初中物理电功和电功率试题

如图所示。电源电压恒定，灯泡L标有"9V 9W"字样，且灯丝电阻不受温度影响。当开关S和S ₁都闭合，滑片P在a端时，灯泡正常发光，电流表的示数为1.5A；当开关S闭合、S ₁断开，滑片P在中点和b端时，电流表的示数之比为L _中：L _b＝5：3。求：

（1）电阻R ₁的阻值；

（2）滑动变阻器R ₂的最大阻值；

（3）若开关S闭合，S ₁断开，且电流表的量程为0～0.6A时，求电路消耗的最大功率与最小功率的比值多大？

图甲是某款电熨斗，图乙是其电路原理图。电源电压为 $220V$ ， $R_1$ 、 $R_2$ 为发热体。该电熨斗两挡功率分别为 $100W$ 和 $500W$ ，通过开关 $S$ 实现温度控制， $S$ 闭合时为高温挡。

（1）求 $R_1$ 的阻值；

（2）在使用过程中，若电熨斗 $10\mathit{min}$ 消耗电能 $1.32\times {10}^{5}J$ ，请通过计算说明：在这段时间内电熨斗处于何种工作状态，并求出相应状态下的工作时间；

（3）为了适应不同室温和更多衣料，小明对电路做了改进，将 $R_2$ 换成滑动变阻器 $R_3$ ，如图丙所示， $R_1$ 、 $R_3$ 均为发热体。假定电熨斗每秒钟散失的热量 $Q$ 跟电熨斗表面温度与环境温度的温度差△ $t$ 关系如图丁所示。在一个 ${20}^{°}\text{C}$ 的房间，要求电熨斗表面保持 ${220}^{°}\text{C}$ 不变，应将 $R_3$ 的阻值调为多大？

在测量额定电压为 $2.5V$ 小灯泡额定功率的实验中，电源电压恒定不变。

（1）请用笔画线代替导线，将图甲中电路连接完整，要求实验时向右移动滑片 $P$ 小灯泡亮度变暗。

（2）实验过程中，某小组的同学将所测得相关数据和现象记录如表：

物理量 次数	电压     $U/V$	电流     $I/A$	灯泡亮度	灯泡实际电功率     $P/W$	灯泡电功率的平均值     $P/W$
1	0.5	0.18	不亮	$P_1$	$P=\frac{P_1+P_2+P_3+P_4+P_5}{5}$
2	1	0.2	发暗光	$P_2$
3	2	0.3	发较亮光	$P_3$
4	2.5	0.32	正常发光	$P_4$
5	2.8	0.34	发光强烈	$P_5$

①小灯泡的额定功率为 　　 $W$ 。

②表格中有一处设计不合理，请指出不合理的设计是 　　；

③分析表中数据还发现灯丝电阻跟 　　有关。

（3）测量额定电压为 $U_0$ 的小灯泡额定功率，物理科代表设计了图乙所示的电路 $(R_0$ 为已知的定值电阻， $R$ 为滑动变阻器）。

①断开开关 $S_1$ ，闭合开关 $S_2$ ，移动滑动变阻器滑片 $P$ ，当电流表示数为 　　时，小灯泡恰好正常发光；

②保持滑动变阻器滑片 $P$ 位置不变，闭合开关 $S_1$ ，断开开关 $S_2$ ，记下电流表示数为 $I$ ；

③推导出小灯泡 $L$ 的额定功率表达式 $P_{额}=$ 　　（用物理量 $U_0$ 、 $R_0$ 和 $I$ 表示）

中国茶文化源远流长，如图甲是某款工夫茶保温碟。电路原理如图乙所示，电阻 为发热体，它的额定电功率为 且电阻不变。电流通过发热体加热底板使茶汤保温； 为电功率忽略不计的电源指示灯。求：

（1）发热体正常工作时的电流；

（2）当实际电压为 时，发热体工作 消耗的电能；

（3）为了适应不同品种茶汤的保温需求，小杨对电路进行重新设计（如图丙），移动滑片可以连续调节发热体的电功率，最低可调至额定功率的四分之一。若发热体产生的热量全部被茶汤吸收，该电路电能利用率的范围是多少。（电能利用率

如图所示，电源电压保持不变，灯泡 $L$ 标有" $3V1.5W$ "的字样，滑动变阻器 $R_0$ 标有" $20\Omega 1A$ "字样， $R_1=9\Omega$ ，电流表量程为 $0~3.0A$ ，假定灯丝电阻不变。当只闭合开关 $S_2$ 时，电流表示数为 $0.3A$ ，则电源电压是 　　 $V$ ；当开关 $S_1$ 、 $S_2$ 和 $S_3$ 都闭合时，在保证电路安全前提下，滑动变阻器 $R_0$ 接入电路的阻值范围是 　　 $\Omega$ 。

