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    2024年物理中考专题复习18——电功率计算
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    2024年物理中考专题复习18——电功率计算

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    这是一份2024年物理中考专题复习18——电功率计算,文件包含2024年物理中考专题复习18电功率计算教师版docx、2024年物理中考专题复习18电功率计算学生版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共101页, 欢迎下载使用。

    (2023湖南益阳)如图所示,电源电压恒为3V,小灯泡标有“2.5V 1.25W”(设小灯泡电阻不变),滑动变阻器的最大阻值为20Ω。
    (1)求小灯泡正常发光时的电流;
    (2)求小灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值;
    (3)求小灯泡正常发光时电路的总功率;
    (4)在保证电路安全的前提下,移动滑动变阻器的滑片P至某一位置,此时滑动变阻器的功率最大,求滑动变阻器的最大功率。
    答案:由电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路中电流。
    (1)灯泡正常发光时的电流:IL===0.5A,
    (2)灯泡正常发光时的电阻RL===5Ω,
    串联电路中各处的电流相等,串联电路总电阻等于各部分电阻之和,根据欧姆定律可得此时滑动变阻器接入电路的阻值R=﹣RL=﹣5Ω=1Ω;
    (3)小灯泡正常发光时电路的总功率P=UIL=3V×0.5A=1.5W;
    (4)滑动变阻器的电功率电压电路总功率与灯泡的功率之差,即P′=UI﹣I2RL=3V×I﹣I2×5Ω,
    根据抛物线的性质可得当I==0.3A时,
    此时滑动变阻器接入电路的电阻:RP=﹣RL=﹣5Ω=5Ω<20Ω,
    滑动变阻器的电功率最大,最大为P′==0.45W。
    (2023云南)在如图所示的电路中,电源电压6V保持不变,电阻R1的阻值为20Ω。当开关S闭合时,电流表的示数为0.2A。求
    (1)R2的阻值;
    (2)通电1min,电流通过R1做的功;
    (3)电路消耗的电功率。
    (2023江西省)如图所示,电源电压恒定不变,灯L1标有“3V,3W”字样,灯L2标有“3V,6W”字样,闭合开关S,两灯均正常发光。求:(1)灯L1的电阻;(2)电流表的示数;(3)电路消耗的总功率。
    答案:.由图可知,两灯并联,电流表测量干路电流,两灯此时都正常发光。
    (1)由可得,灯L1的电阻:;
    (2)已知并联电路中干路电流等于各支路电流之和,由P=UI可得,干路电流为:
    I=I1+I2===1A+2A=3A,即电流表的示数为3A;
    (3)电路消耗的总功率:P=P1+P2=3W+6W=9W。
    (2023辽宁盘锦)如图所示电路,电阻R1为10Ω,电源电压为12V恒定不变,滑动变阻器R2最大阻值为40Ω。闭合开关S,求:
    (1)通过R1的电流;
    (2)当干路电流为2A时,滑动变阻器R2消耗的功率;
    (3)整个电路在100s内产生的最少热量。
    答案:(1)由图可知R,1与滑动变阻器R2并联;
    根据并联电路的电压特点可知,R1两端的电压:U1=U2=U=12V,
    通过R1的电流:I1===1.2A;
    (2)根据并联电路的电流特点可知,当干路电流为2A时,
    通过滑动变阻器R2的电流:I2=I﹣I1=2A﹣1.2A=0.8A,
    滑动变阻器R2消耗的功率:P2=U2I2=12V×0.8A=9.6W;
    (3)当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,根据欧姆定律可知,通过滑动变阻器的电流最小,
    通过滑动变阻器的最小电流I2小===0.3A,
    根据并联电路的电流特点可知,干路的最小电流:I小=I1+I2小=1.2A+0.3A=1.5A,
    整个电路在100s内产生的最少热量:Q小=W小=UI小t=12V×1.5A×100s=1800J。
    (2023内蒙古包头)某电热水器内部简化电路如图甲所示,由控制电路和加热电路组成。控制电路中电源电压恒为12V,R0为定值电阻,R1为热敏电阻,其阻值随水温的变化关系如图乙所示,电流鉴别器相当于电流表;加热电路中电源电压为220V,加热电阻R1阻值为48.4Ω。当热水器中水温降到40℃时,鉴别器中电流减小到30mA,开关S2闭合,加热电路开始加热;当水温升至某温度时,鉴别器中电流增大到40mA,开关S2断开,加热电路停止加热。
    (1)开关S2闭合,求加热电路的电功率;
    (2)求定值电阻R0的阻值;
    (3)求加热电路停止加热时水的温度。
    答案:(1)开关S2闭合,加热电路的电功率:P==1000W;
    (2)当热水器中水温降到40℃时,鉴别器中电流减小到30mA,开关S2闭合,
    加热电路开始加热,控制电路的总电阻:R总==400Ω,
    当t=40℃时,由图乙可知,Rt=150Ω,R0的阻值:R0=R总﹣Rt=400Ω﹣150Ω=250Ω;
    (3)当水温升至某温度时,鉴别器中电流增大到40mA,开关S2断开,加热电路停止加热,
    控制电路的总电阻:R′总==300Ω,
    热敏电阻的阻值:R′t=R′总﹣R0=300Ω﹣250Ω=50Ω,
    由图乙可知,当R′t=50Ω,水的温度是80℃。
    (2023辽宁锦州)小明家一款新型电烤箱铭牌上的部分参数如表所示,其简化电路如图甲所示,R1、R2均为电热丝(阻值不随温度变化)。求:
    (1)该电烤箱在额定保温功率下工作时的电流?
    (2)电热丝R2的阻值?
    (3)傍晚用电高峰期,小明想测量电烤箱在工作时的实际电压,于是他断开了家中其他用电器,仅让电烤箱在加热状态下工作,1min内如图乙所示的电能表转盘转了50r,则电烤箱两端的实际电压是多少?
    答案:(1)由P=UI可得,该电烤箱在额定保温功率下工作时的电流:I保温===0.5A;
    (2)当S闭合,S1接右边接线柱b时,R1单独工作,电路中电阻较大,电源电压一定,
    由P=可知,此时电功率较小,电路处于保温挡位;
    当S闭合、S2接左边接线柱a时,电阻R1和R2并联,电路中电阻较小,电源电压一定,由P=可知,此时电功率较大,处于加热挡位,此时R1的电功率:P1=P保温=110W,
    R2的电功率:P2=P加热﹣P1=1210W﹣110W=1100W,
    由P=可得:R2===44Ω;
    (3)S闭合、S2接左边接线柱a时,电阻R1和R2并联,处于加热挡位,P加热=1210W,
    由P=可得:R并===40Ω;
    电能表上“3000r/(kW•h)”表示电路中用电器每消耗1kW•h的电能,电能表的转盘转3000r,
    电能表转盘转了50r,电烤箱消耗的电能:W=kW•h=kW•h,
    工作时间t=1min=h,
    电烤箱的实际功率:P实===1kW=1000W,
    由P=可得,电路的实际电压:U实===200V。
    (2023内蒙古通辽)小华家有一个标有“220V 2200W”的即热式水龙头,在使用时发现不能满足家人对冬夏两季水温的需求,于是他增加了两个相同的发热电阻R和两个指示灯(指示灯电阻不计),设计了如图甲所示的电路进行改进,其中R0为改进前水龙头的发热电阻,开关S1可以同时与a、b相连或只与c相连,使其具有两挡工作状态(忽略发热电阻阻值的变化)。
    (1)请求出R0的阻值;
    (2)改进前,小华关闭家中其他用电器,只让该水龙头工作,发现家中电能表(如图乙所示)1min转20r,请求出此时该水龙头的实际功率;
    (3)改进后,水龙头正常工作时两挡电功率之比为4:1,请求出正常工作时高温挡的电功率。
    答案:(1)根据P=得R0的电阻为:R0==22Ω;
    (2)因600r/(kW•h)表示电能表转盘每转600圈用电器消耗1kW•h的电能,所以,
    则1min转盘转了20转消耗的电能:W=×20kW•h=kW•h=1.2×105J,
    则晚上烧水时电热水壶的实际功率:P实==2000W;
    (3)由电路图可知,将开关S与a、b相连时,电阻R与R0并联,R并=,总电阻较小,
    根据P=UI=可知,此时电路的总功率最大,水龙头处于高温状态;
    由电路图可知,将开关S与c相连时,R与R0串联,R串=R+R0,
    总电阻较大,总功率较小,水龙头处于低温状态;
    改进后,水龙头正常工作时两挡电功率之比为4:1,即P高:P低=:=4:1,
    解得:R=R0=22Ω,
    高温挡时的电功率:P高=+=+=4400W。
    (2023江苏徐州)如图所示电路,灯泡L标有“6V 3W”字样,R2的阻值为10Ω。只闭合开关S时,灯泡正常发光;开关S、S1、S2都闭合时,电流表的示数为2.4A。求:
    (1)灯泡的额定电流;(2)R1的阻值。
    答案:(1)灯泡的额定电流I额===0.5A;
    (2)只闭合开关S时,灯泡L与定值电阻R1串联,灯泡正常发光,
    则UL=U额=6V,此时电流I=I额=0.5A;
    电源电压U总=UL+IR1=6V+0.5AR1……①;
    开关S、S1、S2都闭合时,灯泡被局部短路,定值电阻R1和R2并联,电流表测干路电流,电流表的示数为2.4A,故干路电流I'=2.4A;
    并联电路的总电阻为R,则由=+知R==,
    电源电压U总=I'R=2.4A×……②
    联立方程①②,解得:R1=6Ω或R'1=20Ω。
    (2023宁夏)如图甲是电接点水银温度计,其结构是在水银温度计的密封玻璃管中装入一段金属丝,金属丝的上端与调温螺杆相连,转动调温螺杆,金属丝可在管内上下移动,水银和金属丝可分别与电源两极相连。有同学绕制了一个电磁铁,利用此温度计及其它元件,设计了一个恒温电热器,原理如图乙所示。当温度升高到设定值,电热丝停止加热,温度低于设定值,电热丝开始加热,达到保持恒温的目的。
    (1)电接点水银温度计相当于电路中的____________(填组成电路的元件名称)。
    (2)工作原理:
    ①当温度升高到设定值,________________________,电热丝停止工作。
    ②当温度低于设定值,_________________________________,电热丝开始工作。
    (3)按照该设计组装好电路,测试时,发现当温度上升,控制电路接通后,动、静触点没有断开,试分析原因。(写出一条即可)
    (4)若电热丝的额定功率为500W,正常工作10分钟,产生的热量是多少?
    答案:(1)开关;
    (2)①控制电路接通,电磁铁产生磁性,吸引衔铁,动、静触点分开,工作电路断路;
    ②控制电路断开,电磁铁磁性消失,释放衔铁,动、静触点接触,工作电路接通;
    (3)电磁铁匝数较少;
    (4)电热丝正常工作10分钟产生的热量3×105J。
    (2023湖南衡阳)如图所示的电路中,电源两端电压为6V并保持不变。当开关S闭合、S1断开时,电流表示数为0.2A;当开关S、S1都闭合时,电流表示数为0.5A。求:
    (1)当开关S、S1都闭合时,通过R2的电流。
    (2)R2的阻值。
    (3)当开关S、S1都闭合时,通电1min电流通过R1做的功。
    答案:(1)当开关S闭合、S1断开时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,当开关S、S1都闭合时,两电阻并联,电流表测干路电流,
    由并联电路的电压特点可知,两电阻并联时R1两端的电压与电路为R1的简单电路时R1两端的电压相等,由欧姆定律可知,两电阻并联时通过R1的电流与电路为R1的简单电路时通过R1的电流相等,即I1=0.2A,
    由并联电路的电流特点可知,开关S、S1都闭合时,通过R2的电流:I2=I﹣I1=0.5A﹣0.2A=0.3A;
    (2)由并联电路的电压特点可知,两电阻并联时,两端R2的电压:U2=U1=U=6V,
    由欧姆定律可知,R2的阻值:R2===20Ω;
    (3)开关S、S1都闭合时,通电1min电流通过R1做的功:W1=U1I1t=6V×0.2A×1×60s=72J。
    (2023湖北仙桃)小明家的浴霸有“220V 440W”的取暖灯共4盏,求:
    (1)每盏取暖灯正常工作时的电阻;
    (2)4盏取暖灯同时正常工作时的总电流。
    答案:1)由P=UI可得,一盏灯正常工作时,通过灯的电流:,
    由可得,灯正常工作时的电阻为:,
    (2)由于4盏灯是并联,根据并联电路中电流的规律,4盏灯均正常工作时,
    总电流为:I总=4I额=4×2A=8A。
    (2023湖南常德)在图甲所示电路中,电源电压保持不变,电阻R1的阻值为30Ω,闭合开关S,两电流表的指针均指在表盘正中位置如图乙所示。
    (1)求电源电压U;
    (2)求电阻R2的功率;
    (3)现用电阻R替换原来的两个电阻中的一个,发现替换前后只有一个电流表的示数发生了变化,且电路的总功率变化了1.2W。求电阻R的阻值(结果保留1位小数)。
    答案:解:由图甲可知,两电阻并联,电流表A1测通过R1的电流,电流表A2测干路电流;
    (1)由并联电路的电流特点可知,干路电流大于支路电流,A2的示数应大于A1的示数,因此A2选用大量程,A1选用小量程,由图乙可知,A1的分度值为0.02A,示数为0.3A,A2的分度值为0.1A,示数为1.5A,由并联电路的电压特点和欧姆定律可知,电源电压U=U2=U1=I1R1=0.3A×30Ω=9V
    (2)由并联的电流特点可知,通过R2的电流I2=I-I1=1.5A-0.3A=1.2A
    则电阻R2的功率P2=U2I2=9V×1.2A=10.8W
    (3)由于替换前后只有一个电流表的示数发生了变化,由并联电路的特点可知,此时无论更换哪个电阻,干路电流一定会发生变化,则A1的示数不能发生变化,因此被替换的电阻为R2,通过R1的电流不变;原来电路的总功率P=UI=9V×1.5A=13.5W
    则更换后电路的总功率P'=P+ΔP=13.5W+1.2W=14.7W 或 P″=P-ΔP=13.5W-1.2W=12.3W
    当P'=14.7W时,由P=UI可知,干路电流I'=P'/U=14.7W/9V=(49/30)A
    由并联电路的电流特点可知,此时通过R的电流IR=I'-I1=(49/30)A-0.3A=(4/3)A
    由欧姆定律可知,电阻R的阻值R=U/IR=9V/(4/3)A=6.8Ω
    当P″=12.3W时,干路电流I''=P''/U=12.3W/9V=(41/30)/A
    此时通过R的电流IR'=I''-I1=(41/30)A-0.3A=(16/15)A
    电阻R的阻值R'=U/IR'=9V/(16/15)A=8.4Ω
    因此电阻R的阻值为6.8Ω或8.4Ω。
    (2023江苏无锡)图甲是某型号电开水器结构简图,图乙是它的电路原理图,控制进水口的浮球阀由不锈钢浮球、绕O点转动的金属杆ABC、连杆CD、活塞组成。使用时,将插头插入家庭电路的插座中,电压为220V。冷水自进水口进入冷水箱,再经连通管进入煮水箱,当冷水箱水位达到设定高度,浮球浮起,AB水平,连杆CD水平向右推动活塞堵住进水口,停止进水,同时开关S2闭合,开关S1与触点2接通,煮水箱中的电热管R1工作,额定煮水功率为3300W,水沸腾后经出水管溢入贮水箱,冷水再补充入煮水箱,冷水箱中水位下降,进水口打开进水,同时S2断开,重复上述过程,至贮水箱中注满水后,开关S1与触点1接通,贮水箱中的电热管R2工作,进行保温,额定保温功率为660W。保温时,S3同时接通,当电磁铁线圈中的电流达到0.02A,衔铁P被吸起(开关断开);当电磁铁线圈中电流减小到0.01A,衔铁P被释放(开关重新接通),使贮水箱内热水温度维持在90℃~95℃.R3是定值电阻。RT是热敏电阻,其温度与贮水箱内水温相同,温度每升高1℃,电阻减小100Ω,电磁铁线圈的电阻忽略不计。[c水=4.2×103J/(kg•℃),ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg]
    (1)该电开水器正常工作时,熔断器上通过的最大电流为___________。
    A.3A B.12A C.15A D.18A
    (2)该电开水器煮水箱电热管R1连续正常工作1小时能产生33L的开水,若冷水温度为22℃,开水温度为100℃,则煮水箱的加热效率为多少?
