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第十五章 电功和电热
知识总结：
1．电功
A. 基本概念和公式
a．定义：物理学中，当电能转化为其他形式能时，我们就说做了电功(俗称电流做功)．
b．物理意义：电功是量度电能转化为其他形式能的多少的物理量．
c．计算公式：
i．普遍适用的公式： w=UIt=UΩ(Ω为电荷)
ii．仅适用于纯电阻性电路的公式：
说明：把电能全部转化为内能的用电器叫做纯电阻性用电器，如电炉、白炽灯等，连接纯电阻性用电器的电路叫做纯电阻性电路；把电能的绝大部分转化为内能以外的其他形式能的用电器叫做非纯电阻性用电器，如电动机、电铃、充电器等，连接非纯电阻性用电器的电路叫做非纯电阻性电路．
d．单位：
在国际单位制中，电功的单位是焦耳(J)．
实用单位是千瓦时(kW·h)．
B电能表
用来测量电路消耗电能(即电功)的仪表叫做电能表．
a．主要技术参数
i．“电压”表示电能表适用的额定电压．额定电压是指用电器或电学仪表正常工作时的电压．
ii．“电流规格”表示电能表持续工作时的最大电流，括号里的数字表示允许在短时间内通过电能表的最大电流．
iii．“每千瓦时转数”表示用电1 kW·h电能表转盘转动的圈数．现在，电子式单相电能表已经开始使用，其重要参数imp／(kW·h)表示用电l kW·h耗电指示灯闪烁的次数，如：6400 imp／(kW．h)．
b．用电能表测量电功
i．直接测量：电能表计数器上前后两次读数之差．
ii．间接测量：先数出转盘转过的转数，再利用电功与转数成正比计算电功．
2．电功率
A基本概念和公式
a. 物理意义：
电功率是反映用电器消耗电能(即电流做功)快慢的物理量．
b．定义：
用电器单位时间里消耗的电能叫做电功率．
c. 计算公式：
i．普遍适用的公式：
ii．仅适用于纯电阻性电路的公式：
d. 单位：
在S1中，电功率的基本单位是瓦特(W)，另外还有千瓦(kw)和毫瓦(mW)，换算关系为：

e.用电器的额定功率和实际功率
用电器在额定电压下的功率叫做额定功率，用电器在实际电压下的功率叫做实际功率．
当U实=U额时，P实=P额．
使用用电器时，加在其两端的电压一般不能超过额定电压，否则会造成用电器实际功率超过额定功率，用电器会因为过热而烧毁．
推论：对于纯电阻性的用电器，若不考虑温度对其电阻的影响，则
用电器的铭牌上标有额定电压和额定功率．
灯泡的亮度取决于其实际功率的大小，实际功率越大，灯泡越亮．
B．用电能表测量用电器的电功率
a．仅让待测功率的用电器单独工作，用电能表，测出电功w，用秒表测出时问t，则P=W/t．
b．先后让已知功率为P0的用电器和待测功率的用电器工作相同的时间，分别数出电能表转盘转过的转数n0和n，由 即
c．先后让已知功率为P0的用电器和待测功率的用电器工作一段时间，使它们在工作时间内电能表转盘转过的转数相同，用秒表分别测出它们工作的时间t0和t，由

3．电热
由于导体具有电阻，所以当有电流通过时，导体会发热，将电能转化为内能，这种现象称为电流的热效应．
A. 焦耳定律和公式
乱内容：电流流过某段导体时产生的热量，跟通过这段导体的电流的平方成正比，跟这段导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比．
b．公式：
i．普遍适用的公式：
ii．仅适用于纯电阻性电路的公式： (P为电功率)
c．单位： 在国际单位制中，电热的单位是焦耳(J)．
d．电热Ω与电功W大小的关系：
对于纯电阻性用电器Ω=W
对于非纯电阻性用电器Ω<W
B电热的利用和防止
a．电热器
利用电流做功将电能转化为内能的装置，统称为电热器。如电炉、电烙铁、电暖器、电热毯、电熨斗、电水壶、“热得快”、电饭煲、饮水机、电热油汀等．
i．原理：电流的热效应．
ii．主要部件：发热体和绝缘部分．
发热体是用电阻率大、熔点高的合金丝制成的，它的作用是让电流通过它时产生热量，它绕在绝缘材料上，绝缘部分的作用是将发热体与电热器的外壳隔绝起来，防止漏电．
iii．优点：电热器具有清洁卫生、没有环境污染、热效率高、且可以方便地控制和调节温度等优点．
用电器长期不用时，必须隔一段时间通一次电，以便其中含有电阻的元件通电发热来驱除电器中的潮气，以免元件发生锈蚀和霉变．
b．防止电热造成危害
使用电器时，电流过大或通电时间过长都可能造成危害，如烧坏电器、使导线绝缘皮老化引起火灾，且造成大量电能损失．防止电热危害的主要措施是加快散热，如在电器上设置散热孔、散热片或在发热部分安装电扇．
4．有关电功、电功率和电热的若干推论
A. 若不考虑温度对纯电阻阻值的影响，则在不1同的状态下，对于某一纯电阻有：

