第十八章 电功率
一、单选题
1.(2022·内蒙古通辽·九年级期末)有一块手机用的锂电池,上面标明电压为3.8V,容量为2150mA h,则锂电池充满电后存储的电能为( )
A.8170J B.8.17J C.490.2J D.29412J
2.(2022·内蒙古赤峰·九年级期末)在国际单位制中,电功的单位是( )
A.安培 B.伏特 C.焦耳 D.瓦特
3.(2022·内蒙古通辽·九年级期末)在如图甲所示的电路中,R1为定值电阻,滑动变阻器R2上标有“20Ω 0.5A”,当滑片P由c点移到a端的过程中,电压表示数U随滑动变阻器R2接入电路的阻值变化情况如图乙所示,R1的最小功率是0.4W.在保证电路元件安全的条件下,下列说法正确的是( )
A.电源电压为5 V
B.R1的阻值为20Ω
C.R2接入电路的最小阻值为2Ω
D.当R1的功率最小时,此时R2的功率为0.6W
4.(2022·内蒙古包头·九年级期末)如图,电源电压不变,在a、b间接一个“6V 3W”的小灯泡,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P至图示位置时,小灯泡正常发光。若在a、b间换接一个“6V 6W”的小灯泡,欲使其正常发光,滑片P的位置与上次相比( )
A.更靠近N B.更靠近M
C.跟上次位置相同 D.无法实现
5.(2022·内蒙古赤峰·九年级期末)对教室里一盏照明用的日光灯的一些电学数值的估计,最接近真实情况的是( )
A.它两端电压为380V B.工作时的功率约为40W
C.工作时通过它的电流约为5A D.工作1h,它消耗1kW h电能
6.(2022·内蒙古赤峰·九年级期末)改变小灯泡两端的电压,根据记录的电流、电压值绘制了小灯泡的I﹣U图像,分析正确的是( )
A.当小灯泡两端电压为0V时,其电阻为0
B.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.从数据上看,小灯两端电压升高时,其电阻变大
7.(2022·内蒙古鄂尔多斯·九年级期末)如图是探究“影响电流热效应因素”的实验装置,将R1、R2两电阻丝密封在两只完全相同的烧瓶内,且R1>R2,瓶内装入等质量的煤油,下列说法正确的是( )
A.烧瓶内选用比热容较大的液体,可以使实验现象更明显
B.该装置可以探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系
C.实验中通过加热时间长短来比较电阻丝产生热量的多少
D.若要比较水和煤油的比热容大小,只需将一个烧瓶内的煤油换成等质量的水即可
8.(2022·内蒙古赤峰·九年级期末)如图所示的用电器中,利用电流热效应工作的是( )
A.电视机
B.电暖气
C.电风扇
D.计算器
二、多选题
9.(2022·内蒙古通辽·九年级期末)图是甲、乙两只灯泡的电流随其两端电压变化的图像,若两只灯泡的额定电压均为6V,下列说法中正确的是( )
A.甲灯的额定功率大于乙灯的额定功率
B.两灯并联接在6V的电路中,干路电流为1.5A
C.两灯串联接在电路中,甲灯比乙灯亮
D.两灯串联时,为了保障电路安全,它们两端的最大电压不能超过8V
10.(2022·内蒙古呼和浩特·九年级期末)如图甲所示的电路中电源电压为4.5V且恒定不变。电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,小灯泡的额定电压2.5V。图乙为小灯泡的I﹣U图像,在保证电路中的各元件都不会损坏的情况下,下列说法中正确的( )
A.该电路的最大功率为2.7W
B.小灯泡的最小功率为0.6W
C.滑动变阻器功率的最大值为0.9W
D.滑动变阻器的阻值取值范围为4Ω~7.5Ω
11.(2022·内蒙古鄂尔多斯·九年级期末)如图是小亮设计的“挂钩式电子秤”的电路原理图。电源电压恒定,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,滑片P与挂钩固定在一起。不挂物体时,滑片P在R2最上端。挂上物体时,滑片P随挂钩向下移动。在电子秤量程范围内,则( )
A.不挂物体时,电压表示数为电源电压
B.所挂物体越重,电压表示数越大
C.所挂物体越轻,电路消耗的总功率越大
D.所挂物体重量发生变化,电压表示数与电流表示数的比值不变
12.(2022·内蒙古包头·九年级期末)图甲是通过小灯泡L的电流与其两端电压的关系图象。现将小灯泡L与电阻R连入如图乙所示的电路中、闭合开关S,小灯泡的实际功率为1.8W,电压表示数为3V。下列结果正确的是( )
A.电源电压为9V B.电阻R的阻值为10Ω
C.电路消耗的总功率为2.7W D.通过电阻R的电流为0.6A
13.(2022·内蒙古鄂尔多斯·九年级期末)物理兴趣小组的同学,为了探究滑动变阻器的电流、电压关系,按照如图甲的电路进行实验。组装好电路后,闭合开关,让滑片P从最右端开始向左滑动,测量滑片到最右端的距离X,同时观察电压表、电流表的示数,记录数据并绘制图像。电压表读数与X的关系如图乙所示,电流表读数I与X的关系如图丙所示。根据题目信息,以下说法中正确的是( )
A.滑动变阻器电阻丝没有断路时的总电阻是20Ω
B.滑动变阻器滑片P每滑动1cm的阻值变化2Ω
C.由图像可知,电源电压3.0V,滑动变阻器出现了断路故障,且断点位置X=5cm
D.若电流表的量程为0~3A,则此电路的最大功率可达4.5W
14.(2022·内蒙古通辽·九年级期末)如图甲所示,电源电压不变,将小灯泡L 和电阻R 接入电路中,只闭合开关S1时,小灯泡L 的实际功率为1W。 图乙是小灯泡L 和电阻R 的I﹣U 图象。下列说法中正确的是( )
