3.6电能 同步练习（含解析）

电能
一、单选题
1.如图所示是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，这样连接实验器材是为了探究电流产生的热量Q与（ ）
A. 通过电流I的关系 B. 电源电压U的关系 C. 通电时间t的关系 D. 导体电阻R的关系
2.将两电炉丝R1、R2串联起来，接在如图所示的电路中。若R1＞R2 ， 则先被点燃的火柴是( )
A. 电炉丝R1上的火柴 B. 电炉丝R2上的火柴 C. 两电炉丝上的火柴同时被点燃 D. 无法确定
3.为了研究电热跟哪些因素有关，某同学将阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置。已知电源电压相等且保持不变，R1A. 实验中选用煤油是因为它的比热大，实验效果明显
B. 甲装置可研究电流通过导体产生的热量与电流大小是否有关
C. 在乙装置中，通电相同的时间后温度计示数cD. 两个装置相比较，通电相同时间后温度计示数b4.下列家用电器中,利用电流热效应工作的是 ( )
A. 抽油烟机 B. 电视机
C. 电饭煲 D. 电风扇
5.为了探究电流通过导体所产生的热量与什么因素有关，某同学设计了如图所示电路，烧瓶中盛有质量和初温均相同的煤油，已知R1＜R2 。下列分析错误的是（ ）
A. 选用煤油，因为煤油的比热较小
B. 一段时间后，温度计示数t甲＜t乙
C. 比较两支温度计的示数大小，可以探究电热与电阻的关系
D. 该电路没有接入电流表，因此无法探究电热与电流的关系
6.如图所示，在四个相同水槽中盛有质量和温度都相同的纯水，现将阻值为R1、R2的电阻丝(R1A. B. C. D.
7.智能手机耗电达到一定量时，会自动提示用户采用“省电模式”，在这种模式下，可延长电池的供电时间，原因是（ ）
A. 降低了电池的输出电压 B. 减小了电池的输出电流
C. 减小了电子线路的电阻 D. 增大了电池的输出功率
8.如图是小王同学探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关的实验装置，将两根阻值不等的电阻丝R1、R2串联后分别放入两个透明容器中，并封闭等量的空气，通电前，A、B两U形管内的液面相平，接通电源一分钟后，通过R1、R2的电流分别为I1、I2 ， 则（ ）
A. I1=I2 ， A管中的液面较高 B. I1=I2 ， A管中的液面较低
C. I1>I2 ， A管中的液面较高 D. I19.下列四种电器中，利用电流热效应工作的是( )
A. 洗衣机 B. 电脑 C. 电风扇 D. 电饭锅
10.将两根电阻丝R1、R2分别插入甲、乙两瓶等量煤油中，串联接入电路，R1∶R2＝2∶5。通电一段时间后，R1、R2产生的热量之比为( )
A. 2∶5 B. 5∶2 C. 4∶25 D. 25∶4
11.小玲家有额定电压相同的电烤箱、电饭锅和电视机各一个，按照每度电0.5元的计费标准，将这三个用电器正常工作1小时的用电费用绘制成了如图所示的柱状图。则下列四个选项中，判断正确的是（ ）
A. 在这三个用电器中，电烤箱正常工作时的电压最高
B. 在这三个用电器中，电视机正常工作时的电压最低
C. 正常工作时，通过电烤箱的电流大于通过电视机的电流
D. 在一个月内，小玲家电烤箱的用电费用一定比电饭锅的用电费用多
12.如图所示电路，电源电压不变，R是定值电阻。将一个“6V，2W ”的小灯泡接在a、b两点间，小灯泡恰能正常发光；若换一个“6V，3W”的小灯泡接在a、b两点间，则这个小灯泡（ ）
A. 比正常发光时暗些 B. 比正常发光时亮 C. 恰能正常发光 D. 灯丝将会被烧坏
二、填空题
13.某型号电饭煲有加热和保温功能，如图甲所示为其内部电路原理理，当开关 S 接触点 2 时，该电饭煲处于 （填“保温”或“加热”）状态，如图乙是该电饭煲工作时电功率与时间的关系图象，则图中阴影部分面积表示的物理量是 ， 其大小为 ．
