第十五章电功和电热单元练习
一、单选题
1．下列做法中符合安全用电原则的是（ ）
A．使用测电笔时，手不要接触笔尾的金属体 B．三脚插头上与用电器金属外壳相连的脚必须连接接地线
C．人只有接触带电体才可以发生触电 D．家庭电路中可用铁丝代替保险丝
2．如图所示电路中，电源电压保持不变，闭合开关，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，下列说法正确的是（ ）
A．电压表示数变大 B．电流表示数变大
C．小灯泡亮度变亮 D．电路总功率变大
3．如图所示是常用的接线板，闭合开关后指示灯发光，插座供电，若指示灯损坏，闭合开关后插座仍能供电，以两孔插座为例，接线板内部线路及其与家庭电路的连接正确的是（ ）
A． B．
C． D．
4．现有“6V 3W”的灯泡L1和“6V 6W”的灯泡L2，将他们接入电路中，不考虑灯丝电阻的变化．下列关于两只灯泡的说法正确的是（ ）
A．串联后接到12V电源的两端，两灯均能正常发光
B．串联工作时，L1和L2两端的电压之比为1:2
C．并联工作时，L1和L2中的电流之比为2:1
D．并联工作时，L1和L2的功率之比为1:2
5．如图所示，①②③④为探究物理规律的四个实验及对应为物理规律的应用实例。其中对应关系不正确的是（ ）
①利用内能做功 ②异种电荷相互吸引 ③导体电阻与长度的关系 ④电流的热效应
A．内燃机 B．验电器 C．滑动变阻器 D．电水壶
A．A B．B C．C D．D
6．将规格都是“ ”的一台榨汁机、一台电风扇和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间，则下列说法正确的是（ ）
A．榨汁机产生的热量最多
B．电风扇产生的热量最多
C．电热毯产生的热量最多
D．三者产生的热量一样多
7．对生活中物理量的认识，下列数据最接近实际的是（ ）
A．一节新电池的电压为2V
B．家用空调正常工作时的电流约为1A
C．中学生正常骑自行车的功率约为70W
D．捡起掉在地上的物理书放在课桌上所做的功是20J
8．标有“6V 1.5W”的小灯泡，通过它的电流随两端电压变化的关系如图所示，若把这样的三只灯泡串联起来，接在12V的电源两端，灯泡的电阻及实际功率约为:
A．24Ω 0.67W B．20Ω 0.8W C．24Ω 0.96W D．20Ω 0.67W
9．灯L1标有“220V；200W”、灯L2标有“220V；40W”，两灯泡串联后接入380V的电路中，下列说法正确的是（ ）
A．L1烧毁 B．L2烧毁
C．L1、L2均烧毁 D．L1 、L2均安全
10．如图所示，是郑龙同学记录家里一周内的用电情况，下列说法中正确的是（ ）
A．周一白天用电比傍晚多 B．周四夜晚用电比周五夜晚多
C．每天的用电高峰在傍晚 D．周三傍晚用电2kW·h
二、多选题
11．如图所示电路中，R是定值电阻，灯L1、L2分别标有“8V 8W”和“6V 9W”，电源电压恒为6V不变。只闭合开关S3时，电路消耗总功率为3W。当开关都闭合时（忽略灯丝电阻变化），下列说法中正确的是（ ）
A．定值电阻R的阻值为10Ω
B．灯L1的实际功率为4.5W
C．灯L2的实际功率为9W
D．电路的总功率为9W
12．如图所示的电路，电源电压不变，为定值电阻，电压表与电流表均完好，下列说法正确的是（ ）
A．滑片在最左端，同时闭合S、S1、S2，R1与两端电压相等
B．滑片在最左端，同时闭合S、S1、S2，电路总功率最大