A.只闭合开关S1时,L 的电阻为4Ω
B.再闭合开关S2后,电路总功率为1.2W
C.再闭合开关S2后,电流表示数增加0.5A
D.再闭合开关S2后,在1min 内电阻R产生的热量是24J
三、填空题
15.(2022·内蒙古通辽·九年级期末)小星学习电功率知识后,想利用电能表测量家中电饭锅工作时的实际功率。他仔细观察了家中的电能表,表盘参数如图所示,则小星家允许加载的用电器的最大总功率为___________。他关闭家中其他用电器,只让电饭锅工作,发现电饭锅工作,电能表转盘转过60转,则该电饭锅的实际功率为___________。
16.(2022·内蒙古通辽·九年级期末)如图所示,当开关S闭合,甲、乙两表为电压表时,两表读数之比,则R1∶R2=_____;R1与R2的此时的功率之比P1∶P2=_____;当开关S断开,甲、乙两表为电流表时,通过两电表的电流之比I甲∶I乙=_____。
17.(2022·内蒙古通辽·九年级期末)一只标有“8V 0.4A”的小灯泡,接在电源电压为12V的电路中,为使其正常发光,应______(选填“串联”或“并联”)一个______Ω的电阻;该电阻通电10s所产生的热量是______J。
18.(2022·内蒙古赤峰·九年级期末)单位换算:20kV=___________V;1kW·h=___________J。
19.(2022·内蒙古通辽·九年级期末)如图所示是用来测量电能的仪表,此时的读数是 _____kW·h,当电路中只有一个用电器,接入时,正常工作6min,发现此电能表的表盘转过了250转,则这个用电器的额定功率是 _____W,已知该用电器的线圈电阻为4.84Ω,则该用电器在这段时间内产生的热量为 _____J。
四、实验题
20.(2022·内蒙古通辽·九年级期末)如图所示,在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡的额定电压为2.5V,电阻大约为10Ω,有两个规格分别为“10Ω 1A“的A滑动变阻器和“50Ω 2A“的B滑动变阻器,电源电压为6V.
(1)本实验中应选择_____滑动变阻器(选填“A”或“B”).
(2)请你用笔画线代替导线将如图甲中的实物电路连接完整,要求滑动变阻器的滑片P向左移动时,滑动变阻器连入电路的阻值变大.
( )
(3)连好电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表电压表均有示数.接下来应进行的操作是_____.
A.断开开关,更换小灯泡
B.检查电路是否断路
C.移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光
(4)问题解决后,继续进行实验,发现电压表的示数如图乙所示,要测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向_____(选填“右”或“左”)端移动,直到小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图丙所示,则小灯泡的额定功率为_____W.
(5)实验中多次测量的目的是_____.
A.测不同电压下小灯泡的实际功率
B.多次测量求平均值,减小误差
21.(2022·内蒙古赤峰·九年级期末)小明在探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验中,提出了下列猜想:
A.与通电时间有关
B.与电阻大小有关
C.与电压大小有关
D.与电流大小有关
实验器材有:阻值不同的电阻丝若干、蓄电池、火柴、开关和导线若干。
请回答下列问题
(1)探究猜想A时,将某一电阻丝接入电路,保证安全的情况下使火柴头充分接触电阻丝,闭合开关一段时间后火柴头才燃烧,这一现象说明:
①电阻丝产生的热量通过______的方式传递给火柴头;
②电阻丝产生的热量与通电时间______(选填“有关”或“无关”);
(2)探究猜想B时,如图所示,将10Ω和20Ω的电阻丝串联接入电路,把两根相同的火柴头分别接触电阻丝(设火柴头与整根电阻丝接触);
①小明思考,若相同时间内仅有一根电阻丝上的火柴头燃烧,据此能否判断该电阻丝产生的热量多?______(选填“能”或“不能”);
②闭合开关较长时间后,发现两电阻丝均发热,但火柴头都没有燃烧。在不改变电源电压的情况下,选择下列哪组电阻丝进行实验更可行 ______(填字母序号)
A.20Ω 30Ω B.15Ω 15Ω C.5Ω 25Ω
(3)小明通过上述实验发现:电阻越大,电流产生的热量越多。评估该实验时小明认为:串联电路中不同阻值的电阻两端所分电压不同,那么电流产生的热量与电阻大小有关的结论似乎不可靠。如果改变两电阻丝的连接方式,能否合理完成对猜想B的方案设计______?请你说明理由______。
22.(2022·内蒙古鄂尔多斯·九年级期末)某实验小组用如图甲所示的器材,测量标有“4.5V”字样小灯泡的额定功率,电源电压不变。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物图连接完整(要求滑动变阻器滑片向B端滑动时接入电路的阻值变大);______
(2)连好电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表电压表均有示数。接下来应进行的操作是______;
A.断开开关,更换小灯泡
