备战2021年中考科学考点18 电功和电功率2原卷解析

考点18电功和电功率2三、电热器1．电流的热效应的探究实验该实验可探究电流通过导体产生的热量的影响因素。实验原理是根据煤油在玻璃管里上升的高度来判断电流通过电阻丝通电产生热量的多少。实验采用煤油的原因是煤油比热容小且绝缘。2．焦耳定律电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。计算公式：Q＝I2Rt(适用于所有电路)，对于纯电阻电路可推导出：Q＝UIt＝U2t/R＝W＝Pt。3．电热器利用电流的热效应制成的发热设备。电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。1.[2018·杭州拱墅区二模]如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，右侧U形管中液面高度差比左侧的大。下列说法正确的是()A．左侧容器中电阻丝的阻值比右侧容器中的大B．该装置用来探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系C．该装置可以用来探究电流通过导体产生热量跟通电时间的关系D．U形管中液面高度发生变化是因为U形管中液体的热胀冷缩造成的【答案】C【解析】观察装置图可知，右侧液柱高度差更大，右侧升温更高，所以右侧电阻更大。该装置是串联的，电流相等，所以该装置可用来探究电流通过导体产生的热量跟电阻大小的关系，也可通过控制通电时间不同来观察升温情况。U形管中液面高度发生变化是因为密闭容器中空气的热胀冷缩造成的。2．[2018·聊城]小明同学家的电能表上标有“3000r/(kW·h)”的字样，他将家中的其他用电器都与电源断开，仅让电水壶在额定电压下工作，观察1min内电能表的转盘转了45r，则下列说法不正确的是()A．电水壶是利用电流的热效应来工作的B．烧水过程中消耗的电能为5.4×105JC．电水壶的额定功率为900WD．当实际电压只有额定电压的90%时，电水壶的实际功率为729W【答案】B【解析】所有的电热器都是利用电流的热效应来工作的。烧水过程中消耗的电能W＝45r/3000r/(kW·h)＝0.015kW·h＝0.015×3.6×106J＝5.4×104J；电水壶的额定功率P＝W/t＝5.4×104J/60s＝900W；因为P＝U2/R，设R为定值，则P额/P实＝Ueq\o\al(2,额)/Ueq\o\al(2,实)，代入数据可得P实＝729W。3．[2018·深圳]如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油，通电一段时间后，右侧玻璃管中液面比左侧高。下列说法正确的是()A．通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少，这种方法是控制变量法B．右侧电阻丝的阻值比左侧小C．通过右侧电阻丝的电流比左侧小D．该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系【答案】D【解析】该实验采用了控制变量法，所要控制的是相同的电流、相同煤油的量、相同的通电时间等，而通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少是利用了转换法。从煤油上升的高度可以判断右侧电阻丝的电阻应该更大。两个电阻丝采用串联，通过的电流是相等的。4.有两根电阻丝R1、R2和一个电源E，且电源E两端电压保持不变。如果只将电阻丝R1接在电源E两端，电阻丝R1在120s内产生的热量为12Q；如果将电阻丝R1、R2并联接在电源E两端，电阻丝R1、R2在60s内产生的总热量为8Q，则(

)A.R1∶R2＝1∶4

B.R1∶R2＝1∶3

C.如果将电阻丝R1、R2串联接在电源E两端，为使电阻丝R1、R2产生的总热量为4Q，则需要通电的时间为320s

D.如果将电阻丝R1、R2串联接在电源E两端，为使电阻丝R1、R2产生的总热量为4Q，则需要通电的时间为150s【答案】B【解析】根据焦耳定律Q=I2Rt可知，热量与时间成正比，因此R1在60s内产生的热量：Q1=60s120s×12Q=6Q;

那么电阻R2在60s内产生的热量：Q2=Q总-Q1=8Q-6Q=2Q；

根据焦耳定律Q=U2R可知，热量与电阻成反比；

即R1R2=Q2Q1=2Q6Q=13，故B正确，而A错误；【答案】2100；通电时间【解析】（1）煤油吸收的热量为：Q=cm△t=2.1×103J/(kg·℃)×0.2kg×5℃=2100J；