14.为了节约能源，我国制定了彩电能效标准，该标准规定，彩电待机功率不得超过9 W。若每个家庭平均拥有2台电视机，每天待机5 h，则某家庭每天电视机待机消耗的电能最多将达到________J。晚上，婷婷一家人坐在电视机前观看电视，开机一段时间后，当她用手去摸电视机背面时，感觉到有点热，这是电流的________效应所致。
三、解答题
15.电吹风是现代家庭的常用电器。如图甲所示是电吹风的电路原理图，R是电热丝，M是带动风扇转动的电动机，某电吹风的主要技术参数如下表所示：
额定电压 220V
频率 50Hz
吹热风时功率 880W
吹冷风时功率 80W
（1）当只闭合S1时，电吹风工作1min消耗的电能是多少J
（2）当同时闭合S1、S2时，电吹风工作时通过R的电流为多大
（3）当电吹风吹热风时，1min内电流通过R产生的热量是多少J
四、实验探究题
16.小金想探究小灯泡的亮暗程度与灯实际功率的关系。于是找来一只规格为“0.6A 30Ω”的滑动变阻器，两只额定电流均小于0.6A，额定电压分别为2.5V的灯L1和额定电压为3.8V的灯L2 ， 先后接在电源电压恒为6V的电路中，按照如图1所示的电路进行探究：
（1）.请用笔画线代替导线，根据图1所示电路图，将图2所示实物图连接完整（要求：滑动变阻器处于A端时阻值最大）。
（2）.小金连接电路后闭合开关，发现灯L1不发光，电流表、电压表示数均较小，他立即判断L1断路，于是断开开关拆下L1 ， 重新寻找连接电路。请评价他的做法是否合理，并说明理由： 。
（3）.小金按图1所示的电路继续进行实验：闭合开关，移动滑片P，使灯L1发光，测出灯L1的相关科学量，记录和计算结果如下表：
次数 电压U/v 电流I/A 实际功率P/W 电阻R/Q
1 1.6 0.20 0.32 8.00
2 2.0 0.22 0.44 9.09
3 2.5 0.24 0.60 10.42
小金观察到灯L1的亮度变化是：第二次比第一次亮，第三次比第二次更亮。
结合表中数据得出的结论是 ；
（4）.小金接着用L2（L2的阻值约为15Ω）替换L1 ， 进行重复。发现电压表的0-15V的量程已损坏，于是把电压表并联到变阻器两端，预想当电压表示数为2.2V时，灯两端达到额定电压能正常发光。为了防止电压表超出量程而损坏，小金的具体操作应该是 。
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 A
【解析】【分析】根据图片分析哪个因素不同即可。
【解答】根据图片可知，两个发热电阻的阻值相等，通电时间也相等。左边的电阻在干路上，右边的电阻在支路上，则左边电阻的电流大于右边电阻，因此这些器材可以探究电流产生的热量与通过电流的关系，故A正确，而B、C、D错误。
故选A。
2.【答案】 A
【解析】【分析】根据焦耳定律Q=I2Rt可知，当电流和通电时间相同时，导体的电阻越大，产生的热量越多，据此分析即可。
【解答】两电炉丝R1、R2串联，通过它们的电流和通电时间相同，因为R1＞R2 ， 所以电阻R1产生的热量多，温度高，那么它上面的火柴先被点燃，故A正确，而B、C、D错误。
故选A。
3.【答案】 D
【解析】【分析】（1）根据Q=cm△t可知，当吸收相同的热量时，比热容越小，液体升高的温度越大，实验效果越明显；
（2）串联电路中，各处电流都相等；
（3）首先根据分析产生热量的多少，然后根据Q=cm△t分析温度计的示数大小；
（4）根据串并联电路的电压特点分析两个电阻电压的大小关系，然后根据公式分析即可。
【解答】A.实验中选用煤油是因为它的比热容小，实验效果明显，故A错误；
B.探究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系时，必须改变电流的大小，控制电阻相同，而甲中两个电阻串联时电流始终相等，且电阻大小无法相同，故B错误；