C．滑片在最右端，同时闭合S、S1，向左移动滑片，电压表示数不变
D．滑片在最右端，同时闭合S、S2，向左移动滑片，与示数相等
三、填空题
13．某电压力锅额定电压为220V，加热功率为1100W，保温功率为100W．
(1)在使用电压力锅时，应选用 线插座，其在加热状态下发热体的电阻为 Ω；
(2)压力锅易将食物煮熟的原因是通过增大锅内气压使水的沸点 ．若将质量2kg、初温为20℃的水加热至120℃,水吸收的热量为 J．〔c水=4.2×103J/（kg·℃）〕
14．(1)目前我国许多城市开始进行PM2.5的环境监测，PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5 （填长度单位）的颗粒物，也称之为可入肺颗粒物。可入肺颗粒主要是汽车排放的尾气产生的，将机械能转化为内能的是汽油机的 冲程。 现象表明分子间有间隙，也表明分子在不停地无规则运动；
(2)一台柴油机飞轮的转速为2 400 r/min，则在1 s内，柴油机完成 个冲程；对外做功的次数是 次；
(3)小丽同学家电饭煲上的铭牌模糊不清，她想利用标有“3 000 revs/（kW·h）”字样的电能表测量电饭煲的功率。她断开家中的其他用电器，只将电饭煲接入电路，测得电能表在1 min内转了50圈，则电饭煲的功率是 W。
15．灯发光的颜色与两端电压之间的关系如下表所示。小美用一个150Ω的电阻R1与灯串联，接在电压为6V的电源上，成功的让灯发出了蓝光，如图所示。则灯的实际功率是 W。在电源电压不变的情况下，请你写出一个让灯发出不同色光的方法。你的方法是 。
灯两端电压/V 2 2.4 3
发光的颜色 红 绿 蓝
16．电热水壶与煤气炉是家庭常用的两种加热装置，在学习了“热机效率”后，某实验小组针对电热水壶与煤气炉的加热效率与使用成本进行了实验。实验小组使用煤气炉与电热水壶分别将500g初温为的水加热到沸腾（一个标准大气压下），用燃气表测量了所消耗的煤气的体积，用电能表（如图）单独测量了电热水壶消耗的电能。记录相关数据如图所示。[水的比热容）、酒精的热值为]
电热水壶 煤气炉
型号 型号 型燃气灶
加热时间 加热时间
电能表指示灯闪烁次数 40次 消耗煤气
电价 0.67元/ 煤气价格 20元/
（1）该电能表所接电路的最大总功率为 W；
（2）热水壶中的水升温过程中吸收热量为 J。利用电能表的相关测量结果可得到热水壶消耗电能为 ，电热水壶的效率为 ；
（3）经过计算可以发现电热水壶的实际功率 （选填“大于”、“小于”或“等于”）1400W；
（4）从使用成本上考虑，使用 更划算。
17．如图所示的电路中，电源电压恒定，R2=10Ω。当S闭合、S1断开时电流表示数变为0.3A；当S、S1都闭合时，电流表示数为0.4A；则10min电流通过电阻R1产生的热量为 焦耳。
18．现有“220V 100W”的电灯泡一只，它的额定电流为 A，将它接在电压为“110V”的电路中，实际功率为 W。（灯丝电阻不随温度改变而变化）
四、作图题
19．（1）如图所示， S'为发光点 S 在平面镜MN 中所成的像， 请在图中画出发光点 S的位置，并画出一条由 S 点发出， 经平面镜反射后通过 P 点的光线；
（2）如图甲所示是科技馆的“磁悬浮地球仪”，图乙是其简化图。请你在图乙中画出地球仪的受力情况；
（3）如图甲所示是新款带 LED 指示灯的开关，现用该开关控制一盏节能灯。已知开关断开时，指示灯不亮，灯泡不工作；开关闭合时，指示灯亮，灯泡正常工作；如果指示灯损坏，开关闭合时灯泡仍能正常工作。请在图乙中画出符合要求的电路。
