天津市南开区中考物理三年（2020-2022）模拟题汇编-11电功和电功率（提升题）（有解析）考试试卷

天津市南开区中考物理三年（2020-2022）模拟题汇编-11电功和电功率（提升题）
一、单选题
1．（2022·天津南开·统考二模）小明对所学物理知识进行总结，发现学好物理能够更好的帮助我们远离危险，下列说法正确的是（　　）
①安全带主要是在汽车突然启动时，对驾乘人员起到保护作用
②在下雪天，汽车轮胎套上防滑链，可以增大与路面的摩擦力，防止打滑
③铁路站台上设置安全线，这是因为流体流速大的位置压强小，防止人被“吸”入
④试电笔内串联了大电阻，检测时使通过人体的电流很小，从而保护检测者的安全
A．①②③④ B．①②③ C．②③④ D．①③④
二、多选题
2．（2022·天津南开·统考二模）为测定风速的大小，小明设计了一种测定风速的装置，其简化电路如图所示。图中R1为定值电阻，探头、金属杆和滑动变阻器R2的滑片P相连，可上下移动，且R2>R1。下列分析正确的是（　　）
A．当有风吹过探头时，探头带动滑片P向下移动
B．风速越大，电压表示数越大
C．当风速增大时，电路消耗的总功率变大
D．当R2=R1时，R2消耗的电功率最大
3．（2022·天津南开·统考一模）如图甲所示电路中，R0为定值电阻，R1为滑动变阻器。图乙是该滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图像。则以下说法正确的是（　　）
A．滑动变阻器的最大阻值是25Ω
B．电源电压为8V
C．在电路安全的条件下，电路中电流的变化范围为0.2A～1.2A
D．定值电阻R0的最大功率是7.2W
4．（2021·天津南开·模拟预测）如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S，移动滑片P，滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图像如图乙所示。则（　　）
A．滑动变阻器的最大阻值是20Ω
B．滑动变阻器消耗的电功率最大时，变阻器的阻值是10Ω
C．电源电压为8V
D．电路消耗的最大电功率为14.4W
5．（2021·天津南开·统考二模）如图甲的电路中，R1、R2的电压与电流的关系如图乙所示，闭合开关，电阻R2两端的电压U1，电路中的总电流为I1，电路消耗的总功率为P1；在不改变电源电压的情况下，用20Ω的电阻R3替换R1，此时R2两端的电压为U2，电路中的总电流为I2，电路消耗的总功率为P2，则（　　）
A．R1：R2=3：1 B．I1：I2=3：2
C．U1：U2=1：2 D．P1：P2=2：3
6．（2020·天津南开·统考一模）如图甲所示，电源两端电压不变，R1是滑动变阻器，R2是定值电阻．当开关S闭合后，逐步改变滑动变阻器接入电路的电阻值，根据电压表与电流表的示数，绘制的图象如图乙所示．下列判断正确的是（　　）
A．电源两端电压为10V
B．电路消耗电功率的最大值为7.2W
C．定值电阻R2的电阻值为40Ω
D．变阻器R1接入电路的最大阻值为100Ω
三、填空题
7．（2022·天津南开·统考二模）1kW·h电能可供一盏“220V 25W”字样的白炽灯连续工作_______h。如图所示的实验装置可以探究电流通过导体产生的热量与_______（选填“电流”、“电阻”或“通电时间”）的关系。
8．（2022·天津南开·统考一模）小明在家中找到了两个LED灯泡，仔细观察发现甲灯泡标有“220V，40W”的字样，乙灯泡标有“220V，11W”的字样，将它们并联接入电路中，两灯均正常工作，此时______（选填“甲”或“乙”）灯更亮，其中甲灯泡的电阻为______Ω。
