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1、第十六章 電功率練習
命題點1 電能表及其計算
1.(2017·北部灣2題2分)常用于測量家用電器在一段時間內消耗多少電能的儀器是( C )
A.電流表 B.電壓表
C.電能表 D.驗電器
2.(2016·北海23題2分)如圖所示的電能表應該在__220__V的電路中使用,此時電能表的讀數(shù)為__123.4__kW·h.
3.(2014·南寧20題2分)小明把電吹風機單獨接入家庭電路并使其工作,發(fā)現(xiàn)電能表的轉盤在0.1 h內轉過150圈,電能表銘牌如圖所示,這段時間內,電吹風機消耗的電能是__0.05__ kW·h,電功率是__0.5__kW.
2、 命題點2 電功、電功率的理解及其計算
4.(2016·來賓18題3分)如圖甲的電路中,R1、R2的電壓與電流的關系如圖乙所示,閉合開關,電阻R2兩端的電壓為U1,通過電路的電流為I1,電路消耗的總功率為P1;在不改變電源電壓的情況下,用30 Ω的電阻R3替換R1,此時R2兩端的電壓為U2,通過電路的總電流為I2,電路消耗的總功率為P2,則( B )
A.U1∶U2=1∶2 B.P1∶P2=4∶5
C.R1∶R3=3∶1 D.I1∶I2=1∶4
5.(2015·南寧21題3分)據(jù)報道,南寧市區(qū)日產(chǎn)3 000 t生活垃圾,而“垃圾是放錯位置的資源”,利用垃圾發(fā)電
3、可緩解城市垃圾過多帶來的問題.若完全燃燒1 t的生活垃圾可發(fā)電210 kW·h,則完全燃燒3 000 t 生活垃圾可發(fā)電 __6.3×105__kW·h, 這些電能可供功率為 1 kW的空調正常工作__6.3×_105__h. 可以使 __9× 106__ kg的水溫度升高60 ℃.[不計熱量損失,水的比熱容是4.2×103 J/(kg·℃)]
6.(2016·北海28題8分)在廚房里安裝如圖甲所示俗稱“小廚寶”的電熱水龍頭,使用起來非常方便.旋轉手柄S可處于冷水擋a、溫水擋b或熱水擋c,它的簡要工作電路如圖乙所示,虛線方框內有“小廚寶”的兩個發(fā)熱電阻(未畫出),溫水擋的發(fā)熱電阻R1=44
4、Ω,電源電壓為220 V.
(1)當S旋到b擋位時,求通電10 s電流產(chǎn)生的熱量.
(2)當S旋到c擋位時,水龍頭的電功率為2 000 W,求此時發(fā)熱電阻的總阻值.
(3)請你在虛線方框內畫出發(fā)熱電阻的電路,并連接到相應的擋位和“e”點.
解:(1)當S旋到b擋位時,通電10 s產(chǎn)生的熱量:
Q=I2Rt=()2× 44 Ω× 10 s=1.1× 104 J.
(2)當S旋到c擋位時電路處于熱水擋,此時發(fā)熱電阻總阻值:
R總===24.2 Ω.
(3)如答圖所示.
7.(2015·南寧29題9分)如圖甲所示的電路圖,電源電壓為9 V且保持不變,小燈泡L標有“6 V
5、6 W”的字樣,閉合開關S后,將滑動變阻器滑片P從某點A移到另一點B的過程中(圖中未標出),電流表與電壓表示數(shù)的變化曲線如圖乙所示.求:
(1)小燈泡正常發(fā)光時的電阻.
(2)小燈泡正常發(fā)光60 s消耗的電能.
(3)小燈泡電功率為2.1 W時的電阻.
(4)滑片P在A、B位置時,滑動變阻器消耗的電功率之差.
解:(1)由P=可知,小燈泡正常發(fā)光時電阻:
R===6 Ω.
(2)小燈泡正常發(fā)光60 s消耗的電能:W=Pt=6 W× 60 s=360 J.
