第十八章 电功率(90分钟 90分)
一、选择题:本题共8个小题,每小题3分,共24分。第1~6题为单项选择题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。第7、8题为多项选择题,在每小题给出的四个选项中,至少有两项是符合题目要求的,全选对得3分,选对但不全的得1分,选错或不选得0分。
1.我国特高压输电技术处于世界领先水平。电力部门在输电线的材料、工艺等方面刻苦攻关,在降低电能损耗上不断出新绩,这是因为提高了输电导线的 (B)
A.温度 B.导电性 C.弹性 D.惯性
2.智能手机在现代生活中的作用越来越重要,频繁使用会导致它的电能消耗得很快,当手机“电量”所剩无几时,通常可以将其设置成“省电模式”来延长使用时间,这是通过以下哪种方式实现的 (B)
A.降低散热能力 B.减小总功率
C.增大电池电压 D.增大电流
3.如图所示,甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水,先后将两个电阻R1和R2以并联和串联的方式分别放入甲、乙、丙、丁容器中,其中R1>R2,若通电时间相同,则这四个容器中的水温从低到高的顺序是 (B)
A.甲、乙、丙、丁 B.丁、丙、甲、乙
C.丙、丁、乙、甲 D.甲、乙、丁、丙
4.一块手机用的锂电池,上面标明电压为3.7 V,容量为1 000 mA·h,它充满电后,存储的电能大约是 (D)
A.3.7 J B.3.7×103 J
C.3.7 kW·h D.1.3×104 J
5.灯泡L1、L2分别标有“220 V 100 W”“220 V 40 W”的字样,将它们接入220 V的电路中,则 (A)
A.L1、L2并联时,L1比L2亮 B.L1、L2并联时,亮度相同
C.L1、L2串联时,L1比L2亮 D.L1、L2串联时,亮度相同
6.如图所示电路的电源电压为6 V,开关都闭合时两灯泡均正常发光,灯泡L2的阻值为20 Ω,电流表A1的示数为0.2 A。下列判断正确的是(C)
A.两灯泡的亮度一定相同
B.断开S2时灯泡L1变亮
C.电流表A2的示数为0.5 A
D.灯泡L2的额定功率为3 W
7.(多选)额定电压均为6 V的甲、乙两灯,I-U图线如图所示,下列说法正确的
是 ( B、C )
A.甲、乙两灯的电阻均随电压增大而减小
B.甲、乙两灯的额定功率之比为2∶1
C.甲、乙两灯串联接在电压为8 V的电源两端时,实际功率之比为1∶3
D.甲、乙两灯并联接在电压为2 V的电源两端时,电阻之比为3∶2
8.(多选)如图所示电路电源两端电压为4.5 V并保持不变,定值电阻R1的阻值为
5 Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为20 Ω,电流表量程0~0.6 A,电压表量程0~3 V。当开关S闭合,滑动变阻器的滑片P由b端向a端移动过程中,下列说法正确的
是 ( A、B、D )
A.电流表、电压表的示数变大
B.电压表与电流表的比值不变
C.滑动变阻器R阻值最小为0
D.电路消耗的最大总功率2.7 W
二、填空题:本题共4个小题,每空2分,共10分。
9.在如图所示的电路中,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,则通电1 min,该电路消耗的总电能为 180 J。
10.如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S后,标有“6 V 3 W”的小灯泡恰好正常发光,此时电流表的示数为0.8 A,则电阻R消耗的电功率为 1.8 W 。
11.如图所示是小明家的电能表,小明让他家的某用电器单独工作15 min,这段时间内电能表的转盘刚好转了300转,则这个用电器的实际功率为 800 W。
12.如图所示的电路,电源电压保持不变,电阻R1=10 Ω,R2=20 Ω,若开关S1、S2断开,S闭合,电流表示数为0.2 A,则电源电压是 6 V,若S、S1、S2都闭合时,电流表示数为0.9 A,则电阻R3消耗的功率是 1.8 W。
三、作图题:本题共3个小题,每小题2分,共6分。
13.如图是测量小灯泡(2.5 V 0.3 A)电功率的电路,请你把实物电路连接完整。
答:
14.某实验小组用伏安法测量小灯泡的额定功率,已知电源电压恒为6 V不变,待测灯泡的额定电压为3.8 V,如果电压表0~15 V量程损坏而只能使用0~3 V量程。请在如图方框内用电路图说明怎样利用原有器材测定灯泡的额定功率。(并标明此时电压表的示数)
15.热敏电阻是一种阻值随温度变化而变化的电子元件。如图所示是某用电器的部分电路,R1是热敏电阻,R2是阻值为20 Ω的定值电阻,串联电路两端的总电压是18 V。电路中电流与热敏电阻感知的温度对应关系如表所示,请画出热敏电阻的功率P随温度t变化关系的图象。(用一条平滑的曲线表示)
温度t/℃ 10 20 40 60
电流I/A 0.1 0.2 0.3 0.4
答:
四、简答题:本题共2个小题,每小题3分,共6分。
16.小明发现:家中的一台电热水器使用800 W功率工作一段时间后,热水器的电源线温度与室温无差异,而使用3 000 W功率工作相同时间后,电源线温度明显升高,请你解释上述两次电源线温度不同的原因。(可借助相关公式分析说明)
答:由于电热水器和电源线串联,根据串联电路中电流处处相等可知,通过电热水器和电源线的电流相等,因为3 000 W电热水器的功率大于800 W电热水器的功率,根据P=UI可知,在电源电压一定时,使用3 000 W功率的电热水器通过电源线的电流较大;再根据Q=I2Rt可知,当电源线的电阻和通电时间一定时,使用
3 000 W功率的电热水器电源线产生的热量较多,故其温度明显升高。
17.学习电学知识后,爸爸拿出家中曾经用过的电炉子,给小明讲解,电炉子的电热丝用的时间较长时会变细,所以电炉子实际功率会变小。请问爸爸的观点“电炉子的电热丝变细后电炉子实际功率变小”是否正确 请你用所学的物理知识解释电炉子的电热丝变细后实际功率变化的原因。
答:正确。电炉子的电热丝变细后,横截面积变小,长度、材料不变,导致电热丝的电阻变大,而电热丝两端的电压不变,根据公式P=UI=可知,电热丝的实际功率会变小;因此爸爸的观点“电炉子的电热丝变细后电炉子实际功率变小”是正确的。
五、实验与科学探究题:本题共3个小题,第18题8分,第19题10分,第20题10分,共28分。温馨提示:以下试题文字较多,请耐心、仔细读题,相信你能答好题!
18.在“测量小灯泡的额定功率”实验中,小灯泡上标有“2.5 V”字样。
(1)图甲中有一根导线多余导致电路错误,请在这根导线上打“×”。
答:
(2)改正电路错误后,在闭合开关前,应将图甲中滑动变阻器的滑片调至 B 端。(选填“A”或“B”)
(3)闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表有示数。接下来应进行的操作是 C 。
A.更换小灯泡 B.检查电路是否断路
C.移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光
(4)当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,小灯泡的额定功率为
0.75 W。
19.某学习小组在老师的指导下,探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关。他们用的实验器材如图所示,两个透明容器中密封着等量空气,U形管中液面最初相平,两个密闭容器中接入电热丝R1、R2,右边容器上方接入电热丝R3,在通电时间相同的情况下,观察两个U形管中液面高度的变化。
(1)本实验是根据 气体 (选填“气体”或“液体”)的热胀冷缩来反映电流产生的热量多少。
(2)已知R1=10 Ω,R3=6 Ω,为了研究导体产生的热量与电流的关系,则R2= 10 Ω。通电一定时间,观察到 甲 (选填“甲”或“乙”)容器U形管的液面高度差较大。由此得到的结论是: 在电阻和通电时间相同时,电流越大 ,导体产生的热量越多。
(3)若将并联的两根电热丝R3和R2都放入右边密闭容器中,则可研究导体产生的热量与 电阻 的关系。
20.张华同学采用如图甲所示的电路图测量额定电压为2.5 V的小灯泡的额定功率,电源电压恒为3 V。
(1)连接电路时,开关应处于 断开 状态;
(2)闭合开关后,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡始终不发光且电压表的示数为0,电流表有示数,产生这一现象的原因是 A ;