（2）利用该装置还可以探究电流产生的热量与通电时间的关系。6.（2020·慈溪模拟）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Δh1、Δh2。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Δh3、Δh4，实验数据如表。电流大小烧瓶玻璃管内液面的变化高度A烧瓶(RA=10欧)B烧瓶(RB=20欧)IΔh1Δh22IΔh3Δh4（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）小科认为：只要选择“Δh1、Δh2、Δh3、Δh4”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：________。【答案】（1）0.24（2）电流和通电时间（3）h3>h2【解析】（1）根据乙图可知，电流表选择量程0~0.6A，分度值为0.02A，那么此时的电流为：0.2A+0.02A×2=0.24A；

（2）本实验设计串联电路来研究电阻对电流产生热量的影响，可以控制电流和通电时间相同；

（3）科认为：只要选择“Δh1、Δh2、Δh3、Δh4”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”，这两个量的大小关系为：△h3>△h2。7.用如图甲所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，相同烧瓶内装满了煤油。（1）烧瓶中装入的煤油是________(选填“导体”或“绝缘体”)。（2）请根据实物电路，在虚线框图乙内画出对应的电路图。（3）为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与R2的阻值应________，通过R1的电流________通过R2的电流。（4）通电一段时间后，烧瓶Ⅱ中玻璃管内液面上升的高度较大，说明________。（5）小红用如图丙所示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，经过多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流的关系图线。根据焦耳定律可知，图丁中能正确反映h－I关系的是________。（6）如图所示是人们日常生活和工作中经常使用的一种插线板。现在市场上有一些劣质插线板，经质检部门检查发现，部分劣质插线板电源线芯线比合格产品细。请根据焦耳定律解释使用这种插线板将会存在什么隐患。【答案】（1）绝缘体

（2）

（3）相等；小于

（4）在电阻和通电时间相等时，电流越大产生的热量越多

（5）A

（6）在材料和长度一定时，导体横截面积越小，电阻越大。劣质插线板的电源线的芯线比合格产品细，则电阻大。根据Q＝I2Rt可知，在电流和通电时间一定时，电阻越大，电流通过电阻产生的热量越多，易发生火灾。【解析】（1）烧瓶中装入的煤油是绝缘体；

（2）根据实物图可知，电流从正极出发，依次经过R1、R2和开关流回负极，然后电阻R并联在电阻R1的两边，如下图所述：

（3）探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”时，必须控制电阻和通电时间相同，而改变电流大小。电阻R2在干路上，而电阻R1在支路上，因此通过R1的电流肯定小于R2的电流，那么：为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与R2的阻值应相等，通过R1的电流小于通过R2的电流。

（4）通电一段时间后，烧瓶Ⅱ中玻璃管内液面上升的高度较大，说明：在电阻和通电时间相等时，电流越大产生的热量越多。

（5）根据公式Q=I2Rt可知，电流产生的热量与电流的平方成正比，根据二次函数图像的知识可知，热量与电流变化的图像应该是一条抛物线。因为玻璃管内液面上升的高度h与产生的热量成正比，所以高度h随电流变化的图像也是一条抛物线，故选A。

（6）在材料和长度一定时，导体横截面积越小，电阻越大。劣质插线板的电源线的芯线比合格产品细，则电阻大。根据Q＝I2Rt可知，在电流和通电时间一定时，电阻越大，电流通过电阻产生的热量越多，易发生火灾。四、电动机(非纯电阻电路)的计算所谓纯电阻电路指的是工作时将电能全部转化为内能的电路。电动机属于典型的非纯电阻电路，电动机工作时将电能主要转化为机械能，少量转化为内能。电动机的耗电功率即为总功，计算公式：P总＝UI。发热功率指电动机在工作时将电能转化为内能的功率，计算公式：P热＝I2R(此处的R指电动机的纯电阻)。电动机的机械功率不能直接求得，只能通过前两者相减：P有＝P总－P热＝UI－I2R。1.一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中通过的电流为10A．这台电动机工作1s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则（

）A.W=3800J，Q=200J

B.W=3800J，Q=3800J

C.W=7200J，Q=200J

D.W=7200J，Q=3800J【答案】A【解析】电动机消耗的电能：；产生的热量；故选A．2.（2018九上·鄞州期中）如图为遥控直升飞机，该直升飞机的质量是60g，当电动机的电压为3V，通过电动机的电流为0.1A时，该直升机恰好以0.4m/s的速度匀速竖直爬升4m。则（

