【尖子生集训-电能】九上3.6电能培优

尖子生集训-电能培优
一、选择题
1.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（??B? ）
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

2.如图电路电源电压保持不变。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移到滑动变阻器中点时，电压表的示数为6伏。下列结果正确是（?D?）
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

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（?D ）
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
4.太阳能公路由三层组成：最上层为半透明的保护层，保护内部元件的同时也可以让太阳光透过；中间层为太阳能电池，用来产生电力；最底下的一层则用来隔绝土壤的湿气，避其影响到内部的线路。该设计可以将电力储存起来供给照明，同时也可以起加热的作用，避免冬天路面结冰。下列说法错误的是（ A ）
A.中间层太阳能电池主要是利用太阳能转化为化学能
B.最底层主要是为防止电路短路
C.该设计可以起加热的作用，是利用电流的热效应
D.冬天路面结冰，人容易摔倒是因为接触面越光滑，摩擦力越小
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（? C ）
A.1.2W??????B.1.0W???????C.2.2W??????D.5.0W?

6.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( ?B??)
A.???B. C. ???D.

7.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（?B? ）
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

8.两只灯泡A和B额定电压都是110 V，A的额定功率为60 W，B的额定功率为100 W，为了把它们接在220 V电路上都能正常发光，并要电路中消耗的电功率最小，应采用下面的哪种接法？(? C )

A???? ? B C????? D
9.在“测定小灯泡的额定功率”的实验中，某同学电路连接正确，闭合开关，灯泡发光，但测试中无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数都达不到灯泡的额定电压值，原因可能是下述的哪种（　D　）
A.变阻器总阻值太大?????B.电压表量程太大
C.灯泡灯丝断开????? D.电源电压太低
10.如图所示，电源电压和灯L的电阻不变，灯L上标有“6V 3W”字样。当开关S闭合，滑片P移至a端时，电流表的示数为1.0A，灯L正常发光；当开关S断开，滑片P移至b端时，电源电压U和灯L消耗的电功率P为（　D　）
A.3V 1.5W??????B.3V 0.75W C.6V 1.5W????D.6V 0.75W

11.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　）
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


二、填空题
1.如图是高中低“三档”电热器（R1＞R2）的工作电路，如果将电热器调至高温档工作，应该闭合__S、S1、S2__开关；如果调至中温档工作，已知电源电压为U，通电时间为t，则它产生的热量的表达式：_____。

2.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___高温_（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=__4:2:1___。

3.如图所示电路，已知R1为40Ω，在闭合开关S的情况下，断开开关S1时电压表的读数是2.0V；闭合开关S1时电压表的读数是8.0V，通过R1的电流为?__0.2__A，通电1分钟，R1上产生的热量为?__96__J；电阻R2为?__120___Ω。

4.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__35__N； 电动自行车匀速行驶时，电能转化为机械能的效率为__87.5%__。

5.如图所示，电阻R与小灯泡连接在电路中，当闭合开关S1、S2时，电阻R被____短路__, 此时灯泡的电功率为9W。S1闭合S2断开时，灯泡的电功率为1W（不考虑灯泡的电阻随温度而发生变化），则此时电阻R消耗的电功率为___2___W。

6.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___1.5__瓦，电路消耗的总功率是__4.5_瓦。

7.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____B____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=___220w_；
(3)电熨斗在高温档工作时的等效电阻 R高=___55Ω_。

8.“iPad”的充电器参数标有5V 2.1A，表示充电电压是5V，最大输出电流2.1A，电板充满电所储存的电能是113400J。若“iPad”充电时以最大输出电流充电，要将空电板充满电需要____3____小时，小明觉得充电时间太长了，他想为什么苹果公司在设计时不把最大输出电流提高呢？这样可以实现快速充电，于是他请教了科学老师，老师告诉了他一个信息，影响锂电池寿命的最大杀手是电板发热，小明恍然大悟，请你解释其中的原因____由于电流热效应，充电电流越大，单位时间电池产生的热越多____。

9.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___50__Ω，电源电压是__12V___.