    (3)冷水箱中的浮球质量为0.55kg,金属杆ABC质量和体积忽略不计,进水口被活塞堵住不能进水时,若浮球恰好一半体积浸在水中,连杆CD受到活塞对它水平向左的推力为30N;若浮球全部浸没于水中,此时连杆能够承受活塞的水平推力为90N,则浮球体积为___________m3,贮水箱中保温控制电路的电压U是___________V。
    答案:(1)C;(2)煮水箱的加热效率为91%;(3)2.2×10﹣3;10。
    (2023黑龙江绥化)(7分)如图,电路中电源电压可调,小灯泡L标有“6V 3W”字样(忽略温度对灯丝电阻的影响),滑动变阻器R2的铭牌上标有“100Ω 0.6A”字样,电流表量程0~3A,电压表量程0~15V。将电源电压调至18V,闭合开关S1、S3,断开S2,调节滑动变阻器滑片使小灯泡正常发光。
    (1)求小灯泡正常发光时的电流和此时滑动变阻器连入电路的阻值。
    (2)开关状态不变,电源电压仍为18V。在保证电路安全的情况下,求电路消耗的最小功率。
    (3)现调节电源电压,闭合开关S1、S2,断开S3,将滑动变阻器滑片移至a点时,滑动变阻器连入电路的阻值为Ra,电流表示数为Ia,电压表示数为6V;将滑动变阻器的滑片移至b点时,滑动变阻器连入电路的阻值为Rb,电流表示数为Ib。Ia:Ib=2:3,Ra=2Rb。求此时电源电压。
    答案:(1)闭合开关S1、S3,断开S2,调节滑动变阻器滑片使小灯泡正常发光,此时滑动变阻器和小灯泡串联接入电路,
    小灯泡L标有“6V 3W”字样(忽略温度对灯丝电阻的影响),由电功率P=UI可知:
    小灯泡正常发光时的电流I===0.5A;
    由串联电路的电压规律可知:滑动变阻器两端的电压U滑=U﹣U灯=18V﹣6V=12V,
    由欧姆定律I=可知:此时滑动变阻器连入电路的阻值R滑===24Ω;
    (2)开关状态不变,闭合开关S1、S3,断开S2,此时滑动变阻器和小灯泡串联接入电路,电压表测量滑动变阻器两端电压,电流表测量串联电路电流,
    由电功率P=UI可知,当电源电压U=18V不变时,电路消耗的最小功率即要求电路中的电流达到最小值,
    在保证电路安全的情况下,当电压表示数达到最达U滑=15V时,滑动变阻器的可接入阻值最大,此时电路中的电流达到最小值,
    由串联电路的电压规律可知:小灯泡两端的电压U灯=U﹣U滑=18V﹣15V=3V,
    小灯泡L标有“6V 3W”字样(忽略温度对灯丝电阻的影响),小灯泡相当于定值电阻,
    由电功率P=UI=可知:小灯泡的阻值R===12Ω,
    通过小灯泡的电流Imin===0.25A,
    在保证电路安全的情况下,电路消耗的最小功率Pmin=UImin=18V×0.25A=4.5W;
    (3)闭合开关S1、S2,断开S3,此时滑动变阻器R2和定值电阻R1串联接入电路,电压表测量滑动变阻器两端电压,电流表测量串联电路电流,
    Ia:Ib=2:3,Ra=2Rb,可令Ia=2I,则Ib=3I,
    将滑动变阻器滑片移至a点时,滑动变阻器连入电路的阻值为Ra,电流表示数为Ia,电压表示数为6V,
    此时电源电压U=Ua+U1=6V+IaR1=6V+2IR1,Ua=IaRa=2I×2Rb=6V得IRb=1.5V,
    将滑动变阻器的滑片移至b点时,滑动变阻器连入电路的阻值为Rb,电流表示数为Ib,
    此时电源电压U=Ub+U1=IbRb+IbR1=3IRb+3IR1=4.5V+3IR1,
    所以:6V+2IR1=4.5V+3IR1, 解得:IR1=1.5V,
    电源电压U=6V+2IR1=6V+3V=9V。
    (2023湖北随州)如图1是陈老师办公室电热水壶的照片,如图2是其内部电路的简化图。电路主要由并联的两个支路组成:一支路是由指示灯(2V 0.1W)和“限流电阻”串联而成;另一支路接有发热盘(发热电阻)。已知电源电压为220V,水的比热容为4.2×103J•(kg•℃)﹣1。
    (1)判断“限流电阻”是“大电阻”还是“小电阻”(小于10Ω为“小电阻”,大于100Ω为“大电阻”)。直接写出你判断的结论无需证明无需说明理由。。
    (2)用该电热水壶给壶内1kg、20℃的水加热,已知加热功率为1000W,加热时80%的热量被壶内的水吸收,求多长时间可以将水烧开(100℃)?
    答案:( 1)由图2可知,指示灯与限流电阻串联后再与发热盘并联;
    根据并联电路的电压特点可知,指示灯和限流电阻两端的电压之和等于电源电压220V,
    由P=UI可知,通过指示灯的电流:IL===0.05A,
    根据串联电路的电流特点可知,通过限流电阻的电流:I限=IL=0.05A,
    根据串联电路的电压特点可知,限流电阻两端的电压:U限=U﹣UL=220V﹣2V=218V,
    根据I=可知,限流电阻的阻值:R限===4360Ω>100Ω,所以限流电阻是大电阻;
    (2)一个标准大气压下,水的沸点是100℃,
    (2023江苏扬州)一款电保温杯垫,如图所示,能使杯垫上杯内的水持续保温在55℃左右,功率为16W。把质量为200g、初温为51℃的水倒入杯中保温,5min后升高到55℃。已知c水=4.2×103J/(kg•℃)。求这段时间内:(1)水吸收的热量。(2)杯垫消耗的电能。(3)杯垫给水加热的效率。
    答案:(1)水吸收的热量:
    Q吸=c水m(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×200×10﹣3kg×(55℃﹣51℃)=3.36×103J;
    (2)杯垫消耗的电能:W=Pt′=16W×5×60s=4.8×103J;
    (3)杯垫给水加热的效率:η=×100%=×100%=70%。
    (2023青海)如图所示,是一款家用电热水壶,有保温和加热两个挡位。当闭合S和S1时,电热水壶处于加热状态;当闭合S断开S1时,电热水壶处于保温状态。
    请你解决以下问题:
    (1)该电热水壶最多可以装多少L的水;
    (2)R2的阻值是多少;
    (3)电热水壶装满初温为32℃的水,加热至沸腾需要多长时间(结果保留整数)。
    [当地水的沸点约为92℃,水的比热容c=4.2×103J/(kg•℃),加热效率η=90%,水的密度ρ=1.0×103kg/m3]
    答案:(1)由图乙可知,该电热水壶最多可以装5.0L的水;
    (2)当闭合S和S1时,电热水壶处于加热状态,由图甲可知,此时电路中只有R2工作,
    根据P=可知,R2的阻值:R2===55Ω;
    (3)电热水壶中满壶水的体积V=5.0L=5.0dm3=5.0×10﹣3m3,
    由ρ=可知,水的质量:m=ρV=1.0×103kg/m3×5.0×10﹣3m3=5kg,
    水吸收的热量:Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×5kg×(92℃﹣32℃)=1.26×106J,
    由η=可知,电热水壶消耗的电能:W===1.4×106J,
    由P=可知,加热需要的时间:t′==≈1590s。
    (2023内蒙古赤峰)小明给家里买电热水壶,他测试了价格相同的甲、乙两款电热水壶,它们的铭牌如图所示。均正常工作,都把质量为1kg的水从20℃加热到42℃,甲用时125s,乙用时120s。【c水=4.2×103J/(kg·℃)】
    (1)甲电热水壶正常工作时电阻是多大?
    (2)质量为1kg的水从20℃加热到42℃,吸收的热量是多少?
    (3)如果从甲或乙中选择一款节能的电热水壶,通过计算分析,他应该选择哪一款?
    答案:(1)由P=可知,甲电热水壶正常工作时的电阻:R甲===55Ω;
    (2)水吸收的热量:
    Q吸=c水m水(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(42℃﹣20℃)=9.24×104J;
    (3)由P=可知,使用甲电水壶烧水时消耗的电能为:W甲=P甲t甲=880W×125s=1.1×105J,
    甲电水壶的热效率为:η甲===84%;
    使用乙电水壶烧水时消耗的电能为:W乙=P乙t乙=1000W×120s=1.2×105J,
    乙电水壶的热效率为:η乙===77%;
    η甲>η乙,所以使用甲电水壶烧水时更节能。
    (2023江西省)如图所示,劳动课上,某同学用电磁炉烧水。水壶中装满初温为25℃的水,水壶和电磁炉的部分参数如下表所示。[当时气压为一个标准大气压,ρ水=1.0×103kg/m3,c水=4.2×103J/(kg•℃),g=10N/kg]求:(1)壶中水的质量;
    (2)烧水时壶底的受力面积为100cm2,壶对电磁炉的压强;
    (3)当水刚好烧开时,水吸收的热量;
    (4)电磁炉正常工作,若加热效率为84%,水刚好烧开所需的时间。
    答案:(1)水的体积V=2L=2dm3=2×10﹣3m3,
    由ρ=可知,水的质量:m=ρ水V=1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3=2kg;
    (2)壶和壶中水的总重力:G总=m总g=(2kg+500×10﹣3kg)×10N/kg=25N,
    烧水时壶对电磁炉的压力:F=G总=25N,
    壶对电磁炉的压强:p===2500Pa;
    (3)一个标准大气压下,水的沸点是100℃,
    水吸收的热量:Q吸=c水m(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(100℃﹣25℃)=6.3×105J;
    (4)由η=可知,电磁炉消耗的电能:W===7.5×105J,
    由P=可知,水刚好烧开所用的时间:t′===375s。
    (2023湖北鄂州)如图甲所示,空气炸锅利用热空气流高效快速烹制食物,以烹制食物的外酥里嫩、味美可口而广受大众的认可和欢迎。如图乙所示是某品牌空气炸锅加热部分的简化电路图,其额定电压为220V,定值电阻R1和R2为发热体,其中R2=44Ω。通过开关S1的通断和单刀双掷开关S2在A、B间的连接转换可实现高、中、低三个档位的调节。已知中温档的额定功率为440W。求:
    (1)当开关S1___________(选填“断开”或“闭合”)、S2___________(选填“接A”或“接B”)时,空气炸锅为低温挡;
    (2)R1的阻值;
    (3)当空气炸锅处于高温档时,正常工作10min消耗的电能。
    答案:(1)断开;接A;
    (2)当S1闭合、S2接A时处于中温档,R1的阻值
    (3)当S1闭合、S2接B时处于高温档,则高温档的功率
    正常工作10min消耗的电能W=P高t=1540W×10×60s=9.24×105J
    (2023湖南湘潭)如图为小明家的电压力锅,下表是它的铭牌,在锅内装入2.5kg初温为15℃的食材,加热至95℃,已知c食材=3.3×103J/(kg•℃),q天然气=4.4×107J/m3。问:
    (1)电压力锅加热时,电流为__________A,电阻为__________Ω。
    (2)此过程中,食材吸热__________J;这些热量相当于完全燃烧__________m3天然气放出的热量。
    (3)若该压力锅的加热效率为80%,此加热过程需要多长时间?
    答案:(1)5;44;(2)6.6×105;0.015;
    (3)由η=可知,电压力锅消耗的电能:W===8.25×105J,
    由P=可知,加热过程需要的时间:t′===750s。
    (2023辽宁抚顺)作为四大国粹之一的中药能有效抑制病毒在人体内的传播。如图甲所示为一款电热中药壶,其简化电路图如图乙所示,它有急火和文火两种工作状态,由温控开关S1自动控制,文火时的电功率为220W。R1和R2均为发热电阻,且R2的阻值为123.2Ω。[c中药取4.0×103J/(kg•℃)]求:
    (1)中药壶在文火状态下的电流;
    (2)将3kg中药从20℃加热至100℃,中药吸收的热量;
    (3)若不计热量损失,用急火完成(2)中的加热过程所用的时间。
    答案:(1)由P=UI可得,中药壶在文火状态下的电流:I文火===1A;
    (2)中药吸收的热量:Q吸=cmΔt=4.0×103J/(kg•℃)×3kg×(100℃﹣20℃)=9.6×105J;
    (3)当S1接b时,R1与R2串联在电路中,电路的总电阻最大,由P=可知,
    中药壶消耗的电功率最小,为文火状态,
    由P=可得,总电阻:R总===220Ω,
    则R1的阻值:R1=R总﹣R2=220Ω﹣123.2Ω=96.8Ω;
    当S1接a时,只有R1在电路中,电路的电阻最小,由P=可知,中药壶消耗的电功率最大,为急火状态,此时功率:P急火===500W,
    不计热量损失,W=Q吸=9.6×105J,
    由P=可得,加热过程所用的时间:t===1920s。
    (2023辽宁丹东)如图所示是某品牌电热锅的简化电路,R1、R2均为发热电阻。电热锅工作时,通过开关S1和S2实现低温、中温和高温的挡位控制。已知低温挡电阻R1=110Ω,中温挡功率为880W。求:
    (1)电热锅低温挡工作时的电功率;
    (2)电热锅中温挡工作时的电流;
    (3)使用电热锅高温挡将质量为2kg的水从20℃加热到75℃所用的时间。
    [不计热量损失,水的比热容c=4.2×103J/(kg•℃)]
    答案:(1)R1的独立工作时的电功率:P1===440W,
    由于P1<P中温=880W,所以电热锅低温挡工作时的电功率为:P低温=P1=440W;
    (2)根据P=UI得电热锅中温挡工作时的电流为:I===4A;
    (3)由图知当S1闭合、S2断开时,电路为R1的简单电路,为低温挡;当S2闭合、S1断开时,
    电路为R2的简单电路,为中温挡;当S1、S2都闭合时,R1、R2并联,为高温挡,则高温的功率为:
    P高温=P低温+P中温=440W+880W=1320W;
    水吸收的热量为:Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(75℃﹣20℃)=4.62×105J,
    若不计热量损失,消耗的电能W=Q吸=4.62×105J,
    所需时间为:t===350s。
    (2023辽宁本溪)如图为某款水暖电热毯的简化电路图,其中R、R1、R2均为加热电阻。该电热毯具有“调温”和“恒温”两挡,开关接1为“调温”挡,功率变化范围为50W~100W,开关接2为“恒温”挡,功率为33W。电热毯内装有1kg水。[c水=4.2×103J/(kg•℃)]求:
    (1)电热毯在恒温挡时的电流;
    (2)可变电阻R的最大阻值;
    (3)若用最大功率加热,不计热损失,
    电热毯内水的温度由20℃升高到50℃所用的时间。
    答案:(1)由P=UI可得,电热毯在恒温挡时的电流:I===0.15A;
    (2)由图可知,当开关接1,滑片在最右端,电路中只有R2接入电路,为调温挡最大功率P高=100W,
    由P=可得,R2===484Ω;
    当开关接1时,滑片在最左端,可变电阻R达到最大值,R与R2串联,电路中的电阻最大,电功率最小为P低=50W,由P=可得,R总===968Ω,
    所以可变电阻R的最大阻值:R=R总﹣R2=968Ω﹣484Ω=484Ω;
    (3)水吸收的热量:Q=cmΔt=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(50℃﹣20℃)=1.26×105J,
    因为不计热损失,所以消耗的电能:W=Q吸=1.26×105J,
    由P=可得,电热毯内水的温度由20℃升高到50℃所用的时间:
    t===1.26×103s。
    (2023湖南娄底)如图甲是一款采用增压技术的挂烫机,简化电路如图乙,电源电压为220V,R1、R2是电热丝,R1=55Ω,R2=110Ω。开关S接2、3时处于慢热挡;开关S接3、4时处于速热挡。求:
    (1)挂烫机慢热过程中,电路中的电流;
    (2)挂烫机慢热工作1min,电热丝产生的热量;
    (3)挂烫机速热过程中的总电功率。
    答案:(1)由电路图可知,开关S接2、3时处于慢热挡,只有电热丝R1接入电路中,
    则电路中的电流为:I===4A;
    (2)t=1min=60s,
    电热丝产生的热量为:Q=I2R1t=(4A)2×55Ω×60s=5.28×104J;
    (3)开关S接3、4时处于速热挡,两电电热丝并联,
    R1的电功率为:P1=UI1===880W;
    R2的电功率为:P2=UI2==440W;
    挂烫机速热过程中的总电功率为:P=P1+P2=880W+440W=1320W。
    (2023江苏连云港)如图甲所示为一台电热水器,下表为该热水器的铭牌,其中高温挡的额定功率模糊不清。图乙为该电热水器的内部简化电路,R1、R2为电热丝(阻值未知),S1、S2为挡位开关,S2只能在a、b之间切换。电热水器在使用过程中会有漏电危险,当发生漏电时,电流会沿着水管经过喷头流过人体而发生触电事故。为防止触电事故发生,该电热水器在出水口处串接了一个“隔电墙”(见图甲)。“隔电墙”内部是一个螺旋状绝缘通道(如图丙所示),已知电源电压为220V。求:
    (1)高温挡的额定功率(计算结果保留整数);
    (2)为确保安全,要求淋浴时通过人体的漏电电流不超过0.2mA,则该“隔电墙”的电阻值至少为多大?(计算时忽略人体的电阻值)
    (3)说明“隔电墙”的内部做成螺旋状的原因。
    答案:(1)由电功率P=UI=可知,在电源电压U=220V一定时,电阻越大电功率越小,电阻越小电功率越大,由图乙电路图可知,当开关S1断开、S2接b时,电阻R1、R2串联接入电路,电路中的电阻最大,
    电路中的最大电阻R总===40Ω,
    由图乙开关和电阻位置可知,当S1闭合,S2接b时,只有电阻R1接入电路时为中温挡,
    中温挡时电阻R1===22Ω,
    电阻R2=R总﹣R1=40Ω﹣22Ω=18Ω,
    当S1闭合、S2接a时,电阻R1、R2并联接入电路,为高温挡,
    由并联电路特点
    可知高温挡总功率P=P1+P2==2200W+=2200W+2689W=4889W;
    (2)由题意可知,当发生漏电时,电流会沿着水管经过喷头流过人体而发生触电事故,即电流依次经过电阻和人体,电流只有一条路径,“隔电墙”的电阻和人体为串联;
    由于忽略人体的电阻值,故当淋浴时通过人体的漏电电流不超过0.2mA时,“隔电墙”的电阻两端电压为220V,
    “隔电墙”的电阻最大值R===1.1×106Ω;
    (3)在设计隔电墙时,一般会尽量增加水流的长度,以达到增大电阻,减小电流的目的,如图丙,将水流路径设计成螺旋线结构来增加水流的长度。
    (2023黑龙江齐齐哈尔)小龙家需要购买一个电热水壶。若家庭电路的电压是220V,供电热水壶使用的室内插座的额定电流为5A。商场现有甲、乙、丙三种电热水壶,额定容量均为1.8L,额定电压均为220V,额定功率分别为800W、1000W和1500W。请你用学过的物理知识帮助小龙分析:
    (1)从安全用电的角度考虑,哪一种电热水壶不能选购?说明理由。
    (2)若将初温相同、体积为1.8L的水烧开,从用时更短的角度考虑,在余下两种中应选购哪种电热水壶?说明理由。(不计热损失)
    答案:解:(1)该插座能接入的用电器最大功率为:P=UI=220V×5A=1100W<1500W,
    所以不能选购额定功率为1500W的电热水壶;
    (2)由ρ=可知,两热水壶中水的质量相等,由Q吸=cmΔt可知,烧开一壶水,两热水壶中水吸收的热量的相等,由P=可知,电功率大的热水壶用时短,
    所以应选购额定功率为1000W的电热水壶。
    (2023黑龙江齐齐哈尔)(9分)如图甲所示是一款小型电火锅,通过挡位开关实现高、中、低三挡控温功能。图乙是它的简化电路图,R1、R2、R3均为加热电阻(阻值保持不变)。已知R1的阻值为176Ω,电火锅的部分参数如下表所示。求:
    (1)R2的阻值是多少?
    (2)电火锅在低温挡工作时的功率是多少?