A.小灯泡短路 B.小灯泡断路
C.滑动变阻器短路 D.滑动变阻器断路
(3)排除故障后,继续进行实验,张华移动滑动变阻器的滑片,记录了多组数据,并绘制出了小灯泡的电流随电压变化的图象,如图乙所示,则该小灯泡的额定功率为
0.625 W,图象是曲线的主要原因是 小灯泡的电阻随温度的升高而增大 ;
(4)李英同学设计了另一种方案:不用电流表,但增加了一只阻值已知的定值电阻R0,用图丙所示的电路进行实验,也测量出了该小灯泡的额定功率。具体步骤如下:她闭合开关,调节滑动变阻器滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电压U额;然后保持滑片位置不变,将电压表接在“a”处的导线换接到“b”处,读出电压表示数U,利用此方法测量出小灯泡的额定功率表达式P= (用已知和所测量的物理量符号表示)。
六、综合应用题:本题共2个小题,每小题8分,共16分。解答时需写出必要的文字说明、计算公式及过程,若只写出计算结果将不得分。
21.如图所示电路,电源电压保持不变,灯L标有“3 V 0.6 A”的字样,定值电阻R的阻值为10 Ω。设灯丝电阻不变,求:
(1)灯丝电阻;
(2)当开关S1闭合、S2断开,电流表示数为0.2 A时,灯L两端电压;
(3)当开关S1、S2均闭合时,定值电阻R消耗的电功率。
解:(1)根据灯L铭牌数据和欧姆定律可知灯丝电阻
RL==5 Ω;
(2)当开关S1闭合、S2断开,灯L和电阻R串联,
电流表示数为0.2 A时,根据欧姆定律可知灯L两端电压
UL'=IRL=0.2 A×5 Ω=1 V;
(3)根据欧姆定律可知R两端电压
UR=IR=0.2 A×10 Ω=2 V,
所以电源电压U=UL'+UR=1 V+2 V=3 V,
当开关S1、S2均闭合时,电路中只有R接入电路,
R消耗的电功率P==0.9 W。
22.空气炸锅是一种新型家电,如图甲是某型号空气炸锅,其内部电路可简化为图乙,部分参数和食品加热时间如表所示。其工作原理是通过发热管迅速加热锅内空气,利用大功率风扇形成循环的热流,使盛放篮内的食品均匀受热,不放油也能达到类似煎炸的效果。
部分参数
风扇额定功率/瓦 80
发热管额定功率/瓦 1 320
额定电压/伏 220
食品加热时间
薯条/分 12~15
鸡翅/分 18~20
(1)正常工作时,求通过发热管的电流;
解:通过发热管的电流:I==6 A;
(2)某次用该空气炸锅炸一锅薯条耗时15分钟,求所消耗的电能;
解:空气炸锅加热时的总功率:
P=P1+P2=1 320 W+80 W=1 400 W;
该空气炸锅炸所消耗的电能:
W=Pt=1 400 W×15×60 s=1.26×106 J;
(3)根据空气炸锅的工作原理,发热管、风扇、盛放篮三者的位置从上到下依次是 风扇、发热管、盛放篮 。 第十八章 电功率(90分钟 90分)
一、选择题:本题共8个小题,每小题3分,共24分。第1~6题为单项选择题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。第7、8题为多项选择题,在每小题给出的四个选项中,至少有两项是符合题目要求的,全选对得3分,选对但不全的得1分,选错或不选得0分。
1.我国特高压输电技术处于世界领先水平。电力部门在输电线的材料、工艺等方面刻苦攻关,在降低电能损耗上不断出新绩,这是因为提高了输电导线的 ( )
A.温度 B.导电性 C.弹性 D.惯性
2.智能手机在现代生活中的作用越来越重要,频繁使用会导致它的电能消耗得很快,当手机“电量”所剩无几时,通常可以将其设置成“省电模式”来延长使用时间,这是通过以下哪种方式实现的 ( )
A.降低散热能力 B.减小总功率
C.增大电池电压 D.增大电流
3.如图所示,甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水,先后将两个电阻R1和R2以并联和串联的方式分别放入甲、乙、丙、丁容器中,其中R1>R2,若通电时间相同,则这四个容器中的水温从低到高的顺序是 ( )
A.甲、乙、丙、丁 B.丁、丙、甲、乙
C.丙、丁、乙、甲 D.甲、乙、丁、丙
4.一块手机用的锂电池,上面标明电压为3.7 V,容量为1 000 mA·h,它充满电后,存储的电能大约是 ( )
