则三种状态依次为冷水档、温水档和热水档,故A、B错误; 则三种状态依次为冷水档、温水档和热水档,故A、B错误;
当开关接触2和3时,此时只有R2自己工作,此时为温水档,电流为:,故C错误;
当开关接触3和4时,此时两个电阻丝并排连接,为并联,
则此时总功率为:P总=P1+P2=,故D正确。
故选D。
5.【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用;电功率计算公式的应用
【解析】【分析】首先分析压力传感器的阻值变化,然后根据欧姆定律、结合串并联电路的特点,电功率的公式,对各个选项进行分析判断。
【解答】根据乙图可知,压力传感器和定值电阻R1串联,电压表测R1的电压。
人从与蹦床接触至下落到最低点的过程中,压力传感器的压力增大,而它的阻值减小,那么总电阻减小,而总电流增大,故A错误;
根据U1=I1R1可知,电压表的示数增大,故B错误;
根据P总=U总I总可知,总电流增大,则总功率增大,故C正确;
电压表和电流表示数的比值等于R1,即保持不变,故D错误。
故选C。
6.【答案】B
【知识点】测定小灯泡的功率
【解析】【分析】根据公式P=UI可知,测灯泡的额定功率,关键是测量灯泡在额定电压的额定电流,据此分析判断。
【解答】小灯泡与滑动变阻器串联,根据U总=UL+U变可知,当灯泡的额定电压为3.8V时,变阻器两端的电压恰好为2.2V<3V,正好在电压表的量程之内。即可以将电压表与变阻器串联,调节电压表的示数为2.2V时,灯泡正常发光,此时的电流为灯泡的额定电流,如下图所示:
故选B。
7.【答案】C
【知识点】测定小灯泡的功率
【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。
8.【答案】D
【知识点】测定小灯泡的功率
【解析】【分析】(1)闭合开关前,将变阻器的阻值调到最大,对电路起保护作用;
(2)灯泡不发光,可能发生短路或断路;
(3)当灯泡的电压为额定电压时,通过它的电流为额定电流,根据P额=U额I额计算额定功率;
(4)小灯泡的亮度与实际功率大小有关,与额定功率的大小无关。
【解答】A.闭合开关前,滑片P应滑到B端,此时阻值最大,故A正确不合题意;
B.闭合开关后,小灯泡不发光,可能发生断路,即小灯泡灯丝断了,故B正确不合题意;
C.当电压表示数为2.5V时,测出通过小灯泡的电流,可算出小灯泡的额定功率,故C正确不合题意;
D.小灯泡的额定功率与它的亮度无关,故D错误符合题意。
故选D。
9.【答案】A
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】根据焦耳定律Q=I Rt可知,在电流和通电时间一定时,电阻越大产生的热量越多,则温度就越高。
【解答】因为两电热丝R1、R2串联,所以通过它们的电流和通电时间都相同。
根据焦耳定律Q=I Rt可知,在电流和通电时间一定时,电阻越大产生的热量越多,因为R1>R2,所以Q1>Q2, 电炉丝R1的温度高,火柴先被点燃。
故选A。
10.【答案】D
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】根据焦耳定律Q=I2Rt分析即可。
【解答】电熨斗和导线串联,则通电时间和电流大小相等,而导线的电阻远远小于电熨斗,根据焦耳定律Q=I2Rt可知,则导线产生的热量远远小于电熨斗,所以温度升高到的不明显,故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
11.【答案】C
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【分析】(1)加热器产生的热量被纯净水吸收,通过纯净水温度变化可体现出加热器产生热量的多少;(2)水温升高相同表示加热器热量相同,通过图b可以计算出两加热器的功率;(3)并联电路电压相等,通过公式R= 计算比较电阻大小;(4)从图b相同时间时温度的变化可以判断出热量的情况。
【解答】A若吸收相同的热量,则甲杯的水升温比乙杯的多,因为水的质量是相同的,所以吸收相同的热量,水温升高相同,A错误;
B.加热器1的实际功率小于加热器2的实际功率,从图b可知,升高温度相同,表示加热器产生热量相同,再根据甲的时间短,乙所用时间长比较出,加热器1的实际功率大于加热器2的实际功率,B错误;
C.电阻R1小于电阻R2,由加热器2的实际功率大于加热器1的实际功率,并联电路电压相等。利用公式R= ,可知电阻R1小于电阻R2,C正确;
D.加热相同的时间,甲、乙杯吸收的热量是相等的,由图b时间相同时,甲升高的温度大乙升高的温度可以,加热相同的时间,甲、乙杯吸收的热量是不相等的,D错误。
故答案为:C
12.【答案】C
【知识点】影响电流热效应的因素(焦耳定律)
【解析】【分析】根据Q=I2Rt可知,电流通过导体产生的热量与电流、时间和电阻大小有关,根据控制变量法的要求分析判断。
【解答】通电后油墨升温变色是由于电流的热效应,故A正确不合题意;
根据图片可知,两个电阻串联,则通过它们的电流和通电时间相同,那么只能是探究电流产生的热量与电阻大小的关系。既然探究电流产生的热量与电阻的关系,那么两个电阻的阻值应该不同,故B正确不合题意;
要使变色时间提前,那么就要增大电阻产生的热量,即增大通过它们的电流,减小总电阻,那么变阻器的滑片应该想左滑动,故C错误符合题意。
只观察其中一个电阻,它的阻值和电流相同,当时间足够长时,红色油墨才会变色,这可以探究电流产生的热量与通电时间的关系,故D正确不合题意。
故选C。
13.【答案】D
【知识点】影响电流热效应的因素(焦耳定律)
【解析】【分析】(1)哪个电阻产生的热量多,哪边的液面上升的就越快,根据焦耳定律Q=I2Rt比较即可;
(2)(3)根据控制变量法的要求分析;
(4)探究一个因素对物理量的影响时,必须控制其它因素相同,这就是控制变量法。物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法。
【解答】A.①中的电阻在干路上,而②中的电阻在支路上,根据并联电路的电流特点可知,通过左边电阻的电流大于右边电阻的电流。根据焦耳定律Q=I2Rt可知,左边电阻产生的热量大于右边电阻产生的热量,则管①中的液面上升的快,故A错误;
B.探究导体产生的热量与导体电阻的关系时,必须控制电流和时间相同而改变电阻,而题目中电阻的大小相同,因此无法达到目的,故B错误;
C.探究导体产生的热量与通电时间的关系时,必须控制电阻和电流相同,而改变通电时间,只需选取左边的电阻即可完成实验,故C错误;
D.根据上面的分析可知,本实验使用了控制变量法。电流产生的热量无法直接进行比较,将其转化为U形管中液面的高低变化,则使用了转化法,故D正确。
故选D。
14.【答案】A
【知识点】电器的电功率
【解析】【分析】灯泡的亮度由它的实际功率决定,即实际功率越大,则它的亮度越大。
【解答】灯泡在额定电压下工作时,它的实际功率等于额定功率,则额定功率最大的,灯泡的亮度最大。比较可知,L1的额定功率3W最大,则此时亮度最大的是L1,故A正确,而B、C、D错误。
故选A。
15.【答案】C
【知识点】小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】(1)小灯泡的亮度直接反映了电功率的大小,即越亮,小灯泡的功率越大;
(2)在并联电路中,总电压等于各支路两端电压;
(3)根据公式P=UI分析;
(4)根据并联电路干路电流等于各支路电流之和的规律判断。
【解答】A.小灯泡电功率的大小是通过灯泡的亮度来判断的,故A正确不合题意;
B.将小灯泡并联是为了控制灯泡两端电压相同,故B正确不合题意;
C.探究电功率与电流的关系时,必须控制电压相同而改变电流;如果两个灯泡规格相同,那么通过它们的电流相同,它们的亮度相同,就无法完成实验,故C错误符合题意;
D.将其中一只电流表移接到干路上,那么利用两个电流表的示数之差也可以得到另一个灯泡的电流大小,从而达到测量的目的,故D正确不合题意。
故选C。
16.【答案】电流大小;不可以;操作繁琐,且使用定值电阻无法准确测量电阻的实际功率
【知识点】小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】(1)根据电功率的公式P=UI结合并联电路的电压特点分析解答;
(2)从实验操作的简易程度和是否能够测量出实际功率方法分析。
【解答】(1)根据P=UI可知,电功率与电压和电流大小有关。根据图片可知,两个灯泡并联,则它们的电压相等而电流不等,因此研究的问题是小灯泡的电功率与电流大小的关系。
(2)实验中,可以通过灯泡的亮度比较实际功率大小,实验后有同学提出把小灯泡换成定值电阻也能完成此次探究任务,我认为不可行,理由:操作繁琐,且使用定值电阻无法准确测量电阻的实际功率。
17.【答案】B;110
【知识点】电功与热量的综合计算;电器的电功率;常用电热器
【解析】【分析】电流在单位时间内做的功叫做电功率。是用来表示消耗电能的快慢的物理量,用P表示,它的单位是瓦特,简称"瓦",符号是W。
【解答】由图可知,该电路是并联电路,如果要送冷风,即电动机工作,而电热丝不工作即可,所以只需开关放在B位置即可;并联电路的总功率等于各元件功率之和;所以电热丝的功率为560W-120W=440W,
故答案为:B;110.
