沪科版九年级物理第十六章电流做功与电功率综合测评
考试时间:90分钟;命题人:物理教研组
考生注意:
1、本卷分第I卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,满分100分,考试时间90分钟
2、答卷前,考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上
3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置,如需改动,先划掉原来的答案,然后再写上新的答案;不准使用涂改液、胶带纸、修正带,不按以上要求作答的答案无效。
第I卷(选择题 30分)
一、单选题(10小题,每小题3分,共计30分)
1、有一只电烙铁(内部可看成电阻丝),如果在同一个家庭电路里,要使它在相同的时间内产生的热量少些,下面几种改装方法可行的是( )
A.把电阻丝剪去一小段 B.更换一根较粗的电阻丝
C.与电阻丝串联一个电阻 D.与电阻丝并联一个电阻
2、如图所示的电路中,电源两端电压保持不变。开关S闭合,灯L正常发光,将滑动变阻器的滑片P向右滑动,则下列说法中正确的是( )
A.电压表的示数变大,灯L变暗 B.电压表的示数变小,灯L变亮
C.电流表的示数变大,灯L变暗 D.电流表的示数变小,灯L变亮
3、将规格都是“220V 200W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁,分别接入家庭电路中,通电时间相同,下列有关电流通过它们产生热量的说法中正确的是( )
A.电风扇产生的热量最多 B.电视机产生的热量最多
C.电烙铁产生的热量最多 D.三者产生的热量一样多
4、如图所示的电路中,电源电压恒为18V,灯泡标有“6V 3W”字样,滑动变阻器的规格为“100Ω 1A”,电压表(量程0~15V)和电流表(量程0~0.6A)。闭合开关后,若要保证电路安全,不考虑灯丝电阻的变化,则下列说法正确的是( )
A.整个电路的最大功率是10.8W B.灯泡的最小功率为0.75W
C.电流表示数的变化范围是0.25A~0.6A D.滑动变阻器的电阻允许调节的范围是24Ω~100Ω
5、如图所示,是某同学设计的一台体重测量仪的工作原理图,当测量者站在体重测量台上时,滑片P会滑动到金属片BC上的某一位置,体重显示表就能显示出测量者的体重。下列关于这种体重测量仪分析正确的是( )
A.体重显示表是用电流表改装成的
B.体重越大,体重显示表的指针越往右偏
C.体重越大,电路中的电流越小
D.体重越大,整个电路的电功率越大
6、如图所示是一个电热水壶的铭牌,请利用所学知识,结合该铭牌上获取的信息,判断下列说法正确的是( )
A.该电热水壶只能在直流电下工作 B.该电热水壶只能在220V电压下工作
C.该电热水壶正常工作时的电流约为4.4A D.该电热水壶正常工作20min耗电约0.5kW·h
7、如图所示,对于电能表面板上的一些参数的理解,下列说法正确的是( )
A.此表是测量电功率的仪器
B.此时电能表的读数为586.6J
C.10(20)A中的20A是指这个电能表中通过的电流是20A
D.720r/(kW·h)指电路每消耗1千瓦时电能,转盘转过720转
8、下面的家用电器中,利用电流热效应工作的是( )
A.抽油烟机 B.笔记本电脑 C.洗衣机 D.电饭煲
9、如图,这是“探究电流通过导体产生热量与哪些因素有关”的实验,将甲和乙装置的AB、CD分别连到相同的电源上,下列分析正确的是( )
A.实验装置甲可用于探究“电流和通电时间一定时,电热与电阻的关系”
B.必须把甲、乙两图接在电压相同的电源两端,实验结论才具有科学性
