第十五章 电功和电热 检测题
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(每题3分,共36分)
1. 从图1所示的电能表中,可以获得的正确信息是( )
A.电能表的读数为3 672 kW h
B.电能表转盘转过2 500转消耗电功率1 kW
C.用电器正常工作时的总功率不得超过2 200 W
D.用电器正常工作时的总功率不得超过4 400 W
2. 小明的新家中有150 W的电视机一台,300 W的洗衣机一台,100 W的电冰箱一台,2 200 W的柜式空调机一台,250 W的电脑一台,800 W的电饭锅一只,40 W的照明灯8盏,则安装电能表时,选用以下哪一种电能表最合适( )
A.220 V 5 A B.220 V 15 A C.220 V 20 A D.220 V 10 A
3. 关于家庭电路,下列说法正确的是( )
A.电能表是用来测量电路消耗电能的仪表,应安装在总开关之前
B.电热毯内的电阻丝断了,只需要将断路处接上后仍可安全使用
C.当电路因故障导致保险装置断开时,只需要更换保险丝或使空气开关复位
D.家用电器或电线着火时,首先应立即灭火
4. 为测量家中某型号电视机的待机功率,小明把家中其余用电器从电源上断开,只将电视机接通电源并处在待机状态,观察家中电能表,发现2 h内转盘转了6圈,电能表的部分技术参数如下表所示,该电视机的待机功率是( )
电压 220 V
电流[] 10(40)A
频率 50 Hz
每千瓦时的转数 300 r/(kW h)
A.5 W B.10 W C.15 W D.20 W
5. (2013·山东枣庄)一个标有“6 V 3 W”的小灯泡,通过它的电流与电压的关系如图2所示。若把它与一只阻值为8 Ω的电阻并联接在电压为4 V的电路中,则整个电路消耗的功率为( )
A.3 W B.3.3 W C.3.6 W D.5 W? [][]
6. (2013·山东潍坊)小明家的饮水机具有加热和保温两种功能:当饮水机处于加热状态时,饮水机的红灯亮绿灯灭;水被加热到预定温度时,饮水机内部的温控开关S自动切换到保温状态,此时饮水机的绿灯亮红灯灭。下列电路中与上述情况相符的是( )
A B C D
图3
7. 下列几种家用电器中,不是利用电热工作的是( )
A.电饭锅 B.电烙铁 C.电热毯 D.电风扇
8. 在“探究焦耳定律”的实验中,为了找出电流做功产生的热量与电阻的关系,必须同时保持( )
A.电阻相等和电流相等
B.电阻相等和通电时间相等
C.通电时间相等和电流相等
D.电阻相等、通电时间相等、电流相等
9. 如图4所示是研究电流热效应的部分实验电路,甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值。 比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U甲、U乙以及它们在相同时间内分别产生的热量Q甲、Q乙的大小,下面关系中正确的是( )
A.U甲=U乙,Q甲=Q乙 B.U甲<U乙,Q甲>Q乙
C.U甲<U乙,Q甲<Q乙 D.U甲>U乙,Q甲<Q乙
10. 关于家庭电路的下列说法中正确的是( )
A.家庭电路的电压是380 V
B.家庭电路中的用电器都是串联的
C.用湿手打开电路中的开关是安全的
D.保险丝熔断可能是电路的总功率过大造成的
11. (2013·江苏盐城)家用漏电保护器是在用电器发生漏电故障或人体触电时实施保护的设备,家庭电路漏电时,通过火线与零线的电流不相等,漏电保护器中有一特殊装置(在图中虚线框内,未画出)检测到这一差异后,便切断电源,起到保护作用,漏电保护器中还有试验电路,由一只开关S与电阻R组成,闭合开关S就能模拟漏电情形,图5中试验电路的连接符合要求的是( )
A B C D
图5
12. 有关测电笔的使用,下列说法正确的是( )
A.氖管发光时测电笔接触的是零线 B.使用时手可以接触测电笔的任何部位
C.测电笔不能用来辨别电池的正负极 D.测电笔与手接触的部分都是绝缘体
二、填空题(每空1分,共27分)
13. 使用测电笔测电路时,手要接触测电笔的笔尾______。高压触电有两种情形,一是______,另一种是跨步电压触电。
14. 如图6所示的三线插座,“1”应接____ 线,“2”应接____ 线,“3”应接____ 线。三线插头插在三线插座里,在插头连入电路的同时,也把用电器的____ 与大地连接起来。
15. 小明家电能表上月底的示数为,本月底的示数如图7所示,他家本月消耗的电能为_________ kW·h。若按0.5 元/(kW·h)计费,本月应付电费_____ 元。他家同时使用的用电器总功率不得超过 _______ W。
