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第七讲:电功率和电能
一、单选题
1.如图所示的用电器中,正常工作每秒钟约消耗900焦耳电能的是( )
A.电冰箱 B.电风扇
C.电水壶 D.电视机
2.小何说:微波炉很省电,用它加热食物花不了多少电费。小刘说:微波炉很费电,他家的微波炉一使用空气开关就“跳闸”。上述争论中,混淆的两个概念是( )
A.电功率和电流 B.电能和电功率
C.电功和电压 D.电能和电功
3.下列说法正确的是( )
A.汽油机的热效率约为70%-80%
B.中考立定跳远时,人克服重力做功的大小为200J
C.中考游泳时,人的速度为8m/s
D.普通照明灯的功率在500-1000W
4.有两个灯泡,L1标有“6V 3W”的字样,L2没有标记,测得L2电阻为6Ω,把它们串联在电路中,两灯均正常发光,那么该电路两端电压和L2的电功率分别是( )
A.9V,3W B.9V,1.5W C.12V,3W D.12V,1.5W
5.现有“6V 3W"和“12V 6W”字样的甲.乙两只灯泡,不考虑灯丝电阻的变化。下列说法正确的是( )
A.通电时间相同时,甲灯泡消耗的电能一定比乙灯泡少
B.通电时间相同时,电流通过乙灯泡比甲灯泡做功一定快
C.两只灯泡串联工作时,甲灯泡产生的热量一定比乙灯泡少
D.两只灯泡并联工作时,干路中允许通过的最大电流为1A
6.下列关于电功率的说法正确的是( )
A.用电器的电功率越大,消耗的电能越多
B.用电器的电功率越大,消耗电能越快
C.用电器工作时间越长,电功率越大
D.用电器消耗的电能只与通电时间有关
7.已知,电源电压相同,闭合开关后消耗电功率最大的是( )
A. B.
C. D.
8.甲、乙两只普通照明白炽灯泡的铭牌如图所示,下列说法正确的是( )。
A.甲灯的实际功率为40瓦
B.当乙灯两端电压为110伏时,它的额定功率仍为60瓦
C.两灯均正常发光时,甲灯灯丝电阻较小
D.两灯均正常发光时,甲灯消耗的电能较少
9.一根电热管,把它接在220V电源上时,5min就可以把一壶水烧开,若把一根同样的电热管和它串联起来,接入220V电源上,要把同样一壶水烧开需要的时间是( )
A.2.5min B.10min C.15min D.20min
10.在图所示的电路中,电源电压和灯泡电阻都保持不变。当滑动变阻器的滑片 P 由中点向右移动时,下列判断正确的是( )
A.电流表和电压表的示数都增大,电路总功率变大
B.电流表和电压表的示数都减小,电路总功率变小
C.电流表示数减小,电压表示数变大,灯泡功率不变
D.电流表示数减小,电压表示数不变,变阻器功率变小
11.如图所示电路,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P直至灯泡正常发光。此过程中,下列不会发生的是( )
A.灯泡逐渐变亮
B.电路的总功率逐渐变大
C.电压表V1的示数从0逐渐增大到额定电压
D.电压表V2和电流表A的示数比值逐渐减小
12.如图所示,干路上的电流I恒为1A不变,滑动变阻器规格为“15Ω 1A”,小灯泡L上标有“6V 3W”字样。忽略温度对小灯泡阻值的影响,则( )
A.小灯泡L正常发光时,滑动变阻器接入电路的电阻为6Ω
B.当滑片P移到最右端时,通过小灯泡可能被烧坏
C.在滑片P从最左端向右滑动的过程中,滑动变阻器的功率一直减小
D.在滑片P向左移动过程中,并联电路消耗的总功率会增大
13.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
14.如图甲所示的电路,在滑动变阻器R2的滑片P从B向A滑动的过程中,电压表与电流表示数的变化关系如图乙所示,则下列说法中正确的是( )
A.电源电压是16V
B.当电流表的示数是0.4A时,R2接入电路的阻值是30Ω
C.R1的阻值是20Ω
D.该电路的最大电功率为7.2W
15.如图所示,电源电压18V且保持不变,电流表接“0~0.6A”量程,电压表接“0~15V“量程,灯泡上标有“6V 3W”字样,灯丝电阻保持恒定不变,要求两电表示数均不超过量程,灯泡两端电压不能超过额定电压,下列说法正确的是( )
