第十六章 电流做功与电功率
(40分钟 100分)
一、选择题(本题共10小题,共32分。第1～8题只有一个选项符合要求,每题3分;第9、10题至少有两项符合要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1(2024·龙岩期中)物理量的单位常用科学家名字命名,以下物理学家中,其名字被命名为电功单位的是(B)
A.安培 B.焦耳 C.伏特 D.欧姆
2康晴利用电能表测某家用电器的电功率。当电路中只有这个用电器工作时,测得在30 min内消耗电能0.6 kW·h,这个用电器可能是 (A)
A.空调器 B.电冰箱 C.电视机 D.白炽灯
3额定电压相同的电热水壶甲、乙,额定功率分别为1 600 W、1 000 W,它们都正常工作时,下列说法中正确的是 (B)
A.甲电热水壶两端的电压较高
B.电流通过甲电热水壶做功较快
C.通过两个电热水壶的电流相等
D.相同时间内两个电热水壶消耗的电能一样多
4(2023·北京中考)如图是两个定值电阻R1、R2的内部结构图,R1、R2所用电阻丝(涂有绝缘漆)粗细均匀、材料相同,分别缠绕在相同的圆柱形绝缘棒上,圈数分别为43圈和33圈,R1的电阻丝比R2的电阻丝细。将R1、R2并联在电路中工作一段时间,下列说法正确的是 (D)
A.通过R1的电流等于通过R2的电流
B.R1两端的电压大于R2两端的电压
C.R1的电功率大于R2的电功率
D.R1消耗的电能小于R2消耗的电能
5
(2023·兰州中考)小明设计的质量测量仪如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S后,下列说法中正确的是 (B)
A.不放重物时,小灯泡L的亮度最暗
B.与电流表相比,用电压表的示数表示重物的质量,更符合人们的思维习惯
C.重物的质量越大,电流表示数越小,电压表示数也越小
D.重物的质量越小,电路消耗的总功率越小
6
如图所示是额定电压为3 V的小灯泡的I-U变化关系图像。根据图像,下列关于小灯泡的一些物理量分析正确的是 (D)
A.此过程中电流与电压成正比
B.此过程中小灯泡电阻保持不变
C.额定电流是0.3 A
D.额定功率是1.5 W
7(2023·绍兴中考)科学兴趣小组开展“制作可调式电热水壶”的活动。设计电路时要求满足:闭合开关后,顺时针调节变阻器的旋钮滑片P时,通过发热体的电流增大,产热加快;同时反映发热体功率高低的显示仪(电压表)示数增大。下列设计符合要求的是 (C)
8(2024·新乡期末)随着科技的发展,新能源汽车逐渐成为汽车市场的主流。如图是用充电桩为某新能源汽车充电的情景。已知将该汽车的电池充满电所需要的电能为44 kW·h,表中为该充电桩的部分参数。若在正常电压下充电且不计充电过程中的能量损耗,下列说法正确的是 (D)
表 充电桩的部分参数
输入电压 220 V
输出电压 220 V
输出电流 20 A
A.充电桩对汽车的电池充电时,将化学能转化为电能
B.充电桩为汽车的电池充电时,汽车的电池相当于电源
C.该充电桩的输出功率为44 kW
D.将该新能源汽车的电池充满最多需要10 h
9(2023·龙东地区中考改编) 标有“6 V 3 W”和“6 V 6 W”的灯L1和L2(假设两灯灯丝电阻不变),若将它们串联在某电源上,使其中一个灯正常发光时,下列说法正确的是 ( B、D )
A.通过灯L1和L2的电流之比为1∶2
B.灯L1和L2两端的电压之比为2∶1
C.灯L2和L1的发光亮度相同
D.能够正常发光的灯应是灯L1
10
(2023·荆州中考改编)如图甲所示的电路中,电源电压恒定,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P从最右端滑至灯泡正常发光的位置,两电压表示数与电流表示数变化的关系图像如图乙所示,则下列说法正确的是 ( A、D )
A.a曲线表示电压表V2示数与电流表示数变化的关系图像
B.电源电压为8 V
C.灯泡正常发光时滑动变阻器连入电路的阻值为40 Ω
D.灯泡的额定功率为3.5 W
二、填空题(本题共4小题,每空2分,共16分)