    (3)某次使用时,用高温挡将1kg水从20℃加热到100℃用时5.6min,该电火锅的实际功率是多少?(不计热损失)
    答案:(1)由图乙可知,当电火锅处于高温挡时,只有R3工作,
    由P=可知,R3的阻值:R3===44Ω;
    当电火锅处于中温挡时,R2、R3串联,由P=可知,
    R2、R3的串联总阻电阻:R中===110Ω,
    根据串联电路的电阻特点可知,R2的阻值:R2=R中﹣R3=110Ω﹣44Ω=66Ω;
    (2)由图乙可知,当电火锅处于低温挡时,R1、R3串联,根据串联电路的电阻特点可知,
    R1、R3的串联总电阻:R低=R1+R3=176Ω+44Ω=220Ω,
    低温挡工作时的功率:P低===220W;
    (3)水吸收的热量为:Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(100℃﹣20℃)=3.36×105J,
    不计热损失,电火锅消耗的电能W=Q吸=3.36×105J,
    高温挡实际功率为:P实===1000W。
    (2023辽宁鞍山)中医药是中华文化的瑰宝,在疾病治疗方面具有不可替代的作用。图甲为小明同学家的小型电中药锅,其电路简图如图乙所示,通过开关S1和S2的不同接法组合,可以实现三挡加热功能,其中定值电阻R1、R2都是发热电阻,其部分参数如下表所示。[已知ρ药液=1.0×103kg/m3,c药液=4.2×103J/(kg•℃)]求:
    (1)锅中的1L药液从25℃加热到35℃,中药液吸收的热量;
    (2)低温挡的功率;
    (3)若该中药锅以中温挡的工作电路给已煲好的药液温热110s,实际消耗的电能为4×104J,则此时电路的实际电压。
    答案:(1)药液的体积V=1L=1dm3=1×10﹣3m3,
    由ρ=可知,药液的质量:m=ρ药液V=1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3=1kg,
    药液吸收的热量:Q吸=c药液m(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(35℃﹣25℃)=4.2×104J;
    (2)由图乙可知,当开关S闭合,S2接1时,R1、R2并联,根据并联电路的电阻特点可知,
    此时电路中的总电阻最小,由P=可知,电路中的总功率最大,电中药锅处于高温挡;
    当开关S1打开、S2接2时,R1、R2串联,根据串联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最大,
    由P=可知,电路中的总功率最小,电中药锅处于低温挡;
    当开关S1闭合,S2接2时,只有R1工作,电中药锅处于中温挡;
    由表格数据可知,电中药锅中温挡的功率P中=440W,
    由P=可知,R1的阻值:R1===110Ω;
    并联电路中的总功率等于各用电器的电功率之和,则高温挡工作时,
    R2的电功率:P2=P高﹣P中=880W﹣440W=440W,
    由P=可知,R2的阻值:R2===110Ω;
    根据串联电路的电阻特点可知,R1、R2的串联总电阻:R=R1+R2=110Ω+110Ω=220Ω,
    低温挡的功率:P低===220W;
    (3)由W=t可知,电路的实际电压:U实===200V。
    (2023山东东营)小明家购置了一款多功能电暖器。如图甲所示,其内装有4kg导热油,转动旋钮可实现高、中、低不同挡位之间的切换。图乙是其内部电路原理图,其中四个发热电阻阻值相同。
    (1)电暖器低温挡工作时,开关应处于___________位置(选填“1”“2”或“3”)。
    (2)已知中温挡额定功率为1000W,求电阻R的阻值和高温挡的额定功率。
    (3)使用高温挡正常工作5min,导热油温度由15℃升高到75℃。若消耗的电能有84%被导热油吸收,求导热油的比热容。
    (4)根据所学的电学知识,请你提出一条安全使用电暖器的建议。
    答案:解:(1)由图乙可知,当开关处于1时,两个发热电阻串联,根据串联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最大,由可知,电路中的总功率最小,电暖器处于低温挡;
    当开关处于3时,两个发热电阻并联,根据并联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最小,总功率最大,电暖器处于高温挡;
    当开关处于2时,只有一个发热电阻工作,电暖器处于中温挡;
    (2)根据题意可知,电暖器中温挡功率P中=1000W,
    由可知,R的阻值:
    电暖器高温挡时,电路中的总电阻:
    高温挡的额定功率:
    (3)由可知,高温挡工作5min消耗的电能:W=P高t=2000W×5×60s=6×10⁵J,由可知,导热油吸收的热量:,
    由Q吸=cm(t-t)可知,导热油的比热容:
    (4)为了用电安全,电暖器使用时应该接地保护。
    答:(1)1;(2)电阻R的阻值为48.4Ω;高温挡的额定功率为2000W;
    (3)导热油的比热容为2.1×10³J/(kg·℃);
    (4)为了用电安全,电暖器使用时应该接地保护。
    (2023湖北十堰)小明家的电饭锅,额定电压220V,简化电路如图甲。发热电阻R1、R2阻值不随温度变化,操作开关S1、S2、S3的通断(S1、S2不会同时闭合),可实现煮饭、煲汤、保温三个挡位调节,只闭合S3时,为煲汤档,额定功率为440W。求:
    (1)电饭锅在煲汤挡正常工作时,电路中的电流;
    (2)某天用电高峰,小明关闭其它用电器,只让电饭锅在煮饭挡工作,发现电能表(如图乙)指示灯30s内闪烁11次,电饭锅煮饭挡的实际功率;
    (3)若电阻R1在保温挡和煮饭挡时,消耗的功率之比是1:9,电阻R1的阻值。
    答案:(1)电饭锅在煲汤挡正常工作时,电路中的电流:;
    (2)“1200imp/(kW•h)”表示电路中每消耗1kW•h的电能,电能表的指示灯闪烁1200r,
    电饭锅煮饭消耗的电能:W=,
    电饭锅煮饭挡的实际功率:P煮饭==1.1kW=1100W;
    (3)闭合S3时,为煲汤档,只有R2的简单电路,R2的阻值:R2=;
    当只闭合开关S2,两个电阻串联,电路的总电阻最大,由P=可知电路的总功率最小,电饭煲处于保温挡;
    只闭合开关S1和S3,两个电阻并联,电路的总电阻最小,由P=可知电路的总功率最大,电饭煲处于煮饭挡;
    电阻R1在保温挡和煮饭挡时,消耗的功率之比是1:9,即:,
    设电阻R1在保温挡的电压为U1,而电阻R1在煮饭挡的电压等于电源电压U,
    所以根据P=可得:===,
    由串联电路的电压规律可得,保温时R1、R2分得的电压之比:===,
    由串联分压的规律可得R1、R2的阻值之比:==,
    所以电阻R1的阻值:R1=R2=×110Ω=55Ω。
    (2023辽宁朝阳)彤彤家里有一台电热锅,它的一些参数如表中所示,加热功率有高、低两个挡位,其内部简化电路如图甲所示。
    (1)电热锅在高挡位工作时的额定功率是多大?
    (2)若将锅中0.5L的水从23℃加热到100℃,水吸收多少热量?
    (3)上述加热水的过程中,不计热量损失,电热锅高挡位需正常工作多长时间?
    (4)爱动脑的彤彤把原电热锅内部简化电路设计成如图乙所示,也有高、低两个挡位。已知该电热锅允许通过的最大电流为8A,请判断乙图电路是否合理,并通过计算说明原因。
    答案:(1)由图甲可知,当双触点开关置于1时,R1、R2串联,根据串联电路的电阻特点可知,
    此时电路中的总电阻最大,由P=可知,电路中的总功率最小,电热锅处于低温挡;
    当双触点开关置于2时,置于R2工作,电路中的总电阻最小,总功率最大,电热锅处于高温挡;
    电热锅在高挡位工作时的额定功率:P高===1100W;
    (2)电热锅中满壶水的体积V=0.5L=0.5dm3=0.5×10﹣3m3,
    由ρ=可知,水的质量:m=ρV=1.0×103kg/m3×0.5×10﹣3m3=0.5kg,
    水吸收的热量:Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×0.5kg×(100℃﹣23℃)=1.617×105J;
    (3)不计热量损失,电热锅消耗的电能:W=Q吸=1.617×105J,
    由P=可知,电热锅高挡位需正常工作的时间:t′===147s;
    (4)由图乙可知,当双触点开关置于2时,R1、R2并联,根据并联电路的电阻特点可知,
    此时电路中的电阻最小,由P=可知,电路中的总功率最大,电热锅处于高温挡,
    根据并联电路的电流特点和欧姆定律可知,高温挡工作时干路中的总电流:
    I=+=+=9A>8A,
    由于乙图中高温挡工作时干路上的总电流大于该电热锅允许通过的最大电流,所以乙图电路不合理。
    (2023湖南郴州)如图所示,电源电压恒为18V,滑动变阻器R上标有“30Ω 1A”的字样,定值电阻R1=18Ω,小灯泡L上标有“6V 3W”字样(设小灯泡的电阻不随温度变化),电流表的量程为0~3A,求:
    (1)闭合开关S、S1,断开S2,滑动变阻器的滑片P移到最上端a时,电流表的示数;
    (2)闭合开关S、S2,断开S1时,移动滑动变阻器的滑片P,使小灯泡恰好正常发光,此时滑动变阻器接入电路中的阻值;
    (3)闭合开关S、S1、S2,在保证电路安全的情况下,滑动变阻器的滑片P从最上端a向b端移动到某个位置时,电路的最小功率。
    答案:(1)闭合开关S、S1,断开S2,滑片移到最上端a时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流;
    电流表的示数:;
    (2)闭合开关S、S2,断开S1时,变阻器R变与小灯泡L串联,电流表测电路中的电流;
    当小灯泡正常发光时,电路中的电流:,
    由欧姆定律可知,小灯泡的电阻:,
    电路中的总电阻:,
    由串联电路的电阻特点可知,变阻器接入的阻值:R变=R总﹣RL=36Ω﹣12Ω=24Ω;
    (3)闭合开关S、S1、S2时,将变阻器分成R上和R下两部分,
    R上与R1串联组成一条支路、R下与L串联组成另一条支路,两条支路并联;
    由可知,当R总取最大值时,电路中的功率最小,
    要使R总取得最大值,需满足:
    解得:R上=12Ω,R下=18Ω;
    此时,小灯泡的电流:,灯泡将烧坏。
    R1的电流:,
    电流表的电流:I总=IL+I1=0.6A+0.6A=1.2A<3A,
    综合以上分析,电路的总功率最小时的安全条件是IL=0.5A,
    此时,,
    故电路中的最小功率:。
    (2023山东滨州)某科研小组用如图甲所示的电路,对由多种半导体材料混合制成的一种新材料电阻R3(标有2.5V字样)进行了测量。电源电压恒定不变,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V。当闭合S和S1、断开S2,将滑动变阻器R2的滑片P从一端移至另一端,测得电流表示数随电压表示数变化情况如图乙中的图象A所示。当把电压表并联在R3两端,闭合S和S2、断开S1,移动滑动变阻器R2的滑片P,测得新材料电阻R3电流随电压变化情况如图乙中的图象B所示。求:
    (1)新材料电阻R3正常工作时的电功率。
    (2)滑动变阻器R2的最大阻值。
    (3)电源电压。
    (4)在图甲电路中,电压表并联在R2两端,当闭合S和S2、断开S1时,为保证电路安全滑动变阻器R2连入电路的阻值范围。
    答案:解:(1)当闭合S和S2、断开S1时,电阻R3与滑动变阻器串联,由图乙可知电阻R3正常工作时的电压为2.5V,电流为0.5A,根据P=UI得,
    电阻R3正常工作时的电功率为P额=U额I额=2.5V×0.5A=1.25W
    (2)当闭合S和S1、断开S2时,电阻R1与滑动变阻器串联,由图乙可知,滑动变阻器接入电路阻值最大时,电路电流为0.2A,电压表示数为3V,由R=U/I得,滑动变阻器最大阻值为Rmax=U/I=3V/0.2A=15Ω
    (3)根据串联电路电源电压等于各部分电压之和可知U电源=U1+U滑大=0.2A×R1+3V
    得电阻R1阻值为R1=5U电源-15
    滑动变阻器接入电路阻值最小时,电路电流为0.6A,可知
    U电源=U1'+U滑小=0.6A×R1=0.6A×(5U电源-15)
    解得电源电压为U电源=4.5V
    (4)当闭合S和S2、断开S1时,电阻R3与滑动变阻器串联。根据串联电路电流特点,滑动变阻器接入电阻最小时,电路电流最大,由图乙知R3最大电流为0.5A,由R=U/I得,电阻R3此时阻值为
    R3=U/I=2.5V/0.5A=5Ω
    同理可得,电路中总电阻最小为R总小=U/Imax=4.5V/0.5A=9Ω
    可知,滑动变阻器接入电路的最小阻值为R滑小=R总小-R3=9Ω-5Ω=4Ω
    由题意知,滑动变阻器接入电阻最大时,已知电压表最大量程为3V。根据串联电路电压特点可知,滑动变阻器分得的最大电压为3V, 此时电阻R3分得的最小电压为1.5V。 结合图乙知此时电流表示数为0.25A,由由R=U/I得,滑动变阻器接入电路的最大阻值为R滑大=U/I=3V/0.25A=12Ω
    所以为保证电路安全滑动变阻器R2连入电路的阻值范围为4Ω∽12Ω。
    (2023辽宁丹东))如图所示,电源电压保持不变,小灯泡L标有“6V,3W”字样,定值电阻R1阻值为20Ω,滑动变阻器R2最大阻值为18Ω。(不考虑温度对灯丝电阻的影响)求:
    (1)小灯泡L的电阻;
    (2)当开关S、S1都闭合,滑动变阻器R2的滑片P移到a端时,
    小灯泡L恰好正常发光,求电流表的示数;
    (3)当开关S1断开,S闭合,滑动变阻器R2的滑片P移到b端时,
    小灯泡L的电功率。
    答案:(1)不考虑温度对灯丝电阻的影响,根据P=可知小灯泡L的电阻RL===12Ω;
    (2)当开关S、S1都闭合,滑动变阻器R2的滑片P移到a端时,滑动变阻器接入电路的阻值为0Ω,
    定值电阻和灯泡并联,电流表测量干路电流。
    小灯泡L恰好正常发光,则电源电源U=UL=6V,
    通过灯泡的电流IL===0.5A,
    通过定值电阻的电流I1===0.3A,
    电流表的示数I=IL+I1=0.5A+0.3A=0.8A;
    (3)当开关S1断开,S闭合,滑动变阻器R2的滑片P移到b端时,灯泡和滑动变阻器串联,
    根据欧姆定律可知电路电流I′===0.2A,
    小灯泡L的电功率P灯=I′2RL=(0.2A)2×12Ω=0.48W。
    (2023江苏苏州)如图甲,R1阻值为20Ω,图乙为小灯泡L的U﹣I图像。闭合开关S、S1,断开S2,电流表示数为0.4A,再闭合开关S2,电流表示数变为0.6A。求:
    (1)电源电压;(2)R2的阻值;(3)若只闭合S,1min内电阻R1产生的热量。
    答案:(1)闭合开关S、S1,断开S2,灯泡被短路,只有R1接入电路,电流表示数为0.4A,
    由I=可得,电源电压:U=U1=I1R1=0.4A×20Ω=8V;
    (2)再闭合开关S2,R1与R2并联,根据并联不相互影响知,R1的电流不变,
    根据并联电路的电流规律知,R2上的电流:I2=I﹣I1=0.6A﹣0.4A=0.2A;
    由I=可得,R2的阻值:
    (3)若只闭合S,灯泡L与R1串联,根据串联电流相等,当通过R1的电流I'=0.3A时,
    R1的电压U=IR1=0.3A×20Ω=6V,灯泡的电压为2V,恰好满足电源电压U=2V+6V=8V,
    1min内电阻R1产生的热量Q=I2R1t=(0.3A)2×20Ω×60s=108J。
    (2023江苏镇江)某水位报警器如图所示:光敏电阻R和光源正对安装在水池侧壁等高处。R接收到光源发出的光时阻值为20Ω,未接收到光时阻值为120Ω。R0为电阻箱,Q为边长5cm的正方体浮子,密度为0.6g/cm3,当池内水面缓慢上升至某处时,浮子将挡住射向R的光线,报警铃声响起。当线圈中的电流I≥0.04A时,铁质开关K被吸上,反之被释放。电源电压U=12V,不计线圈电阻,g取10N/kg。
    (1)Q的质量为_________g,它缓慢上升时受到的浮力为_________N,露出水面的高度为_________cm。
    (2)如图所示,为保证开始报警时的液面位置MN与R之间高度差h0≥3cm,需要对装置进行适当的调整,下列措施可行的是_________。(有多个选项正确)
    A.仅换用密度小些的材料制作浮子 B.仅将池内水换为密度小些的液体
    C.仅将浮子的边长增大一些 D.仅将浮子做成厚度均匀的空心正方体
    (3)在该装置能实现其功能的前提下:
    ①求电阻箱R0接入电路的阻值应满足的条件。
    ②在满足①问的条件下,求光敏电阻R消耗的电功率范围。
    答案:(1)75;0.75;2;(2)ACD;
    (3)①未报警时,R=20Ω,I≥0.04A,
    当I=0.04A 时,R0阻值最大:R0max=﹣R=﹣20Ω=280Ω,
    报警时,R=120Ω,I<0.04A,
    当I=0.04A 时,R0阻值最小:R0min=﹣R=﹣120Ω=180Ω,
    故电阻箱R0接入电路的阻值应满足的条件:180Ω<R≤280Ω;
    ②未报警时,R=20Ω,
    当R0min=180Ω 时,控制电路电流最大值为:Imax===0.06A,
    光敏电阻R消耗的电功率最大:;
    当R0max=280Ω 时,控制电路电流最小值为:Imin===0.04A,
    光敏电阻R消耗的电功率最小:;
    故未报警时,光敏电阻R消耗的电功率范围:0.032W≤P<0.072W;报警时,R=120Ω,
    当 R0min=180Ω时,控制电路电流最大值为:Imax===0.04A,
    光敏电阻R消耗的电功率最大:=0.192W;
    当 R0max=280Ω 时,控制电路电流最小值为:Imin===0.03A,
    光敏电阻R消耗的电功率最小:=0.108W;
    故报警时,光敏电阻R消耗的电功率范围:0.108W≤P<0.192W。
    【解析]】(1)Q的体积:VQ=(5cm)3=125cm3,Q的质量:mQ=ρQVQ=0.6g/cm3×125cm3=75g;
    根据图示可知,物体Q处于漂浮,此时浮力等于重力,受到的浮力:
    F浮=G=mQg=75×10﹣3kg×10N/kg=0.75N;
    由F浮=ρ水gV排可知,Q排开水的体积:
    V排===7.5×10﹣5m3=75cm3,
    由V=Sh可得,Q浸入水中的深度:h===3cm,
    因此露出水面的高度为:h露=hQ﹣h=5cm﹣3cm=2cm;
    (2)如图所示,为保证开始报警时的液面位置MN与R之间高度差h0≥3cm,则应在液面到达MN处时,浮子露出水面的高度h露′≥3cm,
    AD、仅换用密度小些的材料制作浮子、仅将浮子做成厚度均匀的空心正方体,由m=ρV可知,浮子的质量变小,重力变小,漂浮时受到的浮力变小,故排开液体的体积变小,Q浸入水中的深度变小,露出水面的高度将变大,AD符合条件;
    B、仅将池内水换为密度小些的液体,浮子重力不变,漂浮时受到的浮力不变,液体密度变小,由F浮=ρ液gV排可知,排开液体的体积变大,Q浸入水中的深度变大,露出水面的高度将变小,B不符合条件;
    C、仅将浮子的边长增大一些,由(1)计算可知,露出水面的高度仍为正方体浮子高度的,浮子的边长增大,能符合在液面到达MN处时,浮子露出水面的高度增大的要求,C符合条件;
    故选:ACD;】
    (2023黑龙江牡丹江)(7分)某家用电热毯的铭牌和工作原理的简化电路图如表和图所示。当电热毯在额定电压下工作时:
    (1)通过R1的电流和R1的电阻各是多少?