18.【答案】温度计示数;电流和通电时间
【知识点】影响电流热效应的因素(焦耳定律)
【解析】【分析】(1)根据Q=cm△t可知,当烧瓶内液体的比热容和质量相同时,温度计的示数升高越多,则电阻丝产生的热量越多;
(2)根据图片可知,两根电阻丝串联,同时开始工作,同时结束工作,则控制时间相同;串联电路中各处电流都相等,则控制电流相同,据此分析解答。
【解答】(1)闭合开关,通电一段时间,观察温度计示数来判断两电阻丝产生的热量多少。
(2)电路采用这种连接方式目的是为了控制电流和通电时间相同。
19.【答案】(1)1.2
(2)14
【知识点】电能表参数的理解与电能的求法;电功与热量的综合计算
【解析】【分析】(1)首先根据 计算出电茶壶消耗的电能,再根据 计算出它的实际功率;
(2)首先根据Q=cm△t计算出水吸收的热量,也就是消耗的电能,再根据 计算出需要加热的时间。
【解答】(1)该茶壶消耗的电能: ;
该茶壶的实际功率: 。
(2)将水烧开需要的热量为:Q=cm△t=4.2×103J/(kg.℃)×3kg×(100℃-20℃)=1.008×106J;
则电茶壶消耗的电能:W=Q=1.008×106J;
那么需要加热的时间为: 。
20.【答案】10;24
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【分析】(1)当滑动变阻器的接入的阻值与定值电阻的阻值相等时,变阻器的功率最大;
(2)首先根据P=I2R计算出变阻器的功率最大时通过电流,然后根据U总=IR总计算出总电压,接下来根据计算出滑片在最右端时的电流,最后根据公式Q=I2Rt计算出1min内电阻R1的热量。
【解答】(1)根据乙图可知,变阻器的最大功率为0.9W,此时它的电阻为10Ω;
因为当滑动变阻器的接入的阻值与定值电阻的阻值相等时,变阻器的功率最大;
所以定值电阻R1的阻值为10Ω;
(2)当变阻器的功率最大时,根据P=I2R得到:0.9W=I2×10Ω;
解得:I=0.3A;
那么电源电压为:U总=IR总=0.3A×(10Ω+10Ω)=6V;
当滑片在最右端时,变阻器的阻值最大为20Ω,
此时电流为:;
那么1min内电阻R1的热量为:Q=I'2R1t=(0.2A)2×10Ω×60s=24J。
21.【答案】通电导体在磁场中受到力的作用;0.5;75
【知识点】直流电动机的构造原理与工作过程;电功计算公式的应用;焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】(1)根据电动机的工作原理解答;
(2)当电动机不转时,为纯电阻电路,可根据计算出电动机的线圈电阻;
(3)首先根据P总=U总I总计算出电动机的输入功率,再根据P热=I2R计算出发热功率,最后根据P机械=P总-P热计算出输出功率,根据计算出电动机的效率。
【解答】(1)玩具风扇中使用的电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力的作用;
(2)电动机的线圈电阻为:;
(3)电动机的输入功率P总=U总I总=2V×1A=2W;
发热功率为:P热=I2R=(1A)2×0.5Ω=0.5W;
输出功率:P机械=P总-P热=2W-0.5W=1.5W;
电动机的工作效率:。
22.【答案】(1)乙;乙是串联电路,能控制电流相等
(2)电压表示数大的灯泡比示数小的灯泡亮
【知识点】测定小灯泡的功率
【解析】【分析】(1)根据控制变量法的要求和串并联电路的电流特点分析解答;
(2)在串联电路中,电功率与电压成正比,即当两个灯泡串联时,电压表示数大的灯泡更亮,即它的电功率更大,据此分析解答。
【解答】(1)根据P=UI可知,探究电功率的大小与电压的关系时,必须控制通过灯泡的电流相同而改变电压。在串联电路中,各处电流都相等,则:我认为图乙电路可以研究小灯泡的电功率与电压的关系,理由是:乙是串联电路,能控制电流相等。
(2)小组同学经过分析讨论,选择正确的电路进行实验,得出了小灯泡的电功率与电压关系的正确实验结论。支持该结论的实验现象是:电压表示数大的灯泡比示数小的灯泡亮。
23.【答案】0.1;1000
【知识点】电能表参数的理解与电能的求法;电功率计算公式的应用
【解析】【分析】根据计算出电水壶消耗的电能,根据公式计算它的实际功率。
【解答】烧水过程中消耗的电能为:;
电水壶的实际功率:。
24.【答案】0.2;金属外壳
【知识点】插座的构造与工作方式;电能表参数的理解与电能的求法
【解析】【分析】(1)根据计算消耗的电能;
(2)三脚插头对应三孔插座,下面的两个插脚对应火线和零线,而中间的那个与用电器的金属外壳相连,借助插座与大地相连,从而保证人体不会触电。
【解答】(1)消耗的电能为:。
(2)为安全用电,使用大功率用电器必须使用如图插头线,因为图中长插片P和用电器的金属外壳相连,可避免触电事故发生。
25.【答案】(1)等于
(2)减小
(3)60kW·h
【知识点】二力平衡的条件及其应用;电功计算公式的应用
【解析】【分析】(1)根据二力平衡的知识分析解答;
(2)首先根据“有人时转动较快”分析通过电阻的电流大,再根据“电流与电阻的反比关系”确定R2的阻值变化。
(3)根据W=Pt分别计算出电梯在两种状态下消耗的电能,然后将它们相加即可。
【解答】(1)人跟随电梯一起做匀速直线运动,则它受到的重力与支持力相互平衡。根据二力平衡的条件可知,它受到重力等于支持力F。
(2)当有人站上电梯时,电动机转动较快,则此时通过电路的电流变大,那么R2的阻值减小。
(3)电梯每天快慢运行的时间:t= ;
则电梯在这段时间内消耗的电能:W总=W1+W2=P1t1+P2t2=8kW×6h+2kW×6h=60kW·h。
26.【答案】(1)小灯泡发生断路
(2)0.75
(3)0.5
【知识点】测定小灯泡的功率;小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】 (1)为保护电路,闭合开关前滑片要置于阻值最大处.
(2)刚闭合开关时,滑片在其最大阻值处,闭合开关后,要减小滑动变阻器的阻值使灯泡两端的电压等于其额定电压,使其正常发光;
(3)根据实验电路图与实验步骤分析答题,若将导线与某处并联,若灯发光,说明并联处有断路,若灯仍不亮,说明并联电路以外地方有断路。
【解答】(1)当小灯泡发生断路时,电压表串联在电路中。由于它的内阻很大,因此通过的电流很小即电流表的示数几乎为零,电压表的示数接近电源电压。故这可能是因为小灯泡发生断路造成的。
(2)根据图乙可知,电压依次为:3V、2.5V和2V, 对应的电流为0.332A、0.3A和0.26A,那么灯泡的额定电压为2.5V,额定电流为0.34,额定功率为
P=UI=2.5Vx0.3A=0.75W
(3)根据丙图可知,灯泡与 R0 并联,二者的电压相等,当R0的电压为为2.5V时,灯泡正好正常发光,此时通过它的电流
即此时电流表A 2 的示数为0.5A。
27.【答案】(1)
(2)左
(3)滑动变阻器的功率
【知识点】测定小灯泡的功率
【解析】【分析】(1)在测量灯泡电功率的实验中,除了电压表与灯泡并联外,其他的元件都是串联,要注意电表的量程和接线柱的选择,还要注意变阻器接线“一上一下”。
(2)根据乙图读出此时电压表的示数,并与额定电压相比确定电压表的示数变化方向,根据U=IR分析电阻的变化方向,进而确定变阻器的阻值大小的变化方向即可。
(3)根据长方形的面积公式S=ab与电功率的公式P=UI分析解答。
【解答】(1)灯泡应该与变阻器串联,电压表应该与灯泡并联。根据图甲可知,只需将灯泡与开关之间的接线从开关上拆开,然后改接在电源负极上即可,如下图所示:
(2)根据乙图可知,电压表的量程应该为0~3V,分度值为0.1V,那么此时电压表的示数为1.7V,小于额定电压2.5V,则此时电压表的示数要增大。根据U=IR可知,此时通过灯泡的电流要增大,而电路的总电阻要减小。根据R总=R+RL可知,此时要减小变阻器的阻值,即滑片向左滑动。
(3)根据图b可知,横轴表示电压,纵轴表示电流,那么长方形的面积S=UI。根据电功率的功率P=UI可知,矩形面积表示的物理量是电功率。
28.【答案】(1)滑片P移至最左端
(2)
(3)先增大后减小至零
【知识点】测定小灯泡的功率
【解析】【分析】(1)根据表格确定实验3中电压表的示数,然后与电源电压比较,从而确定变阻器滑片的位置。
(2)根据表格数据,利用公式P=UI计算出正常发光时的电流,再选择合适量程,确定分度值,最终画出指针的位置。
(3)根据图丙确定灯泡电功率的变化,再根据P滑=P总-PL分析变阻器的电功率的变化规律。
【解答】(1)根据甲图可知,灯泡与变阻器串联。在实验3时,灯泡两端的电压为3V,而电源电压也为3V,根据U总=UL+U变可知,此时变阻器两端的电压为0,即此时它接入的阻值为零,因此滑片P在最左端。
(2)根据表格可知,当灯泡正常发光时,它的电压为2.5V,额定功率为0.5W,则灯泡的额定电流为:。因为0.2A<0.6A,所以电流表选择量程0~0.6A,此时分度值为0.02A,则指针应该对准第10个刻度,如下图所示:
(3)根据图丙可知,AB上的直线部分为总功率,曲线部分为灯泡功率。在电流增大的过程中,对应功率的点之间的距离先增大后减小,根据P滑=P总-PL可知,变阻器的电功率先变大后变小,最后变成零。
29.【答案】(1)
(2)温度计示数的变化
(3)煤油质量相同、初温相同或通电时间长短相同等合理给分
(4)甲
【知识点】影响电流热效应的因素(焦耳定律)
【解析】【分析】(1)根据并联电路电压的特点分析解答。
(2)电阻产生热量被煤油吸收,煤油的温度会升高。当煤油的质量和初温相同时,煤油的温度越高,则说明电阻产生的热量越多。
(3)根据Q=cm△t可知,只有煤油的质量和初温相同时,它的温度越高,则吸收的热量越多,据此分析;
(4)首先比较电阻丝的电阻大小,然后根据焦耳定律确定放出热量的多少。
【解答】(1)为了保证电压相等,可以将两段电阻丝并联,如下图所示:
(2)电流产生热量的多少不易直接测量,因此在这个实验中是通过温度计示数的变化显示电流产生热量的多少。
(3)在这个实验中,除了控制电压一定外,还要控制的量有:煤油质量相同、初温相同或通电时间长短相同。
(4)电阻丝的长度和粗细都相同,则铜丝的电阻小于镍铬合金丝的电阻。根据可知,在相同时间内,甲(铜丝)产生的热量较多。
30.【答案】(1)泡沫块被切断的时间长短
(2)移动滑动变阻器滑片或改变电源电压
(3)
【知识点】影响电流热效应的因素(焦耳定律)
【解析】【分析】(1)泡沫块被切断需要的热量是一定的,电阻丝的加热时间越短,说明电流通过电阻丝产生的热量越多;电阻丝的加热时间越长,说明电流通过电阻丝产生的热量越少;
(2)根据可知,通过导体的电流与电压和电阻有关,即改变电阻或电压,都可以改变电流;
(3)根据控制变量法的要求分析解答。
【解答】(1)接通电路,几秒后发现泡沫块被电阻丝“切断”了。该实验方案是通过测量泡沫块被切断的时间长短来比较电流通过电阻丝时产生的热量多少的。
(2)为研究电流通过导体产生热量的多少与电流大小的关系,实验中改变电流大小的方法:移动滑动变阻器滑片或改变电源电压。
(3)探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系时,必须控制通电时间和电流相同,而改变电阻。实验中,只要将两根阻值不同的电阻丝串联即可,如下图所示:
31.【答案】(1)解:氧化后吹热风时,6min内消耗的电能:W= =0.044kW h,
吹热风时电路的实际功率:P= = =0.44kW=440W,
此时电热丝的实际功率P热′=P﹣P电动机=440W﹣40W=400W
(2)解:氧化电热丝的实际电阻值R′= = =121Ω.
