第十四章 电功率
【基础过关】
1．小王随父母去自贡江姐故里进行红色研学之旅。需要提前给移动充电宝进行充电，充电宝容量为60 000 mA·h，充电电压为5 V，充电时剩余电量为0。于是她关闭家中其他用电器，并观察到家里电能表如图所示，要给充电宝充满电，电能表的转盘将转过( )
A．120 r B．200 r C．300 r D．1 000 r
2．(多选)如图所示，两个相同透明容器中密封着等量的空气。用该装置探究电流产生的热量与哪些因素有关时，下列说法正确的是( )
A．用U形管中液面高度差反映电流产生热量的多少
B．通电后可探究电流产生的热量与电流大小的关系
C．通电后可探究电流产生的热量与电阻大小的关系
D．通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差较大
3．如图所示，电源两端电压保持不变，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片适当左移，下列说法正确的是( )
A．电流表A1示数不变，电流表A2示数变小
B．电流表A1示数变大，电压表V示数不变
C．电流表A2示数变大，电压表V示数变小
D．电流表A2示数变大，电压表V示数不变
4．我市交通管理部门定期开展交通违法专项治理行动，如图甲是查处饮酒驾驶行为中使用的某酒精测试仪工作原理图，电源电压恒定，R1为定值电阻，R2为气敏电阻，其阻值随气体酒精浓度的变化情况如图乙所示，闭合开关S，下列说法正确的是( )
A．气敏电阻主要由超导体材料制成
B．图甲中通过R1的电流保持不变
C．检测气体的酒精浓度越大，R2阻值越大
D．检测气体的酒精浓度越大，电压表示数越大
5．如图，电源电压保持不变，R为定值电阻。闭合开关S，将滑片P从右端向左端移动过程中，下列说法正确的是( )
A．V1和V2示数不变，A示数变大
B．V2和A示数的乘积先变大后变小
C．V1和A示数之比不变
D．V2和A示数之比变小
6．如图是酒精浓度检测仪的简化电路图。电源电压保持不变，R1为定值电阻，R2为酒精气体传感器，其阻值随酒精气体浓度的增大而减小。闭合开关S，酒后的驾驶员对着R2呼出气体，酒精气体浓度增大，则( )
A．电路中总电阻增大
B．电流表A示数增大
C．电压表V示数减小
D．电路的总功率减小
7．在做“测量小灯泡的电功率”实验时，将标有“0.2 A”的小灯泡L与滑动变阻器R接入电路，如图所示。闭合开关S，当滑片P移到最右端时，小灯泡正常发光，电压表示数为2 V。下列结果正确的是( )
A．电源电压为2 V
B．滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω
C．通过滑动变阻器R的电流为0.1 A
D．电路消耗的总功率为0.4 W
8．如图所示，电源电压为3 V，R0的阻值为5 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为10 Ω，a、b为滑动变阻器两个端点。闭合开关，下列说法正确的是( )
A．若将滑片移动到a端，电路仍能正常工作
B．滑片在b端时，电流表A1示数为0.3 A
C．滑片由b端向a端移动，电流表A2示数变大
D．滑片移动到中点时，电流表A1与A2示数比为2∶1
9．如图所示，电源电压保持不变，电流表量程为0～0.6 A，定值电阻R1＝5 Ω，灯泡L标有“4 V 0.4 A”字样。当开关S3断开、S1和S2闭合时，灯泡L恰好正常发光；当开关S2断开、S1和S3闭合时，电流表示数为0.3 A。不考虑温度对所有仪器电阻的影响。下列说法中正确的是( )
A．电源电压是4 V
B．R2的阻值是10 Ω
C．灯泡L的电阻值是R2的2倍
D．当开关S2断开、S1和S3闭合时，电阻R2消耗的电功率是1.35 W
10．如图所示，电源电压为4.5 V 保持不变，电压表的量程为0～3 V，电流表的量程为0～0.6 A，滑动变阻器R的规格是“25 Ω 1 A”，灯泡L上标有“2.5 V 1.25 W”的字样。若闭合开关S，在保证电路安全的情况下，忽略温度对灯丝电阻的影响，则下列说法正确的是( )
A．小灯泡的电阻为2 Ω
B．电流表的示数变化范围是0.15～0.5 A
C．滑动变阻器允许调节的阻值范围是5～25 Ω
D．电路消耗的最大总功率为2.7 W
