第15章电能与电功率综合检测题

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第15章电能与电功率综合检测题
一、单选题
1．用下述哪个物理量表示用电器耗电的多少？（　　）
A．电能 B．电阻 C．电压 D．电流
2．小琪同学对身边一些物理量进行了估测，最接近实际的是（　　）
A．家庭电路电压为36V
B．空调正常工作的电流约为5A
C．一节新干电池的电压为3V
D．冷藏新冠疫苗的电冰箱的额定功率为2000W
3．如图为探究“焦耳定律”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中，且R1＜R2。下列说法正确的是（　　）
A．该实验装置用于探究“电压和通电时间相同时，电热与电阻的关系”
B．闭合开关后，通过R1的电流大于R2的电流
C．闭合开关后，甲管中液面上升比乙慢
D．闭合开关后，要使液面上升快，应将滑动变阻器滑片P向左移动
4．标有“220V 40W”字样的电风扇、电视机、电烙铁、节能灯正常工作相同时间，产生热量最多是（　　）
A．电风扇 B．电视 C．电烙铁 D．节能灯
5．甲、乙两个电阻的U﹣I图线如图所示，若把两个电阻串联接在同一电路中，下列说法正确的是（　　）
A．甲的电阻值小于乙的电阻值
B．通过甲、乙两个电阻的电流之比是2：1
C．甲、乙两个电阻两端电压之比是2：1
D．甲、乙两个电阻的电功率之比是1：4
6．对以下有关物理量估测最符合实际的是（　　）
A．家庭节能灯中的电流约为0.1mA
B．国产智能手机华为mate60的电池电压可达12V
C．55英寸家用液晶电视机的额定功率约为500W
D．普通家用双开门电冰箱的额定电流约为1A
7．以下有关物理量的估测，符合生活实际的是（　　）
A．一支2B铅笔的长度约为18cm
B．六月份南京的平均气温约为50℃
C．中学生跑完50m用时约4s
D．教室内一盏日光灯额定功率约为200W
8．如图所示电路中，已知R1＞R2，电源电压U保持不变，在相同的时间内四个电路中总共放出的热量由多到少的顺序是（　　）
A．甲、乙、丙、丁 B．甲、丙、丁、乙
C．丙、丁、乙、甲 D．乙、丁、丙、甲
9．有一种监测温度变化的传感器，其工作原理电路如图所示。膨胀棒的长度由于热胀冷缩随温度变化，膨胀棒的一端固定，另一端与滑块M相连，滑块M与滑动变阻器滑片P相连。闭合开关S，当温度变化时，膨胀棒带动滑块M在导轨上左右移动，通过电表示数变化反映出温度的变化。下列分析正确的是（　　）
A．该电路可以通过电流表示数变化反映温度的变化
B．温度升高时，电流表示数变大，电压表示数变大
C．温度升高时，电压表示数和电流表示数的比值变大
D．温度升高时，电路消耗的总功率变大
10．如图所示的电路中电源电压不变，小灯泡L标有“6V 3W”字样，a、b为电流表、电压表其中之一，且不相同。根据表中实验数据判断下列说法正确的是（　　）
开关状态 滑片P的位置 电流表的示数
只闭合S1 中点 0.5A
闭合S1、S2 中点 1A
闭合S1、S3 右端 0.36A
A．a为电压表b为电流表
B．滑动变阻器R0最大阻值为12Ω
C．只闭合开关S1，电路中1s至少消耗电能4.32J
D．将a与b互换，闭合S1、S2，滑片向右滑动时电表b示数变小
二、填空题
11．如图所示是研究“电流产生热量与什么因素有关”的实验装置。甲、乙烧瓶中装有质量相等初温相等的煤油，金属丝的电阻分别为R1、R2，且R1＜R2。通电一段时间后，发现乙烧杯中温度计的示数大些。此现象说明：电流产生热量与　 　 有关。
12．小明家新买一台“220V，120W”的新型液晶电视机，若每天电视正常工作2h，则电视机每天消耗的电能为　 　J．小明让电视机单独待机工作时，观察到家里标有“220V 20A 3000r/kw．h”的电能表转盘在120s刚好转过了1转，则电视机的待机功率是　 　W．
13．如图所示，电源电压恒定不变，电阻R1的阻值为30Ω，小灯泡L标有“9V，4.5W”字样（小灯泡的电阻不变）。只闭合开关S，滑动变阻器的滑片P移至最右端时，小灯泡L恰好正常发光，则电源电压为　 　V；闭合开关S、S1、S2，滑片P移至最左端时，电路消耗的总功率为8.1W，R2的最大阻值为　 　Ω。
