3.6 电能 同步练习（含解析）

3.6 电能 同步练习
、选择题
下列有关家庭电路的说法正确的是（　　）
A．家庭电路中的插座应与用电器串联
B．家庭电路的电压对于人体是安全的
C．测电笔辨别零线与火线时，手不能接触笔尾金属体
D．电能表用来测量用户消耗的电能
智能手机耗电达到一定量时，会提示用户采用“省电模式”，在这种模式下，可延长电池的供电时间，原因是（　　）
A．降低了电池的输出电压 B．减小了电池的输出功率
C．减小了电子线路的电阻 D．增大了电池的输出电流
电视机后盖处的铭牌上标有“220V 150W"字样 ，这表示(　　) 。
A．电视机的功率总是150瓦
B．电视机的额定功率是150瓦
C．电视机两端的电压总是220伏
D．电视机只能在220伏的电压下工作
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
小乐认为电流通过导体时产生的热量可能与通过导体的电流、导体电阻和通电时间有关。她用如图所示实验装置进行探究，接入的三根电阻丝规格相同（阻值为5Ω）；两个相同的空气盒各自连接一个相同的U形管，两U形管装有同种液体并封闭等量的空气，且两U形管内的各液面相平。则该实验（　　）
A．通电后能观察到管②中的液面比管①中的液面升得更快
B．可探究导体产生的热量与导体电阻的关系
C．无法探究导体产生的热量与通电时间的关系
D．运用了控制变量法和转换法
研究电功率与电压、电流的关系时,连接了如图所示电路进行实验。下列关于该实验的说法,不合理的是(　　)
A．该电路所示实验研究电功率与电压的关系
B．该实验能得出电流相同时，电功率与电压成正比
C．小灯泡电功率的大小通过灯泡的亮度来比较
D．该实验选择的两个小灯泡灯丝的电阻不同
如图为探究“焦耳定律"的实验装置，将容器中的5Ω和10Ω电阻丝串联在电路中，两个透明容器中密封着等量的空气，初始时甲、乙U形管中液面高度相同。下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关，一段时间后，比较U形管中液面高度差，甲的比乙小
B．闭合开关后，通过5Ω电阻丝的电流大于通过10Ω电阻丝的电流
C．闭合开关后，要使液面上升更快，应将滑动变阻器滑片P向左移动
D．该实验装置用于探究“通电导体产生的电热与电流的关系”
小金用如图所示电路研究电流产生的热量与哪些因素有关，他将电热丝R1、R2涂上一种红色温变油墨，当温度达到80℃时，该油墨会变成无色，以下选项错误的是(　　)
A．通电后油墨升温变色是由于电流的热效应
B．R1、R2应选择同种材料制成的阻值不同的电阻
C．若要使变色时间提前，应将滑动变阻器滑片P往右移
D．该实验可研究电流产生的热量与通电时间的关系
由电功率公式P=I2R可知，导体中的电流一定时，导体的电功率P与导体的电阻R之间的关系图象是（　　）
A． B．C． D．
如图甲所示的电路中，电源电压为8V恒定不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，闭合开关S后，在滑片P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，根据图像信息可知，下列判断正确的是（　　）
A．R0的阻值是10Ω B．R0的最小功率是0.4W
C．电路的最大总功率是3.2W D．滑动变阻器的最大阻值是14Ω
、填空题
如图所示是小明家的电子式电能表，此时电能表显示的示数为318.6kW·h，表盘上标有“3200imp／(kW·h)”，若小明关闭其他所有的用电器，只接通一只“220V 100W'’的电灯，使其正常工作1h，则电灯消耗的电能是　 　kW·h，电能表的指示灯闪烁　 　次。
如图装置，在两相同烧瓶内装满等质量，初温相同的煤油，瓶塞上各插入一根温度计，瓶内装入粗细、材料相同电阻丝R1和R2，R1长度大于 R2。闭合开关，经过一段时间t1后，甲温度计升高温度T甲　 　（选填“大于”或“小于”）乙温度计升高温度T乙。断开开关，当两温度计示数回到初始温度后，向右移动滑片，再闭合 开关，此时甲温度计升高温度T 甲所需时间为 t2，则 t1　 　t2（选填“大于”或“小于”）。
