使用的电器应切断电源
【详解】上图中，电能表的示数为，原来电能表示数为，这个过程中消耗的电能

5天即为120小时，电视机和数字机顶盒待机状态下总功率为

电能表上标有，表示每消耗的电能，电能表闪烁1600次，在此期间，电能表指示灯闪烁
（次）
消耗的电能可供定功率为15W的台灯正常工作

因用电器待机也要消耗电能，给出的一条合理的建议：长时间不使用的电器应切断电源。
41．（2021·江苏无锡）小华家电热毯内的电阻丝断了，爸爸将两个断头接上后想继续使用，被小华阻止了。原因是______；接头处与电阻丝其他部分是串联的，通过它们的电流大小是______的。但电阻丝接头处的电阻较大，长时间使用会导致______。
【答案】     可能引起火灾，不安全     相等     接头处的电热毯烧焦
【详解】电热丝两个断头接上继续用，接头处接触不良电阻较大，产生热量多，可能可能引起火灾，不安全。
因为是串联，所以电流相等。
接头处是两根导线相接，由于接触的部位很少，很细，电阻就较大，根据Q=I2Rt知，在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多，温度越高，长时间使用会导致接头处的电热毯烧焦。
42．（2021·江苏）家庭电路中，为保证用电器都能独立工作，各个用电器都是一端接零线，另一端接__________线，即这些用电器是___________联的。为了防止触电，用电器的金属外壳还必须接__________线。
【答案】     火     并     地
【详解】家庭电路中，为保证用电器都能独立工作，各用电器之间要并联，用电器一端接零线，另一端接火线。
为了防止用电器漏电而导致触电，用电器的金属外壳必须接地线，这样，当用电器漏电时，地线能将电流导向大地，避免人触电。
43．（2021·江苏泰州）小明用电水壶将质量为1.8kg的水加热升温50℃，水吸收的热量为________J。若电水壶工作时功率为2000W，所消耗的电能全部被水吸收，则加热这壶水需要的时间是_______秒。小明家的电能表参数如图所示，若家中只有电水壶单独工作，则这段时间内电能表指示灯闪烁了_______次。［c水=4.2×103J/(kg·℃)］

【答案】          189     315
【详解】水吸收的热量为

加热这壶水需要的时间是

消耗电能为W=0.105kW·h，则这段时间内电能表指示灯闪烁次数

44．（2021·江苏苏州）如图，甲，乙为两只相同电表，当闭合S1，S2时，甲，乙两表示数之比为4:3，则两表均为“______” 表，两电阻大小之比R1:R2为______，电路总功率为P1，同时更换两电表种类，调整开关状态，使两表均有正常示数，此时电路总功率为P2，则P1:P2为______。

【答案】     电压     1：3     3：16
【详解】当闭合S1，S2时，若甲是电流表，会造成电源短路，因此甲是电压表，若乙是电流表，两表示数单位分别为A和V，示数之比无法为4:3，则两表均为电压表。
R1、R2串联，甲测总电压，乙测R2两端电压，两表之比为4:3，即

可求得

两表均为电压表时，总功率为

同时更换两电表种类，即两表为电流表，要使两表均有正常示数，应闭合S1，断开S2，使R1、R2并联，此时总功率为

因此前后总功率之比为

45．（2021·江苏连云港）某电热器接入220V的电路中正常工作时，其电热丝的阻值为110Ω，则通过该电热丝的电流为_______A，10s内该电热丝会产生________J的热量。
【答案】     2     4.4×103
【详解】通过该电热丝的电流为

10s内该电热丝产生的热量
Q=I2Rt=(2A)2×110Ω×10s=4.4×103J
46．（2021·江苏连云港）家庭电路中三线插座非常普遍，中间的插孔接___________线。对人体来说，安全电压一般不高于___________V。如图所示是小明家的电能表，他家用电总计___________kW·h，已知1kW·h电费为0.50元，则小明家应缴纳的总电费是___________元。

【答案】     地     36     6286.8     3143.4
【详解】三孔插座中有一个孔是用来连接地线的，让有金属外壳的用电器的外壳接地，可以防止因漏电导致金属外壳带电而发生触电事故。
对人体的安全电压不高于36V。
电能表的最后一位是小数位，由图可知，电能表的示数是6286.8kW·h。
小明家应缴纳的总电费
0.50×6286.8元=3143.4元
47．（2020·江苏苏州）如图所示为学校实验室中某电能表的表盘。
(1)该电能表示数为__kW·h。
(2)小明利用该电能表和秒表检测一只标识为“”节能灯的额定功率。他关闭其他用电器，将该节能灯接入的测量电路，设计了以下三种测量方案：
方案一：测量出电能表显示消耗电能所用的时间；
方案二：测量出时间内电能表转盘转过的圈数；
方案三：测量出电能表转盘转过1圈所用时间。
①若使用方案二，小明计算额定功率的关系式应该为：__（单位：W，用数字和表示）
②比较三种方案，最可行的是方案__。

【答案】     1469.5          方案三
【详解】(1)电能表单位是kW·h，电能表盘上数字的最后一位是小数位，由图知电能表的示数是。
(2)方案二中：表示每消耗的电能，电能表的转盘转2000转，则节能灯消耗的电能为

节能灯的实际电功率为

节能灯的功率为

电能表转盘转一圈消耗的电能为为

节能灯需要工作的时间为

由以上分析可知：方案一因节能灯功率较小，测量出电能表显示消耗电能所用的时间较长，不易操作；方案二因节能灯功率较小，小灯泡工作电能表转动不到一圈，无法测量；方案三电能表转盘转动1圈消耗的电能可供节能灯工作，比较容易测量；比较可知，方案三容易操作，实验误差较小，最可行。
48．（2020·江苏镇江）额定电压为220V的家用电暖器正常工作时，通过内部电热丝的电流为5A，则电热丝正常工作时的电阻为_____Ω，工作10min产生的热量为_____J。电热丝通电后变得很烫，而连接的导线却不怎么热，这是由于导线电阻远_____（选填“大于”或“小于）电热丝电阻的缘故｡
【答案】     44     6.6´105     小于
【详解】额定电压为220V的家用电暖器正常工作时，通过内部电热丝的电流为5A，根据欧姆定律可知电热丝正常工作时的电阻为

工作10min产生的热量为

根据焦耳定律：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，跟通电的时间成正比。电热丝与连接的导线串联，电流大小和通电时间相同，电热丝通电后变得很烫，而连接的导线却不怎么热，这是由于导线电阻远小于电热丝电阻的缘故｡
49．（2020·江苏南通）洗发后，小丽站在镜前使用电吹风吹头发｡
(1)她发现镜面起雾，雾的形成是_____现象，该过程要_____热量，擦干镜子后，小丽看到镜子中自己等大的_____像｡
(2)电吹风简化电路如图，旋转扇形开关S，实现断开､冷风热风的转换，已知吹冷风时的功率为100W，R=48.4Ω，若家中只有电吹风工作，她用冷风､热风挡交替使用5mim，标有“1200imp/kW･h”的电能表指示灯闪烁90次，则电吹风消耗_____J的电能，使用热风挡的时间为_____ min｡

【答案】     液化     放     虚     2.7×105     4
【详解】(1)空气中的热的水蒸气遇到冷的镜面液化为液态的小水滴附着在镜面上形成雾，此过程放热。
平面镜成的像是反射光线的反向延长线会聚于一点形成的，所以，擦干镜子后，小丽看到镜子中自己等大的虚像｡
(2)根据题意知道，电路消耗1kW•h电能，指示灯闪烁1200次，工作指示灯闪烁了90次消耗的电能

