第十五章 电能与电功率
一、选择题
1. (2024·长春中考)1 kW·h的电能可供下列用电器正常工作时间最长的是( A )
A. 节能灯 B. 电饭煲
C. 电视机 D. 电烤箱
2. 下列实例，属于防止电流热效应产生危害的是( D )
A. 电热孵化器孵小鸡 B. 电热水壶烧水
C. 电熨斗熨衣服 D. 电脑防热风扇
3. 甲、乙两个灯泡的I-U图像如图所示，现将甲、乙两灯串联在电路中，当甲灯两端电压为2 V时，乙灯消耗的功率是( C )
第3题图
A. 2 W B. 0.8 W
C. 1.2 W D. 3 W
4. 如图所示是小刚同学测量小灯泡电功率的电路图。当闭合开关时，发现灯L不亮，电压表有明显示数，电流表的示数为零。若故障只出现在滑动变阻器R和灯L中的一处，则下列判断正确的是( D )
第4题图
A. 滑动变阻器R短路
B. 滑动变阻器R开路
C. 灯L短路
D. 灯L开路
5. (2024·包头中考)许多汽车的后视镜配备了如图甲所示的加热装置，该装置有“低温”除雾和“高温”除霜功能，保持镜面清晰，确保驾驶安全。其内部电路如图乙所示，R1和R2为加热电阻。下列分析正确的是( D )
第5题图
A. 除雾状态，电路中只有R1工作
B. 除霜状态，电路中只有R2工作
C. 除雾状态，电路的总电流最大
D. 除霜状态，电路的总功率最大
6. 如图所示，电源电压不变，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向上移动时，下列说法正确的是( C )
第6题图
A. 灯泡L变暗，电压表的示数变小
B. 灯泡L变亮，电压表的示数不变
C. 电路消耗的总功率变小，电压表的示数不变
D. 电路消耗的总功率变小，电压表的示数变大
7. 如图甲所示的电路中，电源电压为4.5 V，小灯泡的额定电压为 2.5 V。闭合开关后，将滑动变阻器的滑片从最右端向左移动到某一位置的过程中，两电表的示数关系图像如图乙所示。下列判断正确的是( A )
第7题图
A. 小灯泡的额定功率为0.625 W
B. 电路的最大总功率为1.2 W
C. 小灯泡灯丝的阻值越来越小
D. R的阻值变化范围为8～20 Ω
二、填空题
8. (2024·绥化中考)图中为家庭电路的电能表，该电能表允许接入用电器的最大总功率是 4 400 W；表盘上的某个参数模糊不清，为测得这个参数，仅将额定功率为1 200 W的空调接入电路，正常工作1 min电能表转盘转了60 r，计算可知该参数为 3 000 r/(kW·h)。
第8题图
9. 小灯泡上标有“6 V 3 W”的字样，则小灯泡正常发光时的电阻为 12 Ω；若将小灯泡接在电源电压为9 V的电路中，要使小灯泡正常发光，需要串联一个阻值为 6 Ω的定值电阻。
10. 如图所示，把标有“1 A 6 W”字样的灯L1和标有“2 A 6 W”字样的灯L2并联接入电路中。让其中一个灯泡正常发光，另一个灯泡的实际功率不超过额定功率，则该电路中的干路电流是 2.5 A，两灯消耗的实际总功率为 7.5 W。(不考虑灯丝电阻的变化)
第10题图
11. 某品牌电热水壶的铭牌(部分内容)见表所示。当该电热水壶正常工作时，至少需要 420 s才能把质量为2.0 kg、初温为25 ℃的水加热到100 ℃。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
容量 2.0 L
额定电压 220 V
额定功率 1 500 W
12. (2025·深圳模拟)为了向建设宜居城市做贡献，创新实验小组的同学们设计了有害气体监测设备，其原理如图甲所示。电源电压恒定，R0为定值电阻，R为可以感知气体污染指数的可变电阻，其阻值随污染指数变化的关系如图乙所示，气体监测器的示数随有害气体污染指数的增大而增大。气体监测器由电路图中 电流表 (选填“电流表”或“电压表”)改装而成。污染指数增大，电压表示数与电流表示数的比值 减小 ，电路消耗的总功率 增大 。(后两空均选填“增大”“不变”或“减小”)
