第六章电功率
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.一台洗衣机的电功率是500W,表示该洗衣机( )
A.1s内电流做功500W
B.1s内输出机械能500J
C.1s内消耗的电能是500W
D.1s内消耗的电能是500J
2.LED灯的能耗小,造价低,使用寿命长。若一个LED台灯,用电压为6V的电源供电,正常工作电流为300mA。此LED台灯正常工作时的电功率为( )
A.1.8W B.18W C.180W D.1800W
3.小明同学在家中拍到一张电能表照片,如图所示,他仔细观察照片后,得到了以下结论,你认为正确的是( )
A.电能表的基本电流是20A
B.电能表工作时的允许通过的最大电流是10A
C.拍照片时,家中已消耗的电能为2818.5J
D.若电路消耗了3.6106J的电能,则电能表的指示灯将闪烁3000次
4.我们所使用的以下家用电器中,消耗的电能主要转化为机械能的是( )
A.电饭锅 B.电烤箱 C.洗衣机 D.日光灯
5.在第九届亚冬会智慧场馆中,某场馆的智能灯光系统采用并联电路设计,通过物联网技术实现亮度调节。下列关于该设计的说法正确的是( )
A.若某盏LED灯损坏,其他灯具仍能正常工作
B.所有灯具的总电阻随接入灯具数量的增加而增大
C.灯光系统的总功率总等于各盏灯额定功率之和
D.控制不同区域的开关应安装在零线上
6.如图甲所示,为某迷你洗衣机的简化电路原理图。闭合开关S,旋钮开关P旋至不同位置,可以使洗衣机处于加热状态、保温洗涤状态、停止工作状态三种模式。和均为电热丝,其阻值不受温度影响,的阻值为25Ω。洗衣机铭牌中部分参数如表格乙所示。
电压/V 220
设定温度/℃ 30-90
最大洗涤容量/kg 6
加热功率/W 2000
电动机功率/W 156
表乙
关于下列结论:
①旋钮开关旋至接触触点“0”和“1”时,和并联,洗衣机处于加热状态
②洗衣机处于加热状态时,此的功率是1936W
③洗衣机处于保温洗涤状态时,通过开关S的电流为1A
④洗衣机保温洗涤5min,大约产生热量60000J
其中正确的是( )
A.①② B.②③ C.①③ D.②④
7.关于电功,下列说法不正确的是( )
A.电流做了多少功就有多少电能转化为其它形式的能
B.电流越大,电流做功就一定越多
C.用电能表可以测量电流做功的多少
D.电流做功的过程就是消耗电能的过程
8.小萌在更换灯泡时发现灯泡上标有“220V 40W”的字样,下列说法错误的是( )
A.该灯泡正常发光时,实际功率是40W
B.在110V电压下,该灯泡的实际功率小于40W
C.在250V电压下,该灯泡的实际功率大于40W
D.该灯泡的亮暗程度取决于额定功率的大小
9.对物理量的估测,是一种良好的学习习惯,也是学好物理的基本功之一、下面是小明同学对自己身边相关物理量的估测,合理的是( )
A.家里节能灯正常工作的电流约为2A
B.教室内的电脑工作时的功率约为800W
C.智能手机正常工作时电压约为37V
D.人体的安全电压是不高于36V
10.某电热水壶有甲、乙两根电热丝,若把甲电热丝接入某恒压电路,烧开一壶水要;若把乙电热丝接入原电路,烧开一壶水要,不考虑热损失,则下列判断正确的是( )
A.甲、乙电热丝的电阻之比为
B.甲、乙电热丝的电阻之比为
C.若把甲、乙电热丝并联后接入原电路,则烧开这壶水需要的时间是
D.若把甲、乙电热丝并联后接入原电路,则烧开这壶水需要的时间是
二、多选题
11.如图所示是一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板,里面有一个蓄电池,可以给手机、小风扇或小台灯等电子产品供电。下列说法正确的是( )
A.太阳能电池板将光能转化为化学能
B.给蓄电池充电将电能转化为化学能