9．（2021·天津南开·模拟预测）如图所示是小明设计的照明电路。虚线框1和2应连入开关和电灯，则开关应装在虚线框_______中；安装完毕后，闭合开关，电灯不亮，用试电笔分别测试a、b、c、d点时，a点氖管不发光，b、c、d点氖管都发光，则电路的故障为_______。小明又把一小射灯（正常工作时的电压为20V，电流为0.2A），直接接入家庭电路后，刚通电，小射灯立刻就烧坏了，经检查，发现还有一个配件忘记安装，小代通过研究说明书，明白了其中的道理。没有安装配件导致小射灯被烧坏的原因是小射灯两端的实际电压_______正常工作电压（选填“大于”“小于”或“等于”）；该配件是一个阻值为_______Ω的定值电阻，需要与小射灯_______联使其正常工作。
10．（2021·天津南开·统考二模）（1）烧杯中加入盐水，将铜片和锌片放在盐水中，这就是一个电池。用电压表测量这个自制电池的电压，其现象如图甲所示，______（选填“铜片”或“锌片”）是电池的正极；
（2）如图乙所示为电子式电能表表盘。小青将电热水壶单独接在该电能表上正常工作6min，电能表指示灯闪烁300次，则其额定功率是______W。
11．（2021·天津南开·统考二模）有一只标有“6V 3W”的小灯泡和一个标有“100Ω 1A”的滑动变阻器，小明同学将它们并联后直接接到恒定电源上，小灯泡恰好正常发光，其两端的电压是________V，此时整个电路允许消耗的最大功率是________W。
12．（2020·天津南开·统考一模）如图甲所示电路中，当闭合开关 S 后，两个电压表指针偏转角度相同，指针位置如图乙所示，电阻 R1、R2 的阻值之比为______；某导体的电阻是 5Ω，通过它的电流为0.2A，10 s 内该导体产生的热量是______。
四、实验题
13．（2022·天津南开·统考二模）小丽同学做“测定小灯泡的电功率”的实验，首先设计了电路图，如图甲所示，之后将滑动变阻器调到阻值最大处后闭合开关，再调节滑动变阻器得到了如表乙所示的电压U和电流I的数据，小灯泡的额定电压为2.5V。
次数 电压表示数/伏 电流表示数/安 小灯泡的亮度
1 0.5 0.06 不发光
2 1.0 0.10 很暗
3 1.5 0.14 较暗
4 1.8 0.16 较亮
5 2.5 0.20 正常发光
6 2.8 0.22 很亮
（1）通过实验得到，小灯泡的额定功率为___________W；
（2）当电压表的示数为1.8V时，若想使小灯泡正常发光，应将滑动变阻器的滑片P向___________（选填“左”或“右”）移动；
（3）有同学建议用表格中多次测量的平均值作为小灯泡的额定功率，这种做法是___________（选填“正确”或“错误”）的。
14．（2022·天津南开·统考二模）在“伏安法测导体电阻”的实验中，小明用图甲所示的电路测量电阻的阻值：
（1）请用笔画线代替导线，将图乙中电路连接完整（电源为两节干电池）；_______
（2）连接电路时开关应________，滑动变阻器的滑片应置于_______端（选填“左”或“右”）；
（3）检查电路正确无误后开始实验。某次实验时电流表和电压表的示数如图丙所示，请在虚线框内设计本实验记录数据的表格，并填写和处理此次实验数据；_______
（4）在科学实验时，为了减小误差或寻找普遍规律，经常需要进行反复多次实验，以下实验中多次实验目的与本实验相同的是( )
A．“测小灯泡的电功率”时，改变灯泡两端的电压和通过灯泡的电流值，多次测量
B．“探究杠杆的平衡条件”时，改变动力（臂）和阻力（臂），多次测量
C．“探究光反射时的规律”时，改变入射角的度数，多次测量
D．“测量物理课本的长度”时，多次测量
15．（2021·天津南开·统考二模）实验室有一只小灯泡标有“2.5V”，小明小组想用“伏安法”测量这只小灯泡的额定功率。实验室里的器材有一电压未知但稳定的电源，电流表、滑动变阻器、开关、电压表各一只，一定值电阻R0，导线若干。连接电路时发现电流表损坏了，其他元件完好。于是小明又找来一只电压表，大家一起研究方案，完成了实验请你设计出测量这只小灯泡额定功率的可行电路，并将相应的电路图画在如图的虚线框内（要求：只能用上述提供的实验器材，电路连接好后各元件的连接位置不得改变）。根据你设计的电路，写出实验步骤及需要直接测量的量，并推导出小灯泡额定电功率的表达式（用测量的量和R0表示，小灯泡的额定电压用UL表示）。
（一）在虚线框内画出实验电路图___________：
