3.6电能 同步练习（含解析）

3.6 电能 同步练习
一 、选择题
1.下列家用电器正常工作 20min 消耗电能最多的是( )
A．电饭煲 B．电热毯 C．电视机 D．电风扇
2.如图是电能表上的一些信息，请选出与科学意义不相符的是( )
A．kW h：表示电能表上的数字以千瓦时为单位
B．512.8：表示该月该电能表消耗的电功率为 512.8kW h
C．600r/kW h：表示电路每消耗 1 千瓦时的电能， 电能表的转盘转过 600 转
D．10（20）A：表示该电能表的标定电流为 10A，短时间内允许通过的最大电流为 20A
3.如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，两个透明容器中密封着等
量的空气， U 形管中液面的高度的变化反应密闭空气温度的变化， 下列说法正确的是( )
A．该实验装置是为了探究电流产生的热量与电阻的关系
B．将左边容器中的电阻丝换成 10Ω 的电阻丝后， 就可以探究电流产生的热量与电阻的关系
C．该实验装置是利用 U 形管中液体的热胀冷缩来反应电阻丝放出热量的多少的
D．通电一段时间后，左侧 U 形管中液面的高度差比右侧的大
4.如图所示的“无人机 ”具有 4 个旋翼，可通过无线电进行操控。该机一个旋翼的电动机额定功率为 30W，额定电压为 15V。该机所需的能量是由一块输出电压为 15V，容量为 5000mA·h 的电池提供。其
电能的 80%应照用于飞行，飞行时的实际总功率为 100W。下列说法正确的是( )
第 1 页（共 14 页）
A．无人机在飞行过程中，每分钟做功 1800 焦耳
B．无人机在上升过程中，动能转变为势能
C．电动机正常工作时， 通过的电流为 0.5A
D．该无人机一次最多能飞行 36 分钟
5.有两根电阻丝 R1、R2 和一个电源 E，且电源 E 两端电压保持不变。如果只将电阻丝 R1 接在电源 E 两 端，电阻丝 R1 在 120s 内产生的热量为 12Q；如果将电阻丝 R1 、R2 并联接在电源 E 两端， 电阻丝 R1、R2
在 60s 内产生的总热量为 8Q，则( )
A．R1 ∶R2 ＝1∶4
B．R1 ∶R2 ＝1∶3
C．如果将电阻丝 R1 、R2 串联接在电源 E 两端， 为使电阻丝 R1 、R2 产生的总热量为 4Q，则需要通电的时
间为 320s
D．如果将电阻丝 R1 、R2 串联接在电源 E 两端， 为使电阻丝 R1 、R2 产生的总热量为 4Q，则需要通电的时
间为 150s
6.红外额温枪是测量体温的重要工具，其电路原理简化为图乙， R1 是定值电阻， R2 是热敏电阻，电压
表 V1 和 V2 随电流的变化图像分别为丙图中的 a 和 b。据此判断下列说法错误的是( )
A．该电路是串联电路
B．电源电压为 6 伏
C．R1 的阻值为 40 欧
D．当电路中的电流为 0.2A 时， 热敏电阻的功率为 0.4W
第 2 页（共 14 页）
7.小乐设计了图示装置来探究“电流产热与电阻的关系”。其中 RA＞RB ，下列说法错误的是( )
A．甲、乙两瓶中所装煤油的质量一定要相同
B．用煤油而不是用水， 是因为煤油不导电而水易导电
C．实验中通过比较煤油温度 变化来比较电流产热多少
D．通电一段时间后发现，甲中电阻丝 RA 产热较多
8.如图， 电源电压保持 6V 不变，电流表的量程为 0～6A，电压表的量程为 0～3V，定值电阻的规格为 “ 10Ω0.5A”，滑动变阻器的规格为“20Ω1A”。闭合开关， 为了保证电路安全，在变阻器滑片移动过
程中， 下列说法正确的是( )
A．变阻器 R2 接入电路的阻值允许变化范围为 2Ω~20Ω
B．电流表示数允许的变化范围为 0.2A～0.5A
C．电阻 R1 消耗功率允许的变化范围为 0.4W～0.9W
D．电路消耗总功率允许的变化范围为 1.2W～3W
9.如图甲所示，电源电压恒为 9V，滑动变阻器的最大阻值为 100Ω, 电流在 0.1﹣0.4A 之间时电子元
件均能正常工作。若通过此电子元件的电流与其两端电压的关系如图乙所示，则下列判断正确的是
( )
A．电子元件工作时电阻保持不变
第 3 页（共 14 页）
B．电子元件处于正常工作状态时，电路消耗的最小功率为 3.6W
C．当滑片 P 在中点时， 电子元件与滑动变阻器的电压之比为 1：1
D．为使电子元件处于正常工作状态， 滑动变阻器的阻值范围应控制在 12.5Ω﹣70Ω
10.如图， D 为电子元件，能起稳压作用， 即在一定条件下可保持其两端的电压 UD 不变， R 为定值电阻，
E 为电压可调的电源，当 D 起稳压作用时，下列描述电路中的电流 I、R 消耗的电功率 P 随电源电压 U
总变化关系的图线中，可能正确的是( )
第 4 页（共 14 页）
A． B.
