初中物理电功和电功率试题

某医院的全自动消毒柜能对医疗用品进行高温、高压、湿热灭菌消毒，部分参数如表。消毒柜中电磁继电器控制电加热器实现加热、保温自动切换的原理图如图所示， $R$为热敏电阻，其电阻值随消毒柜内温度的升高而减小。消毒柜利用 $20\mathit{kg}$、 ${20}^{°}\text{C}$的水正常工作 $50\mathit{min}$可完成一次消毒。已知水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$。

额定加热功率	$10\mathit{kW}$
水箱容量	$100L$
工作温度	${120}^{°}\text{C}$
限压	$300\mathit{kPa}$

（1）求每次消毒时水温从 ${20}^{°}\text{C}$上升到工作温度水吸收的热量；

（2）电加热器正常工作时，将水从 ${20}^{°}\text{C}$加热到工作温度的时间为 $16\mathit{min}$。求电加热器加热的效率；

（3）保温电阻是图中的　　。

如图甲所示是小明同学测定额定电压为 $2.5V$，额定功率不大于 $1W$的小灯泡功率的实物连接图。

（1）在小明连接好的电路中存在错误或不妥之处，请你找出其中的两处：①　　；②　　。

（2）改正错误和不妥之处后，闭合开关，发现电流表和电压表均有示数，但小灯泡不亮，可能的原因是　　（填写选项中的字母）。

$A$．小灯泡短路

$B$．连接小灯泡的导线接触不良

$C$．滑动变阻器接入电路的电阻过大

（3）小明调节滑动变阻器，依次正确读取三组实验数据，随手写在了草稿纸上（如图乙所示）。如表是小明在老师指导下设计的记录数据及现象的表格，请你补出③处所缺的内容，分析数据后得到小灯泡的额定电流为　　 $A$，额定功率为　　 $W$。

次数	小灯泡两端电压 $U/V$	通过灯丝电流 $I/A$	小灯泡的电功率 $P/W$	③
1
2
3

（4）实验后，小明将一只 $5\Omega$的定值电阻与标有“ $20\Omega 1A$”的滑动变阻器串联接在电压恒定为 $3V$的电源上，请你帮小明计算出滑动变阻器消耗的最大功率为　　 $W$。

如图所示，甲是某款电热水龙头，乙是它的电路原理图。 $R_1$、 $R_2$是电热丝， $R_1=24\Omega$， $R_2=48\Omega$．通过旋转手柄使扇形开关 $S$同时接触两个相邻触点实现冷水、温水、热水挡的切换。当开关 $S$接触2、3触点时，水龙头放出的是　　水。不考虑温度对电热丝阻值的影响，水龙头在热水挡位正常工作时电路消耗的功率是　　 $W$。

小明家正在进行新房装修，需要安装一盏在一楼和二楼都能控制的楼梯灯，他设计了如图甲所示的电路， $S_1$ 和 $S_2$ 是单刀双掷开关，图乙是已经安装的电能表。为保证安全用电，下列说法正确的是 $($ 　　 $)$

A．	若用电器消耗 $5\mathit{kW}·h$ 的电能，电能表的转盘转900转
B．	若熔断器的熔丝熔断了，可以用铁丝代替
C．	$a$ 端应该接零线， $b$ 端接火线
D．	$a$ 端应该接火线， $b$ 端接零线

如图， $R_1=6\Omega$，当 $S_1$闭合， $S_2$、 $S_3$断开时，电流表示数为 $1A$； $S_3$闭合， $S_1$、 $S_2$断开时，电流表示数为 $0.2A$．求：

（1）电源电压；

（2）电阻 $R_2$的阻值；

（3）当 $S_1$、 $S_2$闭合， $S_3$断开时，电路的总功率。

一只标有“ $6V3W$”的小灯泡，接在电源电压为 $12V$的电路中，为使其正常发光，应　　（选填“串”或“并” $)$联一个电阻（小灯泡灯丝电阻不变），该电阻通电 $20s$产生的热量是　　 $J$。

如图所示电路，电源电压保持不变，滑动变阻器 $R$’的最大阻值为 $30\Omega$，小灯泡 $L$上标有“ $2.5W$”字样（忽略温度对灯泡电阻的影响）。

（1）滑片移至最右端，闭合开关后，电流表的示数为 $0.3A$，小灯泡的功率为 $0.9W$，求电源电压。

（2）将滑片移至某一位置时，电压表的示数为 $7V$，此时小灯泡正常发光，求小灯泡正常发光时的电流和电路的总功率。

（3）若把小灯泡换成一个定值电阻 $R$，假设电流流过电阻 $R$产生的热量为 $Q$、转化的电能为 $E$、做的功为 $W$，请写出这三个物理量的大小关系。

在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，提供了如图的实验器材，其中 $R_1>R_2$

实验一：探究电流产生的热量与电阻的关系

（1）请按照图中的电路图将对应实物图连接完整；

（2）电路中电阻丝的连接方式是为了控制　　；电阻丝放出热量的多少，通过　　来进行判断；

（3）闭合开关，经过一定时间，用电阻丝 $R_1$加热的煤油温度升高了△ $t_1$，用电阻丝 $R_2$加热的煤油温度升高了△ $t_2$，那么△ $t_1$　　△ $t_2$（选填“大于”，“等于”或“小于“ $)$。