（二）实验步骤：___________
（三）小灯泡额定电功率的表达式：P0=___________。
五、计算题
16．（2022·天津南开·统考二模）一个小灯泡上标有“6V 3W”字样，现有电压为9V的电源，为了保证小灯泡正常发光，应将一个定值电阻与小灯泡串联后接在电源上。求：
（1）此定值电阻阻值；
（2）小灯泡正常发光时，定值电阻的电功率。
17．（2022·天津南开·统考二模）某电加热器标有“220V 2000W”字样，在电加热器正常工作时，把5kg水从20℃加热到60℃，用时8min。已知c水=4.2×103J/(kg·℃)，求：
（1）此过程中水吸收的热量是多少？
（2）此电加热器的热效率为多少？
18．（2022·天津南开·统考二模）如图所示，烧瓶中装有0.3kg煤油，电阻丝的阻值为10Ω，闭合开关．调节滑动变阻器滑片，当电流表的示数为2A时通电5min，煤油的温度由20℃升高到30℃。[c煤油=2.1×103 ℃）]
求：（1）煤油吸收的热量；
（2）电阻丝加热煤油的效率。
19．（2020·天津南开·统考一模）右图所示，滑动变阻器R1、R2的规格都为“10Ω 2A”，灯泡L标有“3.0V 3.0W”的字样（不考虑灯丝电阻的变化）。当两个滑动变阻器的滑片P都在最左端时，闭合开关S，调节滑动变阻器R2的滑片至某位置时，灯泡恰好正常发光，此时电流表A的示数为1.6A，求：
（1）灯L的电阻；
（2）电源的电压；
（3）此时滑动变阻器R2接入电路的阻值。
六、综合题
20．（2021·天津南开·统考二模）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，如图乙所示。
（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）若电热水壶额定电压为220V，额定功率为1kW，求电热水壶正常工作2min消耗的电能是多少___________？
（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Rx（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。请在虚线框内画出电路图，并说明保温的工作原理。___________
21．（2021·天津南开·模拟预测）如图1为一款陶瓷电煎药壶，工作电路简化为如图2所示，其中阻值为，阻值为，它在工作时，有高火加热、文火萃取和小功率保温三个过程，若壶中药液的总质量为，在正常工作电压下煎药时，药液的温度与工作时间的关系如图3所示。
（1）分析电路结构可知，开关Sa接__________时，__________时，煎药壶处于保温状态；
（2）文火萃取期间煎药壶消耗的电能多少__________？
（3）高火加热过程中，煎药壶所吸收的热量是多少__________？［］
（4）高火加热过程中煎药壶的效率是多大__________？
22．（2020·天津南开·统考一模）小黄同学帮助邻居残疾人老章叔叔买来了一辆电动轮椅，小黄和章叔叔一起研究说明书，电动轮椅的原理简图如图所示。他们了解到，操纵杆可操纵双刀双掷开关 S 以及滑动变阻器 R1 的滑片 P。前推操纵杆时轮椅慢慢前进，继续前推操纵杆时轮椅快速前进；后拉操纵杆时轮椅慢慢后退。蓄电池的电压为 U（保持不变），R2 为定值电阻：
(1)原理图中双刀双掷开关 S 中间的连接物（深色部分）为___ （选填“导体”或“绝缘体”）；
(2)从原理图和以上描述可知，当开关接到______两个接线柱时，轮椅前进。若轮椅以v0 的速度匀速前进，此过程中轮椅受到的平均阻力为 f，电池的输出功率为 P0，求此过程中轮椅工作的效率_______；
(3)当轮椅后退时电动机的功率是 P1，此时电流表示数为 I，求 R2的阻值______。
参考答案：
1．C
【详解】①在汽车突然启动时，人由于惯性，会保持静止状态，汽车向前运动，人会向后仰，此时安全带不起作用。当汽车突然刹车时，汽车突然停止，人由于惯性，会继续向前运动，人会向前倾，此时安全带对驾乘人员起到保护作用。故①错误；