16. (2013·济南)报纸上有一篇题为“电器待机‘偷电’多少,你知道吗?”的文章,配有图8所示的一幅插图。图中正在使用一种叫“电力监测仪”的测量工具对计算机显示器进行测量。小明根据插图中“电力监测仪”显示屏显示的内容判断出此时测量的是显示器的_________(填写物理量名称)。小明还注意到插图边的文字说明存在科学性错误,正确的文字说明应该是:“显示器待机___________________”。
17. (2013·天津)一盏标有“220 V 100 W”的白炽灯正常发光时的电阻为____Ω;“220 V 100 W”的白炽灯与“220 V 20 W”的节能灯均正常工作时亮度相当,若两灯都正常工作,分别消耗1 kW·h的电能,节能灯比白炽灯多工作_____h。
18. 如图9所示是“探究电流的热效应跟电阻大小的关系”的实验装置图。A、B两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝,烧瓶A内的金属丝是铜丝,电阻较小;烧瓶B内的金属丝是镍铬合金丝,电阻较大。在实验中应使两瓶中盛装的煤油质量相等。那么,当开关S闭合,通电一段时间后,两瓶中温度上升较快的是______(选填“A”或“B”)瓶。
图9 图10
19. 如图10是小明探究电流产生的热量与哪些因素有关的装置,在两个相同的烧瓶中装有质量_____(选填“相等”或“不等”)的_____(选填“同种”或“不同”)液体,瓶中各放置一根电阻丝,且R甲大于R乙,这样的装置可以研究电流产生的热量与____的关系;实验中通过观察_______来比较电阻丝产生热量的多少;如果所用液体仅有水和煤油,为使实验现象明显些,应选择_____来进行实验。
20. (2013·新疆)家庭电路中,导线相互连接处往往比别处更容易发热,这是因为导线连接处的__________较大,导致______________能转化为热能较多。
21. 如图11所示,标有“5 V 5 W”字样的小灯泡L与电阻R串联在电路中,电源电压为8 V。当开关S闭合时,小灯泡恰好正常发光,则小灯泡的电阻为____Ω,电阻R消耗的功率为____W。
22. 家庭电路主要由进户线、_____、闸刀开关、_____、插座、电灯和开关等组成,其中电灯是_____连在电路中的,闸刀开关是_____联在电路中的。
三、作图题(8分)
23. (2013·广州)某家用电动食品粉碎机有两开关S1、S2,要合上开关S1,而且要用力下压盖子(会闭合开关S2),粉碎机才会工作。在图12中连接粉碎机的电动机及S1、S2,使其能按上述要求工作。
图12
四、计算、探究题(24题8分,25题12分,26题9分,共29分)
24. (2013·山东临沂)如图13所示是晓雯制作的一只模拟调光灯,电源电压为3 V,小灯泡额定电压为2.5 V。闭合开关,回形针在铅笔芯最右端时,小灯泡两端的电压为0.6 V,流过小灯泡的电流为0.1 A,向左移动回形针,小灯泡正常发光时,流过小灯泡的电流为0.3 A。求:
(1)小灯泡的额定功率是多少?
(2)回形针在最右端时,铅笔芯接入电路的电阻?
25. 一个额定电压是2.5 V的小灯泡,正常工作时的电阻约为8 Ω。小明想测量它的额定功率。实验室有如下器材:电源(电压恒为6 V)、电流表、电压表、开关各1个,规格分别为“10 Ω 1 A”和“50 Ω 0.5 A”的滑动变阻器2个,导线若干。
(1)小明设计了如图14甲所示电路,他应选用规格为_____________ 的滑动变阻器。
(2)图乙是小明根据电路图连接的实物图,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡不亮,经检查是由于一根导线连接错误,请你在图乙中连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线。
(3)小明正确连线后,继续实验。当电压表的示数为2.5 V时,电流表的示数如图丙所示为______A,小灯泡的额定功率是_____W。
(4)实验结束后,小明整理实验器材时,发现滑动变阻器的AP部分比PD部分热,这是因为___________________________________________________________。[]
图14
26. 如图15所示,灯L上标有“6 V 3 W”字样,开关S闭合,滑片P移至a端时,电流表的示数为1 A,且灯L正常发光。
(1)电源电压和滑动变阻器的最大阻值分别为多大?
(2)当开关断开,滑片P移至b端时,电流表的示数为0.25 A,此时灯泡的实际功率为多大?
(3)当开关断开,滑片P移至b端时,在1 min内灯泡消耗的电能为多大?