）A.电动机线圈电阻30欧

B.直升飞机在爬升过程中，机械能不变

C.直升飞机在爬升过程中，机械能增加2.4J

D.10s内电流通过电动机产生的热量为3J【答案】C【解析】A.直升飞机工作时，它的线圈电阻R不等于UI，故A错误；

B.直升飞机在爬升过程中，质量不变，速度不变，即动能不变；高度增大，即重力势能增大，那么它的机械能增大，故B错误；

C.直升飞机在爬升过程中，增加的机械能为W=Gh=0.06kg×10N/kg×4m=2.4J，故C正确；

D.由于无法计算出线圈电阻，因此无法通过Q=I2Rt计算产生的热量，故D错误。3.（2019九下·萧山月考）如图所示，电源电压为12伏，定值电阻R的阻值为5欧。当电动机正常工作时，电流表的示数为0.8安；电动机被卡住不转动时，电流表的示数变为2安。由此可以，电动机正常工作时的输出功率为(

)A.4瓦

B.6.4瓦

C.5.76瓦

D.0.64瓦【答案】C【解析】电机的输出功率就是电机对外界单位时间提供的机械能。电机的输入功率就是电机从电源吸取的有功功率。在理论的理想的状态下，电机的输入功率应该等于输出功率，但在实际正常的工作中由于实际存在的线圈电阻、转轴摩擦损耗等因素的影响，会有少部分的电能转化为其它形式的能（主要是热能）而损失掉，因此输出功率都是要小于输入功率的。电机的输入功率=输出功率+损耗功率。【解答】根据图示可知，该电路为串联电路；

当电动机正常工作时，定值电阻两端的电压UR=ＩＲ＝０.８Ａ×５Ω＝４Ｖ，电动机两端的电压ＵＭ＝１２Ｖ－４Ｖ＝８Ｖ，电动机消耗的功率ＰＭ＝ＩＵＭ＝０.８A×8V=6.4W；

当电动机被卡住时，定值电阻两端的电压U’R=ＩＲ＝2Ａ×５Ω＝10Ｖ，电动机两端的电压Ｕ‘Ｍ＝１２Ｖ－10Ｖ＝2Ｖ，电动机的内阻RM=UMI=2V2A=1Ω；

电动机正常工作时损耗的热功率Ｐ热＝Ｉ2RM＝（0.8A）2×1Ω4.（2018九上·柯桥月考）电动自行车有行驶工作、蓄电池充电两种状态，局部电路图如图所示，断开S后充电插口可以外接充电器对蓄电池进行充电，电动自行车行驶过程中，其电动机正常工作电压为48V，此时通过电动机线圈的电流为5A，电动机线圈的电阻是0.5Ω.下列说法正确的是（

）A.对蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的电源

B.电动自行车的电动机是把电能全部转化为机械能

C.电动机正常工作1min，消耗的电能为14400J

D.电动机正常工作1min，电流通过线圈产生的热量为14400J【答案】C【解析】（1）蓄电池有两个角色，充电时是电源，用电时是用电器；

（2）电流通过任何导体都会发热，将电能转化为内能；

（3）已知电压、电流和时间根据公式W=UIt计算电动机消耗的电能；

（4）已知电流、电阻和通电时间根据公式Q=I2Rt计算线圈产生的热量。

A.对蓄电池充电时，蓄电池相当于电路中的用电器，故A错误；

B.电动自行车的电动机除了把电能转化为机械能外，还会有一部分电能转化为内能，故B错误；

C.电动机正常工作1min，消耗的电能为：W=UIt=48V×5A×60s=14400J，故C正确；

D.电动机正常工作1min，电流通过线圈产生的热量为：Q=I2Rt=（5A）2×5A×0.5Ω=62.5J，故D错误。5.（2020·宁波模拟）如图是小金研究电动机转动是否对小灯泡亮度有影响的电路图。开始小金先抓住转轴合上开关，观察小灯泡的亮度；接着放开转轴让电动机转动，继续观察小灯泡亮度的变化（已知：小灯泡的电阻为R，电动机线圈电阻为r，电源电压为U）。由此请你回答：（1）在电动机转动时，电流所做的功________电流在电路中产生的热量（选填“大于”“等于”或“小于”）（2）小金判断电动机转动后小灯泡会更亮，你认为小金的判断正确吗？并根据学过的知识给以解释。