二 、填空题
C.
D .
11.某用电器铭牌上标有“220V40W”的字样，当该用电器两端电压为 55V，用电器的额定功率是 W，
实际功率是 W，它的电阻为 Ω
12.如图甲所示，是某同学“探究定值电阻 R0 的发热功率 P0、滑动变阻器 R 消耗的电功率 PR 和电源总 功率 Pu 随电流 I 变化的关系 ”的实验电路图，通过实验得到的数据用描点法在同一坐标系中作出了 a、 b、c 三条图线，如图乙所示。根据图象可知， 反映定值电阻 R0 的发热功率 P0 随电流 I 变化的图线是
(选填 “a"、 “b”或“c")，电源电压 U 为 V。
13.如图 1 所示，某同学在“测量小灯泡电功率”的实验中， 误将电压表并联在滑动变阻器两端，他从 滑片置于最右端时开始记录第一组数据，调节滑测得多组数据，描绘出的 U﹣I 图象如图 2 所示，已知
小灯泡的额定电压为 2.5V，电源电压为 4.5V，可求得小灯泡正常发光时的阻值为 Ω, 额定功
率为 W，变阻器最大阻值为 Ω, 为使实验中小灯泡两端电压不超过 3V，则滑动变阻器
接入电路的最小阻值为 Ω（保留一位小数）。
三 、实验题
14.在测量小灯泡电功率的实验中， 电源电压为 4.5V，小灯泡的额定电压为 2.5V，小灯泡正常发光时
的电阻约为 10Ω。
（1）用笔画代替导线， 将图甲中的实物电路连接完整（要求： 当滑动变阻器的滑片向右移动时， 接入
电路的电阻变大；连线不得交叉）。
（2）连接电路后试触开关，发现电压表指针发生如图乙所示偏转， 则出现的故障是 。
（3）排除故障后， 闭合开关，若要测量小灯泡的额定功率，接下来的操作是 。
（4）继续移动滑片 P，得到多组对应的电压表和电流表示数，并绘制成图丙所示的 I﹣U 关系图象， 根
据图象信息，判断实验数据是否可靠？ ，原因是 。
四 、解答题
15.如图是温度可调的育苗箱电路， 电源电压为 36V 保持不变，发热电阻 R1 规格是“24V 40Ω”。闭合
开关 S，调节滑片 P 的位置， 当 R1 正常工作时， 求：
（1）电路中的电流。
（2）R2 的阻值。
（3）育苗箱正常工作 5min 产生的热量。
第 5 页（共 14 页）
第 6 页（共 14 页）
3.6 电能 同步练习答案解析
一 、选择题
1.A
【解析】根据生活常识及生活经验判断各用电器的功率大小， 由 W=Pt 可知， 工作相同时间， 用电器功
率越大，消耗的电能越多。
电饭煲的功率约为 1000W，电热毯的功率约为 100W，电视机的功率约为 130W，电风扇的功率约为 60W， 由此可见， 电饭煲的电功率最大，由 W=Pt 可知，用电器正常工作相同时间，电饭煲消耗的电能最多。
故答案为： A
2.