②在下雪天，汽车轮胎套上防滑链，可以增大轮胎与路面接触面的粗糙程度，从而增大与路面的摩擦力，防止打滑。故②正确；
③当火车进站时，火车速度较大，带动周围空气，空气的流速越大，压强越小，人的两侧会有一个压强差，人很容易在压强差的作用下，被压向列车一侧。因此铁路站台上设置安全线，这是因为流体流速大的位置压强小，防止人被“吸”入。故③正确；
④试电笔在使用时手应接触笔尾金属体，这样导线、试电笔、人体、大地就会形成一条串联电路，根据欧姆定律可知，电压一定时，电阻越大，电流越小，笔内串联了大电阻，检测时可以使通过人体的电流很小，从而保护检测者的安全。故④正确。
综上，故ABD错误，C正确。
故选C。
2．ABD
【详解】A．当有风吹过探头时，由于探头上方空气流速小于下方，流速大的地方压强小，所以探头上方的压强大于下方，探头带动滑片向下移动，故A正确；
B．当有风吹过探头时，探头带动滑片向下移动，电路中总电阻变大，电流变小，定值电阻两端电压变小，滑动变阻器两端电压即电压表示数变大，故B正确；
C．当风速增大时，电路中总电阻变大，电流变小，电路消耗的总功率根据P=UI，电源电压不变，所以总功率变小，故C错误；
D．滑动变阻器R2消耗的电功率
当时，R2消耗的电功率最大。故D正确。
故选ABD。
3．ACD
【详解】由电路图可知，R0与R1串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流。
A．当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，由图象可知，电路中的最小电流I=0.2A时，R1的电功率P1=1W，由P=I2R可得，滑动变阻器的最大阻值
故A正确；
B．由图象可知，当电路中的电流I′=0.4A时，R1的电功率P1′＝1.6W，此时R1接入电路的电阻
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，由欧姆定律可得，电源的电压
当电路中的电流I=0.2A时，电源的电压
因电源的电压不变，所以
解得
则电源的电压
故B错误；
C．由图乙知电路的最小电流为0.2A，当滑动变阻器的电阻最小时电路的电流最大，最大电流为
所以在电路安全的条件下，电路中电流的变化范围为0.2A～1.2A，故C正确；
D．定值电阻R0的最大功率为
故D正确。
故选ACD。
4．ABD
【详解】当电路中的电流最小时，滑动变阻器的值最大
滑动变阻器消耗的电功率最大时，变阻器的阻值与R0相等，
联立以上三式解得
当滑动变阻器电阻为0时，电路消耗的最大电功率为
综合以上分析可知：ABD符合题意，C不符合题意。
故选ABD。
5．AD
【详解】由图甲可知R1、R2并联，电源电压不变，根据并联电路的电压特点可知U1：U2=1：1，根据R1的图线知，当它两端电压为6V时，通过它的电流I1′=0.1A，R1的阻值为
根据R2的图线知，当它两端电压为6V时，通过它的电流为I2′=0.3A，R2的阻值为
所以电阻比
设该电路电源电压U=6V，由图乙可知，R1支路中的电流I1′=0.1A，R2支路中的电流I2′=0.3A，则干路上的电流
I1=I1′+I2′=0.1A+0.3A=0.4A
电路消耗的总功率为
P1=UI1=6V×0.4A=2.4W
用20Ω的电阻R3替换R1，R3支路中的电流
此时干路上的电流
I2=I3+I2′=0.3A+0.3A=0.6A
则电路消耗的总功率为
P2=UI2=6V×0.6A=3.6W
所以功率比
电流比
故AD符合题意，BC不符合题意。
故选AD。
6．BD
【分析】由电路图知道，当滑片位于最左端时电路为R2 的简单电路，此时电路中的电流最大，可以由乙图读出，再由欧姆定律表示出电源的电压；当滑片位于最右端时，滑动变阻器的最大阻值R1 与电阻R2 串联，电压表测R1 两端的电压，此时电路中的电流最小，由乙图读出两电表的示数，然后根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压，利用欧姆定律求出R1的最大阻值，利用电源的电压不变建立等式即可求出定值电阻的阻值和电源的电压，最后利用P=UI求出电路消耗的最大功率即可．
