初中物理电功和电功率试题

如图甲是小明制作的防盗报警装置示意图，其中工作电路电源电压 $U_1=6$伏，指示灯 $L$的额定电压 $U_L=2.5$伏，定值电阻 $R_0=350$欧；控制电路电源电压 $U_2=1.5$伏，磁敏电阻 $R_x$的阻值随其所处位置磁场强度的变化关系如图乙所示，当窗户分别处在轨道 $A$、 $B$、 $C$处时，磁敏电阻 $R_x$所处位置的磁场强度分别为 $a$、 $b$、 $c$，闭合开关 $S_1$和 $S_2$后，当窗户关闭时，指示灯亮，蜂鸣器不工作；当窗户打开一定程度时，指示灯熄灭，蜂鸣器发出警报声。

（1）将窗户移至 $A$点时，窗户关闭，闭合开关 $S_1$，指示灯 $L$正常发光，求此时指示灯 $L$消耗的电功率。（写出计算过程）

（2）已知电磁铁线圈中的电流达到3毫安时，电磁铁的衔铁刚好被吸下，指示灯 $L$熄灭，蜂鸣器开始报警。现移动滑动变阻器 $R_P$的滑片，使其接入电路的阻值为其最大阻值的 $\frac{2}{3}$，当窗户移至轨道 $B$点位置时，蜂鸣器恰好开始报警。若要求窗户移至轨道 $C$点位置时蜂鸣器才开始报警，此时能否通过调节滑动变阻器的阻值来实现？请通过计算加以说明。（写出计算过程，电磁铁线圈电阻忽略不计）

某兴趣小组利用图甲装置探究电流热效应的影响因素，实验步骤如下：

①将阻值为10欧和20欧的电阻丝分别置于 $A$、 $B$两个盛满煤油的烧瓶中，按图甲所示连接电路。

②闭合开关，将滑动变阻器的滑片移至某一位置，记录此时电流表的读数 $I$，通电一段时间，记录 $A$、 $B$烧瓶的玻璃管内液面的变化高度分别为△ $h_1$、△ $h_2$。

③断开开关，直至玻璃管中的液面降回各自初始位置。

④闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的读数为 $2I$，当通电时间与步骤②相同时，记录 $A$、 $B$烧瓶的玻璃管内液面的变化高度分别为△ $h_3$、△ $h_4$，实验数据如表。

（1）步骤②中的电流表示数如图乙所示，此时电流为　　安。

（2）本实验通过设计串联电路来研究电阻对电流产生热量的影响，可以控制哪些变量相同？　　。

（3）小明认为：只要选择“△ $h_1$、△ $h_2$、△ $h_3$、△ $h_4$”四个量中的某两个量进行比较，就能说明“对电流产生热量多少的影响，电流比电阻更大”，请比较这两个量的大小关系：　　。

电流大小	烧瓶玻璃管内液面的变化高度
	$A$烧瓶 $(R_A=10$欧）	$B$烧瓶 $(R_B=20$欧）
$I$	△ $h_1$	△ $h_2$
$2I$	△ $h_3$	△ $h_4$

某台灯铭牌上标有“ $9W$”字样，“ $9W$”表示该台灯的 $($　　 $)$

A．额定功率B．实际功率C．额定电流D．实际电流

小晨以某种 $\mathit{PTC}$电阻作为发热部件，制作了一个恒温孵化箱。图甲是恒温孵化箱的电路图， $R_1$、 $R_2$是两个相同的 $\mathit{PTC}$电阻，电源电压220伏。图乙为单个这种 $\mathit{PTC}$电阻与温度变化的关系图。

（1）当温度为 ${40}^{°}\text{C}$时，电路中的电流为多少安？

（2）恒温孵化箱的最大发热功率是多少瓦？

（3）当温度保持 ${40}^{°}\text{C}$不变时，恒温孵化箱的产热和散热达到了　　关系。如果仅仅从产热方面分析，当温度超过 ${40}^{°}\text{C}$时，恒温孵化箱是怎样自动实现温度下降的？　　。

测定额定电压是2.5伏小灯泡额定功率的实验，电路如图甲，电源电压为4伏。

（1）闭合开关，电压表指针如图乙所示，这时小灯泡两端电压是　　伏。

（2）图丙是根据实验记录数据画出的小灯泡 $U-I$曲线。由图可知，小灯泡的额定功率是　　瓦，小灯泡的电阻随两端电压的增大而　　。

（3）在某次调节中，滑动变阻器接入电路的阻值减小了△ $R_1$，小灯泡电阻变化了△ $R_2$，则△ $R_1$　　△ $R_2$（选填“大于”、“等于”或“小于” $)$，并说明理由。

如图是探究“电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关”的实验电路（烧瓶、煤油质量和玻璃管均相同）。瓶中的电阻采用金属丝。

（1）完成电路的连接，要求滑动变阻器滑片向左移动时，电流表示数变小。

（2）实验中，通过观察　　来判断电流通过导体产生热的多少。

（3）在电流与通电时间相同的条件下，选用长度和横截面积都相同的两种材料进行实验，为了使实验现象最明显，可以选用表中的铜与　　进行对比。

材料	铜	铝	钨	镍铬合金
电阻（欧 $)$	0.0175	0.029	0.053	1.0

（4）要进一步探究导体产生的热的多少与电流是否有关，可以采取的方法是　　（允许改变元件位置，更换元件等，只要求写出一种）。

随着国家经济的发展，人民生活水平不断提高，越来越多的电器设备进入老百姓家中，极大地方便了人们的日常生活。次仁同学发现家中电饭煲的铭牌信息模糊不清，如下表所示，简化电路图如图（甲 $)$所示，当饭做好后电饭煲自动进入保温状态，他想利用在学校学到的物理知识对电饭煲进行研究。

