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第十五章 电能与电功率
15.1 电能与电功
知识点1 电能与电功
1.我们平常所说的几度电的“度”是 电能 的单位,0.5 kW·h= 1.8×106 J。?
2.某导体两端的电压是6 V时,通过它的电流是1 A,若通电时间10 s,则电流做了 60 J的功。?
3.如图所示的用电器,将电能转化为机械能的是( B )
4.关于电功和电能,下列说法中正确的是( B )
A.电流越大,电流做的功越多
B.电流做了多少功,就一定消耗了多少电能,两者在数值上是相等的
C.通电时间越长,电流做的功越多
D.电流做功就是将其他形式的能转化为电能
6.小明家的电能表上标有“800 revs/( kW·h )”字样,它表示 用电器每消耗1 kW·h的电能,电能表上的转盘转800次 ,若6月初抄表时小明家的电能表的示数如图所示,6月份应交电费50元,且电价为0.5元/度,则6月末时小明家的电能表的示数为 358.6 kW·h。?
7.家庭电路中接入的电能表,其作用是( C )
A.给家用电路提供电能 B.提高家用电器效率
C.测量电路消耗的电能 D.保护电路避免火灾
8.当天空中空气的湿度很大,两块云之间的电压很高时,原先不导电的空气就会变成导体,强大的电流可在瞬间通过天空,形成闪电。某次闪电的放电电流约1×104 A,电压约1.8×108 V,放电时间约0.01 s,则这次闪电释放的电能约为 1.8×1010 J,合 5000 kW·h。?
9.学生用的语言复读机工作电压为6 V,复读机连续工作10 min,电流做的功是900 J,则复读机的工作电流是 0.25 A。若此复读机消耗的电能为500 J,其工作的时间约为 333.3 s。?
10.如图是手机、数码相机等电器中使用的可充电锂离子电池,电池上所标的“电压”和“容量”是两个重要参数,容量的单位通常为“毫安时”( 符号mA·h ),图示电池工作电压是 3.7 V,当放电电流是100 mA时,可以工作的时间是 10 h,充满电时储存的电能是 13320 J。?
11.如图所示为小宁家7月初和7月底的电能表示数,如果每度电0.5元,则他家在7月份的电费是 60 元。小宁家某个用电器单独工作6 min,表盘转了60转,则用电器消耗了 7.2×104 J的电能。?
12.下列关于电流做功的说法正确的是( D )
A.用电器两端的电压越大,电流做的功越多
B.电流做功越多,消耗的电能不一定越多
C.用电器的电阻越小,电流做的功越多
D.用电器消耗的电能越多,电流做的功越多
13.小李观察家中的电能表( 如图 ),下列说法正确的是( A )
A.此电能表应该接在220 V的电路中使用
B.小明家已经消耗的电能为1070 kW·h
C.电能表的标定电流为20 A
D.此电能表转盘每小时转过3000转
14.小安家的电能表,如图所示,某用电器消耗电能,转盘转过3圈( B )
15.如图所示,导体A和B等长,但A比B的横截面积大,当S闭合后,测量发现A和B两端的电压相等。在相同时间内,下列叙述正确的是( C )
A.A和B的材料相同,电流通过A、B所做的功相同
B.A和B的材料相同,电流通过A、B所做的功不相同
C.A和B的材料不相同,电流通过A、B所做的功相同
D.A和B的材料不相同,电流通过A、B所做的功不相同
16.小伟家的电能表上标有“1500 r/( kW·h )”字样,他为了测量家用电脑平均每秒消耗的电能,进行了以下操作:先关掉其他用电器,只把电脑接入电路中并使之正常工作,然后用手表测出电能表的转盘转10转所用的时间为2 min,请你帮他计算这台电脑平均每秒消耗的电能。
17.在“探究影响电流做功多少的因素”时,可以根据灯泡的亮暗程度比较相同时间内电流做功的多少。如图是进行该探究的电路。
( 1 )提供“2.5 V”和“3.8 V”两种规格的灯泡若干,则你所选用的灯泡是 “2.5 V”和“3.8 V”的灯泡各一个 ;?
( 2 )利用如图所示电路,可控制变量 电流、时间 相等,探究电流做功多少与 电压 的关系;?
( 3 )对于“电流做功多少与通电时间的关系”的探究,是否必须通过实验探究发现?说明你的理由。
不必,根据我们的生活经验可知,通电时间越长,家用电器消耗的电能越多。
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15.2 认识电功率
知识点1 认识电功率
1.根据你在生活中的观察,电子手表、电灯、手电筒和电熨斗这些常用电器中,电功率最大的是 电熨斗 ,最小的是 电子手表 。?
2.下列说法不正确的是( D )
A.电功率是表示电流做功快慢的物理量
B.在相同时间内,电流通过导体做功越多,电功率越大
C.千瓦、瓦都是电功率的单位
D.消耗电能多的用电器,电功率大
3.如图所示的几种家用电器,电功率最接近25 W的是( B )
识点2 影响电功率大小的因素
4.利用两只不同规格的小灯泡,连接成如图所示的电路,通过 亮 ( 选填“亮”或“暗” )的灯泡的电流大。?
