3.6电能 同步练习（含解析）

电能
一、单选题
1.把一个标有“10V 3W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12V的电源上（如图所示），小灯泡恰好能正常工作。该电路工作10s定值电阻产生的热量是（ ）
A. 6J B. 30J C. 36J D. 60J
2.在测定小灯泡额定功率的实验中，某同学正确连接电路，闭合开关后灯泡发光，但在实验中无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数都达不到灯泡的额定电压，其原因可能是( )。
A. 变阻器总电阻太大 B. 电压表量程太大 C. 电源电压太低 D. 灯泡灯丝断开
3.小明在商场发现，电梯上没乘客时运行较慢，当有乘客站在电梯上时电梯运行又快了起来。小明根据所学的知识，画了如图所示电磁控制电路(R是一个压敏电阻)来解释。以下关于这个电路分析，正确的是（ ）
A. 压敏电阻R的阻值在受压时阻值变大
B. 根据此控制电路，电梯上没乘客时电梯停止运行
C. 电梯上没有站乘客时，继电器的电磁铁磁性较弱
D. 电梯上有乘客时，电动机的额定功率较大
4.如图所示，干路上的电流I恒为1A不变，滑动变阻器规格为“15Ω 1A”，小灯泡L上标有“6V 3W”字样。忽略温度对小灯泡阻值的影响，则下列说法正确的是( )
A. 小灯泡L正常发光时，滑动变阻器接入电路的电阻为6Ω
B. 当滑片P移到最左端时，通过小灯泡的电流为1A
C. 在滑片P向左移动过程中，并联电路两端电压减小
D. 在滑片P向左移动过程中，并联电路消耗的总功率增大
5.某一用直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量为50kg，电源电压为110V，不计电源电阻及各处摩擦。当电动机转动，使物体以0.9m/s的速度匀速上升时，电路中的电流大小为5A。则电动机线圈的电阻大小为（ ）
A. 22Ω B. 11Ω C. 16Ω D. 4Ω
6.如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，右侧U形管中液面高度差比左侧的大。下列说法正确的是（ ）
A. 该装置用来探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系
B. 电阻丝的R1阻值比R2大
C. U形管中液面高度发生变化是因为液体的热胀冷缩造成的
D. 该装置用来探究电流通过导体产生的热量跟电阻大小的关系
7.下列用电器中，正常工作相同的时间，消耗电能最多的是（ ）
A. 冰箱
B. 电热水壶
C. 液晶电视
D. 笔记本电脑
8.下列有关功和功率的估算与实际最不相符的是（ ）
A. 冬天教室空调正常工作时的电功率约4000瓦
B. 教室22盏日光灯正常工作时的总功率为880瓦
C. 某初中生中考跳绳满分，克服重力做功的功率约80瓦
D. 从地上捡起一本九上科学课本至桌面做功10焦
9.有一个标有“220V或110V，500W”的电炉，它对应的电炉丝连线图如图所示，其中B为电热丝AC的中点抽头，下列说法正确的是（ ）
A. 将AB端与220伏特电源相连功率为250瓦特
B. 将AC端与220伏特电源相连功率为500瓦特
C. 将AC连在一起作为一个接线端，再将它和B端与110伏特电源相连功率为1000瓦特
D. 将AC端与110伏特电源相连功率为250瓦特
10.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. 当两灯串联在一起时，乙灯较亮
B. 当两灯串联在一起时，只允许甲灯泡正常发光，否则可能会损坏
C. 当两灯工作时间相同时，甲灯消耗的电能比乙灯少
D. 当两灯均正常发光时，乙灯灯丝电阻较大
11.如图甲所示的电路中，电源电压为8V恒定不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，闭合开关S后，在滑片P滑动的过程中，电压表与电流表示数的变化关系如图乙所示，根据图像信息可知，下列判断正确的是（ ）