C.探究电热与电流的关系,应选择乙装置,通电一段时间,左边U形管的高度差更大
D.实验装置乙的电路接通后,U形管的右管中液面上升比左管快
10、 “中药”是中华瑰宝。如图甲的一款全自动电煎药壶,它有“加热”和“保温”两个挡位,温控开关在温度过高时自动断开,煎药壶进入保温状态。简化电路如图乙。下列说法错误的是( )
A.开关S1和S2中,S2是温控开关 B.只闭合S1,煎药壶处于加热状态
C.同时闭合S1、S2,电路总功率最大 D.同时闭合S1、S2,电路总电阻最小
第Ⅱ卷(非选择题 70分)
二、填空题(5小题,每小题3分,共计15分)
1、李明学习电学知识后,回家观察到他家电能表本月末的情况如图所示,然后从票据上查出上月电能表的示数是726.5kW·h,若按0.5元/(kW·h)计费,李明家本月应缴电费______元;当李明家只有一盏电灯工作时,3min内转盘正好转过5圈,则该灯泡功率为______W。
2、如图甲是某品牌电热水壶,它的铭牌如图乙所示,用它将0.5kg、20℃的水在标准大气压下烧开,这些水吸收的热量为______J;若电热水壶烧开这些水需正常工作250s,则它的热效率为______。[c水=4.2103J/(kg·℃)]
3、如图所示,电源电压不变,当开关闭合、和断开,滑动变阻器的滑片在最右端时,电路的总功率为,再将滑片滑至最左端,有一只电表的示数变为原来的,则的最大阻值是的___________倍;当开关和闭合、断开,滑动变阻器的滑片从最右端滑至距左端处时,的功率减小了0.15W;当所有开关闭合,滑片在最左端时,电路的总功率为,两只电流表示数相差0.2A,已知,则___________W。
4、灯泡标有“6V 6W”,标有“12V 6W”,当它们并联时,干路中的最大允许电流为___________A.如果把两灯泡分别串联或并联接入同一电源下(电源电压不变),串联时的功率记为,并联时的功率记为,那么___________。(忽略灯丝电阻的变化)
5、灯泡L1、L2分别标有“6V6W”和“6V3W”的字样,图线甲、乙分别为通过灯泡L1、L2中的电流随其电压变化的图象。开关闭合后要使其中一只灯正常发光,另一只灯泡不会烧坏,甲图中开关闭合后,正常发光的灯泡是______,电压表示数为______V;乙图中开关闭合后,电压表的示数为4V,则电流表的示数为______A。
三、计算题(5小题,每小题8分,共计40分)
1、LED灯具有节能、环保等特点,被称为第四代照明光源。如图是额定电压为220V、额定功率9W的LED灯,它在相同照明效果下比传统白炽灯光源节能85%。
(1)该LED灯泡的额定电流是多少?
(2)这个LED灯与多大功率的白炽灯亮度相当?
2、南开中学物理科技小组设计了一个如图甲所示的电子身高测量仪,用粗细均匀的电阻丝代替滑动变阻器,将电压表改装成身高显示仪,电压表示数随身高变化的规律如图乙所示。已知电阻丝R足够长,每1cm的阻值大小为0.1Ω,电压表量程为“0~15V”,电流表量程为“0~3A”,身高为170cm的同学站上去后电压表示数为9V,电流表示数为1A。求:
(1)该测量仪可测量的身高最小值h0;
(2)电源电压U和定值电阻R0的大小;
(3)科技小组成员在调试身高测量仪的过程中发现,被测者身高改变时电流表和电压表的示数均会发生改变,但两电表示数的乘积却可能不变;若身高不同的小南和小开站上该测量仪后,均能使两电表示数乘积为9,求小南和小开的身高差。
3、如题图为常用电热饮水机的电路原理图,该饮水机的额定电压为220V,加热电功率为1100W,保温电功率为44W,R1、R2均为电热丝(R1、R2的电阻不随温度变化)。求:
(1)当S闭合时,饮水机处于______(填“加热”或“保温”)状态,此时电路中的电流是多大?
(2)电热丝R1的电阻是多大?
