全国通用版2020中考物理大一轮第15章电功与电功率第二节电热与生活用电电热与安全素养全练含解析

电热与安全基础夯实1.关于家庭电路,下列说法正确的是()A.工作的用电器越多,电路的总电阻越大B.控制家用电器的开关一定要接在火线上C.家庭中的电能表是测量总电功率的仪表D.洗衣机、电冰箱等家用电器使用三脚插头是为了节约用电答案B解析家庭电路的用电器是并联,工作的用电器越多,相当于增大导体的横截面积,总电阻越小,故A错;从安全用电的角度来分析,在接灯泡时,开关必须串联在火线和灯泡之间,故B正确;家庭中的电能表是测量消耗电能的仪表,故C错;洗衣机、电冰箱是金属外壳,使用三脚插头,把金属外壳接上地线,在金属外壳的用电器漏电,人接触时地线把人体短路,可以防止触电,不是为了节约电,故D错。2.如图为一条刚装好的民用照明电路,在未装保险丝之前,先将规格为“220 V40 W”的白炽灯L0接在火线上要装保险丝的两个接线柱上,当只闭合S1时,L0和L1都呈暗红色;当只闭合S2时,L0不亮;当只闭合S3时,L0正常发光。下列判断正确的是()A.L0暗红色时消耗的功率为40 WB.L1所在支路短路C.L2所在支路短路D.L3所在支路短路答案D解析家庭电路电压是220 V,一般照明灯泡额定电压也是220 V。当只闭合S1时,L0和L1都呈暗红色,原因是两只灯泡串联分压,说明此段电路正常;同时说明L0两端电压低于220 V,所以其实际功率低于40 W,故A、B均错误;当只闭合S2时,L0不亮,说明此段电路有开路情况,即L2可能开路,故C错误;在只闭合S3时,L0正常发光,说明此处支路肯定被短路,使得火线上的灯泡与零线相连而正常发光,即L3可能短路,故D正确。3.如图所示的关于家庭用电的图片中正确的是()答案D解析三孔插座中,左零右火中接地,中间的应该接地线,目的是为了让金属外壳与大地相连,故A错;使用测电笔辨别火线时,一定要用手触及笔尾的金属部分,否则容易造成误判,认为带电体不带电是十分危险的,故B错;教室内的灯工作时互不干扰,为并联连接,不是串联,故C错;三孔插座中多出一个专门用于接地的孔,三脚插头中,中上的要与用电器的金属外壳相连,目的是为了让金属外壳与大地相连,故D正确。4.将规格都是“220 V100 W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入家庭电路中,通电时间相同,下列说法正确的是()A.三个用电器产生的热量一样多B.电风扇产生的热量最多C.电视机产生的热量最多D.电烙铁产生的热量最多答案D解析因为U=220 V,所以三种用电器的实际功率P=P额=100 W;又因为W=Pt,所以三种用电器消耗的电能相同;因为电视机将一部分电能转化为光能,电风扇中的电动机将电能大部分转化机械能,电烙铁将电能全部转化为内能。所以产生热量最多的是电烙铁。5. (2019·四川自贡中考)把一个标有“10 V3 W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12 V的电源上(如图所示),小灯泡恰能正常工作。该电路工作10 s定值电阻产生的热量是()A.60 JB.36 JC.30 JD.6 J答案D解析由P=UI可得,灯泡正常发光时的电流IL=0.3 A;因串联电路中总电压等于各分电压之和,且小灯泡正常发光,所以R两端的电压UR=U-UL=12 V-10 V=2 V,串联电路中各处的电流相等,该电路工作10 s定值电阻产生的热量Q=W=URIt=2 V×0.3 A×10 s=6 J。6.(2019·湖南怀化中考)“珍爱生命,注意安全”是每个公民必备的生活常识。关于安全用电,下列说法正确的是()A.发生电火灾时应立即用水将火扑灭B.不接触低压带电体,不靠近高压带电体C.在野外遇到雷雨天气应就近到大树底下躲雨D.