第十六章 综合素质评价卷
一、填空题(每小题2分，共20分)
1．【生活应用】某充电宝上面标着电压为5 V，容量为10 000 mA·h，充满电后，可以储存的电能是________kW·h。
2．小明利用伏安法测量一个定值电阻的阻值，当其两端电压为3 V时，通过它的电流为0.2 A。在另一次实验中，与该定值电阻串联的电流表示数为0.4 A，则通电2 min该定值电阻消耗的电能为________J。
3．合肥天鹅湖畔旁的大楼灯光璀璨，如图是某大楼的电能表某两个时间的示数，若按0.6元/kW·h计算，该大楼这段时间应缴纳电费________元。
4．【关爱父母】母亲节时小明送给妈妈一个额定功率是800 W的电吹风，800 W的物理意义是_______________________________________________________。
5．现有甲、乙、丙三盏灯，分别标有“220 V 40 W”“110 V 40 W” “36 V 40 W”的字样，若三盏灯并联使用，最亮的灯是________(填“甲”“乙”或“丙”)。
6．如图，电源电压为12 V，R1和R2为定值电阻，且R2＝4 Ω，通电10 s整个电路产生的热量为120 J，则R1＝________Ω。
7．【2023·阜阳模拟】一个灯泡上标有“6 V 3 W”的字样，如果将该灯泡接在15 V的电源上，应该串联一个阻值为______Ω 的定值电阻，灯泡才能正常发光(不考虑灯丝电阻的变化)。
8．【2024·定远期末】如图所示的电路中，移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数从6 V变为5 V，电流表的示数变化了0.2 A，则定值电阻所消耗电功率的变化量为________W。
9．【图像分析】如图甲所示电路，电源电压保持不变，小灯泡的额定电流为2 A，闭合开关S后，当滑片P从最右端滑动到最左端的过程中，小灯泡的I U关系图像如图乙所示，则电路消耗的最小电功率为________W。
10．【2024·马鞍山期末】电动机是一种使用广泛的动力机械，从能量转化的角度看，它主要是把电能转化为机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。现有一台线圈电阻是10 Ω的电动机，当电动机两端加220 V电压时，通过电动机线圈的电流为1 A，电动机工作5分钟所输出的机械功是________J。
二、选择题(每小题2分，共14分；每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的)
11．将一张锡箔纸剪成如图所示的形状，其中AB段和CD段长度相等。戴好防护手套，将该锡箔纸条(带锡的一面)的两端分别与电池的正、负极相连接，发现锡箔纸条很快开始冒烟、燃烧起来。下列分析正确的是( )
A．AB段和CD段的电阻相等
B．正常情况下，AB段会先着火
C．加在AB段和CD段两端的电压相等
D．流过AB段和CD段的电流不相等
12．电流的热效应有时对我们有益，我们可以利用它；有时对我们有害，我们需要及时散热。下列例子中属于利用电热的是( )
A．电器长时间不用，要定时通电
B．电视机外壳的散热窗
C．计算机内部装有小风扇
D．在家庭电路中，导线连接处往往比别处更容易发热
13．如图所示的是甲、乙两种电热水壶的铭牌，当它们正常工作时( )
A．甲消耗的电能比乙多
B．甲消耗电能比乙慢
C．电流通过甲做的功一定比乙的多
D．电流通过甲做功一定比乙快
14．在如图所示的电路中，两只电流表的规格相同，分别有两个量程(0～0.6 A和0～3 A)。电阻R1和R2均有电流通过，两只电流表的指针偏转角度相同，则R1与R2消耗的电功率的比值为( )
A．1：4 B．4：1
C．5：1 D．1：5
15．将灯泡L和定值电阻R以图甲方式连接在6 V的电源上，图乙是L和R的U－I图像，结合图中信息可知( )
A．灯泡L的电阻随着电流的增大而减小
B．灯泡L的实际电阻为10 Ω
C．灯泡L的实际功率为0.8 W
D．定值电阻R的实际功率为6.4 W
16．【模型建构】小夏将n个“3 V 0.3 W”的小灯泡，按照甲、乙两种连接方式分别接入电压为U的电路中(如图所示)，通过分别调节滑动变阻器 R1和 R2的滑片使所有灯泡均正常发光。则甲、乙两电路中的总电流与总功率的关系正确的是( )
