3.6 电能（培优题）

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3.6 电能（培优题）
一、选择题（共10题；共20分）
1.分别标有“6V2W”和“12V8W”的两个灯泡，串联后接在电路中，为使其中一个恰能正常发光，加在电路两端的电压应是(??? ?)
A.?6V???????????????????????????????????????B.?12V???????????????????????????????????????C.?18???????????????????????????????????????D.?24V
2.一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中通过的电流为10A．这台电动机工作1s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则（?? ）
A.?W=3800J，Q=200J???????????????????????????????????????????B.?W=3800J，Q=3800J
C.?W=7200J，Q=200J???????????????????????????????????????????D.?W=7200J，Q=3800J
3.灯泡L上标有“6V、6W”字样,测得该灯泡的电流随电压变化关系如图(甲)所示。现把灯泡L接入如图 (乙) 所示的电路中,若电路电压为 10V 不变,电流表的量程为“0-0.6A”,电压表的量程为“0-15V”。则下列说法正确的是（???? ）
A.?灯泡L正常发光时，电压表的示数为6V??????????????????????
B.?当电流表示数为0.4A时，电压表的示数为8V
C.?灯泡 L 的电阻值随电压表的示数的增大而增大??
D.?为了保证电路安全，整个电路消耗的最大功率为6W

第3题图 第4题图
4.如图甲所示的电路，在滑动变阻器R2的滑片P从B向A滑动的过程中，电压表与电流表示数的变化如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　）
A.?R1的阻值是20Ω???????????????????????????????????????B.?当电流表的示数是0.4A时，R2接入电路的阻值是30Ω
C.?电源电压是16V?????????????????????????????????????????D.?该电路的最大电功率为7.2W
5.在如图所示的电路中，发现通过电流表的示数减少0.2安培时，电压表的示数从6伏特变为5伏特，那么该定值电阻所消耗的功率的变化量为（? ）
A.?1.2W???????????????????????????????????B.?1.0W???????????????????????????????????C.?2.2W???????????????????????????????????D.?5.0W?

第5题图 第6题图
6.如图所示，灯L1比L2亮，下列描述错误的是（??? ）
A.?L1的电阻比L2的电阻大???????????????????????????????????????B.?L1两端的电压比L2两端的电压大
C.?通过L1的电流比L2的电流大????????????????????????????????D.?L1的实际功率比L2的实际功率大




7.如图为小科设计的遮光感烟探测器部分工作原理图，在一个外部光线无法进入的烟室中，装有一个激光发生器及带有一感光电阻（R0）的电路，R为定值电阻，电源电压恒定；当烟雾进入烟室后，激光被烟雾遮挡而使感光电阻的阻值发生变化。当烟雾达到某一浓度时，探测器便会发出警报。已知光照越强，感光电阻阻值越小，反之则越大。当烟雾进入烟室并越来越浓时，则（??????? ）
A.?电路的总电阻逐渐变小???????????????????????????????????????B.?电压表的示数逐渐变大
C.?电流表的示数逐渐变大???????????????????????????????????????D.?R消耗的功率逐渐变大

第7题图 第8题图
8.如图所示的电路中，电源电压不变，R1为定值电阻。闭合开关S，当滑片户从中点向右移时（?????? ）
A.?电流表A1的示数变小???????B.?电流表A2的示数变小????C.?电压表的示数变大?????D.?R2的电功率变大
9.如图所示，为“探究电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验电路，以下说法正确的是（?? ）
A.?闭合开关S1、S2 ， 通过三根电阻丝的电流相同
B.?先闭合开关S2 ， 再闭合开关S1 ， 电流表示数保持不变
C.?先闭合开关S2 ， 再闭合开关S1 ， 通过右容器中电阻丝的电流变小
D.?闭合开关S1、S2一段时间后，右边U形管内的液面比左边U形管内的液面高

第9题图 第10题图
10.如图所示接入电路的甲、乙、丙、丁四盏灯，其中亮度最暗的是（?? ）
A.?甲?????????????????????????????????????????B.?乙?????????????????????????????????????????C.?丙?????????????????????????????????????????D.?丁
二、填空题（共10题；共21分）
11.小红家买了一台电烤箱，有高、中、低三个档位的发热功率。如图是其内部简化电路图，Rl＝R2 ， 开关S1可分别与触点a、b接触。当开关S1置于a端，S2闭合时，电烤箱处于________（填“高温”、 “中温”或“低温”）档位； 该电烤箱高中低三档的功率之比P高∶P中∶P低=________。