使用试电笔时,手可以接触笔尖金属体答案B解析因电发生火灾时,由于水是电的良导体,如果用水来灭火,很容易造成救火人员的间接触电,故A不符合安全用电原则;安全用电的原则是:不接触低压带电体,不靠近高压带电体,故B符合安全用电的原则;在大树下避雨,因为大树和人体都是电的良导体,雷电极易通过突起的大树传向人体,而造成雷电灾害,故C不符合安全用电原则;使用测电笔辨别火线时,用手触及测电笔笔尾金属体,才能辨别出火线、零线,手不能接触笔尖金属体,否则会发生触电事故,故D不符合安全用电原则。7.(2019·陕西中考)如图是小轩家的部分电路。下列说法正确的是()A.若熔断器熔丝熔断了,可以用铜丝代替B.若导线cd间断路,仍然可以安全使用三线插座C.若闭合开关S,灯泡L不发光。用测电笔检测e点,氖管不发光,则说明灯丝一定断了D.若ab间断路,灯泡L仍能正常工作答案D解析保险丝熔断后,不能用铜丝来代替,因为铜丝的电阻率小、熔点高,用铜丝代替保险丝,不能在电流过大时自动切断电路,故A错误;由图知,如果导线cd间断路,用电器的金属外壳无法接地,存在漏电危险,所以不能继续安全使用三线插座,故B错误;如果火线断路、熔断器的熔丝烧断、灯泡灯丝断了或者灯泡到火线间的电路断路,灯泡都不能发光,同时测电笔接触e点,氖管都不能发光,所以不能说明灯丝一定断了,故C错误;由图知,虽然ab间断路,但电流可以从火线到灯泡,经a点回到零线,所以灯泡L仍能正常工作,故D正确。8.(2019·贵州贵阳中考)22岁的中国青年科学家曹原证实了石墨烯在特定条件下的超导性能,这是一百多年来对物质超导零电阻特性的又一重大发现。若未来实现石墨烯超导输电,根据定律推断输电线路可实现电能零耗损。 答案焦耳解析当导体的温度降至某一低温时,它的电阻突然变为零,这种特性称超导性。由于超导体的电阻为零,根据Q=I2Rt知,产生的热量为零,所以在用超导体进行远距离输电时不会消耗电能产生热量,减少了在输电过程中的能量损耗,大大节约了能源。9.(2019·广西桂林中考)我国的家庭电路有两根进户线,都是从低压输电线上引下来的。其中一根叫零线,一根叫,两根进户线之间有 V的电压。 答案火线220解析进户线分为零线和火线,火线与零线之间有220 V的电压,火线与大地之间也有220 V的电压。10.小青同学想在家里安装一盏照明灯,如图所示是他设计的电路。图中虚线框1和2应连入开关和电灯;则开关应装在(选填“1”或“2”)虚线框中。 答案2解析为了用电的安全,开关应接在火线与电灯之间,因此开关应装在2处。11.如图所示的家庭电路的连接中,有两部分连接错误,它们是(选填序号即可,闸刀开关;带开关的灯泡;带保险丝的两孔插座;三孔插座。) 答案解析进户线进入用户,首先接入总开关,即闸刀开关,总开关的后面接入保险丝,图中闸刀开关连接正确。开关控制灯泡时,火线首先进入开关,然后进入灯泡顶端的金属点,零线直接进入灯泡的螺旋套;开关既能控制灯泡,又能在灯泡损坏后,断开开关,切断火线,安全地更换灯泡。由图知,带开关的灯泡连接错误。两孔插座左孔接零线,右孔接火线;当插座上接入大功率的用电器时,还要在火线上串联一根保险丝,这样在电流过大时,能自动切断电源。由图知,带保险丝的两孔插座连接正确。三孔插座中,左孔应接零线,右孔接火线,上孔接地线;而图中上孔接零线,左孔接地线,故三孔插座连接错误。综上分析,连接错误的是带开关的灯泡和三孔插座。12.家用洗衣机的主要部件是电动机,某洗衣机的电动机在220 V电压下正常工作时的电流2 A,线圈电阻为4 ,则该电动机正常工作时每分钟产生的热量是 J。 答案960解析该电动机正常工作时每分钟产生的热量Q=I2Rt=(2 A)2×4 ×60 s=960 J。易错警示 要注意电动机是非纯电阻用电器,消耗的电能和产生的热量不相等。13.(2019·吉林中考)电炉丝通过导线接到电路里,通过电炉丝和导线的电流大小,由于电炉丝的电阻比导线的电阻大,导致电炉丝在相同时间产生的热量比导线产生的热量。 答案相等多解析电炉工作时,导线和电炉丝串联,所以通过导线和电炉丝的电流相等,电炉丝电阻比导线电阻大,根据焦耳定律Q=I2Rt可知,相同时间内电炉丝产生的热量比导线多。14. (2019·广西贵港中考)家用电吹风的简化电路如图所示,主要技术参数如下表。则该电吹风正常工作吹热风时,电热丝的阻值是 ,正常工作吹热风5 min电热丝产生的热量是 J。 