(3)并联
【知识点】电能表参数的理解与电能的求法;电功率计算公式的应用
【解析】【分析】(1)首先根据“”计算出电吹风消耗的电能,再根据公式计算出电吹风的实际功率,最后根据 P热′=P﹣P电动机 计算出电热丝的实际功率,
(2)已知电热丝的实际功率,根据公式 计算出它的实际电阻值;
(3)首先根据分析功率和电阻的关系,然后根据电热丝功率的变化确定它的阻值变化,最后根据“并联时越并越小,串联时越串越大”的规律确定改进方法。
【解答】(3)根据可知,当电压相等时,电功率与电阻成反比。现在的电功率小于额定电功率,因此需要增大电热丝的电功率,那么就要减小电热丝的电阻值,因此应该将一段电热丝与其并联。
32.【答案】(1)断开;B
(2)解:P中=P1= =880W
(3)解:P2=P-P1= 1100W-880W = 220W
R2==220Ω
(4)解:P低== 176W
W=W高+W中+W低
=P高L高+P中L中+P低L低
= 1100W×600s+ 880W×900s+ 176W×300s= 1.5×106J
【知识点】电功计算公式的应用;电功率计算公式的应用
【解析】【分析】(1)根据公式 比较三种状态下电功率的大小关系,从而确定它们所处的档位;
(2)中温档时,只有电阻R1工作,根据公式 计算出中温档时的功率即可;
(3)高温档时,两个电阻并联,总功率等于它们的功率之和。首先根据 P2=P-P1 计算出R2单独工作时的功率,再根据 计算出R2的阻值。
(4)低温档时,两个电阻串联,根据 计算出低温档时的电功率。根据丙图确定三种状态下对应的工作时间,然后根据W=Pt分别计算出三种状态下消耗的电能,最后将它们相加即可。
【解答】(1)当开关S1闭合,S2接A时,两个电阻并联,总电阻为R并;
当开关S1闭合,S2接B时,只有R1单独工作,总电阻为R1;
当开关S1断开,S2接B时,两个电阻串联,总电阻为R串;
则R并
则三者对应的状态分别为高温档、中温档和低温档。
33.【答案】(1)
(2)小灯泡断路
(3)右
(4)变大;灯丝的电阻随温度的升高而增大
(5)解:据图像知,当小灯泡正常发光时,电压为2.5V,电流为0.2A
由于该电路为串联电路,则此时滑动变阻器的电压为6V-2.5V=3.5V
此时滑动变阻器消耗的功率为P=UI=3.5V×0.2A=0.7W
【知识点】测定小灯泡的功率
【解析】【分析】(1)根据电压表的使用规范完成实物图的补充。
(2)在测量灯泡电功率的实验中,如果小灯泡断路,那么电压表串联在电路中。由于它的内阻很大,所以通过电流表的电流很小,则电流表的示数几乎为零。根据“串联电路中电压与电阻成正比”可知,电压表几乎分得全部电压,示数接近6V。
(3)根据电压表的示数大小确定电路电流的大小变化,再根据“电流与电阻的反比关系”确定变阻器的阻值变化,最终确定变阻器的滑片移动方向。
(4)根据公式以及灯丝电阻随温度的变化规律分析解答。
(5)首先根据乙图确定灯泡正常发光时的额定电流,然后根据U变=U总-UL计算出变阻器两端的电压,最后根据 P变=U变I变计算出变阻器的电功率。
【解答】(1)在测定小灯泡电功率的实验中,电压表应该与灯泡并联。因为2.5V<3V,所以电压表应该选择0~3V的量程,如下图所示:
(2)正确连接电路闭合开关后,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,灯泡都不亮,电 压表示数接近 6 V,电流表示数几乎为 0,电路的故障可能是小灯泡断路。
(3)灯泡的额定电压为2.5V,而现在电压表的示数为2.2V,则电压表的示数要增大,根据U=IR可知,此时要增大电流而减小电阻,即减小滑动变阻器的电阻,因此滑片P应该向右端滑动。
(4)在多次测量中小明发现:当电压表的示数增大时,电压表与电流表的示数之比变大,出现此现象的原因为灯丝的电阻随温度的升高而增大。
34.【答案】(1)加热
(2)正常加热100s,电流通过电饭煲产生的热量为:Q=I2Rt=Pt=1210w100s=1.21×105J。
(3)加热状态下只有R1工作,此时电功率为1210W,则
保温状态下R1和R2串联,一起工作,此时功率为22W,则
所以:
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用;影响电流热效应的因素(焦耳定律)
【解析】【分析】(1)从甲图可以看出S闭合,R2短路,电路中功率比较大。
(2) 根据焦耳定律进行计算Q=I2Rt计算 电流通过电饭煲产生的热量。
(3)根据电功率的计算公式进行求解,先算R1的电阻,再计算电路中总电阻,继而求出R2。
【解答】(1)如将开关S闭合,R2短路,电路中功率比较大,则电饭煲处于加热状态。
35.【答案】(1)等于;a
(2)中温挡正常工作时,开关S1闭合,开关S接a,电路中只有R2连入电路,
则R2的电流为:。
(3)薯条质量m=200g=0.2kg,
薯条吸收的热量;
Q吸=c薯条m(t-t0)=3.63×103J/(kg ℃)×0.2kg×(170℃-20℃)=1.089×105J;
需要消耗的电能为:;
高温挡正常工作时,开关S1闭合,开关S接b端,R1、R2并联,
则R1的功率为:;
R2的功率为:;
高温挡的总功率为:P=P1+P2=968W+242W=1210W;
若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制,
加热时间:。
【知识点】电功率计算公式的应用;电功与热量的综合计算
【解析】【分析】(1)根据分析电功率和总电阻对应关系;
(2)中温挡正常工作时,开关S1闭合,开关S断开,电路中只有R2连入电路,根据欧姆定律即可求出电阻R2的电流;
(3)根据Q吸=cm(t-t0)计算薯条吸收的热量。已知热能效率为75%,由求出需要消耗的电能。高温挡正常工作时,开关S1闭合,开关S接b端,R1、R2并联,根据分别求出R1、R2的功率,然后求出总功率,最后根据W=Pt计算加热时间。
【解答】(1)当开关S1断开,开关S接a端时,两电阻串联,总电阻最大,根据可知,此时电功率最小,为低温挡;
36.【答案】(1)低
(2)断开;R2
(3)当 接2、 闭合时, 并联工作,电煎药壶处于高火加热状态
根据P=UI得,高火加热状态的总电流
通过R2的电流
通过 的电流
根据 得
当 接1、 断开时, 串联工作,电煎药壶处于保温状态,
则保温功率
【知识点】电功率计算公式的应用;电器的电功率
【解析】【分析】(1)由图3比较电煎药壶在前半段和后半段时间的加热效率。
(2)加热功率最高,文火萃取功率较小,小功率保温效率最小,根据公式对不同状态下的功率进行比较即可。
(3)文火萃取时只有R2自己工作,根据公式计算它的阻值。高温加热时,两个电阻并联,首先根据P1=P热-P2计算出R1的功率,然后根据计算出R1的阻值,最后根据计算它的保温功率即可。
【解答】(1)根据图3可知,电煎药壶在前半段比后半段时间的加热效率低。
(2)当Sa接2,Sb断开时,为文火萃取,此时只有R2工作。
1 / 1浙教版科学九年级上册3.6 同步练习
一、单选题
1.(2021九上·拱墅期末)下列家用电器中,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
【答案】B
【知识点】电功计算公式的应用
【解析】【分析】根据W=Pt分析判断。
【解答】根据W=Pt可知,当工作时间相同时,用电器的功率越大,则消耗的电能越多。
冰箱的功率大约为100W左右,电热水壶的功率大约在1000W左右,液晶电视的功率大约为110W左右,而笔记本电脑的功率在10W左右,因此功率最大的是电热水壶。
故选B。
2.(2022九上·慈溪竞赛)将如图甲所示的电热水瓶,接入家庭电路中单独工作时,观察到电能表(如图乙)的转盘转6 r用时1 min。下列关于电能表和电热水瓶的说法正确的是( )
A.电能表应接在空气开关和用电器之间
B.该电能表所在家庭电路用电器同时工作时最大功率不能超过2200 W
C.电热水瓶的实际功率是600 W
D.若电热水瓶的指示灯损坏,它的发热电阻还能工作,说明它们之间是串联的
【答案】C
【知识点】串、并联电路的设计;电能表参数的理解与电能的求法;电功率计算公式的应用
【解析】【分析】(1)根据家庭电路的连接顺序判断;
(2)根据P=UI计算承载的最大功率;
(3)首先根据计算出热水瓶消耗的电能,再根据计算出它的功率。
(4)用电器相互影响,则它们串联;用电器不相互影响,则它们并联。
【解答】A.电能表应该接再空气开关的前面,故A错误;
B.根据乙图可知,电能表允许通过的最大电流为20A,则承载的最大功率:P=UI=220V×20A=4400W,故B错误;
C.电热水瓶消耗的电能:;
它的实际功率:,故C正确;
D.若电热水瓶的指示灯损坏,它的发热电阻还能工作,那么二者不相互影响,为并联,故D错误。
故选C。
3.(2021九上·金华期中)小明家上次查看电能表示数为 ,本次查看时电能表读数如图所示,则下列说法正确的是( )
A.电能表测量的是电路中电功率的大小
B.电能表允许通过的最小电流为10A
