第十六章 电流做功与电功率(60分钟 100分)
一、选择题:本题共11小题,每小题3分,共33分。
1. (2023·福州一模)如图所示的电能表,下列说法正确的是 (C)
A.电能表是测量电功率的仪表
B.图中电能表示数为11 234 kW·h
C.每消耗1 kW·h的电能,转盘转2 500圈
D.电路总功率越小,转盘转得越快
2.下列家用电器的额定电功率最接近1 200 W的是 (B)
A.液晶电视机 B.家用空调 C.台式计算机 D.电冰箱
3.有甲、乙两只灯泡分别标有“220 V 40 W”和“110 V 40 W”字样,当它们正常发光时,亮度情况是(C)
A.甲灯较亮 B.乙灯较亮 C.一样亮 D.无法判断
4.某同学家中有一个电磁炉,上面标有“220 V 2 000 W”的字样,下面关于这个电磁炉的说法正确的是 (A)
A.使用这个电磁炉时应连接额定电流为10 A的保险丝
B.这个电磁炉在正常工作时的电阻为484 Ω
C.这个电磁炉工作时的电功率是2 000 W
D.这个电磁炉正常工作0.5 h消耗电能为1.8×106 J
5.如图,电源电压不变,为了实现P向左移动时,R1消耗的功率增大,开关的状态可以是 (A)
A.只闭合S1、S2 B.只闭合S2、S3
C.只闭合S1、S3 D.三个开关都闭合
6. (2023·漳州二模)如图,将甲、乙两灯串联在电路中,闭合开关,发现甲灯发光,乙灯几乎不发光,灯丝的电阻不变。要使乙灯变亮,下列做法可行的是 (D)
A.在甲、乙之间串联一个电阻 B.在乙的两端并联一个电阻
C.更换和乙铭牌相同的灯泡 D.在甲的两端并联一个电阻
7.把一个标有“10 V 3 W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12 V的电源上(如图所示),小灯泡恰能正常工作。该电路工作10 s定值电阻产生的热量是 (D)
A.60 J B.36 J C.30 J D.6 J
8.(2023·泉州二模)电加热眼罩可以缓解眼疲劳,它的内部电路有两个发热电阻。若只闭合开关S1时为低温状态,再闭合开关S2时为高温状态;若只断开开关S1,眼罩停止发热。下列电路设计符合要求的是 (C)
9.通过甲、乙两定值电阻中的电流与电压关系如图所示,如果将甲和乙串联后接在电压恒为5 V的电源两端,下列分析中正确的是 (B)
A.定值电阻甲的阻值大于乙的阻值
B.流过甲、乙两个定值电阻的电流均为0.3 A
C.定值电阻甲消耗的电功率大于定值电阻乙消耗的电功率
D.通电10 min定值电阻乙消耗的电能为240 J
10.(2023·兰州中考)现有“6 V 3 W”和“12 V 6 W”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 (C)
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,电流通过乙灯泡一定比甲灯泡做功快
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1 A
11. (2023·福建中考)如图电路,电源电压保持不变,滑动变阻器R标有“30 Ω 1 A”,定值电阻R0的阻值为10 Ω,小灯泡L标有“6 V 3.6 W”(电阻不随温度而变化),电流表的量程为0~3 A。当S闭合,S1、S2断开,滑片P移到R的中点时,小灯泡恰好正常发光。在保证电路安全的前提下,电路消耗总功率的最小值与最大值之比是 (D)
A.1∶4 B.1∶8 C.2∶7 D.3∶20
二、填空题:本题共4小题,每空2分,共16分。
12.小玲家的电能表标有“1 600 imp/(kW·h)”,这表示每消耗1 kW·h的电能,电能表上的指示灯闪烁1 600次。若他只让热水器接入电路正常工作3 min,指示灯闪烁160次,则热水器消耗的电能是 3.6×105 J,额定功率是 2 000 W。
13.图中电源电压为6 V并保持不变,定值电阻R为10 Ω,滑动变阻器R'标有“20 Ω 0.5 A”字样,电流表量程为“0~0.6 A”,电压表量程为“0~3 V”,闭合开关,移动滑片P的过程中,为保证电路元件安全,滑动变阻器R'接入电路的最小阻值为 10 Ω。定值电阻R的最大功率为 0.9 W。