(3)由圖像可知,小燈泡兩端電壓U=3 V時,通過小燈泡的電流I=0.7 A,小燈泡的實際功率:P=UI=3 V× 0.
6、7 A=2.1 W,由I=可知此時小燈泡的電阻:RL==≈4.3 Ω.
(4)由電路圖可知,滑片在A、B兩點時,滑動變阻器兩端的電壓和電流分別為UA=9 V-2 V=7 V,IA=0.5 A,UB=9 V-6 V=3 V,IB=1 A,滑動變阻器消耗的電功率之差:P=PA-PB=UAIA-UBIB=7 V× 0.5 A-3 V× 1 A=0.5 W.
命題點3 “范圍”“極值”類計算
8.(2016·防城港15題3分)如圖所示,電源電壓恒為5 V,電壓表的量程為0~3 V,電流表的量程為0~0.6 A,滑動變阻器的規(guī)格為“20 Ω 1 A”,燈泡標有“3 V 1.8 W”字樣.閉合開關
7、,在電路安全的情況下(不考慮燈絲電阻的變化),則下列說法中正確的是( D )
A.滑動變阻器的電阻允許調節(jié)的范圍是0~20 Ω
B.電流表示數(shù)的變化范圍是0.1~0.6 A
C.電壓表示數(shù)的變化范圍是1.5~3 V
D.燈泡的最小功率是0.2 W
9.(2018·北部灣29題9分)如圖甲是定值電阻R0和標有“6 V 6 W”燈泡L的信息圖像.將它們接入圖乙所示的電路,其中電源電壓不變,滑動變阻器R的最大阻值為8 Ω.當只閉合開關S、S1,滑片P位于R最右端時,燈泡L的實際功率為1 W.求:
(1)R0的阻值.
(2)燈泡正常發(fā)光100 s,電流通過燈泡產(chǎn)生的熱量.
(3
8、)電源電壓.
(4)電路消耗的最大電功率.
解:(1)由圖甲可知,根據(jù)歐姆定律,R0的電阻:R0===10 Ω.
(2)燈泡正常發(fā)光100 s,電流通過燈泡產(chǎn)生的熱量:
Q=Pt=6 W×100 s=600 J.
(3)當只閉合開關S、S1,滑片P位于R最右端時,燈泡L與R的最大值串聯(lián);由圖甲可得,燈泡L的實際功率為1 W時,UL=2 V,IL=0.5 A,由I=可得滑動變阻器兩端的電壓:
UR=IR=ILR=0.5 A× 8 Ω=4 V,
電源電壓等于燈泡L的電壓與R兩端的電壓之和,U=UL+UR=2 V+4 V=6 V.
(4)根據(jù)P=可知電路中電阻最小時,電功率最大,此時
9、電路閉合開關S、S1、S2,滑動變阻器的滑片在最左端,R=0 Ω,燈泡L與R0并聯(lián),電路消耗的最大電功率:
P=PL+P0=PL+=6 W+=9.6 W.
命題點4 測量小燈泡的電功率
10.(2017·北部灣27題7分)在“測量小燈泡的電功率”的實驗中,小燈泡的額定電壓為“2.5 V”,正常發(fā)光時的電阻約為8 Ω.
(1)在圖甲中,有一根導線未連接,請用筆畫線代替導線將電路連接完整.
【答案】如答圖所示.
(2)閉合開關后,小燈泡不亮,電流表沒有示數(shù),電壓表有較大的示數(shù),經(jīng)檢查,導線連接完好,則電路故障可能是小燈泡發(fā)生了__斷路__(選填“短路”或“斷路”).
(
10、3)移動滑片P到某一位置時,電壓表示數(shù)如圖乙所示,為__2.2__V;此時要測量小燈泡的額定功率,應將滑片P向 __右__(選填“左”或“右”)端移動.