C.若只让一个标有“220V 1000W”的电热水器正常工作10min,则电能表的圆盘转了600转
D.他家在这段时间内消耗的电能为903kW h
【答案】C
【知识点】电能表参数的理解与电能的求法
【解析】【分析】(1)根据电能表的用途判断;
(2)根据电能表铭牌上数据的意义判断;
(3)首先根据W=Pt计算出热水器消耗的电能,再根据计算出电能表的转数。
(4)将电能表前后两个示数相减即可。
【解答】A.电能表测量的是某段时间内用电器消耗的电能,故A错误;
B.电能表铭牌上标有(10A),则它允许通过的最大电流为10A,故B错误;
C.电热水器消耗的电能为:,
根据得到:;
解得:n=600r,故C正确;
D.他家在这段时间内消耗的电能为:9633.5kW·h-8543.2kW·h=90.3kW·h,故D错误。
故选C。
4.(2021九上·镇海期末)如图所示,图甲是某款即热式电热水龙头,图乙是它的电路原理图,R1和R2是阻值分别为22Ω和44Ω的电热丝。通过旋转手柄改变与开关S接触的两个相邻触点,实现冷水、温水、热水挡的切换。则以下说法正确是( )
A.开关S接触2、3触点时,水龙头放出的是热水
B.开关S接触3、4触点时,电热丝R1、R2串联
C.水龙头在温水挡正常工作时的电流是10A
D.水龙头在热水挡正常工作时的功率是3300W
【答案】D
【知识点】串联电路和并联电路的辨别;电功率计算公式的应用
【解析】【分析】(1)根据比较三种状态下的总功率大小,从而确定对应的状态;
(2)用电器首尾相连为串联,并排连接为并联;
(3)根据公式计算温水档时的电流;
(4)根据分别计算出两个电阻的功率,然后将它们相加即可。
【解答】根据图乙可知,开关接触1和2时,没有电阻丝被接通,此时水龙头不发热,应该为冷水档。
当开关接触2和3时,此时只有R2自己工作,总电阻为R2;
当开关接触3和4时,此时两个电阻丝并排连接,为并联,总电阻为R并;
根据并联电路的特点可知,R2>R并;
根据可知,P2
当开关接触2和3时,此时只有R2自己工作,此时为温水档,电流为:,故C错误;
当开关接触3和4时,此时两个电阻丝并排连接,为并联,
则此时总功率为:P总=P1+P2=,故D正确。
故选D。
5.(2021九上·临海期末)蹦床的底部装有压力传感器(在如图甲装置中),可以获取运动者的数据,其工作原理如图乙所示。电源电压不变,R1为定值电阻,压力传感器R的阻值随压力增大而减小。人从与蹦床接触至下落到最低点的过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表的示数逐渐变小
B.电压表的示数逐渐变小
C.电路消耗的总功率逐渐变大
D.电压表与电流表示数的比值逐渐变大
【答案】C
【知识点】欧姆定律及其应用;电功率计算公式的应用
【解析】【分析】首先分析压力传感器的阻值变化,然后根据欧姆定律、结合串并联电路的特点,电功率的公式,对各个选项进行分析判断。
【解答】根据乙图可知,压力传感器和定值电阻R1串联,电压表测R1的电压。
人从与蹦床接触至下落到最低点的过程中,压力传感器的压力增大,而它的阻值减小,那么总电阻减小,而总电流增大,故A错误;
根据U1=I1R1可知,电压表的示数增大,故B错误;
根据P总=U总I总可知,总电流增大,则总功率增大,故C正确;
电压表和电流表示数的比值等于R1,即保持不变,故D错误。
故选C。
6.(2021九上·舟山月考)小明同学在测定额定电压为“3.8V”的小灯泡的额定功率时,发现电压表“0~15V”量程坏了,而“0~3V”量程完好,实验所用其他器材完好,所用电源电压为6V,在不更换实验器材的情况下,同学们帮助小明同学设计如图所示的四种实验电路图,则能完成实验的电路图是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【知识点】测定小灯泡的功率
【解析】【分析】根据公式P=UI可知,测灯泡的额定功率,关键是测量灯泡在额定电压的额定电流,据此分析判断。
【解答】小灯泡与滑动变阻器串联,根据U总=UL+U变可知,当灯泡的额定电压为3.8V时,变阻器两端的电压恰好为2.2V<3V,正好在电压表的量程之内。即可以将电压表与变阻器串联,调节电压表的示数为2.2V时,灯泡正常发光,此时的电流为灯泡的额定电流,如下图所示:
故选B。
7.(浙教版科学九上第三章 第6节电能(三))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
【答案】C
【知识点】测定小灯泡的功率
【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。
8.(2019九上·江干月考)小东同学用如图所示电路,测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率,下列说法错误的是( )
A.闭合开关前,滑片P应滑到B端
B.闭合开关后,小灯泡不发光,可能是小灯泡灯丝断了
C.当电压表示数为2.5V时,测出通过小灯泡的电流,可算出小灯泡的额定功率
D.由实验得知,小灯泡的额定功率越大,小灯泡越亮
【答案】D
【知识点】测定小灯泡的功率
【解析】【分析】(1)闭合开关前,将变阻器的阻值调到最大,对电路起保护作用;
(2)灯泡不发光,可能发生短路或断路;
(3)当灯泡的电压为额定电压时,通过它的电流为额定电流,根据P额=U额I额计算额定功率;
(4)小灯泡的亮度与实际功率大小有关,与额定功率的大小无关。
【解答】A.闭合开关前,滑片P应滑到B端,此时阻值最大,故A正确不合题意;
B.闭合开关后,小灯泡不发光,可能发生断路,即小灯泡灯丝断了,故B正确不合题意;
C.当电压表示数为2.5V时,测出通过小灯泡的电流,可算出小灯泡的额定功率,故C正确不合题意;
D.小灯泡的额定功率与它的亮度无关,故D错误符合题意。
故选D。
9.(2021九上·东阳月考)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
【答案】A
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】根据焦耳定律Q=I Rt可知,在电流和通电时间一定时,电阻越大产生的热量越多,则温度就越高。
【解答】因为两电热丝R1、R2串联,所以通过它们的电流和通电时间都相同。
根据焦耳定律Q=I Rt可知,在电流和通电时间一定时,电阻越大产生的热量越多,因为R1>R2,所以Q1>Q2, 电炉丝R1的温度高,火柴先被点燃。
故选A。
10.(浙教版科学九上第三章 第6节电能(四))电熨斗通电后温度很高,而连接电熨斗的导线温度升高却不明显,这是因为( )。
A.导线有绝缘层,能隔热
B.通过导线的电流小于通过电熨斗的电流
C.导线散热快,所以温度低
D.导线上的电流与电熨斗相同,而导线电阻小,产生的热量也很小
【答案】D
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】根据焦耳定律Q=I2Rt分析即可。
【解答】电熨斗和导线串联,则通电时间和电流大小相等,而导线的电阻远远小于电熨斗,根据焦耳定律Q=I2Rt可知,则导线产生的热量远远小于电熨斗,所以温度升高到的不明显,故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
11.(2018九上·吴兴期末)如图a所示,相同的烧杯甲和乙装了相同质量的纯净水,在家庭电路中并联接入不同的加热器1(电阻R1)和加热器2(电阻R2)加热,忽略散失的热量,得到图b所示的水温与加热时间的图形,则( )
A.若吸收相同的热量,则甲杯的水升温比乙杯的多
B.加热器1的实际功率小于加热器2的实际功率
C.电阻R1小于电阻R2
D.加热相同的时间,甲、乙杯吸收的热量是相等的
【答案】C
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【分析】(1)加热器产生的热量被纯净水吸收,通过纯净水温度变化可体现出加热器产生热量的多少;(2)水温升高相同表示加热器热量相同,通过图b可以计算出两加热器的功率;(3)并联电路电压相等,通过公式R= 计算比较电阻大小;(4)从图b相同时间时温度的变化可以判断出热量的情况。
【解答】A若吸收相同的热量,则甲杯的水升温比乙杯的多,因为水的质量是相同的,所以吸收相同的热量,水温升高相同,A错误;
B.加热器1的实际功率小于加热器2的实际功率,从图b可知,升高温度相同,表示加热器产生热量相同,再根据甲的时间短,乙所用时间长比较出,加热器1的实际功率大于加热器2的实际功率,B错误;
C.电阻R1小于电阻R2,由加热器2的实际功率大于加热器1的实际功率,并联电路电压相等。利用公式R= ,可知电阻R1小于电阻R2,C正确;
D.加热相同的时间,甲、乙杯吸收的热量是相等的,由图b时间相同时,甲升高的温度大乙升高的温度可以,加热相同的时间,甲、乙杯吸收的热量是不相等的,D错误。
故答案为:C
