第十四章 电功率
一、选择题
1.下列家用电器主要利用电流的热效应工作的是(?? )
A.?电饭锅????????????????????????????????B.?电冰箱????????????????????????????????C.?电视机????????????????????????????????D.?电风扇
2.甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示,下列说法中不正确的是(?? )
A.?两灯均正常发光时,乙灯消耗的电能较快???????????B.?两灯均正常发光时,甲灯的电阻小于乙灯的电阻C.?两灯串联在220伏的电路中,甲灯比乙灯亮????????D.?将乙灯接入110伏电路中,它的实际功率为25瓦
3.小芳家有40 W的节能灯两个,25 W的白炽灯两盏,150 W的彩电一台,650 W的洗衣机一台,她家用的电能表上写着“220 V? 5(10) A”字样。下面说法正确的是(???)
A.?小芳家的用电器同时使用时,总电流大于5 AB.?小芳家的用电器不能同时使用C.?小芳家再购置一台1 500 W的电暖气,所有的用电器还可以同时使用D.?为安全、方便地用电,小芳家应选用电流值稍大于10 A就跳闸的空气开关
4.在科学实验时,往往需要我们注意操作,才能取得良好的实验效果,在“测定小灯泡额定功率”的实验中,当手移动变阻器滑片时,眼睛应观察( )
A.?灯泡的发光情况???????????????B.?变阻器滑片的位置???????????????C.?电压表的示数???????????????D.?电流表的示数
5.人们生活所需的用品中涉及到很多物理知识,下列对应关系正确的是()
A.?移动电话——超声波??????????????????????????????????????????B.?验钞机——红外线C.?电热水器——电流的热效应????????????????????????????????D.?筷子——省力杠杆
6.下列说法错误的是()
A.?用电器消耗的电能越多,它的电功率就越大????????B.?电功率是表示电流做功快慢的物理量C.?单位时间内电流做功越多,电功率就越大???????????D.?千瓦时是电功的单位,千瓦是电功率的单位
7.将两根电阻丝R1、R2分别插入甲、乙两瓶等量煤油中,串联接入电路,R1:R2=2:5.通电一段时间后,R1、R2产生的热量之比为(?? )
A.?2:5???????????????????????????????????B.?5:2???????????????????????????????????C.?4:25???????????????????????????????????D.?25:4
8.如图是探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关的实验装置.两个密闭容器中的电阻一样大,在其中一个容器的外部,将一个电阻和这个容器内的电阻并联,通电后,观察两个U形管中液面高度的变化.下列说法正确的是(?? )
A.?通电一段时间后,左边液面高度比右边高,说明电流通过R1产生的热量比R2少B.?通电一段时间后,R1产生的热量等于R2、R3产生的热量之和C.?该实验装置是为了探究电流产生的热量与电流的关系D.?R3在本实验中主要起到分流的作用,在此实验过程中不会发热
9.小星同学为实验室设计了一个多档位电加热器,其工作原理图如图6所示。其中R1、R2、R3为发热电阻,三个灯泡为上述发热电阻相应的的工作指示灯,其所消耗的电功率可忽略不计。小星设想通过开关的组合,使电加热器能有多档功率。当只S1闭合时,测得功率为200W;当只S2闭合时,测得功率为100W;小星设计此电热器最大发热功率为800W,则:
A.?当只S3断开时,功率为500W?????????????????????????????B.?此电热器一共可有六档不同的功率C.?三个发热电阻的阻值之比为5:10:2?????????????????D.?此电热器可能有一档的功率为400W
10.如图所示电路中,两开关闭合时,电流表A1的示数为0.5A,A2的示数为0.3A,电阻R2的阻值为10Ω,下列说法正确的是(? )
A.?若电阻 R1 短路,则电流表 A1、A2 有示数且相等B.?若电阻 R1 断路,则电流表 A2 的示数和 R2 的乘积为5VC.?若用一个 20Ω 的电阻替换R2 , 则电路的总功率变小D.?若电阻 R2 断路,则通电阻1min R1 产生的热量为 3.6J
11.小灯泡L和电阻R上分别标有“6V 4.8W”和“0.6A”字样,它们的电流随电压变化规律如图所示.现将小灯泡L和电阻R连入电路中,若能确保电路中的元件不烧坏,则下列说法错误的是(? ?)
A.?L和R并联时干路中的电流最大可达到1.4A???????????B.?L和R并联时电路的总功率最大可达到8.4WC.?L和R串联时电源电压不超过9V???????????????????????????D.?L和R串联时小灯泡的功率最大可达到1.2W
二、填空题
12.在测量额定电压为2.5V的小灯泡额定功率的过程中,当小灯泡两端的电压为2.5V时,用电流表测量通过小灯泡的电流,其量程选择和指针的位置如图所示,则此时通过小灯泡电流的测量值为________?A,小灯泡额定功率的测量值为________?W。?
13.如图甲所示,铅笔芯与滑动变阻器串联接在电压恒为6V的电路中,闭合开关,滑动变阻器的滑片从A端向B端移动,电流表和电压表示数变化情况如图乙所示.由图象可知,当滑动变阻器两端电压为1V时,滑动变阻器消耗的功率为________W,此时,铅笔芯的电阻是________Ω,在滑动变阻器接入电路的阻值逐渐减小的过程中,铅笔芯的电阻________(选填“变大”、“变小”或“不变”).
14.如图,小华家电能表的示数是________?度,他只让某电水壶工作,发现在10分钟内电能表盘转过了600转,则该电水壶的实际功率为________?W.不计能量损失,如果该电水壶正在给2L水加热,水温升高40℃时,加热时间为________?s.
?
