3.6电能 同步练习（含解析）

电能
一、单选题
1.如图所示，电源电压为12伏，定值电阻R的阻值为5欧。当电动机正常工作时，电流表的示数为0.8安；电动机被卡住不转动时，电流表的示数变为2安。由此可以，电动机正常工作时的输出功率为( )
A. 4瓦 B. 6.4瓦 C. 5.76瓦 D. 0.64瓦
2.如图为”探究焦耳定律”的实验示意图。用该实验装置在“研究电流做功产生的热量与电阻的关系”实验时，可以确保甲、乙两装置的（ ）
A. 电阻相等和电流相等 B. 通电时间相等和电流相等
C. 电阻相等和通电时间相等 D. 电压相等、通电时间相等、电流相等
3.如图实验装置可用于探究“电流通过导体产生热量的多少与电阻大小的关系”。实验装置中，两根电阻丝R1（5Ω）、R2(10Ω）串联后分别放入两个相同的封闭空气盒中；两个空气盒各自连接一个相同的U形管，两U形管装有同种液体并封闭等量的空气，且两U形管内的各液面相平。下列说法正确的是（ ）
A. 该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝产生热量的多少
B. 通电一段时间后，会发现左侧U形管的液面高度差小于右侧U形管
C. 两侧空气盒与U形管中装等量的煤油也可以完成探究任务，且更节省时间
D. 利用该实验装置无法探究“电流通过导体产生热量的多少与通电时间长短的关系”
4.如图所示的用电器中，正常工作每秒钟约消耗900焦耳电能的是( )
A. 电冰箱 B. 电风扇 C. 电水壶 D. 电视机
5.小王家的电能表上标着“600转/千瓦时”。他用这个电能表来测量某用电器的功率：他把家中的其他用电器都与电源断开，仅让这个用电器工作，5 分钟内电能表的转盘转了30转。则该用电器的额定功率是( )
A. 0.01 千瓦 B. 0.06 千瓦 C. 0.1 千瓦 D. 0.6 千瓦
6.小亮家中电能表在月初时的示数是， 在月底时示数为， 这个月他家用的电能应是( )
A. 100 千瓦时 B. 100焦 C. 10 千瓦时 D. 10焦
7.电能表的表盘如图所示，关于电能表下列说法正确的是( )
A. “220V”是说该电能表应接在220伏的电路上使用 B. “10(20)A”是说这个电能表的额定电流是20安
C. “10(20)A”是说这个电能表的额定最大电流是10安 D. “600 revs/(kW·h) ”是表示电能表上的转盘转过1转消耗的电能是600千瓦时
8.如图所示，理发师给王丽吹头发的过程中，电流通过电吹风做了104 焦的功，那么在这段时间内( )
A. 有104焦的电能转化为热能 B. 有104焦的电能转化为机械能
C. 有104焦的电能转化为机械能和热能 D. 电吹风消耗的电能小于104焦
9.如图所示是一个电吹风的实物连接图，其中发热电阻丝的阻值为50欧，电吹风吹冷风时，测得插头处的电流表为0.2安。当此电吹风吹热风时，正常工作2分钟，消耗的电能是（　 　）
A. 5050焦 B. 240焦 C. 116160焦 D. 121440焦
10.小明家记录5月初电能表示数为1432.7度，电能表的部分示数及6月初的示数如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 电能表是测量用电器电功率的仪表
B. 此电能表适用于电流方向一秒钟改变50次的交流电路
C. 小明家5月初至6月初消耗的电能是105kW h
D. 若电能表转盘在10min内转过250转，则用电器的总功率为1kW
11.甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A. 两灯均正常发光时，乙灯消耗的电能较多 B. 两灯均正常发光时，甲灯的电阻小于乙灯的电阻
C. 两灯串联在220伏的电路中，甲灯比乙灯亮 D. 将乙灯接入110伏电路中，它的实际功率为50瓦
12.小明利用电能表测量某一家用电器的电功率．当电路中只有这一个用电器连续工作时，测得在1h内消耗的电能为0.8kW h，那么这一个用电器可能是（　　）
A. 家庭电扇 B. 笔记本电脑 C. 台灯 D. 电饭锅
二、填空题
13.额定功率为500瓦的电饭煲正常工作30分钟，将消耗 千瓦时的电能；额定功率为100瓦的电灯，正常工作 小时将消耗1千瓦时的电能；1千瓦时的电能可供额定功率为 瓦的空调正常工作1小时。
14.为了测量家中暖风机的功率，小金关闭了家里的其他用电器只让暖风机正常工作，发现电能表的转盘在1分钟内转过50圈，电能表的铭牌和暖风机工作前电能表上的示数如图所示。则该暖风机的电功率为________kW，2小时后电能表的示数为________kW·h。