在某一过程中，对于某一纯电阻有： Ω=W=Pt(Ω为电热)
B．在同一电路中，不论几个用电器以什么方式相连接：

说明：在运用电功、电功率、电热的任何一个公式时，都要注意公式中各个量的同时性和对应性，都要注意公式中各个量单位的统一．
5．安全用电
安全用电主要包括设备安全与人身安全两方面．
A. 家庭电路的组成和安装
部分家庭电路图：

由图可知，家庭电路主要由进入家庭的进户线(电源线)、电能表、闸刀开关、熔断器、开关、插座、用电器等组成．考虑到用电安全，一般还接有地线．
安装家庭电路的准则——安全．
a. 进户线
进户线由火线和零线构成，零线与大地之间没有电压，火线与零线之间的电压为220 V，火线和零线构成家庭电路的电源．
常用测电笔来辨别火线和零线．用手接触笔尾金属体，笔尖接触电线(或与电线连通的导体)，氖管发光，表明接触的是火线，氖管不发光，表明接触的是零线．
b．电能表
电能表是测量和记录一段时间里消耗电能的仪表．选用原则是：电能表铭牌上的标定电流应等于或略大于所有家庭用电器的额定电流之和．电能表串联在家庭电路的干路中。
c. 闸刀开关
家庭电路中安装闸刀开关的作用是用来切断电源，以便检测电路，更换设备。
闸刀开关串联在家庭电路的干路中，闸刀开关应竖直安装，且静触头在上，动触头在下，电源进线应接在静触头的接线柱上，这样闸刀断开时，闸刀与火线不相连，闸刀也不会因自重或受震动等原因造成误会。
d.熔断器
i.熔丝的作用及物理特性
家庭电路用电时，如果在发生短路、过载、突发性过电压（超过260V）等异常情况时不及时断开电路，干路中的电流就会超过安全值，产生的热量就增多，电线的绝缘层就会燃烧起来酿成火灾，为了防患于未然，应在干路中串联熔丝，由于熔丝的电阻率大、熔点低，所以它能在干路中的电流超过安全值之前就自动熔断，从而保护电路。熔丝通常由铅（>>98％）锑（0.3~1.5％）合金制成。千万不能用铜丝或铁丝代替熔丝，因为铜和铁的电阻率较小，熔点较高，起不到保险作用。
ii. 熔丝的规格及选用原则
熔丝的规格常用其额定电流来表示，其选用原则是：熔丝的额定电流应略大于或等于电路中的最大正常工作电流。计算电路中最大正常工作电流的方法有：；其中PZ、RZ为电路中的总功率、总电阻。此外还应兼顾到熔丝的额定电流不能超过干路中的电线和电能表允许通过的最大电流值，这样熔丝才能对整个电路起到保护作用。
iii.熔丝的安装及等效处理
应将熔丝串联在干路中的火线上，零线上不接熔丝，因为如果在火线和零线上各接一根熔丝，当电路中的电流超过安全值之前，这两根熔丝不一定同时熔断，也不一定是火线上的那根先熔断，假如是零线上的那根先熔断，那么虽然整个电路断路了，各个用电器停止工作了，但是各个用电器与火线仍然相连，此时人若误认为电路中没电了而去检修电路，则有可能发生触电事故。此外，在准备接大功率用电器的支路中，应先在该支路中将一根熔丝直接接在火线上，再接该支路开关和大功率用电器，因为干路和支路中的电流唇齿相依、息息相关，所以这样才能保证该支路和干路的安全。
在将熔丝装入熔断器时，应先将熔丝的两端在螺丝钉上分别沿顺时针方向缠绕一圈后再拧螺丝，这样固定螺丝时，熔丝受到的摩擦力的方向与螺丝旋转方向一致，熔丝的两端就不会被挤出来，螺丝不宜拧的过紧，因为熔丝的硬度小，拧的过紧，容易造成熔丝的局部截面变小，额定电流减小，以致影响电路的正常工作，也不宜拧得过松，否则熔丝容易松脱而造成断路，即使末松脱，也会造成接触处的电阻增大，产生的热量增多，熔丝的温度升高加快而容易熔断。
若一时没有合适的熔丝，可用其他熔丝等效替代，如应选用额定电流为7.5A的熔丝，则可将三根额定电流为2.5A的熔丝并联后接入电路，也可将额定电流为10A的熔丝先用螺丝刀揿下一个恰当的切口后接入电路。
e. 自动空气开关