五、实验题
20．某实验小组在探究“小灯泡发光时的亮度与其电功率的关系”实验中，所用电源的电压时8V，小灯泡的额定电压时5V，小灯泡两端允许加的最大电压为小灯泡额定电压的1.2倍．
(1)请将图中的实验电路连接完整．
( )
(2)正确连接电路后，将变阻器的滑片滑到阻值最大端．闭合开关，发现两表示数都较小．此时将变阻器的滑片向阻值最小端缓慢滑动，同时观察两表示数．那么观察电流表示的目的是 ．
(3)画出实验表格．
( )
(4)如果某次实验电压选0.5V，可能会对实验产生什么影响？ ．
21．在测量小灯泡电功率的实验中，电源电压为4.5V，小灯泡的额定电压为2.5V，小灯泡正常发光时的电阻约为10Ω。
（1）用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。要求：当滑动变阻器的滑片向左移动时，其接入电路的电阻变大，连线不得交叉；
（2）小金闭合开关，移动滑片P到某一位置时，电压表示数如图乙所示，若她想测量小灯泡的额定功率，接下来的操作是 ；
（3）小金继续移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I-U关系图像，根据图像信息，小灯泡的额定功率是 W。
六、综合题
22．如图1是家庭电路的一部分。
(1)请用笔画线，将图中的台灯、开关和插座按照安全用电的原则接入家庭电路中，要求：S1(旋转开关)单独控制台灯，S2单独控制插座；
( )
(2)台灯的灯泡标着“220V 44W”，闭合开关，求：
①灯泡正常发光时电阻是 ？
②调节旋转开关，测得当灯两端的电压为110V时，灯的实际功率为12.1W，求此时通过灯的电流是 ？通电200s灯消耗的电能是 ？
(3)关闭其他用电器，单独接入电热水壶(具体参数见下面表格)工作6min，此过程中如图2所示的电能表一共闪了250次，求电热水壶这段时间内消耗的电能是 ？
电热水壶型号 额定电压 额定功率
HX--201306 220V 1200
23．小科同学家有一种新型插座如图甲，能即时显示用电器的工作电压和所耗电费等，插座本身消耗电能由内部电池提供．如图乙为电火锅的铭牌．周六晚餐吃火锅时，小科同学将电火锅单调插在该插座上，这时插座屏幕显示如图丙；用加热档加热一段时间后，屏幕显示如图丁．（电费单价：0.5元/千瓦时；忽略温度对电阻的影响；本次使用电火锅时，假设其两端电压不变．）请回答：
（1）晚餐时家中照明电路的实际电压是 伏；
（2）请从两个角度计算电火锅加热的实际电功率 ．
参考答案：
1．B
【详解】A、使用测电笔辨别火线和零线时，用手接触笔尾金属体，笔尖接触电线，氖管发光，表明检测的是火线，故A错误；
B、用电器的金属外壳应通过三脚插头与大地相连，以防止触电事故的发生，故B正确；
C、高压带电体只要人靠近就有触电危险，故C错误；
D、用铜丝或铁丝代替保险丝，当电路中的电流过大时，不能自动切断电路，起不到保险的作用，故D错误．
故选B．
2．A
【详解】AB．由电路图知，L与R串联，电流表测电路中电流，电压表测R两端电压，闭合开关，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，电路的总电阻变大，电源电压不变，由可知，电路中电流变小，电流表示数变小；由串联电路的分压原理知，滑动变阻器分得电压变大，电压表示数变大，故A正确，B错误；
C．电路中的电流变小，由P=I2R可得，小灯泡的功率变小，从而小灯泡亮度变暗，故C错误；