解：
A．表盘上的 kW h 是电能的单位，故 A 相符；
B、512.8 表示的是电路中消耗的总的电能为 512.8kW h，故 B 不相符；
C、600r/（kW h）表示电路中用电器每消耗 1kW h 的电能，电能表的转盘转 600 转，故 C 相符；
D、“10（20）A”， 10A 表示电能表的标定电流，20A 是指电能表平时工作时允许通过的最大电流，故 D
相符。
故选： B。
3.D
【解析】根据控制变量法，结合焦耳定律 Q=I2Rt 的探究实验过程分析判断。A．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可知， I 右=I1+I2 ，两电阻阻 值相等，则支路中电流相等， I1=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； 两容 器中电阻丝的阻值相等， 但通过它们的电流不同， 这是探究电流产生的热量与电流的关系， 不是探究
电流产生的热量与电阻的关系， 故 A 错误；
B.不改变导线的连接方式，将左边容器中的电阻丝换成 10Ω 的电阻丝后， 此时两容器中电阻丝的阻值
不相等，结合前面分析可知，通过它们的电流也不同，所以不能探究电流产生的热量与电阻的关系，
故 B 错误；
C.电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但容器中空气温度的变化会导致容器中空气体积的变
第 7 页（共 14 页）
化，即可以通过 U 形管中液面高度差的变化来反映电阻丝放出热量的多少， 故 C 错误；
D.通电一段时间后， 电阻相同， 根据 Q=I2Rt 可知，时间和电阻相同的情况下，电流越大，产生的热量
越多， 左边的电流大，则产生的热量多， 左侧 U 形管中液面的高度差比右侧的大， 故 D 正确。
故选 D。
4.D
【解析】（1）已知功率和时间根据w = Fs计算每分钟做的功；
（2）动能受到速度和质量的影响，势能受到高度和质量的影响，据此判断二者能量的变化；
（3）已知额定功率和电压根据I = 计算通过的电流；
（4）首先根据w = UIt计算出电池储存的电能，然后根据t = 计算飞行的时间。
A．无人机在飞行过程中，每分钟做功：w = Fs = 100w × 60s = 6000J，故 A 错误；
B.无人机在上升过程中， 高度增大， 重力势能增大；速度不变，动能不变， 因此重力势能是电能转化
而成， 故 B 错误；
C.电动机正常工作时，通过的电流为：I = = = 2A，故 C 错误；
D.电池储存的电能为：w = 80% × UIt = 80% × 15V × 5A × 3600s = 2.16 × 105J；
无人机一次飞行最长时间为： t = = = 2160s = 36min，故 D 正确。
故选 D。
5.B
【解析】（1）（2）首先根据热量与时间成正比，计算出电阻丝 R1 在 60s 内产生的热量， 然后根据 Q2=Q
总-Q1 计算出 60s 内 R2 产生的热量，最后再根据焦耳定律Q = 计算电阻之比；
（3）（4）根据公式Q = 写出两个电阻串联时产生热量的表达式以及 R1 单独工作时的热量表达式，然
后作比即可。
根据焦耳定律 Q=I2Rt 可知，热量与时间成正比，因此 R1 在 60s 内产生的热量：Q1 = × 12Q = 6Q ;
那么电阻 R2 在 60s 内产生的热量：Q2=Q 总-Q1=8Q-6Q=2Q；
根据焦耳定律Q = 可知， 热量与电阻成反比；
第 8 页（共 14 页）
即R (R)2 (1) = Q (Q)1 (2) = 6 (2)Q (Q) = 3 (1)，故 B 正确， 而 A 错误；
当 R1 单独接在电源上时，产生的热量：12Q = × 120S；
将两个电阻串联在电源上时，产生的热量：4Q = R1 (U)2 × t；
两个式子作比得到： = ；
解得： t=160s，
故 C、D 错误。
故选 B。
6.
解：
A．由电路图可知， 两电阻依次连接， 因此两电阻串联，并且电压表 V1 测量 R1 两端电压， 电压表 V2 测
量电阻 R2 两端电压，电流表测量电路电流，故 A 正确；
BC、因串联电路处处电流相等， 所以当电路电流为 0.1A 时， R1 两端电压为 2V，R2 两端电压为 4V，
又因串联电路两端电压等于各部分电压之和， 所以电源电压： U＝U1+U2 ＝2V+4V＝6V，故 B 正确；
由 I＝可得，电阻 R1 的阻值： R1 ＝ ＝ ＝20Ω, 故 C 错误；
D、由图像 b 可知， 当电路电流为 0.2A 时热敏电阻两端电压为 2V，则热敏电阻的功率：P2 ＝U2 ′I2 ＝2V
×0.2A＝0.4W，故 D 正确。
故选： C。
7.
解：A 实验中为了便于比较两电阻丝放出热量的多少，应控制两瓶中煤油的质量相等；故 A 不符合题意； B、煤油比水的比热小， 吸收相同的热量， 煤油的温度变化比水的温度变化大，易于观察，故 B 符合题
意；
C．产生热量越多，温度计示数升高得越多，实验中通过观察温度计上升的示数来比较电流产生的热量
的多少，故 C 不符合题意；
D、由图可知 RA 与 RB 串联，可知通过的电流相等，又因为 RA＞RB ，根据公式 Q＝I2Rt 可得电阻丝 RA 产热
较多， 故 D 不符合题意。
第 9 页（共 14 页）
故选： B。
8.