【详解】由电路图可知，当滑片位于最左端时，电路为的简单电路，此时电路中的电流最大，由乙图可知；
由可得，电源的电压：-----
当滑片位于最右端时，滑动变阻器的最大阻值与电阻串联，电压表测两端的电压，此时电路中的电流最小；
由乙图可知，，，
变阻器的最大阻值：
，故D正确；
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
则电源的电压：------
由可得：，
解得：，故C错误；
电源的电压：，故A错误；
电流最大时，电路消耗的最大电功率：
，故B正确．
故选BD．
【点睛】此题目很有代表性，重点是欧姆定律和电功率的计算，关键是根据电源电压不变，利用图像中的条件列出关于电源电压的关系式，可求出未知的电阻和电源电压，再利用相关公式进行解题．
7． 40 电流
【详解】[1]由可知，1kW·h电能可供一盏“220V 25W”的白炽灯连续工作的时间
[2]由图可知，左侧电路和右侧电路串联，二者通电的时间是相等的，故该实验装置不能探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系；两侧液体中的电阻丝阻值相同，故该实验装置不能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系；左侧电路仅串联一个5Ω的电阻丝，而右侧电路是两个5Ω的电阻丝并联，根据并联电路中电流的规律分析可知，通过右侧容器内电阻丝的电流小于通过左侧容器内电阻丝的电流，故该实验装置可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系。
8． 甲
【详解】[1]照明电路的电压为220V，并联电路中各支路两端的电压相等，且额定电压下灯泡的实际功率和额定功率相等，此时甲灯泡的实际功率为40W，乙灯泡的实际功率为11W，.灯泡的亮暗取决于实际功率的大小，故此时甲灯更亮。
[2]由可得，其中甲灯泡的电阻
9． 2 a、b间断开 大于 1000 串
【详解】[1]开关应接在灯与火线之间，因此开关应接在2处。
[2]闭合开关后，电灯不亮，当测电笔分别测试b、c、d点时，测电笔的氖管都发光，说明b、c、d点都与火线相连，a点氖管不发光，a与火线不相连，说明a、b间断开。
[3]家庭电路电压为220V，而小射灯的额定电压为20V，小射灯直接接入家庭电路中时，其两端的实际电压远大于额定电压（正常工作电压），所以小射灯会烧坏。
[4][5]配件与小射灯串联后使其正常工作，由串联电路特点有
I灯=I配=0.2A
配件两端的电压
U配=U-U灯=220V-20V=200V
由欧姆定律可得配件的电阻
R配===1000Ω
10． 铜片 1000
【详解】（1）[1]因为与电压表正接线柱相连的为电池的正极，所以铜片是电池的正极。
（2）[2]小青将电热水壶单独接在该电能表上正常工作6min消耗的电能为
其额定功率是
11． 6 9
【分析】灯泡正常发光时，灯泡两端的电压为灯泡的额定电压，根据灯泡的额定电压确定电源电压；当滑动变阻器中通过的最大电流为1A时，电路消耗的功率最大，先根据灯泡的额定电压和额定功率求出通过灯泡的电流，再根据并联电路中干路电流等于支路电流之和求出干路电流，最后利用求出电路允许的最大功率。
【详解】[1]因为灯泡与滑动变阻器并联，即并联电路两端的电压等于电源电压，而灯泡的额定电压为6V，所以电源电压为6V；
[2]通过灯泡的电流：
，
干路中允许通过的最大电流：
，
故电路中允许消耗的最大功率：
。
12． 4:1 2 J
【详解】[1]由电路图可知，两电阻是串联连接，电压表V2测R2两端的电压，V1测两电阻的总电压，而两电压表偏转角度相同，则V2、V1所用的量程是0~3V和0~15V的，对应的读数分别是1.6V和8V，根据串联电路的特点有，电阻R1两端的电压