A．I甲＝I乙 B．I甲＝I乙 C．P甲＝nP乙 D．P甲＝n2P乙
17．在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，下列说法中正确的是( )
A．灯泡变亮，电压表示数变小
B．灯泡变亮，电压表示数变大
C．灯泡变暗，电压表示数变大
D．灯泡变暗，电压表示数不变
三、实验题(18题6分，第19小题6分，第20小题4分，共16分)
18．【2024·肥东期末】如图甲是小明测量小灯泡电功率的电路，小灯泡的额定电压为2.5 V，电阻为10 Ω左右。
(1)用笔画线代替导线，将图甲电路连接完整。
(2)正确连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，电流表指针几乎不动，电压表示数接近3 V且保持不变。为排除故障，小明检查了开关并拧紧两端接线柱，小芳则将小灯泡与灯座拧紧。若电路中只有一处故障，则________(填“小明”或“小芳”)排除故障的操作是正确的。
(3)排除故障后重新闭合开关，改变滑片位置，他们根据测量数据画出了通过灯丝的电流与其两端电压关系的图像如图乙。根据图像可得小灯泡的额定功率为________W。
19．【2024·合肥瑶海区期末】如图是探究“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，利用五个阻值均为5 Ω的电阻和三个封闭有等量空气的透明容器完成实验。三个容器串联，在丙容器的外部并联一个5 Ω的电阻。
(1)这个实验中容器所装物质是空气而不是水，这是因为空气的比热容________(填“大”或“小”)，温度更容易变化。
(2)通电后观察甲、乙两个容器，可以得出结论：在电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越______(填“多”或“少”)。
(3)若要探究电流大小对产生热量多少的影响，应该选择观察________两个容器。
20．在测量额定电压为2.5 V的小灯泡额定功率的实验中，由于电流表损坏，某小组同学设计了如图所示的测量电路，其中R0为阻值已知的定值电阻。
(1)闭合S1、S3，断开S2，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为2.5 V；
(2)保持滑动变阻器滑片位置不变，____________________(写出三个开关断开或闭合的状态)，读出电压表示数记为U；
(3)用已知和测得的物理量表示出小灯泡的额定功率P＝________。
四、计算题(第21小题6分，第22小题6分，第23小题8分，共20分；解答要有必要的公式和过程)
21．如图所示电路，已知R2＝20 Ω，闭合开关后，电流表A的示数为0.6 A，电流表A1的示数为0.3 A，求：
(1)电源电压。
(2)电阻R1的阻值。
(3)通电1 min整个电路消耗的电能。
22．如图所示，电源电压保持不变，灯泡L上标有“6 V 6 W”的字样，定值电阻R2的阻值为6 Ω，当开关S1、S2、S3都闭合时，电流表示数为1.4 A，这时灯泡L恰好正常发光。求：
(1)电源电压。
(2)定值电阻R1的阻值。
(3)当开关S3闭合，S1、S2都断开时，灯泡L的实际电功率(不计温度对灯丝电阻的影响)。
23．【2024·合肥庐阳区期末】如图甲所示为3D打印笔，其原理是通过加热挤出热熔的塑胶，然后在空气中迅速冷却，最后固化成稳定的形状。此3D打印笔有快慢两挡，其内部简化电路如图乙所示，已知该3D打印笔慢挡打印功率为22 W，R1、R2是用于发热的定值电阻。将该3D打印笔单独接入装有如图丙所示电能表的家庭电路中正常工作。快挡打印2 min，电能表指示灯闪烁8次，可将30 g的塑胶从20 ℃加热到148 ℃。[塑胶的比热容为 2×103 J/(kg·℃)]求：
(1)该3D打印笔快挡打印时的电功率。
(2)R1的阻值。
(3)该3D打印笔快挡打印时的热效率。(即热熔胶吸收的热量与打印笔消耗电能的比值)
答案
