第十三章电功和电功率达标检测卷（含答案）

第十三章达标检测卷
一、选择题(每题3分，共30分)
1．以下器件工作时应用了电流热效应的是(　　)
A．电热水壶 B．电风扇
C．刷卡机 D．太阳能玩具车
2．下列数据最符合实际的是(　　)
A．手机充电器的工作电流约为20 A
B．USB接口的输出电压约为5 V
C．家用微波炉的额定功率约为10 W
D．家用空调工作一晚消耗约100度电
3．如图所示，这是小明家的电能表。小明将家中其他用电器关闭，只让某一个用电器正常工作，观察到该用电器正常工作3 min，电能表的转盘转过30转。则该用电器可能是(　　)
A．小台灯
B．电视机
C．电饭锅
D．节能灯
4．甲、乙两盏电灯，已知R甲A．W甲>W乙 B．W甲C．W甲＝W乙 D．无法判断
5．将“220 V　60 W”的灯泡L1和“220 V　40 W”的灯泡L2，串联在220 V的电源上，组成闭合电路(设灯丝电阻不变)，则下列说法正确的是(　　)
A．灯泡L1比灯泡L2亮
B．灯泡L2比灯泡L1亮
C．两灯泡的总功率大于40 W
D．两灯泡的实际功率都变为其额定功率的一半
6．如图所示的电路中，电源电压恒为3 V，灯泡L的电阻为10 Ω且保持不变。闭合开关S后，滑片P由b端向a端滑动的过程中，下列判断正确的是(　　)
A．灯泡L亮度变暗
B．电压表示数变大，电流表示数变小
C．电压表与电流表示数的比值变小
D．灯泡L的最大功率为0.9 W
7．如图所示，将灯L1、L2按图甲、乙两种方式接在电压均为U的两个电路中，在图甲中灯L1的功率为4 W，在图乙中灯L1的功率为9 W。设灯丝电阻不变。下列说法中不正确的是(　　)
A．甲、乙两图中灯L1两端的电压之比是2∶3
B．L1、L2两灯灯丝电阻之比是2∶1
C．甲图中灯L1、L2的功率之比是2∶1
D．甲、乙两图电路消耗的总功率之比是4∶9
8．如图电路，电源电压保持不变，滑动变阻器R标有“30 Ω　1 A”，定值电阻R0的阻值为10 Ω，小灯泡L标有“6 V　3.6 W”(电阻不随温度而变化)，电流表的量程为0～3 A。当S闭合，S1、S2断开，滑片P移到R的中点时，小灯泡恰好正常发光。在保证电路安全的前提下，电路消耗总功率的最小值与最大值之比是(　　)
A．1∶4
B．1∶8
C．2∶7
D．3∶20
9．安全是人们生活和工农业生产的重要保障。如图所示的情景符合安全用电原则的有(　　)
10．电给人类带来了极大的便利，但不正确用电也会带来很大的危害，甚至会危及生命。下列做法符合安全用电原则的是(　　)
A．发生触电事故时，首先应切断电源再进行施救
B．保险丝断了，可以用铜丝替代
C．使用试电笔时，手指要碰到笔尖的金属体
D．只用一只手接触火线，一定不会造成触电事故
二、填空题(每空2分，共26分)
11．表格列出的是一台风扇电动机的主要技术数据。这台风扇正常工作时的电流是________A，正常工作0.5 h消耗的电能是__________J，工作过程中，消耗的电能主要转化为________能。　
电压 220 V
频率 50 Hz
功率 55 W
12．冬奥场馆“冰立方”于北京2022年冬奥会投入使用，场馆依靠直径为13 m的采光井及19根导光管将自然光引入室内，每年可节约用电26 000 kW·h，这些电可供一所总照明功率为10 kW的学校正常照明________h；这些能量若由热值为3.0×107 J/kg的焦炭燃烧获得，则需完全燃烧________kg焦炭。
13．将一段电阻丝接入电路中，测得其两端电压为12 V，通过的电流为3 A，则该电阻丝电阻为________Ω；若将该电阻丝两端电压由12 V降至6 V，则电功率变化了________W。
14．如图所示，电源电压不变，灯泡标有“6 V　3 W”字样，当开关S闭合时，灯泡正常发光，电流表示数为0.6 A，电阻R的电功率为________W，通电10 min后R产生的热量为________J。
15．在我国，家庭电路的电压是________V。为了安全起见，家用电器的金属外壳都必须接地，如图所示，用于接地的导线应该接在插座的________孔。
16．如图所示，电源电压7 V保持不变，灯L2的规格为“6 V　3.6 W”，当开关S闭合，两灯发光，使用一段时间后L1突然熄灭，L2更亮，则故障可能是L1________，此时灯L2的实际电功率为________W。(假设灯丝电阻不变)
三、作图题(4分)
17．如图所示，请用笔画线代替导线，正确连接家庭电路。
四、实验探究题(18题10分，19题14分，共24分)
18．探究电流通过导体产生的热量的多少与什么因素有关，实验小组同学猜想：电流通过导体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关，于是他们利用如图器材进行了探究实验。甲、乙、丙三个装置的透明容器中各有一段电阻丝，容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。