4、某居民常选用一些小型电暖器越冬。如图甲电暖器有“高温、中温、低温”三挡,铭牌见下表(“中温”挡功率空出),其电路原理如图乙,S是自我保护开关,当电暖器倾倒时S自动断开,切断电源保证安全。当S、S1闭合,S2断开时电暖器为“低温”挡。(R1>R2)
额定电压 220V
额定功率 低温挡 440W
中温挡
高温挡 2200W
求:
(1)R1的阻值;
(2)“中温”挡正常工作时电路中的电流;
(3)若室内空气质量为50kg,用该电暖器的“高温”挡正常工作10min,放出热量的50%被室内空气吸收,那么可使室内气温升高多少?[假设空气的比热容为1.0×103J/(kg·℃)]。
5、如图甲所示,灯泡的额定电压为6V,灯泡的I—U关系如图乙所示;电压表的量程为0~15V,电流表的量程为0~0.6A,变阻器R2的最大阻值为100Ω。只闭合开关S2,滑片滑到某处时,电压表的示数为10V,电流表的示数为0.4A,定值电阻R1消耗的功率为2.8W。求:
(1)灯泡的额定功率;
(2)R1的阻值及电源电压;
四、实验探究(3小题,每小题5分,共计15分)
1、如图所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置,两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。
(1)实验中通过观察______的变化来反映电阻产生热量的多少;
(2)连接好电路后闭合开关,通电一段时间,观察到右侧液面高于左侧液面,如图甲所示,表明在电流和通电时间相同的情况下,______越大,产生的热量越多;
(3)乙图中R3与R2并联,目的是使通过R1与R2的______不同;
(4)某小组在利用乙图装置实验时,发现左右两侧U形管液面上升高度相同,与其他小组的实验现象都不同,经检查气密性良好,请你分析实验现象不同的原因:______。
2、某实验小组的同学做测量小灯泡的电功率的实验,电源为两节新干电池,小灯泡的额定电压是2.5V。
(1)请在虚线框内画出图中的实验电路图______。
(2)连接电路时,开关应______,滑动变阻器的滑片应置于最______(选填“左”“右”)端,实验过程中移动滑动变阻器滑片的作用是______。
(3)本实验的原理是:______。
(4)小明同学进行了实验,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片,使L发光,测出L的相关物理量,并在实验表格中记录数据和现象。根据表格数据可得:小灯泡的额定功率为______。
序号 电压U/V 电流I/A 灯L亮度 实际功率P/W 电功率平均值P/W
1 2.2 0.28 较暗 0.62 0.76
2 2.5 0.3 正常发光 0.75
3 2.8 0.32 较亮 0.9
(5)在交流讨论中,小明知道了自己对实验现象的观察和数据记录都是正确的,但所设计的实验表格存在不妥之处,请指出:______。
3、如图甲所示,是“测量小灯泡的电功率”的电路图,其中电源电压恒为6V,小灯泡的额定电压2.5V,正常工作时的电阻约为10Ω,滑动变阻器有A规格“10Ω 2A”、B规格“50Ω 1A”可选。
(1)该实验应选择___________规格的滑动变阻器;
(2)莉莉同学连接好电路,闭合开关,小灯泡发光,但电压表示数为0,经检查,图中a、b、c、d四根导线有一根断了,则该导线是___________;
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,发现小灯泡灭了,电压表有示数,电流表无示数,原因可能是___________;
A.电流表断路 B.小灯泡短路 C.小灯泡断路 D.滑动变阻器断路
(4)当所有的故障都排除了,闭合开关,当变阻器滑片P移到某一位置时,电压表的示数如图乙所示,要测小灯泡的额定功率,接下来的操作是向___________(左或右)移动滑动变阻器的滑片;当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图丙所示,则小灯泡的额定功率为___________W;
(5)另一小组同学多次移动滑动变阻器的滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图丁所示的图像;根据图像信息,可算出小灯泡的电压为2V时的功率为___________W;通过图像还可以发现灯丝的电阻是变化的,这一现象表明:___________。