如果电路消耗的总功率在3kW以上，最好用自动空气开关替代闸刀开关和熔断器，因为这种开关在电路中发生短路、过载和欠压（电压过低）等异常情况时都能自动切断电路（跳闸），且实现自动断路的电流大小可以调节，分断能力较高，而熔断器对欠压这种异常情况是无能为力的。电动机以及由电动机提供动力的电器（如电风扇、电冰箱、空调器等）在欠压时，若电路不能及时断开又不能启动，则消耗的电能全部转化成内能，导致温度骤升，极易烧坏电器，引起火灾。自动空气开关是利用电磁原理来保护电路的。
f. 漏电保护器
为防万一，在家庭电路中的电能表和熔断器后面，最好要接入漏电保护器，因为它能在规定条件下，当被保护电路中的漏（触）电值达到或超过预定值时，就自动切断电路（或发出报警信号）。
g. 支路开关
应直接接在火线上，这样该开关断开时，它所控制的用电器就与火线脱离接触。
h. 插座
插座的作用是接插用电器。
明插座应高于地面1.8m，这样能防止小孩将手指伸进插座的插孔内造成触电事故。
三眼插座应接有地线，这样人即使不慎碰到漏电的用电器的金属外壳，也不会触电，因为接地线的电阻比人体电阻小得多，接地线对电流起旁路作用。
两眼插座的正确接法：左零右火；三眼插座的正确接法是：左零右火中接地。
i. 白炽灯
白炽灯是利用电流的热效应工作的，当电流通过灯丝时，电能转化成内能和光能，当灯丝温度达到1700℃以上时，呈白炽状态，发出的光呈白色。提高灯丝的温度，可提高灯泡的发光效率．
灯泡的灯丝是用熔点高的钨制成的，钨在高温下易与氧气发生化学反应生成氧化钨．对于小功率的灯泡一般抽成真空防止灯丝氧化；对于大功率的灯泡充入氮、氩等气体，既防止氧化，又可以阻碍灯丝在高温下升华．
在灯头线穿入灯头后盖后，应先打一个保险扣再安装电灯，这样灯头线就不会在电灯拉力的作用下从螺钉上脱落．
火线只准接进螺口灯头中间的金属片上，螺旋套上只准接零线上，这样即使人不慎碰到通电的灯泡尾部裸露在外的螺旋部分也不会触电．
j．电视机
如使用室外天线，应安装避雷器或专用接地线，并在雷雨时停止使用电视机.
因电路短路、超负荷运行所引起的各类安全事故，人们并不感到陌生．各种用于防止电路短路、超负荷运行的保护装置(如熔断器、空气开关等)，已被广泛应用且行之有效．另外，对于因线路连接处接触不良而引起的火灾和安全事故，也应引起足够的重视!随着电气化的日益普及，一些重大火灾事故就是由于线路连接处接触不良而造成的，教训十分深刻．
当线路连接处接触不良时，会使该处的电阻变大，造成局部过热．同时，接触处的电阻又将随温度升高而增大．电阻越大，温度越高，温度越高又造成电阻越大，从而形成电热的逐步积累和恶性循环，以致引发火灾．
B. 防止触电
a．触电的产生
触电是指一定强度的电流通过人体所引起的伤害事故．超过30 mA的电流通过人体就会有生命危险．不高于36 V的电压才是安全电压．
b．触电的形式
低压(不包括不高于36 V的安全电压)引起的触电有单线触电和双线触电两类．单线触电是人体直接触摸电源、火线或漏电的用电器等，使人体与地形成回路．双线触电是人体的两部分(如两只手)分别接触到火线与零线，使人与电网形成回路．
高压(1 kv或1 kV以上的电压)线路和高压设备引起的触电有高压电弧触电和跨步电压触电两类．当人体靠近高压带电体到一定距离时，高压带电体和人体之间就发生放电现象，电流流过人体造成高压电弧触电．高压输电线落在地面上，当人走近断头时，两脚站在离落地电线远近不同的位置上，两脚之间就存在电压，电流流过人体，造成跨步电压触电．
c．触电的防止
为了保证安全用电，除电器安装要符合技术要求之外，还要做到：不接触电压高于36 V的带电体；不靠近高压带电体；不弄湿用电器；不损坏电气设备中的绝缘体．高大建筑要安装避雷针，防止雷击．
d．触电的急救
处理触电事故的原则：切断电源，注意自身安全．具体做法是：立即切断电源，或者用一根绝缘棒将电线挑开，尽快使触电者脱离电源，并立即进行现场抢救(如进行人工呼吸等)．在发生电火灾时，务必在切断电源后，才能泼水救灾．在整个救护过程中，必须随时注意自身保护，防止自己也触电．

