第2课时 电功 电功率 焦耳定律
A层·基础过关
一、选择题
1. (2024·枣庄二模)如图所示的四种家用电器中,利用电流热效应工作的是 (D)
2.如图是某手机的“超级快充”插头,匹配相应的数据线即可自动向该手机电池实现“超级快充”,其铭牌参数如表,根据输出参数“5 V 2 A”或“9 V 2 A”或“10 V 4 A”可推断,“超级快充”的“快”是指(C)
输入:100~240 V,50/60 Hz,1.2 A
输出:5 V 2 A或9 V 2 A或10 V 4 A
A.电压大 B.电流大
C.电功率大 D.电能大
3.智能手机耗电达到一定量时,会自动提示用户采用“省电模式”,在这种模式下,可延长电池的供电时间,原因是 (A)
A.减少了手机消耗的电能
B.减小了电池的输出功率
C.增大了电池的输出功率
D.增加了手机消耗的电能
4.(2024·临沂二模)如图所示,标有“2.5 V 0.5 A”的灯泡L1和标有“3.8 V 0.38 A”的灯泡L2连接成串联电路。闭合开关S,下列说法正确的是 (C)
A.灯泡L1和L2的电压相等
B.灯泡L1和灯泡L2可以同时正常发光
C.若灯泡L2烧坏,灯泡L1受影响
D.灯泡L1和L2的电功率相等
5.(2024·济宁一模)如图所示的电路中,甲灯泡比乙灯泡亮,则下列描述中错误的是(A)
A.R甲U乙
C.I甲=I乙 D.P甲>P乙
6.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
二、填空题
7.(2024·德州一模)一盏白炽灯标有“220 V,100 W”,将这盏灯单独接入装有如图所示的电能表的家庭电路中,正常工作2 h后,电能表的示数将变为 1 042.8 kW·h,电能表的转盘会转过 240 圈。
8.小夏在户外拓展训练中,将一张口香糖的包装锡纸撕成中间窄两端宽的条形,两端分别接在一节干电池的正负极上,锡纸就可以燃烧取火,如图,锡纸通电后会在 中间 (选填“两端”或“中间”)位置先燃烧起来,这是因为电流的 热 效应。
9.某品牌电动玩具警车的内部等效电路如图,阻值为5 Ω 的警灯与线圈电阻为1 Ω 的电动机串联。当玩具警车正常匀速行驶时,通过电动机线圈的电流为1 A,则警灯两端的电压是 5 V;2 min内电动机线圈产生的热量是 120 J。
10.一块电池上面标明电压为12 V,容量为10 A·h,则这块电池最多能储存 4.32×105 J的电能。若用这块电池给两个并联使用的“12 V 60 W”灯泡供电,则最多可使两个灯泡正常工作 1 h。(忽略温度对灯丝电阻的影响)
11.(2024·临沂一模)如图甲所示的电路中,电源电压为9 V,灯泡L和定值电阻R的I-U图像如图乙所示,定值电阻R的电阻为 15 Ω,闭合开关S,灯泡L和R消耗的功率之比P1∶P2= 1∶2 。
三、实验探究题
12.如图所示是小刚同学在探究“电流通过导体产生热量的影响因素”的实验装置。U形管中注入了水,将1、2和3、4导线分别接到电源两端。
(1)其中a、b、c、d四个相同的容器密闭着质量 相等 (选填“相等”或“不相等”)的空气,实验中通过观察两个U形管中水面高度的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少,这种实验方法叫 转换法 ;
(2)图乙所示的实验装置 d (选填“c”或“d”)容器中电阻丝的电流小,可以用来研究电流通过电阻丝产生的热量与 电流 的关系;
(3)用图甲所示的实验装置做实验,实验装置 b (选填“a”或“b”)容器中产生的热量较多;在做某次实验中,观察到串联在图甲中电流表的示数如图丙所示,则图甲b容器中电阻丝在2 min内产生的热量是 300 J。
四、计算题
13.如图所示电路中,灯泡L上标有“6 V 0.3 A”字样,R为定值电阻。闭合开关S后,灯泡L恰好正常发光,电流表的示数为0.5 A。通过计算回答:
(1)灯泡L的额定功率是多少
(2)通过定值电阻R的电流是多少
(3)整个电路在100 s内消耗的电能是多少
解:由电路图可知,灯泡L与定值电阻R并联,电流表测干路电流;
(1)灯泡L的额定功率:P额=U额I额=6 V×0.3 A=1.8 W;
(2)闭合开关S后,灯泡L恰好正常发光,通过灯泡的电流:IL=I额=0.3 A,
由并联电路的电压特点可知,电源电压:U=UR=UL=U额=6 V,
由并联电路的电流特点可知,通过定值电阻R的电流:IR=I-IL=0.5 A-0.3 A=0.2 A;
(3)整个电路在100 s内消耗的电能:W=UIt=6 V×0.5 A×100 s=300 J。