第十五章 电功和电热 检测题参考答案
1. D 解析:当前电能表的读数为357.2 kW h,A选项错误。2 500 r/(kW h)表示每消耗1 kW h的电能,电能表的转盘转2 500转,B选项错误。同时使用的用电器正常工作时总功率不能超过P=UI=220 V×20 A=4 400 W,C选项错误,D选项正确。故选D。
1. C 解析:已装用电器同时工作时的总功率P=150 W+300 W+100 W+2 200 W+250 W+800 W+40 W×8=4 120 W。选项A、B、C、D中只有选项C中的电能表允许通过的最大功率Pmax=4 400 W>4 120 W,故选C。
3. A 解析:安装家庭电路以前,先安装电能表,再安装总开关,电能表是用来测量电路消耗电能的仪表,故A选项正确。电热毯内的电阻丝断了,如果直接接上,将会导致电阻丝电阻变小,功率变大,造成火灾,故B选项错误。当电路因故障导致保险装置断开时,应先寻找发生故障的原因,然后再更换保险丝或使空气开关复位,故C选项错误。家用电器或电线着火时,首先应断开开关,然后再灭火,故D选项错误。
4. B 解析:由题意可知,用电器所做的功W= kW h=7.2×104 J,则P== =10 W,故选B。
5. C 解析:小灯泡与电阻并联时,电压均为4 V,从图像中可以看出,这时小灯泡中的电流为0.4 A,则小灯泡消耗的功率为P1=UI1=4 V×0.4 A=1.6 W,电阻消耗的功率为P2==2 W,所以整个电路消耗的功率为P=P1+P2=1.6 W+2 W=3.6 W。
6. A 解析:由题意可知,红灯和绿灯交替工作,互不影响,所以红灯和绿灯应分别在两条并联的支路中,又根据P= 可知,在电压一定时,处于加热状态时电阻阻值要小,而处于保温状态时电阻阻值要大,所以处于加热状态时,红灯和加热管串联在一条支路上,处于保温状态时,电阻R0、加热管和绿灯在一条支路上,综合比较各个选项,A选项与题干所述情况相符。
7. D 解析:电饭锅、电烙铁、电热毯都是利用了电热工作,电风扇不是利用电热工作的。
故选D。
8. C 解析:由Q=I2Rt知,电流通过导体所产生的热量与导体中的电流、电阻及通电时间有关。探究电流产生的热量与电阻的关系,需控制相同的电流和相同的通电时间,并选用不同的电阻丝。故选C。
9. C 解析:根据题意可知,甲、乙两根电阻丝串联,电流相等,即I甲=I乙,由于R甲<R乙,根据U=IR可知,U甲<U乙;电流通过电阻丝发热,电能全部转化为内能,由Q=I2Rt,I、t相等,R甲<R乙,可得Q甲<Q乙。
10. D 解析:我国家庭照明电路的电压是220 V;家用电器之间是并联的,才能保证用电器正常工作;水是导体,当用湿手打开电路中的开关时易发生触电事故;保险丝熔断可能是电路的总功率过大或出现了短路故障造成的。故选D。
11. C 解析:A、B选项中,开关S闭合后通过火线与零线的电流都相等,从而使漏电保护器不发挥作用,故A、B错误;C选项中,开关S闭合后,通过电阻R的电流就相当于漏电电流,通过漏电保护器的火线与零线的电流不相等,此时漏电保护器切断电源,保证电路安全,故C选项正确;D选项中,电阻R两端都接在火线上,没有电流通过,无法进行试验检测,故D选项错误。
12. C 解析:当测电笔笔尖接触电线时,氖管发光的是火线,氖管不发光的是零线,故A选项错误。使用测电笔时,笔尖接触要检测的导线,因此手不能接触笔尖金属体,故B选项错误。测电笔是用来鉴别火线与零线的,测电笔不能辨别电池的正负极,故C选项正确。用测电笔时,笔尖接触要检测的导线,手接触笔尾金属体,故D选项错误。故选C。
13. 金属体 电弧触电 解析:使用测电笔时,手要接触笔尾的金属体,笔尖接触电线。高压触电包括电弧触电和跨步电压触电两种情形。
14. 地 零 火 金属外壳 解析:三线插座的“1”应接地线,“2”应接零线,“3”应接火线。三线插头插在三线插座里,把用电器的金属外壳与大地连接起来。当用电器漏电时,人接触用电器,地线把人体短路,防止发生触电事故。
15. 140 70 2 200 解析:本月小明家所消耗的电能为W=W1-W2=951.6 kW h-811.6 kW h=140 kW h。因为电费的单价为0.5 元/(kW h),所以本月应交电费为140 kW h×0.5 元/(kW h)=70元。又因为U=220 V,I=10 A,所以使用的用电器总功率不得超过P=UI=220 V×10 A=2 200 W。