B.检查电路是否断路
C.移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光
(3)实验过程中,某时刻电流表和电压表示数分别如图乙所示,此时小灯泡的实际功率为______W。要测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向______(选填“A”或“B”)端移动,直到小灯泡正常发光;
(4)实验中多次测量的目的是______;
A.测不同电压下小灯泡的实际功率 B.多次测量求平均值,减小误差
(5)小强对实验进行了拓展,利用如图丙所示的电路,测出了另一只已知额定电流为I1的小灯泡的额定功率,请完成实验步骤:
① 闭合开关S1,开关S2连接b,移动滑动变阻器的滑片,使电流表示数为______;
② 保持滑动变阻器的滑片位置不变,开关S2连接a,调节电阻箱的阻值,使电流表示数为I1,读出电阻箱的示数为R0;
③ 则小灯泡的额定功率表达式P额=______(用字母表示)。
23.(2022·内蒙古呼和浩特·九年级期末)如图甲所示,小刚和小明在“测量小灯泡的电功率”实验中,选用下列器材:小灯泡标有“2.5V”、滑动变阻器标有“50Ω 2A”、新干电池两节、开关、导线若干。
(1)小刚按图连接好电路后,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 ______(选填“短路”或“断路”);
(2)故障排除后,移动滑片,当电压表的示数为2.5V时,如图乙所示电流表的示数,则小灯泡的额定功率是 ______W;
(3)根据测出的数据,小明画出了小灯泡的电流与电压的关系图象如图丙所示。他发现图线是弯曲的,其主要原因是 ______。
24.(2022·内蒙古包头·九年级期末)图甲是小华“测量小灯泡电功率”的实验电路。电源电压恒为6V,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)闭合开关后,她发现无论怎样移动滑片P,电压表的示数均为6V不变,小灯泡不发光。经检查,是由于其中一根导线连接错误造成的,请你用笔在电路中将连接错误的导线打”×”,并补画出正确的连线______;
(2)排除故障后,小华将滑动变阻器的滑片P移到某一位置时,电压表的示数如图乙所示为______V,若要测小灯泡的额定功率,应将滑片P向______(填“左”或“右”)移动;
(3)小华继续实验,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成I﹣U图像如图丙所示,根据图像,可计算出小灯泡的额定功率是______W。由图像还可发现小灯泡的电阻是变化的,影响其变化的主要因素是______。
25.(2022·内蒙古包头·九年级期末)某同学在探究“电流通过导体产生的热量与什么因素有关”时,采用如图所示的实验装置,两个透明容器中密封着等量的空气。
(1)实验中通过观察A、B两个U形管中液面的高度差,来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少,这种实验研究的方法叫______;
(2)甲装置可探究电流产生的热量与______的关系;
(3)乙装置中的电阻R3的作用主要是______。通电一段时间后,______U形管中液面的高度差较大。
五、计算题
26.(2022·内蒙古呼和浩特·九年级期末)在图所示电路中,电源电压为 6V 且保持不变,滑动变阻器 R2允许通过最大电流为 3A。电流表 A、A1的表盘均如图所示。变阻器滑片 P 位于最大阻值处,闭合开关 S,电流表 A1示数为 0.3A。两电流表指针偏离零刻度线角度相同。
(1)求电阻 R1的阻值;
(2)求此时经过变阻器 R2的电流I2;
(3)移动变阻器滑片 P,在电路安全工作的前提下,求变阻器 R2消耗的最小电功率与最大电功率之比P2min∶P2max。
27.(2022·内蒙古通辽·九年级期末)图甲是一款紫砂电饭锅,其简化电路如图乙所示,R1、R2是电热丝,R1的阻值为110Ω,通过单独或同时闭合S1、S2实现低温、中温、高温三个挡位间的切换,其铭牌如图丙所示,求:
加热效率 80%
额定电压 220V
电功率 低温挡 440W
中温挡 880W
高温挡
(1)低温挡加热时电流的大小;
(2)电热丝R2的阻值;
(3)已知粥的比热容c粥=4.0×103J/(kg·℃),将2.2kg的粥用高温挡从20℃加热到74℃需要的时间。
28.(2022·内蒙古包头·九年级期末)如图所示的部分电路中,R1为定值电阻、R2滑动变阻器,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V。电源电压恒定,若将a、b分别接在电源两端,电流表的示数为0.4A,电压表的示数为3V。
(1)只将b、c分别接在电源两端,当滑片滑至中点时,电流表的示数为0.3A,求R2的最大阻值;
(2)只将a、c分别接在电源两端,当滑片滑至最右端时,求电路的总功率;
(3)将b接在电源一端,a、c连接后接在电源的另一端,让滑片P由最右端逐渐向左滑动,求R2允许接入电路的最小阻值。
29.(2022·内蒙古鄂尔多斯·九年级期末)图甲是一家用电暖器,有“低温”,“中温”,“高温”三挡,铭牌见下表(“高温”挡功率空出),图乙为其简化的电路原理图,电阻恒定,且R1>R2,S是自我保护开关,电暖器跌倒时,S自动断开,切断电源,保证安全。请完成下列问题:
(1)电阻R1的阻值是多少?