【答案】（1）大于

（2）当电动机不转动时，电能全部转化为小灯泡和细圈电阻上的热能，所以W=Q，U1I1t=I21(R+r)t，得I1=UR+r；

当电动机转动时，电能转化为电动机的机械能和小灯泡和细圈电阻上的热能，所以W2>Q2，U2I2t>I22(R+r)t，得I2<U（1）在电动机转动时，电流做所做的功分为两部分，一是转化为电动机的机械能，二是转化为热能。所以电流做的功大于电流在电路中产生的热量；6.一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表：规格后轮驱动直流电机车型26英寸额定输出功率120W整车质量30kg额定电压40V最大载量120kg额定电流4.0A请根据上表计算：(1)此车电机的内阻。(2)在额定电压下，电机突然卡死时，电机的总功率。【答案】2.5Ω640W【解析】由表格读出电机的额定电压U＝40V，额定电流I＝4A，额定输出功率即有用功率为P有＝120W。(1)电机的总功率即电功率P总＝UI＝40V×4A＝160W，电机发热功率P热＝P总－P有，P热＝I2R，则P总－P有＝I2R，R＝(P总－P有)/I2＝(160W－120W)/(4A)2＝2.5Ω。(2)若电机突然卡死，则电能全部转化为内能，此时电机电路是纯电阻电路，欧姆定律成立，电机的总功率P＝U2/R＝(40V)2/2.5Ω＝640W。7.（2020·富阳模拟）电动机工作时将电能转化为机械能，但因为线圈有电阻也会有电能转化为电热。如图所示，将线圈电阻为r的电动机接到电源电压U上时，流过电动机线圈的电流为I。（1）推导：电动机的效率（机械能占消耗电能的百分比）η＝U-（2）若电动机的额定电流I＝1A，电动机线圈电阻r＝0.5Ω，工作t＝1min时间内对外输出的机械能为W＝150J。试求：①1min时间内消耗的电能。②电动机两端的电压为多少？【答案】（1）电动机消耗的电能：W总＝UIt线圈产生的热量：Q＝I2rt则电能转化的机械能（有用的能量）：W有＝W总﹣Q＝UIt﹣I2rt＝It（U﹣Ir）故电动机的效率（机械能占消耗电能的百分比）：η＝W有W总×100%＝It（U-I②U=W/It=180J/(1A*60S)=3V【解析】（1）首先根据W总＝UIt计算电动机消耗的电能，然后根据Q＝I2rt计算电动机产生的热量，接下来根据W有＝W总﹣Q计算出转化成的机械能，最后根据

η＝W有W总计算电动机的效率。

（2）①首先根据Q＝I2rt计算电动机产生的热量，然后根据W8.（2020·绍兴模拟）某同学根据如图所示电路进行实验：先用夹子夹住电动机转抽使其不能转动，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数，后松开夹子，使电动机转抽转动，移动滑动变阻器滑片，记下电压表读数和电流表读数。数据记录如下：U(V)I(A)W(J)Q(J)不转动0.20.2W1Q1转动3.01.2W2Q2利用上表数据计算和分析：（1）电动机不转动时，通电10s，电动机所做的电功W1和所产生的热量Q1。（2）电动机转动时，通电10s，电动机所做的电功W2和所产生的热量Q2。（3）试比较W1和Q1的大小关系以及W2和Q2的大小关系，并分析其原因。【答案】（1）电动机不转动时，通电10s电动机所做的电功：W1=U1I1t=0.2V×0.2A×10s=0.4J；R=U1/I1=0.2V/0.2A=1Ω通电10s电动机所产生的热量：Q1=I21Rt=(0.2A)2×1Ω×10s=0.4J（2）电动机转动时，通电10s电动机所做的电功：W2=U2I2t=3.0V×1.2A×10s=36J，电动机转动时，其线圈的电阻R不变，仍然为1Ω，通电10s电动机所产生的热量：Q2=I22Rt=(1.2A)2×1Ω×10s=14.4J；（3）通过上述计算可得,W1=Q1,W2>Q2；电动机未转动时,电流流经电动机线圈时电能全部转化为内能,因此W1=Q1;电动机转动时,电流流经电动机线圈时电能一部分转化为机械能,另一部分转化为内能,因此W2>Q2.【解析】（1）当电动机不转时，电压为0.2V，电流为0.1A，首先根据R=U1I1计算出线圈电阻，然后根据W1=U1I1t计算电动机所做的功，根据Q1=I12Rt计算电动机产生的热量即可；

