3.6 电能 同步练习（含解析）

3.6 电能
一、选择题
1．根据额定电压为2.5V小灯泡I－U图像（如图所示）分析，下列结论正确的是（　　）
A．当小灯泡的电压为0V时，其电阻为0
B．当小灯泡的电流为0.1A时，其实际功率为0.1W
C．通过小灯泡的电流与其两端的电压成正比
D．小灯泡的额定功率为0.625W
2．L1和L2是两个规格不同的灯泡，L1电阻较大。将它们串联接入电路中，发现L1亮度大于L2。若通过L1、L2的电流分别为I1、I2， L1、L2两端的电压分别为U1、U2。下列关系中正确的是（　　）
A．I1>I2
B．U1>U2
C．I1 D．U13．将两只额定电压相同的小灯泡L1、L2串联在如图所示的电路中，闭合开关后，发现灯L1较亮，灯L2较暗。小滨对这两个灯泡的额定功率比较大小时，做以下分析，请你将最合理的排序选出来(　　)
①从关系式P=I2R可以知道
②比较亮的灯泡的电阻较大
③在相同电压下工作时，灯泡的电功率和它的电阻成反比
④从关系式P= 可以知道
⑤串联时流过两个灯泡的电流相同
⑥所以，串联时那个较暗灯泡的额定功率较大
A．⑤④③②①⑥ B．②④③⑤①⑥ C．⑤①③④②⑥ D．⑤①②④③⑥
4．如图所示的电路，电源电压保持不变。闭合开关S，在滑动变阻器的滑片从a端向b端移动的过程中，不计温度对灯丝电阻的影响，则电路总功率P与电压表示数U之间的关系图象为（ ）
B．
C． D．
5．图甲电路中，电源电压不变，R1是定值电阻，R2是滑动变阻器。闭合开关，将变阻器滑片由一端移到另一端的过程中，两电表示数变化如图乙所示，则下列说法错误的是（　　）
A．电源电压为6V B．R1的阻值为5Ω
C．R2的最大功率为7.2W D．滑动变阻器的最大功率为1.35W
6．如图是研究电热跟哪些因素有关的实验装置图，下列说法中错误的是（ ）
A．实验中采用了控制变量法
B．该实验研究的是电流的热效应
C．观察实验现象可知：在其它条件相同时，电阻越大，产生的热量越少
D．实验是通过观察瓶中玻璃管内液面高低来判断电流通过导体时产生热量的多少
7．图是一种常见电器的铭牌，它可能是( )
产品型号 EH-NA98Q
额定电压/频率 220V-50Hz
额定功率 1800W
原产地 中国
生产日期 见商品外包装
A．日光灯 B．吹风机 C．学生计算器 D．家用电冰箱
8．额定电压为2.5伏的小灯泡接在下列四个电路中，不能测出小灯泡额定功率的是(　　)
A．
B．
C．
D．
9．如图所示的电路中，电源电压不变，当变阻器R2的滑片向右滑动时（ ）
A．电流表的读数变小，电压表的读数变小，R1的功率变小
B．电流表的读数变小，电压表的读数变大，R1的功率变大
C．电流表的读数变大，电压表的读数不变，R1的功率变小
D．电流表的读数变小，电压表的读数不变，R1的功率不变
10．经阅读课本可知，下列用电器工作5小时消耗的电能最接近1千瓦时的是（　　）
A．21寸彩色电视机 B．电熨斗 C．家用客厅的空调 D．家用电冰箱
11．为测量某电热杯的电功率，小明把家中其余用电器均从电源上断开，只将该电热杯接入电路，观察电能表，发现在 1min 内电能表转盘转动 15 圈。电能表的部分技术参数如表，该电热杯的电功率是（ ）
电压 220V
电流规格 10（20）A
电流频率 50Hz
每千瓦时的转数 3000revs/（kW·h）
12．如图所示的电路中，闭合开关 S，滑动变阻器的滑片 P 向右滑动时，则（ ）
A．电流表的示数增大 B．电压表的示数减小
C．R1 的电功率一定减小 D．R2 的电功率一定增大
13．如图，电源电压为4．5V，小灯泡规格为3V 0．6w(灯丝电阻不变)，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0．6A，滑动变阻器规格为50Ω 2A。保证电路元件安全，下列分析正确的是（ ）
A．电流变化范围是0-0．2A
B．滑动变阻器变化范围是7．5Ω—30Ω
C．小灯泡功率变化范图是0．2w-0．6w
D．电路的最小总功率是0．225w
14．下图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面的高度的变化反应密闭空气温度的变化，下列说法正确的是（ ）
A．该实验装置是为了探究电流产生的热量与电阻的关系
B．该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反应电阻丝放出热量的多少