C.小台灯工作时将光能转化为电能
D.小风扇工作时将电能转化为机械能
12.下列选项中的用电器在使用过程中与电熨斗的能量转化形式相同的是( )
A.电风扇 B.电饭煲
C.电水壶 D.笔记本电脑
13.如图所示是一种太阳能背包,它的前面有一块太阳能电池板,书包里有一蓄电池,可以给手机、小风扇等电子产品供电。下列关于该背包的说法正确的是( )
A.太阳能电池板将太阳能转化为电能
B.给蓄电池充电是将内能转化为化学能
C.蓄电池放电时将化学能转化为电能
D.小风扇工作时将电能主要转化为机械能
14.如图甲所示,某公园安装了一种智能路灯,它能够根据环境光照强度(简称:照度,单位:lx)和行人活动情况自动调节亮度。智能路灯上装有一个光敏电阻(阻值随照度的变化情况如图乙所示)和一个红外传感器(用于检测行人)。已知:路灯的亮度自动调节范围在20%(照度:100lx)至100%(照度:500lx)之间,且当环境照度低于30lx时,路灯会自动开启;当环境照度高于70lx时,路灯会自动关闭。此外,当红外传感器检测到行人时,路灯的亮度会在当前基础上增加20%,以提供更好的照明效果。以下说法正确的是( )
A.某晴天从期间,光敏电阻阻值逐渐减小
B.若光照强度为某一特定值,且有行人通过时,路灯亮度可能为最大亮度的
C.若路灯当前亮度为,有行人通过时,路灯亮度变为最大亮度的
D.一般来说,光敏电阻会安装在智能路灯的灯泡照射范围以外
三、填空题
15.如图所示的电路中,电源电压保持6V不变,电阻R1=10Ω,R2=20Ω,闭合开关S,通电10s,电阻R2产生的热量为 J。
16.某家用电器接在220V的家庭电路中,工作20min消耗的电能为,该家用电器的电功率为 W。其待机状态下的电功率大约是5W,如果这台电器平均每天的待机时间以18h计,那么在待机状态下100天消耗的电能是 kW·h。
17.某导体的电阻为10Ω,电阻两端的电压为2V,则电阻的电功率为 W;当通过该导体的电流为0.5A时,其消耗的电功率为 W。
18.一幢楼有500盏“220V 40W”的灯,它们的连接方式是 (选填“串联”或“并联”);若少开几盏灯,电路中的总电阻将 (选填“变小”、“不变”或“变大”)。为了响应“地球一小时”的活动,这500盏熄灭1小时共可节约电能 千瓦时。
19.如图所示,电源电压恒定为,定值电阻,电流表量程为,电压表量程为,滑动变阻器的最大阻值为。若闭合开关S和,且滑动变阻器的滑片P置于中点时,在内产生的热量为 ;若闭合开关S和,在保证各元件安全的情况下,电路的最小电功率和最大电功率之比为 。
四、实验题
20.如图所示,小明和小华分别用该实验电路来探究电流产生的热量和哪些因素有关。两个相同的空气盒中装有质量、温度相同的空气,电阻丝、的阻值均为,的阻值为。两人实验的电源电压相同且不变。
(1)该实验用电阻丝加热密闭空气盒内的空气,使盒内气体的 升高,压强增大,通过观察U形管内液柱的高度差来反映电流产生热量的不同;
(2)小明只闭合开关,他是想要探究电流产生的热量与 大小的关系。通电一段时间后,观察到的现象如图所示,表明在 和通电时间相同的情况下, 越大,电流产生的热量越多;
(3)小华要探究电流产生的热量与电流大小是否有关,他先将空气盒2内的电阻与电阻交换位置,目的是控制通电时间和 相同,然后同时闭合开关和进行实验,此时、的连接方式是 联;
(4)若小明和小华控制实验电路加热相同的时间,小明的实验中左侧U形管内液柱的高度差为,小华的实验中左侧U形管内液柱的高度差为,则 (选填“”“”或“”)。
五、综合题
21.阅读材料,回答问题。
光伏发电
光伏发电在我国能源领域占据重要地位。光伏发电简易原理如图,电池板上具有大量的不稳定电子,当太阳光照射到电池板上时,这些电子获得能量会定向移动形成电流,电流通过控制器和逆变器就可以供我们生产生活使用。但光伏发电受环境影响较大,阴影遮挡是最常见的环境影响之一。