（2）当电动机转动时，根据W2=U2I2t计算电动机做的功，根据Q2=I9.（2020·江干模拟）为了防止电动机损坏，往往在电动机工作时需要与保护电阻串联，原理图如图所示，已知电源电压为U总=6V，电动机线圈有电阻，保护电阻R=4Ω。闭合开关后，电动机正常转动，此时电动机两端电压UM=2V，试求：（1）电路中电流为多少安？（2）电路中消耗的总电功率为多少瓦？（3）分析比较电动机输出功率和输入功率的大小，从能量转化的角度谈谈二者不同的原因。【答案】（1）I=U总-UMR=6V-2V4Ω【解析】（1）首先根据U=U总-UM计算出电阻R两端的电压，再根据I=UR计算电路中的电流；

（2）已知电路电流和总电压，根据公式P总=U总1.（2019九上·嘉兴期末）如图为”探究焦耳定律”的实验示意图。用该实验装置在“研究电流做功产生的热量与电阻的关系”实验时，可以确保甲、乙两装置的（

）A.电阻相等和电流相等

B.通电时间相等和电流相等

C.电阻相等和通电时间相等

D.电压相等、通电时间相等、电流相等【答案】B【解析】由焦耳定律Q＝I2Rt可知，电流通过导体所产生的热量与导体中的电流、电阻及通电时间有关，探究电流产生的热量与电阻的关系，需采用控制变量法，控制相同的电流和相同的通电时间，并选用不同的电阻丝，B符合题意。

2.一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中通过的电流为10A．这台电动机工作1s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则（

）A.W=3800J，Q=200J

B.W=3800J，Q=3800J

C.W=7200J，Q=200J

D.W=7200J，Q=3800J【答案】A【解析】电动机消耗的电能：；产生的热量；故选A．3.（2020九上·海曙期末）如图甲所示，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的滑片从最左端a滑到最右端b的过程中，R2消耗的电功率P与其两端电压U的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是(

)A.R1的阻值为20Ω

B.R2的最大阻值为30Ω

C.电源电压为8V

D.该电路消耗的最大电功率为3.6W【答案】D【解析】（1）首先根据乙图，利用公式I=PU计算出电流，然后再根据串联电路U总=U1+U2列出两个方程，联立计算出R1的阻值和电源电压；

（2）当滑片在b端时，变阻器接入的阻值最大，根据乙图，利用公式R2=U2【解答】根据甲图可知，电阻R1与变阻器R2串联，电压表测R2的电压，电流表测总电流。

根据乙图可知，当P2=0.8W时，电压表的示数为2V，

根据公式I=PU和U总=U1+U2得到：U总=0.8W2V×R1+2V

①；

当P2=0.5W时，电压表的示数为5V，

根据公式I=PU和U总=U1+U2得到：U总=0.5W5V×R1+5V

②；

①②联立计算得到：U总=6V，R1=10Ω；

故A、C错误；4.（2016·滨江模拟）用一台直流电动机提升质量为200kg的重物，读得并联在电动机两端电压表读数为220V，串联在电动机电路中的电流表读数为5A，若此电动机在8s内能将重物提升4m，则此电动机的电阻和效率为（g=10N/kg，不计摩擦损失的能量）（