11．如图所示电路，电源电压恒定，滑动变阻器R2标有“20 Ω 1 A”的字样，将滑片置于最右端后，闭合开关，电流表A1、A2的示数分别为0.8 A、0.3 A，在电路安全工作时，下列选项正确的是( )
A．电源电压为16 V
B．R1的阻值为7.5 Ω
C．R2消耗的功率范围为1.8～6 W
D．该电路总功率的最大值为18 W
12．某教室共有20盏“220 V 40 W”的普通照明灯泡，一盏灯泡的电阻为________ Ω；如果改用20盏“220 V 13 W”的LED灯，不仅亮度相当，而且可以省电。若该教室平均每天用电5 h，则一天可节约________度电。
13．如图为小红家电路中安装的电能表，此时示数为________________kW·h。小红将一个电吹风机接入电路，电热丝因为电流的______效应吹出热风。她关闭其他用电器，3 min内电能表铝盘转过15转，则此电吹风机的功率为__________W。
14．如图所示的电路中，电源电压不变，电阻R2的阻值为20 Ω。闭合开关S，两电流表的示数分别为0.5 A和0.2 A，则电源电压为________V，电阻R1的阻值为________Ω。通电1 min，该电路消耗的总电能为________J。
15．如图甲为测量小灯泡L功率的电路图，小灯泡L的额定电压为2.5 V，电源电压恒为3 V。实验中：
(1)在连接电路时，开关S应处于__________状态。
(2)连接完电路后，闭合开关S，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，电流表示数始终为零，电压表示数始终为3 V。假定电路中只有一处故障，则产生这一现象的原因可能是________(选填序号)。
A．灯泡短路 B．灯泡断路
C．滑动变阻器短路 D．滑动变阻器断路
(3)排除故障后，继续实验，当电压表示数为2.5 V时，电流表示数如图乙所示，则此时流过灯泡的电流是________A，小灯泡的额定功率为________W。
(4)如果要使灯泡两端电压由2.5 V调到2 V，应该把滑动变阻器的滑片向________(选填“左”或“右”)滑动。
(5)根据实验数据绘制出小灯泡的电流I与电压U的关系图像，如图丙所示。当电压表示数增大时，灯丝温度会发生变化，灯丝电阻将___________(选填序号)。
A．变大 B．变小
C．不变 D．无法确定
16
．小杰和小芳在探究“电流产生的热量与哪些因素有关系”的实验中，在两个透明容器中密封等量的空气，各放置一段电阻丝，并连接一个装水的U形管，通过U形管中水面的高度差来判断电阻产生热量的多少。装置的密封性能良好，电源电压为6 V。
(1)小杰根据图甲观察到的现象得到“在通电时间和电阻相同时，______________，电阻产生的热量越多”的结论。
(2)小芳猜想电流产生的热量与电阻大小有关。下列能支持她猜想的现象是________(选填序号)。
A．正常工作时，“36 V 54 W”的灯泡比“12 V 6 W”的灯泡亮
B．接线板上接入的用电器越多，导线越容易发热
C．电熨斗工作时发热明显，而与之相连的导线却不怎么热
(3)为了验证猜想，小芳选用了5 Ω和100 Ω的电阻丝进行实验，如图乙所示，请你用笔画线把电路连接完整。
闭合开关，她发现较长时间后两个U形管的高度差均不明显，原因是_________________________________________________________________，
请你提出改进办法：________________________________________________
_________________________________________________________________。
17．如图所示，已知电源电压恒为8 V，小灯泡上标有“6 V 3 W”。
(1)求小灯泡正常发光时的电流和电阻；
(2)闭合开关S，移动滑片P，使小灯泡正常发光，求此时滑动变阻器连入电路中的电阻和电路消耗的总功率。
18．如图所示，电源电压不变。当开关S1断开时，电压表的示数________，电流表的示数________。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