第11题图 第12题图
12.某同学设计了如图所示的双向开关电路，电源电压保持不变，灯 L1?标有“3V?? 3W”的字样，灯 L2?标有“6V? 3W”的字样．当开关拨至 2 位置且滑片滑到 a 端时，灯 L2?恰好正常发光，（不计灯丝电阻随温度的变化），则 L2?正常发光时，电路中的电流为________．当L1、L2分别正常 发光时，两种电路中的总功率之比为________。
13.电动自行车已成为大众化的一种交通工具，小明对家里的电动自行车进行了测试，他骑车在平直的路面上由静止开始运动，获得如图所示的速度v和牵引力F随时间t变化的关系图象。已知匀速行驶时，电动机输入电压48V，输入电流5A，由图可知，0～2s电动自行车受到的摩擦力为________N； 电动自行车匀速行驶时，电能转化为机械能的效率为________。

第13题图 第14题图
14.甲车两侧远光灯的规格均为“12V 60W”，供电的蓄电池电压为12V，最大容量为60Ah．某天晚上，该车熄火时忘记关闭远光灯，则车上蓄电池最多能供两个远光灯正常工作________h．第二天由于蓄电池的电能耗尽，甲车无法启动，需要借用乙车的蓄电池“搭电”启动，如图所示．“搭电”时，先用电线将甲车蓄电池的正极与乙车蓄电池的________极相连，再将另两个电极用电线连通（如果误接，蓄电池会被短路）．
15.两个完全相同的物体 A、B，重均为 20 牛。

(1)在10牛的水平推力作用下两者同时以2米/秒的速度作匀速直线运动，如图甲，当物体通过的距离为 3 米时，推力所做的功为________焦。
(2)若物体A、B在15牛的推力作用下以3米/秒的速度在另一水平面上作匀速直线运动，如图乙，则此时 A 对 B 的推力为________牛。
16.如图装置，在两相同烧瓶内装满等质量，初温相同的煤油，瓶塞上各插入一根温度计，瓶内装入粗细、材料相同电阻丝R1和R2 ， R1长度大于 R2。闭合开关，经过一段时间t1后，甲温度计升高温度T甲________ （选填“大于”或“小于”）乙温度计升高温度T乙。断开开关，当两温度计示数回到初始温度后，向右移动滑片，再闭合 开关，此时甲温度计升高温度T 甲所需时间为 t2 ， 则 t1________t2（选填“大于”或“小于”）。

第16题图 第17题图
17.家用电熨斗为了适应不同衣料的熨烫需要，设计了调整温度的多档开关。使用时，转动旋钮即可使电熨斗达到需要的低温、中温或高温。图（甲）是电熨斗的电路图，图中电热丝 R1=R2=110Ω。旋转开关可以改变 1、2、3、4 四个接点的连接情况，如图（乙）中的 A、B、C 所示。问：
(1)图（乙）中________图表示电熨斗处于中温档；
(2)电熨斗在低温档工作时消耗的电功率 P低=________；
(3)电熨斗在高温档工作时的等效电阻 R高=________。




18.如图甲所示电路中，R0为定值电阻，R1为滑动变阻器．图乙是该滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图象．则该滑动变阻器的最大值是________Ω，电源电压是________.
甲 ?????????? 乙
第18题图 第19题图
19.为方便黑夜开灯，家中可安装一种带有指示灯的开关，如甲图所示，这种开关是由一个指示灯和一个开关S构成。将该开关和照明灯连入电路，如乙图所示。当开关S断开时，照明灯不发光、指示灯发光；当开关S闭合时，电路中的照明灯正常发光、指示灯不发光。
(1)乙图的L1和L2中表示指示灯的是________ 。
(2)当开关S断开时，两个灯中的电阻情况R1________R2(填“>”“=”或“<”)。
20.标有“6 V　1.5 W”的小灯泡，通过它的电流随两端电压变化的关系如图所示，若把三只这样的灯泡并联起来，接在6伏的电源两端，每只灯泡的功率为________瓦，电路消耗的总功率是________瓦。

