1、课后强化训练 20 电能基础训练1(2014宁波)如图所示的电路，闭合开关 S，当滑片 P 向右移动过程中( C )A小灯泡变亮B电流表示数变大C电压表示数变小D电路的总功率变大2(2014青岛)甲、乙两个电热器的电阻之比为 54，通过的电流之比为 21，通电时间之比为 12，则电流通过甲、乙两个电热器产生的热量之比为( A )A52 B54 C25 D1013(2014威海)当温度降到很低时，某些金属导体如铝在271.76以下，铅在265.95以下时，电阻就变成了零，这种现象称为超导现象。假如白炽灯的灯丝、电动车内线圈、电饭锅及电熨斗内部电热丝都用超导材料制作，当用电器通电时，假设这些导体的
2、电阻都变为零，下列说法正确的是( B )A白炽灯仍能发光且更省电B电动机仍能转动且效率更高C电饭锅仍能煮饭且效率更高D电熨斗仍能熨烫衣服且更省电4(2014绍兴)把滑动变阻器 R 和定值电阻 R1 连接成如图电路，变阻器最大电阻 R2R 1。闭合开关 S，当滑动变阻器的滑片向左移动时，下列叙述正确的是( D )A电路总功率逐渐减小B变阻器的功率逐渐减小C变阻器滑片在左端与右端时的电路总功率之比为 91D电阻 R1 的功率与电路总功率的比值逐渐增加解析 由图示电路图可知，两电阻串联，当滑片从右向左移动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小。滑动变阻器接入电路的阻值减小，电路总电阻减小，电源电压不变，由
3、 PU 2/R 知，电路总功率增大，故 A 错误；当变阻器阻值与定值电阻阻值相等时，变阻器消耗的功率最大，滑片从右向左移动过程中，变阻器消耗的功率先增大后减小，故 B 错误；变阻器最大电阻 R2R 1，变阻器滑片在左端时，电路总电阻为 R1，滑片在右端时电路总电阻为 3R1，电源电压 U 不变，由 PU 2/R 变阻器滑片在左端与右端时的电路总功率之比为 31，故 C 错误；两电阻串联，通过它们的电流 I相等，电阻 R1 的功率与电路总功率的比值：P 1PR 1/(R1R)，滑片向左移动过程中，电阻 R1 不变，R 变小，则电阻 R1 的功率与电路总功率的比值逐渐增加，故 D 正确。故选 D。
4、5(2015贵港)如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电流为2A，闭合开关 S 后，当滑片 P 从最右端滑到最左端的过程中，小灯泡的IU 关系图像如图乙所示，则小灯泡的电阻值为_6_，电路消耗的最小功率为_6_W。解析 (1)由灯泡的 IU 关系图像可知灯泡的电阻是定值，当 UL12V时，通过灯泡的电流 IL2A，根据 I 得灯泡电阻 RL 6；UR ULIL 12V2A(2)由图甲，灯泡与滑动变阻器串联，乙图是当滑片 P 从最右端滑到最左端的过程中，小灯泡的 IU 关系图像，当 P 在左端时，滑动变阻器连入阻值为 0，此时 UU L12V，P 在右端时，滑动变阻器连入阻值最大，电路中电
5、流最小，I 最小 I L0.5A，所以电路消耗的最小功率：P 最小 UI 最小 12V0.5A6W。6(2014温州)小明想设计一种能反映并可调节温度高低的电热毯电路，其原理是：顺时针转动旋钮型变阻器触片，通过电热丝的电流增大，产热加快，温度升高，反映温度高低的“仪表”(电压表) 示数变大。下列电路符合设计要求的是( D )解析 变阻器与电热丝串联。A.电压表与电热丝并联，变阻器全部电阻连入电路，转动旋钮型变阻器触片，不改变变阻器连入的阻值，故通过电热丝的电流不变，故 A 错误；B.电压表与电热丝并联，变阻器的右边电阻连入电路，顺时针转动旋钮型变阻器触片，变阻器连入的阻值变大，根据欧姆定律可知
6、通过电热丝的电流变小，根据 QI 2Rt 可知产热变慢，故 B错误； C电压表与电源并联，示数不变，故 C 错误； D电压表与电热丝并联，变阻器的左边电阻连入电路，顺时针转动旋钮型变阻器触片，变阻器连入的阻值变小，根据欧姆定律可知通过电热丝的电流变大，根据QI 2Rt 可知产热变快，故 D 正确。7(2015广安)佳佳同学在做“测量小灯泡电功率”的实验时，设计并连接了如图甲、乙所示电路，小灯泡上标有“2.5V”字样。(1)闭合开关，小灯泡不亮，电压表无示数，电流表指针有微小偏转，逐渐移动滑动变阻器滑片，电流表示数逐渐变大，灯泡仍不亮，该电路故障可能是灯泡短路；(2)排除故障后，为了测量小灯泡的