A.3.7 J B.3.7×103 J
C.3.7 kW·h D.1.3×104 J
5.灯泡L1、L2分别标有“220 V 100 W”“220 V 40 W”的字样,将它们接入220 V的电路中,则 ( )
A.L1、L2并联时,L1比L2亮 B.L1、L2并联时,亮度相同
C.L1、L2串联时,L1比L2亮 D.L1、L2串联时,亮度相同
6.如图所示电路的电源电压为6 V,开关都闭合时两灯泡均正常发光,灯泡L2的阻值为20 Ω,电流表A1的示数为0.2 A。下列判断正确的是( )
A.两灯泡的亮度一定相同
B.断开S2时灯泡L1变亮
C.电流表A2的示数为0.5 A
D.灯泡L2的额定功率为3 W
7.(多选)额定电压均为6 V的甲、乙两灯,I-U图线如图所示,下列说法正确的
是 ( )
A.甲、乙两灯的电阻均随电压增大而减小
B.甲、乙两灯的额定功率之比为2∶1
C.甲、乙两灯串联接在电压为8 V的电源两端时,实际功率之比为1∶3
D.甲、乙两灯并联接在电压为2 V的电源两端时,电阻之比为3∶2
8.(多选)如图所示电路电源两端电压为4.5 V并保持不变,定值电阻R1的阻值为
5 Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为20 Ω,电流表量程0~0.6 A,电压表量程0~3 V。当开关S闭合,滑动变阻器的滑片P由b端向a端移动过程中,下列说法正确的
是 ( )
A.电流表、电压表的示数变大
B.电压表与电流表的比值不变
C.滑动变阻器R阻值最小为0
D.电路消耗的最大总功率2.7 W
二、填空题:本题共4个小题,每空2分,共10分。
9.在如图所示的电路中,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,则通电1 min,该电路消耗的总电能为 J。
10.如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S后,标有“6 V 3 W”的小灯泡恰好正常发光,此时电流表的示数为0.8 A,则电阻R消耗的电功率为 。
11.如图所示是小明家的电能表,小明让他家的某用电器单独工作15 min,这段时间内电能表的转盘刚好转了300转,则这个用电器的实际功率为 W。
12.如图所示的电路,电源电压保持不变,电阻R1=10 Ω,R2=20 Ω,若开关S1、S2断开,S闭合,电流表示数为0.2 A,则电源电压是 V,若S、S1、S2都闭合时,电流表示数为0.9 A,则电阻R3消耗的功率是 W。
三、作图题:本题共3个小题,每小题2分,共6分。
13.如图是测量小灯泡(2.5 V 0.3 A)电功率的电路,请你把实物电路连接完整。
答:
14.某实验小组用伏安法测量小灯泡的额定功率,已知电源电压恒为6 V不变,待测灯泡的额定电压为3.8 V,如果电压表0~15 V量程损坏而只能使用0~3 V量程。请在如图方框内用电路图说明怎样利用原有器材测定灯泡的额定功率。(并标明此时电压表的示数)
15.热敏电阻是一种阻值随温度变化而变化的电子元件。如图所示是某用电器的部分电路,R1是热敏电阻,R2是阻值为20 Ω的定值电阻,串联电路两端的总电压是18 V。电路中电流与热敏电阻感知的温度对应关系如表所示,请画出热敏电阻的功率P随温度t变化关系的图象。(用一条平滑的曲线表示)
温度t/℃ 10 20 40 60
电流I/A 0.1 0.2 0.3 0.4
答:
四、简答题:本题共2个小题,每小题3分,共6分。
16.小明发现:家中的一台电热水器使用800 W功率工作一段时间后,热水器的电源线温度与室温无差异,而使用3 000 W功率工作相同时间后,电源线温度明显升高,请你解释上述两次电源线温度不同的原因。(可借助相关公式分析说明)
17.学习电学知识后,爸爸拿出家中曾经用过的电炉子,给小明讲解,电炉子的电热丝用的时间较长时会变细,所以电炉子实际功率会变小。请问爸爸的观点“电炉子的电热丝变细后电炉子实际功率变小”是否正确 请你用所学的物理知识解释电炉子的电热丝变细后实际功率变化的原因。
五、实验与科学探究题:本题共3个小题,第18题8分,第19题10分,第20题10分,共28分。温馨提示:以下试题文字较多,请耐心、仔细读题,相信你能答好题!