三、解答题
15.如图甲所示的电压力锅的传统高压锅和电饭锅的升级换代产品。如图乙所示为电压力锅的电路图，接通电路后，开关S自动与触点a、b接通，开始加热；当锅内温度达到125℃，开关S自动与a、b断开，并与触点c接通，开始保温保压。现将3Kg初温为25℃的水加入电压力锅中，接通电路使其正常运行，电压力锅在工作过程中电功率随时间的变化图像如丙所示。求：
（1）电路中R1的阻值是多少？
（2）加热过程消耗的电能是多少？
（3）电压力锅从开始运行到水温刚达125℃时的效率。【水的比热容为4.2×103J/(Kg ℃）】
四、实验探究题
16.某同学在“测量小灯泡电功率”的实验中，所用的器材有：标有“2.5V"”的小灯泡、电压为3V的电源、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、导线若干。
（1）请用笔画线代替导线，根据图甲的电路图，将图乙的实物图连接完整。
（2）实验过程中，发现电流表示数为零，电压表示数接近电源电压，出现这个现象的原因可能是小灯泡连接处________ (选填“断路”或“短路") 。
（3）排除故障后，移动滑动变阻器滑片可改变电压表示数。若使电压表示数由2.5V变为图丙所示，应向________ 移动滑动变阻器的滑片。
（4）他调节滑动变阻器，获得多组电压表和电流表示数，并画出U-I图像如图丁所示。若该小灯泡在额定电压下工作10s消耗的电能为W额 ， 小灯泡两端电压为额定电压一半时工作 10s 消耗的电能为W实 ， 则W实 ________ W额(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 C
【解析】【分析】电机的输出功率就是电机对外界单位时间提供的机械能。电机的输入功率就是电机从电源吸取的有功功率。在理论的理想的状态下，电机的输入功率应该等于输出功率，但在实际正常的工作中由于实际存在的线圈电阻、转轴摩擦损耗等因素的影响，会有少部分的电能转化为其它形式的能（主要是热能）而损失掉，因此输出功率都是要小于输入功率的。电机的输入功率=输出功率+损耗功率。
【解答】根据图示可知，该电路为串联电路；
当电动机正常工作时，定值电阻两端的电压UR=ＩＲ＝０.８Ａ５＝４Ｖ，电动机两端的电压ＵＭ＝１２Ｖ－４Ｖ＝８Ｖ，电动机消耗的功率ＰＭ＝ＩＵＭ＝０.８A8V=6.4W；
当电动机被卡住时，定值电阻两端的电压U’R=ＩＲ＝2Ａ５＝10Ｖ，电动机两端的电压Ｕ‘Ｍ＝１２Ｖ－10Ｖ＝2Ｖ，电动机的内阻RM=；
电动机正常工作时损耗的热功率Ｐ热＝Ｉ2RM＝（0.8A）21=0.64W；
所以，电动机正常工作时的输出功率P出=PM-P热=6.4W-0.64W=5.76W；故Ａ、B、D错误；C正确；
故答案为：C。
2.【答案】 B
【解析】【分析】根据焦耳定律Q＝I2Rt，利用控制变量法的思想分析解答本题。
【解答】由焦耳定律Q＝I2Rt可知，电流通过导体所产生的热量与导体中的电流、电阻及通电时间有关，探究电流产生的热量与电阻的关系，需采用控制变量法，控制相同的电流和相同的通电时间，并选用不同的电阻丝，B符合题意。
故答案为：B。
3.【答案】 B
【解析】【分析】该实验设计采用了转换法，通过气体的热胀冷缩来判断电流通过导体产生热量的多少；由Q=I2Rt可知，Q与I、R及t有关，该实验还采用了控制变量法。
【解答】A、该实验装置是利用U形管中空气的热胀冷缩来反映电阻丝产生热量的多少，故A错误；
B、因串联电路中各处的电流相等，由Q=I2Rt可知，右侧电阻较大，产生的热量较多，通电一段时间后，发现右侧U形管的液面高度差较大，故B正确；
C、两侧空气盒使用空气时气体膨胀比液体要大，能更节省时间，故C错误；
D、利用两个容器中任一个电阻做为研究对象，即可控制I与R相同，改变时间，比较两管液面高度；所以利用该实验装置能探究“电流通过导体产生热量的多少与通电时间长短的关系”，故D错误。
故答案为：B。
4.【答案】 C
【解析】【分析】首先根据计算出功率，然后再根据对家用电器的了解进行选择。
【解答】该用电器的功率为；
A.电冰箱的功率大约在200W左右，故A不合题意；
B.电风扇的功率大约在30~60W之间，故B不合题意；
C.电水壶的功率大于在1000W左右，故C符合题意；
D.电视机的功率大约在100W左右，故D不合题意。
故选C。
5.【答案】 D
【解析】【分析】电能表的参数600r/kW h表示：电路中每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转600r，求出转盘转30r电路中消耗的电能，然后根据求出用电器的功率.