14．如图所示是李芳家的电能表的表盘．她想用这个电能表来测量她们家一液晶大彩电的功率，她应该　 　，实验时她发现2min内电能表的指示灯闪烁16次．这台液晶大彩电的功率约是　 　．表盘上标有10（20）A，其中20A表示：　 　．
15．如图所示，电源电压恒为，标有“ ”字样，标有“ ”字样，闭合开关后，两灯均能发光，此时两端的电压为　 　V。（忽略温度对灯丝电阻的影响）
16．图甲所示电路中，电源电压不变，R1是“20Ω 1A”的滑动变阻器，R2是定值电阻，电压表量程为0~15V。闭合开关S，在保证电路元件安全的情况下，电压表示数与滑动变阻器接入电路的电阻的变化情况如图乙所示。则电源电压 　 　V；R1的最大功率是 　 　W。
17．如下图所示是某种型号的观光车，一般用乙二醇作为防冻冷却液，保证发动机一年四季都在适合的温度中工作．该观光车以的速度行驶40分钟，经过的路程为　 　。这段路程中观光车耗电，若该车的效率为，其发动机的功率为　 　W；各部件及摩擦消耗的电能，其余能量均被防冻冷却液吸收。则此过程中可将，初温为的乙二醇加热到　 　。（已知乙二醇的比热容，乙二醇的沸点为）
18．如图所示的电路中，电源电压保持不变，定值电阻R3=20Ω。当只闭合开关S2时，电流表示数为0.3A，定值电阻R1的功率为0.9W；当闭合开关S1、S2、S3时，电流表的示数为1.2A。则电源电压为　 　V；闭合开关S1、S2、S3时，通电100s定值电阻R2产生的热量是　 　J。
三、实验探究题
19．小明所在的物理实验小组，利用图甲所示的电路测量额定电压为3.8V的小灯泡正常发光时的电阻，电源电压由三节新干电池组成。
（1）图甲中小明将一根导线连接错误，请你在接错的导线上打“×”，并用笔画线代替导线将电路连接正确　 　；
（2）小明将电路改接正确后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电阻是　 　；
（3）小明测量了小灯泡在不同电压下的电流，并绘制了如图丙A所示的图像，根据图像可知灯泡的电流与电压并不成正比原因是：　 　。
（4）一同学根据电压表和电流表的示数绘制成了如图丙B图像，发现电压增大，电流减小，如果不改正电路连接，他应调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为　 　，读出电流表的示数，从而完成这次实验；
（5）小中也想测灯泡的额定功率，老师给他一个额定电流为0.3A的小灯泡和一个阻值为的定值电阻，电源电压未知。小中设计的电路如图所示，请将以下实验步骤补充完整。
①闭合开关S、，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数为　 　A；
②保持滑片P的位置不变，断开开关，闭合开关，电流表示数为0.2A；将滑动变阻器的滑片P移到最左端，电流表的示数为0.3A，则电源电压为　 　V；
③小灯泡的额定功率：　 　W。
四、科普阅读题
20．阅读短文，回答问题。
空气能热水器是吸收空气的热量来制造热水的装置。空气能热水器主要由储水箱、毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器等部件组成，其中，毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器等构成密闭系统，制冷剂在该密闭系统内循环，如图所示。其工作过程如下：液态制冷剂经过一段很细的毛细管缓慢地进入蒸发器，在蒸发器内迅速汽化。制冷剂汽化生成的蒸气被压缩机压缩后变成高温高压的蒸气进入冷凝器。在冷凝器中，高温高压的蒸气将热量传递给冷水并发生液化。制冷剂依此不断循环流动，使储水箱中水的温度不断上升。空气能热水器有一个很重要的指标是能效比，它是指水箱中的水吸收的热量（Q）与空气能热水器消耗的能量（W）的比值。
下表是某品牌空气能热水器正常工作时的参数。
消耗功率/W 进水温度/℃ 出水温度/℃ 能效比
840 20 54 3.4
（1）在循环过程中，制冷剂流经下列部件时从空气中吸收热量是　 　；
A.毛细管
B.冷凝器
C.压缩机
D.蒸发器
（2）水箱中的水温升高，是通过　 　方式，使其内能　 　；（选填“增加”或“减少”）
（3）制冷剂在循环过程中，其内能的增加的方式是　 　；
A．只有做功 B.只有热传递
C.既有做功，又有热传递 D.既不是做功，又不是热传递
（4）该品牌空气能热水器正常工作1h可产生　 　kg的热水。[c水=4.2×103J/（kg·℃）]