C．不改变导线的连接方式，将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系
D．通电一段时间后，右侧U形管中液面的高度差比左侧的小
15．小明同学在测定一个用电器的电功率时，连接好的电路如图所示。闭合开关，发现电流表、电压表均有示数，调节滑动变阻器，电流表、电压表示数都不变化。小明连接的电路有不妥之处，改正的方法是（ ）
A．将导线的端移至接线柱
B．将导线的端移至接线柱
C．将导线的端移至接线柱
D．将导线的端移至接线柱
16．有两只小灯泡，只标有额定电压都是，将它们串联起来接在电路中，亮度不同。在回答哪个灯泡的额定功率比较大时，要用到以下六句话：a、较亮的灯泡电阻较大；b、从关系式可以知道；c、串联时流过两灯的电流相同：d、从关系式可以知道；e、在相同的电压下工作时，灯泡的电功率和它的电阻成反比；f、所以串联时较暗的额定功率大。按照下列顺序排列这六句话，可以把问题讲得最清楚的是（　　）
A．cbadef B．debacf C．bacdef D．以上都不行
二、探究题
17．小明做测“小灯泡电功率”实验时，所用器材有电压为6V的电源，额定电压为2.5V的小灯泡，以及符合实验要求的滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线。
（1）图甲所示是小明没有连接完整的实物电路，请用笔画线代替导线，帮小明将电路连接完整。_____________
（2）小明连好电路闭合开关后，发现小灯泡不发光，电流表和电压表都有示数但示数很小，无论如何移动滑动变阻器滑片P，小灯泡始终没有发光，则原因可能是_____________。
（3）小明正确连接电路后闭合开关，移动滑片P到某处。小灯泡正常发光，电流表的示数如图乙所示，小灯泡的额定功率是___W。
（4）测完小灯泡的额定功率后，在不改变变阻器滑片P情况下，仅将小灯泡换成5Ω定值电阻，若要使电压表的示数仍为2.5V，滑片P应向___移动（选填“左”或“右”）。
三、简答题
18．每年冬天，金华五中的很多老师会在办公桌上放置电热桌垫（如图）。小明同学想知道它的电热原理，他查看说明书后发现：该电热桌垫由12V电源供电，R1、R2的阻值分别为6Ω、4Ω，该桌垫可通过调温开关控制不同的电功率（不考虑温度的变化对电阻的影响）。
（1）电路中当S1、S2都闭合时，电热桌垫处于___________档（选填“关”、“低温”、“高温”）。
（2）求低温档时电路的总功率。___________
（3）求此电热桌垫处于高温档时1分钟内消耗多少电能？___________
19．如图为双轮电动平衡车，它是利用动态平衡原理控制前进及后退的高科技智能产品，因其体积小、操控新颖方便等优点深受年轻人的喜爱，下表是某双轮电动平衡车的部分技术参数。
车身自重 额定工作电压 锂电池容量 标准充电电压 标准充电电流 最高速度 最大续航里程
20kg 60V 10Ah 42V 2A 20km/h 36km
注：锂电池容量10Ah表示若以1A的电流工作，可以工作10h。
（1）小科按技术参数要求给平衡车充电，则充电的功率为多少
（2）某次充电时，平衡车还剩下30%的电量，若按标准电压充电，需要多少时间才能将电充满
（3）若该电动车充电一次所存储的电能（假设充电时没有能量损失），由燃烧汽油释放的内能来提供，则至少需要燃烧多少克的汽油（汽油的热值为4.6107J/Kg） （结果保留一位小数）
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．D
【详解】
A．电阻是导体的属性，当小灯泡的电压为0V时，电流为零，但电阻不为0，故A错误；
B．如图当小灯泡的电流为0.1A时，两端电压为0.5V，其实际功率为
故B错误；
C．因为灯丝电阻随温度升高而变大，当灯两端的电压升高时，灯丝的温度升高，电阻变大，所以通过小灯泡的电流与其两端的电压不成正比，故C错误；
D．小灯泡的额定电压为2.5V时，图知电流为0.25A，所以功率为
故D正确。
故选D。
2．B
【详解】
AC．两个灯泡串联在电路中，由串联电路电流的规律可知通过两个灯泡的电流相等，即
I1=I2
故AC错误；
BD．发现L1亮度大于L2，说明L1的实际功率较大，通过两个灯泡的电流相等，由P=UI可知
U1>U2
故B正确，D错误。
故选B。
3．D
【详解】