7、额定功率，向左移动滑片 P 的同时，眼睛应观察电压表，直到其示数为 2.5V，再读出电流表的示数；(3)小灯泡正常发光时，电流表示数如图丙所示 I0.24A，则小灯泡的额定功率是 0.6W。解析 (1)闭合开关前，滑片处于最大值，闭合开关后电流表有示数且很小，说明电路是通路，逐渐移动滑动变阻器滑片，电流表示数逐渐变大，灯泡仍不亮，则有可能是灯泡短路，电压表测导线两端电压，所以无示数；(2)为了测量小灯泡的额定功率，要将灯泡电压调到与额定电压相等，所以向左移动滑片 P 的同时，眼睛应观察电压表，直到示数为 2.5V，再读出电流表的示数；(3) 由图丙电流表可知，其量程是 00.6A，分度值为 0
8、.02A，示数为 0.24A；小灯泡的额定功率：PUI2.5V0.24A0.6W。8(2014湖州)如图是一盏漂浮在水面的太阳能荷花灯，白天太阳能发电板给电池充满电，晚上电池给 LED 灯照明供电。该灯的铭牌上标有“6V 0.3W”字样，阅读说明书后可知，该灯的电池最大输出电能为 8640 焦耳。(1)白天此灯把光能最终转化为化学能储存在电池中。(2)若某公园想采购一批太阳能荷花灯，要求每天亮灯不小于 6 小时。那么此灯是否符合要求？(3)该灯正常工作时的电流是多少安培？(4)若每盏灯的质量为 0.2 千克，漂浮时浸在水中的体积是多少米 3？(g取 10N/kg)解析 (1)太阳能电池板将太阳
9、能转化为电能；蓄电池充电时将电能转化为化学能储存起来。(2)t W/P8640J/0.3W 2880s8h6h，则此灯符合要求。(3)由 PUI 可得，IP/U0.3W/6V 0.05A。(4)因灯漂浮在水面上，则 F 浮 G 物 mg0.2kg10N/kg2N ，由 F浮 gV 排 可得 V 排 F 浮 / 水 g2N/(1.010 3kg/m310N/kg)2 104 m3。答：(2)此灯符合要求；(3) 该灯正常工作时的电流是 0.05A；(4)若每盏灯的质量为 0.2 千克，漂浮时浸在水中的体积是 2104 m3。拓展提高9(2015齐齐哈尔) 如图所示，电源电压 6V 保持不变，测量
10、额定电压为 3.8V 小灯泡的额定功率，下列说法错误的是( C )A闭合开关前，滑片 P 应移动到 B 端B闭合开关后，小灯泡不发光，可能是小灯泡灯丝断了C滑片 P 向 A 端移动时，小灯泡额定功率变大，亮度变亮D当电压表示数为 3.8V 时，读出电流表的示数，可算出小灯泡的额定功率解析 滑片 P 向 A 端移动时，滑动变阻器连入电路的有效电阻减小，电路中电流变大，小灯泡额定功率不变，亮度变亮。10(2015郴州)如图所示的电路，电源电压保持不变，R1 的阻值为 15，只闭合开关 S，电流表的示数为 0.2A；再闭合开关 S1，电流表的示数变为 0.5A，则此时电路的总功率为_1.5_W ，R
11、 2 的阻值是_10_。解 当只闭合 S 时，R 1 单独接入电路， R115 ，I 10.2A，由 I 得：UI 1R10.2A 153V，UR当再闭合 S1 时，两电阻并联，则U2U 3V，I 0.5A ，I 2II 1 0.5A0.2A0.3A，故总功率为：PUI 3V0.5A1.5W ；R2 10。U2I2 3V0.3A11(2015广州)(1)电热水壶的加在 R 两端的电压为220V，加热功率 1100V，求通过 R 的电流是多少？R 的阻值为多少？(2)体积为 1L 的水质量是多少？这些水从 30加热到80要吸收多少的热量？ 水 110 3kg/m3，c 水4.210 3J/(kg