第12题图
13. 风力发电机组叶片在风的作用下旋转，发电机转子高速旋转发电，如图所示。其发电功率为5×104 W，该风力发电机发电1 h相当于完全燃烧天然气 5 m3。(天然气热值为3.6×107 J/m3)
第13题图
14. 甲、乙两灯的额定电压分别为6 V和 3 V，它们的电流随电压变化的关系图像如图所示。将甲灯与R1串联后接在电压恒为U的电源两端，甲灯正常发光，R1的功率为P1；乙灯与R2串联接在该电源两端，乙灯也能正常发光，R2的功率为P2。已知R1＋R2＝90 Ω，则P1∶P2＝ 25∶18 。
第14题图
三、实验题
15. 小明用如图所示的装置探究“电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关”。甲、乙两图的密闭容器中都装有等量的空气。
第15题图
(1)图甲装置可探究电流产生的热量与 电阻 的关系。
(2)图乙装置通电后，右侧U形管液面高度变化明显，左侧U形管液面高度几乎无变化，则电路故障可能是 R1短路 ；小明用电压表检测故障，将电压表并联到电阻R1两端，观察到电压表 无 (选填“有”或“无”)示数。
(3)排除故障后，通电一段时间，发现图乙中左侧U形管内液面高度的变化比右侧明显，这表明：在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的 电流 越大，导体产生的热量越多。
(4)图乙中R1和R2产生的热量之比为 4∶1 。
16. 实验室电源电压为6 V，要测量小灯泡的额定功率，小伟选择一个额定电压为2.5 V、电阻大约为 10 Ω 的小灯泡，小强画出了电路图如图甲所示。
第16题图
(1)小伟看到电路图后提出一个建议：简化实验，去掉滑动变阻器测量小灯泡的额定电功率。你认为小伟的实验方案可行吗？答： 不可行 ；原因： 无法实现小灯泡两端的电压等于额定电压 。
(2)若按照小强设计的电路图进行实验，实验室里有最大阻值是10 Ω和60 Ω的滑动变阻器，你认为应该选择最大阻值为 60 Ω的滑动变阻器。
(3)将图乙中的滑动变阻器和电压表(选用合适的量程)接入电路。
答：如图所示。
(4)在实验器材选择无误、电路连接正确的情况下，闭合开关，小灯泡不亮，但电压表和电流表都有示数，按照图乙的电路连接图判断，要让小灯泡发光，你的操作是 将滑动变阻器的滑片向左移动 。
(5)调整电路正常后开始实验，在调节滑动变阻器滑片的过程中，小灯泡突然熄灭，电流表的示数突然变为零，电压表的示数是6 V，你判断故障可能是 小灯泡开路 。
(6)为了进一步确定小灯泡的亮度与电压的关系，他们做了多次实验，并根据实验数据绘出了小灯泡的U-I图像如图丙所示。请根据图像信息，计算出小灯泡的额定功率是 0.5 W。
四、计算题
17. 如图所示的电路中，电源电压U不变，R2为可调阻值的电阻箱。当闭合开关S，调节电阻箱的阻值R2＝8 Ω时，电压表的示数U1＝2.4 V；当R2＝4 Ω时，电压表的示数U2＝2 V。求：
第17题图
(1)电源电压；
(2)当电阻箱的阻值R2＝18 Ω时，R2消耗的电功率。
解：(1)闭合开关S，R1与R2串联，当电阻箱的阻值R2＝8 Ω时，电路中的电流
I1＝＝＝0.3 A，
同理，当电阻箱的阻值R2＝4 Ω时，电路中的电流
I1＝＝＝0.5 A，
电源电压
U＝I1(R1＋R2)＝0.3 A×(8 Ω＋R1)＝0.5 A×(4 Ω＋R1)，
解得
R1＝2 Ω，U＝0.3 A×(8 Ω＋2 Ω)＝3 V。
