第74页

信息发布者：
开关没有处于断开状态
灯泡的电功率$P/\mathrm{W}$
灯泡的亮度
右
0.8
正确
利用表格中的数据计算出灯丝电阻值为10Ω，此阻值比灯泡正常发光时的电阻要大
0.12
(1) 解：由图可知$R_1$与$R_2$并联，电流表测$R_1$支路电流
$I_1=\frac{U}{R_1}=\frac{6\,\mathrm{V}}{12\,\Omega}=0.5\,\mathrm{A}$
(2) 解：$R_2$支路电流$I_2=\frac{U}{R_2}=\frac{6\,\mathrm{V}}{6\,\Omega}=1\,\mathrm{A}$
1min内消耗的电能$W=U I_2 t=6\,\mathrm{V}×1\,\mathrm{A}×60\,\mathrm{s}=360\,\mathrm{J}$
(3) ① 0.12
② $R_1$与$R_3$为串联。若为并联，$R_1$与$R_3$两端电压均为电源电压，$R_1$阻值不变，电流表示数应不变，与表格数据不符，故为串联。
解：​$(1)I_{1}=\frac {P_{低}}{U}=\frac {440\ \mathrm {W}}{220\ \mathrm {V}}=2\ \mathrm {A}$​
​$(2)I=\frac {P_{高}}{U}=\frac {110\ \mathrm {W}}{220\ \mathrm {V}}=0.5\ \mathrm {A}$​
​$I_{2}=I-I_{1}=5\ \mathrm {A}-2\ \mathrm {A}=3\ \mathrm {A}$​
​$R_{2}=\frac {U}{I_{2}}=\frac {220\ \mathrm {V}}{3\ \mathrm {A}}≈73.33 \ \mathrm {Ω}$​
​$(3)W_{1}=P_{低}t=0.44\ \mathrm {kW}×0.5\ \mathrm {h}=0.22\ \mathrm {kW·h}$​
​$W_{2}=W-W_{1}=0.44\ \mathrm {kW·h} - 0.22\ \mathrm {kW·h}=0.22\ \mathrm {kW·h}$​
【分析】
1. 第(1)问：先判断电路连接方式为$R_1$与$R_2$并联，电流表测$R_1$支路电流，根据并联电路电压等于电源电压，利用欧姆定律$I=\frac{U}{R}$即可求出电流表示数。
2. 第(2)问：先根据并联电路电压特点，用欧姆定律求出$R_2$支路的电流，再结合电功公式$W=UIt$，将时间单位转换为秒后代入数据，计算$R_2$在1min内消耗的电能。
3. 第(3)问：
① 断开开关接入滑动变阻器后，先计算电路最小电流：若$R_1$与$R_3$串联，总电阻最大为$R_1+R_{3最大}=12\,\Omega+30\,\Omega=42\,\Omega$，由欧姆定律得最小电流约为0.14A，表格中0.12A小于该值，不符合实际，故为错误数据。
② 判断连接方式：若$R_1$与$R_3$并联，$R_1$两端电压不变，其电流应恒为0.5A，但表格中除错误数据外，其他电流均小于0.5A且变化，与并联电路特点不符，因此为串联。
【解析】
(1) 解：由图可知$R_1$与$R_2$并联，电流表测$R_1$支路电流
$ I_1=\frac{U}{R_1}=\frac{6\,\mathrm{V}}{12\,\Omega}=0.5\,\mathrm{A}$
(2) 解：$R_2$支路电流$I_2=\frac{U}{R_2}=\frac{6\,\mathrm{V}}{6\,\Omega}=1\,\mathrm{A}$
1 min内消耗的电能$W=U I_2 t=6\,\mathrm{V}×1\,\mathrm{A}×60\,\mathrm{s}=360\,\mathrm{J}$
(3) ① 当滑动变阻器接入最大阻值30Ω时，若$R_1$与$R_3$串联，总电阻$R_{总}=12\,\Omega+30\,\Omega=42\,\Omega$，电路最小电流$I_{最小}=\frac{6\,\mathrm{V}}{42\,\Omega}≈0.14\,\mathrm{A}$，表格中0.12A小于该最小电流，不可能存在，故错误数据是$\boldsymbol{0.12}$。