14. (2023·达州中考)如图所示,电源电压恒为10 V,滑动变阻器R的最大阻值为20 Ω,直流电动机的额定电压为6 V,线圈电阻为2 Ω。当闭合开关S,滑片P移到中点时,电动机刚好正常工作,此时电路中的电流为 0.4 A,整个电路通电100 s产生的内能为 192 J。
15. (2023·福建三模)一般家用电饭锅工作时有两种状态,分别是煮饭过程的加热状态和米饭煮熟后的保温状态,如图所示为该种电饭锅的电路原理图。图中R1是一个电阻,R2是加热用的电阻丝,电源电压为U=220 V(R1和R2的阻值不随温度变化)。当开关S断开时,电饭锅处于 保温 (选填“保温”或“加热”)状态,若R2在保温状态时的功率是加热状态时的,则R1∶R2= 3∶1 。
三、简答题:本题共1小题,共4分。
16. (2023·牡丹江中考)如图所示,小冰在课前展示了一盏自制的“铅笔芯电灯”。他将8节1号电池串联起来做电源,用两条铝箔纸条做导线,拿一根2B自动铅笔芯穿过铝箔纸条,架在烧杯口处。戴上绝缘隔热手套,将铝箔纸条的两端连接在电源的正负极上,稍等一会儿,小小的铅笔芯竟然热得发光,而与它相连的铝箔纸条却不怎么热。请分析解释上述现象。
答:电池、铝箔纸条、铅笔芯组成通路,电路中有电流通过,电流通过导体会产生热;铅笔芯的温度升高,经过一段时间,电流产生的热量增多,当铅笔芯的温度达到一定程度时(或导体通电时间越长产生热量越多),“铅笔芯电灯”发光;铝箔纸条和铅笔芯串联电流相等,通电时间相等,铝箔纸条的电阻小于铅笔芯的电阻,由焦耳定律Q=I2Rt可知,铝箔纸条产生的热量少,温度比铅笔芯的低,所以不怎么热。
四、实验题:本题共3小题,共26分。
17.(6分)(2024·福建中考)灯泡的额定电压为36 V,通过它的电流随其两端电压变化的关系图线如图甲所示。
(1)灯泡正常发光时,通过灯丝的电流为 0.7 A。
(2)将若干个此规格的灯泡串联接入220 V电路中使用,则至少要串联 7 个灯泡。
(3)将灯泡接入电路中,如图乙所示。滑动变阻器标有“80 Ω 1 A”字样,当闭合开关S,滑片P位于中点c时,灯泡消耗的电功率为12 W,则电源电压为 44 V。
18.(12分)(2023·南平二模)某实验小组利用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率,小灯泡的额定电压为2.5 V。
(1)答:
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的电路补充完整(导线不得交叉);
(2)连接电路后,移动滑动变阻器的滑片到某一位置,电压表的示数如图乙所示,此时小灯泡两端的电压为 2.2 V。要测量小灯泡的额定电功率,应将图甲中滑动变阻器的滑片向 A (选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为2.5 V;
(3)移动滑动变阻器的滑片,记录多组数据,绘制了小灯泡的电流随其电压变化的图像,如图丙所示。分析交流时,实验小组有以下的讨论:
①小灯泡实际功率随两端电压的增大而 增大 ;②小灯泡的额定功率为 0.5 W;
(4)为了用电流表、电阻箱R和滑动变阻器,测量额定电流为I额的小灯泡的额定电功率,该同学设计了如图丁所示的电路。操作步骤为:
①闭合开关S、S1,断开S2,移动滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为I额,此时小灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器滑片的位置不动,闭合开关S、S2,断开S1,调节电阻箱R,使电流表的示数为 I额 ,读出此时电阻箱的电阻值为R0,则小灯泡的额定电功率的表达式为P额= R0 。
19. (8分)(2023·南平一模)某实验小组的同学在探究“电流通过导体产生的热量与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装置。
