小题精练11 恒定电流功率问题——2025年高考物理题型突破限时精练

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名称 小题精练11 恒定电流功率问题——2025年高考物理题型突破限时精练
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资源类型 试卷
版本资源 通用版
科目 物理
更新时间 2025-01-02 18:26:46

文档简介

中小学教育资源及组卷应用平台
小题精练11 恒定电流功率问题
一、电路的动态分析
(1)程序法:部分电路阻值变化→电路总电阻R总变化→干路电流I变化→路端电压U变化→各支路电流、电压变化,即R局→R总→I总→U端→。
(2)串反并同法:所谓“串反”,即某一电阻阻值增大(减小)时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都减小(增大)。所谓“并同”,即某一电阻阻值增大(减小)时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都增大(减小)。
(3)极限法:因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端,使滑动变阻器接入电路的电阻最大或电阻为零去讨论。
二、电路中的功率及效率问题
1.电源的总功率
(1)任意电路:P总=IE=IU外+IU内=P出+P内.
(2)纯电阻电路:P总=I2(R+r)=.
2.电源内部消耗的功率:P内=I2r=IU内=P总-P出.
3.电源的输出功率
(1)任意电路:P出=IU=IE-I2r=P总-P内.
(2)纯电阻电路:P出=I2R==.
(3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系
①当R=r时,电源的输出功率最大为Pm=.
②当R>r时,随着R的增大输出功率越来越小.
③当R④当P出⑤P出与R的关系如图所示.
4.电源的效率
(1)任意电路:η=×100%=×100%.
(2)纯电阻电路:η=×100%=×100%
因此在纯电阻电路中R越大,η越大;当R=r时,电源有最大输出功率,效率仅为50%.
三、电源和电阻U-I图象的比较
图象上的特征 物理意义
电源U-I图象 电阻U-I图象
图形
图象表述的物理量变化关系 电源的路端电压随电路电流的变化关系 电阻两端电压随电阻中的电流的变化关系
图线与坐标轴交点 与纵轴交点表示电源电动势E,与横轴交点表示短路电流 过坐标轴原点,表示没有电压时电流为零
图线上每一点坐标的乘积UI 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率
图线上每一点对应的U、I比值 表示外电阻的大小,不同点对应的外电阻大小不同 每一点对应的比值均等大,表示此电阻的大小不变
图线斜率的 绝对值大小 内电阻r 电阻大小
(2022 呼伦贝尔模拟)如图甲所示的电路中定值电阻R=60Ω,电源电动势E=100V,r=10Ω。如图乙所示,曲线为灯泡L的伏安特性曲线,直线为电源的路端电压与电流的关系图线,以下说法正确的是(  )
A.开关S断开时电源的效率为60%
B.开关S闭合后电源的总功率会变小
C.开关S闭合后灯泡的亮度增强
D.开关S断开时小灯泡消耗的功率为240W
(2024 山东模拟)某电路如图所示,电源内阻不可忽略,R1和R2为定值电阻,电表均为理想电表且始终正常工作。开关K闭合后,滑动变阻器R0的滑片向下滑动。在此过程中一定减小的是(  )
A.理想电压表的示数
B.理想电流表的示数
C.滑动变阻器R0消耗的功率
D.电阻R1消耗的功率
(2024 合肥三模)理想变压器与两个定值电阻R1、R2和电阻箱R3组成如图所示电路,其中R1=40Ω,R2=60Ω,电阻箱最大阻值为999.9Ω,变压器原、副线圈的匝数比为。若在a、b间接入交变电流(V),则下列说法正确的是(  )
A.流经R1的电流每秒改变方向50次
B.当R3增大时,流经R1的电流增大
C.当R3=96.0Ω时,R3消耗的功率最大
D.当R3增大时,R3两端电压改变量的大小与流经R3中电流改变量的大小之比增大
(2024 石家庄模拟)如图所示,电源电动势E=1.5V,内阻不计,滑动变阻器R1的最大阻值为2Ω,两定值电阻R2、R3的阻值均为1Ω,电容器C的电容为3μF。初始时,R1的滑片置于最上端,开关S掷于a端。下列说法正确的是(  )
A.当R1的滑片向下移动时,R2两端的电压减小