解：电源两端电压为 6V 保持不变，定值电阻为 10Ω;
由题意知， 当电压表的最大测量值为 3V 时， 此时定值电阻 R1 两端的电压 U1 ＝3V，
则电路中的电流 I＝I2 ＝I1 ＝ ＝ ＝0.3A＜0.6A，因此电路中的最大电流为 Imax ＝0.3A；故 B 选
项错；
故滑动变阻器接入电路中的最小电阻 R2min ＝ ＝ ＝10Ω; 故 A 选项错；
电路消耗的最大功率 Pmax ＝UImax ＝6V×0.3A＝1.8W；
电阻 R1 消耗功率最大功率：PLmax ＝U1Imax ＝3V×0.3A＝0.9W。
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时， 电路中的电流最小，即 Imin ＝ ＝ ＝0.2A，
电路消耗的最小总功率 Pmin ＝UImin ＝6V×0.2A＝1.2W；
电阻 R1 电路消耗的最小功率： PLmin ＝Imin2R1＝（0.2A）2 ×10Ω =0.4W。
则电路消耗总功率允许的变化范围为 1.2W～1.8W，故 D 选项错；
电阻 R1 消耗功率允许的变化范围为 0.4W～0.9W；故 C 选项正确。
故选： C。
9.
解：
A．从图象可知，电子元件的电流与电压不成正比， 所以电阻是变化的， 故 A 错误；
B、当电路消耗的功率最小时，电路电流最小， 为 I 小 ＝0.1A，
电路消耗的最小功率：P＝UI 小 ＝9V×0.1A＝0.9W，故 B 错误。
C、因为电子元件与滑动变阻器串联， 通过的电流相等，
所以电子元件与滑动变阻器串联两端的电压之比就等于两电阻之比，因无法判断电子元件与滑动变阻
器电阻的大小关系， 所以无法判断它们两端电压的关系， 故 C 错误；
D、电子元件处于正常工作状态时，电路电流最小为 0.1A，此时由图乙知， 电子元件两端的最小电压 U
最小 ＝2V，
第 10 页（共 14 页）
所以滑动变阻器两端的最大电压为： U 滑最大 ＝U﹣U 最小 ＝9V﹣2V＝7V，
此时滑动变阻器接入电路的电阻最大：
R 最大 ＝ ＝ ＝70Ω ,
电路电流最大为 0.4A，电子元件两端的最大电压 U 最大 ＝4V，
所以滑动变阻器两端的最小电压为 U 滑最小 ＝U﹣U 最大 ＝9V﹣4V＝5V，
滑动变阻器接入电路的电阻最小：
R 最小 ＝ ＝ ＝12.5Ω。
所以滑动变阻器的阻值范围应控制在 12.5 欧～70 欧， 故 D 正确；
故选： D。
10.A
【解析】（1）在串联电路中，总电压等于各处电压之和；
（2）当 D 起稳压作用时，即 UD 保持不变， 首先根据串联电压规律计算出定值电阻 R 两端的电压，然 后再根据欧姆定律计算通过 R 的电流，最后根据得到的数学表达式分析电流 I 和 U 总 的关系； 然后再根
据P = 计算出电阻 R 功率的数学表达式， 分析 R 的功率和 U 总 的关系。
定值电阻 R 与 D 串联，
那么 R 两端的电压为： U=U 总-UD；
通过电阻 R 的电流为： I = = UUD = R (U总) ；
因为 UD 与 R 保持不变即常量， 那么通过电阻 R 的电流 I 与 U 总成正比例关系，即它们的图像是一次函
数的图象， 故 B、C 错误；
那么电阻 R 的功率为： P = = (U总R ( )UD)2 = (UR (总))2 2 UR (总)UD + ；
因为为 UD 与 R 保持不变即常量， 那么电阻 R 的功率 P 和 U 总为二次函数关系， 那么图像应该是一条抛
物线； 因为物理不研究负数部分，所以 A 正确，D 错误。
故选 A.
二 、填空题
11.
第 11 页（共 14 页）
解：由铭牌“220V，40W”可知， 该用电器的额定电压是 220V；用电器的额定电功率是 40W；
由 P＝得， 用电器的电阻：R＝ ＝ ＝1210Ω ,
当该用电器两端电压为 55V 时， 其实际功率：
P 实际 ＝ ＝ ＝2.5W。
故答案为： 40；2.5；1210。
12.b；3
【解析】（1）当变阻器和定值电阻串联时， 如果变阻器的阻值大于定值电阻， 那么当二者阻值相同时，
变阻器的阻值最大， 即在滑片移动的过程中， 变阻器的功率先变大后变小；
（2）根据公式 P=I2R 判断定值电阻的功率变化；
（3）根据乙图找到电流相同时两个电阻的功率，然后将它们相加得到总功率，最后根据 P=UI 计算电
源电压。
根据公式 P=I2R 可知， 定值电阻的阻值不变， 当电流增大时， 它的功率不断增大， 且功率与电阻为二次
函数关系， 图像为抛物线，因此 R0 对应的图线是 b；
当电流增大时， 变阻器的阻值减小； 因为变阻器的功率先变大后变小， 所以变阻器的图线是 c。
当电流为 1A 时，变阻器的功率为 2W，R0 的功率为 1W，
那么总功率为： P=1W+2W=3W；
那么电源电压为：U = = = 3V。
13.