15.电阻两端的电压为20V,通过导体的电流为0.2A,通电时间为1min,电流产生的热量为________?J.
16.某定值电阻R两端的电压由3V增大到5V时,通过它的电流变化了0.2A,则该定值电阻的阻值为 ?________Ω,R消耗的功率变化了 ?________W.
17.LED灯具有节能、环保等特点,如图是额定电压为220V、额定功率为4.4W的LED灯泡,该灯泡的额定电流是 ?________ A,若它每天正常发光5h,一个月(30天)消耗的电能是 ?________ kW?h,与普通白炽灯相比,在达到相同亮度的条件下,假设LED灯可以节约90%的电能,则这个LED灯与功率为 ?________ W的白炽灯亮度相当.
18.“220V,40W”的灯若消耗1KWh的电能,需正常工作________小时,正常工作时的电阻是________.
19.英国科学家________?通过大量的实验总结得出:电流通过导体产生的热量根电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比,为了纪念他对科学的杰出贡献,物理学中以他的名字命名为________?(填一个对应的物理量)的单位.
三、实验探究题
20.某物理兴趣小组的同学为了用实验来探究“电流一定时,导体消耗的电功率与导体电阻的关系”,向实验室借来了如下实验器材:电源、开关、滑动变阻器、电阻箱(电路图符号 ),电压表、电流表及导线.他们通过实验完成了探究.
(1)他们经过思考,通过测出电阻箱两端的电压和通过的电流,计算出电阻箱消耗的电功率,从而得到电功率与电阻的关系.请你画出他们探究的实验电路图.
(2)该小组设计了如下的探究步骤,请填写完整:
①连接电路,注意开关应断开,变阻器滑片P应放在阻值最大处;
②将电阻箱调到某一适当阻值,闭合开关,调节变阻器滑片P,读出电阻箱阻值R、电压表示数U、电流表的示数I,并记录在表格中;
③改变电阻箱为另一适当阻值,________?,读出________?
④________?.
⑤利用公式P=UI计算电功率,并记录在表格中.
21.小丽做测量小灯泡电功率的实验(小灯泡标有“2.5V”字样)
(1)如图甲所示,小丽所接的实验电路存在连接错误,但只需改动一根导线,即可使电路连接正确,请你在应改动的导线上打“×”,并用笔画线代替导线画出正确的接法;
(2)电路连接正确后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数,接下来应进行的操作是?????
A.?更换小灯泡???????????B.?检查电路是否断路???????????C.?移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光
(3)实验过程中,当电压表示数为________V时,小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图乙所示,其值为________A,小灯泡的额定功率为________W.
四、综合题
22.如图所示,灯L标有“6 V? 3 W”字样,电源电压恒为6 V,定值电阻R=6Ω,设灯L的阻值不随温度变化而变化。求:
(1)灯L正常发光时的电阻是多少?
(2)只闭合S1、S3时,电阻R在60 s内产生的热量是多少?
(3)要使整个电路消耗的电功率最小(且电路电流不为0),各开关的合闭情况应如何?此时的最小电功率为多少?
23.如图为某品牌电热水壶及其铭牌,请解答下列问题.
额定电压
220V
频率
50Hz
额定功率
1000W
水壶容积
1.0L
加热方式
底盘加热
(1)该电热水壶的电热丝的电阻是多大?
(2)晚上,用装满水的电热水壶烧水,如果此时正值用电高峰,实际电压只有额定电压的90%,则此时电热水壶的实际功率为多大?(设电热丝的阻值保持不变)
(3)在第2问中,如果壶中水的初温为19℃,将水加热到100℃需要吸收多少热量?如果电热水壶放出的热量全部被水吸收,则烧开这壶水需要多长时间?〔水的比热容为c水=4.2×103J/(kg?℃)〕
参考答案
一、选择题
1. A 2. B 3. D 4. C 5. C 6. A 7. A 8.C 9. C 10. C 11. D
二、填空题
12.0.3;0.75 13. 0.5;10;变小 14.1362.5;1.2×103 ;280 15. 240
16.10;1.6 17.0.02;0.66;44 18.25;1210 19. 焦耳;热量
三、实验探究题
20. (1)电压表测电阻箱两端电压,电流表测电流,电阻箱与滑动变阻器串联,电路图如下:
(2)调节滑动变阻器阻值,使电流表示数与第②步相同 ;电压表示数 ;再次改变电阻箱的阻值,重复以上步骤
21.(1)解:如下图:
(2)C(3)2.5;0.24;0.6
四、综合题
22.(1)解:灯泡正常发光时的电流为I额=P额/U额=3W/6V=0.5A,所以灯L正常发光时的电阻是R=U额/I额=6V/0.5A=12Ω(2)解:当闭合S1、S3时,灯L与电阻R并联接在电源两端,I=U/R=6V/6Ω=1A,电阻R在60 s内产生的热量是Q=I2Rt=(1A)2×6Ω×60s=360J(3)解:当断开S1、S3 , 闭合S2时,灯L与电阻R串联,整个电路消耗的电功率最小,此时电路中的总电阻为R总=RL+R=12Ω+6Ω=18Ω,此时的最小电流为I最小=U/R总=6V/18Ω=1/3A,此时电路的电功率为P最小=UI最小=6V×1/3A=2W
23.(1)解:由P= 可得,电热丝的电阻:
R= = =48.4Ω;(2)解:用电高峰时电热水壶的实际功率:
P= = = =810W;(3)解:由ρ= 可得,水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3=1kg,
水吸收的热量:
Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg?℃)×1kg×(100℃﹣19℃)=3.402×105J,
∵电热水壶放出的热量全部被水吸收,
∴根据W=Pt可得,加热时间:
t′= = = =420s.