B.移动R1的滑片过程中,R1消耗的最大功率为1.125W
C.开关从a掷向b,流过R3的电流方向由d到c
D.开关从a掷向b,流过R3的电荷量为4.5×10﹣6C
(2024 甘孜州模拟)在如图所示的电路中,定值电阻R1=R4=3kΩ,R2=2kΩ,R3=R5=12kΩ电容器的电容C=6μF,电源的电动势E=10V,内阻不计,当开关S1闭合电流达到稳定时,处在电容器中间带电量q=2×10﹣3C的油滴恰好保持静止,当开关S2闭合后,则以下判断正确的是(  )
A.电容器上极板是高电势点
B.带电油滴加速向上运动
C.a、b两点的电势差Uab=8V
D.通过R3的电量Q=4.8×10﹣5C
(2023 义乌市模拟)纯电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小,其前景被广泛看好。下面左侧表格是一辆小型纯电动汽车的一些参数:
整车质量 665kg 充电电压 交流220V
最高车速 100km/h 平均充电功率 2.2kW
最大续航 120km 充电时间 6.5h
电池容量 9.3kWh 电机最大功率 20kW
为检测该款汽车的基本性能,某志愿者驾驶汽车以36km/h的速度驶入水平长直试验场,某时刻开始刹车,汽车做匀减速直线运动直到速度减为0,然后马上使汽车做匀加速直线运动直到恢复最初的速度。从开始刹车到恢复最初速度的过程中汽车位移与速度的关系如图所示,下列说法正确一项是(  )
A.该汽车的充电效率约为75%
B.该汽车以最大功率最高车速行驶时,受到的阻力为720N
C.检测过程中汽车所用的总时间为6s
D.检测过程中汽车加速时加速度的大小为5m/s2,刹车时加速度的大小为10m/s2
(2023 海淀区校级三模)某学习小组用如下电路研究小电动机的电流与电压关系。通过调节滑动变阻器R接入电路的阻值,测量得到下表记录的信息。若认为小电动机的电阻是不变的,则(  )
序号 电压U/V 电流I/A 电动机工作状态
1 1.25 0.50 卡住未转动
2 2.00 0.20 稳定转动
3 3.5 0.30 稳定转动
A.小电动机的电阻大约为10Ω
B.当小电动机的电压为2.00V时,其发热功率为0.1W
C.当小电动机的电压为2.00V时,其电功率为0.3W
D.当小电动机的电压为3.5V时,其对外做功的功率为1.05W
(2023 黄浦区校级一模)如图是电解硫酸铜溶液的装置示意图,图中电压表示数为U,电流表示数为I,通电时间t,则下列说法正确的是(  )
A.CuSO4溶液中的阳离子向铜板定向移动
B.IU是电能转化成化学能的功率
C.IUt是这段时间内电路消耗的总电能
D.IUt是这段时间内产生的总焦耳热
(2024 历城区校级模拟)如图甲所示,是某型号电压力锅简化的工作电路图。R0是阻值为484Ω的保温电阻,R1是规格为“220V,800W”的主加热电阻,R2是副加热电阻。电压力锅煮饭分为“加热升压→保压→保温”三个阶段,通过如图乙所示的锅内工作压强与时间“(P﹣t)”关系图象可了解其工作过程:接通电源,启动智能控制开关S,S自动接到a,同时S1自动闭合,电压力锅进入加热升压状态;当锅内工作压强达80kPa时,S1自动断开,进入保压状态,当锅内工作压强降至60kPa时,S1又会自动闭合;当保压状态结束,饭就熟了,S自动接到b,减压进入保温状态。电压力锅煮饭时,在正常加热升压和保压状态共耗电0.25kW h,下列说法正确的是(  )
A.电压力锅煮饭时,锅内气压增大液体沸点降低
B.当锅内工作压强为40kPa时,电压力锅一定处于升压状态
C.电压力锅煮饭时,在正常加热升压和保压状态R1的工作时间是18min
D.电压力锅正常工作时的最大电流是5A
(2024 吉林二模)2023年10月,华为发布全液冷超级充电桩,可实现“一秒一公里”充电速度,比特斯拉超级充电站快了两倍以上。若该充电桩工作电压为1000V,最大输出功率为600kW,现给某新能源汽车上的超级电容进行充电,则在充电过程中(  )
A.最大电流为600A
B.电容器电容逐渐增大
C.电容器两极板间的电压不变
D.充电电流一直保持不变
(2024 五华区校级模拟)图为小米公司发布的“米家扫地机器人”,参数如表所示,该扫地机器人正常工作时额定电压为14.4V,额定功率为55W,若扫地机器人电阻r=0.5Ω,下列说法正确的是(  )
米家扫地机器人配置参数
类别 描述
电池 14.4伏/5200毫安时锂电池
额定功率 55瓦
A.机器人正常工作时电流约为5.2A
B.机器人正常工作时电流约为28.8A