(4)移動滑片P,記下多組對應的電壓表和電流表的示數(shù),并繪制成圖丙所示的I-U圖像,由圖像可計算出小燈泡的額定功率是__0.75__W.
(5)完成上述測量后,不用電壓表,用如圖丁所示的電路也可測量已知額定電流的小燈泡的額定功率,已知小燈泡的額定電流為I額,定值電阻的阻值為R0,實驗步驟如下,請補充完整:
①__閉合開關S、S2,調節(jié)滑動變阻器R的滑片P,使電流表示數(shù)I1=I額__;
②閉合開關S、S1,斷開開關S2,記錄下此時電流表
11、的示數(shù)為I;
③小燈泡的額定功率的表達式為P額=__R0(I-I額)I額__W.
11.(2016·北海25題8分)同學們在“探究小燈泡實際功率的規(guī)律”時,用兩節(jié)新干電池串聯(lián)組成的電源和標有“2.5 V”字樣的小燈泡等元件連接了如圖甲所示的電路,請回答:
甲 乙
(1)連接電路時,開關應__斷開__(選填“閉合”或“斷開”).
(2)閉合開關前,滑動變阻器的滑片應移到__A__(選填“A”或“B”) 處.
(3)實驗中,小飛發(fā)現(xiàn)閉合開關后,無論怎樣移動滑動變阻器的滑片,小燈泡都不亮,電流表無示數(shù)
12、,電壓表示數(shù)接近3 V,則電路故障可能是__小燈泡斷路__.
(4)小飛排除故障后,進行多次實驗,并記下相應的電壓表和電流表的示數(shù),繪制成如圖乙所示的I-U關系圖像.根據(jù)圖像可知,小燈泡的實際功率隨實際電壓的增大而__增大__(選填“增大”“減小”或“不變”),小燈泡正常發(fā)光時的電功率為__0.75__W.
(5)另一組同學通過測額定的電流計算小燈泡的額定功率時,電壓表突然壞了,又沒有好的電壓表更換,但有一個R=5 Ω的定值電阻和另一個電流表K,小飛和他們一起討論找到了解決問題的方法,此方法應是:先__將定值電阻R與小燈泡并聯(lián)__,再調節(jié)滑動變阻器,使電流表K的示數(shù)為__0.5__A即可.
13、
12.(2016·崇左26題6分)如圖所示,在“測量小燈泡的電功率”的實驗中(小燈泡的額定電壓為2.5 V):
(1)連接電路時,開關應 __斷開__(選填“斷開”或“閉合”).
(2)圖甲是未連接好的實驗電路,請你用筆畫線代替導線將它連接完整.
【答案】如答圖所示.
(3)連接好電路后,閉合開關,無論怎樣移動變阻器的滑片,發(fā)現(xiàn)小燈泡都不亮,電流表無示數(shù),電壓表有示數(shù),則故障原因可能是小燈泡__斷路__(選填“短路”或“斷路”).
(4)故障排除后,移動變阻器的滑片,當電壓表的示數(shù)為2.5 V時,電流表的示數(shù)如圖乙所示,則小燈泡的額定功率是__1.4__W.
(5)根據(jù)
14、測出的數(shù)據(jù),畫出了小燈泡的電流與電壓的關系圖像,如圖丙所示,發(fā)現(xiàn)圖線是彎曲的,其主要原因是__溫度升高,燈絲電阻(或電阻率)增大__.
(6)若把這樣的兩只燈泡串聯(lián)接在4 V的電源上,則此時每個燈泡消耗的實際功率是__1__W.
13.(2015·南寧27題7分)小明想知道燈的亮暗程度與什么因素有關,于是找來額定電流均小于0.6 A,額定電壓是2.5 V的燈L1和額定電壓是3.8 V的燈L2,先后接在電源電壓恒為6 V的電路中,按如圖甲所示的電路進行探究.
(1)小明在檢查電路連接時,發(fā)現(xiàn)有一根導線連接錯誤.請在圖甲中找出來并打上“×”,再畫線把它改到正確的位置上.