D．由P=UI可知电路总功率变小，故D错误。
故选A。
3．A
【详解】由题意可知，插线板上的指示灯在开关闭合时会发光，插孔正常通电，说明开关同时控制灯泡和插座，灯泡和插座之间可能是串联，也可能是并联，如果两者并联，开关应该在干路上；如果指示灯损坏，开关闭合时插孔也能正常通电，说明灯泡和插座之间是并联的，开关接在灯泡、插座和火线之间控制火线使用更安全，故A正确，BCD错误。
故选A。
4．D
【详解】A．由于两个灯泡的规格不同，在串联到电路中时所分的电压不同，因此串联后接到12V电源的两端时，两灯均不能正常发光，故A错；
B．L1和L2的电阻分别为12Ω和6Ω，串联时，电流相等，电压与电阻成正比等于2：1，故B错；
C．当两灯泡并联时，电压相等，电流与电阻成反比为1：2，故C错；
D．并联时，电功率之比等于电流之比为1：2，故D正确；
应选D。
5．B
【详解】A．内燃机是利用内能做功的机械，将内能转化为机械能，故A正确，不符合题意；
B．验电器的原理是同种电荷相互排斥，故B错误，符合题意；
C．滑动变阻器的原理是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻大小，故C正确，不符合题意；
D．电热水壶是通过电流的热效应工作，将电能转化为内能，故D正确，不符合题意。
故选B。
6．C
【详解】接在家庭电路中，U=220V，三种用电器的实际功率：P实=P额=180W，又W=Pt，用电器工作时间t相等，三种用电器消耗的电能相同，榨汁机与电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，产生的热量很小，电热毯工作时电热丝产生热量，把电能全部转化为热量，所以产生热量最多的是电热毯，故C符合题意
7．C
【详解】A．根据电压的知识可知，一节新电池的电压为1.5V，故A不符合题意；
B．家用空调功率约为1200W，通过它的电流
故B不符合题意；
C．人骑自行车时1s大约做功70J，所以功率接近
故C符合题意；
D．一本物理课本的质量大约是0.25kg，重力
课桌大约0.8m高，捡起掉在地上的物理书放在课桌上所做的功是
故D不符合题意。
故选C。
8．B
【详解】分析图像可知：灯泡的电阻会随电压、电流的不同发生变化，因此解决此类问题只能从图像入手分析．三只完全相同的灯泡串联，灯泡的电阻相等，通过的电流相等，根据欧姆定律可知，三只灯泡两端的电压相等，把这种规格的三只灯泡串联接在１２V的电源两端，每只灯泡两端的电压都为４V，从图像上可以看出，当电压是４Ｖ时，通过灯泡的士电流为0.２A，
所以每只灯泡的实际电阻：
每只灯泡的实际功率：P=UI=４V×0.２A=0.8W．故选B．
9．B
【详解】由电功率P=UI的推导式可算出L1 和L2的电阻
两灯泡串联，电路中的总电阻为
R＝R1+R2＝242Ω+1210Ω＝1452Ω
电路中的电流为
I＝＝≈0.26A
灯泡L1两端的电压为
U1＝IR1＝0.26A×242Ω=63V
灯泡L2两端的电压为
U2＝U﹣U1＝380V﹣63V=317V
灯泡L2两端的电压远大于它的额定电压220V，所以将会烧坏的是灯泡L2，故B正确，ACD错误。
故选B。
10．D
【详解】看图分析，周一傍晚比白天用电多，所以A选项是错误的，从周四、周五的用电情况来看，周五夜晚用电比周四夜晚多，所以B选项是错误的，周一、周二、周三、周四、周日的用电高峰在傍晚，而周五、周六的用电高峰在夜晚，所以C选项是错误的，周三傍晚用电是2kW h，故答案选D.