C.锂电池的容量为5.2C
D.机器人正常工作时输出的机械功率约为48W
(2024 丹阳市校级一模)如图所示,电源电动势为E,内阻为r。电路中的R2、R3分别为总阻值一定的滑动变阻器,R0为定值电阻,R1为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小)。当开关S闭合时,电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。下列说法中正确的是(  )
A.若断开开关S,带电微粒向上运动
B.只逐渐减小对R1的光照强度时,电压表示数变大,电阻R0消耗电功率变大
C.只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动时,电压表示数不变,带电微粒向上运动
D.只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动时,电源消耗的电功率变大,电阻R3中有向上的电流
(2024 鼓楼区校级模拟)有两个电源1和2,电动势和内电阻分别为E1、r1和E2、r2,阻值R相同的两个电阻分别接到两电源两端时,电阻R消耗的电功率分别是P1、P2,则(  )
A.若E1>E2,r1=r2,不论R大小如何,一定是P1>P2
B.若E1=E2,r1>r2,不论R大小如何,一定是P1>P2
C.若E1>E2,r1>r2,不论R大小如何,不可能P1=P2
D.若E1=kE2,r1=kr2(k≠1),不论R大小如何,一定是P1=P2
(2024 镇海区模拟)锂电池以碳材料为负极,以含锂的化合物为正极。在充电过程中,通过化学反应,电池正极产生锂离子,锂离子通过电解液运动到负极,嵌在有很多微孔的负极碳材料中,嵌入的锂离子越多,电池中充入的电荷量也就越多,在放电时,负极的锂离子又会通过电解液返回正极,则图示时刻(  )
A.锂离子电池两端的电压正在逐渐增大
B.外界的电能转化为锂离子电池的化学能
C.负极的锂离子通过电解液到达正极时,电场力做正功
D.由锂离子的移动情况可知电池处于放电状态
(2024 盐城一模)如图为探究外电压、内电压和电动势关系的实验装置。这种电池的正负极板(分别为A、B)为二氧化铅及铅,电解液为稀硫酸,关于这一实验装置分析,下列说法正确的是(  )
A.电压表V1正极与a相连
B.电压表V2的测量值大于电路的外电压
C.电压表V1的测量值不会大于电压表V2的测量值
D.电压表V1和V2测得的示数之和接近于一定值
(2024 衡水模拟)如图所示是探究电源电动势和电源内、外电压关系的实验装置,下部是可调节内阻电池。升高或降低挡板,可改变A、B两电极间电解液通道的横截面积,从而改变电池内阻。电池的两极A、B与电压传感器2相连,位于两个电极内侧的探针a、b与电压传感器1相连,R是滑动变阻器。下列说法正确的是(  )
A.断开开关S,传感器1的示数为零,传感器2的示数小于电源电动势
B.闭合开关S,在将挡板向上提升的过程中,传感器2的读数将变小
C.闭合开关S,无论R的滑片如何移动,传感器1和传感器2的示数之和总不变
D.闭合开关S,当把滑动变阻器R的滑片向左移动到阻值为零时,传感器1的示数为零,传感器2的示数等于电源电动势
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小题精练11 恒定电流功率问题
一、电路的动态分析
(1)程序法:部分电路阻值变化→电路总电阻R总变化→干路电流I变化→路端电压U变化→各支路电流、电压变化,即R局→R总→I总→U端→。
(2)串反并同法:所谓“串反”,即某一电阻阻值增大(减小)时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都减小(增大)。所谓“并同”,即某一电阻阻值增大(减小)时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都增大(减小)。
(3)极限法:因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端,使滑动变阻器接入电路的电阻最大或电阻为零去讨论。
二、电路中的功率及效率问题
1.电源的总功率
(1)任意电路:P总=IE=IU外+IU内=P出+P内.
(2)纯电阻电路:P总=I2(R+r)=.
2.电源内部消耗的功率:P内=I2r=IU内=P总-P出.
3.电源的输出功率
(1)任意电路:P出=IU=IE-I2r=P总-P内.
(2)纯电阻电路:P出=I2R==.