【答案】如答圖
15、所示.
(2)電路連接正確后,小明繼續(xù)進行實驗:閉合開關,移動滑動變阻器的滑片,使燈L1發(fā)光,測出燈L1的相關物理量,并在實驗表格中記錄數(shù)據(jù)和現(xiàn)象.實驗中,當滑片移到某一點時,電壓表示數(shù)如圖乙所示,為 __2__ V.
(3)用L2替換L1重復以上的實驗,但需要改變 __電壓__表的量程.
(4)在小明完成的實驗報告中,其中的一個實驗表格如下:
電壓
U/V
電流
I/A
燈L1
的亮度
電功率
P/W
電功率的
平均值(W)
1
2.20
0.28
比正常發(fā)光時暗
0.62
2
2.50
0.30
正常發(fā)光
16、0.75
3
2.80
0.32
比正常發(fā)光時亮
0.90
0.76
小明通過對比、推測、分析表中數(shù)據(jù)及現(xiàn)象得出最后的結論是:燈的實際功率越__大__ ,燈越亮.
(5)在交流討論中,小明知道了自己對實驗現(xiàn)象的觀察和數(shù)據(jù)的記錄都是正確的,但所設計的這個實驗表格存在不妥之處,是__設計“電功率平均值”__一欄 .
(6)小明進一步思考,認為“把燈換成定值電阻,該實驗可以用來探究導體中的電流與電壓的關系”.他這種想法是 __正確__(選填“正確”或“錯誤”).
命題點5 焦耳定律
14.(2017·北部灣16題2分)如圖是探究“電流通過導體時產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素
17、有關”的實驗裝置.通電前,A、B兩個U形管內的液面相平,通電一定時間后,通過R1、R2的電流分別為I1、I2,則( D )
A.I1=I2,A管中的液面較低 B.I1=I2,A管中的液面較高
C.I1>I2,A管中的液面較低 D.I1>I2,A管中的液面較高
15.(2016·南寧13題3分)電爐通電一段時間后,電爐絲熱得發(fā)紅,而與電爐絲相連的導線卻幾乎不發(fā)熱,這主要是因為( D )
A.通過導線的電流大于通過電爐絲的電流
B.導線的電阻遠大于電爐絲的電阻
C.通過導線的電流小于通過電爐絲的電流
D.導線的電阻遠小于電爐絲的電阻
16.(2016·欽州20題2分)R1、
18、R2分別連接成如圖所示的甲、乙兩種電路,R1=2R2,電源電壓均為U,圖甲電路中R1、R2在相同時間內產(chǎn)生的熱量為Q甲1、Q甲2,則Q甲1∶Q甲2=__2∶1__,圖乙中電路中R1、R2在相同時間內產(chǎn)生的熱量分別為Q乙1、Q乙2,則Q乙1∶Q乙2=__1∶2__.
17.(2016·防城港26題5分)如圖是一臺電熱水壺銘牌上的部分信息,請根據(jù)銘牌所提供的信息[水的比熱容c=4.2×103 J/(kg·℃)],求:
(1)電熱水壺正常工作時的電流.
(2)電熱水壺裝滿水時水的質量.
(3)若給該電熱水壺裝滿水進行加熱,使水的溫度從28 ℃升高到72 ℃,則水吸收的熱量是多少?
(4)若電熱水壺正常工作時,所產(chǎn)生的熱量有
80%被水吸收,則在第(3)小問中給水加熱的時間是多少秒?
解:(1)電熱水壺正常工作時的電流:
I===10 A.
(2)電熱水壺中裝滿水時水的質量:
m=ρV=1.0× 103 kg/m3× 1× 10-3 m3=1 kg.
(3)水吸收的熱量:Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)× 1 kg× (72 ℃-28 ℃)=1.848×105 J.
(4)電熱水壺消耗的電能:
W===2.31×105 J,
由公式W=Pt可知,給水加熱的時間:
t===105 s.