11．BD
【详解】忽略灯丝电阻变化，灯L1、L2分别标有“8V 8W”和“6V 9W”，可知两灯电阻分别为
只闭合开关S3时，电阻与灯泡L2串联在电路中，电路消耗总功率为3W，则
则定值电阻R的阻值为
当开关都闭合时，灯泡L2短路，灯L2的实际功率为0W，电阻与灯L1并联，灯L1的实际功率为
电路的总功率为
故选BD。
12．ABD
【详解】AB．滑片在最左端，滑动变阻器接入电路的电阻为0，同时闭合S、S1、S2，R1、R2并联，由并联电路电压的规律可知R1与两端电压相等，闭合开关S、S1时，滑动变阻器与R1串联；只闭合开关S、S2时，滑动变阻器与R2串联，由串并联电路电阻的关系可知，滑片在最左端，同时闭合S、S1、S2，电路的总电阻最小，由可知电路总功率最大，故AB正确；
C．滑片在最右端，同时闭合S、S1，滑动变阻器与R1串联，滑动变阻器的电阻全部连入电路，电压表测量R1两端的电压，向左移动滑片，变阻器连入电路的电阻减小，电路的总电阻减小，由可知电路中的电流增大，由U=IR可知R1两端的电压增大，电压表的示数增大，故C错误；
D．只闭合开关S、S2时，滑动变阻器与R2串联，滑动变阻器滑片在最右端时，滑动变阻器的电阻全部连入电路，两个电流表测量电路中的电流，向左移动滑片，变阻器连入电路的电阻减小，电路的总电阻减小，由可知电路中的电流增大，由串联电路电流的规律可知，与示数相等，故D正确。
故选ABD。
13． 三 44 升高 8.4×105
【详解】试题分析：（1）由于电压力锅有金属外壳，所以应使用三孔插座，加热状态下发热体的电阻为R=U2/P=(220)2/1100W=44Ω；（2）水的沸点随气压的升高而增大，所以增大锅内的气压能提高水的沸点；水吸收的热量为Q=cm（t-t0)=4.2×103J/（kg·℃）×2kg×100℃=8.4×105J．
【考点定位】电热的计算
14． μm 压缩 扩散 80 20 1000
【详解】(1)[1][2][3] PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5μm的颗粒物，也称之为可入肺颗粒物。汽油机一个工作循环，完成4个冲程，将机械能转化为内能的是汽油机的压缩冲程。不同物质相互接触时，彼此进入对方的现象叫扩散，扩散现象表明分子间有间隙，也表明分子在不停地无规则运动。
(2)[4][5]柴油机一个工作循环，完成4个冲程，活塞往返2次，飞轮转动2周，燃气对外做功1次，若柴油机的飞轮转速是2400r/min，则每秒钟转速为40r/s，每秒完成20个工作循环，做功20次，共完成80个冲程
(3)[6]电能表转盘转动50转消耗电能
电饭煲的功率
15． 0.06 串联一个滑动变阻器
【详解】[1]根据表格，当灯泡发蓝光时，两端电压为3V，根据串联电路电压的规律可得R1两端电压为
此时电路中电流为
灯的实际功率为
[2]由于灯泡两端电压改变时，发光颜色跟着改变，所以可以在电路中串联一个滑动变阻器，通过滑动变阻器改变灯泡两端电压，从而改变灯光的颜色。
16． 8800 1.575×105 0.05 87.5% 小于 电热水壶
【详解】（1）[1]该电能表所接电路的最大总功率
P=UI=220V×40A=8800W
（2）[2]一个标准大气压下水的沸点为100℃，水吸收的热量
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×0.5kg×(100℃-25℃)=1.575×105J
[3]热水壶消耗电能
[4]电热水壶的效率
（3）[5]电热水壶的实际功率
（4）[6]电热水壶烧水的费用
0.05kW·h×0.67元/kW·h=0.0335元
煤气炉烧开这些水的费用
0.004m3×20元/m3=0.08元
0.0335元<0.08元
所以从使用成本上考虑，使用电热水壶更划算。
17．180
【详解】由图可知，当S闭合、S1断开时，只有R1工作，电流表测量通过R1的电流；当S、S1都闭合时，R1、R2并联，电流表测量干路电流；根据并联电路的电流特点可知，通过R2的电流
I2=I-I1=0.4A-0.3A=0.1A
由欧姆定律可知，R2两端的电压
U2=I2R2=0.1A×10Ω=1V
根据并联电路的电压特点可知，R1两端的电压
U1=U2=1V