5.如图所示,把两只灯泡串联后接到电源上,闭合开关后,发现灯泡L1比灯泡L2亮,则( A )
A.V1的示数大于V2的示数
B.V2的示数大于V1的示数
C.通过L1的电流大
D.通过L2的电流大
知识点3 电功率的简单计算
6.某用电器工作10 min,消耗电能1.8×106 J,该用电器的电功率为 3000 W。?
7.如图为甲、乙两只灯泡的I-U关系图像。现将甲、乙两只灯泡串联在电路中,当甲灯两端的电压为2 V时,乙灯的电功率是( A )
A.1.2 W B.0.8 W
C.2 W D.3 W
8.小红在预习《认识电功率》这一节时,观察了家里的电能表,如图所示,若小红只让家中一个用电器工作,观察到1 min电能表的转盘转了50转,则该用电器的功率是 1200 W。?
9.电阻A、B的电流与其两端电压的关系如图所示。若把它们并联在3 V的电路中,干路电流是 0.8 A。电阻A、B的电功率之比为PA∶PB= 3∶1 。?
10.( 重庆中考 )如图所示的电路中,R1、R2为定值电阻,其中R1=10 Ω,当闭合开关S1时,电流表示数为0.4 A,则电源电压为 4 V,当同时闭合开关S1、S2时电流表的示数增大为1.2 A,则R2消耗的电功率为 3.2 W。?
11.智能手机在现代生活中的作用越来越重要,频繁的使用会导致它的电能消耗很快,当手机“电量”所剩无几时,通常可以将其设置成“省电模式”来延长使用时间,这是通过以下哪种方式实现的( C )
A.增大电池电压 B.增加总功率
C.减小总功率 D.降低散热能力
13.有两个电路元件A和B,流过元件的电流与其两端电压的关系如图甲。如图乙所示把它们串联在电路中。闭合开关S,这时电流表的示数为0.4 A,则电源电压和元件B的电功率分别是( C )
A.2.0 V,0.8 W B.2.5 V,1.0 W
C.4.5 V,1.0 W D.4.5 V,1.8 W
14.( 泰安中考 )如图所示,电源电压保持6 V不变,电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~3 V,定值电阻R1的规格为“10 Ω 0.5 A”,滑动变阻器R2的规格为“20 Ω 1 A”。闭合开关,为了保证电路安全,在变阻器滑片移动过程中,下列说法正确的是( A )
①电阻R1消耗电功率允许的变化范围为0.4 W~0.9 W ②电流表示数允许的变化范围为0.2 A~0.5 A ③滑动变阻器R2允许接入电路阻值的变化范围为10 Ω~20 Ω ④电路消耗总功率允许的变化范围为1.8 W~3 W
A.只有①和③ B.只有①和④
C.只有②和③ D.只有②和④
15.在探究电功率跟电流、电压关系的实验中,小明同学用电源、开关、小灯泡、电流表等器材设计了如图所示的电路。
( 1 )此电路是用来探究电功率跟 电流 的关系的。小明是通过观察 小灯泡的亮度 来判断小灯泡的功率大小的,并通过比较两个电流表的示数,得出实验结论;?
( 2 )若小明想探究电功率跟另一个因素的关系,则应该添加的器材是 电压表 。?
16.( 吉林中考 )如图所示电路中,电阻R1的阻值是20 Ω,闭合开关S,电流表A1的示数为0.3 A,电流表A的示数为0.5 A。求:
( 1 )电源电压;
( 2 )电阻R2的电功率。
解:( 1 )由题图可知,R1、R2并联,电流表A1测通过R1的电流,电流表A测干路电流,由欧姆定律可得,电源电压
U=U1=I1R1=0.3 A×20 Ω=6 V
( 2 )I2=I-I1=0.5 A-0.3 A=0.2 A
由P=UI可得,电阻R2的电功率
P2=U2I2=6 V×0.2 A=1.2 W
17.如图所示,电源电压恒定,R1是一个定值电阻,R2是滑动变阻器,小灯泡L正常发光时的电压为6 V,图乙是通过小灯泡L的电流随两端电压变化的曲线。当开关S1闭合,S2断开,滑动变阻器的滑片P滑至最左端时,小灯泡L恰好正常发光,滑动变阻器的滑片P滑至最右端时,电压表的示数为5 V。当开关S1、S2都闭合,滑动变阻器的滑片P滑至最左端时,电流表的示数为0.8 A。求:
( 1 )滑动变阻器的最大阻值R2;
( 2 )电路的最大电功率和最小电功率。
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15.4 探究焦耳定律
知识点1 通电导体放出的热量跟哪些因素有关
1.如图所示,甲、乙、丙、丁是四个装了等温、等量的水的相同容器,每个容器内放入同样材料、粗细相同的电阻丝绕成的线圈,各线圈的圈数如图所示,合上开关,经过一段时间后水温最高的是( D )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
2.为了探究“电流产生的热量与电阻大小的关系”,小伟同学采用了如图所示的实验装置,其中R1
( 1 )甲、乙两瓶中装入了质量和初温相同的同种液体的原因是 便于用温度计升高的示数反映电阻丝放热的多少 ;?
( 2 )实验中R1、R2采用 串联 ( 选填“串联”或“并联” )的连接方法是为了控制 电流 、 通电时间 相同;?
