資源簡介

第十五章電功和電熱
綜合素質評價
一、選擇題(每題3分，共30分，每題只有一個選項正確)
1. 下列關于常用家用電器的功率不正確的是(　　)
A．照明燈泡約20 W B．吸塵器約300 W
C．電視機約1 000 W D．空調約1 200 W
2．老王的手機正常使用時功率為2 W，手機電池的銘牌上標有“5 V　4 000 mA·h”的字樣。如果他在電池電量剩余30%時，立刻插上30 W的充電器，并持續正常使用，直到電量充滿，他這次給手機充電的時間是(　　)
A．0.5 h B．0.47 h C．0.4 h D．0.52 h
3．小德家有電烤箱和電飯鍋各一個，將它們正常工作1 h的用電費用繪制成了如圖所示的柱狀圖。下列判斷正確的是(　　)
A．電烤箱正常工作時兩端的電壓較高
B．正常工作時它們做功一樣快
C．電烤箱正常工作時通過的電流大
D．一個月內，電烤箱的用電費用一定多
4．安全用電，人人有責。關于家庭電路和安全用電，下列說法不正確的是(　　)
A．不可以將電動自行車推入室內或樓道內充電
B．了解家庭電路中總開關位置，學會在緊急情況下斷開總開關
C．使用測電筆檢查電路時，手不能觸碰到測電筆的金屬筆尖
D．家庭電路安裝空氣開關主要是為了在人觸電時自動切斷電路
5．如圖所示家庭電路，三孔插座連接正確，①和②為燈泡和開關所在位置，閉合開關，燈泡正常工作。下列說法中正確的是(　　)
A．②處應接開關
B．電能表應接在空氣開關前面
C．若開關短路，空氣開關會切斷電路
D．若電路發生故障，用測電筆檢測A、B兩孔，都能使氖管發光，則此時燈泡發生短路
INCLUDEPICTURE"26春SK-J1.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\劉歡歡\\26春\\26春 典中點 9 物理 SK（劉歡歡\\26春SK-J1.tif" \* MERGEFORMATINET (第5題)
　　INCLUDEPICTURE"卷+6.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\劉歡歡\\26春\\26春 典中點 9 物理 SK（劉歡歡\\卷+6.tif" \* MERGEFORMATINET (第6題)
6．如圖所示，燈泡L1、L2上分別標有“9 V　6 W”“6 V　6 W”的字樣，電源電壓保持不變，R為定值電阻，當開關S1閉合，S2無論接a還是b，都能使燈正常發光，則(　　)
A．電源電壓為15 V
B．R的阻值是6 Ω
C．兩燈正常發光時，L1更亮些
D．兩燈正常發光時的電阻相等
7．為促進學生健康成長，科技創新小組設計了一臺由電壓表改裝而成的簡易體重計來動態監測學生的體重情況，其工作原理如圖所示。電源電壓保持不變，R0為定值電阻，壓敏電阻R的阻值隨著壓力的增大而減小。閉合開關S，當有學生測量體重時，下列說法正確的是(　　)
A．電路中的總電阻增大
B．壓敏電阻R中的電流變小
C．學生的體重越大，電壓表的示數越小
D．學生的體重越大，電路的總功率越大
8．圖甲是一款坦克玩具，其簡化電路如圖乙所示。該玩具的電源電壓為4.5 V，閉合開關后，“0.5 V　0.2 W”的指示燈正常發光，線圈電阻為0.5 Ω的電動機正常工作，則(　　)
A．指示燈的燈絲電阻為0.8 Ω B．電動機的發熱功率為1.6 W
C．電動機的額定功率為0.08 W D．電路的總功率為1.8 W
INCLUDEPICTURE"卷+10.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\劉歡歡\\26春\\26春 典中點 9 物理 SK（劉歡歡\\卷+10.tif" \* MERGEFORMATINET (第8題)
　　INCLUDEPICTURE"卷+27.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\劉歡歡\\26春\\26春 典中點 9 物理 SK（劉歡歡\\卷+27.tif" \* MERGEFORMATINET (第9題)