由知道，电热丝的功率

即吹热风时的功率
P热=100W+1000W=1100W
设热风档时间为t1 ，则冷风档时间为
t2 =300s-t1
由 知道，
P热 t1 +P冷 （300s-t1）=2.7×105 J
解得使用热风档时间
t1=240s=4min
50．（2020·江苏南京）有一款平面镜防雾膜，膜内装有电热丝，将它贴在镜的背面并通电，利用电流的______效应，可防止水蒸气在镜面上______（填物态变化名称），如图所示。防雾膜的规格是2W/dm2，一块面积为30dm2的防雾膜正常工作10min消耗的电能是______J。小明站在镜前0.6m处，他在镜中的像和他相距______m。

【答案】     热     液化     3.6×104     1.2
【详解】膜内装有电热丝，将它贴在镜的背面并通电，电能转化为内能，利用电流的热效应，可以防止水蒸气遇到镜面液化形成小水珠。
一块面积为30dm2的防雾膜正常工作10min消耗的电能
W=2W/dm2×30dm2×10×60s=3.6×104J
小明站在镜前0.6m处，由平面镜成像的特点可知像和物到平面镜的距离是相等的，他在镜中的像和平面镜之间的距离为0.6m，他在镜中的像和他相距
0.6m+0.6m=1.2m

三、作图题
51．（2022·江苏镇江）请用笔画线代替导线，将开关和灯泡正确连入家庭电路。

【答案】
【详解】开关要控制火线，火线进入开关，再进入灯泡顶端的金属点，零线直接接入灯泡的螺旋套，如下图所示：

52．（2022·江苏南通）如图，请用笔画线代替导线，将三孔插座、开关和电灯分别接入电路。

【答案】
【详解】由图知，中间线与三孔插座左孔连接的应该是零线，下方与大地连接的应该是地线，则上方的应该是火线。
（1）三孔插座的接法：上孔接地线，左孔接零线，右孔接火线。
（2）灯泡的接法：火线先进入开关，再进入灯泡顶端的金属点，零线直接接在灯泡的螺旋套上，这样在断开开关时能切断火线，接触灯泡不会发生触电事故。
接线如图所示：

53．（2020·江苏常州）请以笔画线代替导线，将三线插座、开关控制的电灯接入电路。

【答案】
灯泡的接法：火线进入开关，再进入灯泡顶端的金属点；零线直接接入灯泡的螺旋套。三孔插座的接法：上孔接地线；左孔接零线；右孔接火线。
【详解】灯泡接法：开关要接在火线和灯之间，这样在断开开关能切断火线，接触灯泡不会发生触电事故。三孔插座的接法：上孔接地线；左孔接零线；右孔接火线。如图所示

54．（2020·江苏扬州）如图，只闭合开关S，风扇M工作；只闭合开关S1，灯泡和风扇M都不工作；同时闭合开关S，S1风扇M和灯泡都工作。请用笔画线代替导线把电路连接完整。

【答案】
【详解】由题知，只闭合开关S，风扇能单独工作，灯和风扇为并联；若只闭合开关S1，灯泡不亮，由此可知S1在灯所在支路上，S在干路上，如图所示：

55．（2020·江苏苏州）如图，请把节能灯正确接人到家庭电路中。

【答案】
【详解】火线先进入开关，再进入灯泡顶端的金属点，零线直接接入灯泡的螺旋套，如图所示：
。
四、计算题
56．（2022·江苏徐州）如图所示电路，电源电压不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器。闭合开关，将滑片P移到最右端时，R2两端的电压为5V，电流为0.1A；将滑片P移到另一位置时，R1两端的电压为6V，R2的功率为0.4W。求：
（1）滑动变阻器R2的最大阻值；
（2）电源电压。

【答案】（1）50Ω；（2）8V
【详解】解：（1）由题意可知，闭合开关，将滑片P移到最右端时，R2接入电路中的电阻最大，此时R2两端的电压为5V，电流为0.1A，根据欧姆定律可知，滑动变阻器R2的最大阻值为

（2）由电路图可知，R1、R2串联。当滑片在最右端时，根据串联电路电压特点可得，电源电压为
U=5V+0.1A×R1①
将滑片P移到另一位置时，电路中的电流为

由于R2的功率为0.4W，所以此时R2两端的电压为

根据串联电路电压特点可得，此时电源电压为
②
联立①②，解得U=8V。
答：（1）滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω；
（2）电源电压为8V。
57．（2022·江苏宿迁）寒假某物理实践小组的同学到养老院看望老人时，了解到由于气温低老人坐在马桶上时感觉不太舒适，实践小组的同学返回后在学校和家长的支持下便利用所学的知识设计了一款适宜老人使用的简易马桶圈加热器，计划通过“众筹”项目向厂家定制生产，其电路如图所示，定值电阻R1和R2表示电热丝，R2的阻值为3300Ω，有高温档和低温档两种加热功能，低温档功率为11W，当它接入电压为220V的家庭电路正常工作时：
（1）S1接a、b哪个端点时为低温档？低温档加热时的电流？
（2）求R1的阻值及加热器高温档时的功率；
（3）高温档工作10min，最多可使马桶圈温度升高多少℃？[设电热丝放出热量70%被马桶圈吸收，马桶圈的质量为1kg，马桶圈材料的比热容为0.44×103J/(kg·℃)]

【答案】（1）a ，0.05A；（2）44W；（3）42℃
【详解】解：（1）根据公式P=UI可知，电压220V不变时，电路中电流越小功率越小，因此当S1接a，R1和R2串联时，电路中电阻较大，电流较小，加热器处于低温档；由题意可知，低温档的电功率为11W，则低温档时电路中的电流

（2）当S1接a时，电热器处于低温档，此时R1和R2串联，根据可得

则

当S闭合，S1接b时，电路中只接入R1，电路处于高温档，此时的功率

（3）高温档工作10min电热丝产生的热量
W=P高t=44W×10×60s=2.64×104J
电热丝放出热量的70%被马桶圈吸收，故有

即

最多可使马桶圈升高的温度

答：（1）S1接a端点时为低温档，低温档加热时的电流是0.05A；
（2）R1的阻值是1100Ω，加热器高温档的功率是44W；
（3）高温档工作10min，最多可使马桶圈温度升高42℃。
58．（2022·江苏泰州）在估测电水壶实际功率的活动中，小明所用电能表表盘如图所示，他先断开电路中所有用电器的开关，再在电水壶中加入质量为0.5kg的水，测得水的初温为20℃，小明给电水壶通电2min，电能表的转盘恰好转20转，测得此时水温为60℃。[]求：
（1）水吸收的热量；
（2）电水壶的实际功率；.
（3）电水壶的加热效率。

【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】解：（1）由可知，水吸收的热量为

（2）电能表上标有的表示每消耗的电能，电能表的转盘转600转，则电能表的转盘恰好转20转，消耗的电能为

由可知，电水壶的实际功率为

（3）由可知，电水壶的加热效率为

答：（1）水吸收的热量为；
（2）电水壶的实际功率为；.
（3）电水壶的加热效率为。
59．（2022·江苏苏州）在如图甲所示的电路中，电源电压不变，R的阻值为8Ω，灯泡L的电流随电压变化的关系如图乙所示。闭合开关，灯泡L两端的电压为8V。求：
（1）电源电压；
（2）将图甲中的R换成和L一样的灯泡，10s内一个灯泡消耗的电能；
（3）将图甲中R和L由串联改为并联，整个电路的电功率。