如图甲是一种新型插座，它能即时显示接在该插座时的用电器的工作电压和所耗电费等信息（插座本身消耗电能由内部电池提供）。小明将装有质量为2.4Kg、初温为10℃水的电水壶插在该插座上，当水烧开至100℃时，屏幕显示数据变化如下表所示。这段时间内电水表消耗的电能为　 　J.电水壶烧水的效率为　 　，小明家的电能表如图乙所示，则此时电能表的转盘转了　 　转。[电费单价：0.5元/（kW·h）：C水=4.2×103J/（kg·℃）]
、实验探究题
某同学做”测定小灯泡的电功率”实验，所用器材齐全且完好，待测小灯泡标有“2.5V”字样，电源的电压有2V和4V两档，滑动变阻器有“5 2A”、“10 1A”两个可选。
（1）如图为部分已连接的实物电路图，请补充连接成完整的电路图。
（2）当小灯泡正常发光时，他观察到电流表的示数如上如图所示，请判断其所选滑动变阻器的规格是　 　。
、解答题
智能洁具（智能马桶、全自动洗碗机、智能浴缸等），具有温水洗净、暖风烘干、杀菌等功能，已进入百姓家庭。
（1）某智能洁具的电路中，温水洗净功能中的电热丝与暖风干燥功能中的电动机能独立工作，则它们是　 　（选填“串联”或“并联”）连接的。
（2）如图为智能洁具的温控装置原理图。R1是滑动变阻器，R2是热敏电阻，其阻值温度升高而减小。当R1两端电压U1增大到一定值时，控制电路将切断加热电路实现对水温的控制。
①为使控制水温的预设值升高，应怎样调节电源电压， 并说明理由。
②若电源电压设定为10伏， R1接入电路的阻值为6欧时，R2的电功率为4瓦，此时加热电路恰好被切断。若预设的水温相对较高，则控制电压U1是是多少伏。
3.6 电能 同步练习答案解析
、选择题
D
【解析】根据对家庭电路连接以及安全用电的常识分析。
A．家庭电路中的插座应与用电器并联，故A错误；
B.家庭电路的电压为220V，而人体的安全电压不高于36V，则对人体是十分危险的，故B错误；
C.测电笔辨别零线与火线时，手必须接触笔尾金属体，故C错误；
D.电能表用来测量用户消耗的电能，故D正确。
故选D。
B
【解析】电功率等于电流的大小和电压的乘积。
省电模式电流减小，那么输出功率也就减小，所以能够延长供电时间，而电压和电阻是不变的，
故答案为：B
B
【解析】用电器铭牌上的电压为额定低压，功率为额定功率，据此分析判断。
电视机后盖处的铭牌上标有“220V 150W"字样 ，这表示该电视机的额定电压为220V，额定功率为150W，故B正确，而A．C、D错误。
故选B。
B
【解析】 实际功率是描述用电设备在实际用电过程中单位时间内所消耗的能量。 对于同一个用电器来说，铭牌上所刻的电压即为这个用电器的额定电压，当这个用电器在此电压下工作时，所得到的功率是额定功率。 此时实际功率在数值上等于额定功率的值。
A． 甲灯的额定功率为40瓦，A错误；
B.额定功率是指灯泡在正常工作时的功率； 当乙灯两端电压为110伏时，它的额定功率仍为60瓦 ，B正确；
C. 两灯均正常发光时，根据公式R=U2/P ，甲灯灯丝电阻较大，C错误．
D. 两灯均正常发光时，相同的时间下，甲灯消耗的电能（W=Pt ）较少，D错误；
故答案为：B。
D
【解析】（1）哪个电阻产生的热量多，哪边的液面上升的就越快，根据焦耳定律Q=I2Rt比较即可；
（2）（3）根据控制变量法的要求分析；
（4）探究一个因素对物理量的影响时，必须控制其它因素相同，这就是控制变量法。物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。
A．①中的电阻在干路上，而②中的电阻在支路上，根据并联电路的电流特点可知，通过左边电阻的电流大于右边电阻的电流。根据焦耳定律Q=I2Rt可知，左边电阻产生的热量大于右边电阻产生的热量，则管①中的液面上升的快，故A错误；
B.探究导体产生的热量与导体电阻的关系时，必须控制电流和时间相同而改变电阻，而题目中电阻的大小相同，因此无法达到目的，故B错误；
C.探究导体产生的热量与通电时间的关系时，必须控制电阻和电流相同，而改变通电时间，只需选取左边的电阻即可完成实验，故C错误；
D.根据上面的分析可知，本实验使用了控制变量法。电流产生的热量无法直接进行比较，将其转化为U形管中液面的高低变化，则使用了转化法，故D正确。
