3.6 电能 培优练习（提高题）

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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
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3.6 电能培优练习（提高题）
一、选择题（共15题；共30分）
1.一个标有“220 V　100 W”的电热器，当通过的电流为0.5安时，它的实际功率（?? ）
A.?大于100瓦???????????????????B.?等于100瓦???????????????????C.?小于100瓦???????????????????D.?条件不足，无法判断
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.用“220V，800W”的电热壶烧水．若不考虑能量损失，当把它接入110V的电源上时，用32min可将一壶水烧开，若将该壶接在220V电源上时，烧开同样一壶水所用时间为（?? ）
A.?12min?????????????????????????????????B.?16min?????????????????????????????????C.?24min?????????????????????????????????D.?8min
4.如下图所示，A、B两灯泡额定电压都为110V，额定功率PA=100W、Pa=40W，接在电压恒为220V电路上，欲使两灯泡均正常发光，且整个电路消耗的电功率最小，则下面四种电路连接方式中满足要求的是(?? )
A.???????B.??????????C.???????D.?
5.如图所示电路，干路电流I始终恒定，R1为滑动变阻器（R1最大阻值>R2），R2为定值电阻，当滑动变阻器的滑片P从最右端移动至最左端的过程中，下列说法中确的是（? ）
A.?R2通过的电流增大??????????????????????????????????????????????B.?R1两端的电压不变
C.?R1的电功率先增大后减小???????????????????????????????????D.?电路的总电功率增大

第5题图 第6题图 第7题图
6.如图电路中，电源电压保持不变。闭合开关S，当滑片移到滑动变阻器的b端时，电压表的示数为8伏，10秒内定值电阻R1做功为20焦；当滑片P移到滑动变阻器的中点时，电压表的示数为6伏。下列结果正确的是（??? ）
A.?电源电压为14伏?????????????????????????????????????????????????B.?滑动变阻器R的最大阻值为8欧
C.?滑片在b端时，电流表示数为0.75安????????????????????D.?电路先后两次消耗的总电功率之比为2：3
7.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?
8.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

第8题图 第11题图 第12题图
9.有两只外形相同、灯丝长度相等的灯泡L1和L2 ， 在它们的铭牌上只能看清“220V”字样，而看不清它们额定功率的大小．甲、乙、丙三位同学对它们进行了探究：甲同学发现L1的灯丝粗一些，认为L1的电阻小，所以L1的额定功率比L2小；乙同学把两灯串联在同一电路中，发现L2比L1亮，认为L2的额定功率大；丙同学把两灯并联在同一电路中，发现L1比L2亮，认为L1的额定功率大．你认为哪位同学的探究是正确的（?? ）
A.?甲同学???????????????????????????????B.?乙同学???????????????????????????????C.?丙同学???????????????????????????????D.?都不正确
10.在“测量小灯泡的电功率”的实验中，某同学连接好电路，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，当滑动变阻器连接电路中的电阻变大时，电压表的读数也随着变大，反之，随着变小，则发生这一现象的原因是（?? ）
A.?电压表的正、负接线柱接错了?????????????????????????????B.?电压表的量程选择不合适
C.?电压表坏了?????????????????????????????????????????????????????????D.?电压表与滑动变阻器并联
11.?甲、乙两只灯泡，其I﹣U关系图象如图所示．现将甲、乙两灯串联在电路中，当甲灯两端的电压为2V时，乙灯消耗的功率是（　　）
A.?1.2W?????????????????????????????????????B.?0.8W?????????????????????????????????????C.?2W?????????????????????????????????????D.?3W
12.?图示电路中，电源为恒流源，能始终提供大小恒定的电流，R0为定值电阻，移动滑动变阻器R的滑片，则下列表示电压表示数U、电路总功率P随电流表示数I变化的关系图线中，可能正确的是（　　）
?
A.?????????????B.?????????????C.?????????????D.?13.灯泡 和 上分别标有“6V? 6W”和“6V? 9W”字样，把他们先后接在如图所示电路的a、b两端(电 源电压不变)， 消耗的功率刚好为6W， 消耗的功率为(? )
A.?一定等于9W????????????????B.?一定小于9W????????????????C.?一定大于9W????????????????D.?条件不足，无法确定

第13题图 第15题图
14.把标有“220V40W”和“220V15W”的甲、乙两盏灯串联接在220V电压下，则下面分析正确的是(??? )
A.?两盏灯的总功率等于55W???????????????????????????????????B.?两盏灯的总功率大于15W
C.?甲灯的实际功率大于乙灯的实际功率??????????????????D.?乙灯的实际功率大于甲灯的实际功率
15.某理物兴趣小组的同学用几个完全相同的灯泡，设计如图甲、乙、丙三种电路，电源电压相同且恒定不变，电路消耗的总功率大小关系是( ???)
A.??????????????????????????????B.?C ?????????????????????????????C.?
二、填空题（共6题；共13分）
16.一只“220V 100W”的电烙铁，它的额定电功率是________W，正常工作时它的电阻是________Ω，通过它的电流是________A．
17.图甲是小灯泡中的电流随它两端电压变化的图像．将此灯泡接入图乙所示电路中，闭合开关S后，小灯泡实际功率为1 W；再闭合开关S。后，电流表示数变化了0.1A，则电源电压为________V，此时电路消耗的总功率是________W．