( 3 )在通电时间相同时,两个烧瓶内液体温度上升较高的是 乙 ( 选填“甲”或“乙” )瓶,由此可知 在电流和通电时间相同时,电阻越大,电流产生的热量越多 。?
知识点2 焦耳定律
3.( 安徽中考 )某导体的电阻为20 Ω,当通过它的电流为2 A时,则其1 min产生的热量为 4800 J。?
4.某导体的电阻是2 Ω,通过它的电流为1 A,如果导体上产生的热量是120 J,通电时间为 60 s,它消耗的电功率是 2 W。?
5.两个电阻R1=20 Ω和R2=30 Ω串联在电路中,经过一段相同时间,它们产生的热量之比Q1∶Q2为( C )
A.1∶1 B.3∶2 C.2∶3 D.4∶9
6.要使电热器在单位时间内供热减少一半,以下方法中正确的是( A )
A.电压不变,电阻增大到原来的2倍
B.电阻丝不变,把通过它的电流减少一半
C.保持电压不变,把电阻丝的电阻减小一半
D.把电热器的电阻和它两端的电压均增加一倍
知识点3 电流热效应的应用与控制
7.下列电器中,利用电流热效应工作的( C )
A.电视机 B.电风扇
C.电饭煲 D.手机
8.下列实例中,能防止电热造成危害的是( A )
A.收音机、电视机的机壳上开有许多小孔
B.高空飞行员所穿衣服里的电热保暖装置
C.用于烘干物体的电烘箱
D.大型爆破工程中常常用电热装置引爆炸药
9.如图甲和乙是研究“电热大小与哪些因素有关”的实验装置。通电后,若要比较电阻丝产生热量的多与少,只需比较与之相连的U形管中 液面高低变化 。甲是探究电热与 电阻 关系的实验装置,乙是探究电热与 电流 关系的实验装置。?
10.如图是探究“电流通过导体产生热量与哪些因素有关”的实验装置。将两根阻值不等的电阻丝R1、R2( R1>R2 )串联后分别密封在两个相同的烧瓶中,瓶中气体通过玻璃管分别与a、b气球相连,闭合开关后,通过R1的电流 等于 通过R2的电流;一段时间后,a体积 大于 b体积( 均选填“大于”“小于”或“等于” )。?
11.按摩可以消除疲劳,深受大部分人的喜欢。如图所示为一款具有加热功能的电动按摩椅和它的电路简图,当开关D接 A ( 选填“A”或“B” )时,电动按摩椅只具有加热功能,已知电热丝的电阻为1210 Ω,则通电15 min电热丝产生的热量为 3.6×104 J。?
12.一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380 V,线圈的电阻为2 Ω,线圈中通过的电流为10 A。这台电动机工作1 s消耗的电能为W,产生的热量为Q,则( B )
A.W=3800 J,Q=3800 J
B.W=3800 J,Q=200 J
C.W=7200 J,Q=200 J
D.W=7200 J,Q=3800 J
14.严寒冬季,我国北方哨兵脚上穿有电热靴。一只靴内加热电路如图所示,电源电压恒定,S2为三挡旋钮开关( 金属片M可分别拨至a、b、c处 ),电阻丝R1、R2规格相同且阻值不变,b为电阻丝R1的中点。这只电热靴的低温挡为6 W,则其中温挡和高温挡分别为( A )
A.8 W,12 W B.8 W,24 W
C.12 W,18 W D.12 W,24 W
15.创新中学兴趣小组的同学设计并制作了一台恒温箱。设计要求箱内安装一根电热丝,在采用220 V恒定电压供电的情况下,电热丝每秒向箱内提供1000 J的热量( 设电能全部转化为内能 )。恒温箱组装好后,经测量发现该电热丝实际每秒供热1210 J。( 设电热丝的电阻不随温度改变 )求:
( 1 )设计要求的电热丝的阻值是多少?
( 2 )为了使电热丝供热达到设计要求,在不改变电热丝阻值及电源电压的条件下,应在箱外怎样连接一个电阻元件?
( 3 )所连接的电阻元件的阻值是多少?
16.( 台州中考 )在3D打印笔中装入塑料条,接通电源,等待一段时间后即可挤出热融的塑料,塑料在空气中迅速冷却变成特定的形态( 如图甲 )。其内部电路如图乙,R1、R2是相同的PTC发热电阻。单个PTC的电阻与温度的关系如图丙。
( 1 )打印笔工作时,PTC电阻发热,塑料受热会逐渐变软变稀。可见,塑料 不是 ( 选填“是”或“不是” )晶体;?
( 2 )打印笔工作有快、慢两挡。快挡打印时,图中开关S1应处于 闭合 状态,若此时温度为250 ℃,打印笔的电功率是 80 W;?
( 3 )打印笔正常工作时的温度能自动稳定在250 ℃左右,结合图丙信息,说明理由: 当温度超过250 ℃时,电阻增大,功率减小,产热减慢,温度下降;当温度低于250 ℃时,电阻减小,功率增大,产热加快,温度上升 。?