11(2023·齐齐哈尔中考)将电能输送到几百千米之外的用户,在输电线上会有能量的损耗,这主要是电流的 热 效应引起的。某段输电线路的总电阻为0.5 Ω,输送电流为100 A,每输电1 min这段线路便会损耗 3×105 J的电能。
12(2023·达州中考)小明家的电能表面板如图所示,图中电能表的示数为 219.6 kW·h,家里新添置一台空调并接入该电能表中,让其单独工作5 min,电能表的指示灯闪烁了320次,则该空调的实际电功率为 1 200 W。
13(2023·吉林中考)如图是某电饭锅内部电路简图。S断开时,电路中的电流是0.5 A,通电1 min后,电路中消耗的电能是 6.6×103 J;S闭合后,电路中消耗的总功率将 变大 。
14(2023·重庆中考)如图所示,电源电压恒定,L标有“2 V 0.3 A”字样,R1=20 Ω,滑动变阻器R2规格为“60 Ω 1 A”,电流表量程为0～0.6 A,电压表量程为0～3 V。只闭合开关S2时,电压表示数为2 V,则电源电压为 8 V;闭合开关S1、S2和S3,在电表量程允许范围内,R2的最大功率为 1.6 W。
三、作图题(本题共2小题,每小题2分,共4分)
15如图是测量小灯泡(2.5 V,0.3 A)电功率的电路,请你把实物电路连接完整,要求:向右移动滑动变阻器的滑片电阻变大。
答:
16(2024·焦作模考)现有两根“220 V 400 W”的电热管R,开关及导线,如图所示,要求电路的功率为200 W,设计恒温电路,完成电路连接。
答:
四、实验探究题(本题共3小题,第17题12分,第18题10分,第19题12分,共34分)
17(2021·烟台期中)在测量小灯泡额定功率的实验中,电源电压为6 V,现有一个额定电压为2.5 V,电阻大约为10 Ω的小灯泡,实验电路如图。
实验次数 电压/V 电流/A 电功率/W 平均电功率/W
1 1.5 0.15 0.225 0.46
2 2.5 0.20 0.5
3 3.0 0.22 0.66
(1)实验室里有规格为甲“10 Ω 1 A”和乙“50 Ω 1 A”的滑动变阻器,为了完成该实验,你认为应该选择 乙 (选填“甲”或“乙”)滑动变阻器。
(2)在实验器材选择无误,电路连接正确的情况下,闭合开关,电压表和电流表都有示数,小灯泡不亮,其原因是 滑动变阻器连入电路的电阻较大 。调整电路正常后,在调节滑动变阻器的过程中,灯泡突然熄灭,电流表示数突然变为0,电压表的指针偏转超过最大刻度,你判断故障可能是 灯泡断路 。
(3)改变滑动变阻器滑片的位置,记录下不同时刻的电压值和电流值,并计算出小灯泡在不同电压下的电功率,数据处理表格如下所示,其中有一处是不恰当的,这一处是 平均电功率 ,错误的原因是什么 灯在额定电压下的功率为额定功率,不同电压下灯的功率不同 。
(4)请根据实验数据绘出的小灯泡的I-U图像,计算出小灯泡的额定功率是 0.5 W。
18(2023·济宁中考)电流做的功跟电压、电流和通电时间三个因素都有关。小明想通过实验验证电功跟电压的关系,选用的器材如图所示。其中甲、乙两玻璃瓶内装有初始温度相同、等质量的煤油,两电阻丝阻值不同(R1>R2)。
(1)将两根电阻丝串联后接入电路中,可控制 电流 和 通电时间 相等;
(2)通电一段时间后,通过观察 煤油升高的温度 来比较电流做功多少;
(3)通过实验发现:在相同时间内,电流通过电阻丝 R1 (选填“R1”或“R2”)做的功多;
(4)若R1两端的电压为3 V,电路中的电流为0.4 A,则10 s内电流通过R1做的功为 12 J。
19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 热传递 的方式传递给火柴头;
②电阻丝产生的热量与通电时间 有关 (选填“有关”或“无关”);
(2)探究猜想B时,如图所示,将10 Ω和20 Ω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 (选填“能”或“不能”)判断该电阻丝产生的热量多;
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 C (填字母序号)
A.20 Ω 30 Ω B.15 Ω 15 Ω C.5 Ω 25 Ω