五、计算题
21．如图所示的电路中，电源电压保持不变，电阻R1=20Ω，闭合开关S后，电流表A的示数为0.6A，电流表A1的示数为0.2A．求：
（1）R1两端的电压；
（2）R2的阻值；
（3）电路消耗的总功率．
22． 图甲为低温液化制酒示意图，天锅内装有1m高的冷水，底部连有控制排水与注水的装置，该装置内部简化电路如图乙所示。电源电压恒为12V，为热敏电阻，其阻值随天锅中水温变化关系如图丙所示，当水温达到50℃时，排水口打开将水全部排出；为压敏电阻，其阻值随水对锅底的压强变化关系如图丁所示，当水压为0时，注水口打开排水口关闭，将冷水注入天锅，注水高度达到1m时注水口关闭。（，g取10N/kg，不考虑水的蒸发）求
（1）水高为1m时，的阻值；
（2）排水口刚打开时，电路中的电流；
（3）排水过程中，当的功率为1W时，的阻值（设排水过程中水温保持50℃不变）。
六、作图题
23．如图甲所示电路，闭合开关后将滑动变阻器的滑片从a端移动到b端的过程中，电压表示数U随滑动变阻器阻值R变化关系的图象如图乙所示，请你在答题卡的坐标系中画出滑片移动过程中滑动变阻器消耗的功率P随其阻值R变化关系的图象。（提示：当R1＝R2时，滑动变阻器的功率最大）
七、综合题
24．在如图所示电路中，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0 3V，电阻R2的阻值为20Ω，灯泡R1的阻值和同一电源的电压均保持不变．请画出该题的各个等效电路图．
（1）只闭合开关S2、S3时，电流表示数为0.2A，求电源电压是多少？
（2）只闭合开关S1、S2、S3时，R1正常发光，电路总功率为2.4W，求R1的阻值是多少？
（3）只闭合开关S1，滑动变阻器R3的滑片调至最右端，R3两端的电压为U3；再将电源更换，保持滑片位置不变，R3两端的电压变为U3′，电流表示数为0.15A．已知U3：U3′=2：3．求更换电源后，只闭合开关S1、S4时，在不损坏电流表、电压表和灯泡的情况下，R3的阻值变化范围是多少？
25．如图甲所示是一款智能消毒机器人，它由喷头、消毒灯、底盘等组成。
（1）机器人身上配备的消毒灯利用　 　进行杀菌消毒。
（2）机器人输入电压为50V，电池容量为4.5A h，当剩余电量减为电池容量的10％时，机器人会主动寻找充电桩充电在返回的过程中克服摩擦消耗的能量不能超过剩余电量的20％，若机器人与地面间的摩擦力为90N，则机器人返回经过的最大距离为　 　m。
（3）当遇到障碍物时，机器人底盘前端碰撞板内的压力传感器向控制系统传达信息，从而根据碰撞的力度和方向做出相应的反应。如图乙是压力传感电路原理图，如图丙为压力传感器的阻值R随所受压力F变化图像。未发生碰撞时电路中的电流为0.3A，为定值电阻。当传感器R受到压力达到32N时，气电开关将断开，此时电路中的电流为0.5A，若将气电开关断开时电路中的电流调整为0.4A，则调整后需要多大的碰撞力才能将电路断开　 　？（写出必要的文字说明、表达式及最后结果）
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】电功及电功的实质
2．【答案】B
【知识点】电流的大小；电压和电压的单位换算；电功率
3．【答案】C
【知识点】焦耳定律
4．【答案】C
【知识点】焦耳定律的应用；电流的热效应
5．【答案】C
【知识点】串联电路的电流规律；串联电路的电压规律；电功率的计算
6．【答案】D
【知识点】电流和电流的单位换算；电压和电压的单位换算；电功率
7．【答案】A
【知识点】温度及温度计的使用与读数；时间的估测；长度的估测；电功率
8．【答案】D
【知识点】焦耳定律
9．【答案】C
【知识点】电功率的计算
10．【答案】C,D
【知识点】电压的测量及电压表的使用；欧姆定律及其应用；电功的计算；电功率的计算
11．【答案】电阻
【知识点】焦耳定律
12．【答案】8.64×105；10
【知识点】电能表参数的理解；电功率的计算
13．【答案】9；15
【知识点】电功率的计算
14．【答案】关闭其他用电器，只让大彩电工作；300W；平时工作允许通过的最大电流为20A
【知识点】电能表参数的理解；电功率的计算
15．【答案】3
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
16．【答案】12；4.5