如图所示是检测河水流速变化的装置原理图。机翼状的探头始终浸没在水中，通过连杆带动滑动变阻器的滑片 $P$ 上下移动。电源电压保持 $4.5V$ 不变，电流表量程为 $0~0.6A$ ，电压表量程为 $0~3V$ ，定值电阻 $R_1$ 的阻值为 $5\Omega$ ，滑动变阻器 $R_2$ 的规格为" $20\Omega 1A$ "。闭合开关 $S$ ，随着水流速度的改变，下列说法正确的是 $($ 　　 $)$

A．	电压表示数变大，表示水流速度增大
B．	电流表示数变小，表示水流速度增大
C．	滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为 $2.5\Omega ~20\Omega$
D．	电路消耗总功率的变化范围为 $1.35W~2.7W$

如图所示，电源电压为 $9V$ ， $R_1$ 的阻值为 $20\Omega$ ，滑动变阻器 $R_2$ 标有" $100\Omega 1A$ "字样，电流表接 $0~0.6A$ 的量程，在探究过程中至少有一个开关闭合，调整开关 $S_1$ 、 $S_2$ 的状态及 $R_2$ 的大小，在保证电路安全的前提下，下列说法中正确的是 $($ 　　 $)$

A．	干路电流的最大值为 $1.6A$
B．	$R_2$ 消耗的最大功率为 $9W$
C．	电路消耗的最小功率和最大功率之比为 $3:20$
D．	若开关 $S_1$ 、 $S_2$ 都闭合， $R_2$ 的取值范围为 $9\Omega ~100\Omega$

学习了电学知识后，某科学兴趣小组开展制作"电热水壶"的项目化学习。

【项目任务】制作一款电热水壶。经过小组同学讨论后确定电热水壶的要求如下：

容积： $1L$ ；

功能：①加热：②保温；

性能：能在7分钟内将 $1L$ 水从 ${20}^{°}\text{C}$ 加热到 ${100}^{°}\text{C}$ （不计热量损失）。

【方案设计】为实现上述功能，同学们利用两个不同阻值的电阻 $(R_1<R_2)$ 进行设计，其中方案一如图所示。利用方案一中的器材，请将方案二的电路补充完整。

【器材选择】若该壶是按照方案一设计的，根据项目任务中的性能要求，选择的加热电阻阻值最大为多少欧姆？ $[Q_{吸}=\mathit{cm}\left(t-t_0\right)$ ， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)]$

【方案反思】有同学认为电器设计还应考虑使用安全，从安全角度提出一条设计建议 　　。

【项目制作】 $\dots \dots$

如图所示，电源电压和灯泡电阻不变，灯 $L$ 标有" $2.5V1.25W$ "字样，定值电阻 $R_1=10\Omega$ ，滑动变阻器 $R_0$ 标有"？ $\Omega 1A$ "字样，电流表量程为 $0~3A$ 。当闭合开关 $S$ 、 $S_3$ ，断开 $S_1$ 、 $S_2$ ，滑动变阻器滑片 $P$ 从最右端移动到某一位置时，灯泡恰好正常发光， $R_0$ 连入的电阻减小了 $9\Omega$ ，电压表示数变化了 $0.5V$ 。求：

（1）灯泡的电阻。

（2） $R_0$ 的最大阻值和电源电压。

（3）在保证电路安全的情况下，电路消耗的最大功率是多少？

某安全设备厂研发了一种新型抗压材料，要求对该材料能承受的撞击力进行测试。如图甲所示，材料样品（不计质量）平放在压力传感器上，闭合开关 $S$ ，将重物从样品正上方 $h=5m$ 处静止释放，撞击后重物和样品材料仍完好无损。从重物开始下落到撞击样品，并最终静止在样品上的过程中，电流表的示数 $I$ 随时间 $t$ 变化的图像如图乙所示，压力传感器的电阻 $R$ 随压力 $F$ 变化的图像如图丙所示。已知电源电压 $U=12V$ ，定值电阻 $R_0=10\Omega$ ，重物下落时空气阻力忽略不计。求：

（1）重物下落时，重物作 　　速直线运动，其重力势能转化为 　　能；

（2） $0~t_1$ 时间内，重物在空中下落，电流表示数是 　　 $A$ ，压力传感器的电阻是 　　 $\Omega$ ；

（3） $t_1~t_3$ 时间内，重物与样品撞击，通过电流表的最大电流是 　　 $A$ ，样品受到的最大撞击力是 　　 $N$ ；撞击后重物静止在样品上，定值电阻 $R_0$ 的功率是 　　 $W$ ；