(1)实验时通过观察玻璃管内 液面高度 的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少;
(2)在两个相同的烧瓶中装有质量 相等 的同种液体,瓶中各有一根电阻丝,且R甲>R乙,将它们串联起来接到电路中,闭合开关后,经过一段时间,发现甲瓶中玻璃管内液面上升得快。由此得到的结论是:在电流相同时, 导体电阻越大产生的热量越多 ;
(3)该小组经多次实验,绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流I的关系图像。根据焦耳定律可知,图中能正确反映h-I关系的是 甲 。
五、计算题:本题共2小题,共21分。
20.(9分)(2023·安徽中考)如表为某电火锅的铭牌,其内部简化电路如图所示,R1、R2为阻值一定的电热丝,且R1
(1)电火锅在低温挡工作时,开关S1、S2分别处于什么状态
(2)求R1∶R2的值;
(3)若家庭电路的电压是220 V,某插座的额定电流是5 A,用该插座仅给电火锅供电,从安全用电和加热快这两个角度综合考虑,应选择哪个挡位 说明理由。
解:(1)由题图知,只闭合开关S1时,只有电阻R1接入电路;只闭合开关S2时,只有电阻R2接入电路;闭合开关S1、S2时,两电阻并联,由于并联电路的总电阻小于任何分电阻且R1(2)根据P=知两电阻之比为====。
(3)某插座的最大功率为P大=UI大=220 V×5 A=1 100 W,由于1 000 W21.(12分)(2023·福建模拟)某款电热饮水机具有加热和保温两挡,额定电压为220 V,热水箱容量为1 kg。如图甲是其电路原理图,S0为温控开关,R1、R2为电热丝(阻值不变)。某次饮水机在额定电压下工作的电功率P与时间t的关系图像如图乙所示,
求:
(1)饮水机处于保温挡时,通过R1的电流;
(2)饮水机处于加热挡阶段消耗的电能与R2的阻值;
(3)若将水箱内装满20 ℃的水,加热5 min温度升高到86 ℃。
该电热饮水机的加热效率。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
解:(1)当开关S、S0闭合时,R1与R2并联,电路中的总电阻最小;当只闭合开关S时,电路为R1的简单电路,电路中的总电阻较大。根据P=可知,当开关S、S0闭合时,电路为加热挡;只闭合开关S时,电路为保温挡。根据图乙知,保温挡的功率为110 W,由P=UI可知,处于保温挡时通过R1的电流I===0.5 A。(2)由图乙知,加热挡的功率为990 W,加热时间为5 min,即300 s,由P=可得,饮水机处于加热挡阶段消耗的电能W=P加热t=990 W×5×60 s=2.97×105 J;因并联电路各支路可独立工作、互不影响,加热时电热丝R2的电功率P2=P加热-P1=P加热-P保温=990 W-110 W=880 W;因并联电路中各支路两端的电压相等,由P=可得,电阻R2的阻值R2===50 Ω。
(3)水箱内装满20 ℃的水,加热5 min温度升高到86 ℃,水吸收的热量Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(86 ℃-20 ℃)=2.772×105 J;饮水机加热效率η=×100%=×100%≈93.3%。第十六章 电流做功与电功率(60分钟 100分)
一、选择题:本题共11小题,每小题3分,共33分。
1. (2023·福州一模)如图所示的电能表,下列说法正确的是 ( )
A.电能表是测量电功率的仪表
B.图中电能表示数为11 234 kW·h
C.每消耗1 kW·h的电能,转盘转2 500圈
D.电路总功率越小,转盘转得越快
2.下列家用电器的额定电功率最接近1 200 W的是 ( )
A.液晶电视机 B.家用空调 C.台式计算机 D.电冰箱
3.有甲、乙两只灯泡分别标有“220 V 40 W”和“110 V 40 W”字样,当它们正常发光时,亮度情况是( )
A.甲灯较亮 B.乙灯较亮 C.一样亮 D.无法判断
4.某同学家中有一个电磁炉,上面标有“220 V 2 000 W”的字样,下面关于这个电磁炉的说法正确的是 ( )
A.使用这个电磁炉时应连接额定电流为10 A的保险丝