19．在如图所示的电路中，电源电压6 V，R1＝12 Ω。电压表量程为0～15 V，电流表A量程为0～3 A、A1量程为0～0.6 A，闭合开关S，电压表的示数为______V。当滑动变阻器的滑片P向左移动时，电流表A的示数________，电压表示数与电流表A1示数的比值________(以上两空均选填“变大”“不变”或“变小”)。为确保电表安全，R2连入电路的阻值最小为__________Ω。
【能力提升】
1．如图所示，图甲是某款电子秤的外观图，图乙是它的原理图，表盘是由电压表改装而成的，下列判断正确的是( )
A．物体质量越大，电子秤示数越大，电路中电流不变
B．物体质量越大，电子秤示数越小，电路中电流不变
C．物体质量越大，电子秤示数越大，电路中电流越大
D．物体质量越大，电子秤示数越小，电路中电流越大
2．随州尚市镇所产油桃小有名气，受到很多网友的青睐，为维护品牌形象，需要把大油桃挑选出来出售给网友。为此小刚同学设计了一种油桃自动筛选器，其原理如图甲，放在水平轻质传送带上的油桃，经过装有压敏电阻R的检测区时，使R的阻值发生变化，其阻值随压力F变化的关系如图乙所示。电源电压不变，R0为定值电阻，当电路中电压表示数小于U0(U0为设定值)时，机械装置启动，将质量小的油桃推出传送带，实现自动筛选功能。下列说法中正确的是( )
A．当油桃随传送带一起向右匀速运动时，油桃受到向右的摩擦力
B．当检测区没有油桃时，电路中的电流最大
C．检测区油桃质量越大，电路中的总功率越大
D．检测区油桃质量越小，电压表的示数越大
3
．创新小组的同学们为学校食堂设计了一个可自动注水的储水池。如图是它的简化装置图，电源电压一定。控制电路中，RN为压敏电阻，其阻值随压力的变化而变化，R0为定值电阻。闭合开关S1、S2，当池中水位上升到一定高度时，触点分离，工作电路断开，注水装置自动停止注水；当池中水位下降到一定位置时，触点连接，工作电路接通，注水装置自动开始注水。下列分析正确的是( )
A．水位上升时，电磁铁磁性变弱
B．水位上升时，通过R0的电流变小
C．水位下降时，R0的电功率变大
D．水位下降时，RN的阻值会变大
4．如图所示的电路中，电源电压恒为18 V，纯电阻用电器R1标有“10 V 4 W”字样，滑动变阻器R2的规格为“200 Ω 1 A”，电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～15 V。在保证各电路元件安全使用的情况下，下列说法正确的是( )
A．电流表示数的最小值为0.08 A
B．电压表示数的变化范围为0～15 V
C．滑动变阻器阻值的变化范围为20～125 Ω
D．整个电路总功率的最大值为10.8 W
5．某科技创新小组设计的体重计电路原理图如图所示，其中电源电压恒为6 V，定值电阻R0为10 Ω，电压表量程为0～3 V，R是压敏电阻(阻值随平板受到的压力大小变化而变化)，R的阻值与平板受到压力F对应的部分数据如表，平板质量不计。下列说法中正确的是( )
压力F/N 0 60 200 500 900 1 500
压敏电阻R/Ω 30 25 20 15 10 5
A．体重计读数越大，R的阻值就越大
B．体重计读数越大，电路的总功率就越小
C．当电压表的值为2.4 V时，称得的体重为500 N
D．体重计能称量的最大值是1 500 N
6．某商场有甲、乙两种容积相同的电热水壶，甲标有“220 V 800 W”的字样，乙标有“220 V 1 500 W”的字样。若家庭电路的电压是220 V，室内插座的额定电流是5 A，用该插座给电热水壶供电，从安全用电的角度考虑，应选购________(选填“甲”或“乙”)电热水壶，选择的理由是_____________。
7．如图是小明测量小灯泡电功率的电路，小灯泡额定电压为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，________(选填“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。研究发现，通过灯丝的电流与其两端电压不成正比，原因是______________________________________________________________。
(4)在测量小灯泡电功率拓展实验过程中，电流表坏了，他们找来一只阻值合适的定值电阻R0，设计了如图丙所示电路图，操作步骤如下：