(2)“高温”挡正常工作时的总电流是多少?
(3)某天傍晚,小明关闭家里其它用电器,只让“中温档”状态的电暖气工作,发现自家电能表(如图丙)指示灯每闪烁40次所用的时间为2min。则实际电压为多少?
电暖器
额定电压 220V
额定功率 低温档 550W
中温档 1210W
高温档
频率 50Hz
30.(2022·内蒙古呼和浩特·九年级期末)如图甲是小明家豆浆机的工作原理图,在接入220V电压工作时,电动机带动刀头将黄豆进行粉碎打浆,额定功率是200W;R是加热电热管,额定功率是1000W。小明记录了豆浆机正常制作一次豆浆过程中电热管和电动机交替工作的“P﹣t”图象如图乙。请计算:
(1)电动机正常工作时的电流(结果保留两位小数);
(2)豆浆机正常制作一次豆浆,消耗的总电能。
六、综合题
31.(2022·内蒙古赤峰·九年级期末)如图所示,电源为两节干电池组成的电池组,当滑动变阻器接入电路的阻值为18Ω时,开关闭合后,电流表的示数为0.1A。
(1)画出这个电路的电路图;
(2)求此时电压表示数;
(3)求通电10s时间电流流过整个电路做的功;
(4)求定值电阻R1的功率。
参考答案:
1.D
【解析】锂电池充电时电流所做的功即储存的电能为
W=UIt=3.8×2150×10﹣3A×3600s=29412J
故选D。
2.C
【解析】A.安培是电流的单位,不合题意;
B.伏特是电压的单位,不合题意;
C.焦耳是国际单位制中电功的单位,符合题意;
D.瓦特是功率、电功率的单位,不合题意。
故选C。
3.C
【解析】AD.由图甲所示电路图可知,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表测定值电阻R1两端电压;由于R1是定值电阻,根据P=I2R可知,电路中电流最小时R1的功率最小,当电流最小时滑动变阻器连入电路的电阻最大,则由图乙知,滑动变阻器连入电路的电阻为20Ω,此时电压表的示数为2V,根据P=UI可得,此时电路的电流
I最小===0.2A
因串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以由I=可得,电源电压为
U=I最小R2最大+U1=0.2A×20Ω+2V=6V
因串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以此时R2两端电压为
U2=U-U1=6V-2V=4V
此时R2的功率为
P2=U2I最小=4V×0.2A=0.8W
故AD错误;
B.R1的阻值为
R1===10Ω
故B错误;
C.由于滑动变阻器R2上标有“20Ω 0.5A”,则电路中的最大电流为0.5A,根据欧姆定律,可得最小总电阻
R最小===12Ω
则此时滑动变阻器的最小阻值为
R2最小=12Ω-10Ω=2Ω
故C正确。
故选C。
4.B
【解析】由可知,两灯泡的额定电压相等,额定功率越大,电阻越小,故“6V 6W”的小灯泡的电阻要小一些。闭合开关,灯泡和滑动变阻器串联接入电路,更换灯泡后的电阻变小,而灯泡的额定电压不变,根据串联分压原理可知,此时需要减小滑动变阻器接入电路中的电阻,即使滑片靠近M移动,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
5.B
【解析】A.照明用的日光灯两端电压为220V,故A不符合题意;
B.照明用的日光灯工作时的功率约为40W,符合实际,故B符合题意;
C.由知道,照明用的日光灯工作时通过它的电流约为0.2A,故C不符合题意;
D.由 知道,照明用的日光灯工作1h,它消耗0.04kW h电能,故D不符合题意。
故选B。
6.D
【解析】A.电阻是导体本身的一种性质,跟导体的材料、长度、横截面积和温度有关,跟导体两端的电压、通过的电流无关;当小灯泡的两端电压为0V时,其电阻不为0,故A错误;
B.由图像可知,小灯泡的电流为0.1A时,其实际电压不是1V,则其实际功率也不是0.1W,故B错误;
C.由图像可知,灯泡的电流与其两端电压的关系图线是一条曲线,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.由图像可知,随着电流I的增大,灯泡两端的电压U也增大,由I﹣U图像可知,图线的斜率变小,即小灯泡灯丝电阻的倒数变小,故灯丝的电阻变大,故D正确。
故选D。
7.B
【解析】A.在液体质量相同、吸收热量相同的情况下,比热容大的液体温度升高得少,所以用比热容大的液体,会使实验现象不明显,A错误;
B.由图可知,该电路为串联电路,通过两个电阻的电流和通电时间是相同的,电阻不同,所以该装置可以探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系,B正确;
C.通电后电流通过电阻丝做功,产生热量使煤油的温度升高,通过观察温度计的示数大小来判断电阻丝产生的热量的多少,不是通过加热时间长短来比较电阻丝产生热量的多少,C错误;