-参考答案-
一、单选题
1、C
【详解】
AB.电烙铁属于电热器,工作时把电能转化为内能,所以有W=Q=I2Rt,根据欧姆定律,有推导式。因此在同一个家庭电路里,要使它在相同的时间内产生的热量少些,可以增大电阻的阻值。把电阻丝剪去一小段、更换一根较粗的电阻丝,都是让电阻丝的阻值变小,故AB不符合题意;
CD.由焦耳定律Q=I2Rt可知,可以与电阻丝串联一个电阻,电路总电阻变大,通过电阻丝的电流变小,相等时间内产生的热量减少。若与电阻丝并联一个电阻,由于并联电路各支路独立工作,互不影响,所以对电阻丝产生热量的多少无影响。故C符合题意,D不符合题意。
故选C。
2、A
【详解】
由图可知,小灯泡L和滑动变阻器串联,将滑动变阻器的滑片向右滑动时,滑动变阻器电阻变大,根据串联电路的分压原理可知,滑动变阻器两端的电压变大,即电压表示数变大,则根据串联电路中电压特点可知小灯泡两端电压将变小,又因为电路中总电阻变大,总电压不变,所以电流变小,根据公式P=UI可知,小灯泡的实际功率变小,因此亮度变暗,故A正确,BCD不符合题意。
故选A。
3、C
【详解】
一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁,分别接入家庭电路中,家庭电路的电压是220V,三种用电器的实际功率
P=P额=200W
又因为W=Pt,所以通电时间相同,三种用电器消耗的电能相同;因为电风扇中的电动机将电能大部分转化机械能,电视机将一部分电能转化为光能,电烙铁将电能全部转化为内能。所以产生热量最多的是电烙铁。
故选C。
4、B
【详解】
由电路图可知,灯泡和滑动变阻器R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。
A.灯泡正常发光时的电流
因串联电路中各处的电流相等,且电流表量程是0~0.6A,滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,所以,电路中的最大电流
I大=IL=0.5A
此时电路的电功率最大,则整个电路的最大功率
P大=UI大=18V×0.5A=9W
故A错误;
CD.电路中的电流最大时,变阻器接入电路中的电阻最小,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电压表的最小示数
UR小=U-UL=18V-6V=12V
滑动变阻器接入电路中的最小阻值
灯泡的电阻
电压表的量程是0~15V,当电压表的示数UR大=15V时,由串联分压可知,变阻器连入电路的电阻最大,灯泡两端的电压
UL′=U-UR大=18V-15V=3V
此时电路中的电流
此时变阻器接入电路中的电阻
由
60Ω<100Ω
可知,电路中的最小电流为0.25A,滑动变阻器接入电路中的最大阻值为60Ω,电压表的最大示数为15V,所以电流表示数变化范围是0.25A~0.5A,滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是24Ω~60Ω,故CD错误;
B.电路中的最小电流为0.25A,灯泡的最小功率为
PL小=I2RL=(0.25A)2×12Ω=0.75W
故B正确。
故选B。
5、D
【详解】
A.由图可知,R1与R2串联,体重显示表与R2并联,电压表与用电器并联,故体重显示表是用电压表改装成的,故A错误;
BCD.当测试仪所测体重越大时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,电路的总电阻变小,由可知,电路中的电流变大,由U=IR可知R1两端的电压越大,因为串联电路中的总电压等于各分电压之和,所以R2两端的电压越小即电压表的示数越小,体重显示表的指针越往左偏;根据公式P=UI可知,整个电路的电功率越大,故D正确,BC错误。
故选D。
6、D
【详解】
A.我国和其他国家的居民用电都是交流电,热水壶一般在交流电压下工作,故A错误;
B.根据电热水壶的铭牌可知,该电热水壶的额定电压为220V,说明该电热水壶在220V下可正常工作,低于或略高于220V电热水壶可能可以工作,但不能正常工作,故B错误;
C.根据可知,该电热水壶正常工作时的电流
故C错误;