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
17．【答案】24；450；35
【知识点】比热容；热机的效率；速度公式及其应用；电功率的计算
18．【答案】9；270
【知识点】串联电路的电压规律；欧姆定律及其应用；电功的计算；电功率的计算
19．【答案】；；灯泡的电阻随温度的升高而增大；0.7V；0.3；6；0.9
【知识点】伏安法测电阻的探究实验；电功率的测量
20．【答案】D；热传递；增加；C；72
【知识点】做功改变物体内能；热传递改变物体内能；比热容；电功率的计算
21．【答案】（1）解：由电路图可知，R1与R2并联，电流表A测干路电流，电流表A1测R1支路的电流，由 得，R1两端的电压：U1=I1R1=0.2A×20Ω=4V；
答：R1两端的电压为4V；
（2）解：因并联电路中干路电流等于各支路电流之和；
通过R2的电流：I2=I﹣I1=0.6A﹣0.2A=0.4A，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，
答：R2的阻值10Ω；
（3）解：电路消耗的总功率P=UI=U1I=4V×0.6A=2.4W。
答：电路消耗的总功率为2.4W。
【知识点】并联电路的电流规律；并联电路的电压规律；欧姆定律及其应用；电功率的计算
22．【答案】（1）解：水高为1m时，压敏电阻受到液体产生的压强为
由图丁可知，的阻值为100Ω；
答：水高为1m时，的阻值为100Ω；
（2）解：当水温达到50℃时，排水口打开，热敏电阻为100Ω，根据串联电阻的规律及欧姆定律，排水口刚打开时，电路中的电流为
答：排水口刚打开时，电路中的电流为0.06A；
（3）解：水温达到50℃时热敏电阻为100Ω，当的功率为1W时，根据P=I2R可知，通过
根据串联电阻的规律及欧姆定律，的阻值
答：当的功率为1W时，的阻值为20Ω。
【知识点】液体压强计算公式的应用；欧姆定律及其应用；电功率的计算
23．【答案】解：如图所示：
【知识点】串联电路的电压规律；欧姆定律及其应用；电功率的计算
24．【答案】（1）解：只闭合开关S2、S3时，等效电路图如下图所示：
由I= 可得，电源的电压：
U=IR2=0.2A×20Ω=4V
（2）解：只闭合开关S1、S2、S3时，等效电路图如下图所示：
由P=UI= 可得，电路的总电阻：
R= = = Ω，
因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，
所以， = + ，即 = + ，
解得：R1=10Ω
（3）解：只闭合开关S1，滑动变阻器R3的滑片调至最右端，等效电路图如图1所示；再将电源更换，保持滑片位置不变，等效电路图如图2所示：因U3：U3′=2：3，所以， = = = ，则I1= I2= ×0.15A=0.1A，图1中电路中的总电阻：R总= = =40Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R3的最大阻值：R3=R总﹣R1=40Ω﹣10Ω=30Ω，图2中，电源的电压：U′=I2（R1+R3）=0.15A×（10Ω+30Ω）=6V，更换电源后，只闭合开关S1、S4时，等效电路图如下图所示：因为电压表量程为0~3V ，当电压表的示数U1=3V时， R3接入电路中的电阻最小，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以， R3两端的电压：U3″=U′﹣U1=6V﹣3V=3V，因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流：I4= = ，即 = ，
解得：R3小=10Ω，
当滑动变阻器R3的滑片调至最右端，R3的阻值最大，此时R3=30Ω。此时电路中的总电流此时R1两端的电压U1=IR1=0.15A×10Ω=1.5V电流与电压均符合规定量程。综上所述：R3的阻值变化范围是10Ω-30Ω.
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
25．【答案】（1）紫外线
（2）180
（3）
【知识点】紫外线；欧姆定律及其应用；电功的计算；功的计算及应用
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