    (2)高温挡工作1h,电热毯产生的热量是多少?
    (3)写出一条使用电热毯的注意事项。
    答案:解:(1)只闭合S1时,只有R1接入电路,电阻较大,根据P=知电路处于低温挡,
    同时闭合S1、S2时,两电阻并联,电阻较小,根据P=知电路处于高温挡,
    根据P=UI得通过R1的电流为:I1===0.4A;
    R1的电阻为:R1===550Ω;
    (2)高温挡工作1h,电热毯产生的热量是:Q=W=P高t=110W×3600s=3.96×105J;
    (3)注意散热(或使用前要认真阅读说明书,不要折叠使用,不要洗涤或干洗,不要长时间使用造成皮肤灼伤,不使用时要及时断电,保持使用时干燥等)。
    (2023湖北荆州)如图所示电路,电源电压保持不变,定值电阻R0的阻值为10Ω,小灯泡L标有“6V,3.6W”(电阻不随温度而变化),滑动变阻器R标有“30Ω,1A”,电流表的量程为0~3A。当S闭合,S1、S2断开,滑片P移到距R最右端处时,小灯泡正常发光。求:
    (1)小灯泡的电阻RL;
    (2)通电10s电路消耗的电能;
    (3)在保证电路安全的前提下,任意调整开关S、S1、S2的开闭状态,
    并移动变阻器的滑片P,电路消耗总功率的最小值与最大值之比。
    答案:(1)小灯泡正常发光时的电阻RL===10Ω;
    (2)当S闭合,S1、S2断开,R和L串联,滑片P处于R的处,R=×30Ω=10Ω;
    滑动变阻器的阻值与小灯泡的电阻相同,根据串联分压的特点,
    故UL=UR=6V,则电源电压U总=6V+6V=12V;
    串联电路的电流I===0.6A;
    则10s消耗的电能W=UIt=12V×0.6A×10s=72J;
    (3)要保证电路安全,分析电路可得,当闭合开关S、S2和S1时,且通过滑动变阻器的电流为1A时,
    干路电流最大;
    因并联电路中各支路两端电压相等,
    所以此时通过R0的电流:I0===1.2A;
    因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以干路的最大电流:Imax=1A+1.2A=2.2A,
    电路消耗的最大功率:Pmax=UImax=12V×2.2A=26.4W;
    S闭合,S1、S2都断开,R与L串联,当灯泡与滑动变阻器的最大阻值串联时,电路电流最小,因串联电路的总电阻等于各分电阻之和,所以电路最小电流:Imin===0.3A,
    电路消耗的最小功率:Pmin=UImin=12V×0.3A=3.6W;
    则电路消耗总功率的最小值与最大值之比Pmin:Pmax=3.6W:26.4W=3:22。
    (2023安徽)为估测一个电热水壶烧水时的电功率,小林在壶中装入质量为1kg的水,接入家庭电路中,通电加热210s,水温从20℃上升到70℃。已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。
    (1)求该过程中水吸收的热量;
    (2)若电流产生的热量全部被水吸收,请通过计算估测该热水壶的电功率;
    (3)用上述方案估测出的电功率与实际功率相比、偏大还是偏小?简要说明原因。
    答案:(1)水吸收的热量为:Q吸=cm(t2-t1)=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(70℃﹣20℃)=2.1×105J
    (2)若电热水壶产生的热量全部被水吸收:W=Q吸=2.1×105J
    热水壶的加热功率为:P=W/t=2.1×105J/210s=1000W
    (3)偏小;在加热的实际过程中是有热量损失的。
    (2023黑龙江龙东)图甲是一款紫砂电饭锅,其简化电路如乙图所示,R1和R2是电热丝,通过单独或同时闭合开关实现低温和高温挡切换,低温挡功率为440W,高温挡功率为880W,已知粥的比热容c粥=4.0×103J/(kg•℃)。求:
    (1)当电饭锅正常使用时,处于低温挡时的电流;
    (2)电热丝R2的阻值;
    (3)若不考虑能量损失,正常使用高温挡将2kg的粥
    从20℃加热到86℃时需要的时间;
    (4)若实际正常使用高温挡加热的时间为800s,
    该电饭锅的加热效率。
    答案:解:(1)由P=UI可知,当电饭锅正常使用时,处于低温挡时的电流:I低===2A;
    (2)由图乙可知,当S1、S2都闭合时,R1、R2并联,根据并联电路的电阻特点可知,
    此时电路中的总电阻最小,由P=可知,电路中的总功率最大,电饭锅处于高温挡;
    当只闭合S1时,只有R1工作,电路中的总电阻最大,总功率最小,电饭锅处于低温挡;
    则R2的电功率:P2=P高﹣P低=880W﹣440W=440W,
    由P=可知,R2的阻值:R2===110Ω;
    (3)粥吸收的热量:Q吸=c粥m(t﹣t0)=4.0×103J/(kg•℃)×2kg×(86℃﹣20℃)=5.28×105J,
    不考虑热量损失,电饭锅消耗的电能:W=Q吸=5.28×105J,
    由P=可知,电饭锅工作的时间:t′===600s;
    (4)电饭锅实际消耗的电能:W′=P高t″=880W×800s=7.04×105J,
    该电饭锅的加热效率:η=×100%=×100%=75%。
    (2023江苏泰州)小华查看家中电炖锅的说明书后发现:电炖锅有低温、中温、高温三挡;电阻R2=60.5Ω,R1=4R2,该电炖锅的原理图如图所示。请解答:
    (1)闭合开关S、S1,电炖锅处于______________挡。
    (2)电炖锅高温挡的额定功率为多大?
    (3)正常工作时,使用电炖锅高温挡加热10min,可将一锅1.5kg的汤从20℃加热到100℃,电炖锅的加热效率是多少?[汤的比热容取4×103J/(kg•℃)]
    答案:(1)低温;
    (2)R1的阻值:R1=4R2=4×60.5Ω=242Ω,且电炖锅处于高温挡时,R1、R2并联,
    则电炖锅高温挡的额定功率:P高=+=+=1000W;
    (3)汤吸收的热量:Q吸=cm(t﹣t0)=4×103J/(kg•℃)×1.5kg×(100℃﹣20℃)=4.8×105J,
    电炖锅高温挡加热10min消耗的电能:W=P高t′=1000W×10×60s=6×105J,
    电炖锅的加热效率:η==×100%=80%。
    (2023辽宁大连)某品牌电水壶的额定功率为800W。该电水壶正常工作500s,将质量为1.5kg的水从20℃加热到80℃。已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)。在此过程中,试求:
    (1)水吸收的热量是多少?(2)电水壶消耗的电能是多少?(3)电水壶加热水的效率是多少?
    答案:(1)水吸收的热量:
    Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×1.5kg×(80℃﹣20℃)=3.78×105J;
    (2)电热水壶正常工作时,P=P额=800W,
    由P=可得,电水壶消耗的电能为:W=Pt=800W×500s=4×105J;
    (3)该电水壶加热水的效率:η=×100%=×100%=94.5%。
    (2023湖北黄冈)(8分)图甲是一款可调节功率的老式电热器简化电路图。电源电压为220V,定值电阻R1是加热部分,R2是最大阻值为176Ω的滑动变阻器。开关S接1时,电热器处于加热挡,通过调节R2接入电路的阻值来改变R1的加热功率,其最大加热功率为1100W。当电热器达到设定温度或加热到设定时间,开关S自动接2,电热器处于保温挡。
    (1)求以最大功率工作时电路中电流大小;
    (2)如图乙,电能表上参数“R/kW•h”前面数值不清。让电热器以最大加热功率单独工作72s,与之相连的该电能表铝盘转过66圈。请求出该数值大小;
    (3)求电热器处于保温挡时,电路中电能的利用率。请从节能的角度对电热器提出改进建议。
    答案:(1)已知电源电压为220V,最大加热功率为1100W,则以最大功率工作时电路中电流为:
    I大===5A;
    (2)电热器以最大加热功率单独工作72s所消耗的电能为:W=Pt=1100W×72s=79200J=0.022kW•h,
    则电能表上的参数为:N===3000R/kW•h;
    (3)R1的最大加热功率为1100W,根据P=UI=可知,R1===44Ω;
    电热器处于保温挡时,R2的最大阻值和R1串联在电路中,根据W=I2Rt可知,
    电路中电能的利用率为:
    η=×100%=×100%=×100%=×100%=20%;
    由此可知,电路中电能的利用率较低,R2消耗了大部分电能,为了节能,可以将R2的阻值减小。
    (2023北京)小京利用图甲所示电路获取了额定电压为2.5V的小灯泡L在不同电压下的电流,并利用所测的数据绘制出电流I随其两端电压U变化的图像,如图乙所示。
    (1)画出实物电路所对应的电路图;
    (2)求小灯泡两端电压为1.0V时的电阻;
    (3)求小灯泡正常发光时的电功率。
    答案:(1)由实物图可知,灯泡与滑动变阻器串联,滑动变阻滑片向右移动时,接入电路的阻值变小,电压表测灯泡两端电压,电流表测电路中,电路图如下图所示:
    (2)由图像可知小灯泡两端电压U=1.0V时,通过小灯泡的电流I=0.2A,此时小灯泡的电阻R=U/I=1.0V/0.2A=5Ω
    (3)小灯泡正常发光时,两端电压UL=2.5V,由图像可知此时通过小灯泡的电流IL=0.28A,
    小灯泡正常发光时的电功率PL=ULIL=2.5V×0.28A=0.7W
    (2023福建)下图是某暖手宝的工作原理图,电源电压恒为6V,电阻R1为10Ω,闭合开关S,电路的总电流为1A,求:
    (1)通过R1的电流;
    (2)电阻R2的阻值;
    (3)电路消耗的总电功率。
    答案:解:(1)由电路图可知,R1和R2并联,由欧姆定律可得,通过R1的电流为
    (2)由并联电路的电流规律可得,通过R2的电流为I2=I-I1=1A-0.6A=0.4A
    故由欧姆定律可得,电阻R2阻值为
    (3)由P=UI可得,电路消耗的总电功率为P=UI=6V×1A=6W
    (2023湖南益阳)如图所示,电源电压U=24V,定值电阻R0=4Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω 2A”,电压表量程为0~15V。
    (1)求当电压表示数U0=6V时,通过定值电阻R0的电流;
    (2)求电路消耗的最小电功率;
    (3)请分析说明,为保障电路安全,滑动变阻器接入电路的最小阻值。
    答案:(1)定值电阻R0=4Ω,当电压表示数U0=6V时,通过定值电阻R0的电流为:
    I0===1.5A;
    (2)当滑动变阻器阻值最大时,电路的总电阻最大,电流最小,此时电路消耗的电功率最小,
    根据电阻的串联结合P=UI=可知,P最小===24W;
    (3)滑动变阻器的规格为“20Ω 2A”,故电路中最大电流为2A,
    根据电阻的串联结合欧姆定律可知,滑动变阻器接入电路的最小阻值为:
    R滑小=﹣R0=﹣4Ω=8Ω。
    (2023甘肃)(8分)如图甲所示为小艺同学家的电中药壶,有“猛火”和“文火”两个挡位,工作电路简化为图乙所示,其中S'为挡位开关,R1、R2为发热电阻(假定工作时电阻不变),A、B为阻值可忽略不计的指示灯。当电中药壶处于猛火挡时,红灯亮;处于文火挡时,绿灯亮。已知电中药壶额定电压为220V,猛火挡的额定功率为2420W,R2的阻值为180Ω。
    (1)判断A灯是____________(选填“红灯”或“绿灯”),你的判断依据是什么?
    (2)求电中药壶“文火”挡的额定功率?
    (3)某天用电高峰时,小艺用电中药壶帮奶奶熬药,为了计算家里电路的实际电压,她关了家里其它用电器,只将电中药壶调到猛火挡上,电中药壶工作1min,电能表(如图丙所示)的电能表表盘转了100转,由此她计算出家庭电路的实际电压是多少?