(2)当电阻箱的阻值R2＝18 Ω时，电路中的电流
I2＝＝＝0.15 A，
此时R2消耗的电功率
P2＝IR2＝(0.15 A)2×18 Ω＝0.405 W。
18. 如图甲所示是某家用电辅热式平板太阳能热水器，其电加热丝的额定电压为220 V，额定功率为1 500 W。图乙是其储水箱水位探测电路原理图，其中电源电压为24 V，A为水位指示表(由量程为0～0.6 A的电流表改装而成)，R0的阻值为10 Ω，Rx为压敏电阻，其阻值与储水箱水深的关系图像如图丙所示。则：
第18题图
(1)热水器正常加热时，电热丝的电阻多大？(计算结果保留1位小数)
(2)阴雨天，将储水箱中质量为50 kg、初温为30 ℃的水加热到50 ℃，需正常通电多长时间？[设电热全部被水箱中的水吸收且无热损失，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)当水位指示表指示储水箱水深为0.2 m时，探测电路中的电流为多大？
解：(1)热水器正常加热时，电热丝的电阻
R＝＝≈32.3 Ω。
(2)W＝Pt，Q＝c水 mΔt，
由W＝Q得，Pt＝c水 mΔt，
t＝
＝
＝2 800 s。
(3)当h＝0.2 m时，Rx＝150 Ω，
探测电路中的电流
I＝＝＝0.15 A。
五、综合能力题
19. (2025·东莞模拟)某品牌最新款手机不仅采用4 500 mA·h超大容量电池，并且采用“超级快充”技术，不到半小时可把电池电量充到一半以上，极大方便了人们的使用。已知该电池的部分参数如表所示。
电池名称 锂离子电池
电压 3.7 V
容量 4 500 mA·h
(1)表格中的电池“容量”，可由电流与 时间 (选填“时间”或“电压”)乘积所得。给电池充电的过程，电能转化为 化学 能，在这个过程中电池属于 用电器 (选填“电源”或“用电器”)。
(2)该锂电池充满电后能储存的电能为 59 940 J。
(3)有人发现，超级快充的充电线比普通手机充电线粗，从线路安全的角度分析，超级快充的充电线尽可能做得粗一些的目的是 减小 (选填“增大”或“减小”)电阻，使充电过程中产生的热量少一些。
(4)现有两个充电器，一个标注“输出5 V 600 mA”，另一个标注“输出5 V 4 A”；其中有一个是快速充电器，假设充电效率为90%，选用快速充电器将上述电池从20%充满需要 44.4 min。
4/9第十五章 电能与电功率
一、选择题
1. (2024·长春中考)1 kW·h的电能可供下列用电器正常工作时间最长的是( )
A. 节能灯 B. 电饭煲
C. 电视机 D. 电烤箱
2. 下列实例，属于防止电流热效应产生危害的是( )
A. 电热孵化器孵小鸡 B. 电热水壶烧水
C. 电熨斗熨衣服 D. 电脑防热风扇
3. 甲、乙两个灯泡的I-U图像如图所示，现将甲、乙两灯串联在电路中，当甲灯两端电压为2 V时，乙灯消耗的功率是( )
第3题图
A. 2 W B. 0.8 W
C. 1.2 W D. 3 W
4. 如图所示是小刚同学测量小灯泡电功率的电路图。当闭合开关时，发现灯L不亮，电压表有明显示数，电流表的示数为零。若故障只出现在滑动变阻器R和灯L中的一处，则下列判断正确的是( )
第4题图
A. 滑动变阻器R短路
B. 滑动变阻器R开路
C. 灯L短路
D. 灯L开路
5. (2024·包头中考)许多汽车的后视镜配备了如图甲所示的加热装置，该装置有“低温”除雾和“高温”除霜功能，保持镜面清晰，确保驾驶安全。其内部电路如图乙所示，R1和R2为加热电阻。下列分析正确的是( )
第5题图
A. 除雾状态，电路中只有R1工作
B. 除霜状态，电路中只有R2工作
C. 除雾状态，电路的总电流最大
D. 除霜状态，电路的总功率最大