【解答】转盘转动30转消耗电能：W=kW h=0.05kW h，t=5min=h=h，用电器的功率：P==kW=0.6kW.故答案为D.
6.【答案】 C
【解析】【分析】要清楚电能表的读数方法：月末的减去月初的示数，最后一位是小数，单位kW h.
【解答】这个月他家用的电能为：9461.8kW h-9451.8kW h=10kW h.故答案为C.
7.【答案】 A
【解析】【分析】解答本题的关键是理解电能表各参数的物理意义.
【解答】220V表示该电能表在220V电路中使用；“10(20)A”表示电能表的标定电流是10A，最大瞬间电流是20A；“600 revs/(kW·h) ”是表示每消耗1kw h的电能，电能表的转盘转600转.故答案为A.
8.【答案】 C
【解析】【分析】电流做功的过程就是消耗电能转化为其他形式的能的过程，并且电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能；电吹风工作时，消耗电能转化为内能和机械能.
【解答】电流通过电吹风做了104J的功，在这段时间内消耗了104J的电能；在此过程中，有104焦的电能转化成了内能和机械能.
9.【答案】 D
【解析】【分析】根据电吹风的原理图可知，电动机可独立工作吹冷风，也可与发热电阻丝一起工作吹热风，吹冷风时电动机单独工作接在220V的电源上，吹热风时电动机与发热电阻丝并联接在220V的电源上。吹热风时的电能包括电动机消耗的电能和电动机消耗的电能。
【解答】当电吹风吹热风时，电动机和发热电阻丝并联接在220V电源上同时正常工作，此时电动机消耗的电能为：W1=UIt=220V×0.2A×120S=5280J，发热电阻丝消耗的电能为：W2= = =116160J，所以电吹风正常消耗的电能为：W总=W1+W2=5280焦+116160焦=121440焦，D选项正确。
故选D
10.【答案】 C
【解析】【分析】（1）电能表是用于测量电能的仪表；
（2）交流电完成一次周期性变化需要的时间叫周期，单位时间内完成周期性变化的次数叫频率；
（3）读出5月和6月份电能表的示数，而后计算出电能多少即可；
（4）2500r/kW h表示每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转2500转，据此求出10min内消耗的电能，再根据求出该电能表上用电器的总功率．频率为50Hz的交变电流，周期T=0.02s ， 一个周期内电流方向改变2次，所以在1s时间内电流方向改变100次。
【解答】A、电能表是测量用电器消耗电能多少的仪表，故A错误；
B、频率为50Hz的交变电流，周期T=0.02s ， 一个周期内电流方向改变2次，所以在1s时间内电流方向改变100次，故B错误；
C、6月初的示数1537.7kW h ， 5月初，小明家中的电能表示数1432.7kW h ， 故小明家5月初至6月初消耗的电能是W=1537.7﹣1432.7=105kW h ， 故C正确；
D、电能表的转盘转250转消耗的电能为：该电能表上用电器的功率：故D错误．
故选C ．
11.【答案】 C
【解析】【分析】（1）已知功率和时间，根据公式W=Pt比较消耗电能的多少；
（2）根据公式计算灯泡的电阻；
（3）灯泡的亮度由它的实际功率决定；在串联电路中，电功率与电阻成正比；
（4）假设灯丝的电阻不变，根据公式计算实际功率。
【解答】根据图片可知，甲的额定功率为25W，乙的额定功率为100W；
A.根据公式W=Pt可知，当时间相同时，灯泡的功率越大，消耗的电能越多。只知道P乙>P甲 ， 不知道它们用电时间的大小，无法比较消耗的电能，故A错误；
B.根据公式可知，当电压相同时，电阻与功率成反比；因为正常发光时，P甲R乙 ， 故B错误；