C.根据公式可知，当电阻并联时电压相等，因为R1D.根据甲乙两图可知，甲中R2的电压小于U总 ， 而乙图中R1的电压等于U总 ， 那么U1>U2；因为R1故选D。
4.【答案】 C
【解析】【分析】分析各个用电器的工作原理，哪个利用电流的热效应，哪个就是正确选项。
【解答】A.抽油烟机的主要结构为电动机，利用电流产生磁场与原有磁场之间产生力的作用而转动，即电流的磁效应，故A不合题意；
B.电视机工作时，将电能转化为光能和声能，故B不合题意；
C.电饭煲将电能转化为内能，利用电流的热效应，故C符合题意；
D.电风扇将电能转化为机械能，利用电流的磁效应，故D不合题意。
故选C。
5.【答案】 D
【解析】【分析】由煤油与水的比热容大小关系分析实验中用煤油而不用水的原因；两个电阻是串联的，电流相等，通电时间相等，根据电阻关系，由Q=I2Rt可知t甲和t乙关系；探究导体产生的热量跟什么因素有关的实验中，应采用控制变量法。
【解答】A、选用煤油，因为煤油的比热较小，温度变化明显，故A说法正确；
B、两电阻串联在电路中，通过的电流相同， 已知R1＜R2 ， 由Q=I2Rt可知，一段时间后，电阻R2产生的热量多，所以 温度计示数t甲＜t乙 ， 故B说法正确；
C、通电一段时间后，比较两烧瓶中温度计的示数，是为了探究电热与电阻的关系，故C说法正确；
D、探究电热与电流的关系，可以调节滑动变阻器改变电流，通电相同时间，观察同一只烧瓶中煤油升高的温度计的示数变化，故D说法错误。
故答案为：D。
6.【答案】 D
【解析】【分析】（1）在纯电阻电路中，电能全部转化为内能，即；
（2）串联电路的总电阻比任何一个电阻的阻值都大，并联电路的总电阻比任何一个电阻的阻值都小；
（3）水温越高，说明水吸收的热量越多。
【解答】四个电路中电源电压U总不变，
根据公式可知：当通电时间相同时，总电阻越小，产生的热量越多，水的温度越高。
因为：R并所以：W并>W1>W2>W串；
那么当两个电阻并联时，相同时间内，水温最高。
故选D。
7.【答案】 B
【解析】【分析】根据电能的计算公式W=UIt分析判断。
【解答】A.手机工作电压是一定的，如果降低了电池的输出电压，手机将不能正常工作，故A错误；
B.手机电池储存的电能是一定的，根据公式W=UIt可知，在省电模式下，应减小电池的输出电流，故B正确；
C.如果电子线路电阻变小，输出电压不变的情况下，那么输出电流会增大，故C错误；
D.由公式W=Pt知，增大电池的输出功率，手机的工作时间会缩短，故D错误。
故选B。
8.【答案】 B
【解析】【分析】（1）串联电路，各处电流都相等；
（2）容器是封闭的，电阻产生热量，空气受热后体积膨胀，压强增大，U形管内液面出现高度差，据此判断即可。
【解答】因为两个电阻串联，所以它们的电流和通电时间肯定相同，根据Q=I2Rt可知，右侧电阻较大，产生的热量较多，那么密闭空气吸收热量后，右侧容器内气体的压强大于左侧，即B侧玻璃管液面较高，左侧液面低。
故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
9.【答案】 D
【解析】【分析】电流流过导体时导体发热，这种现象是电流的热效应，电热器是利用电流热效应工作的用电器，工作时把电能转化为内能.
【解答】洗衣机、电风扇工作时把电能转化成机械能；电脑工作时电能转化成光能和声能等；电饭锅是根据电流的热效应工作的，它把电能主要转化为内能，故D正确.故答案为D.
10.【答案】 A
【解析】【分析】串联电路中电流相等和两电阻的加热时间相同，根据Q=I2Rt可知产生的热量之比.
【解答】因为两电阻丝串联，所以通过两电阻丝的电流和通电时间相等，根据公式Q=I2Rt可知产生的热量之比等于电阻之比2：5.故答案为A.