B.这个电磁炉在正常工作时的电阻为484 Ω
C.这个电磁炉工作时的电功率是2 000 W
D.这个电磁炉正常工作0.5 h消耗电能为1.8×106 J
5.如图,电源电压不变,为了实现P向左移动时,R1消耗的功率增大,开关的状态可以是 ( )
A.只闭合S1、S2 B.只闭合S2、S3
C.只闭合S1、S3 D.三个开关都闭合
6. (2023·漳州二模)如图,将甲、乙两灯串联在电路中,闭合开关,发现甲灯发光,乙灯几乎不发光,灯丝的电阻不变。要使乙灯变亮,下列做法可行的是 ( )
A.在甲、乙之间串联一个电阻 B.在乙的两端并联一个电阻
C.更换和乙铭牌相同的灯泡 D.在甲的两端并联一个电阻
7.把一个标有“10 V 3 W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12 V的电源上(如图所示),小灯泡恰能正常工作。该电路工作10 s定值电阻产生的热量是 ( )
A.60 J B.36 J C.30 J D.6 J
8.(2023·泉州二模)电加热眼罩可以缓解眼疲劳,它的内部电路有两个发热电阻。若只闭合开关S1时为低温状态,再闭合开关S2时为高温状态;若只断开开关S1,眼罩停止发热。下列电路设计符合要求的是 ( )
9.通过甲、乙两定值电阻中的电流与电压关系如图所示,如果将甲和乙串联后接在电压恒为5 V的电源两端,下列分析中正确的是 ( )
A.定值电阻甲的阻值大于乙的阻值
B.流过甲、乙两个定值电阻的电流均为0.3 A
C.定值电阻甲消耗的电功率大于定值电阻乙消耗的电功率
D.通电10 min定值电阻乙消耗的电能为240 J
10.(2023·兰州中考)现有“6 V 3 W”和“12 V 6 W”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,电流通过乙灯泡一定比甲灯泡做功快
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1 A
11. (2023·福建中考)如图电路,电源电压保持不变,滑动变阻器R标有“30 Ω 1 A”,定值电阻R0的阻值为10 Ω,小灯泡L标有“6 V 3.6 W”(电阻不随温度而变化),电流表的量程为0~3 A。当S闭合,S1、S2断开,滑片P移到R的中点时,小灯泡恰好正常发光。在保证电路安全的前提下,电路消耗总功率的最小值与最大值之比是 ( )
A.1∶4 B.1∶8 C.2∶7 D.3∶20
二、填空题:本题共4小题,每空2分,共16分。
12.小玲家的电能表标有“1 600 imp/(kW·h)”,这表示每消耗1 kW·h的电能,电能表上的指示灯闪烁1 600次。若他只让热水器接入电路正常工作3 min,指示灯闪烁160次,则热水器消耗的电能是 J,额定功率是 W。
13.图中电源电压为6 V并保持不变,定值电阻R为10 Ω,滑动变阻器R'标有“20 Ω 0.5 A”字样,电流表量程为“0~0.6 A”,电压表量程为“0~3 V”,闭合开关,移动滑片P的过程中,为保证电路元件安全,滑动变阻器R'接入电路的最小阻值为 Ω。定值电阻R的最大功率为 W。
14. (2023·达州中考)如图所示,电源电压恒为10 V,滑动变阻器R的最大阻值为20 Ω,直流电动机的额定电压为6 V,线圈电阻为2 Ω。当闭合开关S,滑片P移到中点时,电动机刚好正常工作,此时电路中的电流为 A,整个电路通电100 s产生的内能为 J。
15. (2023·福建三模)一般家用电饭锅工作时有两种状态,分别是煮饭过程的加热状态和米饭煮熟后的保温状态,如图所示为该种电饭锅的电路原理图。图中R1是一个电阻,R2是加热用的电阻丝,电源电压为U=220 V(R1和R2的阻值不随温度变化)。当开关S断开时,电饭锅处于 (选填“保温”或“加热”)状态,若R2在保温状态时的功率是加热状态时的,则R1∶R2= 。
三、简答题:本题共1小题,共4分。
16. (2023·牡丹江中考)如图所示,小冰在课前展示了一盏自制的“铅笔芯电灯”。他将8节1号电池串联起来做电源,用两条铝箔纸条做导线,拿一根2B自动铅笔芯穿过铝箔纸条,架在烧杯口处。戴上绝缘隔热手套,将铝箔纸条的两端连接在电源的正负极上,稍等一会儿,小小的铅笔芯竟然热得发光,而与它相连的铝箔纸条却不怎么热。请分析解释上述现象。