14.(2024·济南中考)学校开展了防溺水安全教育后,小华组经过合作探究,设计了一种可以戴在手腕上的防溺水定位求救报警器,其简化电路如图甲所示。已知电源电压为6 V,报警器由电压表改装,R0是定值电阻,RP是压敏电阻,图乙是压敏电阻阻值RP随水深h变化的图像。报警器未浸入水中时,R0的阻值为10 Ω,电流表示数是0.12 A;报警器浸入水下深度h大于等于1 m时,报警器报警,当h为1 m时,R0两端的电压为1.5 V。通过计算回答:
(1)报警器未浸入水中时,RP两端的电压是多少
(2)报警器浸入水下深度h为1 m时,通过RP的电流是多少
(3)报警器浸入水下深度h为1 m时,RP的电功率是多少
解:(1)由甲图可知,RP与R0串联,电流表测串联电路中的电流,由乙图可知,报警器未浸入水中时,RP的阻值为40 Ω,电流表示数是0.12 A,则RP两端的电压:UP=IRP=0.12 A×40 Ω=4.8 V
(2)由于报警器浸入水下深度h为1 m时,R0两端的电压为1.5 V,电源电压为6 V,由串联电路中电压规律可知,RP两端的电压:UP'=U-U0=6 V-1.5 V=4.5 V
由乙图可知,报警器浸入水下深度h为1 m时,RP的阻值为30 Ω,通过RP的电流:
I'===0.15 A
(3)报警器浸入水下深度h为1 m时,RP的电功率:P=UP'I'=4.5 V×0.15 A=0.675 W
B层·能力提升
15.(多选)(2024·日照二模)如图甲是小明设计的车速提示电路,R为定值电阻,R1的阻值随车速的变化而改变。当电压表的示数达到某一数值时提醒驾驶员车速过快,需要减速。图乙是R1的阻值与车速关系的图像。图丙是车速从0加速到100 km/h,R1的电功率随电流变化的图像。关于车速提示电路,下列说法正确的是( A、B、D )
A.车速从0加速到100 km/h,R1的最大阻值为50 Ω
B.R的阻值为10 Ω
C.电源电压为10 V
D.车速从0加速到100 km/h,电路中的最大功率为7.2 W
16.根据热敏电阻的阻值随温度的升高而减小这一特性,小梅自制一电子温度计,其原理图如图甲。已知电源电压恒为6 V,R0为定值电阻,R1为热敏电阻,其阻值R1随温度t变化的规律如图乙。当环境温度是40 ℃时,电流表示数为0.2 A,此时R1消耗的电功率是 1 W;电流表量程为0~0.3 A,该温度计能测量的最高温度是 90 ℃。
C层·素养挑战
17.(2024·济南二模)目前电动汽车上的充电方式为智能恒功率充电,充电电压U和充电电流I的变化如图所示,第一阶段为限流段,即为预充阶段;第二阶段为恒流段,该过程充电电流保持不变,充电电压稳定增加;第三阶段为恒功率段,该过程充电功率保持恒定;第四阶段为恒压段,即浮充阶段,充电电流不断减小,直至充满。下列有关说法正确的是(D)
电池系统可用能量 72 kW·h
电量—里程转换率 16 kW·h/100 km
充电时间 交流慢充 6 h
直流快充 0.6 h
A.电动车需紧急出行而电量不足时,应选择交流充电方式
B.电池充电限流段充电电压不断增加,充电电流不断减小
C.电池充满电后,理论续航里程为4.5 km
D.整个充电过程中,充电功率先增大,后不变第2课时 电功 电功率 焦耳定律
A层·基础过关
一、选择题
1. (2024·枣庄二模)如图所示的四种家用电器中,利用电流热效应工作的是 ( )
2.如图是某手机的“超级快充”插头,匹配相应的数据线即可自动向该手机电池实现“超级快充”,其铭牌参数如表,根据输出参数“5 V 2 A”或“9 V 2 A”或“10 V 4 A”可推断,“超级快充”的“快”是指( )
输入:100~240 V,50/60 Hz,1.2 A
输出:5 V 2 A或9 V 2 A或10 V 4 A
A.电压大 B.电流大
C.电功率大 D.电能大
3.智能手机耗电达到一定量时,会自动提示用户采用“省电模式”,在这种模式下,可延长电池的供电时间,原因是 ( )
A.减少了手机消耗的电能
B.减小了电池的输出功率
C.增大了电池的输出功率
D.增加了手机消耗的电能
4.(2024·临沂二模)如图所示,标有“2.5 V 0.5 A”的灯泡L1和标有“3.8 V 0.38 A”的灯泡L2连接成串联电路。闭合开关S,下列说法正确的是 ( )
A.灯泡L1和L2的电压相等
B.灯泡L1和灯泡L2可以同时正常发光
C.若灯泡L2烧坏,灯泡L1受影响
D.灯泡L1和L2的电功率相等
5.(2024·济宁一模)如图所示的电路中,甲灯泡比乙灯泡亮,则下列描述中错误的是( )
A.R甲U乙
C.I甲=I乙 D.P甲>P乙
6.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
二、填空题