(3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系
①当R=r时,电源的输出功率最大为Pm=.
②当R>r时,随着R的增大输出功率越来越小.
③当R④当P出⑤P出与R的关系如图所示.
4.电源的效率
(1)任意电路:η=×100%=×100%.
(2)纯电阻电路:η=×100%=×100%
因此在纯电阻电路中R越大,η越大;当R=r时,电源有最大输出功率,效率仅为50%.
三、电源和电阻U-I图象的比较
图象上的特征 物理意义
电源U-I图象 电阻U-I图象
图形
图象表述的物理量变化关系 电源的路端电压随电路电流的变化关系 电阻两端电压随电阻中的电流的变化关系
图线与坐标轴交点 与纵轴交点表示电源电动势E,与横轴交点表示短路电流 过坐标轴原点,表示没有电压时电流为零
图线上每一点坐标的乘积UI 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率
图线上每一点对应的U、I比值 表示外电阻的大小,不同点对应的外电阻大小不同 每一点对应的比值均等大,表示此电阻的大小不变
图线斜率的 绝对值大小 内电阻r 电阻大小
(2022 呼伦贝尔模拟)如图甲所示的电路中定值电阻R=60Ω,电源电动势E=100V,r=10Ω。如图乙所示,曲线为灯泡L的伏安特性曲线,直线为电源的路端电压与电流的关系图线,以下说法正确的是(  )
A.开关S断开时电源的效率为60%
B.开关S闭合后电源的总功率会变小
C.开关S闭合后灯泡的亮度增强
D.开关S断开时小灯泡消耗的功率为240W
【解答】解:A、开关S断开时,根据图乙可知灯泡两端的电压为UL=40V,电源的效率为η,故A错误;
BC、开关S闭合后总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律可得总电流增大,根据P=EI可知电源的总功率会变大,根据U=E﹣Ir可知路端电压减小,根据可知灯泡的功率减小,所以灯泡的亮度变暗,故B、C错误;
D、开关S断开时小灯泡消耗的功率为P=ULIL=40×6W=240W,故D正确;
故选:D。
(2024 山东模拟)某电路如图所示,电源内阻不可忽略,R1和R2为定值电阻,电表均为理想电表且始终正常工作。开关K闭合后,滑动变阻器R0的滑片向下滑动。在此过程中一定减小的是(  )
A.理想电压表的示数
B.理想电流表的示数
C.滑动变阻器R0消耗的功率
D.电阻R1消耗的功率
【解答】解:A.滑动变阻器的滑片向下滑动,接入电路中的电阻R0的阻值减小,则闭合电路的总电阻减小,根据I,干路电流I增大,内电压增大,路端电压U=E﹣IR内减小,故A正确;
B.由于干路电流增大,则电阻R1两端的电压增大,故电阻R2两端的电压减小,通过电阻R2的电流减小,故通过滑动变阻器和电流表的电流增大,故B错误;
C.通过滑动变阻器的电流增大,而滑动变阻器的电阻减小,在不知R1、R2和电源内阻具体数值的情况下,无法确定其功率的变化情况,故C错误;
D.通过电阻R1的电流增大,根据P1=I2R1,可知R1消耗的功率增大,故D错误。
故选:A。
(2024 合肥三模)理想变压器与两个定值电阻R1、R2和电阻箱R3组成如图所示电路,其中R1=40Ω,R2=60Ω,电阻箱最大阻值为999.9Ω,变压器原、副线圈的匝数比为。若在a、b间接入交变电流(V),则下列说法正确的是(  )
A.流经R1的电流每秒改变方向50次
B.当R3增大时,流经R1的电流增大
C.当R3=96.0Ω时,R3消耗的功率最大
D.当R3增大时,R3两端电压改变量的大小与流经R3中电流改变量的大小之比增大
【解答】解:A、电源的频率为f,在一个周期内电流方向改变2次,所以流经R1的电流每秒改变方向100次,故A错误;
B、当R3增大时,根据欧姆定律可知,通过副线圈的电流减小,根据变压器原副线圈的电流之比与匝数成反比可知,通过原线圈的电流也减小,所以流经R1的电流减小,故B错误;
C、把R1和R2看作电源内阻的一部分,这两个电阻并联,则电源的等效内阻为r,把R3看作原线圈电路中的一部分,则等效电阻为R',当电源内阻和外电阻相等时电源的输出功率最大,即,解得R3=96Ω,故C正确;