串联电路的电流处处相等，如图两个灯泡是串联的，闭合开关后，发现灯L1较亮，灯L2较暗，说明灯泡L1的实际功率大，根据P＝I2R知，灯泡L1的电阻比L2的电阻大。根据U＝IR知，灯泡L1两端的电压大。根据P＝可知两个灯泡的额定电压相等，灯泡L2的电阻小，额定功率大，所以，串联时那个较暗灯泡的额定功率较大。
故选D。
4．A
【详解】
设电源电压为U0，灯丝电阻为R，由电路图可知，滑动变阻器和小灯泡串联在电路中，电压表测滑动变阻器的电压，由串联电路的电压关系可知，小灯泡两端的电压
由欧姆定律可知，小灯泡的电流
串联电路中电流处处相等，所以电路总功率
由表达式可知，电路总功率P与电压表示数U之间的关系为一次函数关系，而且电路总功率P随着电压表示数U增大而减小，故电路总功率P与电压表示数U之间的关系图像为A选项对应的图像。
故选A。
5．D
【详解】
AB．由电路图可知，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。当R2接入电路中的电阻为零时，电路中的电流最大，由图象可知，电路中的最大电流I大=1.2A，电源的电压
U=I大R1=1.2A×R1
当R2接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，电压表的示数最大，由图象可知，电路中的最小电流I小=0.3A，电压表的最大示数U2=4.5V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电源的电压
U=I小R1+U2=0.3A×R1+4.5V
因电源的电压不变，所以
1.2A×R1=0.3A×R1+4.5V
解得R1=5Ω，电源的电压
U=I大R1=1.2A×5Ω=6V
故AB正确，不符合题意；
C．定值电阻电功率的最大值
P1大=I大2R1=(1.2A)2×5Ω=7.2W
故C正确，不符合题意；
D．滑动变阻器的功率
P=I2R2=()2R2=
此可知，当
R1=R2=5Ω
时，滑动变阻器的电功率最大，最大为
P大==1.8W
故D错误，符合题意。
故选D。
6．C
【详解】
A．电流产生热量的多少，与电阻大小、电流大小和通电时间有关，研究其中一个因素对产生热量的影响关系时，需要保持另外两个物理量不变。采用的是控制变量法。故A正确，不符合题意；
B．该实验探究的是电流产生热量多少的影响因素，探究的是电流的热效应。故B正确，不符合题意；
C．由公式Q=I2Rt知：在电流和通电时间一定时，发热丝产生的热量与电阻成正比，电阻越大，产生的热量越多，故C错误，符合题意；
D．实验中是通过观察温度计示数的高低来判断电流通过导体时产生热量的多少，采用的是转换法。故D正确，不符合题意。
故选C。
7．B
【详解】
A.日光灯大约为20-30W 。
B.吹风机功率比较大家用可以选择600-800W理发店的吹风机一般功率较大可以达到1000-2000W 。
C.学生计算器功率一般1.5×10-4W。
D.家用电冰箱功率一般为100-300W。
故选B。
8．C
【详解】
A.图中电压表测小灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流，滑动变阻器可调节整个电路，符合要求，故A能测出小灯泡额定功率。
B.图中电压表V1测小灯泡两端的电压，R1与灯泡串联，因此电流相同，利用V2与已知阻值的定值电阻可测出电流，滑动变阻器可调节整个电路，符合要求，故B能测出小灯泡额定功率。
C.只能测出灯泡两端的电压，无法得到电流的大小，故C不能测出小灯泡额定功率。
D.图中电流表A1可测出灯泡的电流，已知阻值的R1与灯泡并联，它们两端的电压相同，通过A2和R1又可以算出电压的大小，滑动变阻器可调节整个电路，也符合要求，故D能测出小灯泡额定功率。
故选C。
9．D
【详解】
由电路图可知，滑动变阻器R2与R1并联，电流表测干路电流，电压表测电源的电压；当变阻器R2的滑片向右滑动时，接入电路的电阻变大，由可知通过滑动变阻器R2的电流变小，由并联电路的特点可知通过R1的电流不变，并联电路干路电流等于各支路电流之和，干路电流变小，即电流表的示数变小。电源的电压不变，电压表的示数不变，R1两端的电压不变，由P=UI，电阻R1的功率不变。
故选D。
10．A
【详解】
由题意知，家用电器正常工作5小时消耗的电能最接近于1千瓦·时，则此用电器的功率
据此对照选项做出判断；
A．电视机的功率约为200W，故A符合题意；
B．电熨斗的功率约为600W，故B不符合题意；
C．空调机的功率约为1000W，故C不符合题意；
D．电冰箱的功率约为100W，故D不符合题意。
故选A。