6. 如图所示，电源电压不变，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向上移动时，下列说法正确的是( )
第6题图
A. 灯泡L变暗，电压表的示数变小
B. 灯泡L变亮，电压表的示数不变
C. 电路消耗的总功率变小，电压表的示数不变
D. 电路消耗的总功率变小，电压表的示数变大
7. 如图甲所示的电路中，电源电压为4.5 V，小灯泡的额定电压为 2.5 V。闭合开关后，将滑动变阻器的滑片从最右端向左移动到某一位置的过程中，两电表的示数关系图像如图乙所示。下列判断正确的是( )
第7题图
A. 小灯泡的额定功率为0.625 W
B. 电路的最大总功率为1.2 W
C. 小灯泡灯丝的阻值越来越小
D. R的阻值变化范围为8～20 Ω
二、填空题
8. (2024·绥化中考)图中为家庭电路的电能表，该电能表允许接入用电器的最大总功率是 W；表盘上的某个参数模糊不清，为测得这个参数，仅将额定功率为1 200 W的空调接入电路，正常工作1 min电能表转盘转了60 r，计算可知该参数为 r/(kW·h)。
第8题图
9. 小灯泡上标有“6 V 3 W”的字样，则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω；若将小灯泡接在电源电压为9 V的电路中，要使小灯泡正常发光，需要串联一个阻值为 Ω的定值电阻。
10. 如图所示，把标有“1 A 6 W”字样的灯L1和标有“2 A 6 W”字样的灯L2并联接入电路中。让其中一个灯泡正常发光，另一个灯泡的实际功率不超过额定功率，则该电路中的干路电流是 A，两灯消耗的实际总功率为 W。(不考虑灯丝电阻的变化)
第10题图
11. 某品牌电热水壶的铭牌(部分内容)见表所示。当该电热水壶正常工作时，至少需要 s才能把质量为2.0 kg、初温为25 ℃的水加热到100 ℃。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
容量 2.0 L
额定电压 220 V
额定功率 1 500 W
12. (2025·深圳模拟)为了向建设宜居城市做贡献，创新实验小组的同学们设计了有害气体监测设备，其原理如图甲所示。电源电压恒定，R0为定值电阻，R为可以感知气体污染指数的可变电阻，其阻值随污染指数变化的关系如图乙所示，气体监测器的示数随有害气体污染指数的增大而增大。气体监测器由电路图中 (选填“电流表”或“电压表”)改装而成。污染指数增大，电压表示数与电流表示数的比值 ，电路消耗的总功率 。(后两空均选填“增大”“不变”或“减小”)
第12题图
13. 风力发电机组叶片在风的作用下旋转，发电机转子高速旋转发电，如图所示。其发电功率为5×104 W，该风力发电机发电1 h相当于完全燃烧天然气 m3。(天然气热值为3.6×107 J/m3)
第13题图
14. 甲、乙两灯的额定电压分别为6 V和 3 V，它们的电流随电压变化的关系图像如图所示。将甲灯与R1串联后接在电压恒为U的电源两端，甲灯正常发光，R1的功率为P1；乙灯与R2串联接在该电源两端，乙灯也能正常发光，R2的功率为P2。已知R1＋R2＝90 Ω，则P1∶P2＝ 。
第14题图
三、实验题
15. 小明用如图所示的装置探究“电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关”。甲、乙两图的密闭容器中都装有等量的空气。
第15题图
(1)图甲装置可探究电流产生的热量与 的关系。
(2)图乙装置通电后，右侧U形管液面高度变化明显，左侧U形管液面高度几乎无变化，则电路故障可能是 ；小明用电压表检测故障，将电压表并联到电阻R1两端，观察到电压表 (选填“有”或“无”)示数。