D.根据可知,该电热水壶正常工作20min耗电
故D正确。
故选D。
7、D
【详解】
A.此表的单位是kW·h,此表是测量消耗电能(电功)的仪器,故A错误;
B.此表的单位是kW·h,读数为586.6kW·h,故B错误;
C.电能表上20A表示平时工作允许通过的最大电流为20A,故C错误;
D.“720r/(kW·h)” 表示每消耗1kW·h的电能,电能表的转盘转过720转,故D正确。
故选D。
8、D
【详解】
电流的热效应是指用电器把电能主要转化为内能。
AC.抽油烟机和洗衣机属于电动类家用电器,此类用电器的原理是磁场对通电线圈产生力的作用,使通电线圈转动,主要把电能转化为机械能,故AC不符合题意;
B.笔记本电脑属于信息类用电器,工作时电能转化为光能、机械能、内能等,不是利用电流热效应工作的,故C不符合题意;
D.电饭煲属于电热类用电器,主要把电能转化为内能,是利用电流的热效应工作的,故D符合题意。
故选D。
9、C
【详解】
A.图甲所示装置用来探究电流产生的热量与电阻的关系,控制了电流和通电时间相同,故A正确;
B.甲、乙两图探究的是不同因素对电热的影响,电压不会影响实验结果,没有必要控制电压相同,故B错误;
CD.图乙所示装置用来探究电流产生的热量与电流的关系,控制了电阻和通电时间相同,左边电阻为5Ω,右边为两个5Ω的电阻并联,左边电阻在干路上,右边两个5Ω的支路并联,干路电流大于支路电流,根据,电阻和通电时间相同,左边的电流大,电流产生的热量更多,左侧U形管的高度差较大,相同时间内,液面上升较快;故C正确,D错误。
故选C。
10、B
【详解】
A.如图乙电路图为并联电路,S1在干路上,S2在支路上,若S1是温控开关,该电路就不存在保温状态。所以S2是温控开关,故A正确,不符合题意;
B.只闭合S1时,电路中只有R1,相比S2也闭合时,电流减小,由P=UI得,此时电功率较小,因此煎药壶处于保温状态,故B错误,符合题意;
C.同时闭合S1、S2,电阻R1、R2同时工作,此时干路电流最大,由P=UI得,此时电功率最大,故C正确,不符合题意;
D.同时闭合S1、S2,干路电流最大,由欧姆定律推导式可知,此时电路总电阻最小,故D正确,不符合题意。
故选B。
二、填空题
1、100 40
【详解】
[1]由图示电能表可知,电能表示数是926.5kW·h,本月用电量是
926.5kW·h-726.5kW·h=200kW·h
本月应缴电费
200kW·h×0.5元/(kW·h)=100元
[2]电能表的转盘转5r时,电灯消耗的电能为
该灯泡的电功率为
2、1.68×105
【详解】
[1]水在一个标准大气压下的沸点为100℃,将0.5kg、20℃的水在标准大气压下烧开,这些水吸收的热量为
[2]根据电热水壶的铭牌可知,电热水壶的额定功率为840W,电热水壶正常工作250s消耗的电能为
W=Pt=840W×250s=2.1×105J
它的热效率为
3、3 1.8
【详解】
[1]当开关S2闭合、S1和S3断开,电路连接如图所示
电阻R2和电阻R3串联,电流表A1测量电路中的电流,电压表V1测量R2两端的电压,滑片在最右端时,电压表V2测量R2和R3两端的总电压,即电源电压;滑片在最左端时,电压表V2测量R2两端的电压;滑片在最左端和在最右端,R3接入电路的阻值不变,设电源电压为U,则滑片在最右端时,电压表V2的示数为U;滑片在最左端时,电压表V2的示数与电压表V1的示数相等,滑动变阻器接入电路的阻值不变,故电路中的电流不变,根据U=IR可知,R2两端的电压不变,即电压表V1的示数也不变,所以滑片在最左端时电压表V2的示数为原来的,即R2两端的电压为U,所以滑片P在最右端时R3两端的电压
根据串联电路分压规律可得
------①
则R3的最大阻值是R2的3倍。因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以图中电路的总功率
[2]当所有开关闭合,滑动变阻器的滑片在最左端时,电路的等效电路图如图所示:
R1与R2并联,电流表A2测干路电流,电流表A1测R2通过的电流。因并联电路中各支路两端的电压相等,且电路的总功率等于各用电器功率之和,则电路的总功率
由P1∶P2=3∶16 可得:16P1=3P2,即
解得:R1=3R2-------②
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,且图中两只电流表示数相差0.2A,则通过R1的电流IR1=0.2A,即