【答案】（1）12V；（2）27J；（3）25.2W
【详解】解：（1）由图乙可知，当灯泡两端的电压
UL＝8V
此时
IL＝0.5A
根据公式U＝IR可知此时电阻R两端的电压
UR＝IRR＝0.5A×8Ω＝4V
根据串联电路中电压的规律可知电源电压为
U＝UL＋UR＝8V＋4V＝12V
（2）将R换成L后，相当于两个型号规格一样的灯泡串联一起，根据串联电路中电压的规律可知灯泡L两端的电压为

由图乙可知，当灯泡两端的电压为6V时，通过灯泡的电流
I'L＝0.45A
根据公式W=UIt可知一个灯泡10s内消耗的电能为
W'L＝U'LI'Lt＝6V×0.45A×10s＝27J
（3）将电阻R与灯L并联，根据并联电路中电压的规律可知，灯L两端的电压为12V，由图乙可知，当灯L两端的电压为12V 时，通过灯泡的电流为
I2L＝0.6A
由欧姆定律得，通过电阻R的电流为

根据并联电路中电流的规律可知，总电流
I＝I"L＋IR＝0.6A＋1.5A＝2.1A
所以整个电路消耗的电功率为
P总＝UI＝12V×2.1A＝25.2W
答：（1）电源电压为12V；
（2）将图甲中的R换成和L一样的灯泡，10s内一个灯泡消耗的电能为27J；
（3）将图甲中R和L由串联改为并联，整个电路消耗的电功率为25.2W。
60．（2022·江苏扬州）如图所示为某款电热水龙头电路图，a、b、c、d为四个固定触点，绕O点转动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P置于不同位置时，有冷水、温水和热水三种状态，正常工作时出温水的电功率为1100W，出热水的电功率为2200W。
（1）求出温水时电路中的电流；
（2）求出热水时2分钟内消耗的电能；
（3）若水龙头只能出冷水和温水，电路可能存在的故障。（写出一条即可）

【答案】（1）5A；（2）264000J；（3）电阻R2断路了
【详解】解：（1）根据公式P=UI可知，出温水时电路中的电流为

（2）根据电能公式W=Pt可知，出热水2分钟消耗的电能为
W=P热t=2200W×2×60s=264000J
（3）根据题意可知，当金属触片P接c、d时，R1 、R2并联接入电路时，此时电路的总电阻最小，电流电流最大，出热水；当金属触片P接b、c时， R1单独接入电路，此时电路电阻大，电流小，出温水，当金属触片P接a、b时，电路处于断开状态时，出的是冷水，所以若水龙头只能出冷水和温水，那么可能是电阻R2断路了。
答：（1）求出温水时电路中的电流为5A；
（2）求出热水时2分钟内消耗的电能为264000J；
（3）若水龙头只能出冷水和温水，电路可能存在的故障电阻R2断路了。
61．（2022·江苏连云港）在一次综合实践活动中，小明制作了一个简单的保温箱，其工作原理如图所示。热敏电阻、定值电阻和电磁继电器组成保温箱的控制电路。热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，当箱内温度达到100℃时，电磁铁吸合衔铁，使触点A脱开触点改与触点接触，当箱内温度低于50℃时电磁铁松开衔铁，触点A再次与触点接触。当触点A先后与触点、接触时，电流表的示数分别为和。求：
（1）电阻和的阻值；
（2）保温箱加热时工作电路的功率；
（3）保温箱保温工作电路消耗的电能。

【答案】（1），；（2）；（3）
【详解】解：（1）当触点A与触点接触时，被短路，此时只有连接在电路中，保温箱处于加热状态，电阻R1的阻值

当触点A与触点接触时，和串联，此时保温箱处于保温状态，电路的总电阻

由串联电路电阻的规律可知的阻值

（2）保温箱加热时工作电路的功率

（3）保温箱保温工作电路消耗的电能

答：（1）电阻的阻值是，的阻值是；
（2）保温箱加热时工作电路的功率是；
（3）保温箱保温工作电路消耗的电能是。
62．（2021·江苏常州）如图所示的电路中，电源电压恒定，R1=8Ω，滑动变阻器R2标有“20Ω，1A”的字样，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V，断开开关S2，闭合开关S、S1，电流表示数为0.5A，电压表示数为2V，灯泡L正常发光，问：
（1）电源电压有多大？
（2）灯泡L的额定功率有多大？
（3）断开开关S1，闭合开关S、S2，在不损坏电路元件的前提下，R2接入电路的阻值范围？

【答案】（1）6V；（2）1W；（3）2~8Ω
【详解】解：（1）断开开关S2，闭合开关S、S1，L和R1串联，电流表测电流，电压表测L电压，灯泡L正常发光，所以灯额定电压2V，R1电压为
U1=I1R1=0.5A×8Ω=4V
总电压
U=4V+2V=6V
（2）灯泡L的额定功率
PL=ULI1=2V×0.5A=1W
（3）断开开关S1，闭合开关S、S2，R2和R1串联，电流表测电流，电压表测R2电压，当电流为最大值0.6A时，R2接入电路的阻值最小，为

电压表示数为3V时，R2接入电路的阻值最大，R1电压
U1'=U-U3=6V-3V=3V
两电阻分压相同，此时R2电阻应该和R1相同，为8Ω，R2接入电路的阻值范围2~8Ω。
答：（1）电源电压6V；
（2）灯泡L的额定功率1W；
（3）R2接入电路的阻值范围2~8Ω。
63．（2021·江苏宿迁）新冠疫情期间，进入校园人员要受体温检测，电子体温计是方便快捷的测温仪器，小华与小明从网上查阅说明书得知，电子体温计的探测是热敏电阻，他们买来两个相同的热敏电阻R，放入各自准备的恒温箱内（虚线所示），通过调节恒温箱内的温度，测量热敏电阻在不同温度时的阻值，小华使用阻值为100Ω的电阻R1等器材设计了如图甲所示电路，将实验数据记录于表一中，小华对表一中的数据深感疑惑，老师告诉他，他使用的是实验室中的恒流电源（提供恒定电流的电源），小明则利用恒压电源（提供恒定电压的电源）和定值电阻R2等器材设计了如图乙所示的电路，并将实验数据记录于表二中，回到教室，才发现没有记录电源的电压和R2的阻值。
表一：
t/℃
32
…
…
42
U2/V
2


2
U/V
14


10

表二：
t/℃
32
…
…
42
U1/V
9


8

（1）求热敏电阻分别在32℃和42℃时的阻值；
（2）在表格中记录的温度围内，求小华设计的电路消耗电功率的最大值；
（3）求小明设计的电路中恒压电源的电压和定值电阻R2的阻值。


【答案】（1）600Ω；400Ω；（2）0.28W；（3）12V；200Ω
【详解】解：（1）根据题意知道，小华使用的是实验室中的恒流电源，由表一知道，32℃时电路的电流

此时热敏电阻两端的电压是
U热敏=14V-2V=12V
热敏电阻的阻值

当42℃时的热敏电阻的阻值

（2）由于使用的是实验室中的恒流电源，所以，电压最大时小华设计的电路消耗电功率的有最大值，且为
P最大=U最大I =14V×0.02A  =0.28W
（3）由串联电路电压的关系知道，在小明设计的电路
①
代入数据得