第20题图 第21题图
三、实验探究题（共3题；共26分）
21.在测定小灯泡额定功率实验中，已知电源电压为6V，小灯泡的额定电压为3.8V，电阻约为10Ω左右。
(1)请在图中用笔画线代替导线连接电路，如果原连接有误，请在错处打“×”并改正。________
(2)实验中电流表突然损坏，实验小组找到一个阻值为10Ω的定值电阻和一个单刀双掷开关并设计了电路图，重新测定。
步骤一：S2与接线柱1接通，闭合S1 ， 调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为3.8 V。
步骤二：S2与接线柱2接通，使滑动变阻器阻值 ________（选填“变大”、“不变”或 “变小”），读取电压表示数U 。
步骤三：断开S1、S2 ， 整理器材。
灯泡额定功率的表达式P=________。（表达式中不需带单位）
22.学完电功率后，某科学兴趣小组为“测量小灯泡的额定电功率”，进行了以下实验，电路如图所示。
实验器材：额定电压为2．5V的小灯泡(正常发光时电阻约为10Ω)、规格为“10Ω 1A”的滑动变阻器、开关、电流表、电压表各1个，新干电池4节，导线若干。
(1)请你在答题卷中用笔画线代替导线，将电流表接入电路中。
(2)经检查，电路连接无误，各元件完好，闭合开关后，无论怎样移动滑片P，电压表的示数始终大于2.5V，原因是________。
(3)解决上述问题后，同学们在测出小灯泡的额定功率后，把灯泡两端的电压调为额定电压的一半，发现测得的实际功率不等于其额定功率的1／4，原因是________。

第22题图 第23题图
23.某科学小组对电流通过导体产生热的多少与哪些因素有关进行了研究。装置如图，2只烧瓶内装满煤油，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙。
猜想一：电热跟电流的大小有关，电流越大电热越多；
猜想二：电热跟导体的电阻大小有关，电阻越大电热越多。
为验证猜想一，设计以下方案：
①将电阻丝R甲和R乙串联在电路中，标出2根玻璃管内液面的位置，闭合开关记下电流表的读数l1， 经过一段时间后标出2根玻璃管内液面的位置；
②当2根玻璃管中的液面降到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关记下电流表的读数l2， 经过相同时间后标出2根玻璃管内液面的位置。
请回答下列问题：
(1)为使实验现象明显，经常会采用转换或放大的思想。为比较电热丝产生热量的多少，实验中体现这些思想的设计有________（写出一条即可）。
(2)为验证猜想一，必须比较同一个烧瓶中前后两次实验玻璃管内液面上升的高度，原因是________。
(3)科学研究倡导有依据的猜想，请说出生活中支持猜想二的一个实例：________?。
四、解答题（共5题；24小题6分；25小题6分；26小题9分；27小题6分；28小题6分；共33分）
24.如图是一款用锂电池供电的平衡台灯，悬挂在中间的木质小球是它的“开关”。使用时只需要将上下两个小球靠近，小球就相互吸引，灯管发光。以下为平衡台灯参数；
额定电压：5伏额定功率：5瓦光源类型：LED狸电池输出电压：5伏但电池容量：4800毫安时（注：以4800毫安的电流放电能工作1小时）


(1)若A球内置的磁体下端为N极，则B球内置磁体上端为________极；
(2)求平衡台灯正常发光时电路中的电流；
(3)给该台灯充电时，充电器的输出电压为5伏、电流2安，充电效率为80%，则为用完电的台灯充满电至少需要多长时间？








某兴趣小组设计了如图甲所示的汽车转向指示灯电路模型，接通相应指示灯后，该指示灯会亮、暗（微弱发光）交替闪烁发光，电路中电源电压恒为6伏，指示灯规格为“6V 3W”，R0为定值电阻，电磁铁线圈及铁的阻值忽略不计。

(1)若让左转、右转指示灯同时工作，转向开关应与触点　3和4　接通。（选填“1和2”、“2和3”、 “3和4”或“4和5”）
(2)当转向开关与触点“2和3”接通时，右转指示灯两端实际电压变化规律如图乙所示。已知当右转
指示灯微弱发光时，其两端实际电压为U，消耗的实际功率为额定功率的
求：①右转指示灯闪烁交替工作30秒消耗的电能；
?? ②定值电阻R0的阻值（指示灯的电阻不变）。


























26.人们对自我保健越来越关注。图甲为某品牌足浴盆及相关参数。其内部电路可分为工作电路和控制电路两部分（如图乙所示）．闭合总开关S，当足浴盆有水注入到一定量时压控开关S1 ， S2就会自动闭合，此时R1 ， R2会同时工作，加热至40℃时，控制电路中的电磁铁会将衔铁吸合，自动进入保温模式．

(1)图乙的工作电路中，处于保温状态时，工作的电阻是________。压控开关S1的作用是防止________，达到保护电路的目的。
(2)控制电路中电磁铁线圈的电阻为100欧，为电磁铁供电的电池电压为6伏。Rx为热敏电阻，阻值随温度变化关系可由图丙中的某条曲线表示。当线圈中的电流大于或等于20毫安时，控制电路中继电器的衔铁被吸合，则Rx阻值随温度变化的曲线为图丙中的________。
(3)求R2的阻值。
(4)在一次使用过程中，加热时间为5分钟，保温时间为20分钟，则整个过程中消耗了多少电能？