A.滑动变阻器的滑片向左移动时,两电表的示数都将变大
B.当电流表示数为0.4A时,电压表示数为12V
C.滑动变阻器允许调节的范围是24~60Ω
D.该电路的最大功率是10.8W
二、填空题
16.学校消防通道内安装的应急灯的参数如下:“蓄电池规格6V 2400mAh”,“灯泡规格6V 3.6W”,“灯泡数量2个”。“2400mA·h”表示当工作电流为2400毫安,电池能持续供电1小时。当外接电源断开时,应急灯的2个灯泡都自动点亮,此时由蓄电池供电。该应急灯的两灯为 联状态,该应急灯(两灯)能用于应急照明的最长时间为 分钟。
17.同学家里的电能表在2月初和12月底的示数分别如图甲和乙所示,他家12月份消耗的电能是 kW·h,她家同时工作的用电器总功率不能超过 W。盘上“1600imp/(kW·h)”表示电能表所在电路每消耗1kW·h的电能,指示灯闪烁1600次。该同学想利用电能表测量家里电水壶的电功率,他应把家中的其他用电器都与电源断开,仅让电水壶工作,若他观察到电能表指示灯在2min内闪烁40次,则电水壶的实际电功率是 W。
18.小明利用标有“6V 6W”的灯泡L1和“6V 3W”的灯泡L2进行实验。
(1)当L1正常发光时,通过L1的电流为 A。
(2)如图甲所示:A、B分别为通过灯泡L1和L2中的电流随两端电压变化关系的曲线。现将两灯连入图乙所示电路中,使其中一个灯泡正常发光时,电路消耗的总功率为 W。
19.如图所示,电源电压恒为12 V。闭合开关S,当滑动变阻器的阻值为10 Ω时,电压表的示数为10 V,此时电动机正常工作,则滑动变阻器消耗的功率是 W;若电动机内部线圈的电阻为2 Ω,则通电5 min电流通过电动机内部线圈产生的热量是 J。
20.如图甲所示电路中,滑动变阻器的规格为“30Ω,1A”。闭合开关并将滑片P从一端滑到另一端的过程中,滑动变阻器的电功率与电流表示数的关系图象如图乙所示。则电源电压为 V ,滑动变阻器消耗的最大功率为 W。
21.如图所示的电路,电源电压为4.5V,小灯泡L上标有“3V1.5W”字样(忽略灯丝电阻的变化),滑动变阻器R规格为“30Ω1A”,电流表量程选择“0~0.6A”,电压表量程选择“0~3V”。闭合开关S,在不损坏电路元件情况下,电路的最大功率为 ,滑动变阻器阻值变化范围为 。
22.在如图所示的两电路中,R1、R2为定值电阻,滑动变阻器(最大阻值为R3)相同,电源电压相等且保持不变,闭合甲图中开关S1,将滑动变阻器的滑片P从最左端移到最右端,发现电流表A1的示数变为原来的;再将甲图中的滑片移到最左端、乙图中的滑片移到最右端后,闭合开关S1、S2,发现电流表A1、A2的示数为之比为1:2;此时R1、R2消耗的电功率分别是为P1、P2,则R1:R3= ,P1:P2= 。
三、实验探究题
23.小乐设计了如图甲所示电路和如下实验记录表来研究“小灯泡的亮度与电功率的关系”,电路中的电源由3节新干电池串联而成,小灯泡的额定电压为2.5V。
实验次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/ W 待填
1 2.2 0.24
2 2.5 0.26
3 2.8 0.28
(1)实验记录表除了记录电表示数和电功率外,还需要增加记录的内容是 ;
(2)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,依次测得如表所示数据,由表中数据可知小灯泡的额定功率为 W;
(3)完成上述实验后,小乐又设计了如图乙所示电路,用原来的电源和电压表测量原小灯泡的额定功率。方案如下:
①调节滑动变阻器使小灯泡正常发光;
②保持滑片位置不变,将电压表改接在定值电阻R0两端,读出电压表示数;
③计算得到小灯泡的额定功率。
现有阻值为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻,为了能测出小灯泡的额定功率,结合题中的数据分析,R0应选用 Ω的定值电阻。
24.在“测定小灯泡额定功率”的实验中,电源电压为6V,小灯泡的额定电压为3.8V。
(1)请在图甲中用笔画线代替导线,完成电路连接; .