② $R_1$与$R_3$为串联。理由：若$R_1$与$R_3$并联，$R_1$两端电压始终等于电源电压，其阻值不变，根据欧姆定律，通过$R_1$的电流应恒为0.5A，但表格中除错误数据外，其他电流值均小于0.5A且发生变化，与并联电路特点不符，因此为串联。
【答案】
(1) $\boldsymbol{0.5\,\mathrm{A}}$
(2) $\boldsymbol{360\,\mathrm{J}}$
(3) ① $\boldsymbol{0.12}$
② 串联，理由：若为并联，$R_1$的电流应恒为0.5A，与表格数据（除错误数据外）不符，故为串联。
【知识点】
欧姆定律、电功计算、串并联电路特点
【点评】
本题综合考查串并联电路特点、欧姆定律及电功的计算，同时需结合电路规律分析实验数据判断电路连接方式，注重对电路分析能力和公式应用能力的考查。
【难度系数】
0.6
【分析】
1. 对于问题（1）：由电路图可知，闭合开关S、断开S₁时，只有R₁接入电路，电饭锅处于低温挡，已知低温挡功率和额定电压，根据公式$P=UI$变形可求通过R₁的电流。
2. 对于问题（2）：闭合开关S和S₁时，R₁与R₂并联，电饭锅处于高温挡，先根据$P=UI$求出高温挡时的总电流，再根据并联电路的电流特点求出通过R₂的电流，最后利用欧姆定律$R=\frac{U}{I}$求出R₂的电阻。
3. 对于问题（3）：先计算出30min内R₁持续工作消耗的电能，再用总消耗的电能减去R₁消耗的电能，即可得到R₂消耗的电能。
【解析】
（1）由电路图可知，闭合S、断开S₁时，电路为R₁的简单电路，电饭锅处于低温挡，额定功率$P_{低}=440\ \mathrm{W}$，额定电压$U=220\ \mathrm{V}$。
根据$P=UI$，可得通过R₁的电流：
$I_{1}=\frac{P_{低}}{U}=\frac{440\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=2\ \mathrm{A}$
（2）闭合S、S₁时，R₁与R₂并联，电饭锅处于高温挡，额定功率$P_{高}=1100\ \mathrm{W}$。
根据$P=UI$，可得高温挡时电路的总电流：
$I=\frac{P_{高}}{U}=\frac{1100\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=5\ \mathrm{A}$
并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以通过R₂的电流：
$I_{2}=I-I_{1}=5\ \mathrm{A}-2\ \mathrm{A}=3\ \mathrm{A}$
根据欧姆定律$R=\frac{U}{I}$，可得电热丝R₂的电阻：
$R_{2}=\frac{U}{I_{2}}=\frac{220\ \mathrm{V}}{3\ \mathrm{A}}≈73.3\ \mathrm{Ω}$（或$\frac{220}{3}\ \mathrm{Ω}$）
（3）电饭锅正常工作时间$t=30\ \mathrm{min}=0.5\ \mathrm{h}$，R₁的功率$P_{低}=440\ \mathrm{W}=0.44\ \mathrm{kW}$，
则30min内R₁消耗的电能：
$W_{1}=P_{低}t=0.44\ \mathrm{kW}×0.5\ \mathrm{h}=0.22\ \mathrm{kW·h}$
已知总电能$W=0.44\ \mathrm{kW·h}$，则R₂消耗的电能：
$W_{2}=W-W_{1}=0.44\ \mathrm{kW·h}-0.22\ \mathrm{kW·h}=0.22\ \mathrm{kW·h}$
【答案】
（1）$\boldsymbol{2\ \mathrm{A}}$
（2）$\boldsymbol{≈73.3\ \mathrm{Ω}}$（或$\boldsymbol{\frac{220}{3}\ \mathrm{Ω}}$）
（3）$\boldsymbol{0.22\ \mathrm{kW·h}}$
【知识点】
并联电路电流规律、电功率计算、欧姆定律应用
【点评】
本题结合实际电器考查了电学综合计算，关键是明确不同挡位对应的电路连接方式，熟练运用电功率、欧姆定律、电能的相关公式进行计算，难度适中，注重对基础知识的综合应用。
【难度系数】
0.6
上一页