10min电流通过电阻R1产生的热量
Q=W=U1I1t=1V×0.3A×10×60s=180J
18． 0.45 25
【详解】[1]由功率公式P=UI变形可得灯泡的额定电流
[2]由功率公式变形可得小灯泡的电阻
由于灯泡的阻值不变，当灯泡接在电压为“110V”的电路中，灯泡的实际功率
19．（1）；（2）；（3）
【详解】(1)根据平面镜成像的特点可知，物与像关于平面镜对称，先作出S’的对称点S，连接点P和S’，与平面镜的交点即为发生发射的点，连接反射点与点S，作出入射光线如图所示
。
(2)由图像可知，该磁悬浮地球仪处于静止状态，受到竖直向下的重力和竖直向上的磁力，这两个力大小相等，合力为零，如图所示
。
(3)由题意可知，灯泡与指示灯同时工作且互不影响，则灯泡与指示灯并联，因为指示灯损坏时不影响灯泡工作，为了保护电路，则指示灯与保护电阻串联，连接时，开关要靠近火线，且灯的螺旋套接零线，所以，连接电路如图所示：
。
20． 确定电流表的量程 见解析 小灯泡可能不发光
【详解】（1）小灯泡的额定电压是5V，故电压表的量程为0～15V，且与灯泡并联，滑动变阻器按一上一下的原则与电流表串联即可，如下图所示：
（2）电流表开始选择的是大量程，缓慢将滑动变阻器的滑片从阻值最大端移到另一端，观察电流表的示数变化是为了确定电流表应该用哪个量程．
（3）实验记录表格如下表所示．
实验次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W 小灯泡的亮度
1
2
3
（4）当实验电压为0.5V，远远小于了灯泡的额定电压5V，因此小灯泡可能不发光．
21． 向右移动滑片P，使电压表示数为2.5V 0.5
【详解】[1]由欧姆定律公式
得出小灯泡的额定电流约为
故小灯泡的额定电流I额<0.6A，电流表量程应选0~0.6A，电流表接线柱选择0.6A，与小灯泡串联，故电流表标有0.6A接线柱应与小灯泡左侧接线柱连接。题中要求当滑动变阻器的滑片向左移动时，其接入电路的电阻变大，因此滑动变阻器的滑片向左移动时接入电路中的电阻丝应增加，并且应一上一下的接，故接线柱B与开关右侧连接。如图所示：
[2]小金闭合开关，移动滑片P到某一位置时，电压表示数如图乙所示为2.2V，小于小灯泡的额定电压为2.5V，若她想测量小灯泡的额定功率，应使小灯泡达到额定电压2.5V，因此需要增大小灯泡两端电压，根据欧姆定律
推出
故应增大电路中的电流，又因电路中电流为
电路中总电压和小灯泡电阻R不变，因此应降低滑动变阻器阻值，故接下来的操作是向右移动滑片P，使电压表示数为2.5V。
[3]根据图丙所示的I-U关系图像可知，小灯泡达到额定电压为2.5V时，电路中电流为0.2A，由功率公式
可知，小灯泡的额定功率为
故小灯泡的额定功率为0.5W。
22． 1100Ω 0.11A 2420J 0.1kW h
【详解】(1)[1]据题目可知，S1单独控制台灯，此时变阻器必须与台灯串联，故台灯、变阻器、S1串联，火线进入开关，零线直接接入灯泡的螺旋套；S2为单独控制插座的开关，则S2应与插座串联，三孔插座的接法：上孔接地线；左孔接零线；右孔接火线。如下图：
(2)①[2]由P=可得，灯泡正常发光时的电阻
RL===1100Ω
灯泡正常发光时的电阻为1100Ω。
②[3]由P=UI可得，此时通过灯的电流
I实===0.11A
此时通过灯的电流为0.11A。
[4]通电200s灯消耗的电能
W=P实t=12.1W200s=2420J
消耗的电能为2420J。
(3)[5]电能表闪了250次，电热水壶消耗的电能
W′=kW h=0.1 kW h
电热水壶这段时间内消耗的电能是0.1kW h。
答：(1)如图：；
(2)①灯泡正常发光时的电阻为1100Ω；②通电200s灯消耗的电能是2420J；
(3)电热水壶这段时间内消耗的电能是0.1 kW h。
23． 200 1000W
【详解】试题分析：（1）由图丙可知，晚餐时家中照明电路的实际电压是200V；
（2）方法一：
由图丙和图丁可知，电费为0.25元，则消耗的电能： ，
电火锅工作的时间：t=18：40﹣18：10=30min=0.5h，
电火锅加热的实际电功率：；
方法二：
由可得，电火锅的电阻：，
U实=200V时的实际功率：．
考点：实际功率的计算 电能的计算