16. (电)功率 (电)功率为0.3 W 解析:由题图可知,“电力监测仪”显示的数字单位是“W”,这是电功率的单位,所以“电力监测仪”测量的是显示器待机时的电功率;耗电量的单位是kW·h,而“电力监测仪”测量的是显示器的电功率,所以图边的文字说明是错误的,正确的文字说明应是“显示器待机(电)功率为0.3 W”。
17. 484 40 解析:白炽灯正常发光时的电阻R==484 Ω;节能灯工作的时间t1==50 h,白炽灯工作的时间t2==10 h,故节能灯比白炽灯多工作40 h。
18. B 解析:根据焦耳定律Q=I2Rt,铜丝和镍铬合金丝是串联的,所以电流I和通电时间t相同,镍铬合金丝比铜丝电阻大,所以产生电热多,故B瓶的温度上升较快。
19. 相等 同种 电阻 温度计示数 煤油 解析:这是研究电流产生的热量与电阻的关系的实验,使用了串联电路,使电流相等,为了比较产生的热量的多少,应使用相同的等质量的液体来吸收热量,通过观察温度计示数的变化来反映吸收的热量的多少,为了使效果明显,应使用比热容小的煤油进行实验。
20. 电阻 电 解析:导线连接处只是表面相接触,芯未接触,导致接触面积减小,电阻变大。由焦耳定律Q=I2Rt知,导线连接处产生的热量较多,即电能转化为热能较多。
21. 5 3 解析:小灯泡正常发光时的电阻R===5 Ω;小灯泡正常发光时的电流I===1 A,电阻R两端的电压UR=U-UL=8 V-5 V=3 V,电阻消耗的功率P=URI=3 V×1 A=3 W。
22. 电能表 保险丝 并 串 解析:家庭电路主要由进入家庭的进户线、电能表、总开关、保险丝、开关、插座、用电器组成。进户线、电能表、总开关、保险丝的顺序不能颠倒。进户线进入用户,首先经过电能表,然后再接总开关,防止偷电;保险丝一定接在总开关后面,容易更换保险丝。各用电器之间互不影响,各用电器之间是并联的,所以电灯是并连在电路中的;而闸刀开关要控制整个家庭电路,故开关是串联在电路上的。
23. 如图16所示。 解析:由题意知当两开关S1、S2都闭合时,粉碎机才会工作,因此两开关S1、S2与电动机(粉碎机)应串联,而控制电动机的开关应与火线连接,如图16所示。
图16
24. 解:(1)P=UI=2.5 V×0.3 A=0.75 W?
(2)U1=U-U灯=3 V-0.6 V=2.4 V
R1= =24 Ω
解析:(1)小灯泡额定电压为2.5 V,小灯泡正常发光时,流过小灯泡的电流为0.3 A,因此小灯泡的额定功率P=UI可求。
(2)回形针在最右端时,小灯泡两端的电压为0.6 V,因此铅笔芯两端的电压U1=U-U灯,流过小灯泡的电流为0.1 A,而小灯泡与铅笔芯串联,因此流过铅笔芯的电流也为0.1 A,铅笔芯接入电路的电阻R1=可求。
25. (1)50 Ω 0.5 A (2)如图17所示 (3)0.32 0.8
(4)AP、PD部分串联,通过的电流和通电时间相等,但AP部分的电阻比PD部分的电阻大,AP部分产生的电热多
解析:(1)灯泡正常发光时,通过的电流约是I= = ≈0.3 A,滑动变阻器两端的电压U滑=U-U灯泡=6 V-2.5 V=3.5 V,滑动变阻器接入电路的电阻R= = 11.7 Ω>10 Ω,所以应选择 “50 Ω 0.5 A”的滑动变阻器。
(2)在该电路中,滑动变阻器应与灯泡串联。
(3)该电流表选的是小量程,其分度值是0.02 A,故其示数是0.32 A,故其额定功率是P=UI=2.5 V×0.32 A=0.8 W。
(4)据焦耳定律Q=I2Rt可知,AP部分与PD部分的电流相同,通电时间相同,但AP部分的电阻比PD部分的电阻大,故在AP部分所产生的电热多,故滑动变阻器的AP部分比PD部分热。
26. 解:(1)开关S闭合,滑片P移至a端时,滑动变阻器都被连入电路,灯泡和滑动变阻器并联,因为灯泡正常发光,则电源电压为:U=U变=UL额=6 V,
所以通过灯泡的电流为:IL额= = =0.5 A,
则通过滑动变阻器的电流为:I变=I-IL额=1 A-0.5 A=0.5 A,
所以滑动变阻器的最大阻值为:R变max= = =12 Ω。
(2)当开关断开,滑片P移至b端时,滑动变阻器都被连入电路,灯泡和滑动变阻器串联,而灯泡的电阻为:RL== =12 Ω,
而此时电路中的电流为:I′=0.25 A,
所以灯泡的实际功率为:P实=I′2RL=(0.25 A)2×12 Ω=0.75 W。
(3)因为t=1 min=60 s,
所以灯泡消耗的电能为:W=P实t=0.75 W×60 s=45 J。
图1
图2
图4
图6
图7
0
8
1
1
6
图8
图11
图13
图15
图17