(共7张PPT)
单元易错强化练
易错点1 误以为变化的电功率等于变化电压与变化电流的乘积
1.如图所示的电路中,通过电流表的示数减少0.2 A时,电压表的示数从6 V变为5 V,则该定值电阻所消耗的电功率变化了 2.2 W。 ?
易错点3 不清楚实际功率与电压之间的关系
3.夏季晚上用电高峰时,若供电电压比正常电压降低了20%,则接入电路中的用电器的实际功率比额定功率减小( D )
A.80% B.64%
C.20% D.36%
易错点4 不能根据滑片的位置判断灯泡正常发光
4.如图所示的电路,电源电压保持6 V不变,灯泡L标有“6 V 6 W”字样,滑片P可在a、b之间滑动。下列说法正确的是( A )
A.P在a端时,灯泡可正常发光
B.P在b端时,灯泡可正常发光
C.P在中点时,灯泡可正常发光
D.P在任意位置,灯泡均可正常发光
6.如图甲所示,两个电阻R1、R2串联连接在电源两端,且R1>R2;接着将R3、R4两电阻并联在相同电源的电路中,如图乙所示。设R3=R1、R4=R2,两电路闭合开关后,相同时间内消耗电能最多的是电阻( D )
A.R1 B.R2 C.R3 D.R4
易错点6 电能的计算公式选用不当
7.一电动机线圈的电阻为1 Ω,线圈两端所加电压为2 V时,电流为0.8 A,电动机正常工作。
( 1 )在求电动机正常工作1 min所消耗的电能时,两位同学给出以下两种不同的解法:
小明解:W=UIt=2 V×0.8 A×60 s=96 J
小华解:W=I2Rt=( ( A )2×1 Ω×60 s=38.4 J
你认为哪位同学做得对,请作出判断并说明理由;
( 2 )求电动机正常工作1 min所转化的机械能是多少?
解:( 1 )小明对,因为电动机工作时电能没有全部转化为内能,大部分电能转化为机械能,所以电动机工作时电功大于电热( 或电动机的电流与电压、电阻之间的关系不满足欧姆定律 )。
( 2 )1 min内这台电动机所转化的机械能
W'=W-Q=UIt-I2Rt=96 J-38.4 J=57.6 J
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章末小结与提升
电能与
电功率
电
电功
平方
类型1 电能和电能表
1.一天,小红看她家电能表的表盘如图所示,此时电能表的读数是 314.5 kW·h;该电能表的表盘每转300 r,说明小红家的用电器消耗了 0.5 kW·h的电能。?
2.( 常州中考 )太阳能充电宝上表面贴有太阳能板,可利用太阳能为内部锂电池充电,但销量低迷。某款太阳能充电宝内锂电池容量为0.1 kW·h、合 3.6×105 J。在充足阳光下太阳能板产生5 V电压、0.25 A电流为锂电池充电,充电效率为80%,将锂电池从无电状态下充满,太阳能板需要输出 4.5×105 J的电能。若每天充足太阳光照10小时,需要 10 天才能将锂电池充满。?
类型2 电流做功的快慢
3.如图为一只“6 V 1.5 W”小灯泡的电流随电压变化的关系图像。若把三只这样的灯泡串联起来,接在12 V的电源两端,则此时每只小灯泡的电阻及实际功率为( B )
A.24 Ω 0.67 W B.20 Ω 0.8 W
C.24 Ω 0.96 W D.20 Ω 0.67 W
4.小夏将n个“3 V 0.3 W”的小灯泡,按照甲、乙两种连接方式分别接入电压为U的电路中( 如图所示 ),通过分别调节滑动变阻器R1和R2,使所有小灯泡均正常发光。则甲、乙两电路中的总电流与总功率的关系正确的是( A )
类型3 电功率的测量
5.( 攀枝花中考 )小明同学利用电流表和电阻箱测量小灯泡的功率,设计并连接了如图甲所示的实物电路。
( 1 )为了保护电路,闭合开关S1前,应将滑片P移动到滑动变阻器的 B ( 选填“A”或“B” )端;?
( 2 )闭合开关S1,将单刀双掷开关S2扳向“1”,调节滑动变阻器使电流表的示数为I1,如图乙所示,I1= 0.2 A;?
( 3 )将开关S2扳向“2”,保持滑动变阻器的阻值不变,调节变阻箱的阻值R,使电流表的示数仍为I1,此时R=5 Ω;则步骤( 2 )中小灯泡的电阻R1= 5 Ω,测量小灯泡电阻的方法是 等效替代法 ( 选填“控制变量法”或“等效替代法” );?
( 4 )步骤( 2 )小灯泡的实际功率P1= 0.2 W;?
( 5 )若小灯泡的额定电流为I0=2I1,以下关于小灯泡的额定功率P0与实际功率P1的数值关系,你认为最有可能的是 D 。?