热风温度50-75 额定功率热风时;1 000 W冷风时:120 W额定电压220 V质量0.5 kg答案552.64×105解析由表格数据可知,电吹风吹冷风时的功率,即电动机的功率为120 W,由图知,电吹风正常工作且吹热风时,电动机和电热丝并联,因电路的总功率等于各用电器功率之和,所以电热丝的功率P电热丝=P热-PM=1 000 W-120 W=880 W,并联电路中各支路两端的电压相等,得电热丝的电阻R电热丝=55 ;电吹风正常工作且吹热风时,5分钟内电流通过电热丝产生的热量Q=W=PRt=880 W×5×60 s=2.64×105 J。15.(2019·四川南充中考)如图,灯L标有“4 V2 W”,R=20 ,闭合开关S时,灯L正常发光(灯丝的电阻不受温度影响),电流表示数为 A,通电1 min电路中产生的热量为 J。 答案0.7168解析由图知R与L并联,电流表测干路电流,灯L正常发光,所以U=UR=UL=4 V,由P=UI可得通过灯泡的电流IL=0.5 A,由欧姆定律可得通过R的电流IR=0.2 A,由并联电路的电流特点可得电流表示数I=IL+IR=0.5 A+0.2 A=0.7 A;通电1 min电路中产生的热量Q=W=UIt=4 V×0.7 A×60 s=168 J。16.(2019·安徽蚌埠二模)某电饭锅简化电路如图甲所示,R1和R2均为定值电热丝,S为自动开关,煮饭时,把电饭锅接入220 V电路中,电路中总电流随时间变化的图象如图乙所示。电热丝R1的阻值为 ;通电30 min电饭锅产生的热量为 J。 答案228.91×105解析由电路图可知,当开关S闭合,电路为R2的简单电路,电路中的电流大,由P=UI可知,电饭锅的总功率大,处于加热状态,当S断开时,电阻R1与R2串联,电路中的总电阻大,电路中的电流小,由P=UI可知,电饭锅的总功率小,处于保温状态。电热丝R2的阻值为R2=88 ;电阻丝R1和R2串联的总电阻R总=110 ,R1=R总-R2=22 。由图乙知,通电30 min,加热15 min,保温15 min,电饭锅产生的热量Q=UI大t1+UI小t2=220 V×2.5 A×15×60 s+220 V×2 A×15×60 s=8.91×105 J。17.(2019·贵州毕节中考)电热水壶上标有“220 V800 W”,小明发现烧水过程中热水壶的发热体部分很快变热,但连接的电线却不怎么热,是因为导线的电阻比发热体的电阻;在额定电压下,热水壶烧水210 s,这段时间内电热水壶发热体产生的热量为 J,若发热体产生的热量全部被水吸收,能将 kg的水从20 升高至100 。c水=4.2×103 J/(kg·) 答案小1.68×1050.5解析热水壶的发热体与电线串联,通过它们的电流及时间相等,但热水壶的发热体的电阻比电线的电阻大得多,由焦耳定律Q=I2Rt可知,热水壶的发热体比电线产生的热量就多得多,所以电热丝很热,但与之相连的电线却不怎么热;在额定电压下,烧开一壶水用时210 s,这段时间内电热水壶发热体产生的热量Q=W=Pt=800 W×210 s=1.68×105 J;根据公式Q=cm(t-t0)得,加热水的质量m=0.5 kg。18. (2019·云南昆明中考)如图是一个家用电热水龙头。打开龙头开关,几秒就可以流出热水,这种加热水的过程很短,俗称“过水热”。某品牌电热水龙头的额定功率是3 000 W,额定电压是220 V,则该电热水龙头正常工作时的电阻是 (计算结果精确到0.1)。某次使用该龙头加热水时,测得实际电压为235 V,水的初温为21 ,加热14 s,得到0.5 L、末温42 的热水,则加热水的功率是 Wc水=4.2×103 J/(kg·),水=1.0×103 kg/m3。 答案16.13 150解析由P=可得,该电热水龙头正常工作时的电阻R=16.1 ;由=可得,加热的水的质量m=水V=1×103 kg/m3×0.5×10-3 m3=0.5 kg,水吸收的热量(有用能量)Q吸=c水mt=4.2×103 J/(kg·)×0.5 kg×(42 -21 )=4.41×104 J;则加热水的功率P实=3 150 W。