【选项A】300W 【选项B】30W 【选项C】150W 【选项D】200W11．A
【分析】
根据电能表的圈数和参数得到转盘转15r电路中消耗的电能，由电功率的公式得到该电热杯的电功率。
【详解】
转盘转动15转消耗电能：
W=×15kW·h=0.005kW·h=1.8×104J，
t=1min=60s，
用电器的功率
P==300W
故选A。
12．C
【分析】
根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和R1两端的电压变化，根据P=UI可知R1的电功率变化，根据串联电路的电压特点可知R2两端的电压变化；根据电阻的串联和欧姆定律表示出电路中的电流，根据P=I2R表示出R2的电功率，然后讨论R2与R1的阻值关系判断R2的电功率变化。
【详解】
由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。
A．闭合开关S，滑动变阻器的滑片P向右滑动时，接入电路中的电阻增大，电路中的总电阻增大，由可知，电路中的电流减小，即电流表的示数减小，故A错误；
BC．由U=IR可知，R1两端的电压减小，由P=UI可知，R1的电功率一定减小，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R2两端的电压增大，即电压表的示数增大；故C正确，B错误；
D．R2的电功率
若
R2＞R1
当R2=R1时，R2的电功率最大，因滑片开始移动时的位置不确定，所以，滑片P向右滑动时，R2的电功率可能先增大后减小，也可能一直减小；若
R2≤R1
滑片P向右滑动时，R2的电功率一直增大，D错误。
故选C。
13．B
【详解】
A．由电路图知道，灯泡L与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压。灯泡正常发光时的电压为3V，功率为0.6W，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，灯泡正常发光时，滑动变阻器两端的电压
U滑=U-UL=4.5V-3V=1.5V＜3V
则灯泡两端的电压可以达到3V，由P=UI知道，灯泡的额定电流
因串联电路中各处的电流相等，且电流表量程为0～0.6A，变阻器允许通过的最大电流为2A，所以，电路中的最大电流I大=0.2A，此时灯泡的最大功率为0.6W，滑动变阻器接入电路中的电阻最小，由I=知道，滑动变阻器接入电路中的最小阻值
灯泡的电阻
当电压表的示数最大为3V时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，灯泡和电路的总功率最小，此时灯泡两端的电压
UL′=U-U滑大=4.5V-3V=1.5V
电路中的最小电流
则电路中电流变化的范围是0.1A～0.2A，故A错误；
B．滑动变阻器接入电路中的最大阻值
即滑动变阻器阻值变化的范围是7.5Ω～30Ω，故B正确；
C．小灯泡的最小功率
PL′=I小2RL=（0.1A）2×15Ω=0.15W
即灯泡的功率变化范围是0.15W～0.6W，故C错误；
D．电路的最小总功率
P小=UI小=4.5V×0.1A=0.45W
故D错误。
故选B。
14．D
【分析】
电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关。
(1)探究电流产生热量跟电阻关系时，控制通电时间和电流不变。
(2)探究电流产生的热量跟电流大小和电阻大小关系时运用了控制变量法。
(3)电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但空气温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，体现的是转换思想。
【详解】
AD．装置中一个5Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即
I右=I左
两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知
I右=I1+I2
两电阻阻值相等，则支路中电流相等
I1=I2
所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，即是研究电流产生的热量与电流的关系，不是探究电流产生的热量与电阻的关系；由Q=I2Rt可知，左边容器中的电阻产生的热量多，温度升得较快；因此通电一段时间后，玻璃管左侧液面高度差更大，故A错误，D正确；