解得定值电阻R2的阻值R2=200Ω，由①解得U=12V。
答：（1）热敏电阻分别在32℃和42℃时的阻值分别是600Ω和400Ω；
（2）小华设计的电路消耗电功率的最大值是0.28W；
（3）小明设计的电路中恒压电源的电压是12V和定值电阻R2的阻值是200Ω。
64．（2021·江苏）如图，电路中电源电压恒定，小灯泡L的额定电压为6V，滑动变阻器R1标有“200Ω 1A”，电压表量程为0～5V。只闭合开关S2，当R1的滑片P移至最左端时，小灯泡恰好正常发光，此时电流表示数为0.5A；再闭合S1，电流表的示数变为0.8A。求：
（1）灯泡的额定功率；
（2）电阻R2的阻值；
（3）只闭合S1，当电路总功率最小时R1接入电路的阻值。

【答案】（1）3W；（2）20Ω；（3）100Ω
【详解】解：（1）只闭合开关S2，当R1的滑片P移至最左端时，则电路为小灯泡的简单电路；此时，小灯泡恰好正常发光，则电源电压等于小灯泡的额定电压6V。小灯泡的额定功率为

（2）电阻R2两端电压为

通过电阻R2的电流

电阻R2的阻值

（3）只闭合S1，则R1、R2串联。当电压表示数为5V时，R1接入电路的阻值最大；此时，R2两端电压为

电路中电流为

R1接入电路的阻值为

答：（1）灯泡的额定功率为3W；
（2）电阻R2的阻值为20Ω；
（3）只闭合S1，当电路总功率最小时R1接入电路的阻值为100Ω。
65．（2021·江苏）如图所示电路，开关S断开时，电阻R2两端的电压为2V，功率为1W；开关S闭合时，电阻R1的功率为4.5W。求：
（1）开关S断开时，通过R2的电流；
（2）R1的阻值。

【答案】（1）0.5A；（2）2Ω或8Ω
【详解】解：（1）开关S断开时，R1与R2串联，R2两端的电压为2V，功率为1W，则通过R2的电流为
I=0.5A
（2）设电源电压为U，当开关S断开时，根据串联电路总电压等于各分电压之和，有
U=0.5A×R1+2V……①
开关S闭合时，电路为R1的简单电路，电阻R1的功率为4.5W，根据P=有
4.5W=……②
由①②解得
，
即R1的阻值可能为2Ω，也可能为8Ω。
答：（1）开关S断开时，通过R2的电流为0.5A；
（2）R1的阻值可能为2Ω，也可能为8Ω。
66．（2021·江苏泰州）如图是一款煲汤用的电热锅工作原理的简化电路图，该电热锅有两挡，分别是高温挡和保温挡。R1与R2均为电热丝，R1的阻值为66Ω，S1为温控开关，保温挡时的总功率是440W。求：
（1）保温挡时电路中的电流；
（2）高温挡时的电功率；
（3）若该电热锅煲汤时，高温挡工作0.5h，保温挡工作1h，则在此过程中消耗的电能是多少kW·h。

【答案】（1）2A；（2）1100W；（3）0.99kW·h
【详解】解：（1）两开关都闭合，为简单电路，只闭合S，为串联电路，电阻较大，根据，两开关都闭合为高温，只闭合S为保温，保温挡时电路中的电流

（2）R2阻值为

高温挡时的电功率

（3）此过程中消耗的电能是

答：（1）保温挡时电路中的电流2A；
（2）高温挡时的电功率1100W；
（3）此过程中消耗的电能是0.99kW·h。
67．（2021·江苏苏州）小明为宠物保温箱设计了一个电加热器，其内部电路如图所示，S为旋转型开关，通过旋转开关S，可实现从低温到中温、高温的转换，保温箱及加热器的部分参数如表所示，求：
（1）保温箱内空气温度从10℃升高到32℃需要吸收的热量；
（2）电加热器电路中R2的阻值；
（3）要完成（1）中的升温要求，至少需要的加热时间。

物理量
参数
加热器
工作电压
220V
中温档功率
110W
低温档功率
44W
电阻R3
440Ω
加热效率η
80%
保温箱
空气质量m
1.5kg
空气比热容c




【答案】（1）2.64×104J；（2）440Ω；（3）150s
【详解】（1）保温箱内空气温度从10℃升高到32℃需要吸收的热量为

（2）当旋转开关同时接通2、3接线柱时，R1被短路，则有

电加热器电路中R2的阻值为

（3）当旋转开关同时接通3、4接线柱时，R2、R3并联在电源两端，电阻R3的功率为

高温功率为

根据公式可得，要完成（1）中的升温要求，至少霜要的加热时间为

答：（1）保温箱内空气温度从10℃升高到32℃需要吸收的热量为2.64×104J；
（2）电加热器电路中R2的阻值为440Ω；
（3）要完成（1）中的升温要求，至少需要的加热时间为150s。
68．（2020·江苏徐州）如图所示电路，电源电压恒为15V，定值电阻R为10Ω。
(1)求电路中的电流；
(2)在电路中和定值电阻R串联接入一个额定功率为5W的灯泡，灯泡恰好正常发光，求灯泡的额定电压。

【答案】(1)1.5A；(2)5V或10V
【详解】(1)电路中的电流为

(2)在电路中和定值电阻R串联接入一个额定功率为5W的灯泡时，则电路中的总电阻为

电路中的电流为

由于灯泡正常工作，则根据可知，通过灯泡的电流为

联立上式，解得：RL=5Ω或20Ω。
当RL=20Ω时，通过灯泡的电流为

此时灯泡电功率为

当时，通过灯泡的电流为

此时灯泡电功率为

所以两个阻值都符合题意，则根据可得，当RL=20Ω时，灯泡的额定电压为

当时，灯泡的额定电压为

答：(1)电路中的电流为1.5A；
(2)灯泡的额定电压为5V或10V。
69．（2020·江苏宿迁）在测量标有“3.8V”灯泡L的额定功率时，为了使电压表读数更精确，电路设计如图所示，已知电源电压恒为5V，电压表有“0∼3V”与“0∼15V”两个量程，滑动变阻器最大阻值为20Ω。闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P使灯泡L正常发光，此时电流表示数为0.3A。
(1)求灯泡L的额定功率。
(2)当灯泡L正常发光时，求滑动变阻器在10s内消耗的电能。
(3)若仅将灯泡L更换为5Ω的定值电阻R，其余电路元件及连接均不变，闭合开关后，在保证电路安全的前提下，求电阻R的最小功率。

【答案】(1)1.14W；(2)3.6J；(3)0.8W
【详解】(1)灯与变阻器串联，电压表测变阻器两端的电压，电流表测电路的电流，调节滑动变阻器的滑片P使灯泡L正常发光，灯两端的电压为额定电压，此时电流表示数为0.3A，灯的额定功率为
P=UI=3.8V×0.3A=1.14W
(2)灯泡L正常发光时，由串联电路电压的规律，变阻器的电压为
U滑=U-UL=5V-3.8V=1.2V
滑动变阻器在10s内消耗的电能
W=U滑It=1.2V×0.3A×10s=3.6J
(3)灯的额定电压为3.8V，这时变阻器的电压为1.2V，为了使电压表读数更精确，故电压表选用小量程，当电压表示数最大为3V时，由串联电路电压规律，R的最小电压
U小=5V-3V=2V
电阻R的最小功率
P小=
答：(1)灯泡L的额定功率为1.14W；
(2)当灯泡L正常发光时，滑动变阻器在10s内消耗的电能为3.6J；
(3)若仅将灯泡L更换为5Ω的定值电阻R，其余电路元件及连接均不变，闭合开关后，在保证电路安全的前提下，电阻R的最小功率为0.8W。
70．（2020·江苏扬州）如图所示电路中，电源电压不变，小灯泡L标有“3V  1.2W”的字样，、为定值电阻，，．当开关S闭合，S1、S2都断开时小灯泡L正常发光（不考虑温度对灯丝电阻的影响）。求：
(1)电压表的示数；
(2)当开关S，S1闭合，S2断开时，电流表的示数；
(3)当开关S、S1、S2都闭合时，整个电路消耗的电功率。