9．小德家中有一個標有“220 V　1 100 W”字樣的即熱式水龍頭，其電阻為R0，他發現冬天水溫較低，春秋兩季水溫較高，于是他改裝了電路，增加了兩個相同的發熱電阻R、兩個指示燈(指示燈電阻不計)和單刀雙擲開關S2。其中，開關S2可以同時與a、b相連，或只與c相連，使電路有高溫和低溫兩擋，如圖所示。正常工作時高溫擋和低溫擋工作的總電流之比為4?1，下列說法正確的是(　　)
A．改裝前，正常加熱1 min產生的熱量是6.6×103 J
B．改裝后，高溫擋工作時綠燈亮
C．R的阻值為44 Ω
D．改裝后，低溫擋的電功率為275 W
10．如圖甲所示，電源電壓保持不變，小燈泡的額定電壓為10 V，電壓表量程為0～15 V，電流表量程為0～0.6 A。在保證電路各元件安全的前提下，先只閉合開關S、S1，將滑動變阻器滑片P從最右端b最大范圍向左移動。再斷開開關S1，閉合開關S2，將滑動變阻器滑片P從該處向右移動到最右端b。圖乙是這兩次實驗過程中繪制的電流表與電壓表示數的關系圖像。下列說法正確的是(　　)
INCLUDEPICTURE"卷+11.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\劉歡歡\\26春\\26春 典中點 9 物理 SK（劉歡歡\\卷+11.tif" \* MERGEFORMATINET
A．電源電壓為10 V
B．滑動變阻器的最大阻值為40 Ω
C．只閉合開關S、S2，滑片P在b點時，定值電阻R2在10 s內產生的熱量為8 J
D．只閉合開關S、S1，燈泡L的功率變化范圍為1～5 W
二、填空題(每空2分，共34分)
11. 家庭電路的觸電事故都是人體直接或間接跟________線接觸造成的；如圖甲所示是測電筆的結構，其中a為電阻、b為氖管，測電筆中的電阻與氖管的連接方式是________(填“串聯”或“并聯”)；圖乙、丙中，測電筆正確的握法是________(填“乙”或“丙”)。
INCLUDEPICTURE"26春SK-J3.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\劉歡歡\\26春\\26春 典中點 9 物理 SK（劉歡歡\\26春SK-J3.tif" \* MERGEFORMATINET (第11題)
　　INCLUDEPICTURE"26春SK-J4.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\劉歡歡\\26春\\26春 典中點 9 物理 SK（劉歡歡\\26春SK-J4.tif" \* MERGEFORMATINET (第12題)
12．小榮利用電能表測量電熱水器實際功率來判斷家里的電壓是否正常。她觀察家中的電能表示數如圖甲所示，為__________kW·h。現僅接通一臺參數如圖乙所示的電熱水器，觀察到電能表指示燈1 min內閃爍80次，則1 min內消耗電能為______J，其兩端電壓________(填“高于”“等于”或“低于”)220 V。
13．將一個標有“36 V　10 W”字樣的燈泡，接到電壓為18 V的電源上，此時該燈泡的實際功率為________W(燈絲電阻不隨溫度改變)。由三節新干電池串聯組成的電池組的電壓為________V。
14．如圖甲所示是小燈泡L和電阻R的I U圖像，將小燈泡L和電阻R接入圖乙所示電路中，只閉合開關S1時，小燈泡L的實際功率為1 W，此時小燈泡的電阻為________Ω；再閉合開關S2，此時電路總功率為________W。
INCLUDEPICTURE"26春SK-J5.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\劉歡歡\\26春\\26春 典中點 9 物理 SK（劉歡歡\\26春SK-J5.tif" \* MERGEFORMATINET (第14題)
　　INCLUDEPICTURE"26春SK-J6.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\劉歡歡\\26春\\26春 典中點 9 物理 SK（劉歡歡\\26春SK-J6.tif" \* MERGEFORMATINET (第15題)