①断开S1，闭合S2，移动滑动变阻器滑片，使电压表示数等于小灯泡的额定电压U额；
②_____________________，断开S2，闭合S1，记下此时电压表示数为U；
则小灯泡额定功率表达式P额＝____________(用U额、U和R0表示)。
8．如图所示，电路中使用的是可调电压电源，电阻R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，小灯泡L标有“12 V 18 W”的字样(不考虑温度对小灯泡电阻的影响)。
(1)开关S1、S2、S3闭合，调节电源电压为6 V时，求电流表A的示数；
(2)开关S1、S2闭合，S3断开，调节电源电压为10 V时，求小灯泡L的实际发光功率；
(3)开关S1闭合，S2、S3断开，调节电源电压使小灯泡L正常发光时，求电路消耗的总功率。
9．在一次综合实践活动中，小明制作了一个简单的保温箱，其工作原理如图所示。热敏电阻R、定值电阻R0和电磁继电器组成保温箱的控制电路。热敏电阻R的阻值随温度的升高而减小。当箱内温度达到100 ℃时，电磁铁吸合衔铁，使触点A脱开触点B改与触点C接触；当箱内温度低于50 ℃时，电磁铁松开衔铁，触点A再次与触点B接触。当触点A先后与触点B、C接触时，电流表的示数分别为5 A和1 A。求：
(1)电阻R1和R2的阻值；
(2)保温箱加热时工作电路的功率；
(3)保温箱保温10 min工作电路消耗的电能。
10．如图所示的电路中，电源电压U＝10 V，R1＝5 Ω，R2＝20 Ω。只闭合S1时，电路中的工作电流是__________A；当只闭合S2时电路消耗功率为P，只闭合S1和S3时电路消耗的功率为P′，则两次功率之比P∶P′等于____________。
11．如图所示，电源电压不变，滑动变阻器的最大阻值为R，R1、R2为定值电阻，已知R∶R1∶R2＝1∶1∶2，当滑片P移动到a端时，闭合开关S1、S2，通过R1与R2的电流之比是__________；当滑片P移动到b端时，只闭合开关S2，通电1 min，R与R2产生的热量之比是__________。
12．如图甲所示电路，电源电压不变，L是额定电压为2.5 V的小灯泡，R为滑动变阻器。闭合开关，滑片P在某两点间移动的过程中，电流表A与电压表V1的示数变化关系如图乙所示。当电流表示数为0.2 A时，两电压表的示数相等，则电源电压为______V。小灯泡正常工作时的电流为____________A，此时滑动变阻器接入电路的阻值为______Ω，电路的总功率为____________W。
【压轴拔高】
1．如图，电源电压不变，定值电阻R1＝20 Ω，小灯泡L标有“8 V 4 W”字样(灯丝电阻不变)，电流表量程为0～3 A。当只闭合开关S，滑动变阻器R2的滑片P从b端滑动到某一位置时，变阻器连入电路中的阻值减小了16 Ω，电流表示数增大了0.2 A，此时小灯泡恰好正常发光。在保证电路安全的情况下，都正确且无漏选的一组是( )
①电源电压为12 V
②R2的最大阻值为24 Ω
③开关都闭合时，R2的最大功率为28.8 W
④在电流表有示数的情况下，电路消耗的总功率最小值为3.6 W
A．①② B．①②④
C．①③④ D．①②③④
2．如图甲所示，电源电压恒定，定值电阻 R0的阻值为8 Ω。将滑动变阻器的滑片从a滑到中点的过程中，电压表示数U与电流表示数I
之间的关系图像如图乙所示。滑动变阻器R最大阻值为______Ω，电源电压为________V。
3．图甲为市面上的某款电热毛巾架，额定电压220 V，简化的工作电路如图乙，该毛巾架通过智能系统实现加热、保温挡自动切换，图丙为该毛巾架在正常工作30分钟内功率的变化情况。完成下列问题：
(1)加热状态下，毛巾架正常工作时的电流为多大？
(2)分析计算图乙电路中定值电阻R0、R1的阻值各为多少欧？
(3)毛巾架正常工作30分钟总共消耗多少电能？
4
．小君为了知道家中电饭锅(图甲)的耗电情况，将电饭锅接入图乙所示的功率计量插座，测量其工作时的电流、电压和消耗的电能。已知电饭锅的额定电压为220 V，电路如图丙所示，S2为温控开关，盛有米和水的锅放在发热盘R1上，限流电阻R2的发热不能被利用。某次测量得到煮饭和保温的数据如表所示，不计温度对电阻的影响和散失的热量。
电压/V 电流/A 消耗电能/度
煮饭 198 3.6 0.297