典型例题：
1. 如图所示是李力家的电能表．根据此图可知：通常情况下，李力家同时使用的用电器总功率应不超过 W．根据图中的数据，你还能得到哪些信息：
(请写一条)．有一次李力在家里，发现他家的电能表的转盘2 min转动了6转，则在2 rain内，他家的用电器用了 度电．

2. 小明利用标有“6 V 6 W”的灯泡Ll和“6V 3W”的灯泡L2进行实验．
(1)当L1正常发光时，通过灯泡L1的电流为 A
(2)如图甲所示：0A和OB分别为通过灯泡Ll和L2中的电流随两端电压变化关系的曲线．现将两灯连入图乙所示电路，要使其中一个灯泡正常发光，电路中电流表的示数为 A，电压表的示数为 V，电路消耗的总功率为 W．

U/V
0
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
I/A
O
O
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
3. 经测试知，通过某新型电子元件Z的电流I跟加在它两端电压U的关系如下表所示：
(1)在图甲中画出通过电子元件Z的电流I
跟它两端的电压U关系的图线．
(2)将电子元件Z、电流表、滑动变阻器R
和供电电压恒为5V的电源等连接成如图乙
所示的电路．接通开关，当电流表的示数
为0．2A时，滑动变阻器接入电路的电阻
值为 Ω．

(3)改变图乙所示电路中滑动变阻器接人电路的电阻，在使电流表的示数由0．2 A增大到0．6 A的过程中，滑动变阻器自身消耗电功率的变化情况是 ( )
A. 始终增大 B．始终不变 C先增大后减小 D．先减小后增大
4. 家庭电路的引线均有一定的电阻(约几欧)，因此，当家中空调、电炉等大功率用电器工作时，家中原来开着的电灯会变暗．某同学在“创新素质实践行”活动中，通过测试就可以估算出家庭电路引线部分的电阻．如图所示，用r表示家庭电路引线部分的总电阻，L为一只普通家用白炽灯泡，M是一台空调．在测试时，先断开开关S，接通灯泡L，测得灯泡两端的电压为Ul，灯泡的功率为P1；再闭合开关S，测得灯泡两端的电压为U2，空调的功率为P2：(P2远大于Pl)．试写出估算r的表达式．(只用Ul、U2和P2表示，设电源电压恒定)

5. 有一功率为100kW的电力用户，所需电压为400 V．如果不用变压器而直接供电，输电线路电阻损耗的功率为62．5 kW，要使损耗减小为100 W，输电电压应提高到多少伏？

6. 在物理实验和日常生活中新旧电池尽可能不混用，因为电池除了提供电压外，它本身也要消耗电能，新电池内部的电阻很小，约为0．1 Ω左右，旧电池的内阻较大，可达到l0Ω左右．新旧电池混用会使输出电压减小，同时增大了电源内部消耗的电功率．如图所示，RL=10Ω，第一次若用两节内阻为0．1Ω的新干电池串联作电源；第二次用一节内阻为0．1 Ω的新干电池和内阻为9．9Ω的旧干电池串联起来作电源，试比较第二次比第一次灯泡L两端电压减小了多少伏？，电源内部消耗的功率增大了多少瓦？．