【答案】(1)6V；(2)0.64A；(3)8.1W
【详解】(1)当开关S闭合，S1、S2都断开时，灯泡与电阻串联，电压表测两端的电压，因串联电路中各处的电流相等，且小灯泡正常发光，所以电路中的电流

由可得，电压表的示数

(2)因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电源的电压

当开关S，S1闭合，S2断开时，电路为的简单电路，电流表测电路中电流，则电流表的示数

(3)当开关S、S1、S2都闭合时，与并联，因并联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路的总电阻

整个电路消耗的电功率

答：(1)电压表的示数为6V；
(2)当开关S，S1闭合，S2断开时，电流表的示数为；
(3)当开关S、S1、S2都闭合时，整个电路消耗的电功率为。
71．（2020·江苏淮安）如图所示为某养生壶的电路原理图，其中R1和R2，都是发热电阻。该壶有“加热”和“保温”两种工作状态。该壶铭牌上提供的部分信息如下表所示：

养生壶容量
2L
额定电压
220V
保温功率
200W
加热功率

R1阻值
44

(1)该壶允许装入水的最大质量是多少kg？（水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3）
(2)S1、S2闭合后，该壶在额定电压下工作时的发热功率是多少W？结合表格数据判断电路处于哪一种工作状态？
(3)R2阻值是多少Ω？
(4)用该壶加热2L的水，温度由50℃升高到100℃，水需要吸收多少J热量？该壶消耗的电能80%被水吸收，该过程需要消耗多少J电能？（水的比热容c水＝4.2×103J/（kg·℃）
【答案】(1) 2kg；(2) 1100W，电路处于加热状态；(3) 198Ω；(4) 4.2×105J，5.25×105J
【详解】(1)由表格数据可知，该壶允许装入水的最大体积
V＝2L＝2dm3＝2×10﹣3m3
壶允许装入水的最大质量
m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg
(2)由电路图可知，S1、S2闭合后，电路为R1的简单电路，由表格数据可知，R1＝44Ω，该壶在额定电压下工作时的发热功率
P1＝＝1100W
由1100W＞200W可知，电路处于加热状态。
(3)由电路图可知，S1闭合、S2断开时，R1与R2串联，电路的总电阻较大，由P=可知电功率较小，养生壶处于低温档，此时电路的总电阻
R＝＝242Ω
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R2阻值
R2＝R﹣R1＝242Ω﹣44Ω＝198Ω
(4)用该壶加热2L的水，温度由50℃升高到100℃，水需要吸收的热量
Q吸＝c水m(t﹣t0)＝4.2×103J/(kg·℃）×2kg×(100℃﹣50℃)＝4.2×105J
该过程需要消耗的电能
W＝＝5.25×105J
答：(1)该壶允许装入水的最大质量是2kg；
(2)S1、S2闭合后，该壶在额定电压下工作时的发热功率是1100W，电路处于加热状态；
(3)R2阻值是42Ω；
(4)用该壶加热2L的水，温度由50℃升高到100℃，水需要吸收4.2×105J的热量，该壶消耗的电能80%被水吸收，该过程需要消耗5.25×105J的电能。
72．（2020·江苏盐城）如图甲所示为某电烤箱的内部简化电路，S1为自动控制开关，R1和R2均为电热丝，图乙是电烤箱正常工作时电流随时间变化的图像。求：

(1)低温挡工作时的功率；
(2)电热丝R2的阻值；
(3)15min内R1消耗的电能。
【答案】(1)1320W；(2)55Ω；(3)0.33kW·h
【详解】(1)由图可知，闭合开关S，只有R1的简单电路，电路中的电阻较大，由P=可知电功率较小，处于低温挡，当S和S1闭合时，两个电阻并联，电路中的总电阻较小，由P=可知电功率较大，处于高温挡，由P=UI可知，电压不变，低温挡时，通过电路的电流较小，由图乙可知，低温挡时的电流是6A，低温挡工作时的功率
P低=UI低=220V×6A=1320W
(2)由图乙可知，低温挡时只有R1的简单电路，低温挡时的电流是6A，通过R1的电流是6A，高温挡时的总电流是10A，高温挡两个电阻并联，由并联电路的特点可知通过R1的电流不变，由并联电路电流的规律可知通过R2的电流
I2=I-I1=10A-6A=4A
电热丝R2的阻值
R2==55Ω
(3)15min内R1消耗的电能
W1=UI1t=220V×6A×15×60s=1.188×106J=0.33kW·h
答：(1)低温挡工作时的功率是1320W；
(2)电热丝R2的阻值是55Ω；
(3)15min内R1消耗的电能是0.33kW·h。
73．（2020·江苏连云港）连云港兴起的“厕所革命”极大地提升了市民的生活品质。为解决冬天如厕时马桶座冰冷的问题，某兴趣小组为一公厕设计了简易电热马桶座，其电路如图所示，定值电阻R1和R2为两电热丝，单刀双掷开关S2可接a或b。已知电阻R2 =550Ω，所加电源电压为220V。当S1闭合，S2接a时，电路发热的功率为22W。

(1)求R1的阻值；
(2)分别求出①S1断开、S2接a；②S1闭合、S2接b两种情况下电路的发热功率。
(3)小明同学对此电路设计进行评估，发现该电路一直处于工作状态，不利于节能环保，建议在电路中增加定时开关。老师认为该电路设计还有不足，请你指出所存在的不足。
【答案】(1)2200Ω；(2)17.6W，110W；(3)见解析
【详解】(1)当S1闭合，S2接a时，只有R1接入电路，R1的阻值
R1==2200Ω
(2)①S1断开、S2接a时，两个电阻串联，电路的发热功率

②S闭合，S2接b时，两个电阻并联，R1的发热功率

R2的发热功率

电路的发热功率
P总=P1+P2=88W+22W=110W
(3)当S1断开、S2接a时，电路消耗的功率为17.6W，该挡位电路消耗的功率与另一挡位22W相差不大，没有实际意义。建议根据需要改变R1和R2的阻值，使三个挡位电路的功率适当拉开差距。

五、实验题
74．（2022·江苏镇江）某小灯泡的额定电压为2.5V，图1是测量该灯泡额定功率的实验电路。

（1）请用笔画线代替导线，将电压表正确接入电路；( )
（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移至最 ___________端（选填“左”或“右”）；
（3）当电压表示数调至2.5V时，电流表示数如图2所示，小灯泡的额定功率为 ___________W；
（4）用图3所示电路来测量另一只额定电压为4V的小灯泡的额定功率；
①仅闭合S1，调节滑动变阻器R2滑片至某一位置，使电压表示数为4V；
②在保持 ___________的情况下，仅闭合S2，调节电阻箱R1使电压表示数为 ___________V，此时R1接入电路的阻值为20Ω；
③该小灯泡的额定功率为 ___________W。
【答案】  （1）       （2） 右    （3） 0.75    （4） 滑动变阻器R2滑片不动     4     0.8
【详解】（1）电压表与灯泡并联接入电路，如下图所示：