能力提升19.在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中,某同学采取了如图所示的实验装置(两个透明容器中封闭着等量的空气)。 (1)实验中通过观察变化来比较电流通过电阻产生热量的多少。 (2)观察图甲中的A、B管,在通电时间相等时,发现B管液面上升的高,则表明电流通过导体产生的热量多少与有关。 (3)采用图乙实验装置,可以得出结论:在电阻和通电时间相同时,越大电流产生的热量越多。 答案(1)液面高度差(2)电阻(3)电流解析(1)电流通过导体产生热量的多少不能直接观察,但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映,这种研究方法叫转换法;(2)如图甲,两个电阻串联在电路中,电流相同,通电时间相同,电阻不同,运用控制变量法,探究电流产生热量跟电阻的关系;(3)在乙图中,右侧容器的外部,将一个电阻和这个容器内的电阻并联,再接入原电路,由于并联电路有分流作用,所以通过左侧容器中电阻的电流大于通过右侧容器中电阻的电流,由乙图所示的实验现象可以得到的结论是:在电阻、通电时间相同的情况下,电流越大,电流通过电阻产生的热量越多。20.一个标有“220 V100 W”的白炽灯接在220 V的电源两端,如图所示,由于输电线的电损,小灯泡发光时的实际功率是81 W(电源电压不变,不计灯泡电阻的变化)。 (1)求出此时白炽灯L两端的电压;(2)试证明:这种情况下输电线损耗的电功率P线与灯泡实际功率PL之比是P线PL=19。答案(1)198 V(2)证明见解析。解析(1)灯丝的电阻RL=484 ,灯泡的实际电压UL=198 V;(2)根据串联电路电压的规律知,电线上的电压:U线=U-UL=220 V-198 V=22 V,因串联电路电流处处相等,根据P=UI知,输电线损耗的电功率P线与灯泡实际功率PL之比:=19。21.如图甲的多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能,深受市场认可和欢迎。图乙是某品牌养生壶简化电路图。水=1×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·),g取10 N/kg项目参数电源电压(V)220低温挡功率(W)275中温挡功率(W)550高温挡功率(W)1 100容积(L)1(1)开关S1、S2处于什么状态,养生壶为高温挡,说明判断依据;(2)求R1的阻值;(3)养生壶处于低温挡工作时,求电路中的电流大小;(4)在标准大气压下,使用高温挡将初温是12 的一壶水烧开,若养生壶高温挡加热效率为80%,求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。答案(1)当开关S1闭合,S2接B时,为高温挡;因为此时电阻R1、R2并联,电路中的总电阻最小,总功率最大(2)88 (3)1.25 A(4)3.696×105 J420 s解析(1)由图知,当开关S1闭合,S2接B时,电阻R1、R2并联,电路中的总电阻最小,由P=可知,总功率最大,所以此时养生壶为高温挡;(2)由图知,当开关S1断开,S2接A时,电阻R1、R2串联,电路中的总电阻最大,由P=可知,总功率最小,此时为低温挡;当S2接A,S1闭合时,R2被短路,只有电阻R1接入电路,养生壶处于中温挡。由P=UI得,正常工作时通过R1的电流为I1=2.5 A,由I=得,R1的阻值R1=88 ;(3)由P=UI得,养生壶在低温挡工作时电路中的电流为I低=1.25 A;(4)由=可得,水的质量m=水V=1×103 kg/m3×1×10-3 m3=1 kg,水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·)×1 kg×(100 -12 )=3.696×105 J,由=和W=Pt得,烧开一壶水需要的时间为t=420 s。