D.比较水和煤油的比热容大小时,需要用相同的加热器加热质量相同的不同液体,使它们在相同的时间内吸收相同的热量,所以需要控制两个电阻的装置相同,不只是把一个烧瓶内的煤油换成等质量的水,D错误。
故选B。
8.B
【解析】A.通电后,电视机是把电能转化为电视机影像的光能和喇叭的声能,不是利用电流热效应工作,A项不合题意;
B.通电后,电暖气是把电能转化为内能,这是利用电流热效应工作,选项B符合题意;
C.通电后,电风扇是把电能转化为扇叶的动能,不是利用电流热效应工作,C项不合题意;
D.通电后,计算器是把电能转化为显示屏上的光能和喇叭的声能,不是利用电流热效应工作,D项不合题意。
9.ABD
【解析】A.由图可知,在额定电压下,甲灯的额定电流较大,根据可知甲灯的额定功率大于乙灯的额定功率,故A正确;
B.两灯并联接在6V的电路中均处于额定工作状态,干路电流为
故B正确;
C.两灯串联接在电路中时电流处处相等,由图可知此时甲灯两端电压小于乙,根据计算实际发光功率可知,甲灯比乙灯暗,故C错误;
D.两灯串联时电路中时电流处处相等,乙灯允许通过的电流最大为0.5A,为了保障电路安全,此时两灯两端电压最大分别为2V、6V,根据串联分压可知它们两端的最大电压不能超过8V,故D正确。
故选ABD。
10.BD
【解析】A.如图甲可知,滑动变阻器接入电路时,此电路为串联电路,电压表测滑动变阻器两端电压。当滑动变阻器接入的电阻最小时,电路中的电流表示数最大,为保证电路中的各元件都不会损坏,电路中的最大电流为小灯泡的额定电流,如图可知最大电流为
I最大=I额=0.5A
根据P=UI可知,当电源电压不变时,电流最大,总功率最大,即该电路的最大功率为
P最大=UI最大=4.5V×0.5A=2.25W
故A错误;
BCD.当电流I最大=0.5A时,电路中的总电阻为
灯泡此时的电阻
滑动变阻器接入的电阻最小,其阻值为
R最小=R总最小-R灯=9Ω-5Ω=4Ω
此时滑动变阻器的功率
1W>0.9W,滑动变阻器功率的最大值不是0.9W。
当滑动变阻器接入电路中的阻值最大时,电压表的示数最大,为保证电路中的各元件都不会损坏,当电压表最大示数为UR=3V时,滑动变阻器接入的阻值最大,电路中的电流最小。此时灯泡两端的电压为
根据图甲可知当灯泡两端电压为1.5V时,串联电路的电流为I最小=0.4A。滑动变阻器的最大电阻为
综上所述,滑动变阻器的取值范围为4Ω~7.5Ω。
根据P=UI可知,当灯泡两端电压变小,通过的电流变小,灯泡的功率变小,灯泡的最小功率为
故BD正确,C错误。
故选BD。
11.BC
【解析】由图知,定值电阻、滑动变阻器串联,电压表测变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。
A.不挂物体时,滑片P在最上端,变阻器连入电路的电阻为,则电压表示数为,故A不符合题意;
BC.所挂物体越重,滑片P向下移动的距离越大,变阻器连入电路的电阻越大,根据串联电路的分压规律可知,电压表示数越大;所挂物体越轻,变阻器连入电路的电阻越小,总电阻越小,由欧姆定律可知电路中的电流越大,根据可知,电路消耗的总功率越大,故BC符合题意;
D.所挂物体重量发生变化时,变阻器连入电路的电阻发生变化;由欧姆定律可知,电压表示数与电流表示数的比值等于变阻器连入电路的电阻,所以该比值会发生变化,故D不符合题意。
故选BC。
12.ABC
【解析】A.闭合开关,R和L串联,电压表测量R两端的电压。小灯泡的实际功率为1.8W,从图甲且根据可知,此时通过灯泡的电流为0.3A,灯泡两端的电压为6V,电压表示数为3V,则R两端的电压为3V,根据串联电路的电压特点可知电源电压为
故A正确;
B.根据欧姆定律可知
故B正确;
C.电路消耗的总功率为
故C正确;
D.串联电路的电流特点可知,过R的电流与通过灯泡的电流相等均为0.3A,故D错误。
故选ABC。
13.BCD
【解析】由图甲可知:滑动变阻器与串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路中电流。
C.当滑动变阻器的电阻丝有断点时,电压表测量电源电压,由图乙可知,当
时,电压表示数保持不变,由图丙得,当
时,电流表的示数为0,说明电路中断路,电压表测量电源电压,则电源电压为;断点处离变阻器最右端,故C正确;
B.由可得,当
时,滑动变阻器接入电路中的电阻
当
时,电压表示数
电流表示数
则
故滑动变阻器滑动电阻的改变量是
所以从断点处滑片P向左滑动的过程中,该滑动变阻器滑片P每滑动的阻值变化是,故B正确;
A.该滑动变阻器没有断路时的总电阻值
故A错误;
D.当
时,由乙、丙图可知,电压表示数
电流表示数
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,两端的电压
由可得,电阻的阻值