即:------③
当开关S1和S3闭合、S2断开,滑动变阻器的滑片位于最右端时,等效电路图如图所示:
图中R1与R3串联,当滑动变阻器的滑片在最右端时,电路中的电流
当滑动变阻器的滑片在距左端处时,电路中的电流
因两种状态下R3的功率减小了0.15W,由P=I2R可得
解得:R3=60Ω,代入①②③可得
R1=60Ω,R2=20Ω,U=12V
则
4、1.25 4∶25
【详解】
[1]由可得,两灯泡的电阻分别为
将它们并联时,干路两端的最大电压为U并=U1=6V,根据并联电路的特点和欧姆定律可得,干路中允许最大电流
[2]当两灯泡串联时,设电源电压为U,此时L1两端的电压为
由公式得的功率为
两灯泡并联接在该电源上时,由可得的功率为
串联时的功率记为,并联时的功率记为,那么
5、L2 8 1.2
【详解】
[1]甲图中两灯泡串联,电压表测电源电压,电流表测电路中的电流。由图像可知,两灯泡两端的电压为6V时,它们的额定电流分别为1A、0.5A。因串联电路各处电流相等,且电路中一只灯泡正常发光,另一只灯泡不会烧坏,所以电路中的电流为0.5A,正常发光的灯泡是L2。
[2]由图像可知,流经两灯泡的电流为0.5A时,两灯泡两端的电压分别为2V、6V,因串联电路中总电压等于各部分电压之和,所以电压表的示数为8V。
[3]乙图中两灯泡并联,电流表测干路电流,电压表测电源电压,因为并联电路各支路两端电压相等,所以两灯泡两端的电压都为4V,由图像可知通过两灯泡的电流分别为0.8A、0.4A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以电流表的示数是1.2A。
三、计算题
1、(1)0.041A;(2)60W
【详解】
解:(1)由可知,LED灯泡的额定电流
(2)LED灯泡在相同照明效果下比传统白炽灯光源节能85%,说明相同亮度它消耗的电能只相当于白炽灯的15%。根据可知,时间一定时,电功与电功率成正比,所以LED灯泡的功率为相当于白炽灯的15%,设与之亮度相当的白炽灯的功率为
答:(1)该LED灯泡的额定电流是0.041A;
(2)这个LED灯与的白炽灯亮度相当。
2、(1)80cm;(2)15V,;(3)50cm
【详解】
解:(1)由图可知,定值电阻R0与电阻丝R串联,电流表测电路电流,电压表测电阻丝R两端电压。根据题意由欧姆定律可得身高为170cm时R的阻值为
根据题意可知R接入电路的长度为
该测量仪可测量的身高最小值
(2)由乙图可知,当电压为5V时R接入的长度为
R此时的阻值为
此时电路中的电流为
根据串联电路的分压规律有
①
②
联立①②解得
,
(3)小南和小开测量身高时,两电表示数乘积均为9,即R的两次功率值均为9W,由欧姆定律及得
解得
或
故小南和小开的身高差为
答:(1)该测量仪可测量的身高最小值h0为80cm;
(2)电源电压U为15V,定值电阻R0的阻值是;
(3)小南和小开的身高差是50cm。
3、(1)加热,5A;(2)
【详解】
解:(1)根据可知,电源电压一定,电阻越大,功率越小,故当开关S闭合时,只有一个电阻工作,当开关S断开时,两个电阻工作,电阻较大,功率较小,为保温档,而当开关S闭合时,只有一个电阻R2工作,电阻较小,功率较大,故此时为加热状态,此时电路中的电流是
(2)电热丝R2的电阻是
当两个电阻都工作时,为保温档,则总电阻为
则电阻R1的阻值为
答:(1)当S闭合时,饮水机处于加热状态,此时电路中的电流是为5A;
(2)电热丝R1的电阻是。
4、(1)110Ω;(2)8A;(3)13.2℃
【详解】
解:(1)当S、S1闭合,S2断开时,电路为R1的简单电路,电暖器为“低温”挡;R1的阻值
(2)只闭合S、S2,只有R2的简单电路,电路的电阻较大,由可知电功率较小,处于中温挡,当S、S1、S2都闭合时,两电阻并联,总电阻最小,由可知电功率最大,处于高温挡,由表中数据可知,电暖气高温挡的功率为2200W,则中温挡的功率
P中温=P高温-P低温=2200W-440W=1760W
中温挡工作时电路中的电流
(3)电暖器的“高温”挡正常工作10min,放出的热量
Q=W=P高温t=2200W×10×60s=1.32×106J
空气吸收的热量
Q吸=ηQ=50%×1.32×105J=6.6×105J
由Q吸=cmΔt可得,室内空气升高的温度