    答案:(1)红灯;
    (2)猛火挡的额定功率为2420W,根据P=UI=可知R1===20Ω;
    当开关S闭合,S′打至触点M时,电路为两电阻和指示灯B的串联的电路,图中药壶处于文火挡,故图中药壶文火挡的额定功率P文火====242W;
    (3)猛火挡熬药时,药壶的实际功率为P实===2000W,
    此时家庭电路的实际电压为U实===200V。
    (2023甘肃兰州)如图所示的电路中,电源电压保持不变,滑动变阻器R上标有“20Ω 1A”的字样,电压表的量程为0~3V,灯泡L1和L2上分别标有“2V 0.8W”和“2.5V 1.25W”的字样,忽略温度对灯丝电阻的影响。闭合开关S、S1,调节滑动变阻器R的滑片P,当电压表的示数为2V时,灯泡L2恰好正常发光。
    (1)请根据实物图画出开关S、S1断开状态下的电路图;
    (2)求电源电压;
    (3)当开关S、S1闭合时,在确保电路安全的情况下,
    求滑动变阻器R接入电路的阻值范围;
    (4)只闭合开关S时,计算电路在1min内最多消耗的电能。
    答案:解:(1)电路图如下:

    (2)闭合开关S、S1,灯泡L1短路,灯泡L2与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端电压;R调节滑动变阻器R的滑片P,当电压表的示数为U=2V时,灯泡L2恰好正常发光,灯泡L2两端的电压U2=2.5V,则U电源=2V+2.5V=4.5V;
    (3)当开关S、S1闭合时,在确保电路安全的情况下,由串联电路的分压原理可知,滑动变阻器接入电路中阻值越大,电压表示数越大;因灯泡的额定电压为2.5V,故可知小灯泡两端电压最大为U2=2.5V,故由串联电路的电压规律可知,滑动变阻器两端最小电压为:U滑小=U电源﹣U2=4.5V﹣2.5V=2V,
    根据P=UI得,此时电路中的电流为IL==0.5A,由欧姆定律可知,
    滑动变阻器R2接入电路中的最小阻值为:R滑小==4Ω,
    因电压表量程为0~3V,故滑动变阻器两端最大电压为U滑大=3V,
    此时小灯泡两端电压为:U2′=U电源﹣U滑大=4.5V﹣3V=1.5V;
    根据P=得,灯泡L2的电阻为:R2==5Ω,
    由欧姆定律可得,此时流过灯泡的电流为IL′==0.3A,
    此时滑动变阻器接入电路中的最大阻值为:R滑大==10Ω,
    故可知滑动变阻器R2接入电路的阻值范围为4Ω~10Ω;
    (4)只闭合开关S时,灯泡L1、灯泡L2与滑动变阻器串联,
    根据P=得,灯泡L1的电阻为:R1==5Ω,
    R1=R2=5Ω,则灯泡L1、灯泡L2的电压最大都为U1′'=U2′'=2V,
    由欧姆定律可得,此时流过灯泡的电流为IL′'==0.4A,
    电路在1min内最多消耗的电能为:W=U电源IL′'t=4.5V×0.4A×60s=108J。
    (2023辽宁营口)如图所示,电源电压恒为18V,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~15V。闭合开关,移动变阻器的滑片,当电压表示数为12V时,电流表示数为0.5A。求:
    (1)电阻R1的阻值以及R1通电60s消耗的电能;
    (2)在保证元器件安全的前提下,电阻R1的最大功率。
    答案:(1)根据电路图可知,两个电阻串联接入电路,电压表测量滑动变阻器两端的电压;
    当电压表示数为12V时,电流表示数为0.5A,则电阻R1的阻值为:
    R1====12Ω;
    R1通电60s消耗的电能为:W=I2R1t=(0.5A)2×12Ω×60s=180J;
    (2)滑动变阻器接入电路中的电阻变小,根据串联电路的分压规律可知,滑动变阻器分担的电压变小;此时电路的总电阻越小,根据欧姆定律可知,电路中的电流越大,电流表量程为0~0.6A,所以电路中的最大电流为0.6A,此时电阻R1的两端的电压为:U'=I'R1=0.6A×12Ω=7.2V;
    滑动变阻器两端的电压为:U'2=U﹣U'=18V﹣7.2V=10.8V,没有超过电压表的量程;
    电阻R1的最大功率为:P=U'I'=7.2V×0.6A=4.32W。
    (2023辽宁营口)某款带保温功能的电水壶,其简化电路图如图所示。S为总开关,S1为自动控制开关,R1和R2为阻值不变的发热电阻,R2=840Ω,加热功率为1210W。电水壶将质量1kg、初温20℃的水烧开,加热效率为84%。[c水=4.2×103J/(kg•℃),标准大气压]。求:
    (1)水吸收的热量;
    (2)把水烧开需要多长时间(结果保留整数);
    (3)电水壶的保温功率。
    答案:(1)水吸收的热量:
    Q吸=c水m水(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(100℃﹣20℃)=3.36×105J;
    (2)把水烧开需要放出的总热量:Q总===4×105J;
    由电路图可知,开关S、S1闭合时,电路为R1的简单电路,此时电路的总电阻最小,总功率最大,处于加热状态,加热功率为1210W,
    由公式W=Pt可得,把水烧开需要的时间:t===≈330s;
    (3)由P=可知,加热状态下R1的阻值:R1===40Ω;
    由电路图可知,开关S闭合、S1断开时,R1与R2串联,总电阻R总=R1+R2=40Ω+840Ω=880Ω;
    此时电路中的总电阻最大,总功率最小,处于保温状态,
    则电水壶的保温功率为:P′===55W。
    (2023广东深圳)R是一个随推力F变化而变化的电阻,F与R的关系如图甲所示。现有如图乙,丙的两个电路,R0为定值电阻,阻值为20Ω,电源电压恒为6V,电流表量程为0~0.6A。
    (1)当小白同学推力为0时,求电阻R的阻值;
    (2)用300N的力推电阻,求R0的电功率(图乙);
    (3)图丙中,当干路电流不超过电流表量程时,小白同学推力F的最大值。
    答案:解:(1)由题图甲可知,当推力为0时,电阻R的阻值为40Ω。
    (2)用300N的力推电阻时,电阻R的阻值为10Ω,电路中的电流I=U/R总=6V/(10Ω+20Ω)=0.2A
    R0的电功率P=U0I0=I02R0=(0.2A)2×20Ω=0.8W
    (3)图丙电路中,通过R0的电流I0'=U/R0=6V/20Ω=0.3A
    电流表允许通过的最大电流为0.6A,因为R与R0并联,则通过R的最大电流I'=0.6A-0.3A=0.3A
    根据欧姆定律可得,R的阻值最小R=U/I'=6V/0.3A=20Ω
    由题图甲可知,此时的推力为200N,随着推力的增大,R的阻值减小,故最大推力为200N。
    (2023湖南岳阳)明同学设计了一款自动控温烧水壶,其电路原理如图甲所示。S1为温控开关,当温度低于98℃时自动闭合,当温度达到100℃时自动断开。电源电压恒为220V,S为总开关。R为水壶的电热丝,其阻值是44Ω。
    (1)求R工作时的电流;
    (2)求R工作时的电功率;
    (3)某次烧水过程中,壶的加热效率恒为75%,水的初温为20℃,质量视为不变。从开关S闭合到温控开关S1第一次断开,水吸收的热量为2.64×105J,S1每次断开的时间均为48s。将S1第一次断开时作为计时起点,作出此后水的温度—时间图像如图乙。求S1第一次断开后220s内电路消耗的总电能。
    答案:(1)R工作时的电流:I===5A;
    (2)R工作时的电功率:P=UI=220V×5A=1100W;
    (3)由Q吸=cm(t﹣t0)可知,水的质量:
    m===kg,
    则水从98℃升高到100℃所吸收的热量:
    Q吸=cm(t﹣t1)=4.2×103J/(kg•℃)×kg×(100℃﹣98℃)=6600J,
    由η=可知,水从98℃升高到100℃所消耗的电能:W===8800J,
    由P=可知,水从98℃升高到100℃所用的时间:t′===8s;
    所以S1第一次断开时作为计时起点,到S1第二次断开需要的时间为48s+8=56s,
    则S1第一次断开后220s内,断开时间为4×48s=192s,加热时间为t″=3×8s+4s=28s,
    S1第一次断开后220s内电路消耗的总电能:W总=Pt″=1100W×28s=30800J。
    (2023广东)如图甲是用某款3D打印笔进行立体绘画时的场景。打印笔通电后,笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化。加热电路简化后如图乙所示,电源电压恒为6V,R1和R2为发热电阻丝。只闭合S1时低温挡工作,S1、S2都闭合时高温挡工作,高温挡和低温挡的功率比为4:3,R1=4Ω,忽略电阻丝阻值随温度变化。求:
    (1)通过R1的电流;
    (2)低温挡的功率;
    (3)R2的电阻值。
    答案:.解:(1)电源电压恒为6V,R1=4Ω,则通过R1的电流为:I1===1.5A;
    (2)只闭合S1时低温挡工作,此时电路为只有R1的简单电路,则低温挡的功率为:
    P低===9W;
    (3)高温挡和低温挡的功率比为4:3,则高温挡功率为:P高=P低=×9W=12W,
    S1、S2都闭合时为高温挡,此时R1、R2并联,因R1前后电压不变,电阻不变,所以功率不变,故R2的功率为:P2=P高﹣P低=12W﹣9W=3W,
    则R2的电阻值为:R2===12Ω。
    (2023湖南邵阳)贝贝在妈妈指导下用电熨斗熨烫衣服,她首先阅读说明书,知道电熨斗有“低温”“高温”两个挡位,其简化电路如图所示。R1、R2是电热丝,R1=88Ω,R2=44Ω,S为旋转式开关。
    (1)当旋转触片接触点1和2时,求电路中的电流;
    (2)当旋转触片接触点2和3时,求电路消耗的总功率。
    答案:(1)当旋转触片接触点1和2时,电路为R1的简单电路,
    电路中的电流:I12===2.5A;
    (2)当旋转触片接触点2和3时,两电阻并联,
    此时通过两电阻的电流分别为:I1===2.5A,I2===5A;
    由并联电路的电流特点可知,电路中的总电流:I23=I1+I2=2.5A+5A=7.5A,
    (2023辽宁大连)如图是某品牌家用电炒锅的简化电路,电源电压为220V,R1、R2是发热电阻,R2的阻值为88Ω。开关S接a时为高温挡,高温挡功率为2200W;开关S接b时为低温挡。试求:
    (1)电阻R1的阻值是多少?
    (2)低温挡工作时电路中的电流是多少?
    (3)低温挡工作5min电流做的功是多少?
    答案:(1)由题意和电路图可知,当开关接a时,只有R1接入电路中,此时为高温挡,功率为2200W,
    根据P=可得R1的阻值为:R1===22Ω;
    (2)开关S接b时为低温挡,R1、R2串联,
    此时电路中的总电阻为:R总=R1+R2=22Ω+88Ω=110Ω;
    此时电路中的电流:I===2A;
    (3)低温挡工作5min电流做的功:W=UIt=220V×2A×5×60s=1.32×105J。
    (2023湖北宜昌)如图甲为一只家用电吹风,它内部有一根电热丝和一个产生强风的风扇。
    (1)小丽给家里的猫咪洗完澡,用电吹风帮猫咪吹干毛发后,发现原本干净的电吹风尾部吸附了不少毛发,造成这一现象的物理原理是______________________。
    (2)如图乙为电吹风的内部电路简图,通过开关S1和S2实现冷风和热风两挡功能,电热丝应该接在图中___________(选填“A”或“B”)位置。
    (3)该电吹风的部分参数如下表,电吹风正常工作时,通过风扇的电流是多少?(保留两位小数)电热丝的电阻及其1min内产生的热量是多少?
    答案:(1)电吹风吹风时,电吹风尾部的空气流速较快,压强较小,于是空气中的毛发便被吸附在压强较小的电吹风尾部,因此造成这一现象的物理原理是流体的流速越快,压强越小;
    (2)由图乙可知,开关S1在干路上,S2控制B,无论是吹冷风还是吹热风,电动机均需工作,因此开关S1控制电动机和电热丝,S2控制电热丝,则A处应该接电动机,B处接电热丝;
    (3)由P=UI可得,电吹风正常工作时,通过风扇的电流:IM==≈0.18A;
    由并联电路的特点可知,吹冷风和吹热风时电动机的电功率相同,
    由表中数据可知,电热丝的电功率:P电热丝=P热风﹣PM=1250W﹣40W=1210W,
    由P=UI=可知,电热丝的电阻:R电热丝===40Ω;
    由P=可知,电热丝1min内产生的热量:Q=W电热丝=P电热丝t=1210W×1×60s=7.26×104J。
    (2023贵州)如图所示电路,电源电压恒为3V。闭合开关S,电流表的示数为0.5A,干路电流I=1.5A,设灯丝电阻不变,求:
    (1)通过灯L1的电流I1。(2)灯L1消耗的电功率P1。(3)灯L2的阻值R2。
    答案:解:(1)由图可知,灯泡L1和L2并联,电流表测量通过L2的电流,
    根据并联电路的电流特点可知,通过L1的电流I1:I1=I﹣I2=1.5A﹣0.5A=1A;
    (2)根据并联电路的电压特点可知,灯泡L1与L2的电压相等,都等于电源电压,即U1=U2=U=3V,
    灯L1消耗的电功率P1:P1=U1I1=3V×1A=3W;
    (3)由I=可知,灯L2的阻值:R2===6Ω。
    (2023湖南长沙)课外实践小组设计了一个电热孵蛋箱,其电路如图所示。已知电源电压恒为220V,R0是阻值为55Ω的电热丝,温度对电热丝阻值的影响忽略不计。
    (1)闭合开关S后,求电路中的电流;
    (2)求通电100s电热丝R0产生的热量;
    (3)老师提醒,电热箱内温度太高,无法孵化鸡蛋,应使电热箱内的电功率降至P0,小组成员想出了两种方法改进电路:
    方法一:在图中A点处串联接入一根电热丝RA;
    方法二:在图中B点处串联接入一根电热丝RB。
    老师发现这两种改进方法电热箱内的电功率都为P0,小组成员在这两种改进电路中,用电压表测量新接入的电热丝两端的电压,测量结果为U1和U2,U1>U2,U2=165V,但由于粗心没有记录U1和U2分别对应哪种方法。请根据上述信息判断哪种方法更节能,并计算这种方法中新接入的电热丝的阻值。
    答案:(1)S闭合后,电路中的电流为:I===4A;
    (2)通电100s电热丝R0产生的热量为:Q=I2Rt=(4A)2×55Ω×100s=8.8×104J;
    (3)方法一更节能。两种方法的电路简图如下:
    在方法一中的电热箱的功率为:P1=(R0+RA);
    在方法二中的电热箱的功率为:P2=R0,
    因为两次电热箱内的电功率相等,即(R0+RA)=R0,得出IA<IB,则R0两次电压,U0A<U0B,因为电源电压保持不变,RA和RB两端的电压UA>UB,所以UB=U2=165V,则UOB=55V,
    因为PA或B===55W,在方法一中,
    所以R0两端的电压U0A=IA×R0=0.25A×55Ω=13.75V,
    A接入的电热丝的阻值为:。
    (2023河北)如图1所示,电源电压不变,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V,滑动变阻器R的规格为“50Ω 2A”,灯泡L的额定电流为0.3A。图2是灯泡L的电流与电压关系图像。闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,当滑片P移至某一位置时,电压表和电流表的示数分别为2.5V和0.25A。
    (1)求电源电压;
    (2)在保证电路安全的情况下,调节滑动变阻器的滑片P,灯泡的最小功率是多少?
    (3)用定值电阻R1替换灯泡L,在保证电路安全的情况下,调节滑动变阻器的滑片P,发现电流表示数的最大值与最小值之差恰好为0.3A,这一过程中滑动变阻器连入电路的阻值始终小于50Ω,求定值电阻R1的可能值。
    答案:解:
    (1)闭合S,灯L与滑动变阻器R串联,当I=0.25A时,U滑=2.5V,由图2可知,UL=2V,
    根据串联电路电压的特点得U电源=UL+U滑=2V+2,5V=4.5V;
    (2)由题意知,当电压表示数最大为3V时,灯L两端电压最小,此时灯L的功率最小;
    灯L两端最小电压UL小=U电源﹣U滑′=4.5V﹣3V=1.5V,
    由图2知,灯L的最小电流I小=0.2A,
    灯L的最小功率P=UL小I小=1.5V×0.2A=0.3W;
    (3)用定值电阻R1替换灯泡L后,调节滑动变阻器的滑片P,
    电路中最大电流有两种可能:I大=0.6A或I大<0.6A;
    ①若I大=0.6A时,则最小电流I小=I大﹣ΔI=0.6A﹣0.3A=0.3A,此时电压表示数最大为3V,
    R1中最小电流I小==,即0.3A=,解得R1=5Ω;
    ②若I大<0.6A时,由题意可得,最大电流I大=,最小电流I小=,
    则ΔI=I大﹣I小,即,
    代入数值得0.3A=,解得R1=10Ω;
    故定值电阻R1的可能为5Ω或10Ω。
    (2023黑龙江大庆)图甲为某品牌饮水机,其铭牌如下表,图乙为其内部简化电路图,该饮水机有加热和保温两个挡位。R1、R2均为电热丝,当热水箱中水温降至70℃时通过自动开关S2切换到加热挡,当温度达到100℃时自动切换到保温挡,饮水机始终在额定电压下工作,已知c水=4.2×103J/(kg•℃)。求:
    (1)电热丝R1的阻值;
    (2)热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量;
    (3)饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量。
    答案:(1)由图知,开关S2接b时,电路中只有R1,由P=可知饮水机处于加热状态,
    则R2的阻值:R2===44Ω,
    当开关S2接a时,电路中R2和R1串联,总电阻最大,饮水机处于保温状态,
    电路的总电阻:R总=R1+R2===484Ω,
    电热丝R1的阻值:R1=R总﹣R2=484Ω﹣44Ω=440Ω;
    (2)水吸收的热量:Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(100℃﹣70℃)=1.26×105J;
    (3)由欧姆定律可得电路中的电流:I===A,
    由串联电路的电流规律可知,通过电热丝R1电流I1=I=A,
    根据热量Q=I2Rt可得,饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量:
    Q=I2R1t=()2×440Ω×22s=2000J。
    (2023湖北仙桃)如图,一台用于侦察、灭火的电动消防机器人,质量为1000kg,静止时履带与地面接触的总面积为0.5m2。在某段平直公路上,机器人以3m/s的速度匀速行驶1min,其受到的阻力是机器人所受重力的0.05倍,这段路程消耗的电能中有75%用于机器人的牵引力做功。求:
    (1)机器人1min通过的路程;
    (2)机器人静止时,对水平地面产生的压强;
    (3)机器人在这段路程中消耗的电能。
    答案:(1)运动的时间 t=1min=60s,通过的路程:s=vt=3m/s×60s=180m;
    (2)消防机器人的重力:G=mg=1000kg×10N/kg=104N;
    消防机器人对水平地面的压力等于它所受的重力,即F=G=104N
    机器人对地面产生的压强:;
    (3)机器人在平直公路上匀速直线运动所受阻力:f=0.05G=104N×0.05=500N;
    平直公路上匀速直线运动,机器人所受的阻力和牵引力是一对平衡力,即:F′=f=500N;
    机器人在平直公路上匀速直线运动1min牵引力做功:W=F′s=500N×180m=9×104J;
    机器人在这段路程中消耗的电能:W电===1.2×105J。
    (2023湖北宜昌)近些年来,国家大力提倡开发各种绿色可再生能源,助力实现“碳达峰、碳中和”的战略目标。如图所示是宜昌某风电场,总装机容量5×104kW,年发电量9000万度。问:
    (1)该风电场年发电时间可达多少小时?
    (2)如果火电站的发电效率为40%,要得到相同的电能,每年需要多少吨煤?(煤的热值为3.0×107J/kg)
    答案:(1)由题意可知,发电机的功率P=5×104kW,年发电量W=9000万度=9×107kW•h=3.24×1014J,
    由P=可得,该风电场年发电时间:t===1.8×133h;
    (2)由η=×100%可得,煤完全燃烧释放的热量:Q放===8.1×1014J,
    由Q放=mq可得,需要煤的质量:m===2.7×107kg=2.7×104t。
    (2023湖南株洲)图甲为一种汽车前大灯的外形,下端三个金属片为灯的三脚插头,可连接电源;图乙为灯管内部结构,三根导电支架分别与三个金属片相连,支架间接有两组灯丝,夜间行车时,可根据需要进行切换。已如两组灯丝L1和L2的额定电压均为12V,额定功率分别为100W和80W。
    (1)两灯正常工作时,通过L2的电流为___________A(结果保留两位小数),比通过L1的电流___________(填“大”或“小”)。
    (2)图丙中的A、B、C分别代表与图乙中左、中、右三个支架相连的三个金属片。根据图乙,在图丙中画出灯管内的电路图。
    (3)求灯丝L1的阻值。若将电源的两端分别连接金属片B、C,为保证电路安全,电源电压不能超过多少伏?(不考虑灯丝以外的电阻,忽略温度对电阻的影响。)
    答案:(1)6.67;小;
    (2)由图乙可知,灯泡L1、L2左端共用一个支架,右端分别连接另外两个支架,电路连接如下图所示:

    (3)已知灯丝L1的额定电压为12V,额定功率为100W,则灯丝L1的阻值为:
    R1===1.44Ω;
    若将电源的两端分别连接金属片B、C,灯泡L1、L2串联在电路中,为保证电路安全,电路中最大电流不能超过两灯泡的最小电流,由(1)可知,通过L2的电流比通过L1的电流小,故电路中最大电流为6.67A,此时灯泡L2正常发光,则电源电压的最大值为:
    U=U1+U2=I2R1+U2=•R1+U2=×1.44Ω+12V=21.6V。
    (2023辽宁营口)某型号航拍无人机,由于体积小、操控方便、拍摄效果好,深受摄影爱好者喜欢。下表是它的部分技术参数,某次航拍的过程中,在正常工作电压下,无人机以8m/s的速度匀速竖直上升(g=10N/kg,不计空气阻力及能量损耗)。求:
    (1)无人机静止在水平地面时,对地面的压强;
    (2)无人机上升过程中的功率和电池的工作电流。
    答案:(1)无人机静止在水平地面时,对地面的压力:F=G=mg=1.2kg×10N/kg=12N,
    对地面的压强p===2×104Pa;
    (2)无人机上升过程中的功率:P==12N×8m/s=96W;
    不计空气阻力及能量损耗,根据P=UI,电池的工作电流:I=。
    (2023山东济南)传感器(transducer)是一种能感受被测量信息并按照一定规律转换成可用信号的器件或装置。图甲是一种常用压力传感器的原理电路图,电源电压恒定,R1为电阻器,压力感应板A和滑动变阻器R2的滑片P固定在一起,压力感应板A、B之间由绝缘弹簧相连,其间有可伸缩的导线。闭合开关S,不对压力感应板A施加力时,滑动变阻器R2的滑片P恰在其最上端,电流表、电压表的示数如图乙所示;当在压力感应板A上施加一个5N的压力F时,电流表的示数变为0.3A。通过计算回答:
    (1)电阻器R1的电阻值是多少?