(1)电池板中有两层纯硅掺杂形成的材料(如图),其中电极1相当于电源的 极(在电源内部电流的方向是从电源的负极流向正极);电池板的外壳材料选择也有较高要求,其中下列性质不是外壳材料所需具备的是 (填字母)。
A.良好的导热性B.良好的透光性C.良好的导电性D.良好的耐磨性
(2)若电池板每小时输出的电能是,则每小时输出的电能相当于节省了 kg的煤。(假设煤完全燃烧,煤的热值取)
《第六章电功率》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D A D C A B B D D C
题号 11 12 13 14
答案 BD BC ACD ACD
1.D
【详解】电功率的物理意义是 “单位时间内电流所做的功(或用电器消耗的电能)”。一台洗衣机的电功率是500W,表示该洗衣机每秒钟消耗的电能是500J(或电流通过洗衣机每秒做功500J)。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
2.A
【详解】此LED台灯正常工作时的电功率
故选A
3.D
【详解】AB.电能表上标有“10(20)A”,其中10A 是基本电流,20A是允许通过的最大电流,故A错误,B错误;
C.拍照片时,家中已消耗的电能为2818.5kW h,故C错误;
D.因为3.6×106J = 1kW h,根据“3000imp/kW h”可知,电路消耗1kW h的电能,电能表的指示灯将闪烁3000 次,所以若电路消耗了3.6×106J 的电能,则电能表的指示灯将闪烁3000 次,故D正确。
故选D。
4.C
【详解】A.电饭锅工作时主要把电能转化为内能,故A不符合题意;
B.电烤箱工作时主要把电能转化为内能,故B不符合题意;
C.洗衣机主要将电能转化为机械能,少部分电能转化为内能,故C符合题意;
D.日光灯工作时主要把电能转化为光能,少部分电能转化为内能,故D不符合题意。
故选 C。
5.A
【详解】A.并联电路中各支路独立工作,某盏灯损坏不会影响其他支路,符合智慧场馆中灯光分区域控制的可靠性需求,故A正确;
B.灯具数量增加时,干路中电流增大,电路两端电压不变,所以总电阻减小,故B错误;
C.电路总功率等于电路中各用电器的实际功率之和,若灯具额定电压相同且实际电压等于额定电压,则总功率等于各灯额定功率之和,但题中未明确灯具是否全部以额定电压工作,表述不严谨,故C错误;
D.控制开关应安装在火线上以确保安全,避免维修时触电,故D错误。
故选A。
6.B
【详解】①旋钮开关旋至接触点“0”和“1”时,电路处于断开状态,洗衣机处于停止工作状态,故①错误;
②旋钮开关旋至接触点“1”和“2”时,和并联,此时电阻最小,根据可知,②电功率最大,洗衣机处于加热状态。此的功率为
故②错误;
③旋钮开关旋至接触点“2”和“3”时,和电动机并联,开关S在干路上,此时电阻最大,根据可知,电功率最小,洗衣机处于保温洗涤状态。由表中数据可知,加热功率为2000W,则R2的功率为P2=P加热-P1=2000W-1936W=64W
则干路上的电流即通过开关S的电流为
故③正确;
④洗衣机保温洗涤5min,产生的热量主要是电阻R2产生的,所以Q=I2R2t=P2t=64W×300s=19200J
远小于60000J,故④错误。
综上,正确的只有②③,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
7.B
【详解】A.电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程,电流做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能,故A正确,不符合题意;