7. 某同学对如图所示的电路进行了以下分析判断，其中正确的是( )
A Sl、S2都闭合时，三只电灯均发光
B sl、S2都断开时，Ll和L2发光，L3不发光
C. Sl、S2都闭合时，电流表的示数小于Sl、S2都断开时电流表的示数
D．Sl、S2都断开时，电路消耗的功率小于Sl、S2都闭合时电路消耗的功率
8. 在图所示的电路中，E、F、G分别表示电流表和电压表，它们的示数以安和伏为单位，当电键S闭合后，E、F、G三表的示数分别为l、2、3时，灯L1、L2正好均正常发光，已知灯Ll、L2的额定功率之比为3：1，则可判断 ( )
A. E、F、G均为电流表
B．E、F、G均为电压表
C．F为电流表，E、G为电压表
D．F为电压表，E、G为电流表
9. 一只汽车上用的灯泡上标有“12 V××W”(××未印清)，为了确定该灯泡的额定功率，下述方法中最佳方案是 ( )
A. 接入l2 V电源，使之正常发光，再与有标记的灯泡比亮度进行判断
B. 在实验室用干电池、电流表和电压表等器材用伏安法测出灯丝电阻，再用计算
C. 接入l2V的电路中，测出通过灯泡的电流强度，再用P=UI计算
D．直接与其它标有“12V”的灯泡从外观上比较确定．
10. 现有甲、乙两只废旧电炉，分别标有“220 V 1000 W”和“220 V 500 W”字样，其电热丝均完好无损．某同学想利用这些电热丝来自制一个电热器接入照明电路中使用，下列设想可行的是 ( )
A. 要使电热器的功率为250W，只要将乙电热丝的一半接入电路
B. 要使电热器的功率为2000W，只要将乙电热丝分成等长两段并联后接入电路
C. 要使电热器的功率为400W，只要将乙电热丝与一半长的甲电热丝串联后接入电路
D．要使电热器的功率为750W，只要将两电热丝各取一半串联后接入电路
11. 某厂新购进一台大功率的电热器，在通电使用时，发现厂房内用铝线布设的电路干线有非常明显的发热现象，很不安全．为了解决这个问题，应该采取下列什么措施，才是可行的( )
A. 在使用这台电热器时，停用其他所有的用电设备
B. 将使用的电热器的时间缩短为原来的一半
C. 在干路上安装较细的保险丝
D．将干线换成与原铝线横截面积相同的铜导线
12. 如图所示，把E、F两点接入电压为36V的电源两端，开关sl和s2都闭合时，电路消耗的总电功率为72．9W；开关S1和S2都断开时，电路消耗的总电功率为P，当把A、E两点接入电压为36 V的电源两端，只闭合开关S2时，电路消耗的总电功率为P`，电阻R1消耗的电功率为Pl，已知P：P`=9：5，则Pl为 ( )
A . 18 W B．14．4 W C. 10 W D．8 W
13. 小华准备参加玩具赛车比赛，他运用图所示的电路来挑选一只能量转换效率较高的电动机．设电池的电压恒定不变，他先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，闭合开关后读出电流表的读数为2 A；然后放手，当电动机正常转动时，又读出电流表的读数为0．6A则该玩具电动机正常转动时将电能转化为机械能的效率为 ( )

14. 如图所示为楼梯照明电灯的电路图，其中S1、S2分别为楼上和楼下的开关(都是单刀双掷开关)．要求拨动其中任一开关，都能改变电灯原来发光或熄灭的状态，在实际应用中最理想的方案是 ( )

15. 小明晚上做功课，把台灯插头插在书桌边的插座上，闭合台灯开关，发现台灯不亮．为了找出故障原因，小明把台灯插头插入其他插座，发现台灯能正常发光，用测电笔插入书桌边的插座孔进行检查，发现其中一个孔能使测电笔的氖管发光．故障原因可能是( )
A. 进户线火线上的熔丝烧断 B. 进户线零线断了
C. 书桌边的插座与零线断开 D．书桌边的插座与火线断开
16. 如图所示是某居民家中的部分电路，开始时各部分工作正常．将电饭煲的插头插入三孔插座后，正在烧水的电热壶突然不能工作，但电灯仍正常工作．拔出电饭煲的插头，电热壶仍不能工作．把测电笔分别插入插座的左、右插孔，氖管均能发光．若电路中仅有一处故障，则 ( )
A. 电热壶所在电路的B、D两点间断路
B．插座的接地线断路
C. 插座左、右插孔短路
D．电路的C、D两点间导线断路
17. 小明要将一个“一开三孔”开关(即一个开关和一个三孔插座连在一起)安装在新房里．图甲为实物图，图乙为反面接线示意图，“A”、“B，，是从开关接线柱接出的两根导线，请你帮他将图乙中的电路连接完整，使开关控制电灯，插座又方便其他电器使用．