(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的电压不同,那么“电流通过导体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 不能 (选填“能”或“不能”) 请你说明理由 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 。
五、综合应用题(本题共2小题,第20题6分,第21题8分,共14分)
20(2023·贵州中考)如图所示电路,电源电压恒为3 V。闭合开关S,电流表的示数为0.5 A,干路电流I=1.5 A,设灯丝电阻不变,求:
(1)通过灯L1的电流I1。
解:(1)由图可知,闭合S后,灯泡L1和L2并联,电流表测量通过L2的电流,
根据并联电路的电流特点可知,通过L1的电流I1=I-I2=1.5 A-0.5 A=1 A; (2分)
(2)灯L1消耗的电功率P1。
解: (2)根据并联电路的电压特点可知,灯泡L1与L2的电压相等,
都等于电源电压,即U1=U2=U=3 V,
灯L1消耗的电功率P1=U1I1=3 V×1 A=3 W; (2分)
(3)灯L2的阻值R2。
解: (3)由I=可知,灯L2的阻值:R2===6 Ω。 (2分)
21厨艺最讲究“火候”二字。如图甲所示的智能蛋糕机就是通过智能化技术控制制作时间和温度,从而制作出口感好、营养价值高的蛋糕。该蛋糕机的电路简图如图乙所示,其中R1、R2均为发热电阻(假定电阻不随温度变化),部分参数如表所示。求:
额定电压/ V 220
额定功率/W 高温1 100
中温880
低温
(1)当开关S1断开,单刀多掷开关S2打到3时,蛋糕机处于 低温 (选填“高温”“中温”或“低温”)挡;
(2)该蛋糕机以高温挡正常工作时,10分钟产生的热量;
解:(2)蛋糕机在工作过程中将电能完全转化为了内能,所以蛋糕机以高温挡正常工作10 min产生的热量为Q=W=Pt=1 100 W×10×60 s=6.6×105 J (1分)
(3)该蛋糕机正常工作时R2的电阻值;
解: (3)由题意可知,当S2打到2时,R1、R2并联接入电路,电路中的总电阻最小,电路中的总电流最大,此时为高温挡;当S2打到1时,R1单独接入电路,电路中的总电阻较小,电路中的电流较大,此时为中温挡。
当R1单独接入电路中时,电源电压为U=220 V
电路中的电功率为P中=880 W
根据电功率公式P=UI可知,中温挡时电路中通过R1的电流为I1===4 A
(1分)
根据公式R=可得R1===55 Ω (1分)
当R1、R2并联接入电路中时,因为电源电压不变,根据并联电路中电流的规律可知
I总=I1+I2
此时为高温挡,根据公式P=UI可知I总===5 A
所以通过电阻R2电流I2= I总-I1=5 A-4 A=1 A (1分)
根据公式R=可得,电阻R2的阻值为R2===220 Ω (1分)
(4)该蛋糕机低温挡的额定功率。
解: (4)当电阻R1、R2串联接入电路时,电路中的总电阻
R总= R1+R2=55 Ω+220 Ω=275 Ω
电路中的电流为I===0.8 A (1分)
根据电功率公式P=UI可知,电路的总功率为P=UI=220 V×0.8 A=176 W
所以低温挡的额定功率为176 W。 (1分)第十六章 电流做功与电功率
(40分钟 100分)
一、选择题(本题共10小题,共32分。第1～8题只有一个选项符合要求,每题3分;第9、10题至少有两项符合要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1(2024·龙岩期中)物理量的单位常用科学家名字命名,以下物理学家中,其名字被命名为电功单位的是( )
A.安培 B.焦耳 C.伏特 D.欧姆
2康晴利用电能表测某家用电器的电功率。当电路中只有这个用电器工作时,测得在30 min内消耗电能0.6 kW·h,这个用电器可能是 ( )
A.空调器 B.电冰箱 C.电视机 D.白炽灯
3额定电压相同的电热水壶甲、乙,额定功率分别为1 600 W、1 000 W,它们都正常工作时,下列说法中正确的是 ( )