(1)选用________组合，并将它们________联接到电源两端进行实验，可以探究电热与电阻的关系。
(2)选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，可以探究电热与________的关系，其中15 Ω电阻的作用是__________________。
(3)选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，发现乙装置U形管中液面无高度差，丙装置U形管中液面有高度差，产生此现象的原因可能是乙装置________________。
19．如图所示，小明在做“测量小灯泡电功率”的实验。实验室有如下器材：电源(设电压恒为6 V不变)、小灯泡(额定电压为2.5 V，灯丝的电阻约为10 Ω)、电流表、电压表、开关各一个，规格分别为R1“10 Ω　1 A”和R2“30 Ω　0.5 A”的滑动变阻器各一个，导线若干。
(1)连接电路时，小明应选用规格为________(填“R1”或“R2”)的滑动变阻器。
(2)连接好电路后，闭合开关前，在图甲中滑动变阻器的滑片P应置于________
(填“A”或“B”)端；闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，则故障原因可能是小灯泡发生________(填“短路”或“断路”)。
(3)排除故障，闭合开关，移动滑片P到某位置时，电压表的示数为2.2 V，若想测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向________(填“A”或“B”)端移动，使电压表的示数为________V；通过实验得出小灯泡的U I图像如图乙所示，则小灯泡的额定功率为________W。
(4)由图乙可知，小灯泡灯丝电阻大小的变化可能与____________有关。
五、综合应用题(16分)
20．如图所示为一款养生壶的电路简图，该壶有“加热”和“保温”两挡，电源电压为220 V，电阻丝R1、R2的阻值分别为44 Ω、356 Ω。求：
(1)养生壶在“保温”挡工作时的电功率是多少？
(2)养生壶在“加热”挡工作时的电功率是多少？
(3)现将壶内1 kg的养生茶从20 ℃加热至75 ℃的过程中，若不计热量损失，所需要的时间是多少？[已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
答案
一、1．A　2．B
3．C　点拨：观察到该用电器正常工作3 min，电能表的转盘转过30转，则消耗的电能为W＝＝×3.6×106 J＝1.8×105 J，
该用电器的电功率为P＝＝＝1 000 W。
小台灯的电功率在30 W左右，电视机的电功率在100 W以下，电饭锅的电功率在1 000 W左右，节能灯的电功率在20 W以下。故选C。
4．B　点拨：因为两灯串联，则通过它们的电流相等，根据W＝UIt＝I2Rt，在通电时间相同，R甲＜R乙时，有W甲＜W乙，因此B正确。
5．B　点拨：由P＝可得，L1、L2的电阻分别为R1＝＝≈806.7 Ω；R2＝＝＝1 210 Ω；又因为两灯串联时，电流相等，则由P＝I2R可得，灯泡L1的功率小于L2的功率，故灯泡L2要比L1亮；串联电路总电阻等于各分电阻之和，此时通过电路的电流I＝＝≈
0.11 A；两灯实际消耗的功率P1′＝I2R1＝(0.11 A)2×806.7 Ω≈9.76 W≠30 W，P2′＝I2R2＝(0.11 A)2×1 210 Ω≈14.64 W≠20 W；两灯泡的总功率为P＝P1′＋P2′＝9.76 W＋14.64 W＝24.4 W＜40 W。
6．D　点拨：由图知，灯泡与变阻器串联，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路的电流；滑片P由b端向a端滑动的过程中，变阻器连入电路的电阻变小，根据电阻的串联，总电阻变小，由欧姆定律可知，电路中的电流变大，即电流表示数变大；根据P＝I2R可知，灯泡的实际功率变大，灯泡变亮；电压表与电流表示数的比值等于灯泡的电阻(灯泡电阻不变)，则该比值不变，当变阻器连入电路中的电阻为0时，灯泡两端的电压最大(等于电源电压3V)，灯泡L的最大功率PL大＝＝＝0.9 W。
7．D　点拨：图甲中，灯L1的功率P1＝，图乙中，灯L1的功率P1′＝，所以＝＝＝，所以＝。
在图甲中，灯L2两端的电压为U2，两灯串联，所以＝，所以＝。
串联电路电流相等，＝，所以＝＝。
在图甲中，灯L1的功率P1＝I2R1，灯L2的功率P2＝I2R2，所以＝＝＝。
图甲中消耗的总功率P甲＝，
图乙中消耗的总功率P乙＝，
所以＝＝＝＝。
综上所述，A、B、C正确，D错误，故选D。
8．D　点拨：当S闭合，S1、S2断开，灯L和滑动变阻器串联，小灯泡恰好正常发光，则此时的电流I＝＝＝0.6 A；小灯泡的电阻为RL＝＝＝10 Ω。