18. 按照家庭电路的安装要求把图中的电路元件连接起来，使之符合照明电路的安装要求．

19. 小军家客厅墙壁上有一个控制灯的开关和一个两孔插座装在一起的“一开两孔”的电工元件．图甲是元件的面板、图乙是元件壳体内部的原接线图．由于开关损坏，需要更换整个元件．小军爸爸决定自己动手完成，小军给爸爸当助手． 小军爸爸断开家中进户线的总开关，在拆旧换新的过程中发现：拆下前没有留意元件中的A、B、D三根导线(B、C间已有一短导线在内部相连)与外面的①②③三根导线的连接关系(如图丙)，因为室内导线都在水泥墙内，无法观察①②③各导线与墙内导线的连接情况．

于是他闭合家中进户线的总开关，用试电笔检测各根导线，发现：第①根导线可以使试电笔发光；第②、③根导线不能使试电笔发光，根据小军爸爸的检测，能不能判断各根导线的连接情况?小军经过仔细思考后认为，不能判断每根导线的连接情况，如果在情况不明时盲目连接还可能出现严重的问题．
(1)你认为小军的观点对不对?为什么?
(2)你能不能利用常用的家用电器，如台灯等(均带有插头)，鉴别出①②③根导线应怎样分别与A、B、D接线柱相连接?说明你的方法并简述理由．
根据你的判断，将图丙中①②③根导线与下面A、B、D接线柱和上面的火线、零线及灯泡连接起来．

20. 小华房间屋顶上安有一只“220 V 100 W”的白炽灯，她学了电学知识以后想在房间里再安装一只台灯，台灯由一只"220V 60 w”的白炽灯和开关串联组成，为了安装方便，就从屋顶灯的拉线开关内引出两根电线直接接在了台灯的电源线上．安装完毕，操作两个开关发现：①有时只有屋顶灯亮；②有时两只灯都亮，但都不能正常发光；③有时两只灯都不发光．请你分析以上三种情况产生的原因，并求出屋顶灯最亮时的电阻和通过的电流各是多少．

21. 有甲、乙、丙、丁四个标有“110 V 110 W”的灯泡，要把它们接在220伏的电路中使用．图(a)和图(b)哪一种接法好?试说明理由．

22. 手头有两只规格分别为Ll“110V 40 w’’和L2“110 V 60 W”的灯泡，另有两只规格分别为R3“500Ω 1A”和R。“l 000Ω 0．5A”的滑动变阻器以及导线．欲将两灯接在照明电路上并能同时正常发光．请你以最佳方案设计电路．

23. 一未知电阻的阻值估计在10Ω到20Ω的范围内，利用图所示的电路可以测定它的阻值．图中R0为定值电阻，有标称为“0．5 Ω 1 w”、“15 Ω l w”和“100 Ω l W”的三种电阻可供选择；安培表有O～O．6 A和O～3 A两个量程，电源电压稳定，其值约为3 v．测量要尽可能准确．请简要说明实验的主要步骤(包括写出根据该实验最后计算Rx的式子)，并说明你所选择的定值电阻的阻值和安培表的量程．

24. 有一种半导体，其电阻的大小随温度的变化而明显改变，利用这种半导体材料制成的电阻叫热敏电阻．利用热敏电阻可以用来测量温度的变化，且反应快，精度高．
李明同学想用热敏电阻设计一个电路，来检测他家蔬菜大棚内温度的变化．于是，他买来了一个热敏电阻，该热敏电阻的阻值随温度变化的图像如图甲所示．他又到实验室向老师借来了一只电流表、二个开关和6 V的电源，请你利用这些器材帮他设计一个能直接观察大棚气温变化的电路．
(1)请你在方框中画出你设计的电路图．
(2)若将电流表刻度盘上的电流刻度换成相应的温度刻度，这样电流表就改造成了气温表．若电流表选用o～o．6 A的量程，请你计算说明改造成的气温表的0℃应与电流表刻度盘的什么刻度对应?该气温表能测量的最高温度是多少?
(3)当大棚内的温度为28℃时，该电路消耗的功率是多少?

25. 电烙铁是利用电流通过导体发热来焊接金属等的工具，通电后长时间不用，烙铁的紫铜头会因过热氧化而“烧死”，以至无法工作．为防止这一现象出现，要设计出一种电烙铁过热保护器．当“220 V 100W”的电烙铁长时间不用时，使它消耗的功率为25 W；若要使用时，消耗功率为l00 W，温度很快上升到需要的温度．
(1)画出设计的电路图，计算出所需连入电路的电阻的阻值和功率．
(2)说明组装装置时应注意的主要事项．