(3)排除故障后，通电一段时间，发现图乙中左侧U形管内液面高度的变化比右侧明显，这表明：在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的 越大，导体产生的热量越多。
(4)图乙中R1和R2产生的热量之比为 。
16. 实验室电源电压为6 V，要测量小灯泡的额定功率，小伟选择一个额定电压为2.5 V、电阻大约为 10 Ω 的小灯泡，小强画出了电路图如图甲所示。
第16题图
(1)小伟看到电路图后提出一个建议：简化实验，去掉滑动变阻器测量小灯泡的额定电功率。你认为小伟的实验方案可行吗？答： ；原因： 。
(2)若按照小强设计的电路图进行实验，实验室里有最大阻值是10 Ω和60 Ω的滑动变阻器，你认为应该选择最大阻值为 Ω的滑动变阻器。
(3)将图乙中的滑动变阻器和电压表(选用合适的量程)接入电路。
(4)在实验器材选择无误、电路连接正确的情况下，闭合开关，小灯泡不亮，但电压表和电流表都有示数，按照图乙的电路连接图判断，要让小灯泡发光，你的操作是 。
(5)调整电路正常后开始实验，在调节滑动变阻器滑片的过程中，小灯泡突然熄灭，电流表的示数突然变为零，电压表的示数是6 V，你判断故障可能是 。
(6)为了进一步确定小灯泡的亮度与电压的关系，他们做了多次实验，并根据实验数据绘出了小灯泡的U-I图像如图丙所示。请根据图像信息，计算出小灯泡的额定功率是 W。
四、计算题
17. 如图所示的电路中，电源电压U不变，R2为可调阻值的电阻箱。当闭合开关S，调节电阻箱的阻值R2＝8 Ω时，电压表的示数U1＝2.4 V；当R2＝4 Ω时，电压表的示数U2＝2 V。求：
第17题图
(1)电源电压；
(2)当电阻箱的阻值R2＝18 Ω时，R2消耗的电功率。
18. 如图甲所示是某家用电辅热式平板太阳能热水器，其电加热丝的额定电压为220 V，额定功率为1 500 W。图乙是其储水箱水位探测电路原理图，其中电源电压为24 V，A为水位指示表(由量程为0～0.6 A的电流表改装而成)，R0的阻值为10 Ω，Rx为压敏电阻，其阻值与储水箱水深的关系图像如图丙所示。则：
第18题图
(1)热水器正常加热时，电热丝的电阻多大？(计算结果保留1位小数)
(2)阴雨天，将储水箱中质量为50 kg、初温为30 ℃的水加热到50 ℃，需正常通电多长时间？[设电热全部被水箱中的水吸收且无热损失，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)当水位指示表指示储水箱水深为0.2 m时，探测电路中的电流为多大？
五、综合能力题
19. (2025·东莞模拟)某品牌最新款手机不仅采用4 500 mA·h超大容量电池，并且采用“超级快充”技术，不到半小时可把电池电量充到一半以上，极大方便了人们的使用。已知该电池的部分参数如表所示。
电池名称 锂离子电池
电压 3.7 V
容量 4 500 mA·h
(1)表格中的电池“容量”，可由电流与 (选填“时间”或“电压”)乘积所得。给电池充电的过程，电能转化为 能，在这个过程中电池属于 (选填“电源”或“用电器”)。
(2)该锂电池充满电后能储存的电能为 J。
(3)有人发现，超级快充的充电线比普通手机充电线粗，从线路安全的角度分析，超级快充的充电线尽可能做得粗一些的目的是 (选填“增大”或“减小”)电阻，使充电过程中产生的热量少一些。
(4)现有两个充电器，一个标注“输出5 V 600 mA”，另一个标注“输出5 V 4 A”；其中有一个是快速充电器，假设充电效率为90%，选用快速充电器将上述电池从20%充满需要 min。
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