27.如图甲所示，电源的电压U保持不变，R1是一定值电阻，当滑动变阻器滑片移动时，整个电路消耗的总功率P随着电流I的变化如图乙中的直线OAC所示，抛物线OBC为电阻R1消耗的电功率P1随电流I变化的图线，A、B两点对应的横坐标为2A。求：
(1)电源电压U和R1分别是多少？?
(2)线段AB表示的电功率为多大？
(3)滑动变阻器的电阻为多大时，滑动变阻器消耗的电功率为最大？最大值为多少？






28.如图甲为某型号豆浆机示意图，将黄豆和清水放入杯体，经过如图乙“三次加热、二次打浆”的工序，可制作可口的豆浆。

(1)若豆浆机“加热”时功率为1000瓦，“打浆”时功率为200瓦。则按图乙工序完成一次豆浆制作，需消耗多少电能？
(2)为了防止豆浆过少导致“干烧”和豆浆过多导致“溢浆”，小明设计了如图丙所示的电路，La，Lb是两个完全相同的电磁铁，Ra和Rb分别是安装在“防溢浆”水位和“防干烧”水位下方的压敏电阻，其阻值随压力的增大而减小。只有当豆浆液而处在“防干烧”和“防溢浆”水位之间时，电热丝才能工作。（假设电磁铁对衔铁的吸引力不会随距离的改变而改变，不考虑衔铁的弹力和重力）。
①当液面高度为h0时，闭合电路中的开关S，电磁铁La吸住衔铁，此时压敏电阻的阻值分别为Ra’和Rb’，请比较两者的大小关系：________。
②已知压敏电阻Ra的阻值随液面高度h的变化曲线如图丁所示，请结合Ra的变化曲线画出压敏电阻Rb的值随液面高度h变化的大致曲线，并在图中横坐标上标出“防干烧”水位h1和“防溢浆”水位h2。




答案
一、选择题
1. B 2. A 3.D 4.A 5.C 6. C 7. B 8. B 9. C 10. B
二、填空题
11. 高温；4:2:1
12.0.5A；2:1
13.35；87.5%
14.6；正
15. (1)30(2)7.5
16. 大于；小于
17. (1)B(2)220W(3)55Ω
18. 50；12V
19. (1)L1(2)>
20.1.5；4.5
三、实验探究题
21. (1)图略(2)不变；或
22. (1)

(2)滑动变阻器阻值太小（电压太大）(3)灯泡灯丝电阻受温度影响
23. (1)通过玻璃管内液面上升的高度来反映电热丝产生热量的多少（其它合理也给分）
(2)保持前后两次电阻的大小相同(3)电水壶中的发热体放热比连接电水壶的导线放热多（其它合理也给分）
四、解答题
24. (1)南（S）(2)解：I=P/U=5W/5V=1A(3)解：W电池=U1I1t1=5V×4.8A×3600s=86400J
W输入=W电池/80%=108000J
t2=W输入/U2I2=108000]/（5V×2A）=10800s=3h
25.(1)若让左转、右转指示灯同时工作，转向开关应与触点3和4接通；
(2)当转向开关与触点“2和3”接通时，①右转指示灯闪烁交替工作30秒消耗的电能32.4J；②定值电阻R0的阻值48Ω。
26.(1)R1；足浴盆中没水时而电路处于工作状态(2)D
(3)P2=P加热-P保温=2100W-100W=2000W
R2= =24.2Ω

(4)W加热=P最大×t加热=2100W×5×60s=6.3×105J
W保温=P保温×t保温=100W×20×60s=1.2×105J
W总=W加热+W保温=6.3×105J+1.2×105J=7.5×105J
27. (1)解：取图中C点，此时电阻R1的功率与总功率相等，即电压全部分配在R1上，滑动变阻器电阻为0Ω，

R1= ==1Ω；
答：电源电压U和R1分别3V、1Ω；
(2)解：由图像可得：IB=2A，PB=IB2R=（2A）2×1Ω=4W；

答：线段AB表示的电功率为2W；
(3)解：设滑动变阻器电阻为 ，
则 , ，
?? 得出 , ，
当且仅当 时，，即当 ?? PX最大（或：当Rx=R1=1Ω时，PX最大）
PX =2.25W
答：滑动变阻器的电阻为1Ω，滑动变阻器消耗的电功率为最大；最大值2.25W。
28.(1)解：据图乙可知，t加热=15×60秒=900秒，t打浆=60秒
W=W加热+W打浆=P加热t加热+P打浆t打浆=1000瓦×900秒+200瓦×60秒=9.12×105焦
答：按图乙工序完成一次豆浆制作，需消耗9.12×105焦的电能。
(2)Ra’＜Rb’；










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