A.P0=2P1 B.P0=3P1
C.P0=4P1 D.P0=5P1
类型4 电流的热效应
6.( 深圳中考 )如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油,通电一段时间后,右侧玻璃管中液面比左侧高。下列说法正确的是( D )
A.通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少,这种方法是控制变量法
B.右侧电阻丝的阻值比左侧小
C.通过右侧电阻丝的电流比左侧小
D.该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系
7.如图所示,两透明容器中密封着等质量的空气,通电t秒后( 两容器都不向外放热 ),下列说法正确的是( C )
A.两容器中电阻产生的热量相同
B.右边容器中空气的温度是左边容器中空气温度的两倍
C.右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的两倍
D.右边容器中空气温度的变化量是左边容器中空气温度变化量的四倍
类型5 电功率的综合计算
8.( 内江中考 )如图所示,电源电压恒为3 V,灯泡L标有“3 V 1.5 W”字样( 不计温度对灯丝电阻的影响 ),滑动变阻器R最大阻值为30 Ω,电压表量程为“0~3 V”,电流表量程为“0~0.6 A”。在电路安全的情况下,下列判断正确的是( D )
A.灯泡L正常发光时的电阻为10 Ω
B.只闭合开关S,滑动变阻器的取值范围只能是0~10 Ω
C.只闭合开关S,该电路的最大功率是2.5 W
D.将滑片P移到R的最左端,闭合开关S、S1,电流表示数为0.6 A
( 1 )电流表的示数;
( 2 )若移动滑片P到某一点,使滑动变阻器消耗的电功率为1.2 W,通过R1的电流。
实验一:测量小灯泡的电功率
1.实验器材
电源、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡、开关、导线等。
2.实验原理:P=UI。
3.实验电路图
5.实验结论
( 1 )U实=U额,P实=P额,小灯泡正常发光。
( 2 )U实>U额,P实>P额,小灯泡的亮度比正常发光时亮一些。
( 3 )U实【针对训练】
1.如图所示是测定小灯泡电功率的实验装置图,实验器材有2节新干电池、额定电压为2.5 V( 阻值约为10 Ω )的小灯泡和“20 Ω 1 A”的滑动变阻器等。
( 1 )正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表、电压表均正常偏转,但偏转角度较小,则接下来应进行的操作是 C ;?
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P,观察小灯泡是否发光
( 2 )为了测量小灯泡正常发光时的电功率,小华应进行的下一步操作是 移动滑片P,使电压表的示数为2.5 V,记录此时电流表的示数 ;?
( 3 )之前物理老师已测出该规格小灯泡的电流与电压的数据关系如表所示:
小华想亲自做一次实验,看能否测得同样的数据。实验过程中,小华发现无法得到上述表格中的一组数据,请根据所学的知识进行推断应是第 1 ( 填序号 )次数据,理由是 滑动变阻器的最大阻值偏小 。?
实验二 :探究电流产生的热量与哪些因素有关
1.实验方法
控制变量法、转换法。
2.实验原理
在两个相同的烧瓶中分别装入质量相同的煤油,在烧瓶中各放入一根电阻丝,右瓶中电阻丝R1的电阻比左瓶中R2的电阻大,通电后电流通过电阻丝产生的热量使煤油的温度升高,电流产生的热量越多,煤油温度上升得越高。
3.实验器材
电源、导线、开关、两个装有相同质量的煤油的烧瓶、铜丝、镍铬合金丝、滑动变阻器、电流表、温度计和秒表。
4.实验电路图
5.实验步骤、现象及结论
( 1 )连接电路,闭合开关一段时间后,发现右侧烧瓶中的煤油温度升高较快,这说明电流和通电时间一定时,电阻越大,电阻丝产生的热量越多。
( 2 )只将右瓶中的电阻丝接入电路,利用滑动变阻器改变电路中的电流,使电流比刚才的电流大,通电时间跟上次实验一样,发现烧瓶中煤油的温度升高比上次快,这说明电阻和通电时间一定时,电流越大,电阻丝产生的热量越多。
( 3 )观察其中一个烧瓶,通电时间越长,发现烧瓶中的煤油温度升高得越多,说明电阻和电流一定时,通电时间越长,电阻丝产生的热量越多。
6.实验记录
【针对训练】
2. 小明和小红想利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝,烧瓶A中的金属丝是铜丝,电阻比较小,烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝,电阻比较大。两烧瓶中的温度计可以显示煤油的温度。
( 1 )根据 控制变量 法的研究思想,应该使这两个烧瓶中的煤油的质量相等;?
( 2 )小红问小明:“打开水龙头就可以得到水,干嘛不用水代替煤油?”对于这个问题,小明与他的同学给出了下列四种答案,你认为最合理的是 D ;?
A.因为煤油有颜色便于观察
B.因为煤油有比较大的热值
C.因为煤油有比较小的密度
D.因为煤油有比较小的比热容
( 3 )实验中,小明和小红发现烧瓶B中的温度计示数升高得较快,这表明在电流和通电时间相同的情况下,导体的电阻越 大 ,产生的热量越多。?
【针对训练】
如图所示,R1为定值电阻,R2为可变电阻,E为电源电动势,r为电源内阻,以下说法中一定正确的是( C )
A.当R2=r时,R2上消耗的功率最大
B.当R1=R2+r时,R1上消耗的功率最大
C.当R2=0时,R1上消耗的功率最大
D.当R2=0时,电源的输出功率最大
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专题训练(七) 动态电路分析(二)
【专题概述】
与电功率有关的动态电路问题是常考题型,主要考查的知识点有分析电流、电压、电功率的变化;分析用电器是否能正常工作;比较两个用电器的电流、电压、功率大小等。正确识别电路,熟练掌握并应用相关的公式、变形公式,熟悉串、并联电路的特点,分清额定状态、实际状态是解题的关键。
类型1 开关、滑动变阻器引起的电路问题
1.( 广安中考 )如图,灯泡L上标有“6 V 3 W”字样,电源电压6 V且保持不变,定值电阻R=8 Ω( 不计灯丝电阻的变化 ),只闭合S1和S3,电阻R在100 s内产生的热量是 450 J;电路在工作状态下,整个电路消耗的最小功率是 1.8 W。?