A.甲电热水壶两端的电压较高
B.电流通过甲电热水壶做功较快
C.通过两个电热水壶的电流相等
D.相同时间内两个电热水壶消耗的电能一样多
4(2023·北京中考)如图是两个定值电阻R1、R2的内部结构图,R1、R2所用电阻丝(涂有绝缘漆)粗细均匀、材料相同,分别缠绕在相同的圆柱形绝缘棒上,圈数分别为43圈和33圈,R1的电阻丝比R2的电阻丝细。将R1、R2并联在电路中工作一段时间,下列说法正确的是 ( )
A.通过R1的电流等于通过R2的电流
B.R1两端的电压大于R2两端的电压
C.R1的电功率大于R2的电功率
D.R1消耗的电能小于R2消耗的电能
5
(2023·兰州中考)小明设计的质量测量仪如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S后,下列说法中正确的是 ( )
A.不放重物时,小灯泡L的亮度最暗
B.与电流表相比,用电压表的示数表示重物的质量,更符合人们的思维习惯
C.重物的质量越大,电流表示数越小,电压表示数也越小
D.重物的质量越小,电路消耗的总功率越小
6
如图所示是额定电压为3 V的小灯泡的I-U变化关系图像。根据图像,下列关于小灯泡的一些物理量分析正确的是 ( )
A.此过程中电流与电压成正比
B.此过程中小灯泡电阻保持不变
C.额定电流是0.3 A
D.额定功率是1.5 W
7(2023·绍兴中考)科学兴趣小组开展“制作可调式电热水壶”的活动。设计电路时要求满足:闭合开关后,顺时针调节变阻器的旋钮滑片P时,通过发热体的电流增大,产热加快;同时反映发热体功率高低的显示仪(电压表)示数增大。下列设计符合要求的是 ( )
8(2024·新乡期末)随着科技的发展,新能源汽车逐渐成为汽车市场的主流。如图是用充电桩为某新能源汽车充电的情景。已知将该汽车的电池充满电所需要的电能为44 kW·h,表中为该充电桩的部分参数。若在正常电压下充电且不计充电过程中的能量损耗,下列说法正确的是 ( )
表 充电桩的部分参数
输入电压 220 V
输出电压 220 V
输出电流 20 A
A.充电桩对汽车的电池充电时,将化学能转化为电能
B.充电桩为汽车的电池充电时,汽车的电池相当于电源
C.该充电桩的输出功率为44 kW
D.将该新能源汽车的电池充满最多需要10 h
9(2023·龙东地区中考改编) 标有“6 V 3 W”和“6 V 6 W”的灯L1和L2(假设两灯灯丝电阻不变),若将它们串联在某电源上,使其中一个灯正常发光时,下列说法正确的是 ( B、D )
A.通过灯L1和L2的电流之比为1∶2
B.灯L1和L2两端的电压之比为2∶1
C.灯L2和L1的发光亮度相同
D.能够正常发光的灯应是灯L1
10
(2023·荆州中考改编)如图甲所示的电路中,电源电压恒定,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P从最右端滑至灯泡正常发光的位置,两电压表示数与电流表示数变化的关系图像如图乙所示,则下列说法正确的是 ( A、D )
A.a曲线表示电压表V2示数与电流表示数变化的关系图像
B.电源电压为8 V
C.灯泡正常发光时滑动变阻器连入电路的阻值为40 Ω
D.灯泡的额定功率为3.5 W
二、填空题(本题共4小题,每空2分,共16分)
11(2023·齐齐哈尔中考)将电能输送到几百千米之外的用户,在输电线上会有能量的损耗,这主要是电流的 效应引起的。某段输电线路的总电阻为0.5 Ω,输送电流为100 A,每输电1 min这段线路便会损耗 J的电能。
12(2023·达州中考)小明家的电能表面板如图所示,图中电能表的示数为 kW·h,家里新添置一台空调并接入该电能表中,让其单独工作5 min,电能表的指示灯闪烁了320次,则该空调的实际电功率为 W。
13(2023·吉林中考)如图是某电饭锅内部电路简图。S断开时,电路中的电流是0.5 A,通电1 min后,电路中消耗的电能是 J;S闭合后,电路中消耗的总功率将 。
14(2023·重庆中考)如图所示,电源电压恒定,L标有“2 V 0.3 A”字样,R1=20 Ω,滑动变阻器R2规格为“60 Ω 1 A”,电流表量程为0～0.6 A,电压表量程为0～3 V。只闭合开关S2时,电压表示数为2 V,则电源电压为 V;闭合开关S1、S2和S3,在电表量程允许范围内,R2的最大功率为 W。