U1=U-U2=8V-1.6V=6.4V
在串联电路中各用电器的电阻之比等于其两端的电压之比，所以电路中两电阻的阻值之比为
R1:R2=U1:U2=6.4V:1.6V=4:1
[2]根据焦耳定律得，某导体产生的热量
Q=I2Rt=(0.2A)2×5Ω×10s=2J
13． 0.5 左 错误
【详解】（1）[1]由电路图可知，小灯泡与滑动变阻器串联，电压表测小灯泡两端电压，电流表测电路中电流，因小灯泡的额定电压为2.5V，故由表中数据可知，电压表示数为2.5V时，流过小灯泡的电流为I=0.2A，故由P=UI可得，小灯泡的额定功率为
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W
（2）[2]当电压表的示数为1.8V时，若想使小灯泡正常发光，应增大小灯泡两端电压，故由串联电路电阻等比例分压可知，应减小滑动变阻器接入电路中的阻值，故应将滑动变阻器的滑片P向左移动。
（3）[3]这种做法是错误的，因为灯泡在不同电压下的实际功率各不相同，对其取平均值没有意义。
14． 断开 右 见解析 D
【详解】（1）[1]由电路图可知，电压表应并联在定值电阻两端，由于电源为两节干电池，电压为3V，则电压表接0~3V量程；滑动变阻器按照“一上一下”串联在电路中，如图所示：
（2）[2][3]为保护电路，连接电路时，开关应处于断开状态；闭合开关前，滑动变阻器的滑片应位于最右端的阻值最大处。
（3）[4]本实验需测量电阻两端的电压、电流，并计算出电阻值，并采用多次测量求平均值的方法减小测量误差，则实验数据记录表格如下；实验中电压表和电流表都选用的是小量程，则电压表的示数为2.4V，电流表的示数为0.3A，由可得Rx的阻值
实验次数 电压/V 电流/A 电阻/Ω 平均值/Ω
1 2.4 0.3 8
2
3
[5]A．“测小灯泡的电功率”的实验，多次测量的目的是为了得出小灯泡实际功率的变化与电压和电流的关系；
B．“探究杠杆的平衡条件”的实验，多次测量是为了总结杠杆平衡时的规律；
C．“探究光反射时的规律”时，多次测量是为了总结光反射时的规律；
D．“测量物理课本的长度”时，多次测量是为了使测量的结果更准确，以此减小误差。
本实验测导体的电阻，多次测量的目的是为了减小测量误差，则D与本实验的目的相同。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
15． 见解析 见解析
【详解】[1][2]使小灯泡与定值电阻R0、滑动变阻器串联，电压表分别测量灯泡和定值电阻两端电压，开关控制整个电路，如下图所示：
。
步骤一：按图连接好电路后，将电压表并联在灯泡两端，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为UL；
步骤二：保持滑动变阻器的滑片不动，将电压表并联在定值电阻两端，闭合开关，读出电压表的示数U1；
步骤三：根据设计的电路的特点和实验所测得的物理量，写出小灯泡额定功率的表达式。
[3]小灯泡额定工作时，额定电流为
则小灯泡额定电功率的表达式为
16．（1）6Ω；（2）1.5W
【详解】解：（1）为了保证小灯泡正常发光，与小灯泡串联的定值电阻的电压为
由得，灯泡的电流为
电阻的电流为
由得，此定值电阻阻值
（2）小灯泡正常发光时，定值电阻的电功率
答：（1）此定值电阻阻值为6Ω；
（2）小灯泡正常发光时，定值电阻的电功率为1.5W。
17．（1）8.4×105J；（2）87.5%
【详解】解：（1）5kg的水从20℃加热到60℃需要吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×5kg×(60℃-20℃)=8.4×105J
（2）由W=Pt可得，电加热器正常工作8min所产生的热量
Q放=W=Pt=2000W×8×60s=9.6×105J
此加热器的热效率
答：（1）水吸收的热量是为8.4×105J；
（2）此电加热器的热效率为87.5%。
18．（1）6300J；（2）52.5%
【详解】（1）煤油吸收的热量为