2.如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S后,将滑动变阻器R的滑片P向左移动,在此过程中( A )
A.电压表V1示数变小,电压表V2示数变大
B.电流表A示数变小,电压表V1示数不变
C.电流表A示数不变,灯泡L的亮度变亮
D.电压表V1示数不变,灯泡L的亮度变暗
3.如图所示,电源电压为12 V且保持不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器( a、b为其两端点 )。闭合开关S,当滑片P在端点a时,电流表示数为0.1 A,R2消耗的电功率为1 W;当滑片P移动至某一位置c时,电压表示数为4 V。下列说法正确的是( C )
A.滑片P在a点时,R1消耗的电功率为2 W
B.滑片P在b点时,R1消耗的电功率为0.6 W
C.滑片P在c点时,R2消耗的电功率为1.6 W
D.滑片P在c点时,电路消耗的总功率为4 W
电流表示数与滑片在最右端时相比变化了0.3 A,保持此时滑片位置不动,求滑动变阻器在1 min内消耗的电能。
类型2 敏感电阻引起的动态电路问题
5.( 山西中考 )如图所示是创新小组设计的汽车油量显示仪的电路原理图,其中电源电压恒定为6 V,定值电阻R0为5 Ω,油量表实质上是量程为0~3 V的电压表。R为压敏电阻,其电阻值与油箱中油量的关系如下表所示。下列说法中正确的是( C )
A.油箱中油量增多时,压敏电阻R的阻值变大
B.电压表示数为3 V时,油箱中的油量为50 L
C.油箱中油量为20 L时,R0两端的电压为1.5 V
D.油箱中油量减少时,电路消耗电能的总功率变大
类型3 动态电路中的比例问题
6.甲、乙两灯分别标有“6 V 3 W”和“6 V 6 W”字样,先将两灯串联后接在电压为U的电路中,甲灯的功率为P1;再将两灯并联后接在同一电压下,乙灯的功率为P2。两次灯泡均安全,忽略温度对灯丝电阻的影响,则P1∶P2为( B )
A.9∶2 B.2∶9
C.4∶9 D.1∶9
7.如图所示电路,电源电压不变,小灯泡标有“6 V 3 W”字样。闭合开关后,当滑片P移至某一位置时,小灯泡恰好正常发光,此时滑动变阻器消耗的功率为P1;当滑片P移至某一端点时,电流表示数为0.3 A,电压表示数变化了3 V,此时滑动变阻器消耗的功率为P2,且P1∶P2=5∶6。下列判断正确的是( B )
A.滑动变阻器的最大阻值为10 Ω
B.电路允许消耗的最大功率为4.5 W
C.小灯泡正常发光时,滑片P位于滑动变阻器中点位置
D.滑动变阻器消耗的功率由P1变为P2的过程中,小灯泡消耗的功率变化了0.6 W
类型4 动态电路中的图像问题
8.如图甲所示电路中,闭合开关S后,滑片P从中点滑到最右端的过程中,电压表的示数U与电流表的示数I的关系图线如图乙所示。图乙中U1、U2、I1、I2已知,电源的电压保持不变,灯泡的额定电压为U2。则由此不能求得的物理量是( D )
A.电源的电压
B.灯泡的额定功率
C.滑动变阻器的最大阻值
D.滑片P移至最左端时电路的总功率
9.如图甲所示的电路中,电源电压不变,R1为定值电阻,闭合开关S,将滑动变阻器R2的滑片P从a向b移动的过程中,电压表和电流表的示数变化情况如图乙所示,则( C )
A.电源电压为4 V
B.R2的阻值为10 Ω
C.R1的最小功率为0.4 W
D.当滑动变阻器的滑片P在中点时,两电表的示数对应于乙图中的C点
10.如图甲所示,额定功率为3.6 W的小灯泡( 设灯泡电阻不变 )与滑动变阻器串联在电路中,电源电压恒定,当滑片P滑至a端时,小灯泡恰好正常发光。滑动变阻器的滑片P从a端滑到b端的过程中,小灯泡两端的电压U与滑动变阻器接入电路的电阻R的关系如图乙所示。求:
( 1 )电源电压;
( 2 )小灯泡的电阻;
( 3 )当滑片P滑至b端时,小灯泡的实际功率。
(共16张PPT)
15.3 怎样使用电器正常工作
第1课时 研究额定电压与额定功率
知识点1 额定电压与额定功率
1.额定电压为2.5 V的灯泡,正常发光时通过灯泡的电流是0.3 A,则该灯泡的额定功率是 0.75 W。?