B.电流做功的多少由公式 W=UIt 决定,不仅与电流有关,还与电压、时间有关。仅电流大,不能确定做功一定多,故B错误,符合题意;
C.电能表是用来测量电流做功(消耗电能)多少的仪器,故C正确,不符合题意;
D.电流做功的过程就是消耗电能的过程,电流做了多少功就消耗了多少电能。故D正确,不符合题意。
故选B。
8.D
【详解】A.该灯泡正常发光时,其两端电压等于额定电压220V,实际功率等于额定功率40W,故A正确,不符合题意;
B.根据电功率公式(R为灯泡电阻,可视为不变),当电压从220V降至110V 时,电压变小,实际功率会变小,小于额定功率40W,故B正确,不符合题意;
C.当电压从220V升高至250V时,电压变大,由知,该灯泡实际功率会变大,大于额定功率40W,故C正确,不符合题意;
D.灯泡的亮暗程度取决于实际功率的大小,实际功率越大,灯泡越亮,而不是额定功率,额定功率只是灯泡正常工作时的功率,故D错误,符合题意。
故选D。
9.D
【详解】A.家庭电路电压,节能灯功率一般在10~20W左右,根据,若节能灯功率,则,远小于2A,故A 错误;
B.教室内的电脑功率一般在200~300W左右,800W对于教室内电脑功率过大,故B 错误;
C.智能手机正常工作时电压一般为3.7V~4.2V左右,远小于37V,故C 错误;
D.经验证明,不高于 36V的电压对人体是安全的,所以人体的安全电压是不高于 36V,故D 正确。
10.C
【详解】AB.烧开同一壶水所需的热量Q相同,电压U不变,根据焦耳定律可知,,加热时间,,甲、乙电阻之比
故A错误,B错误。
CD.并联时总电阻:
甲、乙电热丝并联和乙电热丝烧开这壶水需要的热量Q相同,则
故C正确,D错误。
故选C。
11.BD
【详解】A.太阳能电池板是将太阳能转化为电能,故A错误;
B.给蓄电池充电是将电能转化为化学能储存起来,故B正确;
C.小台灯工作时是将电能转化为光能,故C错误;
D.小风扇工作时将电能转化为机械能,故D正确。
故选BD。
12.BC
【详解】电熨斗使用过程中将电能转化为内能。
A.电风扇使用过程中将电能转化为机械能与内能,故A不符合题意;
B.电饭煲使用过程中将电能转化为内能,故B符合题意;
C.电水壶使用过程中将电能转化为内能,故C符合题意;
D.笔记本电脑使用过程中将电能转化为光能、内能与机械能,故D不符合题意
故选BC。
13.ACD
【详解】A.太阳能电池板通过光伏效应将太阳辐射的太阳能直接转化为电能,故A正确;
B.给蓄电池充电时是将电能转化为化学能储存,并非将内能转化为化学能,故B错误;
C.蓄电池放电时通过化学反应将储存的化学能转化为电能输出,故C正确;
D.小风扇工作时,电动机将输入的电能转化为扇叶转动的机械能,故D正确。
故选ACD。
14.ACD
【详解】A.晴天从期间,光照强度逐渐变强,根据图像知,光敏电阻阻值逐渐减小,故A正确;
B.路灯的亮度自动调节范围在20%(照度:100lx)至100%(照度:500lx)之间,最小是,当红外传感器检测到行人时,路灯的亮度会在当前基础上增加,即此时至少,故B错误;
C.若路灯当前亮度为,有行人通过时,路灯的亮度会在当前基础上增加,路灯亮度变为最大亮度的,故C正确;
D.光敏电阻会安装在智能路灯的灯泡照射范围以内时,路灯亮了,光照强了,可能会自动关闭,故不能正常照明,因而安装在路灯的灯泡照射范围以外,故D正确。
故选ACD。
15.8
【详解】由电路图可知,两电阻串联在电路中,由串联电路特点特点和欧姆定律可得,电路中电流
由焦耳定律可得,通电10s,电阻R2产生的热量
Q2=I2R2t=(0.2A)2×20Ω×10s=8J
16. 1100 9
【详解】[1]该家用电器的电功率为