Q吸=c煤油m（t﹣t0）=2.1×103J/（kg ℃）×0.3kg×（30℃﹣20℃）=6300J
（2）电流通过电阻丝放出的热量为
Q=I2Rt=（2A）2×10Ω×300s=1.2×104J
则电阻丝加热煤油的效率为
答：（1）煤油吸收的热量为6300J；
（2）电阻丝加热煤油的效率为52.5%。
19．（1）3Ω ；（2） 6 V ；（3）3Ω
【详解】由电路图可知，灯泡L与R2串联后再与R1并联，电流表测干路电流。
(1)灯L的电阻
RL＝＝3Ω
(2)由P＝UI可得，灯泡正常发光时L支路的电流
IL＝ ＝＝1A
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过R1的电流
I1＝I IL＝1.6A 1A＝0.6A
因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由I＝可得，电源的电压
U＝I1R1＝0.6A×10Ω＝6V
(3)因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R2两端的电压
U2＝U UL＝6V 3V＝3V
因串联电路中各处的电流相等，所以，此时滑动变阻器R2接入电路的阻值
R2＝ ＝＝3Ω
20． 绝缘体 1.2×105J 工作原理见解析
【详解】（1）[1]供电插座的外壳应是绝缘体材料，才能防止触电。
（2）[2]电热水壶正常工作2min，消耗的电能
W=Pt=1000W×2×60s=1.2×105J
（3）[3]由题意知，电路改进后，既有加热功能，又有保温功能，且加热功率不变，所以改进后的电路图中，加热时，电路中只有电阻R1单独工作，保温时R1、Rx串联在电路中。那么温控开关应并联在Rx两端，温度升高到一定程度便断开，电热水壶处于保温状态，温度降低到一定程度便闭合，电热水壶处于加热状态，所以改进后的电路如下：
21． 1 断开 145200J 3.36×105J 72.7%
【详解】（1）[1][2]当开关Sa打至1，开关Sb断开时，R1与R2串联，电路的总电阻最大，电路的总功率最小，煎药壶处于保温状态。当开关Sa打至2，开关Sb闭合时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，电路的总功率最大，煎药壶处于高火加热阶段；当开关Sa打至2，开关Sb断开时，电路为R2的简单电路，煎药壶处于文火萃取阶段。
（2）[3]由图3知，文火萃取阶段的时间为
t=36min-14min=22min=1320s
文火萃取期间煎药壶消耗的电能为
（3）[4]由图3可知，高火加热过程中，药液的温度从18℃升高到98℃，则1kg药液所吸收的热量
Q吸=cm(t′-t0)=4.2×103J/kg ℃×1kg×(98℃-18℃)=3.36×105J
（4）[5]由图3可知，高火加热的时间为
t″=14min=14×60s=840s
由可得，煎药壶消耗的电能
煎药壶的热效率
答：（1）1；断开；
（2）文火萃取期间煎药壶消耗的电能为145200J；
（3）高火加热过程中，煎药壶所吸收的热量是3.36×105J；
（4）高火加热过程中煎药壶的效率是72.7%。
22． 绝缘体 2、3
【详解】(1)[1]双掷开关中间的连接物应为绝缘体，要不开关闭合就会出现短路现象。
(2)[2]根据题意及电路图知，轮椅向前运动时其速度可变，则电动机应与滑动变阻器串联，通过变阻器阻值变化，控制通过电动机电流的大小，从而控制其运动的速度，所以轮椅前进时，开关接到2、3两个接线柱。
[3]由题意知，轮椅匀速前进时的牵引力F等于轮椅所受的平均阻力f，那么此时电动机的工作功率
P=Fv0=fv0
则轮椅的工作效率
(3)[4]轮椅后退时，双掷开关接通接线柱1和2，此时电动机和电阻R2串联。已知时电动机的功率是P1，根据P=UI得，电动机两端的电压
那么电阻R2两端的电压
U2=U-U1=
所以
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