（4）重物在空中下落的过程中，重力做功是多少？

如图甲所示的电路中，闭合开关后，当滑动变阻器的滑片 $P$ 从 $a$ 端移动到 $b$ 端的过程中，电流表示数 $I$ 与电压表示数 $U$ 的变化关系如图乙所示，则下列判断正确的是 $($ 　　 $)$

A．	电源的电压为 $9V$
B．	定值电阻 $R_0$ 的阻值为 $10\Omega$
C．	$R_0$ 的最大功率为 $0.4W$
D．	当滑片在 $b$ 端时，电路的总功率为 $1.2W$

小杨同学找到一盏标有" "字样的小灯泡，其额定电功率已模糊不清。她选用如图所示器材测量额定电功率，电源电压恒为 。

（1）图甲所示的实验电路有2段导线未连接，请你用笔画线代替导线将电路补画完整（要求：连线不交叉，滑片 向 端移动时灯泡发光变亮）。

（2）小杨连接电路并检查后。将滑动变阻器的电阻调到最大，再闭合 　　，缓慢移动滑片 ，发现电流表示数有明显变化但电压表无示数，此故障的原因可能是灯泡 　　（选填"短路"或"断路" 。

（3）排除故障后，眼睛注视着电压表和灯泡，移动滑片 逐次改变小灯泡两端的电压，并将测得的数据记录在表中。当电压表的示数为 时应向 　　（选填" "或" " 端移动滑片 ；当电压表的示数为 时电流表的示数如图乙所示，小灯泡的额定电功率为 　　 ；细心的小杨通过分析数据还发现通过小灯泡的电流与两端的电压不成正比，其原因可能是 　　。

数据序号	1	2	3	4	5
电压	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5
电流	0.16	0.20	0.22	0.25

（4）同组的小会同学在此基础上继续探究电流跟电阻的关系，她又增加了五个阻值分别为 、 、 、 、 的定值电阻，其余器材不变。用定值电阻分别更换图甲中的小灯泡，通过实验得到如图丙所示的电流随定值电阻变化的图像，则实验中所用滑动变阻器的最大阻值至少是 　　（选填下列选项前的字母）。

A．
B．
C．
D．

交通安全要求广大司机"开车不喝酒，喝酒不开车"，酒后驾驶存在许多安全隐患。某科技兴趣小组设计了一种简易的酒精检测仪，其电路原理如图2甲所示。电源电压为 $12V$ ， $R_1$ 是气敏电阻，其阻值随呼气酒精浓度 $K$ 的变化关系如图2乙所示， $R_2$ 为滑动变阻器。检测前对检测仪进行"调零"，即调节滑动变阻器使电流表的示数为 $0.1A$ ，调零后变阻器滑片位置保持不变。查阅到相关资料如图1。

（1）求"调零"后变阻器 $R_2$ 接入电路的阻值；

（2）检测前 $R_2$ 工作 $10s$ 消耗的电能；

（3）对某司机进行检测时，电流表示数为 $0.16A$ ，依据信息窗资料，通过计算判断该司机属于非酒驾、酒驾还是醉驾。

如图甲所示电路，电源电压恒定， $R_0$ 为定值电阻， $R$ 为滑动变阻器。闭合开关 $S$ ，滑动变阻器的滑片从最右端滑向最左端的过程中，滑动变阻器的电功率 $P$ 随电流 $I$ 变化关系图线如图乙所示。求：

（1）滑动变阻器接入电路电阻为零时，电路中的电流；

（2）滑动变阻器接入电路电阻最大时，滑动变阻器两端的电压；

（3）滑动变阻器的滑片从最右端滑向最左端的过程中，滑动变阻器的最大功率。

如图所示，电源电压恒定， $R$ 是 $0~20\Omega$ 的滑动变阻器， $a$ 、 $b$ 是其两个端点。当 $S_1$ 闭合， $S_2$ 、 $S_3$ 断开，滑片 $P$ 位于 $b$ 端时，电压表示数为 $1.8V$ ；当 $S_2$ 闭合， $S_1$ 、 $S_3$ 断开， $P$ 在 $a$ 端时，电压表示数为 $1V$ ， $R_2$ 和 $R_3$ 的功率之和为 $1.6W$ 。下列选项错误的是 $($ 　　 $)$

A．	闭合 $S_1$ 、 $S_2$ 、 $S_3$ ， $P$ 在 $a$ 端时，电压表示数为 $9V$
B．	$R_1$ 的阻值为 $5\Omega$
C．	$R_2$ 和 $R_3$ 的阻值之和为 $40\Omega$
D．	整个电路消耗的最小电功率为 $1.8W$