    (2)此时电压表的示数是多少?
    (3)此时滑动变阻器R2消耗的电功率是多少?
    答案:(1)由欧姆定律,可得:电阻器R1的电阻值:;
    (2)由欧姆定律,可得:此时电压表的示数:U′₁=I′R₁=0.3A×6Ω=1.8V;
    (3)U₂′=U﹣U₁′=3V﹣1.8V=1.2V;
    此时滑动变阻器R2消耗的电功率:P₂′=U₂′I′=1.2V×0.3A=0.36W;
    (2023山东济宁)在如图所示的电路中,小灯泡L上标有“6V 3W”字样,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~15V,定值电阻R0=16Ω,滑动变阻器R的最大电阻为100Ω。只闭合S1,滑动滑片P,使变阻器电阻Rap=R,此时电压表示数为10V。若电源电压不变,不计灯丝电阻随温度的变化,求:
    (1)小灯泡的电阻;(2)电源电压;
    (3)只闭合S2,在电表的示数不超过量程,灯泡两端的电压不超过额定值的情况下,电路消耗的总功率范围。
    答案:(1)已知灯泡的额定电压和额定功率,由P=可得,灯泡电阻:RL===12Ω;
    (2)只闭合S1,R0与变阻器R串联,变阻器电阻Rap=R=20Ω;电路电流I===0.5A;
    电源电压U=I(R0+Rap)=0.5A×(16Ω+20Ω)=18V;
    (3)只闭合S2时,L与R串联,电压表测变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流,
    由P=UI可得,灯泡正常工作的电流:IL===0.5A,
    电流表量程为0~0.6 A,因串联电路的电流处处相等,
    所以,为了保证各元件的安全,电路中最大电流:Imax=IL=0.5A,
    最大功率Pmax=UImax=18V×0.5A=9W;
    电压表量程为0~15V,当电压表示数最大为15V时,变阻器接入的阻值最大,电路中电流最小,
    则灯泡两端的最小电压:UL′=U﹣U滑大=18V﹣15V=3V,
    电路中的最小电流:Imin=IL′===0.25A,最小功率Pmin=UImin=18V×0.25A=4.5W。
    (2023山东临沂)随着生活水平的提高,煎饼已由果腹的家庭主食变为临沂的一道美食。图甲是具有两挡加热功率的煎饼锅,图乙是其内部简化电路图。当开关S1和S2均闭合时,煎饼锅的加热功率为968W;仅闭合开关S1时,煎饼锅的工作电流为1A。求:
    (1)当开关S1和S2均闭合时,煎饼锅的工作电流和电阻R1的阻值。
    (2)电阻R2的阻值。
    答案:(1)由图乙可知,当开关S1和S2均闭合时,R2被短路,电路为R1的简单电路,
    由P=UI可知,此时电路中的电流:I1===4.4A,
    由欧姆定律可知,电阻R1的阻值:R1===50Ω;
    (2)仅闭合开关S1时,两电阻串联,
    由欧姆定律可知,此时电路中的总电阻:R总===220Ω,
    由串联电路的电阻特点可知,电阻R2的阻值:R2=R总﹣R1=220Ω﹣50Ω=170Ω。
    (2023山东泰安)2023年3月27日是第28个全国中小学生安全教育日,某校开展了安全创意设计比赛活动,物理兴趣小组利用磁性开关S2设计了烟雾报警与自动喷淋联动模拟系统,当烟雾达到一定浓度时触发自动报警喷淋,防范火灾发生。图甲为该模拟系统示意图,Rc为气敏电阻。控制电路中的电流I控≥0.02A时,磁性开关动触片被电磁铁吸引与触点a接触,安全指示灯L熄灭,报警喷淋系统同时工作;控制电路中的电流小于0.02A时,动触片被释放,与触点b接触,安全指示灯亮,报警喷淋系统停止工作。已知控制电路电源电压U控大小可调节,电磁铁线圈电阻不计,气敏电阻Rc的阻值与烟雾浓度C的关系如图乙所示,R0为定值电阻。工作电路电源电压U=36V,报警电铃标有“36V 18W”字样。
    (1)安全指示灯L标有“0.9W 10Ω”字样(忽略温度对灯丝电阻的影响),要使灯L正常工作,则保护电阻的阻值为多大?
    (2)报警电铃响时电流表示数为2.5A,喷淋系统工作20s消耗的电能是多少?
    (3)通过调节U控大小,可改变该装置对烟雾探测的灵敏度。调至U控1时,触发报警喷淋的最低烟雾浓度C1=8%,电阻R0的功率为0.012W,控制电路消耗的总功率为P控1;将电压增大调至U控2,触发报警喷淋时的最低烟雾浓度为C2,控制电路消耗的总功率为P控2,P控1:P控2=25:31,求U控1、U控2和C2的大小。
    答案:(1)由图甲可知,工作电路中,动触片与触点b接触时灯泡与保护电阻R'串联,
    由P=UI=I2R可知,灯L正常工作时的电流:IL===0.3A,
    由欧姆定律可知,此时工作电路的总电阻:R总b===120Ω,
    由串联电路的电阻特点可知,保护电阻R'的阻值:R'=R总b﹣RL=120Ω﹣10Ω=110Ω;
    (2)由图甲可知,工作电路中,动触片与触点a接触时电铃与喷淋系统并联,电流表测干路电流,
    由P=UI可知,电铃正常工作时的电流:I电铃===0.5A,
    由并联电路的电压特点可知,此时电铃两端的电压等于电铃的额定电压,
    电铃正常工作,通过电铃的电流I电铃=0.5A,
    由并联电路的电流特点可知,通过喷淋系统的电流:I喷淋=I'﹣I电铃=2.5A﹣0.5A=2A,
    喷淋系统工作20s消耗的电能:W喷淋=U喷淋I喷淋t=36V×2A×20s=1440J;
    (3)由图乙可知,气敏电阻RC的阻值与烟雾浓度C的关系为一次函数,因此可设:RC=kC+b,
    当C=0时,RC=300Ω,则b=RC﹣kC=300Ω﹣k×0=300Ω,
    当C'=5%时,RC'=250Ω,则k===﹣1000Ω,
    则RC与C的关系式为RC=﹣1000Ω×C+300Ω,
    当C1=8%时,RC1=﹣1000Ω×8%+300Ω=220Ω,
    由题意可知,触发报警喷淋的最低烟雾浓度时的电路电流:I0=0.02A,
    由P=UI=I2R可知,R0的阻值:R0===30Ω,
    由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知,此时控制电路的电源电压:
    U控1=I0(RC1+R0)=0.02A×(220Ω+30Ω)=5V,
    则浓度C1=8%时,控制电路消耗的总功率:P控1=U控1×I0=5V×0.02A=0.1W,
    由P控1:P控2=25:31可知,浓度为C2时,控制电路消耗的总功率:P控2=P控1=×0.1W=0.124W,
    由P=UI可知:U控2===6.2V,
    由欧姆定律可知,电压增大调至U控2时电路的总电阻:R总2===310Ω,
    由串联电路的电阻特点可知,烟雾浓度为C2时,气敏电阻RC的阻值:RC2=R总2﹣R0=310Ω﹣30Ω=280Ω,
    由RC=﹣1000Ω×C+300Ω可知:C2===2%。
    (2023山东潍坊)恒温箱广泛应用于医疗、科研、化工等行业部门,图示为某恒温箱的工作原理图。S为电源开关,通过控制温控开关S1可实现“保温”“加热”两个挡位间的切换。电源电压U=220V,R1、R2是电热丝,R1=440Ω,“加热”时恒温箱的电功率P加热=550W。将恒温箱两气孔封闭,闭合开关S,S1置于“加热”挡位,箱内温度从20℃升至设定的恒温温度,用时130s,该段时间内的加热效率η=80%。恒温箱的容积V=2m3,箱内空气密度ρ=1.3kg/m3,箱内空气的比热容c=1.0×103J/(kg•℃)。求:
    (1)“保温”时恒温箱的电功率;
    (2)电热丝R2的阻值;
    (3)恒温箱的恒温温度。
    答案:(1)由图可知,当闭合开关S,温控开关S1置于右边两个触点时,R1、R2并联,根据并联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最小,由P=可知,电路中的总功率最大,恒温箱处于加热挡;
    当闭合开关S,温控开关S1置于左边触点时,只有R1工作,电路中的总电阻最大,总功率最小,恒温箱处于保温挡;
    “保温”时恒温箱的电功率:P保===110W;
    (2)由于并联电路中各用电器的电功率之和等于电路的总功率,
    则加热挡工作时R2的电功率:P2=P加﹣P保=550W﹣110W=440W,
    由P=可知,R2的阻值:R2===110Ω;
    (3)由P=可知,恒温箱消耗的电能:W=P加t′=550W×130s=71500J,
    由η=可知,恒温箱内气体吸收的热量:Q吸=ηW=80%×71500J=57200J,
    由ρ=可知,恒温箱内气体的质量:m=ρV=1.3kg/m3×2m3=2.6kg,
    由Q吸=cm(t﹣t0)可知,恒温箱的恒温温度:
    t=+t0=+20℃=42℃。
    (2023山东烟台)在实践活动中,物理小组计划制作一个水位显示仪,用电流表或电压表来显示蓄水池水位的高低。小组选用了电压恒为6V的电源、最大阻值为20Ω的均匀弧形电阻片R、多个定值电阻、量程为0~0.6A的电流表、量程为0~3V的电压表以及滑杆、细杆、浮子等器材。设计要求是:①电流表或电压表示数越大,表示水位越高。②当滑片滑动到电阻片的一端时,电流表或电压表示数要恰好达到满偏(量程的最大值),指针位置表示蓄水池规定的最高水位;当滑片滑动到电阻片的另一端时,电流表或电压表指针所指位置表示规定的最低水位。
    小明利用电流表设计了一个符合要求的装置,其中滑片P与滑杆连接,滑杆可绕固定轴O转动,另一端通过轻质细杆连接一个浮子,如图甲所示。求:
    (1)当水位最高时,滑片应该滑到a端还是b端?小明选用的定值电阻R0的阻值为多少?
    (2)当水位最低时,电流表的示数为多少?此时电路中R0消耗的功率为多少?
    (3)另一个同学想用电压表显示水位高低,他拆下装置中的电流表,将电压表连接到电路中,如图乙所示。请分析说明他的设计是否符合要求?如果符合,说明理由;如果不符合,提出能够达到设计要求的具体改进方法。
    答案:(1)图甲中,两电阻串联接入电路,电流表测通过电路的电流,
    通过电流表反映水位的高低,电流表示数越大,表示水位越高,根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可知此时滑动变阻器接入电路最小阻值,所以滑片应该滑到b端,此时电路为定值电阻的简单电路,
    根据电流表的量程可知通过电路的最大电流为0.6A,
    根据欧姆定律可知定值电阻R0的阻值为R0===10Ω;
    (2)当水位最低时,滑动变阻器接入电路最大阻值,
    串联电路总电阻等于各部分电阻之和,根据欧姆定律可得此时通过电路的电流
    I′===0.2A,
    此时电路中R0消耗的功率为P0=I′2R0(0.2A)2×10Ω=0.4W;
    (3)乙图中电压表测滑动变阻器两端的电压,水位最高时,滑动变阻器接入电路的阻值为0,此时滑动变阻器两端的电压为0,随着水位的降低,滑动变阻器接入电路的阻值变大,根据串联分压原理可知电压表示数变大,故不符合要求;
    根据串联电路电压规律可知水位最高时,定值电阻R0两端的电压最大(等于电源电压6V),而电压表的量程为0~3V,根据题意可知此时电压表示数要恰好达到满偏(3V),由串联分压的规律可知,应在电路中串联一个阻值为10Ω的电阻R1,并把电压表并联在定值电阻R0(或R1)两端。
    (2023山东枣庄)体重超标已影响了部分中学生的身心健康,为了动态监测学生的体重情况,班级科技创新小组设计了一台由电流表改装而成的简易体重计,其电路如图甲所示。已知电源电压恒定,定值电阻R0=5Ω,R为压敏电阻,其阻值与所受到的压力关系如图乙所示,电流表量程为0~0.6A,踏板重力不计,求:
    (1)闭合开关S,当体重计空载时,电路中的电流为0.12A,电源电压为多少;
    (2)当体重计示数为600N时,R0消耗的电功率为多少;
    (3)此体重计所能测量的最大体重为多少。
    答案:(1)由图甲可知,闭合开关S,定值电阻R0与压敏电阻R串联,
    由图乙可知当体重计空载时,R=45Ω,I=0.12A,则电源电压为:
    U=I(R+R0)=0.12A×(45Ω+5Ω)=6V;
    (2)由题图乙可知,当体重计示数为600N时,压敏电阻的阻值R'=15Ω,
    此时电路中电流为:I'===0.3A;
    定值电阻R0消耗的功率为:P=I'2R0=(0.3A)2×5Ω=0.45W;
    (3)已知电流表量程为0~0.6A,当电路中的电流最大为Imax=0.6A时,
    体重计测量最大体重,此时压敏电阻的阻值为:R''=﹣R0=﹣5Ω=5Ω;
    由题图乙可知,所能测量的最大体重为1200N。
    (2023山西)如图是某多功能电饭锅,具有加热和保温两挡功能(S1为总开关,S2为温控开关),其内部有两个加热电阻丝R1和R2(R1的电阻是198Ω,R2的电阻是44Ω)。某次将2kg初温为20℃的米和水加热到100℃,然后自动转入保温状态。下表是电饭锅铭牌上的部分参数,求解下列问题。[米和水混合物的比热容为4.0×103J/(kg•℃)]
    (1)加热过程中,米和水吸收的热量。
    (2)正常加热时,通过电路的电流。
    (3)请你在虚线框内画出电饭锅的电路图,并结合所画的电路图说明开关是何种状态时电饭锅处于加热状态。
    答案:接:(1)加热过程中,米和水吸收的热量:
    Q吸=cm(t﹣t0)=4.0×103J/(kg•℃)×2kg×(100℃﹣20℃)=6.4×105J;
    (2)由表格数据可知,电饭锅的加热功率P加热=1100W,
    由P=UI可知,正常加热时,通过电路的电流:I===5A;
    (3)由P=可知,电饭锅加热挡工作时电路中的电阻:R加热===44Ω=R2,
    所以,当电饭锅加热工作时,电路中只有R2工作;
    电饭锅保温挡工作时电路中的电阻:R保温===242Ω=R1+R2,
    所以,当电饭锅保温挡工作时,R1、R2串联,电路图如图所示:

    当开关S1、S2都闭合时,只有R2工作,电路中的总电阻最小,由P=可知,电路消耗的总功率最大,电饭锅处于加热状态;当开关S1闭合、S2断开时,R1、R2串联,电路中的总电阻最大,由P=可知,电路消耗的总功率最小,电饭锅处于保温状态。
    (2023陕西A卷)如图﹣1,是某型号电暖器。它有高温、低温两个挡位,其简化电路图如图﹣2所示。R1和R2均为发热电阻,其部分参数如表所示。
    (1)该电暖器是利用电流的________效应工作的。当开关S1、S2均闭合时,电暖器处于________挡。
    (2)该电暖器在低温挡正常工作时,电路中的电流是多少?在高温挡正常工作时,发热电阻R2的阻值是多少?
    (3)在某次用电高峰期,小明用如图﹣3所示的电力监测仪,测出该电暖器在低温挡工作时的实际电压为210V,实际功率为900W。小明认为实际功率小于额定功率,只是因为实际电压小于额定电压造成的。请你通过计算,判断小明的观点是否正确。
    答案:(1)热;高温;
    (2)由P=UI可知,低温挡正常工作时,电路中的电流:I低温===5A;
    高温挡时,两电阻并联,由并联电路的特点可知此时R1两端的电压与低温挡R1两端的电压相等,
    由P=UI=可知,此时R1的电功率与低温挡R1的电功率相等,即P1=P低温=1100W,
    则此时R2的电功率:P2=P高温﹣P1=2200W﹣1100W=1100W,
    由P=UI=可知,R2的电阻:R2===44Ω;
    (3)由P=UI=可知,R1的电阻:R1===44Ω,
    实际电压为210V时低温挡的实际功率:R2的实际功率:P低温′==≈1002W>900W,
    因此小明的观点不正确。
    (2023陕西A卷)重力储能是一种新型储能方式,它通过提升或放下重物实现能量的储存或释放,能量转化过程如图﹣1所示。重力储能可有效提升风能、太阳能等新能源的综合开发利用水平。某风力发电、重力储能综合项目,单个风力发电机组的平均发电功率为1500kW。某次风能充沛时,系统利用风能发电的富余电能,将2个质量均为3×104kg的重物从地面提升至30m的高度处,实现能量储存,如图﹣2所示。根据相关信息,完成以下问题(g取10N/kg)。
    (1)风能属于__________________(选填“可再生”或“不可再生”)能源。
    (2)若某电动汽车每行驶1km的路程需消耗0.2kW•h的电能,单个风力发电机组发电1h产生的电能,可供该电动汽车行驶的路程是多少?
    (3)储能系统将2个重物匀速提升至30m高处的过程中,系统对重物所做的功是多少?
    (4)储能系统将2个重物从30m高处放回地面的发电过程中,产生的电能为1.44×107,则该过程的发电效率是多少?