(2)闭合开关,在将滑动变阻器的滑片从一端缓慢移到另一端的过程中,发现电压表示数U与滑片移动距离x的关系如图乙所示,电压调节非常不方便,这是由于选用了以下提供的 (填“A”或“B”)滑动变阻器。可供选用的滑动变阻器:滑动变阻器A(阻值范围0-500Ω,滑片行程10cm),滑动变阻器B(阻值范围0-50Ω,滑片行程10cm)
(3)换用另一个滑动变阻器并接通电路后,移动滑片,当电压表的示数为3.8V时,电流表的示数如图丙所示,则小灯泡额定功率为 W。
(4)小明想换用其他规格的小灯泡再做该实验,但他操作有误,在未断开开关的情况下,直接将小灯泡从灯座上拔出,那么拔出小灯泡后,电流表的示数情况是 (填“示数为零”或“有较大示数”)。
(5)实验完成后同学们在老师的提醒下结合如图丁所示的电路图进行了误差分析:因实验中实际提供的电压表内阻并非无穷大且在测量时有明显的电流通过,会造成电流表所测电流 (填“大于”“等于”或“小于”)灯泡中的实际电流,从而导致实验中灯泡额定功率的测量值 (填“大于、等于或小于”)真实值。
25.科学学习小组用图1所示电路来测量小灯泡的电功率(部分器材的规格已标明)。
(1)闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表示数很小。接下来应进行的操作是____(填字母)。
A.更换小灯泡 B.检查电压表是否断路
C.检查开关是否接触不良 D.向右移动滑动变阻器滑片
(2)小华组闭合开关进行实验,发现无论怎样调节滑动变阻器,电压表示数始终为3V,而电流表示数始终为零。已知仅导线发生故障,则图1中导线 (选填“①”、“②”或“③”以及故障名称)。
(3)小华进行六次实验,记录实验数据并在U﹣I图象中描点,得到小灯泡两端的电压与电流的关系图象如图2所示。则根据记录的数据和图象可知:
①小灯泡的额定功率为 W。
②实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为 。
A.5Ω2A B.10Ω2A C.20Ω1A D.30Ω1A
四、解答题
26.如图甲是一款可调温果汁加热器,图乙是其简化电路图,R1,R2均为加热器电阻。果汁加热器有保温档和可调温加热档,保温功率为220W;可调温加热档的可调功率范围为220W~1000W。求:
(1)若要处于保温档,开关拨到 处(选题“1”、“2”或“3”)。
(2)加热电阻R2的阻值
(3)当滑动变阻器R1的阻值调到61.6Ω时,加热器工作10分钟消耗多少电能。
27.如图甲所示为某型号室内加热器,有高温和低温两个档位。额定电压为220V,高温档和低温档的额定功率分别为2200W和1000w,简化电路如图乙所示。
(1)当开关S1、S2均闭合时,电加热器处于 (选填“高温档”或“低温档”)。
(2)求电阻丝R1的阻值。
(3)在额定电压下,使用高温档工作3h,电加热产生的热量是多少
(4)若该加热器在低温档工作时,测得消耗的实际功率为810w,则实际电压是多少
28.一般泡制咖啡包含磨咖啡豆、加热泡咖啡、保温三个阶段,图甲为多档位咖啡机,图乙是其电路结构简化图,电动机用于磨咖啡豆,、为发热电阻。铭牌上的部分参数如下表所示;
额定电压 220V
磨豆功率 110W
加热功率 1210W