[2]这台电器在待机状态下100天消耗的电能是
17. 0.4 2.5
【详解】[1]某导体的电阻为10Ω,电阻两端的电压为2V,则电阻的电功率为
[2]当通过该导体的电流为0.5A时,其消耗的电功率为
18. 并联 变大 20
【详解】[1]因为教室里的电灯互不影响,因此它们之间的连接为并联。
[2]并联的电阻相当于增加了导体的横截面积,并联的电阻越多,总电阻减小;并联的电阻越少,总电阻变大。
[3]教室里所有电灯熄灭一小时,共节约的电能为
19. 240 1∶2
【详解】[1]闭合开关S和,且滑动变阻器的滑片P置于中点时,电阻R1和变阻器R串联,电压表测量R两端的电压,电流表测量电路中的电流,电路中的电流
在内产生的热量为Q1=I2R1t=(0.2A)2×20Ω×5×60s=240J
[2]若闭合开关S和,电阻R0和变阻器R串联,电压表测量R两端的电压,电流表测量电路中的电流,电流表量程为,电路中的最大电流是0.6A,电路的最大电功率P大=UI大=6V×0.6A=3.6W
电压表量程为,电压表的示数是3V时,由串联分压可知,变阻器连入电路的电阻最大,电路的总电阻最大,由可知电路中的电流最小,由串联电路电压的规律和欧姆定律可知电路中的最小电流
电路的最小电功率P小=UI小=6V×0.3A=1.8W
电路的最小电功率和最大电功率之比为P小∶P大=1.8W∶3.6W=1∶2
20.(1)温度
(2) 电阻 通过的电流 电阻
(3) 电阻 并
(4)
【详解】(1)根据转换法可知,该实验用电阻丝加热密闭空气盒内的空气,使盒内气体的温度升高,体积增大,U形管内液柱上升,所以通过观察U形管内液柱的高度差来反映电流产生热量的多少。
(2)[1][2][3]只闭合开关S1,电阻丝R1、R2的阻值分别为10Ω、5Ω,空气盒中的电阻不同,因串联电路电流相同,这是想要探究电流产生的热量与电阻大小的关系,通电一段时间后,空气盒1升高的液柱比空气盒2升高的多,根据图像可知,在电流和通电时间相同的情况下,电阻越大,电流产生的热量越多。
(3)[1][2]为了探究电流产生的热量与电流大小是否有关,为了控制通电时间和电阻相同,可以将空气盒2内的电阻R2与电阻R3交换位置,根据电路图可知,同时闭合开关S1和S2,R2、R3并联。
(4)小明实验时,电路中R1与R2串联。小华实验时,R2、R3并联后再与R1串联。由串、并联电阻大小关系可知,小明电路总电阻大于小华电路的总电阻。两人实验的电源电压相同且不变,由欧姆定律可知,小明电路中的电流小于小华实验电路的电流。两次实验时左侧容器中均为电阻R1,小明和小华分别在实验中加热时间相同,由焦耳定律可知,小明实验中左侧容器中电阻R1产生的热量小于小华实验中左侧容器中电阻R1产生的热量,则两容器中U形管两液面的高度差。
21.(1) 负 C
(2)0.072
【详解】(1)[1]在电路中,电流从电源的正极流出,经过用电器,流回电源的负极,在电源内部电流从负极流向正极,而负电荷定向移动的方向与电流方向相反,所以电极1相当于电源的负极。
[2]A.电池板的外壳需要具备良好的导热性,能够将壳体内的热量及时散出,降低壳体温度,故A不符合题意;
B.对于某些类型的电池板(如光伏电池板),外壳材料需要允许光线透过,以便电池板能够吸收光能并将其转换为电能。因此,良好的透光性是这类电池板外壳材料所需具备的重要性质,故B不符合题意;
C.如果外壳材料导电,那么它可能会成为电池板内部电路的短路路径,导致电池板无法正常工作甚至损坏。因此,外壳材料应该是绝缘的,以避免电流通过,故C符合题意;
D.电池板的外壳需要能够承受外部环境中的摩擦和磨损,以保护内部元件不受损害。因此,良好的耐磨性是外壳材料所需具备的重要性质,故D不符合题意。
故选C。
(2)已知一小时产生的电能为2.16×106J,则每小时输出的能量相当于节省的煤质量为