一、1.0.05 点拨：充电宝充满电后，电流对外做功W＝UIt＝5 V× 10 000 mA·h＝5 V×10 000×10－3 A×3 600 s＝1.8×105 J＝ 0.05 kW·h。
2．288 点拨：根据欧姆定律可得，该定值电阻的阻值R＝＝＝15 Ω，该定值电阻消耗的电能W＝I2Rt＝(0.4 A)2× 15 Ω×2×60 s＝288 J。
3．60
4．该电吹风正常工作时，每秒钟消耗的电能是800 J
5．丙 6.8
7．18 点拨：灯泡正常发光时的电压UL＝6 V，功率PL＝3 W，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以灯泡正常发光时，串联电阻两端的电压UR＝U－UL＝15 V－6 V＝9 V。因串联电路中各处的电流相等，所以由P＝UI可得，电路中的电流I＝IL＝＝＝0.5 A，串联电阻的阻值R＝＝＝ 18 Ω。
8．2.2 点拨：由欧姆定律可得，ΔI＝I1－I2＝－＝－＝ 0.2 A，解得，R＝5 Ω，则定值电阻消耗电功率的变化量 ΔP＝P1－P2＝－＝－＝2.2 W。
9．6 点拨：由图甲可知，小灯泡与滑动变阻器串联，图乙是当滑片P从最右端滑动到最左端的过程中，小灯泡的I U关系图像，当滑片P在最左端时，滑动变阻器连入电路的阻值为0，此时U＝UL＝12 V，当滑片P在最右端时，滑动变阻器连入电路的阻值最大，电路中电流最小，I最小＝IL′＝0.5 A，所以电路消耗的最小功率P最小＝UI最小＝12 V×0.5 A＝6 W。
10．6.3×104 点拨：电动机工作5分钟消耗的电能W＝UIt＝220 V× 1 A×5×60 s＝6.6×104 J；电动机工作5分钟产生的热量Q＝I2Rt＝(1 A)2×10 Ω×5×60 s＝3 000 J；电动机工作5分钟所输出的机械功W机械＝W－Q＝6.6×104 J－3 000 J＝6.3×104 J。
二、11.B 点拨：根据电阻定律，因为AB段和CD段的横截面积不同，而材料与长度相同，所以它们的电阻不相等，故A错误；正常情况下，根据焦耳定律，AB段电阻较大，所以放热多会先着火，故B正确；根据串联电路的分压原理可知，加在AB段和CD段两端的电压不相等，故C错误；串联电路中的电流处处相等，流过AB段和CD段的电流相等，故D错误。
12．A 点拨：电器长时间不用，隔一段时间应通电一次，是利用电流的热效应防止电器受潮，属于利用电热，故A符合题意；电视机外壳的散热窗是用来防止电热造成危害的，故B不符合题意；计算机内部装有小风扇是用来散热的，是用来防止电热造成危害的，故C不符合题意；在家庭电路中，导线连接处往往比别处更容易发热，这会造成火灾等危害，故D不符合题意。
13．D 点拨：甲电热水壶的额定功率是1 800 W，乙电热水壶的额定功率是1 500 W，由W＝Pt可知，时间未知，甲消耗的电能不一定比乙多，电流通过甲做的功不一定比乙的多，故AC错误；甲电热水壶的额定功率是1 800 W，乙电热水壶的额定功率是1 500 W，当它们正常工作时，实际功率等于额定功率，则甲的实际功率大，电流通过甲做功一定比乙快，甲消耗电能比乙快，故B错误，D正确。
14．B 点拨：图中两电阻并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测通过R2的电流IR2，因并联电路干路电流等于各支路电流之和，所以电流表A1的示数一定大于A2的示数，又因两只电流表的指针偏转角度相同，所以A1选大量程，A2选小量程，干路电流IA1与通过R2的电流IR2之比IA1∶IR2＝5∶1，由并联电路的电流的规律可知，IA1＝IR1＋IR2，所以，通过R1、R2的电流之比为IR1∶IR2＝4∶1；由并联电路电压特点可知，R1、R2两端的电压之比为UR1∶UR2＝1∶1，由P＝UI可得，R1、R2消耗的电功率之比为＝＝＝，故B正确。
15．C 点拨：由图乙可知，灯泡L的电阻随着电流的增大而增大，故A错误；由图甲可知，电阻与灯泡串联，由图乙可知，当电阻两端电压为4 V，灯泡两端电压为2 V时，灯泡与电阻两端的电压之和正好等于6 V，此时电路中的电流为0.4 A，灯泡L的实际电阻为R＝＝＝5 Ω，故B错误；灯泡L的实际功率为P＝UI＝2 V×0.4 A＝0.8 W，故C正确；定值电阻R实际功率为P′＝U′I＝4 V×0.4 A＝1.6 W，故D错误。