15．如圖所示，當S閉合，甲、乙兩表為電壓表時，兩表示數之比為U甲∶U乙＝5∶4，R1和R2的電阻之比為________；當S斷開，甲、乙兩表為電流表時，兩表示數之比為I甲∶I乙＝________，此時R1和R2的功率之比為P甲∶P乙＝________。
16．電子握力計的模擬電路如圖甲所示，電源電壓恒為6 V，定值電阻R0＝5 Ω，手柄A與滑片P固定在一起，長度為5 cm的均勻金屬棒R的總阻值為25 Ω，絕緣支架B固定不動，滑片P可在ab之間滑動，當滑片處于a端時彈簧恰好處于原長，彈簧的形變量ΔL與握力F的大小關系如圖乙所示。握力計由電流表(量程為0～0.6 A)改裝而成，其表盤上的零刻度應標在電流表表盤的________A處；在安全范圍內，握力計所能承受的最大握力值為________N。若用電壓表(量程為0～3 V)改裝為握力計，如圖丙所示，則該握力計刻度________(填“均勻”或“不均勻”)；與改裝前相比，握力計所能承受的握力的最大值________(填“變大”“不變”或“變小”)。
INCLUDEPICTURE"26春SK-J7.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\劉歡歡\\26春\\26春 典中點 9 物理 SK（劉歡歡\\26春SK-J7.tif" \* MERGEFORMATINET
三、作圖題(4分)
17. 請在下圖中用筆畫線代替導線，將可以調節亮度的臺燈和一個三孔插座接入電路。
INCLUDEPICTURE"26春SK-J8.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\劉歡歡\\26春\\26春 典中點 9 物理 SK（劉歡歡\\26春SK-J8.tif" \* MERGEFORMATINET
四、實驗探究題(18題12分，19題12分，共24分)
18. 小德用如圖所示實驗裝置探究a、b兩種液體的吸熱能力，在兩個相同的燒瓶內分別接入電阻絲，裝入質量相等的a、b兩種液體，并分別插入溫度計。
物質 質量(g) 加熱前溫度(℃) 加熱時間(min) 加熱后溫度(℃)
液體a 150 20 10 49
液體b 150 20 10 35
(1)實驗中選用的兩根電阻絲的阻值應________(填“相同”或“不同”)。
(2)實驗中，用________間接反映液體吸收熱量的多少；通過比較________來判斷液體吸熱能力的強弱。(均填字母)
A．通電時間 B．溫度計示數的變化量
(3)表格中是液體a、b加熱后的實驗數據，分析可知液體________(填“a”或“b”)的吸熱能力較強。
(4)設質量為m的液體a中電阻絲的阻值為R，測出通過其的電流為I，通電一段時間t后，溫度計的示數變化量為ΔT，若不計熱量損失，則a液體的比熱容為________(用所給出的物理量寫出比熱容的表達式)。
(5)如果在兩燒瓶中分別裝入質量相等的煤油，并接入兩根阻值不同的電阻絲，就可用這個裝置來探究電流產生的熱量與______的關系。
19．某實驗小組在整理初中物理電學實驗時發現“探究電流與電壓和電阻的關系”“測量未知電阻阻值”以及“測量小燈泡電功率”均用的同一個電路。現有由新干電池組成的電源(6 V)，未知電阻Rx，滑動變阻器(50 Ω　1 A)，5 Ω、10 Ω、20 Ω、30 Ω的電阻各一個，額定電壓U0＝2.5 V的小燈泡一個，電流表和電壓表各一個。
INCLUDEPICTURE"26春SK-J10.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\劉歡歡\\26春\\26春 典中點 9 物理 SK（劉歡歡\\26春SK-J10.tif" \* MERGEFORMATINET
(1)實驗小組的同學連接的電路如圖甲所示，閉合開關后，________表沒有明顯示數。
(2)圖甲電路有一條導線連接錯誤，請你在錯誤的導線上打“×”，并用筆畫線代替導線畫出正確的接線。