三、计算解答题
1.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；
(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？
【答案】(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
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）





2.小科家浴室内有台储水式电热水器，其说明书部分参数如下表。请回答下列问题：

(1)加热棒阻值不变，当二根加热棒同时工作时，它们的连接方式是________联的。
(2)该电热水器以2.0KW的功率工作75min，消耗的电能为多少？此时通过它的电流为多大？（计算结果精确到0.1A）
(3)当电热水器装满水时，电热水器受到的总重力是多少？
(4)如图甲、乙所示分别是该电热水器水平安装时的正面和侧面示意图，其中A点是电热水器装满水时的重心位置，图中h=d=248mm。装满水时，若忽略进、出水管对电热水器的作用力，则墙面对悬挂架的支持力为多大？

(5)小科洗热水澡后发现：与进水管相连的金属进水阀表面布满了小水珠（如图丙）而与出水管相连的金属出水阀表面仍保持干燥。请你分析产生上述两种现象的原因。
【答案】（1）并 （2）工作时间t=75min=1.25h，
消耗的电能为：W=Pt=2.0kW×1.25h=2.5kW?h；
通过它的电流为：I= = =9.1A；
（3）装满水时V水=65L=0.065m3
电热水器内水的质量为：m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×0.065m3=65kg；
电热水器受到的总重力是：G=（m水+m容）g=（23kg+65kg）×10N/kg=880N；
（4）由图知，假设墙面对悬挂架的支持力为F，

根据杠杆的平衡条件有：Fh=Gd F×0.248m=880N×0.248m 解得F=880N；
（5）与进水管相连的金属进水阀温度低，空气中的水蒸气遇冷液化成小水珠，而出水管相连的金属出水阀温度高，水蒸气不能遇冷，不能液化故没有小水珠。

3、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）。
【答案】(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。

4.某同学为学校草坪设计了一个自动注水喷淋系统，其电路设计如图甲。控制电路电源电压U1=12伏，R0为定值电阻，RF为压敏电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计；压敏电阻RF放置于水箱底部（如图乙），其阻值与压力有关，阻值随水位变化关系如表。工作电路包括注水系统和喷淋系统，其电源电压U2=220伏；圆柱体水箱底面积S=0.4米2。当水箱内的水位上升到2米时，通过电磁铁线圈的电流Ia=0.1安，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作，此时电流表示数I1=1安；当水位下降到1米时，衔铁恰好被拉起，注水系统开始给水箱注水，此时电流表示数I2=2安。

水位（米） 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25
压敏电阻RF阻值（欧） 300 200 125 90 70 65 62 60 59

(1)当水箱内水位达到2米时，控制电路中压敏电阻RF的功率为________瓦。
(2)当水箱内水位下降到1米时，通过电磁铁线圈的电流Ib为多少安？
(3)已知喷淋系统一直给草坪喷水，每秒钟喷水恒为0.001米3；注水系统工作时，每秒钟给水箱注水恒为0.005米3。求相邻两次开始给水箱注水的这段时间内，工作电路消耗的电能。
【答案】（1）0.6
（2）当水箱中水位为2米时，控制电路电流Ia=0.1安，RF1=60欧，此时 =120欧，则R0=R总1?RF1=120欧?60欧=60欧
当水箱中水位为1米时，RF2=90欧，R总2= RF2+ R0=90欧+60欧=150欧

答：电流Ib为0.08安。
（3）注水系统从水位1米开始注水到2米，注水总体积V总=0.4米2×（2米?1米）=0.4米3， 需要时间为t1， 根据题意：?
水位从2米下降至1米，需要的时间t2= =400秒
注水系统与喷淋系统同时工作时，工作电路电流做功W=U2I2t1=220伏×2安×100秒=4.4×104焦
喷淋系统单独工作时，工作电路做功W′=U2I1t2=220伏×1安×400秒=8.8×104焦
W总= W+ W′=4.4×104焦+8.8×104焦=1.32×105焦
答：工作电路消耗的电能是1.32×105焦。

5.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？
【答案】(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

6.如图是小金研究电动机转动是否对小灯泡的亮度有影响的电路图。开始小金先抓住转轴合上开关，观察小灯泡的亮度；接着放开转轴让电动机转动，继续观察小灯泡亮度的变化（已知：小灯泡的电阻为R，电动机线圈电阻为r，电源电压为U）。由此请你回答：

(1)在电动机未转动时，t时间内电流在电路中产生的热量为________（填写表达式）。
(2)在电动机转动时，电流所做的功________电流在电路中产生的热量（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
(3)小金判断电动机转动后小灯泡会更亮，你认为小金的判断正确吗？并根据学过后知识给以解释。
【答案】（1） （2）大于
（3）不正确，不转时W总功=Q电路? UI1t=I12(R+r)t??
转动时W'总功>Q'电路?? UI2t>I22(R+r)t??
故I2< I1， 灯泡变暗

7.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？

【答案】 (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， U=3V 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。

8.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】(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’；