26. (全国初赛)水箱中的水在冬天往往温度不够高，同学们在水箱中加装了一个“220 V 2000w”的电热管，并利用一个“6 V 1 W”的小灯泡和一段10 Ω／m的电阻丝，为电热管安装了一个指示灯．
(1)画出电热管及指示灯的电路原理图．
(2)在同学们的方案中,小灯泡两端的电压是按5 V设计的．对于指示灯来说，这样设计有何好处?
(3)按上述设计，电阻丝需截用多长的一段?
(4)安装指示灯后，电热管的实际功率是额定功率的百分之几?
计算中可以认为电热管、小灯泡及电阻丝的电阻不随温度发生明显变化．

27. 如图所示，虚线框内有两个阻值不等的电阻R。、Rz和一个开关S，两个电阻之和为l35Ω当开关S由闭合而断开时，电流表的示数减小0．1 A，电路总功率减小0．9 W．请画出虚线框内所有可能的连接电路，并计算各种可能情况下电源电压U和电阻R1、R2的值．

28. 有一个电压值可任意选取的电源，有若干根电阻值相同的电阻丝．现把一根电阻丝接在电压值为U的电源上，通电1 min，电阻丝产生的热量为Ω，要想使电阻丝产生的热量为3Ω，可采取哪三种不同的简便方法．

29. 如图所示，电源电压为l5V保持不变，灯泡上只标有“6 V”字样，变阻器R，的最大阻值为36Ω，闭合开关S后，滑片置于中点对，小灯泡恰好正常发光．根据以上数据，算出与灯泡有关的3个电学物理量．

30. 小明家的新房子想装一台电热水器，小明发现市场上的电热水器分为储水式和无水箱式两种．储水式电热水器要用较长时间把水箱中的水加热，待水温达到要求后用水箱中的热水淋浴．无水箱式电热水器使冷水流过电热水器就达到要求的温度而立即从喷头流出供淋浴．已知：冷水温度为15℃，淋浴所需热水温度为40℃，电热水器一分钟流出热水的质量为4kg，水的比热容为4．2×l03 J／(kg·℃)．问：
(1)将质量为4 kg、温度为l5℃的冷水加热到淋浴所需要的温度，水吸收的热量是多少?
(2)如果不考虑热量损失，无水箱式电热水器的电功率至少应该是多大才能满足淋浴的要求?
(3)小明家新房子的电路允许通过的最大电流约20 A，问他家能不能使用无水箱式电热水器?

31. 电源电压为220 V，若使标有“220 V 800 W”的用电器能在110 V至220 V的电压下工作(用电器电阻恒定)．求：
(1)要使用电器达到要求，电路中必须连接一个什么元件?怎样连接?
(2)这个元件消耗的最大功率是多少?

32. 图中U为电源，其电压为27 v．固定电阻Rl为500Ω，R2为光敏电阻．P为一圆盘，由形状相同的、透光率不同的三个扇形a、b和C构成，它可绕AA`轴转动．假设照在R2上的光强发生变化时，R2阻值立即有相应的改变．当细光束通过扇形a、b，c照射光敏电阻R2时，R2阻值分别为1000Ω、2000Ω、4500Ω，设转盘按图中箭头方向匀速转动，每3秒转一圈，当细光束通过扇形a时，电压表的示数为9 V．求：(1)电路中电流多大?(2)光敏电阻R。两端的电压多大?(3)细光束每次透过扇形a时，电流通过R2做多少功?

33. (攀枝花中考)如图所示，建筑工地上的吊车是靠电动机来提升货物，货物重l03 N，电动机的额定电流为4 A，电阻为20Ω；电动机正常工作时，作用在绳子上的拉力为500 N，1分钟内将货物匀速提升了6 rn．求：
(1)滑轮组的机械效率是多少?
(2)电动机的额定功率是多少?

34. (南京中考)在图所示电路中，电源电压6 V恒定，电流表的量程为0～O．6 A．电压表的量程为o～3 V，灯Ll和L2的规格分别为“6 V 1．8 W”和“6V 1．2W”，滑动变阻器R的规格为“50Ω 1．5 A，’，不计温度对灯丝电阻的影响．求：
(1)滑动变阻器的滑片P放在a端时，闭合开关S1、S2、S3后，电压表和电流表的读数是多少?
(2)若两灯中只允许一盏灯工作，且要求电路元件安全使用，在滑片移动过程中，整个电路至少消耗多少电功率?