18.如图所示，电源电压恒为12伏，闭合开关S，当滑动变阻器的阻值为10欧姆时，电压表的示数为10伏，此时电动机正常工作，则滑动变阻器消耗的功率是________瓦；若电动机内部线圈的电阻为2欧姆，则通电5分钟电流通过电动机内部线圈产生的热量是________焦。
19.如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器滑片从b点滑到a点过程中，两个电压表示数随电流表示数变化的图像如图乙所示。
（1）图乙中________（填“dc”或“ec”）表示电压表 随电流表示数变化的图像。
（2）该过程中电路消耗的总功率最大值为________W。

20.饮水机是一种常见的家用电器，其工作原理可简化为如图所示的电路，其中S是一个温控开关，R1为发热板，当饮水机处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度时，开关S自动切换到另一挡，饮水机便处于保温状态。
（1）当S接a时处于________状态。（填“加热”或“保温” ）
（2）若R1∶R2=1∶9，饮水机加热时消耗功率为550W，则保温时饮水机消耗的功率为________瓦。
21.如图为某些型号玩具电动机的工作电路图，电动机名牌上标有“6V6W”线圈电阻2 字样。当开关闭合的瞬间，电动机尚未转动，此时通过电动机的电流称为启动电流。为了保护电动机，启动电流不得超过2A.则启动时，变阻箱R的阻值至少为________，当电动机启动后，再次调节变阻箱 R，使电动机进入正常工作状态，此时R消耗的电功率为________。

三、实验探究题（共3题；共20分）
22.在测量小灯泡功率的实验中，相关电学器材如下：电压表、电流表各1只，小灯泡（额定电压3.8V、阻值约为10欧），开关1只，新干电池3节，滑动变阻器1只（规格是“20欧1安培”），导线若干。
（1）小科连接的实验电路图如图甲所示，其中有一条导线连接错误，请在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线，画出正确的连线。
? 甲 乙
（2）实验前在检查仪器时，发现电流表指针如图乙所示， 则接下来的操作是________。
（3）正确电路连接好后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表无示数，则故障的原因可能是________?。
（4）排除故障后，调节滑动变阻器，读出两只电表的示数，其中一组数据有伪造的嫌疑，请指出并说明判断依据：________?。
序号 1 2 3 4
电压/伏 1 2 3.8 4.2
电流/安 0.11 0.24 0.35 0.38

23.小华在做“测量小灯泡电功率”的实验中，实验室有如下器材：电源（电压恒为6V），小灯泡1（额定电压为2.5V，灯丝电阻约为10Ω），电流表、电压表、开关、规格分别为“10Ω1A”的滑动变阻器R1和“50Ω0.5A”的滑动变阻器R2各一个，导线若干。

（1）请用笔画线代替导线，帮小华同学将图甲中的电路连接完整；
（2）为了顺利完成实验，小华应选用规格为________（填“R1”或“R2”）的滑动变阻器；
（3）连接电路后，闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，原因可能是________。
（4）排除故障后，移动滑动变阻器滑片P的位置，获得多组对应的电压值和电流值，绘制小灯泡U-I图像如图乙所示，小灯泡的额定功率为________W。分析乙中图像发现小灯泡电阻是变化的，影响其变化的主要原因是________；
（5）小华打算增加一个阻值为150的定值电阻R0 ， 只利用一只电表，通过操作图中单刀双掷开关（单刀双掷开关分别接“a”、b”各一次）测量小灯泡的额定电功率，图丙、图丁是他设计的两种不同方案的电路图，则以下判断正确的是 ???????。
A.?两种方案都能????????B.?两种方案都不能????????C.?丙方案能，丁方案不能????????D.?丙方案不能，丁方案能
24.在一次测定小灯泡额定功率的实验中，老师给出了下列器材：额定电压为1.5V的小灯泡、电源（电源两端电压不变但电压未知）、一个已知阻值为R0的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、3个开关、导线若干。

（1）小方同学设计的实验电路如图所示，请你写出本实验主要测量步骤及所测的物理量。
①按图连接电路，闭合开关S1、S2 ， 断开S3 ， 调节R1使电流表示数I1=________，并记录I1；②________，记录电流表示数I2；
（2）本实验中，计算小灯泡额定功率的表达式P=________。
四、解答题（共3题；共32分）
25.如图甲为某学校可提供温、热两种饮用水的直饮机。直饮机可直接除去水中杂质，其加热部分工作原理电路图可简化成如图乙所示，其中 S 是自动温控开关，R1 为电加热管，当饮水机处于加热状态时，水被迅速加热；达到设定温度时，S 自动切换到保温状态。它的铭牌如下表所示。请回答下列问题：
热水流量 4.2--5L/分
额定电压 220 伏
加热功率 1.2 千瓦
保温功率 80 瓦
开水温度 97-100℃