A. R0的阻值是10Ω B. R0的最小功率是0.4W
C. 电路的最大总功率是3.2W D. 滑动变阻器的最大阻值是14Ω
12.小明按图甲连接电路，闭合开关，灯泡L1的功率为P1。他将一个阻值大于L1的灯泡L2串联接入电路(如图乙)，闭合开关后，L1、L2的功率分别为P1'、P2' (不计温度对灯泡电阻的影响，电源电压恒定)。下列关系式正确的是( )
A. P2'>P1'>P1 B. P2'>P1>P1' C. P1>P2'>P1' D. P1>P1'> P2'
二、填空题
13.某品牌电热水壶的铭牌(部分内容)如表所示。当该电热水壶正常工作时，至少需要 s才能把质量为2.0kg、初温为25℃的水加热到100℃。[水的比热容为4.2×103J/(kg℃)]
容量 2.0L
额定电压 220V
额定功率 1500W
14.某电热水壶铭牌上标有“220V 1000W”字样，当其正常工作时，把质量为2千克，温度为30°C的水加热到80℃，用时10分钟[c水=4.2×103焦/(千克·℃)]。加热过程中，水吸收的热量为 焦，电热水壶烧水的效率为 。
三、解答题
15.如图所示为“无人机”（多功能飞行器），它具有4个旋翼，可通过无线电进行操控，其在拍摄调查、无人配送等方面具有广阔的前景.
（1）该机一个旋翼的电动机额定功率为30瓦，额定电压为15伏，电动机正常工作时，通过该电动机的电流为多少安？
（2）该机所需的能量是由一块输出电压为15伏，容量为5000mA h的电池提供，若电能的80%用于飞行，飞行时的实际总功率为100W，则该机最多能飞行多少时间？
四、实验探究题
16.研究性学习小组利用图甲电路研究电阻的电功率变化规律。图注电源电压恒为4V，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。实验过程中，调节滑动变阻器，逐次读取数据并记录，计算定值电阻电功率。数据如下表：
实验次数 1 2 3 4 5
电流（A） 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
电压（V） 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
R0的电功率（W） 0.10 0.225 0.40 0.625 0.90
（1）完成第3次实验后，接下来要获得第4次实验的数据，则滑动变阻器R的滑片P应向________（选填“左”或“右”）移动到适当位置；
（2）小组同学根据表中数据，得出了定值电阻R0的电功率与其电流的定量关系。他们的结论正确的是：
A.定值电阻的电功率与电流成正比
B.定值电阻的电功率与电流的平方成正比
（3）小科提出：要得知滑动变阻器的电功率，还需要用电压表测出滑动变阻器两端的电压；小金却认为：无需测滑动变阻器两端的电压，通过推算即可得出滑动变阻器的电功率。比如，当定值电阻两端的电压为1.0V时，滑动变阻器的电功率为________瓦；
（4）小组同学对小金的方法进行了归纳，结合表中数据，画出了电路总功率和定值电阻功率与电流的P-I关系图像（如图乙所示）。请分析判断，图中线段AA’表示的含义是________。
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 A
【解析】【分析】首先根据计算出通过定值电阻的电流，然后根据U=U总-UL计算出定值电阻两端的电压，最后根据Q=W=UIt计算定值电阻产生的热量。
【解答】通过定值电阻的电流；
定值电阻两端的电压U=U总-UL=12V-10V=2V；
定值电阻产生的热量Q=W=UIt=2V×0.3A×10s=6J。
故选A。
2.【答案】 C
【解析】【分析】根据测定小灯泡额定功率的实验过程分析判断。