）A.44Ω、91%

B.4Ω

、

91%

C.1.2Ω

、72.7%

D.12Ω

、72.7%【答案】B【解析】（1）电流通过直流电动机做功，消耗电能（W电=UIt）转化为机械能（W机=mgh）和内能（W内=I2Rt），可求转化为的内能大小，再根据W内=I2Rt求电动机线圈的电阻；（2）知道了消耗的电能（总能量）和转化的机械能（有用能量），利用效率公式求直流电动机工作时的机械效率．【解答】（1）在8s内电流通过直流电动机做功（消耗电能）：W电=UIt=220V×5A×8s=8800J，在时间8s内得到的机械能：W机=Gh=mgh=200kg×10N/kg×4m=8000J，在时间8s内，在电动机线圈的电阻转化的内能：W内=I2Rt=W电﹣W机=8800J﹣8000J=800J所以R=W内I2η=W机W电5.（2020·台州模拟）某品牌手机充电宝，上面标有电压为5V，容量为12000mA·h，它充满电后，可以储存的电能是________J；在充电过程中，将电能转化为________能储存。【答案】2.16×105；化学【解析】（1）充满电后，电池储藏的电能：W=UIt=5V×12A×3600s=2.16×105J；

（2）在充电过程中，将电能转化为化学能储存。6.如图所示,电源电压恒为12V。闭合开关S,当滑动变阻器的阻值为10Ω时,电压表的示数为10V,此时电动机正常工作,则滑动变阻器消耗的功率是________W;若电动机内部线圈的电阻为2Ω,则通电5min电流通过电动机内部线圈产生的热量是________J。

【答案】0.4；24【解析】（1）首先根据U变=U总-UM计算出变阻器两端的电压，然后根据I变=U变R变计算出通过串联电路的总电流，最后根据P变=U变I变计算变阻器消耗的功率；

（2）已知电动机的线圈电阻和时间，根据公式Q=I2Rt计算出线圈产生的热量。

【解答】（1）变阻器和电动机串联，

那么变阻器的电压为：U变=U总-UM=12V-10V=2V；

通过电路的电流I=I变=U变7.（2019九上·浦江月考）如图是某款电热水龙头的电路原理图。R1、R2为电热丝，通过旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点，实现冷水、温水、热水挡之间的切换。当开关同时接触2、3触点时，水龙头放出的是________水（选填“冷”、“温”“热”）。若R2=2R1，水龙头在温水挡正常工作时电功率为2000W，则它在热水挡正常工作lmin消耗的电能为________J。【答案】温；1.8×105【解析】（1）当开关接1和2时，电路为断路，没有热量产生，因此为冷水档；当开关接2和3时，只有电阻R1在工作；当开关接3和4时，两个电阻并联，因此并联时的电阻肯定小于R1；根据公式P=U2R可知，并联时的功率肯定大于R1自己的功率，因此当开关接2和3时，为温水档；当开关接3和4时，为热水档；

（2）当开关接3和4时，R1和R2并联，

根据公式P1P2=R2R1得到：2000WP2=21；

解得：P8.如图甲所示是一种常见的电热水袋，图乙是它的电路结构示意图，其性能指标如表中所示。额定电压额定加热功率指示功率袋内充水自动断电温度220V500W≤0.2W1kg65℃（1）由题意可知，红色指示灯L的电阻比发热体R的电阻要________(选填“大”或“小”)得多。（2）为了使用电热水袋更加安全，有的电热水袋里使用双重温控开关保护，也就是把两个温控开关________(选填“串联”或“并联”)起来使用。【答案】（1）大（2）串联【解析】（1）根据表格可知，指示灯的功率远远小于发热体的功率；根据图片可知，二者并联，那么它们的电压相等。根据R=U29.（2020·慈溪模拟）如图所示是一直流电动机提升重物的装置。已知重物质量m=60kg，电源电压U=220V保持不变，电动机线圈的电阻R=10Ω，不计各处摩擦，当电动机以某一速度匀速向上提升重物时，电路中的电流I=4A。（1）电源的输出功率是________。（2）试从能量转化和守恒的角度分析计算，重物上升的速度大小为________m/s。【答案】（1）880W（2）1.2【解析】（1）电源的输出功率P总=U总I总=220V×4A=880W；

（2）电动机的发热功P热=I2R=（4A）2×10Ω=160W；

电动机的机械功率：P机械=P总-P热=880W-160W=720W；

重物上升的速度为：v=P10.（2017九上·乐清月考）饮水机是一种常见的家用电器，其工作原理可简化为如图所示的电路，其中S是一个温控开关，R1为发热板，当饮水机处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度时，开关S自动切换到另一挡，饮水机便处于保温状态。（1）当S接a时处于________状态。（填“加热”或“保温”）（2）若R1∶R2=1∶9，饮水机加热时消耗功率为550W，则保温时饮水机消耗的功率为________瓦。【答案】（1）保温（2）55【解析】（1）当开关S接a时，电阻R2与R1串联，