解：（1）电路图可知小灯泡和滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器的电压，
灯泡正常发光时小灯泡电压 2.5V，
根据串联电路的总电压等于串联的各分电压之和可得： 滑动变阻器电压为 U 滑 ＝U﹣UL 额 ＝4.5V﹣2.5V=
2V，
由图 2 可知：U 滑 ＝2V 时，I＝0.2A，
则根据欧姆定律得：灯泡的阻值 RL ＝ ＝ ＝12.5Ω;额定功率 PL 额 ＝UL 额 I＝2.5V×0.2A＝0.5W；
（2）滑动变阻器连入电路阻值最大时两端的电压最大，电路中的电流值最小，由图 2 可知：U 滑最大 = 第 12 页（共 14 页）
4V 时，I 最小 ＝0.1A，
根据欧姆定律得：其阻值为 R 滑最大＝ ＝ ＝40Ω;
（3）为使实验中小灯泡两端电压不超过 3V，根据串联电路的总电压等于串联的各分电压之和可得：滑
动变阻器分得最小电压 U 滑最小 ＝U﹣UL 最大 ＝4.5V﹣3V＝1.5V，
由图 2 可知：U 滑 ＝1.5V 时，I 最大 ＝0.22A，
根据欧姆定律得：其阻值为 R 滑最小 = = ≈6.8Ω;
故答案为： 12.5；0.5；40；6.8。
三 、实验题
14.
解：
（1）当滑动变阻器的滑片向右移动时，接入电路的电阻变大，故变阻器左下接线柱连入电路中与灯串
联，
小灯泡的额定电压为 2.5V，则电压表选用小量程与灯并联，如下所示：
（2）连接电路后试触开关，发现电压表指针发生如图乙所示偏转， 则出现的故障是：电压表正负接线
柱接反了；
（3）为保护电路， 连接电路时， 变阻器连入电路电阻应最大， 因灯在额定电压下正常发光，
排除故障后，闭合开关， 若要测量小灯泡的额定功率，接下来的操作是向左移动滑动变阻器的滑片 P，
直至电压表的示数为 2.5V，并记录此时电流表的示数进行计算；
（4）根据绘制成图丙所示的 I﹣U 关系图象知， 电压分别为 1.5V、2V、2.5V 时的电流分别为
0.1A．0.15A．0.25A，
第 13 页（共 14 页）
由欧姆定律 I＝，电压为 1.5V 时灯的电阻 R1 ＝ ＝ ＝15Ω, 同理电压为 2V、2.5V 时灯的电
阻分别为 13.3Ω、10Ω ,
故根据图象信息，判断实验数据不可靠，原因是：小灯泡的阻值随着温度的升高而降低了，而实验室
所用灯泡灯丝一般都是钨丝，电阻随温度的升高而增大。
故答案为：
（1）如上所示；
（2）电压表正负接线柱接反；
（3）向左移动滑动变阻器的滑片 P，直至电压表的示数为 2.5V，并记录此时电流表的示数进行计算； （4）不可靠； 小灯泡的阻值随着温度的升高而降低了， 而实验室所用灯泡灯丝一般都是钨丝，电阻随
温度的升高而增大。
四 、解答题
15.
解：（1）闭合开关， 两电阻串联接入电路，发热电阻 R1 规格是“24V 40Ω”,当 R1 正常工作时通过电
路的电流： I＝ ＝ ＝0.6A；
（2）串联电路总电压等于各部分电压之和，此时滑动变阻器两端的电压：U2 ＝U﹣U1 ＝36V﹣24V＝12V，
串联电路中电流处处相等，根据欧姆定律可得滑动变阻器接入电路的阻值： R2＝ ＝ ＝20Ω;
（3）育苗箱正常工作 5min 产生的热量： Q＝W＝U1It＝24V×0.6A×5×60s＝4320J。
答：（1）电路中的电流为 0.6A；
（2）R2 的阻值为 20Ω;
（3）育苗箱正常工作 5min 产生的热量为 4320J。
第 14 页（共 14 页）