12.(2022九上·西湖期末)小金用如图所示电路研究电流产生的热量与哪些因素有关,他将电热丝R1、R2涂上一种红色温变油墨,当温度达到80℃时,该油墨会变成无色,以下选项错误的是( )
A.通电后油墨升温变色是由于电流的热效应
B.R1、R2应选择同种材料制成的阻值不同的电阻
C.若要使变色时间提前,应将滑动变阻器滑片P往右移
D.该实验可研究电流产生的热量与通电时间的关系
【答案】C
【知识点】影响电流热效应的因素(焦耳定律)
【解析】【分析】根据Q=I2Rt可知,电流通过导体产生的热量与电流、时间和电阻大小有关,根据控制变量法的要求分析判断。
【解答】通电后油墨升温变色是由于电流的热效应,故A正确不合题意;
根据图片可知,两个电阻串联,则通过它们的电流和通电时间相同,那么只能是探究电流产生的热量与电阻大小的关系。既然探究电流产生的热量与电阻的关系,那么两个电阻的阻值应该不同,故B正确不合题意;
要使变色时间提前,那么就要增大电阻产生的热量,即增大通过它们的电流,减小总电阻,那么变阻器的滑片应该想左滑动,故C错误符合题意。
只观察其中一个电阻,它的阻值和电流相同,当时间足够长时,红色油墨才会变色,这可以探究电流产生的热量与通电时间的关系,故D正确不合题意。
故选C。
13.(2021九上·拱墅期末)小乐认为电流通过导体时产生的热量可能与通过导体的电流、导体电阻和通电时间有关。她用如图所示实验装置进行探究,接入的三根电阻丝规格相同(阻值为5Ω);两个相同的空气盒各自连接一个相同的U形管,两U形管装有同种液体并封闭等量的空气,且两U形管内的各液面相平。则该实验( )
A.通电后能观察到管②中的液面比管①中的液面升得更快
B.可探究导体产生的热量与导体电阻的关系
C.无法探究导体产生的热量与通电时间的关系
D.运用了控制变量法和转换法
【答案】D
【知识点】影响电流热效应的因素(焦耳定律)
【解析】【分析】(1)哪个电阻产生的热量多,哪边的液面上升的就越快,根据焦耳定律Q=I2Rt比较即可;
(2)(3)根据控制变量法的要求分析;
(4)探究一个因素对物理量的影响时,必须控制其它因素相同,这就是控制变量法。物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法。
【解答】A.①中的电阻在干路上,而②中的电阻在支路上,根据并联电路的电流特点可知,通过左边电阻的电流大于右边电阻的电流。根据焦耳定律Q=I2Rt可知,左边电阻产生的热量大于右边电阻产生的热量,则管①中的液面上升的快,故A错误;
B.探究导体产生的热量与导体电阻的关系时,必须控制电流和时间相同而改变电阻,而题目中电阻的大小相同,因此无法达到目的,故B错误;
C.探究导体产生的热量与通电时间的关系时,必须控制电阻和电流相同,而改变通电时间,只需选取左边的电阻即可完成实验,故C错误;
D.根据上面的分析可知,本实验使用了控制变量法。电流产生的热量无法直接进行比较,将其转化为U形管中液面的高低变化,则使用了转化法,故D正确。
故选D。
14.(2022九上·衢江期末)实验室有以下几种规格的小灯泡,均在其额定电压下工作,则亮度最大的是( )
A.L1“3V,3W” B.L2“6V,2W”
C.L3“4V, 1W” D.L4“2.5V, 0.75W”
【答案】A
【知识点】电器的电功率
【解析】【分析】灯泡的亮度由它的实际功率决定,即实际功率越大,则它的亮度越大。
【解答】灯泡在额定电压下工作时,它的实际功率等于额定功率,则额定功率最大的,灯泡的亮度最大。比较可知,L1的额定功率3W最大,则此时亮度最大的是L1,故A正确,而B、C、D错误。
故选A。
15.(华师大版初中科学九年级上学期 第6章 电能 单元试卷)用两只电流表按图示实验电路探究“电功率与电流的关系”,下列说法不正确的是( )
A.小灯泡电功率的大小是通过灯泡的亮度来判断的
B.将小灯泡并联是为了控制灯泡两端电压相同
C.选用的两只小灯泡规格必须相同
D.将其中一只电流表移接到干路上也可以完成实验
【答案】C
【知识点】小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】(1)小灯泡的亮度直接反映了电功率的大小,即越亮,小灯泡的功率越大;
(2)在并联电路中,总电压等于各支路两端电压;
(3)根据公式P=UI分析;
(4)根据并联电路干路电流等于各支路电流之和的规律判断。
【解答】A.小灯泡电功率的大小是通过灯泡的亮度来判断的,故A正确不合题意;
B.将小灯泡并联是为了控制灯泡两端电压相同,故B正确不合题意;
C.探究电功率与电流的关系时,必须控制电压相同而改变电流;如果两个灯泡规格相同,那么通过它们的电流相同,它们的亮度相同,就无法完成实验,故C错误符合题意;
D.将其中一只电流表移接到干路上,那么利用两个电流表的示数之差也可以得到另一个灯泡的电流大小,从而达到测量的目的,故D正确不合题意。
故选C。
二、填空题
16.(2021九上·舟山月考)在探究电功率跟哪些因素有关的实验中,某同学设计了如下图所示的电路图,他用不同规格的灯泡做实验,他想研究的问题是小灯泡的电功率跟 有关。实验后有同学提出把小灯泡换成定值电阻也能完成此次探究任务,你认为是否可行 (选填“可以”或“不可以”),请说明理由 。
【答案】电流大小;不可以;操作繁琐,且使用定值电阻无法准确测量电阻的实际功率
【知识点】小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】(1)根据电功率的公式P=UI结合并联电路的电压特点分析解答;
(2)从实验操作的简易程度和是否能够测量出实际功率方法分析。
【解答】(1)根据P=UI可知,电功率与电压和电流大小有关。根据图片可知,两个灯泡并联,则它们的电压相等而电流不等,因此研究的问题是小灯泡的电功率与电流大小的关系。
(2)实验中,可以通过灯泡的亮度比较实际功率大小,实验后有同学提出把小灯泡换成定值电阻也能完成此次探究任务,我认为不可行,理由:操作繁琐,且使用定值电阻无法准确测量电阻的实际功率。
17.(2018九上·长兴月考)电吹风是现代家庭常用的一种电器,如图所示是额定电压为220 V格力牌电吹风的典型电路。其中电热丝通电后可以发热,电动机通电后可以送风,已知电动机的额定功率为120W。要送冷风,开关应该放在图中的 位置(选填“A”“B”或“C”)。送热风时,电路消耗的总功率为560 W,则电热丝R的阻值应为 Q。
【答案】B;110
【知识点】电功与热量的综合计算;电器的电功率;常用电热器
【解析】【分析】电流在单位时间内做的功叫做电功率。是用来表示消耗电能的快慢的物理量,用P表示,它的单位是瓦特,简称"瓦",符号是W。
【解答】由图可知,该电路是并联电路,如果要送冷风,即电动机工作,而电热丝不工作即可,所以只需开关放在B位置即可;并联电路的总功率等于各元件功率之和;所以电热丝的功率为560W-120W=440W,
故答案为:B;110.
18.(2021九上·金华月考)如图是“探究电流通过导体产生热量与导体电阻关系”的实验装置,两阻值分别为R和2R的电阻浸在相同质量和相同初温度的煤油中,每一瓶里各插一支温度计,闭合开关,通电一段时间,观察 来判断两电阻丝产生的热量多少。电路采用这种连接方式目的是为了控制 因素相同。
【答案】温度计示数;电流和通电时间
【知识点】影响电流热效应的因素(焦耳定律)
【解析】【分析】(1)根据Q=cm△t可知,当烧瓶内液体的比热容和质量相同时,温度计的示数升高越多,则电阻丝产生的热量越多;
(2)根据图片可知,两根电阻丝串联,同时开始工作,同时结束工作,则控制时间相同;串联电路中各处电流都相等,则控制电流相同,据此分析解答。
【解答】(1)闭合开关,通电一段时间,观察温度计示数来判断两电阻丝产生的热量多少。
(2)电路采用这种连接方式目的是为了控制电流和通电时间相同。
19.(2022九上·越城期末)疫情停课期间,小明发现家中电茶壶的铭牌已模糊不清,为了测量其功率,他把家里其它用电器都关掉后,拿着手表去观察他家的电能表(如图所示),发现电能表在1分钟内转盘转过60圈。已知实验条件下水的沸点为100℃,c水=4.2×103J/(kg.℃).试计算:
(1)该电茶壶的实际功率为 kW;
(2)若按上题功率计算,该电茶壶将3kg 20℃的水烧开,需要 分钟。(不计烧水过程中的能量损失)
【答案】(1)1.2
(2)14
【知识点】电能表参数的理解与电能的求法;电功与热量的综合计算
【解析】【分析】(1)首先根据 计算出电茶壶消耗的电能,再根据 计算出它的实际功率;
(2)首先根据Q=cm△t计算出水吸收的热量,也就是消耗的电能,再根据 计算出需要加热的时间。
【解答】(1)该茶壶消耗的电能: ;
该茶壶的实际功率: 。
(2)将水烧开需要的热量为:Q=cm△t=4.2×103J/(kg.℃)×3kg×(100℃-20℃)=1.008×106J;
则电茶壶消耗的电能:W=Q=1.008×106J;
那么需要加热的时间为: 。
20.(2018九上·金华期中)如图甲所示,电源电压恒定不变,闭合开关,移动滑片,滑动变阻器消耗的功率P与其电阻R的变化关系如图乙所示,则 R1= Ω;当滑片P滑至最右端时,通电 1min电流通过 R1产生的热量是 J.