三、作图题(本题共2小题,每小题2分,共4分)
15如图是测量小灯泡(2.5 V,0.3 A)电功率的电路,请你把实物电路连接完整,要求:向右移动滑动变阻器的滑片电阻变大。
16(2024·焦作模考)现有两根“220 V 400 W”的电热管R,开关及导线,如图所示,要求电路的功率为200 W,设计恒温电路,完成电路连接。
四、实验探究题(本题共3小题,第17题12分,第18题10分,第19题12分,共34分)
17(2021·烟台期中)在测量小灯泡额定功率的实验中,电源电压为6 V,现有一个额定电压为2.5 V,电阻大约为10 Ω的小灯泡,实验电路如图。
实验次数 电压/V 电流/A 电功率/W 平均电功率/W
1 1.5 0.15 0.225 0.46
2 2.5 0.20 0.5
3 3.0 0.22 0.66
(1)实验室里有规格为甲“10 Ω 1 A”和乙“50 Ω 1 A”的滑动变阻器,为了完成该实验,你认为应该选择 (选填“甲”或“乙”)滑动变阻器。
(2)在实验器材选择无误,电路连接正确的情况下,闭合开关,电压表和电流表都有示数,小灯泡不亮,其原因是 。调整电路正常后,在调节滑动变阻器的过程中,灯泡突然熄灭,电流表示数突然变为0,电压表的指针偏转超过最大刻度,你判断故障可能是 。
(3)改变滑动变阻器滑片的位置,记录下不同时刻的电压值和电流值,并计算出小灯泡在不同电压下的电功率,数据处理表格如下所示,其中有一处是不恰当的,这一处是 ,错误的原因是什么 。
(4)请根据实验数据绘出的小灯泡的I-U图像,计算出小灯泡的额定功率是 W。
18(2023·济宁中考)电流做的功跟电压、电流和通电时间三个因素都有关。小明想通过实验验证电功跟电压的关系,选用的器材如图所示。其中甲、乙两玻璃瓶内装有初始温度相同、等质量的煤油,两电阻丝阻值不同(R1>R2)。
(1)将两根电阻丝串联后接入电路中,可控制 和 相等;
(2)通电一段时间后,通过观察 来比较电流做功多少;
(3)通过实验发现:在相同时间内,电流通过电阻丝 (选填“R1”或“R2”)做的功多;
(4)若R1两端的电压为3 V,电路中的电流为0.4 A,则10 s内电流通过R1做的功为 J。
19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10 Ω和20 Ω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 (选填“能”或“不能”)判断该电阻丝产生的热量多;
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.20 Ω 30 Ω B.15 Ω 15 Ω C.5 Ω 25 Ω
(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的电压不同,那么“电流通过导体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 (选填“能”或“不能”) 请你说明理由 。
五、综合应用题(本题共2小题,第20题6分,第21题8分,共14分)
20(2023·贵州中考)如图所示电路,电源电压恒为3 V。闭合开关S,电流表的示数为0.5 A,干路电流I=1.5 A,设灯丝电阻不变,求:
(1)通过灯L1的电流I1。
(2)灯L1消耗的电功率P1。
(3)灯L2的阻值R2。
21厨艺最讲究“火候”二字。如图甲所示的智能蛋糕机就是通过智能化技术控制制作时间和温度,从而制作出口感好、营养价值高的蛋糕。该蛋糕机的电路简图如图乙所示,其中R1、R2均为发热电阻(假定电阻不随温度变化),部分参数如表所示。求:
额定电压/ V 220
额定功率/W 高温1 100
中温880
低温
(1)当开关S1断开,单刀多掷开关S2打到3时,蛋糕机处于 (选填“高温”“中温”或“低温”)挡;
(2)该蛋糕机以高温挡正常工作时,10分钟产生的热量;
(3)该蛋糕机正常工作时R2的电阻值;
(4)该蛋糕机低温挡的额定功率。