2.一盏“220 V 25 W”的灯泡甲和一盏“36 V 25 W”的灯泡乙,当它们都正常发光时( C )
A.甲灯亮 B.乙灯亮
C.两灯一样亮 D.无法判断
3.物理课外兴趣小组自制了一把电烙铁,它的额定电压为220 V,额定功率为44 W,该电烙铁正常工作的电流是( A )
A.0.2 A B.0.5 A
C.0.88 A D.2 A
知识点2 实际功率
4.将标有“1 A 6 W”的灯L1和标有“2 A 6 W”的灯L2串联接在某电路中,为了让其中一盏灯正常发光,另一盏灯不超过它的额定功率,则电路中允许通过的最大电流为 1 A,电路的总功率为 7.5 W。?
5.一个标有“220 V 1100 W”的电炉,正常工作时电热丝的电阻为 44 Ω;当其两端电压为110 V时,该电炉的实际功率为 275 W( 不考虑温度对电阻的影响 )。?
6.一个“36 V 40 W”的灯泡接入某电路后,小芳测得通过它的电流为1.2 A,那么该灯的实际功率是( B )
A.等于40 W B.大于40 W
C.小于40 W D.无法确定
7.如图所示,电压U保持不变,在A、B之间先接入一个“12 V 6 W”的灯泡L1时,灯L1能正常发光,此时电流表的示数是 0.5 A;在A、B之间换接一个“12 V 10 W”的灯泡L2时,灯L2的实际功率 小于 ( 选填“大于”“等于”或“小于” )10 W。?
8.把断了的白炽灯的灯丝搭接起来,重新接入家庭电路中使用,搭接后灯泡的实际功率比搭接前的功率 大 ( 选填“小”或“大” )。?
9.如图所示是一个额定电流为0.6 A的灯泡在工作时电流随电压变化的图像,由图可知该灯泡的额定功率为 2.4 W,此图像不是直线,主要原因是 灯泡的电阻随温度的升高而增大 。?
10.( 南充中考 )如图甲所示,电源电压一定,滑动变阻器的滑片从最右端滑到最左端时,灯泡L的U-I图像如图乙所示,当通过灯的电流为1 A时,灯正常发光,则灯的额定功率为 8 W和滑动变阻器的最大值为 11 Ω。?
11.小红在做“探究串联电路电压的规律”实验时,连接好如图所示的电路,闭合开关S后发现L1正常发光,L2只能微弱发光,以下对于这一现象产生原因的分析,合理的是( D )
A.灯泡L2发生了断路
B.灯泡L2发生了短路
C.灯泡L2的电阻较大,其实际功率较小
D.灯泡L2的电阻较小,其实际功率较小
12.如图所示是小华家的电能表表盘。小华断开其他用电器,只将规格为“220 V 950 W”的电水壶接入电路,测得2 min内电能表转盘转过81圈,则以下选项中正确的是( C )
A.小华家本月用电353.6 kW·h
B.这个电能表允许用电器工作的总功率不超过2000 W
C.电水壶的实际功率是810 W
D.电水壶的实际工作电压等于220 V
13.如图所示,电源两端电压保持12 V不变,小灯泡L上标有“6 V 3 W”字样,滑动变阻器的最大阻值R=60 Ω。不考虑灯丝电阻随温度的变化,下列说法正确的是( D )
A.S闭合后,使电压表的示数减小1 V,小灯泡L两端的电压就增加1 V
B.S闭合后,小灯泡L的最小实际电功率为0.5 W
C.小灯泡L正常发光时,滑动变阻器R消耗的电功率为6 W
D.开关S断开时,电压表的示数为12 V
14.有两只灯泡,分别标有“220 V 15 W”和“220 V 100 W”的字样。如将它们串联接在电压为380 V的动力电源上,则( A )
A.15 W的灯泡烧坏,100 W的灯泡完好
B.100 W的灯泡烧坏,15 W的灯泡完好
C.两只灯泡均被烧坏
D.两只灯泡均完好
15.甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示,下列说法中正确的是( B )
A.甲灯的实际功率一定是25 W
B.两灯均正常发光时,甲灯灯丝电阻较大
C.两灯均正常发光时,乙灯消耗的电能较多
D.将乙灯接入110 V电路中,它的实际功率为50 W
16.( 邵阳中考 )某同学为自己设计了一盏调光灯,其原理如图所示,已知灯L的规格为“6 V 3 W”( 不考虑灯丝电阻的变化 ),滑动变阻器R的阻值范围为0~12 Ω,电源电压恒为6 V。
( 1 )当S闭合,滑片滑至最左端后,求灯丝中的电流;
( 2 )求灯L正常工作1 min所消耗的电能;
( 3 )闭合S,再将滑片从左向右移动,求灯L发光最暗时的实际功率。
17.( 南通中考 )如图电路中,电源电压恒定,小灯泡L标有“6 V 4.8 W”,电阻R1的阻值为10 Ω。滑动变阻器R2标有“20 Ω 0.5 A”。当R2的滑片P置于最左端时,只闭合S1,灯泡正常发光。
( 1 )求小灯泡的额定电流;
( 2 )滑片P置于最左端,闭合S1、S2,求10 s内电路消耗的总电能;
( 3 )滑片P置于最右端,只闭合S2,移动滑片P,使R2的电功率占电路总功率的比值最小,则R2的电功率多大?