这时饮水机的总功率为：P=U2R总=220V2R1+R2；当开关接b时，电阻R1单独工作，

这时饮水机的功率为：P'=U2R'总=220V2R1；

因为：R总11.（2020·萧山模拟）我们在一些场馆和楼房建设工地上，常见一种“塔吊”的起重设备，其主要组成为电动机和机械两部分，如图所示。假设某“塔吊”配置的电动机铭牌上标有：额定电压380V，额定功率38kW，线圈电阻1Ω。在一次起吊中，该“塔吊”电动机正常工作50s，把质量为3t的重物吊起44m（g取10N/kg）。求：（1）电动机吊起重物的过程中消耗的电能。（2）电动机正常工作过程中线圈产生的热量。（3）该次起吊过程中“塔吊”机械部分的机械效率。【答案】（1）W电=Pt=38kW×50s=1.9×106J

（2）I=PU=38000W380V=100AQ=I2Rt=(100A)（3）W机=W电-Q=1.9×106J-5×105J=1.4×106JW物=Gh=mgh=3000kg×10N/kg×44m=1.32×106Jη=W物/W机=1.32×106J/1.4×106J=94.3%【解析】（1）根据公式W电=Pt计算消耗的电能；

（2）首先根据I=PU计算出通过线圈的电流，然后根据Q=I2Rt计算通过线圈产生的热量；

（3）首先根据W机=W电-Q计算出电动机做的机械功，然后根据W物=Gh计算出有用功，最后根据12.（2019·富阳）如图所示，电梯由质量为1×103kg的轿厢、质量为8×102kg的配重、定滑轮和钢缆组成，轿厢和配重分别系在一根绕过定滑轮的钢缆两端，在与定滑轮同轴的电动机驱动下电梯正常工作，定滑轮与钢缆的质量可忽略不计，在轿厢由静止开始向上运行10s的过程中，轿厢的重力势能增加了1×105J，动能增加了2×103J，该装置的机械效率为80%，（研究表明，物体重力势能的增加量与动能的增加量都与自身的质量成正比）求：（1）该过程中电动机对电梯共做了多少功？

（2）该电梯的动力工作电压为380V，正常工作时的电流为8A，则该电动机的内部线圈上的电阻为多少欧姆？【答案】（1）因为物体重力势能的增加量与动能的增加量都与自身的质量成正比，

所以配重重力势能的减少量为：1×105J×8×102kg1×103kg=8×104J；

轿厢的机械能为：1×105J+2×103J=10.2×104J；

配重的动能增加量为：2×103J×8×102kg1×10313.小英家里有一个电吹风，该电吹风的工作原理如图甲所示，电吹风工作时可以吹出热风也可以吹出凉风。（1）小英将电吹风插头接入家庭电路中，当电吹风吹热风时，电风扇与电热丝的连接方式是________联。（2）小英在某次用该电吹风将头发吹干的全过程中，为了知道这次使用电吹风时总共消耗的电能，她把电吹风的实际功率随时间的变化关系用图乙记录了下来，请你帮她算一算，她这次吹干头发的全过程电吹风总共消耗的电能是多少焦耳。（3）该电吹风的电热丝在工作时电阻值是多少欧姆(保留两位小数)。（4）该电吹风使用几年后，发现其电热丝变细了，则电热丝的电阻值将如何变化。【答案】（1）并

（2）根据功率随时间的变化关系图像可知：P热＝800W，t1＝2min＝120s，P凉＝100W，t2＝3min－2min＝1min＝60s，W总＝W热＋W凉＝P热t1＋P凉t2＝800W×120s＋100W×60s＝1.02×105J

（3）电热丝的功率P＝P热－P凉＝800W－100W＝700W，由P＝UI，I＝UR得，R＝U2【解析】（1）根据甲图可知，当电吹风吹热风时，开关与1和2接触，如果电路里有两条或两条以上的通路，那么用电器并联；如果只有一条通路，那么用电器串联；