【答案】10;24
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【分析】(1)当滑动变阻器的接入的阻值与定值电阻的阻值相等时,变阻器的功率最大;
(2)首先根据P=I2R计算出变阻器的功率最大时通过电流,然后根据U总=IR总计算出总电压,接下来根据计算出滑片在最右端时的电流,最后根据公式Q=I2Rt计算出1min内电阻R1的热量。
【解答】(1)根据乙图可知,变阻器的最大功率为0.9W,此时它的电阻为10Ω;
因为当滑动变阻器的接入的阻值与定值电阻的阻值相等时,变阻器的功率最大;
所以定值电阻R1的阻值为10Ω;
(2)当变阻器的功率最大时,根据P=I2R得到:0.9W=I2×10Ω;
解得:I=0.3A;
那么电源电压为:U总=IR总=0.3A×(10Ω+10Ω)=6V;
当滑片在最右端时,变阻器的阻值最大为20Ω,
此时电流为:;
那么1min内电阻R1的热量为:Q=I'2R1t=(0.2A)2×10Ω×60s=24J。
21.(2021九上·宁波月考)玩具风扇中使用的电动机的工作原理是 ,当把该电动机接入0.2V电压的电路时,电动机不转,测得流过电动机的电流是0.4A;若把它接入2V电压的电路中,电动机正常工作,测得此时流过电动机的电流是1A。那么该电动机线圈的电阻是 Ω,电动机正常工作时的效率是 %。
【答案】通电导体在磁场中受到力的作用;0.5;75
【知识点】直流电动机的构造原理与工作过程;电功计算公式的应用;焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】(1)根据电动机的工作原理解答;
(2)当电动机不转时,为纯电阻电路,可根据计算出电动机的线圈电阻;
(3)首先根据P总=U总I总计算出电动机的输入功率,再根据P热=I2R计算出发热功率,最后根据P机械=P总-P热计算出输出功率,根据计算出电动机的效率。
【解答】(1)玩具风扇中使用的电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力的作用;
(2)电动机的线圈电阻为:;
(3)电动机的输入功率P总=U总I总=2V×1A=2W;
发热功率为:P热=I2R=(1A)2×0.5Ω=0.5W;
输出功率:P机械=P总-P热=2W-0.5W=1.5W;
电动机的工作效率:。
22.(2021九上·乐清月考)在探究小灯泡的电功率与哪些因素有关的实验中,小组同学猜想:小灯泡的电功率可能与电压、电流有关,于是他们设计了如下所示的三个电路图:
(1)你认为图 电路可以研究小灯泡的电功率与电压的关系,理由是 ;
(2)小组同学经过分析讨论,选择正确的电路进行实验,得出了小灯泡的电功率与电压关系的正确实验结论。支持该结论的实验现象是 。
【答案】(1)乙;乙是串联电路,能控制电流相等
(2)电压表示数大的灯泡比示数小的灯泡亮
【知识点】测定小灯泡的功率
【解析】【分析】(1)根据控制变量法的要求和串并联电路的电流特点分析解答;
(2)在串联电路中,电功率与电压成正比,即当两个灯泡串联时,电压表示数大的灯泡更亮,即它的电功率更大,据此分析解答。
【解答】(1)根据P=UI可知,探究电功率的大小与电压的关系时,必须控制通过灯泡的电流相同而改变电压。在串联电路中,各处电流都相等,则:我认为图乙电路可以研究小灯泡的电功率与电压的关系,理由是:乙是串联电路,能控制电流相等。
(2)小组同学经过分析讨论,选择正确的电路进行实验,得出了小灯泡的电功率与电压关系的正确实验结论。支持该结论的实验现象是:电压表示数大的灯泡比示数小的灯泡亮。
23.(2021九上·江北期末)小宁家里的电子式电能表标有“3200imp/(kW·h)”的字样,表示用电器消耗1kW·h电能,电能表指示灯会闪烁3200次。他将电水壶单独接在该电能表上正常工作6min后水烧开,电能表的指示灯闪烁了320次,则烧水过程中消耗的电能为 kW·h,此时电水壶的实际电功率为 W。
【答案】0.1;1000
【知识点】电能表参数的理解与电能的求法;电功率计算公式的应用
【解析】【分析】根据计算出电水壶消耗的电能,根据公式计算它的实际功率。
【解答】烧水过程中消耗的电能为:;
电水壶的实际功率:。
24.(2021九上·乐清期中) 22.如图是小科家的电子式电能表,有一天他洗澡,关闭了家里其它用电器,只让家里标有“2000W”的电热淋浴器正常工作,发现电能表指示灯闪烁了600imp时,消耗的电能是 kW h,为安全用电,使用大功率用电器必须使用如图插头线,因为图中长插片P和用电器的 相连,可避免触电事故发生。
【答案】0.2;金属外壳
【知识点】插座的构造与工作方式;电能表参数的理解与电能的求法
【解析】【分析】(1)根据计算消耗的电能;
(2)三脚插头对应三孔插座,下面的两个插脚对应火线和零线,而中间的那个与用电器的金属外壳相连,借助插座与大地相连,从而保证人体不会触电。
【解答】(1)消耗的电能为:。
(2)为安全用电,使用大功率用电器必须使用如图插头线,因为图中长插片P和用电器的金属外壳相连,可避免触电事故发生。
25.(2022·温州模拟)手扶式电梯在商城中随处可见,小温在资料上看到这种电梯的功率只与转速有关,与电梯上的人数无关。于是许多商城为了省电把电梯设置成:无人时转动较慢,有人时转动较快。
(1)图甲是一人在该电梯上匀速上行的示意图,此时他受到的重力大小G 支持力F(填“大于”“等于”或“小于”) .
(2)小温设置了如图乙所示电路来实现省电模式,其中控制电梯转动的电动机M的转速与通过它的电流有关,电流越大,转的越快:R1为定值电阻,R2为压敏电阻,则当有人站上电梯,R2的阻值将 。(选填 “变大”“不变” 或“变小”)
(3)若该电梯运行较快时功率为8kW,较慢时功率为2kW.某天商城在10:00-22:00时间段内,快慢运行时间恰好相等,则该电梯这段时间消耗的电能为 。
【答案】(1)等于
(2)减小
(3)60kW·h
【知识点】二力平衡的条件及其应用;电功计算公式的应用
【解析】【分析】(1)根据二力平衡的知识分析解答;
(2)首先根据“有人时转动较快”分析通过电阻的电流大,再根据“电流与电阻的反比关系”确定R2的阻值变化。
(3)根据W=Pt分别计算出电梯在两种状态下消耗的电能,然后将它们相加即可。
【解答】(1)人跟随电梯一起做匀速直线运动,则它受到的重力与支持力相互平衡。根据二力平衡的条件可知,它受到重力等于支持力F。
(2)当有人站上电梯时,电动机转动较快,则此时通过电路的电流变大,那么R2的阻值减小。
(3)电梯每天快慢运行的时间:t= ;
则电梯在这段时间内消耗的电能:W总=W1+W2=P1t1+P2t2=8kW×6h+2kW×6h=60kW·h。
三、实验探究题
26.(2022九上·衢江期末)如图甲为“测量小灯泡电功率”的实验电路,电源电压为3V,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)小科把滑动变阻器的滑片移到最左端,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表示数为零,电压表的示数接近电源电压。这可能是因为 造成的。
(2)排除故障后,小科移动滑动变阻器的滑片,读出了三组实验数据。粗心的小科把三次数据随手写在草稿纸上(如图乙)而没有填写在对应的表格中。请你帮助小科计算出小灯泡的额定功率为 W。
(3)通过思考,小科设计了如图丙所示电路来测量小灯泡的额定功率,已知R0=5Ω。其中关键的一步是必须调节滑动变阻器滑片的位置,使电流表A2的示数为 A 时,再读出电流表A1的示数,才能计算出小灯泡的额定功率。
【答案】(1)小灯泡发生断路
(2)0.75
(3)0.5
【知识点】测定小灯泡的功率;小灯泡电功率的影响因素
【解析】【分析】 (1)为保护电路,闭合开关前滑片要置于阻值最大处.