(3)用小燈泡替換電阻Rx后接入正確電路，閉合開關，電壓表示數為2 V，要測量小燈泡的額定功率，應將滑動變阻器的滑片P向________(填“A”或“B”)端滑動；當燈泡正常發光時電流表的示數如圖乙所示，則小燈泡的額定功率為________W；由圖丙可知，當小燈泡的________(填“電壓”或“電流”)減為額定一半時，燈泡更亮。
(4)探究通過導體的電流與電阻的關系：連接好電路，設定加在電阻兩端的電壓為2 V，用已知阻值的四個電阻依次進行探究，發現在獲得三組數據后無法再進行實驗，為了繼續使用前面三組數據，利用現有器材完成探究，下列方案中不可行的是________。
A．去掉一節新干電池進行實驗 B．將控制電壓由2 V變為3 V
C．將10 Ω的電阻串聯在電源正極和開關間
五、綜合應用題(8分，寫出必要的文字說明及解題過程)20.小德家新買了一個三擋位的電烤箱，電烤箱加熱板部分的簡化電路如圖甲所示，R1、R2是定值電阻，可通過旋轉開關實現高、中、低擋位切換。電烤箱的相關參數如表格所示，則：
　額定電壓 220 V
高溫擋功率 1 778 W
中溫擋功率 800 W
低溫擋功率 440 W
INCLUDEPICTURE"卷+36.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\劉歡歡\\26春\\26春 典中點 9 物理 SK（劉歡歡\\卷+36.tif" \* MERGEFORMATINET
(1)電烤箱在低溫擋正常工作時的電流是多少？
(2)電烤箱中R2的阻值是多少？
(3)若在用電高峰期，家庭電路的實際電壓會降低，電烤箱在中溫擋工作3 min能使圖乙中的電能表(不受電壓影響)指示燈閃爍105次，則此段時間中溫擋實際電功率是多少？
(4)電烤箱在中溫擋正常工作2 min，它能將質量為1 kg，初溫為20 ℃的蛋糕液加熱到多少攝氏度？[不計熱量損失，蛋糕液的比熱容取2.2×103 J/(kg·℃)，結果保留1位小數]
答案
一、
答案速查 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
C A C D B A D D C D
9.C 【點撥】改裝前，Q＝W＝Pt＝1 100 W×1×60 s＝6.6×104 J，故A錯誤；改裝后，當開關S1閉合、S2接c時，R0、R與綠燈串聯，電路中總電阻最大，總功率最小，水龍頭處于低溫擋，綠燈亮；當開關S1閉合、S2接a、b時，R與紅燈串聯后與R0并聯，根據并聯電路的特點可知，此時電路中的總電阻最小，總功率最大，水龍頭處于高溫擋，紅燈亮，故B錯誤；R0＝＝＝44 Ω，＝＝，則＝＝，解得：R＝R0＝44 Ω，故C正確；R、R0串聯后的總電阻R總＝R＋R0＝44 Ω＋44 Ω＝88 Ω，改裝后，低溫擋的電功率P低溫＝＝＝550 W，故D錯誤。故選C。
10．D 【點撥】只閉合開關S、S1，R1與L串聯，電流表測電路中電流，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，由題意可知，滑片P在左側最小阻值處時電路的總電阻最小，電路的電流最大，由圖像可知最大電流為0.5 A，此時滑動變阻器兩端的電壓為2 V，燈泡正常發光，所以電源電壓U總＝UL額＋U滑＝10 V＋2 V＝12 V，故A錯誤；滑片P在b端時，電路的總電阻最大，電流最小，由圖像可知最小電流為0.25 A，滑動變阻器兩端的電壓為8 V，則滑動變阻器的最大阻值Rb＝＝＝32 Ω，故B錯誤；只閉合開關S、S2，R1的最大阻值與R2串聯，由圖乙可知，電路中的電流恒為0.3 A，滑片P在b點時，R1兩端的電壓U1＝IRb＝0.3 A×32 Ω＝9.6 V，此時R2兩端的電壓U2＝U總－U1＝12 V－9.6 V＝2.4 V，則定值電阻R2在10 s內產生的熱量Q2＝W2＝U2It＝2.4 V×0.3 A×10 s＝7.2 J，故C錯誤；只閉合開關S、S1，R1與L串聯，電流表測電路中電流，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，保證電路元件安全，電路最大電流為燈泡正常發光時的電流I額＝0.5 A，燈泡L的最大功率P最大＝U額I額＝10 V×0.5 A＝5 W，滑片P在b端時，電路的總電阻最大，由圖乙可知滑動變阻器兩端的電壓為8 V，電路的最小電流I最小＝Ib＝0.25 A，燈泡的最小電壓UL最小＝U－Ub＝12 V－8 V＝4 V，所以燈泡最小功率P最小＝UL最小I最小＝4 V×0.25 A＝1 W，即燈泡L的功率變化范圍為1～5 W，故D正確。故選D。