实验二：探究电流产生的热量与电流的关系

（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑动触头，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同。实验发现：用电阻丝 $R_1$（或 $R_2)$加热的煤油，温度升高量△ $t_1$’（或△ $t_2$’ $)$　　2△ $t_1$（或2△ $t_2)$（选填“大于”，“等于”或“小于” $)$，该实验说明电流产生的热量与电流　　正比例关系。

（5）你认为做这个实验产生误差的主要原因是　　。

如图是一个家用电热水龙头。打开龙头开关，几秒就可以流出热水，这种加热水的过程很短，俗称“过水热”。某品牌电热水龙头的额定功率是 $3000W$，额定电压是 $220V$，则该电热水龙头正常工作时的电阻是　　 $\Omega$（计算结果精确到 $0.1)$。某次使用该龙头加热水时，测得实际电压为 $235V$，水的初温为 ${21}^{°}\text{C}$，加热 $14s$，得到 $0.5L$、末温 ${42}^{°}\text{C}$的热水，则加热水的功率是　　 $W\left(c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right)$

如图所示， $R_0$、 $R_x$为定值电阻，其中 $R_0=10\Omega$．开关 $S$断开时，电流表的示数为 $0.6A$；开关 $S$闭合时，电流表的示数为 $0.8A$．若电源电压不变。求：

（1）电源电压；

（2）电阻 $R_x$的阻值：

（3）开关 $S$闭合时，通电 $1\mathit{min}$，电阻 $R_x$产生的热量。

如图所示，在“测量小灯泡电功率”的实验中，小灯泡的额定电压为 $3.8V$，电阻约为 $12\Omega$，电源电压为 $6V$。

（1）用笔画线代替导线，将图甲中的电路补充完整。

（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端。闭合开关，灯泡不亮，电压表和电流表都有示数，但示数较小，接下来的操作是　　；

（3）当电压表的示数为 $3.8V$时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为　　 $W$．在继续调节滑动变阻器进行测量的过程中，小灯泡突然熄灭，电流表示数变为0，电压表示数接近 $6V$，你认为故障可能是　　。

（4）完成测量后，同学们又找来几个不同阻值的定值电阻替换小灯泡，探究电流与电阻的关系。当电阻为 $10\Omega$时，电流表的示数为 $0.2A$：换用 $20\Omega$的电阻后，闭合开关，应将滑动变阻器的滑片向　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$端移动，使电压表的示数为　　 $V$，读出电流表的示数。多次换用阻值不同的电阻，进行正确操作后即可得出结论。

如图所示，小灯泡 $L$标有“ $3V0.9W$ “的字样（忽略温度对灯丝电阻的影响）。当开关 $S$闭合、 $S_1$断开时，小灯泡正常发光，电压表的示数为 $1.5V$，则电流表的示数为　　 $A$；如果电压表的量程为 $0-3V$，为确保电压表不被损坏，则　　（选填“能”或“不能” $)$同时闭合开关 $S$、 $S_1$。

$\mathit{LED}$灯具有节能、环保的特点，一个“ $220V8.5W$”的 $\mathit{LED}$灯与一个“ $220V60W$”的白炽灯亮度相当。若一个“ $220V8.5W$”的 $\mathit{LED}$灯每天正常工作4小时，30天消耗的电能是　　度，这些电能可供“ $220V60W$”的白炽灯正常工作　　小时。

下列说法正确的是 $($ 　　 $)$

A．	原子由质子和电子组成
B．	电热水器是利用电流的热效应工作的
C．	飞机起飞时机翼上方空气流速慢压强小
D．	物体温度越高含有的热量越多

随着精准扶贫政策的落实，小红家正在新建楼房。他看到工人师傅用如图所示的装置，把 $220\mathit{kg}$建筑材料匀速提升到3楼地板上用时 $20s$。楼层高 $3m$，电动机的铭牌如下表，

某型号电动机	$\mathit{ZGZ}007$
额定电压	$220V$
额定功率	$1100W$
频率	$50\mathit{Hz}$

求：

（1）装置中电动机正常工作时的电流。

（2）拉力 $F$所做的功。

（3）该装置的效率。