品牌	$\mathit{XXX}$牌电饭锅
额定电压	$220V$
加热功率	$880W$
保温功率	$\mathit{XXX}$
频率	$50\mathit{Hz}$

（1）根据电路图分析，开关断开时，电饭煲处于　（选填“保温”或“加热” $)$状态；

（2）求电饭煲保温时的电功率；　　

（3）电饭煲接通电源即开始加热， $10\mathit{min}$后进入保温状态。图（乙 $)$为次仁家的电能表，那么电能表转动100转所提供的电能可以让电饭煲正常工作多长时间？　　。

已知甲、乙两个用电器的额定电压都是 $6V$，某实验小组通过实验画出两个用电器的 $I-U$图像，如图所示。若把它们串联到同一电路中，它们两端的总电压不得超过　　 $V$；若把它们并联在电路中，它们消耗的最大总功率是　　 $W$。

中国24岁的青年科学家曹原研究发现，石墨烯在特定的条件下电阻突然变为0，这种现象叫做超导现象。根据　　定律可知，如果用超导材料输送电能，就可以大大降低由于电阻引起的电能损耗。

如图所示电路中，电源两端电压保持不变，小灯泡 $L$的规格为“ $3V1.5W$”，当开关 $S_2$、 $S_3$断开， $S_1$闭合时，灯泡恰好正常发光；当开关 $S_1$、 $S_3$断开， $S_2$闭合时，电流表的读数为 $0.3A$（忽略灯丝电阻的变化），则 $($　　 $)$

A．电源两端电压为 $6V$

B．电阻 $R$的阻值大小为 $6\Omega$

C．当开关 $S_2$断开， $S_1$， $S_3$闭合时，电流表的示数为 $1.25A$

D．当开关 $S_2$断开， $S_1$， $S_3$闭合时，灯泡 $L$和电阻 $R$的电功率之比是 $3:2$

在这次新冠肺炎抗疫战中，中医药为诊疗发挥了积极作用，成为抗疫“中国方法”的重要组成部分。小明对家里的电中药壶进行观察，并用水替代中药进行了相关研究。收集和记录数据如下表。请你结合他的调查研究，完成下列问题。

观察对象	观察记录	研究记录
电中药壶	成分：紫砂 电源： $220V/50\mathit{Hz}$ 容积： $2L$ 挡位：高温 $\left(1100W\right)$ 低温	①水的质量 $m=2\mathit{kg}$，水的初温 $t={20}^{°}\text{C}$ ②用高温挡加热 $5\mathit{min}$，水的末温 $t={50}^{°}\text{C}$ ③壶内加热体由两个相同的发热电阻组成 ④ $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$

（1）请在虚线框内画出电中药壶内部的电路图；

（2）求电中药壶内部一个发热电阻的阻值；

（3）求高温加热时，电中药壶的加热效率。

今年春节，小明帮爸爸安装彩灯，爸爸说：照明灯具迈进了新的时代。前些年，白炽灯还是照明灯具的主力军，人们为延长白炽灯的使用寿命，在楼道里常把两只相同的白炽灯串联起来使用。但这样两只灯发光时的整体亮度，还不如只用其中一只灯时亮。小明很疑惑“为什么会变暗呢？”请你用所学的知识为小明解惑。

在测量小灯泡电功率的实验中。电源电压为 $4.5V$．小灯泡的额定电压为 $2.5V$，小灯泡正常发光时的电阻约为 $10\Omega$；

（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。要求：当滑动变阻器的滑片向左移动时，连入电路的电阻变大，连线不得交叉。

（2）连接好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片 $P$，发现小灯泡不发光，电压表无示数，电流表有示数，则故障原因可能是　　。

（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片 $P$．记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图乙所示的 $I-U$关系图象，根据图象信息：

①可计算出小灯泡的额定功率是　　 $W$；

②小灯泡的实际功率随实际电压的增大而　　（填“增大”“减小”或“不变” $)$；

③发现灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要因素是　　。

平衡车作为一种新兴的代步工具，深受年轻人的喜欢，小明最近购入一台平衡车，如图所示。他仔细阅读此款平衡车的说明书，主要参数如下：

平衡车整车参数		电池参数
净重	$12\mathit{kg}$	工作电压	$36V$
最高车速	$16\mathit{km}/h$	电池容量	$2.5\mathit{Ah}$锂电池
电动机额定功率	$900W$	智能 $\mathit{BMS}$	过压 $/$欠压 $/$短路 $/$过热保护
最大载重	$85\mathit{kg}$
轮胎与地面总接触面积	$100c{m}^2$

（1）该平衡车在水平路而正常行驶时，对地面产生的最大压强是多少？（要有计算过程）

（2）该平衡车的电池充满电后，所储存的电能为　　 $J$。

（3）平衡车脚踏位置布满花纹，其作用是　　。

人类正面临能源危机，为了找到更节能的光源，科学家做了大量的实验，实验发现下表中的 $\mathit{LED}$灯和白炽灯在正常工作时，光照强度相同。请通过计算回答下列问题：

（1） $\mathit{LED}$灯正常发光时的电流是多大？

（2） $\mathit{LED}$灯正常发光时的电阻是多大？

（3）正常工作 $10h$，使用 $\mathit{LED}$灯比白炽灯要节约多少电能？

类型	$\mathit{LED}$灯	白炽灯
发光原理	二极管发光	钨丝高温发光
额定电压	24伏	220伏
响应时间	${10}^{-9}$秒	${10}^{-3}$秒
额定功率	12瓦	100瓦