当滑动变阻器滑片在最左端,接入电路的电阻为零,电路中只有连入电路,此时电路中的电流最大,功率最大,电路中的最大电流
没有超过电流表的量程;则此电路的最大功率
故D正确。
故选。
14.AD
【解析】A.只闭合开关时,电路为小灯泡的简单电路,此时小灯泡的实际功率为,由图象可知,当时,,其实际功率为
则电源的电压
由可得,小灯泡的电阻
故A正确;
BC.再闭合后,与并联,电流表测干路电流,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,两端的电压也为,由图象可知,此时通过的电流为;因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,再闭合开关后,通过的电流不变,则电流表示数的增加量即为通过的电流,其大小为,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流为
电路总功率
故BC错误;
D.再闭合开关后,在内电阻产生的热量
故D正确。
故选AD。
15. 4400 600
【解析】[1]由图可知,该电能表的工作电压为220V,电能表允许通过的最大电流为20A,所以小星家允许加载的用电器的最大总功率为
[2]电饭锅工作,电能表转盘转过60转,该过程中消耗的电能为
该电饭锅的实际功率为
16. 3∶1 3∶1 3∶4
【解析】[1]当开关S闭合,甲、乙两表为电压表时,两电阻串联,甲电压表测电源的电压,乙电压表测R2两端的电压,因串联电路中总电压等于各分电压之和,则两电阻两端的电压之比为
因串联电路中各处的电流相等,由可得,两电阻的阻值之比为
两电阻的阻值之比为3∶1。
[2]由[1]解析可知,两电阻的阻值之比为3∶1,串联电路中各处的电流相等,则根据电功率推导式可知,R1与R2的此时的功率之比为
R1与R2的此时的功率之比为3∶1。
[3]当开关S断开,甲、乙两表为电流表时,两电阻并联,甲电流表测R2支路的电流,乙电流表测干路电流,因并联电路中各支路两端的电压相等,则两支路的电流之比为
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,两电流表的示数之比为
两电流表的示数之比为3∶4。
17. 串联 10 16
【解析】[1]由题知,电源电压大于灯泡的额定电压,所以,为使该灯泡正常发光,应串联一个电阻分压。
[2]因为串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,串联电阻R两端电压
因串联电路中各处的电流相等,所以灯泡正常工作时电路中的电流
由可得,串联电阻R的阻值
[3]此时该电阻通电10s产生的热量为
18. 2×104 3.6×106
【解析】[1]由于
1kV=1×103V
故
20kV=20×103V=2×104V
[2]由于
1kW=1000W,1h=3600s
故
1kW·h=1000W×3600s=3.6×106J
19. 231.6 1000 3.6×104
【解析】[1]由图知,电能表的数字方框中最后一位是小数,单位是kW·h,则此时电能表的示数为231.6kW·h。
[2]2500r/(kW·h)表示电路中的用电器每消耗1kW·h的电能,电能表的转盘转过2500转。则电能表的表盘转过了250转,用电器消耗的电能
这个用电器的额定功率
[3]由可知,用电器的额定电流
用电器在这段时间内产生的热量
20. B C 右 0.45 A
【解析】(1)小灯泡的额定电压为2.5V,电阻大约为10Ω,由欧姆定律,灯的额定电流:,根据串联电路电压的规律,灯正常发光时,变阻器分得的电压为:,由欧姆定律可得此时变阻器连入的阻值,故选用“50Ω 2A”的滑动变阻器B;
(2)实验中滑动变阻器、电流表应串联在电路中,灯泡正常工作电流约0.25A,所以电流表应使用0﹣0.6A量程,由滑片P向左移动时,滑动变阻器连入电路的阻值变大,所以应将其右下接线柱接入电路中,实物图如图所示;
(3)闭合开关后,电流表有示数,说明电路是通路,灯泡没损坏,也不是断路,可能是连入电阻太大,电路中电流太小所致,下一步操作:移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光,即应进行C项操作;
(4)闭合开关,由图乙知,电压表量程0﹣3V,分度值0.1V,电压表示数为1.7V,小于灯的额定电压2.5V,要测量小灯泡的额定功率,由串联电路电压的规律,应增大灯的电压减小变阻器分得的电压,根据分压原理,应减小变阻器分得的电压,应将滑动变阻器滑片向右端移动,当电压表示数为2.5V时,小灯泡正常发光;由图丙知,电流表分度值为0.02A,此时示数为0.18A,则小灯泡的额定功率;
(5)灯泡两端电压不同时其实际功率不同,多次测量的目的是测不同电压下小灯泡的实际功率,从而得到灯泡亮度也实际功率的关系,故选A.