D、根据闭合电路的欧姆定律可得E=U+IR可知,R3两端电压改变量的大小与流经R3中电流改变量的大小之比表示等效电源的内阻,即R3两端电压改变量的大小与流经R3中电流改变量的大小之比保持不变,故D错误。
故选:C。
(2024 石家庄模拟)如图所示,电源电动势E=1.5V,内阻不计,滑动变阻器R1的最大阻值为2Ω,两定值电阻R2、R3的阻值均为1Ω,电容器C的电容为3μF。初始时,R1的滑片置于最上端,开关S掷于a端。下列说法正确的是(  )
A.当R1的滑片向下移动时,R2两端的电压减小
B.移动R1的滑片过程中,R1消耗的最大功率为1.125W
C.开关从a掷向b,流过R3的电流方向由d到c
D.开关从a掷向b,流过R3的电荷量为4.5×10﹣6C
【解答】解:A.开关S掷于a端,R1与R2串联,R2两端的电压
U2R2
当R1的滑片向下滑动时,R1接入电路中的电阻值变小,R2两端电压变大,故A错误;
B.R1消耗的功率
P=EI﹣I2R2
电流
I
解得当R1=R2=1Ω时,R1消耗的功率最大为0.5625W,故B错误;
C.开关掷于a端时,电容器C右极板带正电,开关从a掷向b,电容器C左极板带正电,所以电容器先放电后充电,电流方向为c→d,故C错误;
D.流过R3的电荷量Q=CΔU=C(R2R1)
解得Q=4.5×10﹣6C
故D正确。
故选:D。
(2024 甘孜州模拟)在如图所示的电路中,定值电阻R1=R4=3kΩ,R2=2kΩ,R3=R5=12kΩ电容器的电容C=6μF,电源的电动势E=10V,内阻不计,当开关S1闭合电流达到稳定时,处在电容器中间带电量q=2×10﹣3C的油滴恰好保持静止,当开关S2闭合后,则以下判断正确的是(  )
A.电容器上极板是高电势点
B.带电油滴加速向上运动
C.a、b两点的电势差Uab=8V
D.通过R3的电量Q=4.8×10﹣5C
【解答】解:AB、设电源负极电势为零。开关S2闭合前,电阻R5中没有电流,电容器的电压等于电阻R2两端的电压,可知
,解得:U2=4V
此时电容器上极板是高电势点,处在电容器中油滴保持静止,所受的电场力方向竖直向上,则油滴带负电。
且a端电势高,电容器内部的粒子带负电荷,当开关S2闭合后,a端电势为
,解得:φa=4V
b端电势为
,解得:φb=8V
可知电容器下极板电势高,上极板电势低,由于液滴带负电,所受的电场力方向竖直向下,则油滴将加速向下运动,故AB错误;
C、开关S2闭合后,a、b两点间的电势差为
Uab=φa﹣φb=4V﹣8V=﹣4V,故C错误;
D、开关S2闭合前,电容器的带电量为
开关S2闭合后,电容器的带电量为
由于开关S2闭合前上极板电势高,开关S2闭合后,下极板电势高,因此通过R3的电量为
Q=q1+q2=2.4×10﹣5C+2.4×10﹣5C=4.8×10﹣5C,故D正确。
故选:D。
(2023 义乌市模拟)纯电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小,其前景被广泛看好。下面左侧表格是一辆小型纯电动汽车的一些参数:
整车质量 665kg 充电电压 交流220V
最高车速 100km/h 平均充电功率 2.2kW
最大续航 120km 充电时间 6.5h
电池容量 9.3kWh 电机最大功率 20kW
为检测该款汽车的基本性能,某志愿者驾驶汽车以36km/h的速度驶入水平长直试验场,某时刻开始刹车,汽车做匀减速直线运动直到速度减为0,然后马上使汽车做匀加速直线运动直到恢复最初的速度。从开始刹车到恢复最初速度的过程中汽车位移与速度的关系如图所示,下列说法正确一项是(  )
A.该汽车的充电效率约为75%
B.该汽车以最大功率最高车速行驶时,受到的阻力为720N
C.检测过程中汽车所用的总时间为6s
D.检测过程中汽车加速时加速度的大小为5m/s2,刹车时加速度的大小为10m/s2
【解答】解:A.由表格中数据可知该汽车的充电效率约为
,故A错误;
B.根据表格数据可知电机最大输出功率P=20kW=20000W
最大速度
电机以最大输出功率工作且车以最大速度行驶时,牵引力等于阻力,根据P=Fv有
所以车受到的阻力小于720N,故B错误;