    (5)据某资料介绍,重力储能系统的综合效率(输出电能与输入电能之比)可达70%以上,请你通过计算,判断这一数据是否可信?(已知系统提升重物的效率为90%)
    答案:(1)可再生;
    (2)由P=可知,单个风力发电机组发电1h产生的电能为W=Pt=1500kW×1h=1500kW•h,
    电动汽车可行驶的距离为:s==7500km;
    (3)2个重物的重力G=mg=2×3×104kg×10N/kg=6×105N,重力储能系统对重物做的功为:
    W=Gh=6×105N×30m=1.8×107J;
    (4)重力储能系统放下重物发电的效率为:η1=×100%=×100%=80%;
    (5)已知系统提升重物的效率η2=90%,
    则重力储能系统的综合效率为:η=η1•η2=80%×90%=72%,由于72%>70% 所以数据可信。
    (2023上海)物理王兴趣小组的同学小徐做“测小灯泡电功率”的实验,他将电源(电源电压为2伏的整数倍)、待测小灯(额定电压为2.5伏)、滑动变阻器(A:20Ω 2A和B:10Ω 2A各一个)、电流表、开关串联。并将电压表并联入电路,最后完成了实验。实验时,他将电压表的示数U甲,电流表的示数IA,以及两者的商U甲/IA记录下来,表格中为部分数据。
    ①此实验的实验原理:____________;
    ②通过计算说明,小徐选的滑动变阻器是:_____________;
    ③求出小灯的额定电功率______________(需写出主要计算过程)。
    答案:①P=UI
    ②由表中序号1和序号2的数据可知,电压表的示数减小,电流表的示数增大。如果电压表并联在小灯泡两端,当滑动变阻器的电阻增大时,电流表的示数减小,电压表的示数也减小,与表中数据矛盾,故电压表并联在滑动变阻器两端。由序号1的数据可知,此时滑动变阻器接入电路的阻值为
    R滑=UV/IA=3.0V/0.18A=16.7Ω 故小徐选的滑动变阻器是A。
    ③0.75W
    根据串联电压规律可知,又因为小灯泡的额定电压是2.5V,则U=3.0V+UL=3.0V+2.5V=5.5V
    U=2.5V+UL'=2.5V+2.5V=5V
    为了小灯泡的安全,小灯泡两端的电压不能超过它的额定电压,故电源电压小于5V;而电源电压为2V的整数倍,故电压源电压为4V。当电压表的示数为3V、2.5V时,小灯泡都不能正常发光,所以小灯泡正常发光时应是序号3的数据,由UV/IA=5AΩ可知,此时滑动变阻器的电压UV=U-UL=4V-2.5V=1.5V
    电路中的电流IA=UV/R滑=1.5V/5Ω=0.3A
    (2023四川成都)如图所示电路中,电源电压恒为6V,灯泡L1标有“6V”字样,额定功率字迹不清,灯泡L2标有“4V 1.6W”字样,滑动变阻器的最大阻值为50Ω,电流表量程为0~0.6A。闭合开关S、S1、S2,滑动变阻器滑片位于最右端时,电流表示数为0.42A,不考虑灯泡电阻变化。
    (1)求灯泡L1的额定功率。
    (2)只闭合开关S,移动滑动变阻器滑片,在确保电路安全的前提下,求电流表示数变化范围。
    答案:(1)闭合开关S、S1、S2,滑动变阻器滑片位于最右端时,灯泡和滑动变阻器并联,滑动变阻器的电流:
    I滑===0.12A;
    灯泡L1的额定电流I1=I总﹣I滑=0.42A﹣0.12A=0.3A;
    灯泡L1的额定功率:P=UI=6V×0.3A=1.8W;
    (2)只闭合开关S,滑动变阻器和L2串联,灯泡L2的电阻为:R2===10Ω;
    滑动变阻器滑片位于最右端时,电路的电流是:I总===0.1A;
    电路中能通过的最大电流:I大===0.4A;
    电流表示数变化范围是0.1A~0.4A。
    (2023四川达州)如图所示,电源电压不变,只闭合S,滑动变阻器滑片位于最左端时,R3在10s内消耗电能80J;只闭合S、S1,滑动变阻器滑片位于最右端时,电流表A1读数为1A;只闭合S、S2,滑动变阻器滑片位于最左端时,电流表A2读数为3A。已知滑动变阻器的最大阻值是R3的4倍,求:
    (1)只闭合S,滑动变阻器滑片位于最左端时,R3的电功率;
    (2)定值电阻R1与R3的比值;
    (3)电路消耗的最小电功率。
    答案:(1)只闭合S,滑动变阻器滑片位于最左端时,R1、R2、R3串联,
    R3在10s内消耗电能W=80J,R3的电功率P3=W3/t=80J/10s=8W
    (2)只闭合S、S1,滑动变阻器滑片位于最右端时,电路中只有R1,电流表A1读数为1A;
    由I=U/R得,R1电阻R1=U/I1=U/1A
    只闭合S、S2,滑动变阻器滑片位于最左端时,电路中只有R3,电流表A2读数为3A;
    由I=U/R得,R3电阻R3=U/I2=U/3A 所以的电阻比R1∶R3=3∶1
    (3)根据P=U2/R可知,当电路中电阻最大时,电路消耗的电功率最小。只闭合S,滑动变阻器滑片位于最左端时R1、R2、R3串联,R2全连入电路,电阻最大。根据P=I2R可知,串联电路电功率与电阻成正比,所以P1∶P3=3∶1 P3=8W,所以 P1=3P3=3×8W=24W
    又因为R2=4R3,所以P2=4P3=4×8W=32W 电路消耗的最小电功率P1+P2+P3=8W+24W+32W=64W
    (2023四川德阳)电动自行车在城市生活中有着广泛的应用。某外卖员骑行如图甲所示的电动自行车为顾客送货,假设他驾驶电动自行车的运动为匀速直线运动,行驶的路程﹣时间图象如图乙所示,外卖员的质量为60kg,电动自行车及货物的总质量为55kg,电动自行车的功率为400W,电动自行车的电能转化为机械能的效率为65%,电动自行车前后轮与地面的接触总面积为5×10﹣3m2。求:
    (1)外卖员骑行电动自行车的速度和此时对地面的压强;
    (2)电动自行车行驶过程中牵引力的大小。
    答案:(1)外卖员骑行电动自行车匀速直线运动,根据乙图可得电动自行车的速度为:
    v===5m/s;
    外卖员和电动自行车的总重力:G总=m总g=(60kg+55kg)×10N/kg=1150N,
    外卖员骑行电动自行车匀速直线运动时对地面的压力大小等于外卖员和电动自行车的重力大小之和:
    F压=G总=1150N,
    电动自行车对地面的压强为:p===2.3×105Pa;
    (2)由P=可知,电能转化为机械能的效率:η=×100%=×100%=×100%,
    则牵引力做功的功率:P机械=P电×65%=400W×65%=260W,
    由P===Fv可知牵引力为:F===52N。
    (2023四川德阳)如图甲所示,电路中电源电压保持不变,电压表量程可选,电流表量程0~1.2A,滑动变阻器R2(最大阻值未知),定值电阻R3=100Ω。闭合开关S1、S3,断开开关S2,将滑动变阻器R2的滑片从b端移动到a端,流过定值电阻R1的电流与其两端的电压关系图象如图乙所示。求:
    (1)定值电阻R1的阻值和滑动变阻器R2的最大阻值;
    (2)若闭合开关S2、S3,断开开关S1,使R2的滑片位于滑动变阻器的中点位置c,整个电路通电100s产生的电热;
    (3)若闭合开关S1、S3,断开开关S2,若电压表的量程为0~15V,在保证电路元件都安全的情况下,调节滑动变阻器的滑片,电路总功率的变化范围。
    答案:(1)闭合开关S1、S3,断开开关S2,滑动变阻器R2的滑片在a端时,此时只有定值电阻R1接入电路,
    由乙图可知,此时电路中的电流最大,故流过定值电阻R1的电流为I1=1.2A,此时电压表的示数等于电源的电压为U=12V;
    定值电阻R1的阻值R1===10Ω,
    滑动变阻器R2的滑片在b端时,滑动变阻器最大值R2与R1串联,此时流过定值电阻R1的电流最小,
    由乙图可知,流过定值电阻R1的电流为I2=0.2A,R1两端的电压为U'=2 V,
    滑动变阻器的电压U2=U﹣U'=12V﹣2V=10V;
    滑动变阻器的最大阻值R2===50Ω,
    (2)电源电压保持不变,若闭合开关S2、S3,断开开关S1,电阻R2与R3并联,电流表测干路电流,
    使R2的滑片位于中间位置c点,滑动变阻器接入电路的电阻为R'=25Ω,
    此时通过滑动变阻器R2的电流I'2===0.48A;
    通过R3的电流I3===0.12A; I干=I3+I'2=0.60A (1分)
    整个电路通电100s产生的电热为Q=UI干t=12V×0.60A×100s=720J;
    (3)若闭合开关S1、S3,断开开关S2,滑动变阻器R2的滑片在b端时,滑动变阻器R2与R1串联,变阻器连入电路的电阻最大,此时R1两端的电压为2V,电流为0.2A,电路中的电流最小,电路的功率最小,最小功率为:Pmin=UImin=12V×0.2A=2.4W;
    滑动变阻器R2的滑片在a端时,接入电路的电阻最小,电路中的电流最大,尽管电压表的量程0~15V,但电源电压为12V,此时电压表的示数最大值为12V,根据图像知,此时电流为1.2A;
    电路的最大功率Pmax=UImax=12V×1.2A=14.4W;
    电路总功率的变化范围为:2.4W~14.4W。
    (2023四川广安)轩轩设计了一款高、中、低三个挡位的迷你多功能电锅,其部分设计参数如表所示,简化电路如图所示,R0、R1、R2为电热丝,其中R1=15Ω。电锅在高温挡、中温挡工作时,开关S2均处于闭合状态;在低温挡工作时,开关S1、S2均处于断开状态,闭合开关S,移动滑片,可调节低温挡的功率。
    (1)求电锅在高温挡正常工作时的电流;
    (2)求电锅中温挡功率;
    (3)R0现有“30Ω 3A”“40Ω 2A”“50Ω 1.5A”三种规格,为了达到轩轩设计的低温挡功率范围,请通过计算说明他选择的哪一种。
    答案:(1)由P=UI可知,电锅在高温挡正常工作时的电流:I高===5A;
    (2)由图可知,当开关S、S1、S2都闭合时,R1、R2并联;当开关S、S2闭合,S1断开时,只有R2工作;
    根据并联电路的电阻特点可知,当开关S、S1、S2都闭合时,R1、R2并联,电路中的总电阻最小,
    由P=可知,电路中的总功率最大,电锅处于高温挡;
    当开关S、S2闭合,S1断开时,只有R2工作,电路中总电阻较小,总功率较大,电锅处于中温挡;
    高温挡时R1消耗的电功率:P1===60W,
    因高温挡时总功率等于R1、R2消耗电功率之和,且R2在高温挡和中温挡消耗的电功率不变,
    即P高=P1+P2=P1+P中,
    所以电锅中温挡功率:P中=P高﹣P1=150W﹣60W=90W;
    (3)电锅中温挡功率为90W,由P=可知,R2的阻值:R2===10Ω;
    在低温挡工作时,开关S1、S2均处于断开状态,开关S闭合,由图可知,此时R0、R2串联,移动滑片,通过改变R0接入电路的阻值可调节低温挡的功率;
    当低温挡的功率最小为20W时,由P=可知,电路中的最大总电阻:
    R总大===45Ω,
    根据串联电路的电阻特点可知,R0接入电路的最大阻值:R0大=R总大﹣R2=45Ω﹣10Ω=35Ω,
    则规格为“30Ω 3A”的R0不符合要求;
    当低温挡功率最大为50W时,由P=UI可知,此时电路中的电流:
    I低==≈1.67A,则规格为“50Ω 1.5A”的R0不符合要求;
    所以应该选择规格为“40Ω 2A”的R0。
    (2023四川乐山)如图所示,图甲为某电饭锅的实物图、图乙为其电路原理图、图丙为电饭锅铭牌的主要参数,R1和R2为电阻不变的电热丝,S1为总开关,S2为温控开关。该电饭锅可以通过S1、S2两个开关的断开与闭合实现加热、保温两个挡位的变化。将电饭锅接入电源电压为220V的电路中,求:
    (1)电饭锅在处于加热挡时的电流;
    (2)电饭锅处于保温挡时,持续工作10min,产生的热量是多少焦;
    (3)R1和R2的阻值。
    答案:(1)由图表格参数可知,电饭锅的加热挡功率P加=880W,
    由P=UI可知,电饭锅在处于加热挡时的电流:I===4A;
    (2)由P=可知,电饭锅处于保温挡时,持续工作10min,
    产生的热量:Q=W=P保t=80W×10×60s=4.8×104J;
    (3)由图乙可知,当开关S1闭合,S2断开时,R1、R2串联,根据串联电路的电阻特点可知,
    此时电路中的总电阻最大,由P=可知,电路中的总功率最小,电饭锅处于保温挡;
    当开关S1、S2都闭合时,只有R1工作,电路中的总电阻最小,总功率最大,电饭锅处于加热挡;
    由P=可知,R1的阻值:R1===55Ω;
    R1、R2的串联总电阻:R===605Ω,
    根据串联电路的电阻特点可知,R2的阻值:R2=R﹣R1=605Ω﹣55Ω=550Ω。
    (2023四川凉山)某电吹风的简化电路图如图所示,R1、R2是电热丝,M是电动机,开关S闭合,S1、S2断开时吹冷风,通过电动机的电流为0.5A;S、S1闭合,S2断开时吹温风,R1的阻值为110Ω;S、S1、S2均闭合时吹热风,电吹风的总功率为1100W。求:
    (1)吹冷风时电动机的功率;
    (2)吹温风时电路中的总电流;
    (3)R2的阻值。
    答案:(1)根据电路图可知,开关S闭合、S1、S2断开时,只有电动机M接入电路,此时吹冷风,
    通过电动机的电流为I=0.5A,则吹冷风时电动机的功率为:P=UI=220V×0.5A=110W;
    (2)根据电路图可知,当S、S1闭合、S2断开时,电动机M与R1并联,此时吹温风,由欧姆定律可得,此时流过电阻R1的电流为I1===2A;
    根据并联电路中的电流规律可知,吹温风时电路中的总电流为:I温=I+I1=0.5A+2A=2.5A;
    (3)根据电路图可知,S、S1、S2均闭合时,电动机M、R1、R2并联,此时吹热风,
    则此时电阻R2的电功率为:P2=P总﹣P﹣P1=1100W﹣110W﹣220V×2A=550W;
    由P=得,电阻R2的阻值为:R2===88Ω。
    (2023四川泸州)某种带保温功能的电热水壶,其发热部分电路如图所示。已知电源电压U=220V保持不变,电阻丝R1=110Ω、R2=88Ω。通过调节开关S1、S2可以实现低温、中温、高温三挡的切换;当水温降到60℃时,电路自动切换成低温挡进行保温。已知c水=4.2×103J/(kg•℃)。
    (1)当电热水壶处于中温挡时,求电热水壶消耗的电功率;
    (2)当电热水壶分别处于高温挡与低温挡时,求通过电阻丝R1的电流之比;
    (3)用电热水壶高温挡把m=2kg的水从t1=28℃加热到t2=100℃,自动断电,其中电热水壶加热效率η=84%。当电热水壶中水温降到60℃时,继续保温t=1.8h,问电热水壶这次加热和保温一共消耗多少度电?
    答案:(1)当S1闭合,S2拨到B时,R1、R2并联;当S1断开,S2拨到A时,R1、R2串联;
    当S1闭合,S2拨到A时,电路为R1的简单电路;
    因为并联电路的总电阻小于各支路的电阻,串联电路中的总电阻大于各串联导体的电阻,
    所以由P=UI=可知,R1、R2并联时,电路中的电阻最小,电功率最大,电热水壶为高温挡;
    R1、R2串联时,电路中的电阻最大,电功率最小,电热水壶为低温挡;
    电路为R1的简单电路时,为中温挡;
    则中温挡电热水壶消耗的电功率:P中温===440W;
    (2)高温挡通过电阻丝R1的电流:I1===2A,
    由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知,低温挡通过电阻丝R1的电流:
    I1低温=I低温====A,
    则电热水壶分别处于高温挡与低温挡时通过电阻丝R1的电流之比:==;
    (3)低温挡时,R1、R2串联,由串联电路的特点可知,此时电路的总电阻:
    R低温=R1+R2=110Ω+88Ω=198Ω,
    则低温挡的电功率:P低温===W,
    由P=可知,电热水壶加热保温消耗的电能:
    =W保温=P低温t=W×1.8×3600s=1.584×106J,
    水吸收的热量:Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(100℃﹣28℃)=6.048×105J,
    由η=×100%可知,电热水壶加热消耗的电能:W加热===7.2×105J,
    则电热水壶这次加热和保温一共消耗电能:
    W=W加热+W保温=7.2×105J+1.584×106J=2.304×106J=0.64kW•h=0.64度。
    (2023四川眉山)如图所示,如图为某家用电水壶的简化电路图,如表为铭牌的部分参数,R1、R2为发热丝,其中R2=40Ω。求:
    (1)电水壶的加热功率;(2)电水壶处于保温挡时,正常工作5min消耗的电能;(3)R1的阻值。
    答案:(1)由图可知,当开关S1闭合、S2接2时,R1、R2串联,根据串联电路的电阻特点可知,
    此时电路中的总电阻最大,由P=可知,电路中的总功率最小,电水壶处于保温状态;
    当开关S1闭合、S2接1时,只有R2工作,电路中总电阻最小,总功率最大,电水壶处于加热状态;
    电水壶加热状态的功率:P加热===1210W;
    (2)由P=可知,电水壶处于保温挡时,正常工作5min消耗的电能:
    W=P保温t=40W×5×60s=1.2×104J;
    (3)由P=可知,R1、R2的串联总电阻:R===1210Ω,
    根据串联电路的电阻特点可知,R1的阻值:R1=R﹣R2=1210Ω﹣40Ω=1170Ω。
    (2023四川南充))学校兴趣小组为了制作1个简易的烘鞋器,他们从实验室找到以下实验器材,保护电阻R0=10Ω,电压U=20V的学生电源,每1厘米电阻为1Ω的同种材料制成且粗细相同的电热丝10米,为了截取合适的长度,特设计如图电路图(忽略温度对电阻阻值的影响)。
    (1)当Rx两端电压为4V时,求电路中电流、Rx的电功率;
    (2)设Rx两端电压为Ux,请写出此时通过Rx的电流Ix的表达式
    (用R0、U、Ux表示);
    (3)求截取多长的电热丝,Rx的功率最大。
    答案:由图可知,R0与Rx串联;
    (1)由串联电路的电压特点可知,R0两端的电压:U01=U﹣Ux1=20V﹣4V=16V,
    此时电路中的电流:I1===1.6A,
    Rx的电功率:Px1=Ux1I1=4V×1.6A=6.4W;
    (2)由串联电路的电压特点可知,R0两端的电压:U0=U﹣Ux,
    由串联电路的电流特点和欧姆定律可知,此时通过Rx的电流:Ix=I0==;
    (3)滑动变阻器消耗的电功率:
    P=I2Rx=()2Rx===,
    所以,当Rx=R0=10Ω时,滑动变阻器消耗的电功率最大;
    滑动变阻器消耗电功率的最大值:P最大===10W,
    由题意可知,此时电热丝的长度:L=1cm/Ω×10Ω=10cm。
    (2023四川内江)如图为某商场安装的光敏电阻自动计数器的示意图。其中,A为点光源,B为匀速运行的自动扶梯,电源的电压为6V,R为光敏电阻,R0为定值电阻(R0=15Ω),R0两端接计数器。当点光源的光照射在光敏电阻上时,光敏电阻R=R0;当扶梯上有顾客通过,挡住由点光源射向光敏电阻的光线时,R的电阻值就增大,计数器则计数一次。
    (1)若自动扶梯满载时,前、后相邻的两个顾客之间的距离均为45cm,自动扶梯运行的速度为0.9m/s,第1次光源计数到第203次计数所用的时间是多少?