(2)刚闭合开关时,滑片在其最大阻值处,闭合开关后,要减小滑动变阻器的阻值使灯泡两端的电压等于其额定电压,使其正常发光;
(3)根据实验电路图与实验步骤分析答题,若将导线与某处并联,若灯发光,说明并联处有断路,若灯仍不亮,说明并联电路以外地方有断路。
【解答】(1)当小灯泡发生断路时,电压表串联在电路中。由于它的内阻很大,因此通过的电流很小即电流表的示数几乎为零,电压表的示数接近电源电压。故这可能是因为小灯泡发生断路造成的。
(2)根据图乙可知,电压依次为:3V、2.5V和2V, 对应的电流为0.332A、0.3A和0.26A,那么灯泡的额定电压为2.5V,额定电流为0.34,额定功率为
P=UI=2.5Vx0.3A=0.75W
(3)根据丙图可知,灯泡与 R0 并联,二者的电压相等,当R0的电压为为2.5V时,灯泡正好正常发光,此时通过它的电流
即此时电流表A 2 的示数为0.5A。
27.(2021九上·临海期末)在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡上标有“2.5V”字样,电源为两节新干电池。
(1)图甲是连接的实物图,其中有一根导线连接错误。请在这根导线上打“×”,并用笔画线代替导线将其改正。
(2)排除故障后,闭合开关,移动滑片,电压表的示数如图乙所示,为了测出小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向 (填“左”或“右”)端移动。
(3)某同学将滑片P从阻值最大位置移到阻值最小位置进行实验,并依据实验数据绘出小灯泡的U图像(如图a),任取图像中的一点构成矩形(如图b中阴影部分),则矩形面积表示的物理量是 。
【答案】(1)
(2)左
(3)滑动变阻器的功率
【知识点】测定小灯泡的功率
【解析】【分析】(1)在测量灯泡电功率的实验中,除了电压表与灯泡并联外,其他的元件都是串联,要注意电表的量程和接线柱的选择,还要注意变阻器接线“一上一下”。
(2)根据乙图读出此时电压表的示数,并与额定电压相比确定电压表的示数变化方向,根据U=IR分析电阻的变化方向,进而确定变阻器的阻值大小的变化方向即可。
(3)根据长方形的面积公式S=ab与电功率的公式P=UI分析解答。
【解答】(1)灯泡应该与变阻器串联,电压表应该与灯泡并联。根据图甲可知,只需将灯泡与开关之间的接线从开关上拆开,然后改接在电源负极上即可,如下图所示:
(2)根据乙图可知,电压表的量程应该为0~3V,分度值为0.1V,那么此时电压表的示数为1.7V,小于额定电压2.5V,则此时电压表的示数要增大。根据U=IR可知,此时通过灯泡的电流要增大,而电路的总电阻要减小。根据R总=R+RL可知,此时要减小变阻器的阻值,即滑片向左滑动。
(3)根据图b可知,横轴表示电压,纵轴表示电流,那么长方形的面积S=UI。根据电功率的功率P=UI可知,矩形面积表示的物理量是电功率。
28.(2022九上·慈溪竞赛)为了测定小灯泡的电功率,小明利用电压恒为3伏的电源、滑动变阻器、标有“2.5V”字样的小灯泡等器材按图甲方式连接电路进行实验,闭合开关并移动滑片P,获得相关数据如下表:
实验序号 电压/伏 电流/安 电功率/瓦
1 2.0 0.18 0.36
2 2.5 0.50
3 3.0 0.22 0.66
(1)完成实验2后,要想获得实验3的数据,则实验中滑片P的移动情况是 。
(2)请分析表中数据确定小灯泡正常发光时电流表示数,并在图乙中画出此时电流表指针位置。
(3)在滑动变阻器滑片移动过程中,电路消耗的总功率、小灯泡的功率随电流变化如图丙所示,请判断随电流增大,滑动变阻器的功率大小变化是 。
【答案】(1)滑片P移至最左端
(2)
(3)先增大后减小至零
【知识点】测定小灯泡的功率
【解析】【分析】(1)根据表格确定实验3中电压表的示数,然后与电源电压比较,从而确定变阻器滑片的位置。
(2)根据表格数据,利用公式P=UI计算出正常发光时的电流,再选择合适量程,确定分度值,最终画出指针的位置。
(3)根据图丙确定灯泡电功率的变化,再根据P滑=P总-PL分析变阻器的电功率的变化规律。
【解答】(1)根据甲图可知,灯泡与变阻器串联。在实验3时,灯泡两端的电压为3V,而电源电压也为3V,根据U总=UL+U变可知,此时变阻器两端的电压为0,即此时它接入的阻值为零,因此滑片P在最左端。
(2)根据表格可知,当灯泡正常发光时,它的电压为2.5V,额定功率为0.5W,则灯泡的额定电流为:。因为0.2A<0.6A,所以电流表选择量程0~0.6A,此时分度值为0.02A,则指针应该对准第10个刻度,如下图所示:
(3)根据图丙可知,AB上的直线部分为总功率,曲线部分为灯泡功率。在电流增大的过程中,对应功率的点之间的距离先增大后减小,根据P滑=P总-PL可知,变阻器的电功率先变大后变小,最后变成零。
29.(2021九上·余姚月考)小明要用图所示的实验器材探究“电压一定时,电流的热效应与电阻的关系”,其中瓶内电阻丝的长度、粗细都相同。
(1)请用笔画线代替导线,把电路连接完整。
(2)电流产生热量的多少不易直接测量.因此在这个实验中是通过 显示电流产生热量的多少。
(3)在这个实验中,除了控制电压一定外,还要控制的量有 (写出一个即可得分)。
(4)根据所学知识可知,在相同时间内 瓶内的电阻丝放出的热量较多(选填“甲”或“乙”)。
【答案】(1)
(2)温度计示数的变化
(3)煤油质量相同、初温相同或通电时间长短相同等合理给分
(4)甲
【知识点】影响电流热效应的因素(焦耳定律)
【解析】【分析】(1)根据并联电路电压的特点分析解答。
(2)电阻产生热量被煤油吸收,煤油的温度会升高。当煤油的质量和初温相同时,煤油的温度越高,则说明电阻产生的热量越多。
(3)根据Q=cm△t可知,只有煤油的质量和初温相同时,它的温度越高,则吸收的热量越多,据此分析;
(4)首先比较电阻丝的电阻大小,然后根据焦耳定律确定放出热量的多少。
【解答】(1)为了保证电压相等,可以将两段电阻丝并联,如下图所示:
(2)电流产生热量的多少不易直接测量,因此在这个实验中是通过温度计示数的变化显示电流产生热量的多少。
(3)在这个实验中,除了控制电压一定外,还要控制的量有:煤油质量相同、初温相同或通电时间长短相同。
(4)电阻丝的长度和粗细都相同,则铜丝的电阻小于镍铬合金丝的电阻。根据可知,在相同时间内,甲(铜丝)产生的热量较多。
30.(2020九上·临海期末)为研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关,某同学找来了两根不同阻值的电阻丝,多
块相同的泡沫块以及滑动变阻器、开关、导线、电源等,设计的方案如图甲所示。
(1)接通电路,几秒后发现泡沫块被电阻丝“切断”了。该实验方案是通过测量 来
比较电流通过电阻丝时产生的热量多少的。
(2)为研究电流通过导体产生热量的多少与电流大小的关系,实验中应如何改变电流大小
(3)为研究电流通过导体产生热量的多少与电阻大小的关系,请你在图乙中画上连接导线。
【答案】(1)泡沫块被切断的时间长短
(2)移动滑动变阻器滑片或改变电源电压
(3)
【知识点】影响电流热效应的因素(焦耳定律)
【解析】【分析】(1)泡沫块被切断需要的热量是一定的,电阻丝的加热时间越短,说明电流通过电阻丝产生的热量越多;电阻丝的加热时间越长,说明电流通过电阻丝产生的热量越少;
(2)根据可知,通过导体的电流与电压和电阻有关,即改变电阻或电压,都可以改变电流;
(3)根据控制变量法的要求分析解答。
【解答】(1)接通电路,几秒后发现泡沫块被电阻丝“切断”了。该实验方案是通过测量泡沫块被切断的时间长短来比较电流通过电阻丝时产生的热量多少的。
(2)为研究电流通过导体产生热量的多少与电流大小的关系,实验中改变电流大小的方法:移动滑动变阻器滑片或改变电源电压。
(3)探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系时,必须控制通电时间和电流相同,而改变电阻。实验中,只要将两根阻值不同的电阻丝串联即可,如下图所示:
四、解答题
31.(2020九上·椒江月考)小科家电热吹风机的铭牌如表所示,其工作原理如图1所示。因使用了多年,吹风机中的电热丝明显氧化,导致其电阻发生了变化,电动机性能仍保持不变。为准确测量氧化电热丝的实际电阻值,小科把该吹风机单独接入家庭电路并使其吹热风,发现电能表转盘6min内转过132圈,电能表规格如图2所示(电能表铭牌上显示3000r/kW h)。
电热吹风机
额定电压/V 220
电热丝功率/W 480
电动机功率/W 40
通过计算回答下列问题:
(1)这段时间内电吹风消耗了多少电能?
(2)氧化电热丝的实际电阻值是多少?
(3)为恢复电热吹风机的铭牌功率,应与氧化电热丝 (填“串联”或“并联”)一段新电热丝。
【答案】(1)解:氧化后吹热风时,6min内消耗的电能:W= =0.044kW h,
吹热风时电路的实际功率:P= = =0.44kW=440W,
此时电热丝的实际功率P热′=P﹣P电动机=440W﹣40W=400W
(2)解:氧化电热丝的实际电阻值R′= = =121Ω.