CD.由x﹣v图像,结合匀变速直线运动可得检测过程中汽车所用的总时间为
加速和减速阶段的加速度大小分别为
故C正确,D错误。
故选:C。
(2023 海淀区校级三模)某学习小组用如下电路研究小电动机的电流与电压关系。通过调节滑动变阻器R接入电路的阻值,测量得到下表记录的信息。若认为小电动机的电阻是不变的,则(  )
序号 电压U/V 电流I/A 电动机工作状态
1 1.25 0.50 卡住未转动
2 2.00 0.20 稳定转动
3 3.5 0.30 稳定转动
A.小电动机的电阻大约为10Ω
B.当小电动机的电压为2.00V时,其发热功率为0.1W
C.当小电动机的电压为2.00V时,其电功率为0.3W
D.当小电动机的电压为3.5V时,其对外做功的功率为1.05W
【解答】解:A、将电压表当作理想电压表,当小电动机的电压为1.25V时,电动机卡住未转动,电功率等于内阻发热功率,有UI=I2r,将第一组数据代入可解得:r=2.5Ω,故A错误;
B、当小电动机的电压为2.00V时,电流是0.50A,由P=I2r得其发热功率为0.1W,故B正确;
C、当小电动机的电压为2.00V时,其电功率P=UI=2×0.2W=0.4W,故C错误;
D、当小电动机的电压为3.5V时,其对外做功的功率P出=UI﹣I2r=(3.5×0.3﹣0.32×2.5)W=0.825W,故D错误。
故选:B。
(2023 黄浦区校级一模)如图是电解硫酸铜溶液的装置示意图,图中电压表示数为U,电流表示数为I,通电时间t,则下列说法正确的是(  )
A.CuSO4溶液中的阳离子向铜板定向移动
B.IU是电能转化成化学能的功率
C.IUt是这段时间内电路消耗的总电能
D.IUt是这段时间内产生的总焦耳热
【解答】解:A、硫酸铜溶液导电时是正负离子同时做定向移动,铜板与电源正极相连,到达铜板的只有阴离子,故A错误;
B、UI是总功率,其大小还包含热功率;故大于转化为化学能的功率;故B错误;
CD、这段过程中该电路电流做的功是UIt,这也是电路消耗的总电能,不是焦耳热;故D错误,C正确;
故选:C。
(2024 历城区校级模拟)如图甲所示,是某型号电压力锅简化的工作电路图。R0是阻值为484Ω的保温电阻,R1是规格为“220V,800W”的主加热电阻,R2是副加热电阻。电压力锅煮饭分为“加热升压→保压→保温”三个阶段,通过如图乙所示的锅内工作压强与时间“(P﹣t)”关系图象可了解其工作过程:接通电源,启动智能控制开关S,S自动接到a,同时S1自动闭合,电压力锅进入加热升压状态;当锅内工作压强达80kPa时,S1自动断开,进入保压状态,当锅内工作压强降至60kPa时,S1又会自动闭合;当保压状态结束,饭就熟了,S自动接到b,减压进入保温状态。电压力锅煮饭时,在正常加热升压和保压状态共耗电0.25kW h,下列说法正确的是(  )
A.电压力锅煮饭时,锅内气压增大液体沸点降低
B.当锅内工作压强为40kPa时,电压力锅一定处于升压状态
C.电压力锅煮饭时,在正常加热升压和保压状态R1的工作时间是18min
D.电压力锅正常工作时的最大电流是5A
【解答】解:A.液体的沸点随气压的增大而升高,所以在电压力锅煮饭时,锅内气压增大液体沸点升高,故A错误;
B.由图乙可知,当锅内工作压强为40kPa时,电压力锅可能处于升压状态,也可能处于保温状态,故B错误;
C.由图乙可知,在正常加热升压和保压状态R1的工作时间分别为0 6min,9 12min,15 18min;
因此R1的工作时间为t1=(6﹣0)min+(12﹣9)min+(18﹣15)min=12min=0.2h,故C错误;
D.正常工作的总时间为t2=18min,因此R2的工作时间t2=18min=0.3h,R1工作的时间为t1=0.2h
电阻R1、电阻R2消耗的电能分别为
W1=P1t1=0.8kW×0.2h=0.16kW h
W2=W﹣W1=0.25kW h﹣0.16kW h=0.09kW h
根据功率公式W2=P2t2
代入数据解得P2=0.3kW=300W
两加热电阻同时工作时根据电路特点可知电路中电阻最小,则电路电流最大,则总功率P=P1+P2=800W+300W=1100W
则电路中最大电流为,故D正确。
故选:D。