    (2)当自动扶梯载着顾客正常运行时,定值电阻R0消耗的最大功率是多少?
    答案:(1)第1次光源计数到第203次计数,计数器计数202次,
    根据v=得,所用的时间为:t===101s;
    (2)当自动扶梯载着顾客正常运行时,根据P=I2R可知,当通过R0的电流最大时,定值电阻R0消耗的功率最大。由于两电阻串联,通过两电阻的电流是相等的,根据欧姆定律可得,当电路的总电阻最小时,电路的电流最大,因此R最小时,电路的总电阻最小,而当点光源的光照射在光敏电阻上时,此时光敏电阻R的阻值最小,即为:R=R0=15Ω;
    则根据串联电路的电阻特点和欧姆定律可得,此时的电路电流为:I===0.2A;
    根据P=I2R可得,定值电阻R0消耗的最大功率是:P=I2R0=(0.2A)2×15Ω=0.6W。
    (2023四川遂宁)我国电动汽车多项技术已领跑世界。某型号的国产电动汽车所用电池电压400V,满电时能存储80kW•h的能量,电池剩余20%的能量时需要充电(避免损伤电池)。如图,小红驾驶该型号车携家人出行发现:汽车在高速公路上通过A处时仪表显示电池剩余95%的能量,汽车以108km/h的速度匀速直线行驶30min到达B处时,仪表显示电池剩余82.5%的能量。已知全车总质量为2t。汽车在该路段受到的阻力是车重的0.03倍,请计算该车通过这段高速路时的以下各量:(g=10N/kg)
    (1)汽车行驶的路程为多少km?
    (2)汽车受到的牵引力是多大?
    (3)汽车的能量转换效率多大?
    答案:(1)由v=可知,汽车行驶的路程:s=vt=108km/h×h=54km;
    (2)汽车受到的阻力:f=0.03G=0.03mg=0.03×2×1000kg×10N/kg=600N,
    汽车匀速行驶时,汽车的牵引力与受到的阻力是一对平衡力,根据二力平衡条件可知,汽车的牵引力F=f=600N;
    (3)汽车所做的有用功:W=Fs=600N×54×1000m=3.24×107J,
    消耗的电能:W电=(95%﹣82.5%)W总=12.5%×80×3.6×106J=3.6×107J,
    汽车的能量转换效率:η===90%。
    (2023四川遂宁)学校组织学生到射洪市“三五三六”厂参加国防教育活动。同学们被展厅自动大门所吸引,他们发现当人靠近大门时,大门自动打开,如图甲所示。回校后,科技小组利用电磁继电器、人体红外传感器,电动机等元件制作了模拟电路,部分电路如图乙所示。其中电动机铭牌上标有“220V 40W”的字样,控制电路的电源电压U为24V,R1为定值电阻,人体红外传感器的阻值R随人体到大门距离L的变化关系如图丙所示;当电磁铁线圈中的电流为100mA时,衔铁刚好被吸下,触发电动机工作,大门打开。(不计电磁铁线圈的电阻)
    (1)开门一次用时3s,请计算开门一次电动机消耗电能多少焦耳?
    (2)经测试L=3m时刚好触发电动机工作,则R1的阻值为多少?
    (3)善于思考的小明同学想通过电表示数直观反映人与大门间的距离,于是他将一只电压表并联在R两端。已知R1为第(2)问所求值,请你推导出L在0~6m内,电压表示数UR随L的变化关系式。
    答案:(1)电动机铭牌上标有“220V 40W”的字样,根据P=可知,开门一次电动机消耗电能为:
    W=Pt=40W×3s=120J;
    (2)当电磁铁线圈中的电流为100mA时,衔铁刚好被吸下,触发电动机工作,大门打开,
    此时控制电路的总电阻为:R总===240Ω;
    由丙图可知,当L=3m时,R的阻值为120Ω,
    根据电阻的串联可知,R1=R总﹣R=240Ω﹣120Ω=120Ω;
    (3)由图丙可知,R与L的数学关系为:R=20L+60(6m≥L≥0);
    设电压表示数UR,根据串联电路电压规律和分压原理可知,
    =,即=,
    解得:UR=,因R=20L+60(6m≥L≥0),故UR=(6m≥L≥0)。
    (2023四川宜宾)如图所示的电路,电源电压可调,R为标有“1.5A”字样的滑动变阻器,a、c为其两端点,电流表量程为0~3A,电压表量程为0~15V,灯L1标有“6V 7.2W”字样,灯L2标有“6V 4.8W”字样,忽略温度变化对灯丝电阻的影响。试问:
    (1)L1正常发光时的电流和电阻;
    (2)闭合开关S,断开S1和S2,在不损坏电路的情况下,
    使其中一盏灯正常发光,电压表示数是多少?
    (3)闭合开关S和S2,断开S1,将电源电压调至12V,当滑动变阻器滑片P滑到b点时,小灯泡正常发光,此时Rbc=3Rab,则滑动变阻器的最大阻值是多少?
    (4)闭合开关S和S1,断开S2,将滑片P由b滑动到c端的同时调节电源电压,使小灯泡正常发光,其它各元件均安全,此过程中电路的总功率变化的范围。
    答案:(1)已知灯L1标有“6V 7.2W”字样,根据P=UI可知,L1正常发光时的电流为:
    I1===1.2A, L1正常发光时的电阻为:R1===5Ω;
    (2)已知灯L2标有“6V 4.8W”字样,则L2正常发光时的电阻为:R2===7.5Ω;
    闭合开关S,断开S1和S2,两灯泡串联,电压表测两灯的总电压;由串联分压原理可知,在不损坏电路的情况下,使其中一盏灯正常发光,由于灯L2正常发光时的电阻大于灯L1正常发光时的电阻,所以灯L2的电压先达到额定电压6V,能正常发光,此时灯L1两端电压为:
    U1'=×R1=×5Ω=4V,则电压表示数为UV=U1'+U2=4V+6V=10V;
    (3)闭合开关S和S2,断开S1,则L2被短路,L1与滑动变阻器串联,当滑动变阻器滑片P滑到b点时,则滑动变阻器Rab接入电路中,小灯泡正常发光,则L1的电压达到额定电压6V,电源电压调至12V,则滑动变阻器此时电阻为:
    Rab====5Ω,由于Rbc=3Rab,则滑动变阻器的最大阻值为:
    R最大=Rab+Rbc=Rab+3Rab=5Ω+3×5Ω=20Ω;
    (4)闭合开关S和S1,断开S2,则L1被短路,L2与滑动变阻器串联,电压表测量L2两端电压,滑片P由b滑动到c端的同时调节电源电压,使小灯泡L2正常发光,电压表安全,则电路中电流为:
    I2===0.8A,
    电路中电流表安全,滑片P在b端时,L2小灯泡正常发光,、
    则电源电压为:U=U2+I2Rab=6V+0.8A×5Ω=10V,
    则电路的最小总功率:P最小=UI2=10V×0.8A=8W;
    滑片P在c端时,L2灯泡正常发光,则电源电压为:U'=U2+I2R最大=6V+0.8A×20Ω=22V,
    则电路的最大总功率为:P最大=U'I2=22V×0.8A=17.6W;
    所以此过程中电路的总功率变化的范围为8W~17.6W。
    (2023四川自贡)图甲是一款多功能养生壶,图乙是它的简化电路图,其中R1、R2为电热丝,R1=R2​且电阻不变,下表为其铭牌,其中高温挡的额定功率已模糊不清,已知c水=4.2×103J/(kg•℃)。在正常工作的情况下,试问:
    (1)在1标准大气压下,将初温是30℃的一壶水烧开,水需要吸收多少热量?
    (2)高温挡功率是多少?
    (3)若养生壶用高温挡来加热且加热效率为75%,烧开这一壶水需要多长时间?
    答案:(1)一满壶水的体积:V=1.5L=1.5dm3=1.5×10﹣3m3,
    由ρ=可得,水的质量:m=ρ水V=1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3=1.5kg,
    在1标准大气压下水的沸点为100℃,水吸收的热量:
    Q吸=c水m(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×1.5kg×(100℃﹣30℃)=4.41×105J;
    (2)由图乙可知,当开关S2接A、开关S1断开时,两电阻串联;当开关S2接A、开关S1闭合时,电路为R1的简单电路;当开关S2接B、开关S1闭合时,两电阻并联;
    因串联电路中总电阻大于任何一个分电阻,并联电路中总电阻小于任何一个分电阻,
    所以,当开关S2接A、开关S1断开时,电路的总电阻最大,电源电压一定,由P=可知此时总功率最小,养生壶处于低温挡;当开关S2接B、开关S1闭合时(R1、R2并联),电路中的总电阻最小,此时总功率最大,养生壶处于高温挡;则当开关S2接A、开关S1闭合时,只有R1工作,养生壶处于中温挡,
    因并联电路中各支路独立工作、互不影响,且R1=R2,
    所以,由P=可知高温挡时R1、R2消耗的功率:P1=P2=P中,
    则养生壶高温挡的功率:P高=P1+P2=2P中=2×400W=800W;
    (3)由η=×100%可得,烧开这一壶水需要消耗的电能:W===5.88×105J,
    由P=可得,高温挡需要的加热时间:t′===735s。
    (2023天津)额定功率为1000W的电热水壶正常工作时,把质量为1kg的水从10℃加热到100℃,用时420s,已知c水=4.2×103J/(kg·℃),求:
    (1)水吸收的热量;
    (2)电热水壶的效率。
    答案:(1)质量为1kg的水从10℃加热到100℃,水吸收的热量
    Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃-10℃)=3.78×105J
    (2)额定功率为1000W的电热水壶正常工作420s,则电热水壶的效率
    η=Q吸/W=Q吸/Pt=(3.78×105J)/(1000W×420s)=90%
    (2023新疆)如图所示,电路中电源电压为3V,闭合开关S后,电流表A的示数为I=0.90A,电流表A1的示数为I1=0.60A。求:
    (1)通过电阻R2的电流;
    (2)电阻R1、R2的阻值;
    (3)整个电路在1min内产生的热量。
    答案:解:(1)两电阻并联,根据并联电路的电流规律可得,通过电阻R2的电流:
    I2=I-I1=0.90A-0.60A=0.30A
    (2)两电阻并联在电源两端,则电阻R1、R2两端的电压U1=U2-U1=3V
    由欧姆定律可得,R1的阻值R1=U1/I1=3V/0.60A=5Ω
    R2的阻值R2=U2/I2=3V/0.30A=10Ω
    (3)该电路为纯电阻电路,由焦耳定律可得,整个电路在1min内产生的热量
    Q=I2R总t=UIt=3V×0.90A×1×60s=162J
    (2023重庆A卷)如图所示的电路中,电源电压恒为2V,R1的阻值为10Ω,R2的阻值为20Ω,闭合开关S。求:
    (1)通过R1的电流;
    (2)通电50s,R2消耗的电能。
    答案:解:(1)由图可知,电阻R1、R2并联,通过R1的电流为I1=U/R1=2V/10Ω=0.2A
    (2)R2在10s内消耗的电能为W2=U2t/R2=(2V)2×50s/20Ω=10J
    (2023重庆A卷)寒假期间,小丽在外婆家发现一闲置的旧电炉(如图甲),铭牌上标有“220V 484W”字样,电炉只有一根电阻丝。为检测电炉能否工作,将其单独接入家庭电路中,观察到表盘如图乙的电能表的指示灯在120s内闪烁了16次,忽略温度对电阻的影响。
    (1)求电炉电阻丝的阻值;
    (2)求检测时电炉的实际功率;
    (3)小丽想为外婆制作一个可调温的发热坐垫。在父母的陪同下,她拆下整根电阻丝并分成两段,将其中一段制作为阻值可调的电阻丝;将两段均可发热的电阻丝接入电源电压恒为10V的电路中,在通过电阻丝的电流不超过其额定电流的情况下,坐垫的最大功率为27W,求发热坐垫在最小功率状态下工作10s产生的热量。
    答案:(1)电炉丝的阻值为R=U额2/P额=(220V)2/484W=100Ω
    (2)电炉丝消耗的电能W=n/N=16imp/(1200imp/kW·h)=(1/75)kW·h=4.8×104J
    电炉丝的实际功率P=W/t=4.8×104J/120s=400W
    (3)电阻丝的额定电流为I额=P额/U额=484W/220V=2.2A
    若串联最大功率为P=UI额=10V×2.2A=22W<27W
    所以电路为并联电路,如图:
    并联后,R'最大功率P大'=UI额=10V×2.2V=22W
    R0的功率为P0=5W,定值电阻的阻值为R0=U2/P0=(10V)2/5W=20Ω
    R大'=R-RO=100Ω-20Ω=80Ω
    当R'=80Ω时,电路功率最小,电路以最小功率工作10s产生的热量为
    Q=W=U(U/RO+U/R')t=10V×(10V/20Ω+10V/80Ω)×10Ω=62.5J
    (2023重庆B卷)如图所示的电路中,电源电压恒为6V,R1为20Ω,R2为30Ω。求:
    (1)只闭合开关S1时,电流表的示数:
    (2)闭合开关S1、S2,R2在1min内消耗的电能。
    答案:(1)只闭合开关S1时,电路中只有R1工作,电流表示数I1=U/R1=6V/20Ω=0.3A。
    (2)闭合开关S1、S2,两电阻并联,R2在1min内消耗的电能W=U2t/R2=(6V)2×60s/30Ω=72J
    (2023重庆B卷)李老师桌上有一张老式加热鼠标垫(内有一根加热电阻丝),如图所示,鼠标垫质量为200g,规格为“5V 5W”。忽略温度对电阻的影响。
    (1)求鼠标垫的电阻;
    (2)鼠标垫正常工作10min,温度升高7℃,若此过程中热损失为30%,估算鼠标垫的比热容;
    (3)月月想帮老师扩大鼠标垫温度调节范围,现有12V的电源、规格为“5OΩ 2A”“20Ω 1A”的两个滑动变阻器。她准备通过滑动变阻器来保护电路并调节鼠标垫加热功率,请你帮她选择合适的滑动变阻器接入电路,并计算改装后电路消耗的最大功率与最小功率的差值。
    答案:
    (1)由P=U2/R得,鼠标垫的电阻R=U2/P=(5V)2/5W=5Ω
    (2)鼠标垫工作过程中,吸收的热量为Q吸=(1-30%)×W=70%×5W×10×60s=2100J
    由Q吸=cmΔt得,鼠标垫的比热容c=Q吸/(mΔt)=3100J/(0.2kg×7℃)=1500J/(kg·℃)
    (3)由P=UI得,当鼠标垫正常工作时,电流为I=P/U=5W/5V=1A
    此时滑动变阻器的电压为UP=U源-U=12V-5V=7V
    由I=U/R得,滑动变阻器此时接入电路中的电阻为RP=UP/I=7V/1A=7Ω
    则月月应选择“20Ω 1A”的滑动变阻器,当鼠标垫正常工作时,电路中电流最大,电路电功率最大为Pmax=U源Imax=12V×1A=12W
    当滑动变阻器接入电路中电阻最大时,电路中电流最小,电路电功率最小为
    Pmin=U源2/R总=(12V)2/(5Ω+20Ω)=5.76W
    则改装后电路消耗的最大功率与最小功率的差值ΔP=Pmax-Pmin=12W-5.76W=6.24W
    ××牌电烤箱
    额定电压:220V
    额定加热功率:1210W
    额定保温功率:110W
    额定电压:220V
    加热功率:880W
    保温功率:110W
    水壶
    电磁炉烧水挡
    净重:500g
    额定电压:220V
    容量:2L
    额定功率:2000W
    高速压力锅
    加热功率:1100W
    额定容量:4.0L
    额定电压:220V﹣50Hz
    工作压强:105kPa
    型号:MY﹣HT4085PG
    生产批号:1711211619
    ××牌电热水器
    额定电压
    220V
    额定功率
    高温挡
    ______
    中温挡
    2200W
    低温挡
    1210W
    电源频率
    50Hz
    额定电压
    220V
    低温挡功率
    中温挡功率
    440W
    高温挡功率
    1100W
    额定电压/V
    220
    额定功率/W
    高温挡880
    中温挡440
    低温挡_____
    额定电压
    220V
    加热电阻R1
    55Ω
    加热电阻R2
    44Ω
    ××牌电热毯
    额定电压
    220V
    额定功率
    高温挡
    110W
    低温挡
    88W
    额定电压
    220V
    热风功率
    1250W
    冷风功率
    40W
    水桶容量:20L
    热水箱水量:1kg
    额定电压:220V
    加热功率P2:1100W
    保温功率P1:100W
    总质量
    1200g
    四个脚与地面的接触面积
    6cm2
    最大上升速度
    9m/s
    最大水平飞行速度
    18m/s
    正常工作电压
    15V
    额定电压
    220V
    额定功率
    高温挡
    2200W
    低温挡
    1100W
    序号
    U甲(伏)
    IA(安)
    U甲/IA(Ω)
    1
    3.0
    0.18
    2
    2.5
    026
    3
    5
    额定电压
    30V
    高温挡功率
    150W
    中温挡功率
    ?W
    低温挡功率范围
    20W~50W
    额定电压:220V
    加热功率:880W
    保温功率:80W
    型号
    SDS﹣15X05
    容量
    1L
    额定电压
    220V
    额定频率
    50Hz
    加热功率
    ?W
    保温功率
    40W
    项目
    参数
    电源电压(V)
    220
    低温挡功率(W)
    200
    中温挡功率(W)
    400
    高温挡功率(W)
    容积(L)
    1.5
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