甲 乙
（1）A、B 是两种不同颜色的指示灯。如果用红色表示正在对水加热，绿色表示保温，请标明 A 指示灯的颜色为________。
（2）该学校共有 8 台这样的直饮机，假设每台直饮机一天内有 3 小时在加热状态下，8 小时在保温状态，则一天内该学校这种直饮机共消耗电能是多少？
（3）为了节约能源，把发加热管的功率降为 1000 瓦，保温功率保持不变，在原电路基础上，通过计算说明应怎样改装电路？（不考虑温度对阻值的影响，且不计指示灯的阻值）。


26.图甲是内胆为铝质材料的电饭锅，内部电路如图乙所示，R1是加热电阻，阻值为48.4Ω；R2是限流电阻，阻值为484Ω。煮饭时，接通电源（220V? 50Hz），闭合手动开关S1 ， 电饭锅处在加热状态。当锅内食物温度达到103℃时，开关S1会自动断开，断开后若无外力作用则不会自动闭合，S2是一个自动温控开关，当锅内食物温度达到80℃时会自动断开，温度低于70℃时会自动闭合。已知C水=4.2×103J/(kg·℃)；查表可知铝的熔点为660℃。请解答下列问题：

（1）如果接通电源后没有放入食物就闭合开关S1 ， 电饭锅的内胆是否会熔化？为什么？
（2）在保温和加热两种情况下，电饭锅消耗的电功率之比是多少？
（3）若在一个标准大气压下将温度为20℃，质量为2.5kg的水烧开需要16分40秒，求电饭锅正常工作时电能转化为内能的效率是多少？




27.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 3 W”，R0为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计。(衔铁与弹簧及墙的接触处均绝缘)

（1）若让左转、右转指示灯同时工作，转向开关应与触点 ________(选填“1和2”、“2和3”、“3和4”或“4和5”)接通。
（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，其两端实际电压为以，消耗的实际功率为额定功率的1／25。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)


参考答案
一、选择题
1. A 2. A 3. D 4. C 5.C 6. D 7.C 8. A 9. C 10. D 11. A 12. C 13. B 14. D 15. B
二、填空题
16.100；484；0.45 17. 2；1.2 18. 0.4；24 19. （1）dc（2）36 20. （1）保温（2）55 21. 4Ω；6W
三、实验探究题
22. （1）
（2）调零，使指针指在0刻度（3）灯泡断路
（4）第一组数据中的电流值伪造。因为滑动变阻器最大电阻为20Ω，灯泡电阻约为10Ω，总电阻最大为30Ω，则电路中的最小电流为0.15A左右，不可能为0.11A，所以有伪造嫌疑。
23. （1）
（2）R2（3）灯泡（或电压表）短路（4）0.625；小灯泡的电阻受温度的影响（5）B
24. （1）1.5/R0；闭合开关S1、S3,断开S2（2）1.5×（I2-I1）
四、解答题
25. （1）红色（2）W=Pt=1.2kW×3h+0.08kW×8h=4.24kW·h 或 W=Pt=1200W×3×3600s+80W×8×3600s=1.53×107J
W总=4.24kW·h×8=33.92 kW·h 或W总=1.53×107J×8=1.22×108J
（3）R=U2/P=(220V)2/1200W=40.3Ω
R′=U2/P′=(220V)2/1000W=48.4Ω
48.4Ω－40.3Ω=8.1Ω
所以在指示灯A旁串联一个8.1Ω的电阻
26. （1）解：不会熔化，因为当锅内温度达到 103℃时，开关 s1 会自动断开，而铝的熔点为 660℃，所以不会熔化
（2）解： 当按键S1闭合时，R2被短路，电路中只有R1 ， 此时处于加热状态，
它的功率为：；
当温度达到103℃时，按键S1因磁芯失磁自动断开，这时R2和R1串联，此时处于保温状态，
电路的总电阻： ，
它消耗的功率变为：；
电饭锅消耗的电功率之比是：;
（3）解： 水吸收的热量为：
，
，
消耗的电能为： ，
电能转化为内能的效率为：。
答：水吸收的热量 8.4×105J，电饭锅消耗的电能 106J，电能转化为内能的效率 84%。

27. （1）3和4
（2）解：①由图乙可知，在右转指示灯闪烁交替工作30秒内，指示灯正常发光t＝10秒，微弱发光t′＝20秒，W＝PLt＋P′Lt′＝3瓦×10秒＋ 瓦×20秒＝32.4焦
②当指示灯正常发光时：
IL＝ ＝ ＝0.5安，
RL＝ ＝ ＝12欧。
当指示灯微弱发光时：
∵P′L＝ ，
∴U′L＝ ＝ ＝1.2伏，
I0＝I′L＝ ＝ ＝0.1安，
R0＝ ＝ ＝48欧
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