(2024 吉林二模)2023年10月,华为发布全液冷超级充电桩,可实现“一秒一公里”充电速度,比特斯拉超级充电站快了两倍以上。若该充电桩工作电压为1000V,最大输出功率为600kW,现给某新能源汽车上的超级电容进行充电,则在充电过程中(  )
A.最大电流为600A
B.电容器电容逐渐增大
C.电容器两极板间的电压不变
D.充电电流一直保持不变
【解答】解:A、已知该充电桩工作电压为U=1000V,最大输出功率为Pm=600kW=6×105W,根据Pm=UIm可得最大电流为ImA=600A,故A正确;
B、电容器电容由自身因素决定,与带电量和电压无关,在充电过程中,电容器电容不变,故B错误;
C、根据电容的定义式可知,电容不变,电荷量越大,电压越大,故C错误;
D、充电刚开始时,由于电源电极与电容器极板之间存在较大的电势差,此时充电电流较大,随着电容器两极板的电压逐渐增大,这种电势差减小,充电电流减小,故D错误。
故选:A。
(2024 五华区校级模拟)图为小米公司发布的“米家扫地机器人”,参数如表所示,该扫地机器人正常工作时额定电压为14.4V,额定功率为55W,若扫地机器人电阻r=0.5Ω,下列说法正确的是(  )
米家扫地机器人配置参数
类别 描述
电池 14.4伏/5200毫安时锂电池
额定功率 55瓦
A.机器人正常工作时电流约为5.2A
B.机器人正常工作时电流约为28.8A
C.锂电池的容量为5.2C
D.机器人正常工作时输出的机械功率约为48W
【解答】解:AB、根据P=UI,代入数据可得 I3.8A,故A、B错误。
C、容量Q=It=5200C=18720C,故C错误。
D、55W﹣3.82×0.5W≈48W,故D正确。
故选:D。
(2024 丹阳市校级一模)如图所示,电源电动势为E,内阻为r。电路中的R2、R3分别为总阻值一定的滑动变阻器,R0为定值电阻,R1为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小)。当开关S闭合时,电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。下列说法中正确的是(  )
A.若断开开关S,带电微粒向上运动
B.只逐渐减小对R1的光照强度时,电压表示数变大,电阻R0消耗电功率变大
C.只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动时,电压表示数不变,带电微粒向上运动
D.只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动时,电源消耗的电功率变大,电阻R3中有向上的电流
【解答】解:A、带电微粒恰好处于静止状态,则带电微粒受到向下的重力和向上的电场力平衡。当断开开关S,电容器通过所处的回路放电,板间电场减小,带电微粒所受电场力减小,所以带电微粒将向下运动,故A错误;
B、只减小对R1的光照强度时,R1的阻值增大,电路中的总电阻增大,总电流减小,则电源的内压减小,路端电压增大,所以电压表示数增大。根据热功率的公式可知,电阻R0消耗的电功率减小,故B错误;
C、分析电路可知,电容器的电压与R2上半部分电阻的电压相等,只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动时,电路中的总电流不变,但是R2上端电阻增大,电压增大,即电容器两端电压增大,根据公式可知,板间场强增大,带电微粒所受电场力增大,则带电微粒将向上运动,故C正确;
D、由电路结构可知,电路稳定时,R3没有电流通过,所以当只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动时,不会影响电路中的电流,即电路中的电流不变,电源消耗的电功率不变,电容器带电量不变,电阻R3中也没有电流通过,故D错误。
故选:C。
(2024 鼓楼区校级模拟)有两个电源1和2,电动势和内电阻分别为E1、r1和E2、r2,阻值R相同的两个电阻分别接到两电源两端时,电阻R消耗的电功率分别是P1、P2,则(  )
A.若E1>E2,r1=r2,不论R大小如何,一定是P1>P2
B.若E1=E2,r1>r2,不论R大小如何,一定是P1>P2