四、实验题:本题共3小题,共26分。
17.(6分)(2024·福建中考)灯泡的额定电压为36 V,通过它的电流随其两端电压变化的关系图线如图甲所示。
(1)灯泡正常发光时,通过灯丝的电流为 A。
(2)将若干个此规格的灯泡串联接入220 V电路中使用,则至少要串联 个灯泡。
(3)将灯泡接入电路中,如图乙所示。滑动变阻器标有“80 Ω 1 A”字样,当闭合开关S,滑片P位于中点c时,灯泡消耗的电功率为12 W,则电源电压为 V。
18.(12分)(2023·南平二模)某实验小组利用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率,小灯泡的额定电压为2.5 V。
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的电路补充完整(导线不得交叉);
(2)连接电路后,移动滑动变阻器的滑片到某一位置,电压表的示数如图乙所示,此时小灯泡两端的电压为 V。要测量小灯泡的额定电功率,应将图甲中滑动变阻器的滑片向 (选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为2.5 V;
(3)移动滑动变阻器的滑片,记录多组数据,绘制了小灯泡的电流随其电压变化的图像,如图丙所示。分析交流时,实验小组有以下的讨论:
①小灯泡实际功率随两端电压的增大而 ;②小灯泡的额定功率为 W;
(4)为了用电流表、电阻箱R和滑动变阻器,测量额定电流为I额的小灯泡的额定电功率,该同学设计了如图丁所示的电路。操作步骤为:
①闭合开关S、S1,断开S2,移动滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为I额,此时小灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器滑片的位置不动,闭合开关S、S2,断开S1,调节电阻箱R,使电流表的示数为 ,读出此时电阻箱的电阻值为R0,则小灯泡的额定电功率的表达式为P额= 。
19. (8分)(2023·南平一模)某实验小组的同学在探究“电流通过导体产生的热量与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装置。
(1)实验时通过观察玻璃管内 的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少;
(2)在两个相同的烧瓶中装有质量 的同种液体,瓶中各有一根电阻丝,且R甲>R乙,将它们串联起来接到电路中,闭合开关后,经过一段时间,发现甲瓶中玻璃管内液面上升得快。由此得到的结论是:在电流相同时, ;
(3)该小组经多次实验,绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流I的关系图像。根据焦耳定律可知,图中能正确反映h-I关系的是 。
五、计算题:本题共2小题,共21分。
20.(9分)(2023·安徽中考)如表为某电火锅的铭牌,其内部简化电路如图所示,R1、R2为阻值一定的电热丝,且R1(1)电火锅在低温挡工作时,开关S1、S2分别处于什么状态
(2)求R1∶R2的值;
(3)若家庭电路的电压是220 V,某插座的额定电流是5 A,用该插座仅给电火锅供电,从安全用电和加热快这两个角度综合考虑,应选择哪个挡位 说明理由。
21.(12分)(2023·福建模拟)某款电热饮水机具有加热和保温两挡,额定电压为220 V,热水箱容量为1 kg。如图甲是其电路原理图,S0为温控开关,R1、R2为电热丝(阻值不变)。某次饮水机在额定电压下工作的电功率P与时间t的关系图像如图乙所示,
求:
(1)饮水机处于保温挡时,通过R1的电流;
(2)饮水机处于加热挡阶段消耗的电能与R2的阻值;
(3)若将水箱内装满20 ℃的水,加热5 min温度升高到86 ℃。
该电热饮水机的加热效率。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]