答:(1)R1的阻值是110Ω;
(2)“中温”挡正常工作时电路中的电流是8A;
(3)若室内空气质量为50kg,用该电暖器的“高温”挡正常工作10min,放出热量的50%被室内空气吸收,那么可使室内气温升高是13.2℃。
5、(1)3W;(2)17.5Ω,17V
【详解】
解:(1)灯泡的额定电压为6V,根据图乙所知,额定电流为0.5A,故灯泡的额定功率
(2)只闭合开关S2,R1与R2串联,滑片滑到某处时,电压表的示数为10V,电流表的示数为0.4A,定值电阻R1消耗的功率为2.8W,R1的阻值
R1的电压为
电源电压为
答:(1)灯泡的额定功率为3W;
(2)R1的阻值为17.5Ω,电源电压为17V。
四、实验探究
1、液面的高度差 电阻 电流 电阻R3断路
【详解】
(1)[1]电流通过导体产生热量的多少不能直接观察,根据转换法,实验中通过观察U形管液面高度差来反映电阻产生热量的多少。
(2)[2]甲图中两电阻串联,电流和通电时间相同,闭合开关通电一段时间,观察到右侧液面高于左侧液面,说明右侧电阻大产生的热量多,故可以得出在电流和通电时间相同的情况下,电阻越大,产生的热量越多。
(3)[3]图乙装置,,其中R3与R2并联后与R1串联,根据并联电路的电流关系可知,通过R1和R2两个电阻的电流是不同的,故目的是使通过R1和R2的电流不相等。
(4)[4]某小组在利用乙图装置实验时,发现左右两侧U形管液面上升高度相同,说明左右两侧产生的热量相同,因为R1 = R2,且R1和R2产生的热量相同,说明R3中没有电流,故可能电阻R3断路了。
2、 断开 右 改变灯泡两端的电压 0.75W 计算电功率平均值
【详解】
(1)[1]由实物图可知,电流从电源正极出发,依次流过开关,电流表,灯泡,滑动变阻器,然后回到负极,电压表测灯泡两端的电压,所以电路图如图所示
(2)[2][3][4]连接电路时,为了保护电路,应断开开关连接电路;将滑动变阻器的滑片应置于阻值最大端,即图中的最右端;实验过程中移动滑动变阻器滑片的作用是改变灯泡两端的电压和流过灯泡的电流,研究小灯泡在不同情况下电功率的变化规律。
(3)[5]本实验通过电压表测量小灯泡两端的电压,通过电流表测量流过灯泡的电流,由来计算灯泡的电功率。
(4)[6]由实验表格可知,当灯泡两端的电压为2.5V时,流过灯泡的电流为0.3A,灯正常发光,此时灯泡的额定功率为
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W
(5)[7]由实验表格可知,当灯泡两端的电压不同时,灯泡的实际功率不同,即灯泡在不同电压下有不同的功率,所以灯泡的电功率不能平均值。
3、B b C 左 0.6 0.4 灯丝电阻随温度的升高而增大
【详解】
(1)[1]当灯泡正常发光时,灯泡两端的电压是2.5V,此时通过灯泡的电流约
滑动变阻器两端的电压
U滑=U-UL=6V-2.5V=3.5V
滑动变阻器接入电路的电阻
即滑动变阻器的阻值至少为14Ω,故选B规格的滑动变阻器。
(2)[2]由于小灯泡发光,电流表有示数,说明灯泡、电流表、滑动变阻器、开关与电源组成通路,但电压表无示数,说明没有电流通过电压表,由此可知电路故障是导线b开路了。
(3)[3]闭合开关后,小灯泡不发光,电流表无示数,说明电路开路了,电压表有示数,说明电压表与电流表、滑动变阻器、开关、电源组成通路,由此可知电路故障是小灯泡开路了,故选C。
(4)[4]由图乙可知,电压表的量程是0~3V,分度值是0.1V,电压表的示数为2.2V,小于灯泡额定电压,因此要测量小灯泡的额定功率,增大小灯泡两端的电压,直到电压表示数为2.5V时,读出电流表的示数,所以要减小滑动变阻器两端的电压,由串联分压可知,减小滑动变阻器连入电路的电阻,向左移动滑动变阻器的滑片,直至电压表的示数为2.5V时,读出电流表的示数。
[5]由图丙可知,电流表所选量程是0~0.6A,分度值为0.02A,电流表的示数为0.24A,小灯泡的额定功率
P额=U额I额=2.5V×0.24A=0.6W
(5)[6]由图丁可知,小灯泡的电压为2V时,通过小灯泡的电流是0.2A,此时小灯泡的功率为
PL1=UL1IL1=2V×0.2A=0.4W
[7]由图丁可知,灯丝的电阻是变化的,因为随着电压的增大,灯丝中的电流增大,由P=UI可知,灯泡的功率变大,温度升高,灯丝的电阻增大,灯丝的电阻随温度的升高而增大。