C.串联时，功率与电阻成正比；因为R甲>R乙 ， 所以P甲>P乙 ， 因此甲比乙亮，故C正确；
D.如果灯泡的电阻不变，根据公式可知： ， 解得：P2=25W，故D错误。
故选C。
12.【答案】 D
【解析】【解答】解；由P=得：
P==0.8kw．
以上四种家用电器中功率接近800W的只有电饭锅．
故选D
【分析】由1h内消耗的电能可求得电器的功率，则由家电的功率知识可判断为哪种用电器．
二、填空题
13.【答案】 0.25；10；1000
【解析】【分析】（1）根据W=Pt计算消耗的电能；
（2）根据计算正常工作的时间；
（3）根据计算空调的额定功率。
【解答】（1）电饭煲消耗的电能W=Pt=0.5kW×0.5h=0.25kW·h；
（2）电灯正常工作的时间：；
（3）空调的额定功率。
14.【答案】 1；1033.2
【解析】【分析】（1）根据计算暖风机消耗的电能，再根据计算它的电功率；
（2）根据W'=Pt'计算出2小时消耗的电能，再与原来的示数相加即可。
【解答】（1）暖风机消耗的电能；
暖风机的电功率：。
（2）2小时后消耗的电能：W'=Pt'=1kW×2h=2kW h；
电能表的示数为：1031.2kW h+2kW h=1033.2kW h。
三、解答题
15.【答案】 （1）解：R1 的电功率P1＝P﹣P保＝1000W﹣200W＝800W
（2）解：加热过程消耗的电能：W加热＝Pt＝1000W×28×60s＝1.68×106J
（3）解：水吸收的热量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg ℃）×3kg×（125℃﹣25℃）＝1.26×106J
电压力锅从开始运行到水温刚达125℃时的效率：
【解析】【分析】（1）根据丙图可知，当开关与a、b接触时，两个电阻并联，此时的总功率为1000W，为加热状态；当开关与c接触时，只有R2工作，此时的功率为200W，为保温状态。根据P1＝P-P保计算出电阻R1的电功率，然后根据公式 计算出R1的阻值。
（2）根据丙图确定加热所用的时间和功率，然后根据公式W加热=Pt计算出加热过程消耗的电能；
（3）首先根据公式Q吸=cm△t计算水吸收的热量，再根据公式 计算出加热的效率。

四、实验探究题
16.【答案】 （1）
（2）断路
（3）A
（4）大于
【解析】【分析】（1）根据甲图确定电路的串并联关系，以及电表量程和接线柱的选择，还要注意变阻器接线“一上一下”；
（2）在测灯泡额定功率的实验中，如果灯泡位置发生短路，那么电压表串联在电路中。由于它的内阻很大，根据串联电路电压与电阻成正比的规律可知，它的示数接近电源电压；由于电阻很大，所以通过电路的电流很小，即电流表的示数几乎为零。
（3）根据丙图读出此时电压表的示数，然后与2.5V比较，从而确定电压表的变化，分析电流表的示数变化，确定变阻器的阻值变化，最终确定滑片的移动方向。
（4）首先假设灯丝的电阻不变，根据公式比较实际功率和额定功率的大小，再根据温度对电阻的影响，确定这时功率的大小变化即可。
【解答】（1）根据甲图可知，电压表应该与灯泡并联，因为2.5V<3V，则选择0~3V的量程；变阻器应该与灯泡串联，它的左下角的接线柱已经与开关相连，只需将右上角的接线柱与灯泡左端相连即可，如下图所示：
（2）实验过程中，发现电流表示数为零，电压表示数接近电源电压，出现这个现象的原因可能是小灯泡连接处断路。
（3）根据丙图可知，电压表选择量程0~3V，分度值为0.1V，则示数为2V。因为2V<2.5V，所以电压表的示数减小了，根据U=IR可知，总电流变小，而变阻器的阻值变大，则变阻器的滑片向A移动。
（4）根据可知，如果灯泡的电阻不变，当实际电压为额定电压的一半时，实际功率。因为灯泡的电压越低，通过它的电流越小，温度越低，电阻越小，所以实际功率。