21. 热传递 有关 能 C 不能 两电阻并联时,电压相同,由于电阻不同,电流也不同,不能控制电流相同,所以不能
【解析】(1)①[1]火柴头与电阻丝接触,闭合开关一段时间后火柴头燃烧,火柴头获得了能量,是电阻丝通过热传递的方式传递给火柴头的。
②[2]火柴头与电阻丝接触,闭合开关过一段时间后火柴头才燃烧,说明电阻丝产生的热量与通电时间有关。
(2)①[3]相同时间内仅有一根电阻丝上的火柴头燃烧,说明这根电阻丝在相同时间内产生的热量较多。
②[4]闭合开关较长时间后,发现两电阻丝均发热,但火柴头都没有燃烧,说明两根电阻丝产生的热量都不够多,可以换用电阻对比更明显些的电阻丝来进行实验对比,故C符合题意。
(3)[5][6]改变两电阻丝的连接方式即将两电阻丝并联,这样虽然控制了两电阻丝两端电压相同,但是却没有能控制流过电阻丝的电流相同。
22. C 1.26 A A I1 I12R0
【解析】(1)[1]由于小灯泡标有“4.5V”字样,那么它的额定电压是4.5V,实验过程中小灯泡的电压会达到4.5V,电压表测的是小灯泡的电压,那么电压表的量程不能是0~3V,需要0~15V,电压表并联在小灯泡两端;滑动变阻器滑片向B端滑动时接入电路的阻值变大,根据滑片与下端接线柱距离最远时,电阻最大可知,应该用导线接变阻器的A端,然后再接负极;根据上述连接实物图,如下图所示。
(2)[2]电流表有示数,说明电路没有断路现象,那么小灯泡没有断路,电压表有示数,说明小灯泡没有短路,那么总的来说,小灯泡没有问题,不需更换小灯泡;有可能是电路的电流太小了,小灯泡不会发光,这是滑动变阻器接入电路的电阻太大了,那么接下来的操作可以让变阻器接入电路的电阻变小,移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光。
故选C。
(3)[3]由上述可知,电压表的量程是0~15V,电流表的量程是0~0.6A,再观察图乙可知,电压表的分度值是0.5V,它的读数是3.5V,电流表的分度值是0.02A,它的读数是0.36A,电压表的示数大小等于小灯泡两端的电压大小,电流表的示数大小等于流过小灯泡的电流大小,根据电功率的公式可知,此时小灯泡的实际功率
此时小灯泡的实际功率是1.26W。
[4]要测量小灯泡的额定功率,那么小灯泡要正常发光,小灯泡的电压应是4.5V,但是它的读数现在是3.5V,要把小灯泡的电压调大,根据串联电路的分压原理可知,滑动变阻器两端的电压要变小,那么变阻器接入电路的电阻要变小,应将滑动变阻器的滑片向A端移动,直到小灯泡正常发光。
(4)[5]因为小灯泡在不同电压,它的电功率是不同的,那么在这个实验过程中,多次测量的目的是测不同电压下小灯泡的实际功率,小灯泡在不同电压下,电功率不同,不能取平均值。
故选A。
(5)[6][7]已知额定电流为I1的小灯泡,那么可以闭合开关S1,开关S2连接b,移动滑动变阻器的滑片,使电流表示数为I1,保持滑动变阻器的滑片位置不变,开关S2连接a,调节电阻箱的阻值,使电流表示数为I1,读出电阻箱的示数为R0,电源电压大小不变,电流表的示数也不变,那么电路的总电阻不变,滑动变阻器接入电路的电阻不变,那么电阻箱的示数大小等于小灯泡的电阻大小,即小灯泡的电阻也为R0,由上述可知,流过小灯泡的电流大小是I1,这也是小灯泡的额定电流,根据电功率的推导式可知,小灯泡的额定功率为。
23. 短路 0.55 灯丝电阻受温度影响,温度越高,电阻越大
【解析】(1)[1]如图甲,小灯泡和滑动变阻器串联,电压表测量小灯泡两端的电压。闭合开关,发电流表有示数,说明此时电路仍是通路,电压表无示数,即小灯泡两端没有电压,且不亮,是因为小灯泡被短路。
(2)[2] 由图乙可知,当灯泡两端电压等于额定电压时,此时通过灯泡的电流为0.22A,小灯泡的额定功率为
P=UI=2.5V×0.22A=0.55W
(3)[3] 小灯泡的I-U图像时弯曲的,且电阻随电压的升高而增大,是因为随着小灯泡功率的增大,灯丝的温度越来越高,小灯泡电阻随温度的升高而变大。
24. 1.8 右 0.5W 温度
【解析】(1)[1]由实物图甲可以看出,灯泡与变阻器并联了,且电压表串联在电路中;电压表的内阻很大,则电路中电流非常小,此时电压表测量电源电压,因此会出现无论怎样移动滑片P,电压表的示数均为6V不变,小灯泡不发光的情况,电流表应与灯串联,电压表与灯并联,如图所示
(2)[2][3]图乙中电压表选用小量程,分度值为0.1V,示数为1.8V,小于灯泡的额定电压2.5V,应增大灯泡的电压,根据串联电路电压的规律,应减小滑动变阻器的电压,由分压原理可知,应减小滑动变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片向右移动,直到电压表示数为灯泡的额定电压2.5V。
(3)[4][5]根据图丙所示的小灯泡电流随电压变化的关系图像知,灯在额定电压2.5V时的电流为0.2A,则小灯泡的额定功率是
由图像可发现小灯泡的电阻是变化的,主要是因为电流的热效应导致电阻温度升高,因此影响其变化的主要因素是温度。
25. 转换法 电阻 使通过容器中两电阻的电流不同 左侧
【解析】(1)[1]电流通过导体产生热量的多少不能直接观察,但导体产生的热量被密封的空气吸收,空气的体积变大,从而引起U形管液面高度差的变化,那么U形管液面的高度差可以反映导体产生热量的多少,这种研究方法叫转换法。