16．C
17．C 点拨：由图可知，闭合开关S，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路的电流。当滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据串联分压原理可知，滑动变阻器两端的电压变大，电压表示数变大，因为电路中总电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中电流变小，灯泡两端的电压变小，由P＝UI得，灯泡的实际电功率变小，灯泡变暗，故C正确。
三、18.解：(1)如图所示。 (2)小芳 (3)0.625
点拨：(1)小灯泡的额定电压为2.5 V，电阻为10 Ω左右，根据欧姆定律可知，小灯泡的额定电流大约为0.25 A，电流表量程选0～0.6 A，电流表和小灯泡串联接入电路，如图所示。(2)电流表指针几乎不动说明电路中存在断路，电压表示数接近3 V，说明与电压表并联以外的部分是完好的，故障可能是小灯泡断路，所以小芳的排除故障的操作是正确的。(3)由图乙可知，当小灯泡两端电压为其额定电压2.5 V时，此时通过小灯泡的电流为0.25 A，小灯泡的额定功率P＝UI＝2.5 V×0.25 A＝0.625 W。
19．(1)小 (2)多 (3)甲、丙
20．(2)闭合S1、S2，断开S3 (3)2.5 V×
点拨：(2)保持滑动变阻器滑片位置不变，闭合S1、S2，断开S3，读出电压表示数记为U。(3)在步骤(1)中，灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联，电压表测灯泡两端的电压；移动滑动变阻器滑片，使电压表示数为2.5 V，此时灯泡正常发光；在步骤(2)中，灯泡、定值电阻和滑动变阻器仍串联，电压表测灯泡与定值电阻两端的总电压，因此时各电阻的大小和各电阻两端电压不变，灯泡仍正常发光，根据串联电路电压的规律可得，定值电阻两端的电压U0＝U－UL＝U－2.5 V，灯泡与R0串联，则通过灯泡的电流为I＝I0＝＝，则灯泡的额定功率为P＝ULI＝2.5 V×。
四、21.解：(1)闭合开关后，两电阻并联，电流表A测干路电流，电流表A1测R1支路的电流。通过R2的电流I2＝I－I1＝0.6 A－0.3 A＝0.3 A，电源电压为U＝U2＝I2R2＝0.3 A×20 Ω＝6 V。
(2)电阻R1的阻值R1＝＝＝＝20 Ω。
(3)通电1 min整个电路消耗的电能W＝U1I1t＋U2I2t＝6 V×0.3 A×60 s＋6 V×0.3 A×60 s＝216 J。
22．解：(1)当开关S1、S2、S3都闭合时，定值电阻R2被短路，灯泡L和R1并联，电流表测干路电流，此时灯泡L恰好正常发光，灯泡两端的电压为UL＝6 V，根据并联电路电压的规律可知，电源电压U＝U1＝UL＝6 V。
(2)灯泡L恰好正常发光时，通过灯泡的电流为IL＝＝＝1 A，根据并联电路的电流规律可知，通过电阻R1的电流I1＝I－IL＝1.4 A－1 A＝0.4 A，定值电阻R1的阻值R1＝＝＝ 15 Ω。
(3)灯泡L的电阻RL＝＝＝6 Ω，当开关S3闭合，S1、S2都断开时，灯泡L和R2串联，此时电路中的电流I′＝＝＝0.5 A，灯泡L的实际电功率
PL′＝I′2RL＝(0.5 A)2×6 Ω＝1.5 W。
23．解：(1)指示灯闪烁8次，3D打印笔消耗的电能W＝ kW·h＝ kW·h＝9 600 J； P快＝＝＝80 W。
(2)由P＝知，当开关接2、3时，电路为R2的简单电路，3D打印笔处于快挡，此时电路中R2的电阻
R2＝＝＝605 Ω，
当开关接1、2时，R1与R2串联，3D打印笔处于慢挡，此时电路中的总电阻R总＝＝＝2 200 Ω，
由串联电路中总电阻等于各分电阻之和可得，R1的阻值
R1＝R总－R2＝2 200 Ω－605 Ω＝1 595 Ω。
(3)30 g的塑胶从20 ℃加热到148 ℃吸收的热量
Q吸＝cmΔt＝2×103 J/(kg·℃)×30×10－3 kg×(148 ℃－20 ℃)＝
7 680 J，
由效率公式η＝×100%可知，3D打印笔快挡打印时的热效率为η＝×100%＝×100%＝80%。