B．该实验装置是利用U型管中空气的热胀冷缩来反映热的多少，虽然产生热量的多少不能直接观察，但可以通过U型管液面高度差的变化来反映，故B错误；
C．将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，变成了一个10Ω的电阻与两个5Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即
I右=I左
两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知
I右=I1+I2
两电阻阻值相等，则支路中电流相等
I1=I2
所以右边容器中的通过电阻的电流是左侧通过电流的一半，左右电阻不等，而且左右的电流也不相等，所以不是探究电流产生的热量与电阻的关系，故C错误。
故选D。
15．D
【分析】
由电路图可知，滑动变阻器没有按一上一下的原则串联在电路中，而是全接到上方两个接线柱上；要测用电器中电流随电压变化关系时电压表应并联在用电器的两端，而电路图中电压表测电源的电压．
【详解】
A、将导线K的a端移至接线柱A时，滑动变阻器可以改变用电器两端的电压，但电压表测量的是电源的电压，示数不变，不能进行实验探究，故A不可行；
B、将导线L的b端移至接线柱B时，滑动变阻器可以改变用电器两端的电压，但电压表测量的是电源的电压，示数不变，不能进行实验探究，故B不可行；
C、将导线L的b端移至接线柱D时，滑动变阻器被断路，不能改变用电器两端的电压，无法进行实验探究，故C不可行；
D、将导线M的c端移至接线柱B时，电压表测量用电器两端的电压，滑动变阻器串联在电路中，通过移动滑片可以改变用电器两端的电压，进行实验探究，故D可行。
故选D。
16．A
【详解】
当各灯串联时，由P=I2 R可知，灯亮的实际功率大、电阻大，再由知道，当额定电压相同时，电阻大的额定功率小。由此得出顺序是cbadef。
故选A。
17． 滑动变阻器同时将下面的两个接线柱接入电路 0.65 右
【详解】
（1）[1]灯的额定电压为2.5V，电压表选用小量程与灯并联，根据图乙电流表选用小量程与灯串联，变阻器按一上一下接入电路中，如下所示：。
（2）[2]电流表和电压表都有示数但示数很小，说明电路为通路，小灯泡不发光，说明电路中电流很小，电阻较大，无论如何移动滑动变阻器滑片P，小灯泡始终没有发光，测说明变阻器失去了变阻的作用，则原因可能将变阻器的下面两个拉线柱连入电路中。
（3）[3]小明正确连接电路后闭合开关，移动滑片P到某处。小灯泡正常发光，电流表的示数如图乙所示，图中电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.26A，小灯泡的额定功率是
P=UI=2.5V×0.26A=0.65W
（4）[4]由欧姆定律可知，灯正常发光时的电阻
测完小灯泡的额定功率后，在不改变变阻器滑片P情况下，仅将小灯泡换成5Ω定值电阻，电阻减小，根据串联分压原理可知，其分得的电压减小；为保电压表示数不变，根据串联电路电压的规律可知应减小滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应减小滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向右端移动，使电压表的示数为2.5V。
18．高温 14.4W 2160J
【详解】
（1）[1]图甲中只闭合当S1时，R1、R2串联；当开关都闭合时，只有R2工作，根据，可知，当S1、S2都闭合时，电热桌垫处于高温档。
（2）[2]当S1闭合，S2断开时，两电阻串联，根据串联电路的总电阻等于各电阻之和得
R串=R1+R2=6Ω+4Ω=10Ω
此时电功率
（3）[3]当开关都闭合时，只有R2工作，此时电路功率
处于高温档时1分钟内消耗电能
19．（1）84w；（2）5h；（3）32.8g
【详解】
解：（1）根据表格中数据，充电电压为42V，充电电流为2A，所以充电功率为
（2）平衡车锂电池充满的电量为
平衡车还剩下30%的电量，则需要充入的电量为
若按标准电压充电，需要充电时间
（3）根据，可知
答：（1）充电的功率为84W；
（2）需要5h才能将电池充满；
（3）至少需要燃烧32.8g汽油。
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