（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到阻值最大处，即最右端。
（3）电流表接入电路的是小量程，分度值为0.02A，示数为0.3A，小灯泡的额定功率
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W
（4）①仅闭合S1，灯泡和滑动变阻器串联接入电路，调节滑动变阻器R2滑片至某一位置，使电压表示数为4V，达到灯泡的额定电压，此时灯泡正常发光。
②在保持滑片位置不动的情况下，仅闭合S2，滑动变阻器和电阻箱串联接入电路，调节电阻箱R1使电压表示数为4V，此时电阻箱相当于正常发光的灯泡，此时R1接入电路的阻值为20Ω，即灯泡正常发光时阻值也为20Ω。
③该小灯泡的额定功率

75．（2022·江苏常州）实验室有三种小灯L红 、L绿、L蓝，通电时分别发出红、绿、蓝光。已知三种小灯通电时发光颜色不同，其他电学特征完全一致，小灯标有“额定电压2.5V”。
（一）小组同学测量任一小灯L0的额定功率。


（1）请在图甲中完成电路连接，要求：开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P置于A端_______；
（2）调节滑动变阻器展开测量，实验数据如表格所示。第⑤次实验操作时，电流表的示数如图乙所示为______A，则L0的额定功率为_________ W；
实验序号
①
②
③
④
⑤
电压表示数/V
0.5
1
1.5
2
2.5
电流表示数/A
0.02
0.06
0.12
0.2
—

（3）由表格数据可知，小灯L0的电阻具有的特点是：_________；
（4）继续调小滑动变阻器接入电路的电阻，L0发出强光之后很快熄灭，之后观察发现电流表无示数、电压表有示数，故障原因是L0发生________；
（二）小明利用多个小灯串联得到小彩灯，将其接在电压恒为24V的电源两端，则至少应将_________个小灯L0串联，小明打算在夜间用小彩灯为绿色植物幼苗提供照明、促进其生长，则组成小彩灯的小灯中不宜出现__________（选填“L红”“L绿”或“L蓝”）；
（三）有科普读物写道：“红、绿、蓝三种色光按不同比例混合，能得到任何一种其他颜色的视觉效果”；
（1）小华对此展开实验验证，请在图丙中完成电路连接_______，要求：顺时针转动电位器（旋钮式变阻器）的滑片，灯变亮；逆时针转动滑片，灯变暗。小华利用该电路验证了科普读物结论的正确性；

（2）小华还发现：同等强度的红、绿、蓝光混合在一起，能得到近似白光的视觉效果。由此小华设计了通电后能发出近似白光的灯泡，请在图丁中完成该灯泡内部的电路连接_________，该灯泡的额定电压为_________ V，额定功率为_________ W。
【答案】   （1）      （2） 0.3     0.75    （3） 见解析
     断路     10     L绿               7.5     2.25
【详解】（1）开关S闭合前，滑动变阻器的最大阻值接入电路中，即滑片在A端时，滑动变阻器最大阻值接入电路，所以电路图如图所示：

（2）由图乙可知，电流表的量程是0~0.6A，所以电流表的示数为0.3A。
小灯的额定电压是2.5V，此时电路中的电流是0.3A，则L0的额定功率
P=U5I5=2.5V×0.3A=0.75W
（3）由表格数据可知，第一次试验小灯L0的电阻

第二次试验小灯L0的电阻

第三次试验小灯L0的电阻

第四次试验小灯L0的电阻

第五次试验小灯L0的电阻

由表格数据可知，小灯L0的电阻具有的特点是未达到额定电压之前，小灯两端的电压增大，小灯的电阻逐渐减小。
（4）电流表无示数，说明电路中的故障类型是断路，电压表有示数，与电压表串联的电路没有故障，所以电路中的故障是小灯L0断路。
（二）根据串联电路分压规律可知，此时需要串联小灯的个数是

所以至少需要10个小彩灯。
绿色植物反射绿光，所以照明时不宜出现L绿。
（1）顺时针转动电位器（旋钮式变阻器）的滑片，灯变亮，即接入电路中的电阻变小，如图所示：

（2）同等强度的红、绿、蓝光混合在一起，通过三个灯泡的电流相等，所以三个小灯是串联的，如图所示：

三个灯泡串联在电路中，则灯泡的额定电压

串联电路中电流处处相等，则额定功率
P'=U'I5=7.5V×0.3A=2.25W
76．（2022·江苏宿迁）周末小红和小华在家长陪同下进行“综合实践活动”：
（1）小红利用图示电能表测量家中电水壶的实际功率。

①由表盘信息，家中接入电路的用电器总电流最大不能超过______A；
②电水壶接入电路必须使用______（选填“两孔”或“三孔”）插座防止因金属外壳带电而发生触电；
③小红将其它用电器全部关闭后，把电水壶接入电路，观察到电能表指示灯在2min内闪烁80次，则电水壶消耗的电能为______kW·h，实际功率为______W。
（2）小华利用吸管、铁丝、石蜡等物品自制了一支密度计，将自制密度计放到水中的情景如图甲所示，测得浸入的长度为H，放到另一液体中的情景如图乙所示，浸入的长度为h，用水、分别表示水和液体的密度，甲、乙两图中密度计所受浮力大小______（选填“>”“10Ω
因此为使L2正常发光，需用滑动变阻器Rx替换电路中的R1。
（4）①②由图可知，需将滑动变阻器R1调到最大值为10Ω，相当于定值电阻，闭合开关S，将S1拨向触点2触点，灯泡、滑动变阻器R1与滑动变阻器R2串联，电压表测灯泡两端的电压，调节滑动变阻器R2，使电压表的示数为U额，灯泡正常发光。再将开关S1拨向触点1，电路的连接方式不变，灯泡仍正常发光，此时电压表测灯泡和R1的总电压，则R1两端的电压为
UR1=U-U额
由欧姆定律可得通过R1的电流即灯泡正常发光时的电流
I额=I==
则灯泡L2的额定功率为
P额= U额I额=
即L2的额定功率表达式为
P额=
83．（2021·江苏泰州）小明和小华在实验室做如下两个电学实验：
（1）在探究“通过导体的电流与电阻的关系”实验中，小明所用的器材有：新干电池两节，5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻各一个，电流表电压表、“20Ω 1A”的滑动变阻器、开关各一个及导线若干；

①实验中小明将5Ω的电阻接入电路中，连接的电路上图所示，经检查发现有一根导线连接错误，请你在这根导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接法；( )
②改正错误后，将滑片调至______（选填“A”或“B”）端，闭合开关，调节滑动变阻器滑片至某一位置，使电压表示数为1.6V，读出电流表的示数并记录在表格中，将此时滑片的位置标记为M；
实验次数
电阻R/Ω
电流I/A
1
5
0.32
2
10
0.16
3
20
0.08

③接着将5Ω的电阻换为10Ω，调节滑动变阻器，使电压表示数仍为1.6V，读出对应电流表的示数并记录，此时滑片的位置在M的______（选填“左侧”或“右侧”）；
④最后小明换用20Ω的电阻继续进行实验并记录电流表的示数；分析表中数据，可得到的结论是：______；
（2）小华利用电源（电压恒定且未知）、电流表、电阻箱（0~999.9Ω）、铭牌不清楚的滑动变阻器、开关、单刀双掷开关各一个及导线若干，设计了如图乙所示电路，测出了额定电流为I额的小灯泡的额定功率请你帮助小华补全实验方案：