故选D。
B
【解析】（1）根据公式P=UI可知，电功率与电压和电流有关，探究电功率与电压的关系要保证电流相同；
（2）实验中电功率的具体数值无法测得，因此无法得到电功率和电压的定量关系；
（3）灯泡越亮，它的电功率越大，因此亮度是灯泡实际功率大小的反映；
（4）根据欧姆定律判断灯泡灯丝电阻的大小即可。
A．两个灯泡串联，通过它们的电流相等，但它们两端的电压不等，因此该电路所示实验能研究电功率与电压的关系，故A正确不合题意；
B.由于灯泡的电功率的具体数值无法测出，因此本实验只能得到电功率与电压的定性关系，不能得到定量关系，故B错误符合题意；
C.小灯泡电功率的大小通过灯泡的亮度来比较，亮度越大，它的电功率就越大，故C正确不合题意；
D.两个灯泡的电流相等，当电压不等，根据欧姆定律可知，两个小灯泡的灯丝电阻不同，故D正确不合题意。
故选B。
A
【解析】（1）根据Q=I2Rt比较二者产生的热量，哪个产生的热量多，哪侧液面就高；
（2）根据串联电路的电流规律判断；
（3）根据变阻器的使用方法判断；
（4）根据控制变量法的要求判断。
AB.根据图片可知，5Ω和10Ω的电阻丝串联，则通过它们的电流相等。根据Q=I2Rt可知，10Ω的电阻丝产生的热量多，则乙的U型管两侧液面高度差更大，故A正确，B错误；
C.要使液面升高更快，就要增大通过电阻丝的电流，即减小变阻器的阻值，那么滑片应该向右移动，故C错误；
D.探究通电导体产生的热量与电流的关系时，必须控制电阻相同而改变电流，而题目中两个电阻阻值不同，故D错误。
故选A．
C
【解析】根据Q=I2Rt可知，电流通过导体产生的热量与电流、时间和电阻大小有关，根据控制变量法的要求分析判断。
通电后油墨升温变色是由于电流的热效应，故A正确不合题意；
根据图片可知，两个电阻串联，则通过它们的电流和通电时间相同，那么只能是探究电流产生的热量与电阻大小的关系。既然探究电流产生的热量与电阻的关系，那么两个电阻的阻值应该不同，故B正确不合题意；
要使变色时间提前，那么就要增大电阻产生的热量，即增大通过它们的电流，减小总电阻，那么变阻器的滑片应该想左滑动，故C错误符合题意。
只观察其中一个电阻，它的阻值和电流相同，当时间足够长时，红色油墨才会变色，这可以探究电流产生的热量与通电时间的关系，故D正确不合题意。
故选C。
C
【解析】电流I一定，I2一定，由P=I2R可知P与R成正比，分析各图象，找出符合要求的图象。
电流I一定，I2一定，由P=I2R可知P与R成正比，P-R图象是正比例函数图象，故C正确。
故答案为：C
C
【解析】（4）当滑动变阻器接入电路的电阻为0时，电路为R0的简单电路，电路中的电流最大，根据乙图读出此时的电流，根据欧姆定律表示出电源的电压；当滑动变阻器接入电路的电阻最大时，电路中的电流最小，根据图象读出此时电路中的电流和R两端的最大电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值；
（1）根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源的电压，利用电源的电压不变得出等式即可求出R0的阻值；
（3）根据P=UI求出电路最大的总电功率；
（2）根据P0最小=I最小2R0计算消耗电功率的最小值。
当滑动变阻器接入电路的电阻为0时，电路为R0的简单电路，电路中的电流最大，
由乙图可知，电路中的最大电流I大=0.4A，
电源电压：U=I大R0=0.4A×R0------------①
当滑动变阻器接入电路的电阻最大时，电路中的电流最小，
由乙图可知，电路中的最小电流I最小=0.05A，R两端的电压UR=7V，
则滑动变阻器的最大阻值：
，故D错误；
电源电压：U=I最小R0+UR=0.05A×R0+7V--------②，
①②联立解得：R0=20Ω，故A错误；
已知电源电压U=8V，
则电路的最大总功率：P最大=UI最大=8V×0.4A=3.2W，故C正确；
R0的最小功率：P0最小=I最小2R0=（0.05A）2×20Ω=0.05W，故B错误。
故选C。
、填空题
0.1；320
【解析】（1）已知灯泡的功率和时间根据公式W=Pt计算它消耗的电能；