12、)图中的电热水壶有两个开关 S1、S 2，水达到 100时沸腾，沸腾了一会之后壶内积聚了大量水蒸气使 S1 自动断开，停止加热；若某种原因使 S1 不能断开，水会烧干直至壶的温度升高到 125，125时 S2 自动断开，才停止加热。(3)为实现上述功能，应采用下图中的哪幅电路图( A )(4)若壶盖未合上，水会一直沸腾但不断电，这是因为壶内的水蒸气量不足导致哪个开关无法自动断开？_S 1_。水烧干之前，为什么壶的温度不会达到 125？水沸腾时不断吸收热量，但温度保持不变。解析 (1)由 PU 2/R 可知，电热水壶电阻：RU 2/P(220V)2/1100W 44；通过电阻的电流：I U/R2
13、20V/44 5A；(2)由 m/V 可知，水的质量：mV 1103kg/m31103 m31kg，水吸收的热量：Qcmt1kg 4.2103J/(kg) (8030)2.110 5J；(3)“若某种原因使 S1 不能断开，水会烧开，直至壶的温度升高到125时，S 2 自动断开，才停止加热。 ”说明 S1、S 2 不会是并联，而是串联。由图示电路图可知，图 A 所示电路符合要求，故选 A。(4)由题意可知，水沸腾后壶内积聚大量水蒸气时，S 2 自动断开，若壶盖未合上，水会一直沸腾，壶内不能积聚大量水蒸气，开关 S1 不能自动断开，壶不能自动断电；水沸腾时不断吸收热量，温度保持 100不变，在水
14、烧干前，壶的温度不会达到 125。12(2015河南)在课外活动中，同学们设计了一种物品自动筛选器，可将质量小于一定标准的物品自动剔除，其原理如图 1 所示：放在水平轻质传送带上的物品，经过装有压敏电阻 R 的检测区时，使 R 的阻值发生变化，其阻值随压力变化的关系如图 2 所示。已知电源电压为 12V， R0 为定值电阻，当电路中电压表示数小于 2.4V 时，机械装置启动，将质量不达标的物品推出传送带，实现自动筛选功能。g 取 10N/kg。试问：(1)当物品随传送带匀速运动时，物品不受(选填“受”或“不受”)摩擦力。(2)当检测区上没有物品时，电压表的示数为 2V，R 0 的阻值为多少？(
15、3)当压敏电阻的电功率最大时，电路中的电流为多少？此时在检测区上物品的质量是多少？(4)电路中的电池使用一段时间后，电源电压会降低，能通过检测区物品的最小质量将增大(选填“增大 ”或“减小”) 。解析 (1)当物品随传送带匀速运动时，物体与传送带之间没有相对运动的趋势，所以物品不受摩擦力作用；(2)当检测区上没有物品时，由图 2 可知 R100R 两端的电压 URU U 012V 2V 10V电路中的电流 I 0.1A，则 R0 20URR 10V100 U0I 2V0.1A(3)R 的电功率 P(UU 0)I(U IR 0)I12I20I 2利用求极值公式，可知当 I0.3A 时，P 有最大
16、值此时电压表的示数 U0I R 00.3A206V则 R 20，U U0I 12V 6V0.3A由图 2 可知对应的压力 F40N则物品的质量 m 4kgGg Fg 40N10N/kg(4)电源电压降低，会使电压表的示数变小，根据题目对电压表的示数要求，要使电压表的示数仍等于 2.4V，电阻 R 对应的阻值会比原来更小，则所受压力更大，物体的质量更大。13(2015山西)几千年来中国的厨艺最讲究的就是“火候” 。现在市场上流行如图所示的新型电饭锅，采用“聪明火”技术，电脑智能控温、控压，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感，其简化电路如图甲所示。R 1 和 R2 均为电热
17、丝，S 是自动控制开关。把电饭锅接入 220V 电路中，用电饭锅的“聪明火”煮米饭，电饭锅工作时的电流随时间变化的图像如图乙所示。求：(1)电热丝 R2 的阻值(计算结果保留一位小数) ；(2)这个电饭锅在 015min 内把质量为 1.1kg 的米饭由 20加热到100，求电饭锅在这段时间内加热的效率。c 米饭 4.210 3J/(kg)解析 (1)当开关 S 闭合时，R 1 短路， R2 单独工作，电路中电阻最小处于加热状态，由图乙可知此时的电流为 I3A ，得：R2 U/I220V/3A 73.3；(2)米饭吸收的热量为：Qcmt 4.2103J/(kg)1.1kg(100 20) 3.