①闭合开关S1，将开关S2拨至1，调节电阻箱R1，使______，读出此时电阻箱接入电路中的阻值为R；
②仍闭合开关S1，将开关S2拨至2，只调节R2，使电流表示数为I额；
③在步骤②的基础上，将R1阻值调为0，R2的滑片______（填滑动变阻器滑片的位置变化情况），并读出电流表示数为I；
④则小灯泡额定功率的表达式为：P=______（用已知量和所测物理量的符号表示）；
⑤实验后小华发现，电路中只需将______和______互换位置，可以更简单地测出小灯泡的额定功率。
【答案】   （1）       B     右侧     导体两端电压一定时，导体电流与导体电阻成反比  （2）   电流表示数为I额     保持不动          R1     R2
【详解】（1）①探究“通过导体的电流与电阻的关系”实验，定值电阻要与滑动变阻器串联，电压表测定值电阻两端电压，如图所示：

②闭合开关前，滑动变阻器阻值调到最大，为B端。
③接着将5Ω的电阻换为10Ω，要使电压表示数仍为1.6V，根据串联分压，滑动变阻器电阻要调大，即向B端调，位置在M的右侧。
④根据数据可得实验结论为：导体两端电压一定时，导体电流与导体电阻成反比。
（2）①闭合开关S1，将开关S2拨至1，调节电阻箱R1，使灯泡正常发光，即使电流表示数为I额。
③利用等效替代法，R2滑片应保持不动，读出电流表示数I，以求得电源电压。
④闭合开关S1，将开关S2拨至1，调节电阻箱R1，使灯泡正常发光，读出此时电阻箱接入电路中的阻值为R，电源电压可表示为

将开关S2拨至2，只调节R2，使电流表示数为I额，可知R2阻值与RL相同，但R2不可读数，将R1阻值调为0，R2的滑片不动，并读出电流表示数为I，电源电压可表示为

联立两式可得

可求得

因此灯泡额定功率为

⑤将电阻箱R1、滑动变阻器R2交换位置，可测灯泡额定功率，闭合S1，将S2接1，调R2将电流表示数调为I额，将S2接2，调R1，使电流表示数调为I额，根据等效替代，R1可读数，此时的阻值R1为灯泡正常发光时的阻值，额定功率为

84．（2021·江苏）有一个阻值未知的定值电阻Rx（阻值6Ω~10Ω）和一个标有“0.3A”字样的小灯泡（阻值约为10Ω），要求测出Rx的阻值和小灯泡的额定功率。

（1）图甲是小明用伏安法测量Rx阻值的实物电路，电源电压恒为3V，滑动变阻器规格是“10Ω 2A”。
①甲图中有一根导线连接错误，请在该导线上画“×”，并在图上改正______（所画的导线不能交叉）。
②改正电路后，正确操作，当电压表示数为1.8V时，电流表的示数如图乙所示。则Rx阻值为______Ω。
（2）小华利用图丙所示实物电路测出了小灯泡的额定功率。电阻箱R0的规格是“0～999.9Ω”，电源电压约为6V。请在空白处填上适当内容。
①断开S2，闭合S1，调节电阻箱和滑动变阻器，直到______，记下此时电阻箱的阻值。
②断开S1，在M、N间接入一个元件后，正确操作可以完成测量任务，以下四个元件：
a.一根导线；b.5Ω电阻；c.30Ω电阻；d.电阻箱，其中符合要求的有______（填字母），操作过程中，______（选填“需要”或“不需要”）调节滑动变阻器。
【答案】   （1）     （2）  7.5     电流表示数0.3A     abd     不需要
【详解】（1）电流表应和待测电阻串联，电压表应和待测电阻并联，待测电阻和变阻器串联。

电流表小量程，分度值0.02A，电流0.24A，待测电阻为

（2）此时为串联电路，调节电阻箱和滑动变阻器，直到电流表示数0.3A，此时灯泡正常发光。
a、因导线电阻为0，小于灯泡正常工作的电阻（约10Ω），所以断开S1，在M、N间接入导线，不调节变阻器，闭合S2，变阻箱R0阻值调大，使电流表示数等于0.3A，利用等效替代法，此时电阻箱R0增加的电阻值等于灯泡正常工作时的电阻，可通过 计算灯泡电功率；
b、因5Ω定值电阻的阻值小于灯泡正常工作的电阻（约10Ω），所以断开S1，在M、N间接入5Ω定值电阻，不调节变阻器，闭合S2，变阻箱R0阻值调大，使电流表示数等于0.3A，利用等效替代法，此时电阻箱R0增加的电阻值与5Ω定值电阻的阻值之和等于灯泡正常工作时的电阻，可通过P=I2（+5Ω）计算灯泡电功率；
c、断开S1，在M、N间接入30Ω定值电阻，闭合S2，因电源电压约6V，即使滑动变阻器的接入电阻为0，电路中的电流约为

即不能求得灯泡的额定电功率；
d、断开S1，不调节变阻箱和变阻器，利用等效替代法，在M、N间接入一个电阻箱R，闭合S2，使电流表示数等于0.3A，此时新接入电阻箱电阻等于灯泡电阻，可通过P=I2R计算灯泡电功率。
综上所述，符合要求的是abd，同时不需要调节滑动变阻器。
85．（2021·江苏苏州）在“测量小灯泡的电功率”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，电源电压为4.5V。

（1）用笔画线代替导线，将电路连接完整______；
（2）连接好电路闭合开关后，发现灯泡不亮，检查电路发现电压表、电流表均有示数，则接下来的操作应是______；
（3）问题解决后，移动滑动变阻器滑片，当电压表示数为2.3V时，为了让灯泡正常发光，此时应将滑片向______（左/右）侧移动；
（4）当灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡额定功率为______W；
（5）下表是实验中测量的几组数据，其中一个电流数据有误，此数据为______；
U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
I/A
0.2
0.25
0.28

0.37

（6）要完成上述表中数据测量，实验中滑动变阻器的总阻值至少为______Ω；
（7）小明打算只利用两电表中的电流表来测量小灯泡的额定功率，他增加了一个阻值为10Ω的定值电阻R0和两个开关，设计了如图丙所示电路，请将电阻R0、电流表和灯泡的符号填入虚线框中便其能完成实验______。
【答案】  （1）       （2） 移动滑片，观察灯泡是否发光   （3）  右  （4）   0.75   （5）  0.37   （6）  17.5  （7）  
【详解】（1）在测量小灯泡的电功率时，所用的电路应是串联电路，而滑动变阻器上边的接线接任一端都可以，对变阻器接入电路的阻值大小无影响，而电压表应并联在小灯泡两端，所以电路连接如下：