二、11.火；串聯；丙　12.3 023.65；9×104；等于
13．2.5；4.5　14.4；1.4　15.1∶4；1∶5；4∶1
16．0.2；800；不均勻；變小 【點撥】如圖所示，當彈簧處于原長時Rab＝25 Ω，定值電阻R0＝5 Ω，定值電阻R0與Rab組成串聯電路，電源電壓U＝6 V，所以當彈簧處于原長時電流表的示數為I＝＝＝0.2 A，所以握力計表盤上的零刻度應標在電流表表盤的0.2 A處。當電路中電流最大，R接入電路的阻值最小時，彈簧形變量最大，此時握力計所能承受的力最大。根據電流表量程可知，電路中最大電流是0.6 A，此時電路總電阻R總＝＝＝10 Ω，此時R接入電路的阻值RPb＝R總－R0＝10 Ω－5 Ω＝5 Ω，由長度為5 cm的均勻金屬棒R的總阻值為25 Ω，可知此時R接入電路的阻值為總阻值的，則此時均勻金屬棒接入電路的長度為×5 cm＝1 cm，則彈簧形變量為ΔL＝5 cm－1 cm＝4 cm，由圖乙可知，在安全范圍內，握力計所能承受的最大握力值為800 N。若用電壓表(量程為0～3 V)改裝為握力計，如圖丙所示，電壓表測量aP段兩端的電壓，根據歐姆定律以及串聯電路電阻關系有UaP＝U－U0＝U－R0，可知此時電壓表示數與R接入電路的阻值不是線性關系，所以該握力計刻度不均勻。改裝后，電壓表示數最大時，R接入電路的阻值最大，彈簧形變量最大，此時握力計所能承受的力最大。電壓表示數最大為3 V，根據串聯電路電壓規律可知，此時定值電阻兩端電壓為3 V，根據串聯電路分壓規律可知，此時R接入電路的阻值與定值電阻阻值相等，為5 Ω，為總電阻的，則R接入電路的長度為1 cm，則形變量為ΔL′＝1 cm，由圖乙可知，彈簧的形變量ΔL與握力F的關系是正比關系，與改裝前相比形變量變小了，則握力計所能承受的握力的最大值也會變小。
三、17.如圖所示
INCLUDEPICTURE"26春SK-JD1.tif" INCLUDEPICTURE "D:\\劉歡歡\\26春\\26春 典中點 9 物理 SK（劉歡歡\\26春SK-JD1.tif" \* MERGEFORMATINET
四、18.(1)相同　(2)A；B　(3)b　(4)　(5)電阻
19．(1)電流　(2)如圖所示　(3)B；1.25；電壓　(4)B
【點撥】(4)去掉一節新干電池作為電源，即U′＝4.5 V，U0＝2 V，由串聯電路分壓原理得＝；＝；解得R滑1＝37.5 Ω＜50 Ω，故A方案可行；本實驗要控制電阻兩端電壓不變，故B方案不可行；電源電壓U電＝6 V，由串聯電路分壓原理得＝，解得R滑2＝60 Ω，由于在電路中串聯一個10 Ω電阻，要求滑動變阻器接入電路的電阻為60 Ω－10 Ω＝50 Ω，故C方案可行。故選B。
五、20.【解】(1)電烤箱低溫擋功率P低溫＝440 W，低溫擋正常工作時的電流I低＝＝＝2 A。
(2)由圖甲可知，當旋轉開關接1時，R1、R2串聯，電路中電阻最大，總功率最小，電烤箱處于低溫擋；當旋轉開關接3時，R1′、R2并聯，根據并聯電路的電阻特點可知，此時電路中的總電阻最小，總功率最大，電烤箱處于高溫擋；當旋轉開關接2時，只有R1工作，電烤箱處于中溫擋；由P＝可知，R1的阻值R1＝＝＝60.5 Ω；R1、R2串聯時的總電阻R＝＝＝110 Ω，R2的阻值R2＝R－R1＝110 Ω－60.5 Ω＝49.5 Ω。
(3)電烤箱消耗的電能W＝＝0.035 kW·h＝1.26×105 J，此段時間中溫擋實際電功率P實＝＝＝700 W。
(4)電烤箱在中溫擋正常工作2 min消耗的電能W′＝P中溫t′＝800 W×2×60 s＝9.6×104 J，不計熱量損失，蛋糕液吸收的熱量Q吸＝W′＝9.6×104 J，由Q吸＝cm(T－T0)可知，蛋糕液的末溫T末＝＋T0＝＋20 ℃≈63.6 ℃。

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