保温功率 88W
产品规格 295*280*410mm
(1)若仅闭合,咖啡机的工作状态处于 阶段;
(2)的阻值是多少欧
(3)小科某次泡制咖啡,只进行了磨豆和加热,其中磨豆用时1分钟,加热用时5分钟,则本次泡制咖啡共消耗多少焦电能
29.纯电动汽车作为低碳环保的先行者,对降低碳排放有突出的贡献,我国提出了多项政策大力发展电动汽车。已知某品牌的一款电动汽车参数如下:
电动机额定功率 20千瓦 电池类型 磷酸铁锂电池
能耗 12千瓦时/百公里 电池质量 220千克
最高时速 120千米/时 电池能量密度 180瓦时/千克
(注:电池能量密度指的是单位质量电池所包含的能量。)
(1)如图电动汽车正在充电,充电过程中电动汽车的电池相当于电路中的 ;
(2)为延长电池使用寿命,通常剩余电量为25%即需充电。则该车充满电后最佳续航里程是多少公里?
(3)在额定功率下该车以最高时速行驶时产生的牵引力为多少
答案解析部分
1.【答案】C
2.【答案】B
3.【答案】B
4.【答案】B
5.【答案】C
6.【答案】B
7.【答案】C
8.【答案】B
9.【答案】B
10.【答案】D
11.【答案】C
12.【答案】B
13.【答案】D
14.【答案】C
15.【答案】C
16.【答案】并;120
17.【答案】182;8800;750
18.【答案】(1)1
(2)4
19.【答案】0.4;24
20.【答案】18;5.4
21.【答案】2.25W;3-30Ω
22.【答案】1:2;2:3
23.【答案】(1)小灯泡的亮度
(2)0.65
(3)5
24.【答案】(1)图略
(2)B
(3)1.9
(4)示数为零
(5)大于;大于
25.【答案】(1)D
(2)①断路
(3)0.75;D
26.【答案】(1)1
(2)48.4Ω
(3)2.64×105J
27.【答案】(1)高温档
(2)当开关S1闭合,S2断开时,只有R1工作,电路中的总电阻最大,电功率最小,电加热器处于低温挡;
由P=U2/R可知,电热丝R1的阻值:R1=U2/R低=(220V)2/1000W=48.4Ω
(3)由P=W/t可知,在额定电压下,使用高温挡工作3h,电加热器产生的热量:
Q=W=P高t=2200Wx3x3600s=2.376x107J
(4)由P=U2/R可知,该加热器在低温挡工作时,测得消耗的实际功率为810W,该电路的实际电压:
U实=
28.【答案】(1)保温
(2)解:R1=U2/P热=(220v)2/1210w=40Ω
(3)解:磨豆耗能:W1=P1t1=110w*60s=6600J
加热耗能:W2=P2t2=1210w*300s=363000J
总耗能:W总=W1+W2=369600J
29.【答案】(1)用电器
(2)解:W=180瓦时/千克x220千克39600瓦时
39600瓦时×75%=29700瓦时=29.7千瓦时
29.7千瓦时÷12千瓦时/百公里=247.5公里
答:该车充满电后最佳续航里程是247.5公里。
(3)解:v=120km/h=100/3m/s
F=P/v=20000W/100/3m/s=600N
答:产生的牵引力为600N。
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