【解答】闭合开关后灯泡发光，但在实验中无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数都达不到灯泡的额定电压，即当变阻器的阻值为零时，电压表的示数都小于额定电压。由于此时灯泡的电压为电源电压，因此肯定是电源电压过低造成的，故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
3.【答案】 C
【解析】【分析】（1）根据电动机的转速确定电流的变化，进而确定压敏电阻的阻值变化；
（2）根据图片分析没有乘客时通过电动机的电流是否为零即可；
（3）电磁铁的磁场强弱与电流大小和线圈匝数有关；
（4）根据P=UI分析电动机的功率变化。
【解答】A.当乘客站在电梯上时，压敏电阻受到的压力增大，此时电动机的转速增大，通过电动机的电流变大，肯定是电磁铁将衔铁吸下来了。电磁铁的磁场增强，则通过电磁铁的电流增大，而压敏电阻的阻值减小，故A错误；
BC.当电梯上没有乘客时，压敏电阻阻值增大，电流变小，电磁铁磁场变弱，衔铁接通R1所在的电路，此时电动机与R1串联，电流较小，那么电梯的速度变小，故B错误、C正确；
D.电梯上有乘客时，电梯运行加快，即通过电动机的电流增大，根据P=UI可知，此时电动机的实际功率增大，但是它的额定功率不变，故D错误。
故选C。
4.【答案】 C
【解析】【分析】（1）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据并联电路的电压特点可知电源的电压，根据P=UI求出通过灯泡的电流，根据并联电路的电流特点求出通过滑动变阻器的电流，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的阻值；
（2）当滑片P移到最左端时，滑动变阻器接入电路中的电阻为零，会造成电源短路；
（3）在滑片P向左移动过程中，根据电阻的并联可知总电阻的变化，根据欧姆定律可知并联电路两端电压的变化；
（4）根据P=UI可知并联电路消耗的总功率变化。
【解答】A.因并联电路中各支路两端的电压相等，且小灯泡L正常发光，
所以电源的电压U=UL=6V，
通过灯泡的电流： ，
通过滑动变阻器的电流：I滑=I-IL=1A-0.5A=0.5A，
则滑动变阻器接入电路中的阻值： ， 故A错误；
B.由图可知，当滑片P移到最左端时，变阻器接入电路中的电阻为零，会造成电源短路，则通过小灯泡的电流为0A，故B错误；
C.在滑片P向左移动过程中，变阻器接入电路中的电阻变小，由并联电路的电阻规律可知，并联部分的总电阻变小，因干路上的电流I恒为1A不变，所以，由U=IR可知，并联电路两端电压会减小，故C正确；
D.在滑片P向左移动过程中，并联电路两端电压会减小，由P=UI可知，并联电路消耗的总功率减小，故D错误。
故选C。
5.【答案】 D
【解析】【分析】首先根据P1= = GV=mgV计算出电动机的机械功率，然后根据P=UI计算出电动机的输入总功率，再根据P2=P-P1计算出线圈的发热功率，最后根据P2=I2R计算电动机的线圈电阻。
【解答】电动机对物体做功的功率P1= = GV=mgV=50kg×10N/kg×0.9m/s=450W
电路总功率P=UI=110V×5A=550W
电动机线圈的电阻的功率P2=P-P1=550W-450W=100W
所以电动机线圈的电阻大小为R= =4Ω；
故答案为：D。
6.【答案】 D
【解析】【分析】电阻丝对容器里的空气加热，空气温度升高体积膨胀，压强增大，于是与其连接的一侧的U形管液面下的高度差越大，据此分析判断。
【解答】A.探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系时，需要改变电流大小，而控制电阻和通电时间相同；题目中两个电阻串联，通过它们的电流相等，故A错误；
B.右侧U形管液面高度差大，那么右边的R2产生的热量多；根据Q=I2Rt可知，在电流和时间相同的条件下，电阻丝的R2阻值比R1大，故B错误；
C.U形管中液面高度发生变化是因为空气的热胀冷缩造成的，故C错误；
D.电阻串联，通过的电流和时间相同，两个电阻大小不同，因此该装置用来探究电流通过导体产生的热量跟电阻大小的关系，故D正确。
故选D。