(2)[2]图甲中将容器中的电阻丝串联起来接到电源两端,通过它们的电流I与通电时间t相同,左边容器中的电阻小于右边容器中的电阻,所以探究的是电流通过导体时产生的热量与电阻的关系。
(3)[3][4]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=I3+I2,两电阻阻值相等,则支路中电流相等,I3=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,所以乙装置中的电阻R3的作用主要是使通过容器中两电阻的电流不同,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。
26.(1)20Ω;(2)1.2A;(3)4∶9
【解析】解:由电路图可知,R1与R2并联,电流表A测干路电流,电流表A1测量通过R1的电流。
(1)电阻 R1 的阻值
R1==20Ω
(2)干路电流表和 A1 偏角相同,且干路电流大于支路电流,故干路电流为 1.5A; 通过R2的电流
I2=I-I1=1.5A-0.3A=1.2A
(3)滑动变阻器的最小电流为 1.2A;最大电流为
I最大=3A-0.3A=2.7A
最小功率和最大功率的比值为
P最小∶P最大=UI最小∶UI最大= I最小∶I最大=1.2A∶2.7A=4∶9
答:(1)电阻 R1 的阻值是20Ω;
(2)求此时经过变阻器 R2 的电流是1.2A;
(3)变阻器 R2 消耗的最小电功率与最大电功率之比是4∶9。
27.(1)2A; (2)55Ω;(3)450s
【解析】解:(1)电热丝R1的电功率为
根据表格数据可知道,只闭合S1时,电路为R1的简单电路,电饭锅处于低温档,则低温挡加热时电流的大小为
(2)根据可知,只闭合S2时,电路为R2的简单电路,电饭锅处于中温档,P2=880W,电热丝R2的阻值为
(3)当S1、S2都闭合时,电热丝R1、R2并联,电路总电阻最小,由可知,电饭锅处于高温档,则高温档的功率为
2.2kg的粥用高温挡从20℃加热到74℃吸收的热量为
需要消耗的电能为
需要的时间为
答:(1)低温挡加热时电流的大小为2A;
(2)电热丝R2的阻值为55Ω;
(3)将2.2kg的粥用高温挡从20℃加热到74℃需要的时间为450s。
28.(1)20Ω;(2)0.33W;(3)15Ω
【解析】解:(1)由题意知,电源电压恒定,若将a、b分别接在电源两端,电流表的示数为0.4A,电压表的示数为3V,电源电压为3V。电阻R1的阻值为
只将b、c分别接在电源两端,当滑片滑至中点时,电流表的示数为0.3A,则滑动变阻器接入电路的阻值为
则R2的最大阻值为
R2=2R21=2×10Ω=20Ω
(2)只将a、c分别接在电源两端,当滑片滑至最右端时,电路中的总电阻为
R=R1+R2=7.5Ω+20Ω=27.5Ω
则电路的总功率为
(3)将b接在电源一端,a、c连接后接在电源的另一端,此时的电路为R1和R2的并联电路,电压表测量的是电源电压,始终为3V,让滑片P由最右端逐渐向左滑动,干路中允许通过的最大电流为0.6A,此时电路中的总电阻为
根据并联电路电阻的规律
则R2允许接入电路的最小阻值为
答:(1)只将b、c分别接在电源两端,当滑片滑至中点时,电流表的示数为0.3A,R2的最大阻值为20Ω;
(2)只将a、c分别接在电源两端,当滑片滑至最右端时,电路的总功率约为0.33W;
(3)将b接在电源一端,a、c连接后接在电源的另一端,让滑片P由最右端逐渐向左滑动, R2允许接入电路的最小阻值为15Ω。
29.(1) 88Ω;(2) 8A;(3) 200V
【解析】解:(1)结合题意及电路图知, “低温”挡为R1单独接入电路,由 可求电阻R1的阻值
(2)高温挡为S1、S2同时闭合,R1、R2并联,高温挡工作时的功率
P3=P1+P2=550W+1210W=1760W
根据P=UI可得,
(3)电暖器中温挡工作时闪烁灯闪40次所消耗电能
电暖器中温工作时的实际功率
中温挡时,电阻R2单独接入电路中,则
此时电路中的实际电压
答:(1)电阻R1的阻值是88Ω;
(2)高温挡正常工作时的总电流为8A;
(3)实际电压为200V。
30.(1)0.91A;(2)7.56×105J
【解析】解:(1)由 可得,电动机正常工作时的电流
(2)由图乙可知,豆浆机正常制作一次豆浆,消耗的总电能
答:(1)电动机正常工作时的电流为0.91A;
(2)豆浆机正常制作一次豆浆,消耗的总电能为。
31.(1);(2)1.8V;(3)3J;(4)0.12W。
【解析】解:(1)由实物图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中电流,据此画出电路图如图所示:
(2)由欧姆定律可知,当滑动变阻器接入电路的阻值为18Ω时,R2两端电压为
即电压表示数为1.8V。
(3)因为电源为两节干电池组成的电池组,则电源电压为3V,通电10s时间电流流过整个电路做的功为
(4)R1两端的电压为
定值电阻R1的功率为
答:(1)电路图见解答过程;
(2)电压表示数1.8V;
(3)通电10s时间电流流过整个电路做的功为3J;
(4)定值电阻R1的功率为0.12W。