18、696105J，015min 消耗的电能为：W 总W 1W 2UI 1t1UI 2t2220V3A1060s220V2A560s5.28105J，电饭锅的加热效率为：Q/W 总100% 3.696105J/5.28105J100%70% 。14(2015资阳)如图所示，在物理课外科技活动中，小明受电子秤的启发设计了一种测量托盘所受压力的压力测量仪，他用电压表的示数来表示托盘所受压力的大小。电源电压为 E6V ，定值电阻 R010 ，滑动变阻器 R 的规格为 “10、1A” 。金属指针 OP 固定在安放托盘的轻弹簧 M 上，并能随轻弹簧一起在金属杆 AB 上滑动且与 AB 接触良好，金属指针和金
19、属杆电阻忽略不计。轻弹簧 M 在弹性限度内它被压缩的长度与其所受的压力大小成正比，当托盘所受压力为 F10 时 P 恰好位于 R 的最上端；当托盘所受压力为 F2100N 时 P 恰好位于 R 的最下端(此时弹簧的形变仍在弹性限度内)。求：(1)电压表示数 U 与托盘所受压力 F 的关系式；(2)当压力为 F350N 时定值电阻 R0 消耗的功率 P。解析 (1)由题：当 F10 时 P 恰好位于 R 的最上端，即变阻器连入阻值为 0；压力为 F2100N 时 P 恰好位于 R 的最下端；又因为轻弹簧 M 在弹性限度内被压缩的长度与其所受的压力大小成正比。由此可知：受到 100N 压力，滑动变
20、阻器阻值变化 10，即电压表所测部分滑动变阻器阻值与压力关系为：10/100N0.1/N ，则有RAP 0.1/NF。由图 R0 与 R 串联，所以电压表示数UIR AP RAP 0.1/NF0.03F；ER R0 6V（10 10）(2)由图滑动变阻器相当于定值电阻接入电路中，电路中电流IU /(RR 0)6V/(1010)0.3A，R 0 消耗的功率：PI 2R0 (0.3A)2100.9W。15(2013台州)一个额定电压为 6 伏的电加热器，它的电阻丝烧断了，小丽准备寻找合适的导线材料替换烧断的电阻丝，以修复这个加热器。她用如图所示电路进行探究，把导线 A 挂在蜡笔上，下面吊着 100
21、 克砝码，闭合开关，使之发热并熔化蜡，记录下熔断蜡笔的时间，依次更换导线B、C、D 进行实验。实验时导线长度基本相同，电流大小基本不变，数据记录如下表。序号 导线直径/毫米 导线材料 熔断蜡笔时间 /秒A 2 毫米 铜线 28B 1 毫米 铜线 8C 2 毫米 铁线 22D 2 毫米 镍铬合金线 4回答下列问题：(1)上述实验电路中电阻 R0 的作用是保护电路。(2)据表分析，本实验中导线发热能力与导线的直径、材料有关。(3)若想选择发热效率高的导线作为替换的电阻丝，应选择_D_(选填序号) 。解析 (1)当电路发生短路或电阻太小时，将烧坏电路，因此定值电阻起保护电路的作用；(2)由 A、B
22、数据可知，材料相同，导线的直径不同，熔断时间不同；因此导线的发热能力与导线的直径有关；由 C、D 数据可知，导线的直径相同，材料不同，熔断时间也不同，因此导线的发热能力与导线的材料有关；综上所述，导线的发热能力与导线的直径、材料有关；(3)根据表中数据可知，镍铬合金丝的熔断时间最短，因此它的发热效率最高，故选 D。16(2014台州)博物馆不能有直射阳光进入展示空间，因为展品在阳光的直接照射下会遭受不同程度的损害。某博物馆采用了一种新的天窗形式光导天窗(如图甲)。当外界较强的阳光射到天窗时，电动卷帘能随时调整光线的角度和进光量，使适量的光斜射到井壁的平面镜上，把光导入到光井底部的漫射器上。当外