7.【答案】 B
【解析】【分析】根据公式可知，工作相同的时间时，消耗电能最多的，则电功率最大，据此分析判断。
【解答】电冰箱的功率不会超过300W，液晶电视的电功率在100W左右，笔记本电脑的电功率大约在40W左右，而电热水壶的电功率大约在1000W左右，那么电热水壶的电功率最大，在相同时间内消耗的电能最多，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
8.【答案】 D
【解析】【分析】根据对功和功率的认识分析判断。
【解答】A.冬天教室空调正常工作时的电功率约4000瓦，故A正确不合题意；
B.每盏日光灯的功率大约40W，那么教室22盏日光灯正常工作时的总功率为880瓦，故B正确不合题意；
C.中学生体重大约500N，每次跳起10cm=0.1m，每分钟跳90次，那么跳绳的功率大约为： ， 故C正确不合题意；
D.科学课本大约重2.5N，桌面大约高1m，那么从地上捡起科学课本做的功：W=Gh=2.5N×1m=2.5J，故D错误符合题意。
故选D。

9.【答案】 B
【解析】【分析】根据公式 ， 结合电压和电阻的变化，对功率的大小进行推导计算即可。
【解答】B为电热丝AC的中点抽头，则RAC=2RAB=2RBC ，
由电炉的铭牌“220V或110V，500W”可知，其额定功率为500W，额定电压为110V或220V，
由公式可知：在功率P一定时，电阻越大，其工作电压应越大，
则电炉的功率为额定功率500W时，接AC时电压是220V，接AB或BC时，电压是110V；
当A、C端与220V电源相连时，电炉正常工作，电功率为500W，故B正确；
当A、B端与220V电源相连时，电阻变为原来的 ，由可知，功率变为原来的2倍，即1000W，故A错误；
当AC连在一起作为一个接线端时，再将它和B端与110V电源相连，相当于把整个电阻平分成两段后再并联，总电阻变为原来的 ，再将它和B端与110V电源相连时，电压变为原来的
，根据公式可知，此时电功率变不变，仍然为500W，故C错误；
将AC端与110V电源相连时，电阻不变，电压变为原来的 ， 由可知，功率变为原来的
， 即125W，故D错误。
故选B。
10.【答案】 B
【解析】【分析】（1）在串联电路中，功率与电阻成正比，据此判断哪盏灯较亮；
（2）串联电路各处电流都相等，因此额定电流小的正常发光；
（3）根据W=Pt分析判断；
（4）根据公式比较电阻的大小。
【解答】根据公式可知，当额定电压相同时，功率与电阻成反比。因为甲的功率小于乙的功率，所以电阻R甲大于R乙 ， 故D错误；
当两灯串联时，功率与电阻成正比，即电阻越大，功率越大。因为R甲大于R乙 ， 所以甲的实际功率大于乙，即甲灯较亮，故A错误；
根据可知，当额定电压相同时，甲的额定功率小于乙的额定功率，所以甲的额定电流小于乙的额定电流。串联时各处电流都相等，因此电流小的甲正常发光，故B正确；
根据W=Pt可知，当时间相同时，实际功率越大，消耗的电能越多。因为甲的实际功率大，所以甲消耗的电能比乙大，故C错误。
故选B。
11.【答案】 C
【解析】【分析】（4）当滑动变阻器接入电路的电阻为0时，电路为R0的简单电路，电路中的电流最大，根据乙图读出此时的电流，根据欧姆定律表示出电源的电压；当滑动变阻器接入电路的电阻最大时，电路中的电流最小，根据图象读出此时电路中的电流和R两端的最大电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值；
（1）根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源的电压，利用电源的电压不变得出等式即可求出R0的阻值；
（3）根据P=UI求出电路最大的总电功率；
（2）根据P0最小=I最小2R0计算消耗电功率的最小值。
【解答】当滑动变阻器接入电路的电阻为0时，电路为R0的简单电路，电路中的电流最大，
由乙图可知，电路中的最大电流I大=0.4A，
电源电压：U=I大R0=0.4A×R0------------①