(3)并联
【知识点】电能表参数的理解与电能的求法;电功率计算公式的应用
【解析】【分析】(1)首先根据“”计算出电吹风消耗的电能,再根据公式计算出电吹风的实际功率,最后根据 P热′=P﹣P电动机 计算出电热丝的实际功率,
(2)已知电热丝的实际功率,根据公式 计算出它的实际电阻值;
(3)首先根据分析功率和电阻的关系,然后根据电热丝功率的变化确定它的阻值变化,最后根据“并联时越并越小,串联时越串越大”的规律确定改进方法。
【解答】(3)根据可知,当电压相等时,电功率与电阻成反比。现在的电功率小于额定电功率,因此需要增大电热丝的电功率,那么就要减小电热丝的电阻值,因此应该将一段电热丝与其并联。
32.(2022九上·越城期末)如图甲为新型电饭锅,它能智能化地控制食物在不同时间段的温度,以得到最佳的营养和口感。小明了解到电饭锅的简化电路如图乙所示,R1和R2均为电热丝,S1和S2为温控开关,其中S2有A、B两个触点,可实现“高温"“中温”和“低温"三档的转换。当S1闭合,S2连接触点A时,处于高温档,高温档功率为1100W。已知R1=55Ω。诸分析与计算:
(1)当S1 ,S2连接触点 时,电路处于低温档;
(2)求中温档的电功率;
(3)求R2的阻值;
(4)图丙是某次煮饭过程中电饭锅功率与时间的关系图像,求本次煮饭过程中电饭锅消耗的电能。(结果保留一位小数)
【答案】(1)断开;B
(2)解:P中=P1= =880W
(3)解:P2=P-P1= 1100W-880W = 220W
R2==220Ω
(4)解:P低== 176W
W=W高+W中+W低
=P高L高+P中L中+P低L低
= 1100W×600s+ 880W×900s+ 176W×300s= 1.5×106J
【知识点】电功计算公式的应用;电功率计算公式的应用
【解析】【分析】(1)根据公式 比较三种状态下电功率的大小关系,从而确定它们所处的档位;
(2)中温档时,只有电阻R1工作,根据公式 计算出中温档时的功率即可;
(3)高温档时,两个电阻并联,总功率等于它们的功率之和。首先根据 P2=P-P1 计算出R2单独工作时的功率,再根据 计算出R2的阻值。
(4)低温档时,两个电阻串联,根据 计算出低温档时的电功率。根据丙图确定三种状态下对应的工作时间,然后根据W=Pt分别计算出三种状态下消耗的电能,最后将它们相加即可。
【解答】(1)当开关S1闭合,S2接A时,两个电阻并联,总电阻为R并;
当开关S1闭合,S2接B时,只有R1单独工作,总电阻为R1;
当开关S1断开,S2接B时,两个电阻串联,总电阻为R串;
则R并
则三者对应的状态分别为高温档、中温档和低温档。
33.(2021九上·宁波月考)在做“测定小灯泡的电功率”实验时,选用的器材有电压为
6 V 的电源,额定电压为
2.5 V 的小灯泡,以及滑动变阻器、电流表、电压表、开关和导线等。如图甲是没有连接完的实物电路。
(1)请你用笔画线代替导线,将实物电路连接完整。
(2)正确连接电路闭合开关后,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,灯泡都不亮,电 压表示数接近 6 V,电流表示数几乎为 0,电路的故障可能是 。
(3)经适当调整后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片 P 到某处,发现电压表的示数为 2.2 V,若要测量小灯泡的额定功率,应将滑片 P向 端滑动。
(4)在多次测量中小明发现:当电压表的示数增大时,电压表与电流表的示数之比 (选填“变大”“变小”或“不变”),出现此现象的原因为 。
(5)通过移动滑片
P,测得多组数据,绘制成 U—I 图像如图乙。据此,请计算:当小灯泡正常发光时,滑动变阻器消耗的功率。
【答案】(1)
(2)小灯泡断路
(3)右
(4)变大;灯丝的电阻随温度的升高而增大
(5)解:据图像知,当小灯泡正常发光时,电压为2.5V,电流为0.2A
由于该电路为串联电路,则此时滑动变阻器的电压为6V-2.5V=3.5V
此时滑动变阻器消耗的功率为P=UI=3.5V×0.2A=0.7W
【知识点】测定小灯泡的功率
【解析】【分析】(1)根据电压表的使用规范完成实物图的补充。
(2)在测量灯泡电功率的实验中,如果小灯泡断路,那么电压表串联在电路中。由于它的内阻很大,所以通过电流表的电流很小,则电流表的示数几乎为零。根据“串联电路中电压与电阻成正比”可知,电压表几乎分得全部电压,示数接近6V。
(3)根据电压表的示数大小确定电路电流的大小变化,再根据“电流与电阻的反比关系”确定变阻器的阻值变化,最终确定变阻器的滑片移动方向。
(4)根据公式以及灯丝电阻随温度的变化规律分析解答。
(5)首先根据乙图确定灯泡正常发光时的额定电流,然后根据U变=U总-UL计算出变阻器两端的电压,最后根据 P变=U变I变计算出变阻器的电功率。
【解答】(1)在测定小灯泡电功率的实验中,电压表应该与灯泡并联。因为2.5V<3V,所以电压表应该选择0~3V的量程,如下图所示:
(2)正确连接电路闭合开关后,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,灯泡都不亮,电 压表示数接近 6 V,电流表示数几乎为 0,电路的故障可能是小灯泡断路。
(3)灯泡的额定电压为2.5V,而现在电压表的示数为2.2V,则电压表的示数要增大,根据U=IR可知,此时要增大电流而减小电阻,即减小滑动变阻器的电阻,因此滑片P应该向右端滑动。
(4)在多次测量中小明发现:当电压表的示数增大时,电压表与电流表的示数之比变大,出现此现象的原因为灯丝的电阻随温度的升高而增大。
34.(2021九上·东阳月考)电饭煲已经进入千家万户。某品牌电饭煲的工作原理如图甲所示,图乙为它的部分参数。请完成下列有问题:
(1)如将开关S闭合,则电饭煲处于 (选填“加热”或“保温”)状态;
(2)正常加热100s,电流通过电饭煲产生的热量;
(3)R2的阻值。
【答案】(1)加热
(2)正常加热100s,电流通过电饭煲产生的热量为:Q=I2Rt=Pt=1210w100s=1.21×105J。
(3)加热状态下只有R1工作,此时电功率为1210W,则
保温状态下R1和R2串联,一起工作,此时功率为22W,则
所以:
【知识点】焦耳定律的计算公式及其应用;影响电流热效应的因素(焦耳定律)
【解析】【分析】(1)从甲图可以看出S闭合,R2短路,电路中功率比较大。
(2) 根据焦耳定律进行计算Q=I2Rt计算 电流通过电饭煲产生的热量。
(3)根据电功率的计算公式进行求解,先算R1的电阻,再计算电路中总电阻,继而求出R2。
【解答】(1)如将开关S闭合,R2短路,电路中功率比较大,则电饭煲处于加热状态。
35.(2021九上·舟山月考)空气炸锅,因其烹制食物脂肪含量低,美味酥脆,无油烟为,深受广大市民青睐。如图甲所示为某品牌空气炸锅,其发热元件为两个电阻,R1=50Ω,R1=200Ω,额定工作电压为220V,发热部分内部电路可简化为图乙所示电路。请回答下列问题:
(1)当开关S1 (选填“断开”或“闭合”),开关S接 (选填“a”或“b”)端时为低温档。
(2)中温档正常工作时,求流过电阻R2的电流
(3)若用此空气炸锅加工薯条,原料薯条温度为20℃,炸熟至少需要达到170℃,一次炸熟200g薯条,加热效率为75%,求烹制一次薯条需要的时间[c薯条取 ]
【答案】(1)等于;a
(2)中温挡正常工作时,开关S1闭合,开关S接a,电路中只有R2连入电路,
则R2的电流为:。
(3)薯条质量m=200g=0.2kg,
薯条吸收的热量;
Q吸=c薯条m(t-t0)=3.63×103J/(kg ℃)×0.2kg×(170℃-20℃)=1.089×105J;
需要消耗的电能为:;
高温挡正常工作时,开关S1闭合,开关S接b端,R1、R2并联,
则R1的功率为:;
R2的功率为:;
高温挡的总功率为:P=P1+P2=968W+242W=1210W;
若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制,
加热时间:。
【知识点】电功率计算公式的应用;电功与热量的综合计算
【解析】【分析】(1)根据分析电功率和总电阻对应关系;
(2)中温挡正常工作时,开关S1闭合,开关S断开,电路中只有R2连入电路,根据欧姆定律即可求出电阻R2的电流;
(3)根据Q吸=cm(t-t0)计算薯条吸收的热量。已知热能效率为75%,由求出需要消耗的电能。高温挡正常工作时,开关S1闭合,开关S接b端,R1、R2并联,根据分别求出R1、R2的功率,然后求出总功率,最后根据W=Pt计算加热时间。
【解答】(1)当开关S1断开,开关S接a端时,两电阻串联,总电阻最大,根据可知,此时电功率最小,为低温挡;
36.(2021九上·余姚期中)如图1为一款陶瓷电煎药壶,工作电路简化为如图2所示,它在工作时,有高火加热、文火萃取和小功率保温三个过程,已知正常工作时,高火加热功率为500W,文火萃取功率为100W,若壶中药液的总质量为1kg,且再额定电压下煎药时,药液的温度与工作时间的关系如图所示.
(1)观察图像中高火加热过程可知:电煎药壶在前半段比后半段时间的加热效率 。
(2)分析电路可知:当 接2,同时 (填“断开”或“闭合”)时,电路处于文火萃取阶段,电路中的电阻 (填“R1”或“R2”或“R1和R2”)在工作。
(3)已知电阻 ,求 的阻值是多少?电煎药壶的额定保温功率是多少瓦?
【答案】(1)低
(2)断开;R2
(3)当 接2、 闭合时, 并联工作,电煎药壶处于高火加热状态
根据P=UI得,高火加热状态的总电流
通过R2的电流
通过 的电流
根据 得
当 接1、 断开时, 串联工作,电煎药壶处于保温状态,
则保温功率
【知识点】电功率计算公式的应用;电器的电功率
【解析】【分析】(1)由图3比较电煎药壶在前半段和后半段时间的加热效率。
(2)加热功率最高,文火萃取功率较小,小功率保温效率最小,根据公式对不同状态下的功率进行比较即可。
(3)文火萃取时只有R2自己工作,根据公式计算它的阻值。高温加热时,两个电阻并联,首先根据P1=P热-P2计算出R1的功率,然后根据计算出R1的阻值,最后根据计算它的保温功率即可。
【解答】(1)根据图3可知,电煎药壶在前半段比后半段时间的加热效率低。
(2)当Sa接2,Sb断开时,为文火萃取,此时只有R2工作。
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