第十三讲 电功率
第1课时 电功 电功率 焦耳定律
【基础达标】
一、选择题
1.将一只“6 V 3 W”的小灯泡与一个阻值为12 Ω的电阻串联后接到12 V的电源上,闭合开关后,小灯泡的实际功率( )
A.大于3 W B.等于3 W C.小于3 W D.无法确定
2.标有“220 V 40 W”的甲灯和“110 V 40 W”的乙灯,当它们正常发光时( )
A.甲灯较亮
B.经过相同时间,它们消耗的电能一样多
C.甲灯的电阻小
D.通过甲、乙两灯的电流相等
3.两个灯泡L1“6 V 3 W”和L2“4 V 4 W”,分别按图甲、乙连接,均有一个灯泡正常发光,且两灯的实际电压均不超过额定电压,不计灯泡电阻的变化,下列说法正确的是( )
A.甲电路中电源电压为10 V,乙电路中电源电压为4 V
B.甲电路中是灯L1正常发光,乙电路中是灯L2正常发光
C.乙电路中的干路电流是1.5 A
D.甲、乙电路中都是灯L1正常发光
4.如图甲所示的电路中,R为滑动变阻器,R0为定值电阻,电源电压恒定不变。在滑片P从滑动变阻器的一端移动到另一端的过程中,电压表的示数U与电流表的示数I变化情况如图乙所示,则根据图象信息可知( )
A.R0阻值是5 Ω B.电路的最大总功率是11.2 W
C.电源电压为7 V D.滑动变阻器的最大阻值是30 Ω
5.如图所示,电源电压6 V保持不变,R1=10 Ω,R2=20 Ω,R3=30 Ω,以下说法正确的是( )
A.电路中的最大功率为3 W
B.只闭合S2,R1与R2两端电压之比为2∶1
C.同时闭合S1和S3,电路中的电流为0.15 A
D.同时闭合S1、S2、S3,R2与R3的电流之比为2∶3
二、填空题
6.(2024·苏州中考)电热水器是利用电流的 效应工作的。小明利用电能表测量电热水器实际功率来判断家里的电压是否正常。他观察家中的电能表示数如图甲所示,为 kW·h,现仅接通如图乙所示的电热水器,观察到电能表指示灯1 min内闪烁80次,则1 min内消耗电能为 J,其两端电压 (选填“高于”“等于”或“低于”)220 V。
7.小灯泡L和定值电阻R接在如图1所示的电路中,其两者的I-U关系图象如图2所示,当电源电压为2 V时,电流表的示数是 A,小灯泡此时的电阻为 Ω;如果将小灯泡L和定值电阻R串联接在电压为10 V的电源两端,电路消耗的总功率为 W。
三、实验题
8.(2024·广州三模)如图是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。两个相同的透明容器中密封着等量的空气,将1、2和3、4导线分别接到电源两端,该实验中甲图所示的装置在通电一段时间后, (选填“a”或“b”)容器中电流产生的热量较多,理由是: ;
如果甲图通过1的电流为2 A,右侧容器b中定值电阻在10 s内产生的热量是 J;通过观察乙图中的实验现象,可知 (选填“c”或“d”)容器中电阻的阻值大。
四、计算题
9.(2024·广州三模)如图是一种电压力锅的简易原理图。S1为电源开关,R1为加热电阻,其阻值为44 Ω,L为指示灯,加热时S2接a;R2为保温电阻,保温时,S2接b,此保温电路的功率为100 W。
(1)已知锅内水体积为3 L,初温为25 ℃,烧开时水温为105 ℃,水烧开过程吸收的热量是多少 [水的比热容:4.2×103 J/(kg·℃),水的密度:1.0×103 kg/m3]
(2)电压力锅处于加热状态时的功率是多少
(3)电压力锅加热10 min后水烧开,又保温5 min,共消耗多少电能
【能力提升】
10.阅读下列短文,回答问题。
智能电加热眼罩
近几年,近视眼成为影响青少年身体健康的重要因素,为有效保护眼睛,降低近视率,目前市场上推出一款电加热眼罩(如图甲),对缓解眼疲劳有一定效果,电加热眼罩是在绝缘的聚酯薄膜表面有序排列10根一样的具有发热、控温双重功能的PTC加热丝,PTC是一种新型的半导体陶瓷材料,它以钛酸钡为主,掺入多种物质后加工而成。电加热眼罩内部结构如图乙所示,PTC加热丝两端与金属导线相连,形成网状结构,由6 V的锂电池供电。每根PTC加热丝电阻随温度变化的关系如图丙所示,当温度达到40 ℃时,PTC加热丝的发热功率等于散热功率(即在相同时间内产生的热量与散失的热量相等),温度保持不变,实现智能控温。
(1)PTC是 (选填“导体”“半导体”或“绝缘体”)材料。
(2)如图乙所示的加热电路,PTC加热丝的连接方式是 联,正常工作时金属导线中A、B处电流分别为IA和IB,则IA (选填“<”“=”或“>”)IB。
(3)如图丁所示,将眼罩加热电路开关闭合,其功率随时间变化的图象最可能的选项是 。
(4)每根PTC加热丝的最大发热功率为 W,当温度为40 ℃时,通电10 min,每根PTC加热丝消耗的电能为 J。 第十三讲 电功率
第1课时 电功 电功率 焦耳定律
【基础达标】
一、选择题
1.将一只“6 V 3 W”的小灯泡与一个阻值为12 Ω的电阻串联后接到12 V的电源上,闭合开关后,小灯泡的实际功率(B)
A.大于3 W B.等于3 W C.小于3 W D.无法确定
2.标有“220 V 40 W”的甲灯和“110 V 40 W”的乙灯,当它们正常发光时(B)
A.甲灯较亮
B.经过相同时间,它们消耗的电能一样多
C.甲灯的电阻小