保温 198 0.3
(1)电阻R1的阻值及煮饭时间是多少？
(2)电阻R2的阻值及保温时发热盘的功率是多少？
(3)小君认为电饭锅煮饭时实际功率比额定功率小，更省电。你是否赞同他的说法？说明你的理由。
参考答案
【基础过关】
1．C 2.AC 3．D 4.D 5.D 6.B 7.B 8.D 9.D 10.B 11.C
12. 1 210 2.7 13. 2 022.6 热 500
14．6 30 180
15．(1)断开 (2)B (3)0.24 0.6 (4)左 (5)A
16．(1)电流越大 (2)C
(3)如图所示
电路中电流太小(或电源电压太低) 将100 Ω的电阻丝换为阻值更小的电阻丝(或增大电源电压)
17．解：(1)小灯泡正常发光时的电流：
I额＝＝＝0.5 A，
小灯泡的电阻：R灯＝＝＝12 Ω。
(2)小灯泡正常发光时，电路总电阻：
R 总＝＝＝16 Ω，
滑动变阻器连入电路中的电阻：
R滑＝R总－R灯＝16 Ω－12 Ω＝4 Ω，
电路消耗的总功率：P总＝U总I额＝8 V×0.5 A＝4 W。
18．不变 变小 19. 6 变大 不变 2.4
【能力提升】
1．A 2.C 3.D 4.C 5.C
6．甲 乙的额定电流大于插座的额定电流
7．(1)如图所示
(2)小芳 (3)0.625 小灯泡灯丝的阻值随温度的变化而变化
(4)②保持滑动变阻器滑片位置不变 ×U额
8．解：(1)小灯泡的电阻：
RL＝＝2＝8 Ω，
由电路图可知，开关S1、S2、S3闭合时，电阻R1被短路，R2与小灯泡L并联，电流表A测干路电流，由并联电路电流规律可知，电流表A的示数：
IA＝I2＋IL＝＋＝＋＝1 A＋0.75 A＝1.75 A。
(2)由电路图可知，开关S1、S2闭合，S3断开时，为小灯泡L的简单电路，由P＝可知，小灯泡L的实际发光功率：
P实＝＝＝12.5 W。
(3)由电路图可知，开关S1闭合，S2、S3断开时，R1与小灯泡L串联，小灯泡L正常发光时，通过电路的电流：
I＝＝＝1.5 A，
由串联电路电压规律可知，电源电压：U′＝U1＋U额＝IR1＋UL＝1.5 A×3 Ω＋12 V＝16.5 V，
由P＝UI可知，电路消耗的总功率：
P总＝U′I＝16.5 V×1.5 A＝24.75 W。
9．解：(1)当触点A与触点B接触时，R2被短路，此时只有R1连接在电路中，保温箱处于加热状态，电阻R1的阻值：R1＝＝＝44 Ω。
当触点A与触点C接触时，R1和R2串联，此时保温箱处于保温状态，电路的总电阻：
R总＝＝＝220 Ω，
由串联电路中电阻的规律可知，R2的阻值：
R2＝R总－R1＝220 Ω－44 Ω＝176 Ω。
(2)保温箱加热时工作电路的功率：
P＝UI1＝220 V×5 A＝1 100 W。
(3)保温箱保温10 min工作电路消耗的电能：
W＝UIt＝220 V×1 A×10×60 s＝1.32×105 J。
0.5 4∶25
11. 2∶1 1∶2
12．3 0.25 2 0.75
【压轴拔高】
1．D 2.8 12
解：(1)加热状态下，毛巾架正常工作时的电流：I加热＝＝＝2 A。
(2)由图乙可知，开关S、S1都闭合时，电路为R0的简单电路，电热毛巾架处于加热状态，由P＝可得，R0的阻值：R0＝＝＝110 Ω；
当开关S闭合，S1断开时，R1与R0串联，电热毛巾架处于保温状态，此时电路的总电阻：
R总＝＝＝605 Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电阻R1的阻值：
R1＝R总－R0＝605 Ω－110 Ω＝495 Ω。
(3)由P＝可得，该毛巾架正常工作30分钟消耗的电能：
W＝Pt＝440 W×10×60 s＋80W×(30－10)×60 s＝3.6×105 J。
4．解：(1)根据图丙可知，当S1、S2都闭合时，只有R1接入电路，为煮饭挡；当S1闭合、S2断开时，R1和R2串联接入电路，为保温挡。
R1的阻值：R1＝＝＝55 Ω；
由W＝UIt可知，煮饭时间：
t＝＝＝1 500 s。
(2)保温时的总电阻：R总＝＝＝660 Ω，
所以R2的阻值：R2＝R总－R1＝660 Ω－55 Ω＝605 Ω；
此时，发热盘的实际功率：
P1实＝I保2R1＝(0.3 A)2×55 Ω＝4.95 W。
(3)不赞同，因为煮熟同一锅饭需要的能量是一定的，不会省电。