35. (辽宁中考)如图所示，电源电压保持不变，滑动变阻器最大阻值为R1=40Ω，灯泡的电阻为l0Ω持不变．当Sl和SΣ均闭合且滑片P端时，电流表Al和A2之比为3：2．当S1和S2开且滑片P置于滑动变阻器中点时，小灯泡L的功率为lO W．求：
(1)电阻R2的阻值．
(2)当Sl和S2均闭合且滑片P在b端时，电压表V的示数．
(3)整个电路消耗的最小电功率．

36. 如图所示，R是一个用合金电阻丝绕成的功率可调的电热器，连接它的导线电阻是2Ω．将它接在最大功率容量为2000W的家庭照明电路中，并使它的功率达到1100 W，这时电热器的电阻是多少?(要求对计算结果进行讨论，并简要说明理由，计算结果保留一位小数，

37. 如图所示电路中，小灯泡L标有“3 V 1．5 W”的字样．闭合开关S，让滑动变阻器的滑片P从a端向右移动，使变阻器电阻丝电阻丝的2/3连入电路，此移动过程中，电流表示数变化了0．1 A，电路消耗的总功率变化了0．6 W，小灯泡消耗的电功率没有超过额定功率，电源电压保持不变．求：
(1)小灯泡的电阻和电源电压．
(2)在滑动变阻器移动过程中电压表示数的变化范围．

电压表示数(V)
电流表示数(A)
第一次
1.48
0.16
第二次
0.91
0.22

38. 学校课外活动小组为检测某传感器是否还能有效使用而设计的电路如图所示．传感器上标有“3 V 0．9 W”的字样(传感器可看做一个电阻)，滑动变阻器上标有“10Ω l A”的字样，电流表量程为0．6 A，电压表量程为3 v．则：
(1)该传感器的电阻和额定电流各是多少?
(2)若电路元件均完好，检测时，为了确保电路各部分的安全，在口、b之间所加的电源电压最大值是多少?
(3)根据技术资料可知，如果传感器的电阻变化超过l Ω，则该传感器就失去了作用．实际检测时，将一个电压恒定的电源加在图中a、b之间(该电源电压小于上述所求电压的最大值)，闭合开关S，通过调节滑动变阻器来改变电路的电流和R0两端的电压．检测记录如下：
通过计算分析，你认为这个传感器是否仍可使用?(不考虑在测量过程中传感器阻值的变化)

39. 如图所示电路，电源两端电压保持不变．当开关S1闭合，S2断开，滑动变阻器的滑片P移到B端时，灯L的电功率为P1，电流表的示数为I1；当开关S1断开，S2闭合时，灯L的电功率为P2，电流表的示数为I2，已知P1：P2=9：25．
(1)求电流表示数ll与I2的比值．
(2)当开关S1、S2都断开，滑动变阻器的滑片P在C点时，变阻器接人电路的电阻为RC，电压表V1的示数为Ul，电压表V2的示数为U2，已知Ul：U2=3：2，RC的电功率为10W，这时灯L正常发光．通过闭合或断开开关及移动滑动变阻器的滑片P，会形成不同的电路，在这些不同的电路中，电路消耗的最大功率与电路消耗的最小功率之比为3∶1，求灯L的额定功率．

40. 如图所示电路，电源电压一定．当开关S断开，滑动变阻器接人电路的电阻为RA时，电阻R2和滑动变阻器消耗的功率之和P2+PA=8W，电压表V1、V2的示数之比：U1：U2=5：4；当开关S闭合，滑动变阻器接入电路的电阻为RB时，滑动变阻器消耗的功率PB=5 W，电压表V2的示数为U2＇，且U2＇：U2=5：4．求开关S断开，滑动变阻器接入电路的电阻为RA时，R2消耗的功率P2．

U/V
0.40
0.60
0.80
1．OO
1.20
1.50
1.60
I/A
0.20
0.45
0.80
1.25
1.80
2.81
3.20

41. 现有两个电阻元件，其中一个是由金属材料制成的，它的电阻随温度的升高而增大，而另一个是由某种半导体材料制成的，其电阻随温度的升高而减小．现将其中一个元件R0进行测试，测得其电流与加在它两端的电压值，测试数据如下表所示．

(1)根据表中数据，判断元件R0可能是由上述哪类材料制成的，并简要说明理由．
(2)把元件R。接入如图所示的电路中，闭合开关后，电流表读数为1．8 A已知电路中的电源电压为3 V，此时定值电阻R的电功率为多大?
(3）分析表中数据，写出元件R0的I和U之间的关系式。

42. 如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S后，滑动变阻器的滑片P由a端移动到b端时，测得电阻R两端的电压U与通过电阻R的电流I的变化关系如图乙所示．求：
(1)电源的电压．
(2)变阻器的最大阻值．
(3)电压表vl示数的变化范围；
(4)通过计算分析变阻器的滑片P由a端移动到b端过程中，电阻R