23、界光照太弱时，光井内有人工照明给予补充。图乙为馆内亮度自动调节电路原理图，R 0 为保护电阻。R 为光敏电阻，其阻值随光照的强弱而变化，可以近似认为，光照较强时电阻几乎为 0；光照较弱时电阻接近于无穷大。M 为自动卷帘电动机。(1)阳光在光井中经过多次反射后，通过底部漫射器均匀高效地照射到需要光照的地方。(2)光敏电阻 R 相当于控制电路中的开关(选填“开关”或“用电器”)。(3)电磁线圈自身电阻为 10 欧，允许通过的电流不超过 0.12 安，当通过电流达到 0.06 安时能吸合衔铁。则保护电阻 R0 的阻值范围是 90190。(4)图乙中的 L 代表光井中所安装的 10 盏“220V 15
24、W”的节能灯。若这些节能灯正常工作 4 小时，共消耗多少电能？ 解析 (1)阳光在光井中经过多次反射后，通过底部漫射器均匀高效地照射到需要光照的地方。(2)由电路图可知，光敏电阻串联接入电路，光照较强时电阻几乎为 0，电路是通路，光照较弱时电阻接近于无穷大，电路断路，由此可知，光敏电阻 R 相当于控制电路中的开关。(3)由欧姆定律 IU /R，则 R0 最大 U /I 最小 R 线圈12V/0.06A10 190，R 0 最小 U /I 最大 R 线圈12V/0.12A10 90，则保护电阻 R0 的阻值范围为：90190；(4)灯消耗的电能：W nPt100.015 kW4h0.6 kWh。
25、17(2015河南)小华在“探究小灯泡的亮度与哪些因素有关”的实验中，所用电源电压恒为 3V，小灯泡上标有“2.5V”字样。(1)请用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整。答案 如图(2)闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到最_左_端(选填“左”或“右”)。闭合开关后，发现灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数。若电路中仅有一处故障，这个故障可能是：灯泡短路。物理量次数 电压U/V电流I/A实际电功率P/W小灯泡亮度1 0.5 0.12 0.06 不亮2 1.5 0.20 0.30 偏亮3 2.5 0.30 正常4 2.8 0.32 0.90 更亮(3)排除故障后继续实验，小华进行了 4 次
26、测量，并将有关数据及现象记录在表格中。在第 1 次实验中小灯泡不亮的原因是：变阻器连入电路的阻值太大，小灯泡的实际电功率太小。(4)分析表中信息，可知小灯泡的额定功率为 0.75W。实验得出的结论是：小灯泡的实际电功率越大，灯泡越亮。18(2014福州)为反对浪费，响应“光盘行动” ，小明为自助餐厅的餐桌设计了“光盘仪” 。餐盘放在载盘台上，若盘内剩余食物的质量达到或超过规定数，人一旦离开餐桌，提示器就会发出提示音，其原理图如图所示。电源电压 3V 不变。提示器的电阻 R0 恒为 50 欧姆，传感器 R1的阻值随载盘台所载质量变化的关系如下表所示。开关 S 闭合后，问：载盘台所载质量 m/g
27、100 110 120 130 140 150 160 传感器 R1/ 100 90 80 70 60 50 40 (1)根据表中数据，当载盘台所载质量是 100g 时，R 1 的阻值是多少？电路中的电流是多少？(2)在第(1)问的基础上，通电 5s，电流通过 R1 产生的热量是多少？(3)当电路中的电流达到 0.03A 时，提示器会发出提示音，若空餐盘质量为 100g，此时盘内剩余食物的质量是多少？解析 (1)根据表中数据可知，当载盘台所载质量是 100g 时，R 1 的阻值为 100；此时电路的总电阻：RR 1R 010050150 ；电路中的电流：IU/R3V/1500.02A；(2)电流通过 R1 产生的热量：QI 2Rt(0.02A) 21005s 0.2J；(3)当电路中的电流达到 0.03A，RU/ I 3V/0.03A100；则 R1 100 5050 ；查表可知，载盘台所载质量为 150g，则剩余食物的质量为150g100g50g。