7.(2024·德州一模)一盏白炽灯标有“220 V,100 W”,将这盏灯单独接入装有如图所示的电能表的家庭电路中,正常工作2 h后,电能表的示数将变为 kW·h,电能表的转盘会转过 圈。
8.小夏在户外拓展训练中,将一张口香糖的包装锡纸撕成中间窄两端宽的条形,两端分别接在一节干电池的正负极上,锡纸就可以燃烧取火,如图,锡纸通电后会在 (选填“两端”或“中间”)位置先燃烧起来,这是因为电流的 效应。
9.某品牌电动玩具警车的内部等效电路如图,阻值为5 Ω 的警灯与线圈电阻为1 Ω 的电动机串联。当玩具警车正常匀速行驶时,通过电动机线圈的电流为1 A,则警灯两端的电压是 V;2 min内电动机线圈产生的热量是 J。
10.一块电池上面标明电压为12 V,容量为10 A·h,则这块电池最多能储存 J的电能。若用这块电池给两个并联使用的“12 V 60 W”灯泡供电,则最多可使两个灯泡正常工作 h。(忽略温度对灯丝电阻的影响)
11.(2024·临沂一模)如图甲所示的电路中,电源电压为9 V,灯泡L和定值电阻R的I-U图像如图乙所示,定值电阻R的电阻为 Ω,闭合开关S,灯泡L和R消耗的功率之比P1∶P2= 。
三、实验探究题
12.如图所示是小刚同学在探究“电流通过导体产生热量的影响因素”的实验装置。U形管中注入了水,将1、2和3、4导线分别接到电源两端。
(1)其中a、b、c、d四个相同的容器密闭着质量 (选填“相等”或“不相等”)的空气,实验中通过观察两个U形管中水面高度的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少,这种实验方法叫 ;
(2)图乙所示的实验装置 (选填“c”或“d”)容器中电阻丝的电流小,可以用来研究电流通过电阻丝产生的热量与 的关系;
(3)用图甲所示的实验装置做实验,实验装置 (选填“a”或“b”)容器中产生的热量较多;在做某次实验中,观察到串联在图甲中电流表的示数如图丙所示,则图甲b容器中电阻丝在2 min内产生的热量是 J。
四、计算题
13.如图所示电路中,灯泡L上标有“6 V 0.3 A”字样,R为定值电阻。闭合开关S后,灯泡L恰好正常发光,电流表的示数为0.5 A。通过计算回答:
(1)灯泡L的额定功率是多少
(2)通过定值电阻R的电流是多少
(3)整个电路在100 s内消耗的电能是多少
14.(2024·济南中考)学校开展了防溺水安全教育后,小华组经过合作探究,设计了一种可以戴在手腕上的防溺水定位求救报警器,其简化电路如图甲所示。已知电源电压为6 V,报警器由电压表改装,R0是定值电阻,RP是压敏电阻,图乙是压敏电阻阻值RP随水深h变化的图像。报警器未浸入水中时,R0的阻值为10 Ω,电流表示数是0.12 A;报警器浸入水下深度h大于等于1 m时,报警器报警,当h为1 m时,R0两端的电压为1.5 V。通过计算回答:
(1)报警器未浸入水中时,RP两端的电压是多少
(2)报警器浸入水下深度h为1 m时,通过RP的电流是多少
(3)报警器浸入水下深度h为1 m时,RP的电功率是多少
B层·能力提升
15.(多选)(2024·日照二模)如图甲是小明设计的车速提示电路,R为定值电阻,R1的阻值随车速的变化而改变。当电压表的示数达到某一数值时提醒驾驶员车速过快,需要减速。图乙是R1的阻值与车速关系的图像。图丙是车速从0加速到100 km/h,R1的电功率随电流变化的图像。关于车速提示电路,下列说法正确的是( )
A.车速从0加速到100 km/h,R1的最大阻值为50 Ω
B.R的阻值为10 Ω
C.电源电压为10 V
D.车速从0加速到100 km/h,电路中的最大功率为7.2 W
16.根据热敏电阻的阻值随温度的升高而减小这一特性,小梅自制一电子温度计,其原理图如图甲。已知电源电压恒为6 V,R0为定值电阻,R1为热敏电阻,其阻值R1随温度t变化的规律如图乙。当环境温度是40 ℃时,电流表示数为0.2 A,此时R1消耗的电功率是 W;电流表量程为0~0.3 A,该温度计能测量的最高温度是 ℃。
C层·素养挑战
17.(2024·济南二模)目前电动汽车上的充电方式为智能恒功率充电,充电电压U和充电电流I的变化如图所示,第一阶段为限流段,即为预充阶段;第二阶段为恒流段,该过程充电电流保持不变,充电电压稳定增加;第三阶段为恒功率段,该过程充电功率保持恒定;第四阶段为恒压段,即浮充阶段,充电电流不断减小,直至充满。下列有关说法正确的是( )
电池系统可用能量 72 kW·h
电量—里程转换率 16 kW·h/100 km
充电时间 交流慢充 6 h
直流快充 0.6 h
A.电动车需紧急出行而电量不足时,应选择交流充电方式
B.电池充电限流段充电电压不断增加,充电电流不断减小
C.电池充满电后,理论续航里程为4.5 km
D.整个充电过程中,充电功率先增大,后不变