C.若E1>E2,r1>r2,不论R大小如何,不可能P1=P2
D.若E1=kE2,r1=kr2(k≠1),不论R大小如何,一定是P1=P2
【解答】解:电阻R的功率P=()2R,
若E1>E2,r1=r2,则有P1>P故A正确。
B、若E1=E2,r1>r2,则有P1<P故B错误。
C、若E1>E2,r1>r2,根据数学知识得知,可能有P1≠P2,也可能P1=P故C错误。
D、若E1=kE2,r1=kr2(k≠1),得到P1,()2R,根据数学知识知道,P1≠P故D错误。
故选:A。
(2024 镇海区模拟)锂电池以碳材料为负极,以含锂的化合物为正极。在充电过程中,通过化学反应,电池正极产生锂离子,锂离子通过电解液运动到负极,嵌在有很多微孔的负极碳材料中,嵌入的锂离子越多,电池中充入的电荷量也就越多,在放电时,负极的锂离子又会通过电解液返回正极,则图示时刻(  )
A.锂离子电池两端的电压正在逐渐增大
B.外界的电能转化为锂离子电池的化学能
C.负极的锂离子通过电解液到达正极时,电场力做正功
D.由锂离子的移动情况可知电池处于放电状态
【解答】解:D.由题意可知,充电时锂离子向负极移动,放电时相反;图示时刻负极的锂离子通过电解液返回正极,即处于放电过程,故D正确;
B.电池充电时,电能转化为化学能;电池放电时,化学能转化为电能;图示时刻,电场正在放电,即锂离子电池的化学能转化为外界的电能,故B错误;
A.由电容定义式可推导其电压与电容的电荷量、电容大小的关系为:,此时电荷量减小,电容不变,故锂离子电池两端的电压正在逐渐减小,故A错误;
C.负极的锂离子通过电解液到达正极的过程中,电场力与锂离子的运动方向相反,电场力做负功,故C错误。
故选:D。
(2024 盐城一模)如图为探究外电压、内电压和电动势关系的实验装置。这种电池的正负极板(分别为A、B)为二氧化铅及铅,电解液为稀硫酸,关于这一实验装置分析,下列说法正确的是(  )
A.电压表V1正极与a相连
B.电压表V2的测量值大于电路的外电压
C.电压表V1的测量值不会大于电压表V2的测量值
D.电压表V1和V2测得的示数之和接近于一定值
【解答】解:A.ab为电源内部,在电源内部,电流从b流向a,那么电压表V1正极与b相连,故A错误;
B.电压表V2 的测量值是滑动变阻器两端的电压,理论情况下是电路的外电压,所以应该相等,故B错误;
C.电压表V1测量的电路的内电压,若电源内部的电阻大于滑动变阻器的电阻,那么电压表V1的测量值大于电压表V2的测量值,故C错误;
D.电压表V1和V2测量值之和接近于电源的电动势,接近一定值,故D正确;
故选:D。
(2024 衡水模拟)如图所示是探究电源电动势和电源内、外电压关系的实验装置,下部是可调节内阻电池。升高或降低挡板,可改变A、B两电极间电解液通道的横截面积,从而改变电池内阻。电池的两极A、B与电压传感器2相连,位于两个电极内侧的探针a、b与电压传感器1相连,R是滑动变阻器。下列说法正确的是(  )
A.断开开关S,传感器1的示数为零,传感器2的示数小于电源电动势
B.闭合开关S,在将挡板向上提升的过程中,传感器2的读数将变小
C.闭合开关S,无论R的滑片如何移动,传感器1和传感器2的示数之和总不变
D.闭合开关S,当把滑动变阻器R的滑片向左移动到阻值为零时,传感器1的示数为零,传感器2的示数等于电源电动势
【解答】解:A、断开开关S,电源处于断路状态,电源内电压为零,即传感器1的示数为零,电源外电压(即传感器2的示数)等于电源电动势,故A错误;
B、闭合开关S,将挡板上提,A、B两电极间电解液通道的横截面积变大,根据电阻定律:,可知电源内阻变小。由闭合电路欧姆定律可得外电压(即电压传感器2的示数)为:,可知电压传感器2的示数变大,故B错误;
C、电源电动势在数值上等于内电压与路端电压之和,即传感器1和传感器2的示数之和等于电源电动势,故其示数之和保持不变,故C正确。
D、当把电阻R的滑臂向左移动到阻值为零时,外电路电阻为0(即电源短路),外电压(即电压传感器2的示数)为零,内电压(即电压传感器1的示数)等于电源电动势,故D错误。
故选:C。
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