（2）根据图乙确定不同功率时对应的时间，然后根据公式W=Pt分别计算出对应消耗的电能，最后将两个电能相加即可；

（3）电吹风工作时的总功率等于电动机功率和电热丝功率之和，首先根据P＝P热－P凉计算出电热水的功率，再根据公式R=U214.小翔随爸爸在商店选中一款速热式电热水器，它的工作电路图和铭牌如图所示(图中R是加热电阻，其电阻不随温度而变化)则：（1）电热水器正常工作时，电路中电流是多大？(结果保留一位小数)（2）电热水器正常工作15min，加热电阻R消耗的电能是多少千瓦时？（3）根据题中电路图，再给你一个加热电阻R0和两个开关S1、S2，请你对该电热水器进行电路改装。设计要求：不同季节电热水器的额定功率不同，夏天额定功率是2000W，春、秋两季额定功率是4000W，冬季额定功率是6000W，请画出改装后的电路图，并计算R0。（4）从安全用电考虑，如果该电热水器直接安装到家庭电路中，可能会造成什么后果及影响？(写出一种)【答案】（1）由P＝UI可得，电热水器正常工作时电路的电流I＝PU=4000W夏季：只闭合开关S、S2，断开S1时，电路为R0的简单电路，功率P0＝2000W，由P＝U2R得：R0＝U2P【解析】（1）从铭牌中找到热水器的功率，然后根据公式I=PU计算它正常工作时的电流；

（2）根据公式W=Pt计算加热电阻消耗的电能；

（3）根据描述可知，改装后这个热水器有三个档位，如果将R0与原来的电阻丝R并联，那么它们单独工作时为两个档位，二者一起工作时为第三个最大的档位，这就符合要求。由于原来电阻丝的功率是4000W，那么新接入的R0的功率肯定是2000W，根据公式R=U215.（2020·台州）电热水壶由分离式底座和壶身两个部分组成。分离式底座由电源线、圆形底座和供电插座组成，如图甲；电热水壶内部简化电路，如图乙。（1）为防止触电，供电插座的外壳材料应是________(选填“绝缘体”或“导体”)。（2）电热水壶额定电压为220伏，额定功率为1000瓦，求；①电阻R的阻值是多少?②正常工作时，烧开一壶水需要300秒，消耗多少电能?（3）为满足人们随时取用热水需求，电热水壶需设置保温功能。现有一个温控开关(一定温度时,可以自动断开或闭合：元件符号为“”）,一个阻值远大于R1的定值电阻R2(元件符号为“”)。要求利用提供的器材对原电热水壶的简化电路进行改进，实现既可加热又能保温的功能，且加热功率保持不变。请在答题卷的虚线框内画出电路图、并说明保温的工作原理。【答案】（1）绝缘体

（2）①R1=U²P=②W=Pt=1000瓦×300秒=3×105焦

（3）S闭合，温控开关断开，R1、R2同时工作，电路处于保温状态。【解析】（1）容易导电的物体叫导体；不容易导电的物体叫绝缘体；

（2）①已知额定功率和额定电压，根据公式

R1=U²P计算电阻R的阻值；

②已知电功率和时间，根据W=Pt计算消耗的电能。

（3）根据公式P=U2R可知，电压相等时，电阻大的，电功率小，为保温状态；电阻小的，电功率大，为加热状态，只需用温控开关控制定值电阻R2的工作与否。

【解答】（1）为防止触电，供电插座的外壳材料必须不容易导电，因此应该选择绝缘体。

（2）①

电阻R的阻值：

R1=U²P=(220V)21000W=48.4Ω；

②正常工作300s消耗的电能：W=Pt=1000W×300s=3×10请完成下列问题：（1）通过计算并结合图乙确定该制冷器启动工作的温度；（2）在图丙所示的1小时内，工作电路中制冷器消耗的总电能是多少？【答案】（1）R=UIR1=R-R2=30欧-10欧=20欧查乙图可知制冷器的启动温度是5．6℃。（2）t=15分钟+10分钟+10分钟+10分钟=45分钟=0．75小时W=Pt=2.4千瓦×0.75小时=1.8千瓦时(