(共15张PPT)
第2课时 测量小灯泡的电功率
知识点 测量小灯泡的电功率
1.为了测定小灯泡的额定功率,在具体实验操作中,手和眼的分工应该是( B )
A.手移动滑动变阻器的滑片,眼观电流表
B.手移动滑动变阻器的滑片,眼观电压表
C.手移动滑动变阻器的滑片,眼观小灯泡是否发光
D.手按开关,眼观电流表
2.在“测定小灯泡的电功率”的实验中,已知小灯泡的额定电压为3.8 V,小阳同学通过正确实验得到的数据如下表,分析数据得到下列结论,正确的是( C )
A.小灯泡的额定功率为三组电功率的平均值
B.小灯泡的额定功率为0.75 W
C.小灯泡的额定功率为1.14 W
D.小灯泡的电功率与它两端的电压成正比
3.在“测定小灯泡的电功率”的实验中,某同学电路连接正确,闭合开关,小灯泡发光,但无论怎样调节滑动变阻器,电压表的示数虽然有变化,却始终达不到小灯泡的额定电压,其原因可能是( D )
A.电压表的量程太大
B.电流表的量程太大
C.滑动变阻器的电阻太大
D.电源电压太低
4.某实验小组完成“测量小灯泡电功率”的实验。电源电压恒为6 V,小灯泡的额定电压是2.5 V,其灯丝电阻为10 Ω左右,滑动变阻器标有“50 Ω 1 A”字样,电流表( 0~0.6 A、( A ),电压表( 0~3 V、0~15 V )。
( 1 )用笔画线代替导线,将实物图连接完整;
( 2 )连接好电路,检查无误后,闭合开关,移动滑片,测量的数据如表所示,分析表中实验数据可知,小灯泡的额定功率为 0.65 W;?
( 3 )在表格第1次实验中,灯泡不亮的原因是 灯泡的实际功率过小 ( 写出一个即可 )。?
5.小雷想探究“小灯泡的亮暗程度与什么因素有关”,于是找来额定电流均小于0.6 A,额定电压分别是2.5 V和3.8 V的小灯泡L1、L2,先后接在电源电压恒为6 V的电路中,按照如图所示的电路进行探究。
( 1 )若小雷连接电路后闭合开关,灯L1几乎不发光,移动滑片P也不能改变灯的亮度,则可能的原因是他把滑动变阻器的 A、B ( 选填“A、B”或“C、D” )接线柱接入了电路;?
( 2 )小雷排除故障后,继续进行实验。闭合开关,移动滑片P,使灯L1发光,测出灯L1的相关物理量,记录和计算的结果如下表所示,请把小雷遗漏的内容填写在空格处;
( 3 )小雷注意到灯L1的亮度变化是第二次比第一次亮,第三次比第二次亮。结合表中数据得出的结论是小灯泡越亮,它的实际功率越 大 。?
6.小阳同学在测量小灯泡电功率的实验中,所用小灯泡的额定电压为3.8 V,电源电压为3 V。
( 1 )请你用笔画线代替导线,将图中的实物电路图连接完整;
( 2 )小阳在实验中连接好电路,并移动滑片P,依次得出以下数据:
分析上面表格中数据,此实验操作有何不足之处? 闭合开关前滑动变阻器应调到阻值最大处 ;?
( 3 )请你帮小阳计算第2次实验中小灯泡的实际功率P= 0.625 W;通过以上实验数据间接计算小灯泡的额定功率P额= 1.444 W。?
7.盛夏,小田家里的电灯经常忽明忽暗。小田从学校借来额定电压为2.5 V的小灯泡等实验器材,想通过实验来探究产生这种现象的原因。
( 1 )如图甲是小田同学已连接的部分电路,请你用笔画线代替导线将电路连接完整,使滑片P向左移动时滑动变阻器接入电路的电阻变大;
( 2 )小田将滑动变阻器的滑片向右边滑动,小灯泡慢慢变亮,电压表示数逐渐变大;接着又向左移动滑片,小灯泡又逐渐变暗,电压表示数也逐渐变小。小田分析“电灯忽明忽暗是电灯两端的 电压 不稳定造成的”;?
( 3 )小田在将小灯泡两端的电压调至2.5 V时,电流表的示数如图乙所示,由此可以知道小灯泡的额定功率是 0.75 W;?
( 4 )小田结合学过的电学知识进一步分析,家里的电灯有时虽然暗些,但是电灯的实际功率变小了,消耗的电能也少了。由此他想到此时家里使用电热水壶烧水倒是可以省电了。他的想法对吗?请简要说明理由: 不对,因为烧开一壶水,水吸收的热量是一定的,即消耗的电能一定,根据W=Pt可知,若实际功率变小,则通电时间变长,并不能省电 。?
8.在“测量小灯泡的电功率”实验中,所测小灯泡的额定电压为2.5 V。
( 1 )检查电路无误后,小弘移动滑动变阻器滑片至某一位置,读出电压表示数为2.2 V,要测出小灯泡的额定功率,他应将滑动变阻器的滑片P向 A ( 选填“A”或“B” )端移动。当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 0.7 W;?