D.通过甲、乙两灯的电流相等
3.两个灯泡L1“6 V 3 W”和L2“4 V 4 W”,分别按图甲、乙连接,均有一个灯泡正常发光,且两灯的实际电压均不超过额定电压,不计灯泡电阻的变化,下列说法正确的是(B)
A.甲电路中电源电压为10 V,乙电路中电源电压为4 V
B.甲电路中是灯L1正常发光,乙电路中是灯L2正常发光
C.乙电路中的干路电流是1.5 A
D.甲、乙电路中都是灯L1正常发光
4.如图甲所示的电路中,R为滑动变阻器,R0为定值电阻,电源电压恒定不变。在滑片P从滑动变阻器的一端移动到另一端的过程中,电压表的示数U与电流表的示数I变化情况如图乙所示,则根据图象信息可知(A)
A.R0阻值是5 Ω B.电路的最大总功率是11.2 W
C.电源电压为7 V D.滑动变阻器的最大阻值是30 Ω
5.如图所示,电源电压6 V保持不变,R1=10 Ω,R2=20 Ω,R3=30 Ω,以下说法正确的是(A)
A.电路中的最大功率为3 W
B.只闭合S2,R1与R2两端电压之比为2∶1
C.同时闭合S1和S3,电路中的电流为0.15 A
D.同时闭合S1、S2、S3,R2与R3的电流之比为2∶3
二、填空题
6.(2024·苏州中考)电热水器是利用电流的 热 效应工作的。小明利用电能表测量电热水器实际功率来判断家里的电压是否正常。他观察家中的电能表示数如图甲所示,为 3 023.6 kW·h,现仅接通如图乙所示的电热水器,观察到电能表指示灯1 min内闪烁80次,则1 min内消耗电能为 9.0×104 J,其两端电压 等于 (选填“高于”“等于”或“低于”)220 V。
7.小灯泡L和定值电阻R接在如图1所示的电路中,其两者的I-U关系图象如图2所示,当电源电压为2 V时,电流表的示数是 0.25 A,小灯泡此时的电阻为 10 Ω;如果将小灯泡L和定值电阻R串联接在电压为10 V的电源两端,电路消耗的总功率为 2 W。
三、实验题
8.(2024·广州三模)如图是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。两个相同的透明容器中密封着等量的空气,将1、2和3、4导线分别接到电源两端,该实验中甲图所示的装置在通电一段时间后, a (选填“a”或“b”)容器中电流产生的热量较多,理由是: a容器和b容器中,导体的电阻相同。通过a容器中电阻的电流大,由Q=I2Rt知,a容器中电阻产生的热量多 ;
如果甲图通过1的电流为2 A,右侧容器b中定值电阻在10 s内产生的热量是 50 J;通过观察乙图中的实验现象,可知 d (选填“c”或“d”)容器中电阻的阻值大。
四、计算题
9.(2024·广州三模)如图是一种电压力锅的简易原理图。S1为电源开关,R1为加热电阻,其阻值为44 Ω,L为指示灯,加热时S2接a;R2为保温电阻,保温时,S2接b,此保温电路的功率为100 W。
(1)已知锅内水体积为3 L,初温为25 ℃,烧开时水温为105 ℃,水烧开过程吸收的热量是多少 [水的比热容:4.2×103 J/(kg·℃),水的密度:1.0×103 kg/m3]
解:(1)水的体积为V=3 L=3×10-3 m3
水的质量为m=ρV=1.0×103 kg/m3×3×10-3 m3=3 kg
水吸收的热量为
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×3 kg×(105 ℃-25 ℃)=1.008×106 J
(2)电压力锅处于加热状态时的功率是多少
解:(2)当电压力锅处于加热状态时,电源开关S1闭合、S2接a,由图可知,此时只有R1工作,则电压力锅处于加热状态时的功率为P加===1 100 W
(3)电压力锅加热10 min后水烧开,又保温5 min,共消耗多少电能
解:(3)保温电路的功率为100 W,电压力锅先加热10 min后保温5 min共消耗的电能为
W=P加热t1+P保温t2=1 100 W×10×60 s+100 W×5×60 s=6.9×105 J
【能力提升】
10.阅读下列短文,回答问题。
智能电加热眼罩
近几年,近视眼成为影响青少年身体健康的重要因素,为有效保护眼睛,降低近视率,目前市场上推出一款电加热眼罩(如图甲),对缓解眼疲劳有一定效果,电加热眼罩是在绝缘的聚酯薄膜表面有序排列10根一样的具有发热、控温双重功能的PTC加热丝,PTC是一种新型的半导体陶瓷材料,它以钛酸钡为主,掺入多种物质后加工而成。电加热眼罩内部结构如图乙所示,PTC加热丝两端与金属导线相连,形成网状结构,由6 V的锂电池供电。每根PTC加热丝电阻随温度变化的关系如图丙所示,当温度达到40 ℃时,PTC加热丝的发热功率等于散热功率(即在相同时间内产生的热量与散失的热量相等),温度保持不变,实现智能控温。
(1)PTC是 半导体 (选填“导体”“半导体”或“绝缘体”)材料。
(2)如图乙所示的加热电路,PTC加热丝的连接方式是 并 联,正常工作时金属导线中A、B处电流分别为IA和IB,则IA > (选填“<”“=”或“>”)IB。
(3)如图丁所示,将眼罩加热电路开关闭合,其功率随时间变化的图象最可能的选项是 B 。
(4)每根PTC加热丝的最大发热功率为 0.9 W,当温度为40 ℃时,通电10 min,每根PTC加热丝消耗的电能为 216 J。