（2）闭合开关，灯泡不亮，但电压表、电流表均有示数，说明电路中无断路，小灯泡也无短路，那么可能是滑动变阻器接入电路的阻值过大，造成电路中的电流过小。所以应移动滑片，观察灯泡的发光情况。
（3）小灯泡的额定电压为2.5V，而电压表示数为2.3V时，比小灯泡的额定电压小，据串联电路的分压特点，应移动滑片让变阻器接入电路的阻值变小，分去的电压变小，直到电压表的示数为2.5V。所以应向右移动滑片。
（4）由图乙知，电流表的量程为0~0.6A，分度值为0.02A，示数为0.3A。那么小灯泡的额定功率
P=ULI=2.5V×0.3A=0.75W
（5）由表格数据知，前四组对应的电压与电流的比值分别为5、6、7.1、8.4，即电压增大时，电压与电流的比值也增大，而第五组数据中电压与电流的比值为8.1，比8.4小，那么此组数据的电流0.37A有误。
（6）实验探究中，当电压表的示数最小时，即小灯泡两端的电压最小时，变阻器分去的电压最大，此时变阻器接入电路的阻值最大为

所以实验中变阻器的总阻值至少为17.5Ω。
（7）按题意，应将定值电阻与小灯泡并联后再与滑动变阻器串联在电路中，通过两个开关的通断来控制电流表所测量的电流。当开关S1断开、S2闭合时，电流表测定值电阻R0支路的电流，调节变阻器的滑片，让电流表的示数为0.25A，则小灯泡两端的电压
U1=I1R0=0.25A×10Ω=2.5V
保持滑片位置不变，将开关S2断开、S1闭合，此时电流表测干路的电流，记下电流表的示数为I总，据并联电路的电流特点，可求得通过小灯泡的电流，然后据P=UI求出小灯泡的额定功率，所以作图如下：

86．（2021·江苏连云港）在“测定额定电压为2.5V小灯泡电功率”的实验中，电源电压保持不变。
（1）请你用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整（导线不得交叉）；( )

（2）实验时，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，电压表无示数，电流表有示数，则故障可能是______；
（3）故障排除后，闭合开关将滑动变阻器滑片P移至某处时，电压表示数如图甲所示，若想测量小灯泡的额定功率应将滑动变阻器滑片P向______端（选填“左”或“右”）移动，直到电压表的示数为2.5V。此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为______W；
（4）在该实验结束后，将小灯泡换成一个定值电阻，还可探究______的关系（选填“A”或“B”）。
A．电流与电阻    B．电流与电压
【答案】   （1）    （2）   小灯泡短路    （3） 右     0.75  （4）   B
【详解】（1）由于小灯泡的额定电压为2.5V，所以，电压表选用0~3V的量程，将电压表并联在小灯泡两端，如下图

（2）灯泡不亮，可能是断路，或灯泡短路，但电流表无示数，则说明电路断路；电压表有示数，说明电压表与电源两极相连，即电压表并联电路之外的电路不存在断路，故障为小灯泡断路。
（3）由图甲知道，电压表量程是0～3V，最小分度值是0.1V，电压表示数是0.5V＜2.5V；要使灯泡正常发光，应向右移动滑动变阻器的滑片，减小滑动变阻器接入电路的阻值，使灯泡两端的电压增大，同时眼睛观察电压表的示数，直到电压表示数等于灯泡额定电压2.5V为止。
由图乙知道，电流表量程是0～0.6A，最小分度值是0.02A，电流表示数是0.3A，灯泡额定功率
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W
（4） A．研究电流与电阻的关系，需要控制电压不变，改变定值电阻的大小，由于只有一个电阻，不能探究电流与电阻的关系，故A不符合题意；
B．研究电流与电压关系时，要控制电阻大小不变，故在该试验后把小灯泡换成一个定值电阻，还可探究电流与电压的关系，故B符合题意。
故选B。
87．（2020·江苏镇江）小华用图1所示电路来测量小灯泡的电功率（部分器材的规格已标明）

(1)图1是小华正准备接入最后一根导线（图中虚线所示）时的实验电路。请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处∶①____；②____｡
(2)闭合开关进行实验，小华发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数始终为3V，而电流表示数始终为零，已知仅导线发生故障，则图1中导线____（选填“①”､“②”或“③”）发生了____ （填写故障名称）
(3)小华进行了六次实验，记录实验数据并在U-I图像中描点，得到小灯泡两端的电压与电流的关系图像如图2所示，则根据记录的数据和图像可知∶
①小灯泡的额定功率为____W｡
②实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为____
A．5Ω  2A          B．10Ω   2A    C．20Ω   1A     D．30Ω  1A
(4)实验结束后，小华继续对滑动变阻器两端电压与通过它的电流关系进行了探究，则他画出的U-I图像应为图3中的虚线____（选填“①”､“②”或“③”），你选择的依据是____｡
【答案】   （1）  ①开关未断开     ②滑动变阻器滑片未移至阻值最大端左端    （2） ①     断路    （3） ①0.75     ②D    （4） ①     “小灯泡和滑动变阻器两端电压之和保持不变”或“小灯泡两端电压变化量和滑动变阻器两端电压变化量始终相等”
【详解】(1)连接电路时为了保护电路，开关应断开，滑动变阻器滑片要滑到阻值最大处，所以图中在器材操作上存在的两个不妥之处∶①开关未断开；②滑动变阻器滑片未移至最左端（阻值最大处）。
(2)闭合开关进行实验，小华发现无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数始终为3V，而电流表示数始终为零，已知仅导线发生故障，则图1中导线①发生了断路。
(3)根据记录的数据和图像可知∶①当小灯泡两端的电压为额定电压2.5V时，通过小灯泡的电流为0.3A，所以小灯泡的额定功率为
P额=U额I额=2.5V×0.3A=0.75W
②当小灯泡两端的电压为0.5V时，电流为0.1A，所以此时滑动变阻器两端的电压为
U滑=U-U灯=3V-0.5V=2.5V
此时滑动变阻器的阻值为
R===25Ω
所以实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为D.30Ω  1A。
(4)实验结束后，小华继续对滑动变阻器两端电压与通过它的电流关系进行了探究，则他画出的U-I图像应为图3中的虚线①，选择的依据是“小灯泡和滑动变阻器两端电压之和保持不变”或“小灯泡两端电压变化量和滑动变阻器两端电压变化量始终相等”。

六、综合题
88．（2020·江苏镇江）如图所示，电源电压为6V，R为“30Ω  0.25A”滑动变阻器，R1为“10Ω 0.3A”电阻，R2为“20Ω 0.4A”电阻，电压表量程为0~3V。①闭合S1和S2，断开S3时，调节R，使其接入电路的阻值为10Ω，此时电路消耗的电功率为______W；②断开S1，闭合S2、S3，调节R，使电压表的示数为1V，则R接入电路的阻值为______Ω；③闭合所有开关，在保证电路安全的前提下，电阻R2消耗的电功率范围为______｡

【答案】     1.2     6     0.45W～1.25W
【详解】闭合S1和S2，断开S3时，调节R，使其接入电路的阻值为10Ω，电源电压为6V，电路中R和R2串联，此时电路消耗的电功率为

断开S1，闭合S2､S3，调节R，此时R、R1和R2串联，使电压表的示数为1V，则加在R1和R2两端的电压为5V，电路中的电流为

则R接入电路的阻值为

闭合所有开关，R1被短路，滑动变阻器与R2串联，因为串联电路中各处的电流相等，且滑动变阻器允许通过的最大电流为0.25A，电阻R2允许通过的最大电流为0.4A，所以电路中的最大电流为0.25A，此时R2消耗的最大电功率
P2最大=I最大2R2=(0.25A)2×20Ω=1.25W
电压表的能测量的最大值为3V，所以加在R2两端的最小电压为3V，此时电阻R2消耗的电功率最小为

所以，闭合所有开关，在保证电路安全的前提下，电阻R2消耗的电功率范围为0.45W～1.25W。