11.【答案】 C
【解析】【分析】（1）家用电器并联接在电路中，火线与零线之间的电压为220V；（2）电功W=UIt，费用越高消耗电功越多，相同时间内功率越大，由电压相同可以比较出电流的关系。
【解答】A、在这三个用电器中，电烤箱正常工作时的电压最高，家庭用火线与零线之间的电压为220V，正常工作时提供给三个用电器的工作电压都相等，A错误；
B、在这三个用电器中，电视机正常工作时的电压最低，由A可知，三个用电器的工作电压是相等的，B错误；
C、正常工作时，通过电烤箱的电流大于通过电视机的电流，由图中费用可知，电烤箱1小时费用最多，说明消耗电能最多，由公式W=UIt可知，电压与时间相同，电功多的电流大，所以电烤箱的电流大于电视机的电流，C正确；
D、在一个月内，小玲家电烤箱的用电费用一定比电饭锅的用电费用多，不同用电器消耗的电能与工作时间有关，比较电烤箱与电饭锅的用电费用，不能由图中的数据得到，D错误。
故选C
12.【答案】 A
【解析】【分析】（1）灯泡的亮度有灯泡的实际功率决定；（2）串联电路中用电器分到的电压与用电器的电阻大小成正比。
【解答】如图所示电路在a、b两点间接入一个小灯泡之后就形成了一个串联电路。由题意当“将一个“6V，2W”的小灯泡接在a、b两点间，小灯泡恰能正常发光”可知，此时小灯泡与电阻分电源电压，小灯泡分到6V，此时小灯泡的电阻为R= = =18Ω。当换“6V，3W”的小灯泡接在a、b两点间时，灯泡的电阻R= = =12Ω，由于电阻减小所以分到的电压将小于6V，灯泡的实际功率小于3W，所以比正常发光时暗些，A正确；B、C、D错误。
故答案为：A
二、填空题
13.【答案】 保温；电功；4.8ⅹ105 J
【解析】【分析】（1）根据公式比较两种状态下电功率的大小，功率大的为加热状态，功率小的为保温状态；
（2）根据W=Pt计算即可。
【解答】（1）根据公式可知，当电压相等时，电功率与电阻成反比。
当开关接1时，只有R1工作；当开关接2时，两个电阻串联；
根据串联电路总电阻等于各处电阻之和可知，前者电阻小于后者；
那么前者的功率大于后者；
即前者为加热状态，而后者为保温状态。
（2）阴影部分为长方形，它的面积=长×宽，
根据W=Pt得到：W=Pt=800W×（60s×10）=4.8×105J。
14.【答案】 3.24×105；热
【解析】【分析】（1）根据公式W=Pt计算待机消耗的电能；
（2）电流通过导体时都会发热，这就是电流的热效应。
【解答】（1）该家庭每天电视机待机消耗的电能最多将达到：W=Pt=9W×2×（3600s×5）=3.24×105J；
（2）婷婷一家人坐在电视机前观看电视，开机一段时间后，当她用手去摸电视机背面时，感觉到有点热，这是电流的热效应所致。

三、解答题
15.【答案】 （1）当只闭合开关S1时，只有电动机工作，此时吹冷风，
电吹风工作1min消耗的电能为：W=P冷t=80W×60s=4800J；
（2）当同时闭合S1、S2时，此时电动机和电阻都工作，吹热风。
电阻R的功率P=P热-P冷=880W-80W=800W；
通过电阻R的电流为：。
（3）1min内电流通过R产生的热量Q=Pt=800W×60s=48000J。
【解析】【分析】（1）当只闭合开关S1时，只有电动机工作，此时吹冷风，根据W=P冷t计算消耗的电能；
（2）当同时闭合S1、S2时，此时电动机和电阻都工作，吹热风。首先根据P=P热-P冷计算出电阻R的功率，再根据计算即可；
（3）根据Q=Pt计算通过R产生的热量。
四、实验探究题
16.【答案】 （1）
（2）不合理，可能通过灯的电流太小，应先移动滑动变阻器观察灯是否发光
（3）小灯泡的实际功率越大，灯越亮
（4）闭合开关前，将滑动变阻器的滑片处于中间略偏右的位置（略偏右不作要求）
【解析】【分析】（1）在探究灯泡亮度与实际功率的关系时，除了电压表与灯泡并联，其它的元件都是串联，要注意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）在闭合开关时，滑动变阻器的阻值最大，此时通过电路的电流较小，则灯泡发光较暗，此时电流表和电压表都有示数，据此分析解答；
（3）根据表格，分析灯泡的亮度与实际功率的对应关系；
（4）首先根据欧姆定律计算出变阻器的电压为2.2V时的阻值，然后再描述滑片的位置。

【解答】（1）①电压表应该与灯泡L1并联，即将电压表的“-”接线柱与灯泡左端相连即可；
②变阻器接线“一上一下”，由于滑片处于A端时阻值最大，因此下面连接右下角的B接线柱，将其与电源“+”极相连即可，如下图所示：
（2）小金的做法不合理，理由是：可能通过灯的电流太小，应先移动滑动变阻器观察灯是否发光。
（3）根据表格得出结论：小灯泡的实际功率越大，灯越亮。
（4）当灯泡的电压为3.8V时，变阻器两端的电压为2.2V，
根据串联电路电压与电阻成正比得到：；
；
解得：R变=8.7Ω；
则在闭合开关前，变阻器接入的阻值最小为8.7Ω。
则小金的操作为： 闭合开关前，将滑动变阻器的滑片处于中间略偏右的位置 。