18.在“测量小灯泡的额定功率”实验中,小灯泡上标有“2.5 V”字样。
(1)图甲中有一根导线多余导致电路错误,请在这根导线上打“×”。
答:
(2)改正电路错误后,在闭合开关前,应将图甲中滑动变阻器的滑片调至 端。(选填“A”或“B”)
(3)闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表有示数。接下来应进行的操作是 。
A.更换小灯泡 B.检查电路是否断路
C.移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光
(4)当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,小灯泡的额定功率为
W。
19.某学习小组在老师的指导下,探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关。他们用的实验器材如图所示,两个透明容器中密封着等量空气,U形管中液面最初相平,两个密闭容器中接入电热丝R1、R2,右边容器上方接入电热丝R3,在通电时间相同的情况下,观察两个U形管中液面高度的变化。
(1)本实验是根据 (选填“气体”或“液体”)的热胀冷缩来反映电流产生的热量多少。
(2)已知R1=10 Ω,R3=6 Ω,为了研究导体产生的热量与电流的关系,则R2= Ω。通电一定时间,观察到 (选填“甲”或“乙”)容器U形管的液面高度差较大。由此得到的结论是: ,导体产生的热量越多。
(3)若将并联的两根电热丝R3和R2都放入右边密闭容器中,则可研究导体产生的热量与 的关系。
20.张华同学采用如图甲所示的电路图测量额定电压为2.5 V的小灯泡的额定功率,电源电压恒为3 V。
(1)连接电路时,开关应处于 状态;
(2)闭合开关后,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡始终不发光且电压表的示数为0,电流表有示数,产生这一现象的原因是 ;
A.小灯泡短路 B.小灯泡断路
C.滑动变阻器短路 D.滑动变阻器断路
(3)排除故障后,继续进行实验,张华移动滑动变阻器的滑片,记录了多组数据,并绘制出了小灯泡的电流随电压变化的图象,如图乙所示,则该小灯泡的额定功率为
W,图象是曲线的主要原因是 ;
(4)李英同学设计了另一种方案:不用电流表,但增加了一只阻值已知的定值电阻R0,用图丙所示的电路进行实验,也测量出了该小灯泡的额定功率。具体步骤如下:她闭合开关,调节滑动变阻器滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电压U额;然后保持滑片位置不变,将电压表接在“a”处的导线换接到“b”处,读出电压表示数U,利用此方法测量出小灯泡的额定功率表达式P= (用已知和所测量的物理量符号表示)。
六、综合应用题:本题共2个小题,每小题8分,共16分。解答时需写出必要的文字说明、计算公式及过程,若只写出计算结果将不得分。
21.如图所示电路,电源电压保持不变,灯L标有“3 V 0.6 A”的字样,定值电阻R的阻值为10 Ω。设灯丝电阻不变,求:
(1)灯丝电阻;
(2)当开关S1闭合、S2断开,电流表示数为0.2 A时,灯L两端电压;
(3)当开关S1、S2均闭合时,定值电阻R消耗的电功率。
22.空气炸锅是一种新型家电,如图甲是某型号空气炸锅,其内部电路可简化为图乙,部分参数和食品加热时间如表所示。其工作原理是通过发热管迅速加热锅内空气,利用大功率风扇形成循环的热流,使盛放篮内的食品均匀受热,不放油也能达到类似煎炸的效果。
部分参数
风扇额定功率/瓦 80
发热管额定功率/瓦 1 320
额定电压/伏 220
食品加热时间
薯条/分 12~15
鸡翅/分 18~20
(1)正常工作时,求通过发热管的电流;
(2)某次用该空气炸锅炸一锅薯条耗时15分钟,求所消耗的电能;
(3)根据空气炸锅的工作原理,发热管、风扇、盛放篮三者的位置从上到下依次是 。