当滑动变阻器接入电路的电阻最大时，电路中的电流最小，
由乙图可知，电路中的最小电流I最小=0.05A，R两端的电压UR=7V，
则滑动变阻器的最大阻值：
，故D错误；
电源电压：U=I最小R0+UR=0.05A×R0+7V--------②，
①②联立解得：R0=20Ω，故A错误；
已知电源电压U=8V，
则电路的最大总功率：P最大=UI最大=8V×0.4A=3.2W，故C正确；
R0的最小功率：P0最小=I最小2R0=（0.05A）2×20Ω=0.05W，故B错误。
故选C。
12.【答案】 C
【解析】【分析】根据电功率的公式与P=I2R比较即可。
【解答】（1）甲图中只有灯泡L1 ， 则它的功率 ①；
乙图中，两个灯泡串联，它们的总功率为： ②；
①②比较可知：P1>P总；
（2）在乙图中，R2>R1 ， 且I1=I2 ， 根据P=I2R可知，此时的电功率P2'>P1'；
（3）因为P总=P2'+P1'；
所以P总>P2'>P1'；
则P1>P总>P2'>P1'；
即P1>P2'>P1'。
故选C。

二、填空题
13.【答案】 420
【解析】【分析】首先根据Q=cm△t计算出水吸收的热量，再根据计算出加热时间。
【解答】水吸收的热量Q=cm△t=4.2×103J/(kg℃)×2kg×（100℃-25℃）=6.3×105J；
电水壶的加热时间。
14.【答案】 4.2×105；70%
【解析】【分析】（1）根据Q=cm△t计算水吸收的热量；
（2）根据W=Pt计算电热水壶消耗的电能，再根据计算电水壶的加热效率。
【解答】（1）水吸收的热量Q=cm△t=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×（80℃-30℃）=4.2×105J；
（2）电热水壶消耗的电能W=Pt=1000W×600s=6×105J；
电热水壶的效率为：。
三、解答题
15.【答案】 （1）故电流为：I= = =2A
（2）电池储存的能量：W=UIt=15V×5A×3600s=2.7×105J，W机=W×80%=2.7×105J×80%=2.16×105J，
t= = =2160s(=36分钟＝0.6小时也可以).
答：通过的电流为2A.该机最多能飞行2160s
【解析】【分析】（1）根据公式计算出通过电动机的电流；
（2）根据W=UIt计算出电池储存的能量，再根据 W机=W×80% 计算出输出的机械能，最后根据计算出飞行时间。

四、实验探究题
16.【答案】 （1）左
（2）B
（3）0.3
（4）滑动变阻器的电功率
【解析】【分析】（1）根据表格确定电流的大小变化，再根据“电流与电阻的反比关系”确定变阻器的阻值变化，最终确定滑片的移动方向。
（2）将表格中第1、3组数据比较，确定定值电阻的电功率与电流的变化关系。
（3）首先根据U2=U总-U1计算变阻器两端的电压，再根据P2=U2I2计算变阻器的功率；
（4）根据P总=P1+P2分析。
(
…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
) (
※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
) (
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
【解答】（1）根据表格可知，从第3次到第4次时，电流从0.2A到0.25A，此时电流变大，那么变阻器的阻值变小，则滑片P向左移动到适当位置。
（2）比较第1和3组数据可知，电流增大到原来的：0.2A÷0.1A=2倍，而定值电阻的电功率增大到原来的：0.4W÷0.1W=4=22倍，因此定值电阻的电功率与电流的平方成正比，故选B。
（3）当定值电阻两端的电压为1.0V时，
变阻器两端的电压U2=U总-U1=4V-1V=3V；
此时变阻器的电功率为：P2=U2I2=3V×0.1A=0.3W；
（4）A点的横坐标代表总功率，A'点的横坐标代表R1的电功率，根据P总=P1+P2可知，AA'就是滑动变阻器的电功率。