（2）电能表指示灯的闪烁次数与消耗的电能成正比 ，即： 。
（1）电灯消耗的电能为：W=Pt=0.1kW×1h=0.1kW·h；
（2）根据公式 得到：
；
解得：n=320次。
大于；小于
【解析】（1）同种材料的电阻与它的长度成正比，即长度越大，电阻越大；
（2）根据焦耳定律可知，当电流与时间相同时，电流产生的热量与电阻成正比；
（3）当电阻变化时，电流就发生变化，根据公式可知，电阻的功率就会相应变化；如果产生相同的热量，根据公式可知，通电时间就会相应变化。
粗细、材料相同电阻丝R1和R2，它们的电阻：；
因为两个电阻串联，所以通过它们的电流相等；
根据公式可知，当I和t相同时，因为，所以，
那么甲温度计升高的温度大于乙温度计升高的温度。
向右移动滑片，变阻器的阻值变大，电路的电流变小，
根据公式可知，电阻的功率变小；
根据公式可知，产生相同热量需要的时间变长，即：。
故答案为：大于；小于
1.08×106；84％；900
【解析】（1）首先根据计算出消耗的电能，然后根据计算出烧水需要的热量，最后根据计算电水壶烧水的效率；
（2）已知实际消耗的电能根据计算电能表的转数。
（1）这段时间内电费为0.15元，
那么消耗的电能为：；
烧水需要的热量为：；
电水壶的效率：；
此时电能表的转盘转的圈数为：。
故答案为：；84%；900
、实验探究题
（1）
（2）10Ω 1A
【解析】（1）在测量电功率的实验中，电流表、滑动变阻器应与用电器串联在一起，电压表测用电器两端的电压；
（2）根据电流表选用的量程和分度值读出此时电路中的电流，灯泡的额定电压已知，据此还可以知道，电源电压应为4V，根据串联电路电压的特点可知滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律的变形公式可求出滑动变阻器的电阻大小。
（1）在测量电功率的实验中，电压表测用电器两端的电压，即电压表与小灯泡并联在一起，根据小灯泡的额定电压可知，电压表选用0~3V量程，如图：
；
（2）电流表选用0~0.6A量程，分度值为0.02A，此时电流表的示数为I＝0.2A，
电源电压必须不小于小灯泡的额定电压，即电源电压为4V，
滑动变阻器两端的电压U滑＝U－UL＝4V－2.5V＝1.5V，
此时滑动变阻器的阻值，
所以滑动变阻器应选用“10Ω 1A”的规格。
故答案为：（1）见解答；（2）10Ω 1A．
、解答题
（1）并联
（2）①适当减小电源电压，当设定的温度升高时，则热敏电阻的阻值减小，要保持电阻R1的电压不变，则必须保持电路中的电流不变，因而必须减小电源电压；
②当R1=6Ω时的电压U1，电路中的电流为I= ，
热敏电阻的电压U2=U-U1=10伏-U1
电功率P=U2I，则有4瓦=（10伏-U1）× ，
解得U1=4伏或U1=6伏，
由于要使得水温度较高，则R2的电阻较小，电路中的电流较大，则必须使得U1较大，设计为6伏。
【解析】（1）如果两个用电器相互影响，那么它们串联；如果它们不相互影响，那么它们并联；
（2）①当设定温度升高时，热敏电阻R2的阻值会更小，电路里的电流会更大，R1两端的电压会变大；为了保证加热电路继续工作，需保证电流不变，根据 判断即可；
②当 时，电路中的电路为 ,这时热敏电阻的电压为： ；根据公式 列出方程计算即可。
（1）温水洗净功能中的电热丝与暖风干燥功能中的电动机能独立工作，说明它们不相互影响，则它们是并联的；
（2） 为使控制水温的预设值升高，应适当减小电源电压，因为 当设定的温度升高时，则热敏电阻的阻值减小，要保持电阻R1的电压不变，则必须保持电路中的电流不变，因而必须减小电源电压；
（3）当R1=6Ω时的电压U1，电路中的电流为 ，
热敏电阻的电压 ;
电功率 ，则有 ，
解得： 或 ，
由于要使得水温度较高，则R2的电阻较小，电路中的电流较大，则必须使得U1较大，设计为6V。
故答案为：（1）并联；（2）①适当减小电源电压，当设定的温度升高时，则热敏电阻的阻值减小，要保持电阻R1的电压不变，则必须保持电路中的电流不变，因而必须减小电源电压；③6V
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