滑片P移到R的中点时，滑动变阻器接入电路的电阻R′＝15 Ω，则滑动变阻器两端的电压U′＝IR′＝0.6 A×15 Ω＝9 V；
根据串联电路电压的特点得，电源电压U总＝UL＋U′＝6 V＋9 V＝15 V。
要保证电路安全，分析电路可得当闭合开关S、S2和S1时，且通过滑动变阻器的电流为1 A时，干路电流最大；则此时通过R0的电流为I0＝＝＝1.5 A；干路电流即为最大电流Imax＝1 A＋1.5 A＝2.5 A；最大功率Pmax＝U总Imax＝15 V×2.5 A＝37.5 W；
最小电流即为滑动变阻器接入最大阻值并且与灯L串联时，故电流最小Imin＝＝＝0.375 A；
最小功率Pmin＝U总Imin＝15 V×0.375 A＝5.625 W；
故Pmin∶Pmax＝5.625 W∶37.5 W＝3∶20。
9．C　10．A
二、11．0.25；99 000；机械　点拨：正常工作0.5 h消耗的电能W＝Pt＝55 W×0.5×
3 600 s＝99 000 J。
12．2 600；3 120　点拨：根据公式P＝得，正常照明时间为t＝＝＝2 600 h。
节约的电能为Q＝W＝26 000 kW·h＝9.36×1010 J，
需完全燃烧焦炭的质量为m＝＝＝3 120 kg。
13．4；27　点拨：电阻丝的电阻R＝＝＝4 Ω；将该电阻丝两端电压由12 V降至6 V，则电功率变化ΔP＝－＝－＝27 W。
14．0.6；360　点拨：因为闭合开关后，灯泡正常发光，所以此时灯泡两端的电压为6 V，电功率为3 W，根据P＝UI得，通过小灯泡的电流为IL＝＝
＝0.5 A。因为电路为并联电路，所以电源电压和电阻两端的电压也为
6 V，总电流等于各支路电流总和，所以通过电阻的电流为I＝I总－IL＝0.6 A－0.5 A＝0.1 A，所以电阻的电功率为P＝UI＝6 V×0.1 A＝0.6 W。根据Q＝I2Rt可知，10 min后R产生的热量为Q＝I2Rt＝Pt＝0.6 W×10×60 s＝360 J。
15．220；E
16．短路；4.9　点拨：由图可知，两灯串联，若两灯中只有一灯发光，则电路故障一定不是开路，而是另一个灯短路，所以故障可能是L1短路。由P＝可得，灯L2的电阻R＝＝＝10 Ω，当L1短路时，此电路为L2的简单电路，灯L2的实际电功率P实＝＝＝4.9 W。
三、17．解：如图所示。
四、18．(1)甲、乙；串　(2)电流；分流　(3)电阻出现短路
点拨：(1)要探究电流通过导体产生的热量的多少与电阻大小是否有关，应控制电流和通电时间一定，而电阻不同，由图可知应选用甲和乙组合，将它们串联接到电源两端。(2)选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，两个容器内电阻相等，丙装置中15 Ω的电阻和5 Ω的电阻并联，由串并联电路的特点可知通过两个容器内电阻的电流不相等，可以探究电热与电流的关系。由并联分流的特点可知，15 Ω电阻起到分流的作用。(3)选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，乙装置U形管中液面无高度差，丙装置U形管中液面有高度差，可能乙装置电阻出现短路，不会产生热量，也可能乙装置漏气。
19．(1)R2　(2)A；短路　(3)B；2.5；0.625　(4)灯丝温度
点拨：(1)电源电压恒为6 V不变，小灯泡的额定电压为2.5 V，灯丝的电阻约为10 Ω，则小灯泡正常发光时，电路中的电流约为0.25 A；滑动变阻器两端的电压为6 V－2.5 V＝3.5 V，接入电路的阻值为＝14 Ω，所以应选用规格为R2的滑动变阻器。(2)连接好电路后，闭合开关前，为保护电路，在图甲中滑动变阻器的滑片P应置于接入电路的阻值最大的A端；电流表有示数，说明电路是通路；电压表无示数，说明小灯泡两端没有电压，则故障原因可能是小灯泡发生短路。(3)电压表的示数为2.2 V，小于灯泡的额定电压2.5 V，若想测量小灯泡的额定功率，应减小滑动变阻器接入电路的电阻，将滑片P向B端移动，使电压表的示数为小灯泡的额定电压2.5 V；由图乙可知，当小灯泡两端的电压为2.5 V时，通过的电流为0.25 A，则小灯泡的额定功率为P＝UI＝2.5 V×0.25 A＝0.625 W。(4)由图乙可知，小灯泡灯丝电阻大小的变化可能与灯丝温度有关。
五、20．解：根据P＝UI＝可知，电阻越大，电功率越小，当开关S1闭合、S2断开时，两电阻串联，总电阻大，电功率小，为保温挡；当开关S1、S2闭合时，只有电阻R1接入电路，故此时电阻阻值小，电功率大，为加热挡。
(1)“保温”挡的电功率为P保＝＝＝121 W。
(2)加热挡的电功率为P加＝＝＝1 100 W。
(3)养生茶吸收的热量为Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(75 ℃－20 ℃)＝2.31×105 J，不计热量损失，即消耗的电能为2.31×105 J，则需要加热的时间为t＝＝＝210 s。