苏科版物理 15.1 电能表与电功同步练习题
一.选择题(共14小题)
1.(2019?平谷区二模)在家庭电路中,电能表直接测量的物理量是 ( )
A.电压 B.电功 C.电阻 D.电流
2.(2019秋?淮安区期中)如图所示,常见的家用电器,工作时主要将电能转化为机械能的是( )
A. 电饭锅 B. 电熨斗
C. 电视机 D. 电风扇
3.(2019?衡阳)小明家上次查看电能表示数为,本次查看时电能表读数如图所示,则下列说法正确的是( )
A.他家在这段时间内消耗的电能为903kW?h
B.电能表是测量电功率的仪表
C.若只让一个标有“220V 1000W”的电热水器正常工作10min,则电能表的圆盘转了600转
D.这个电能表的额定功率为2200W
4.(2019?太仓市一模)用轻质的细线将4N的物体系在标有“3V0.5W”的小电动机上,当小电动机接在3V的电源上时,恰好正常工作,10s内将物体匀速提升了1m,关于该过程下列说法错误的是( )
A.电流做了5J的功
B.消耗了5J的电能
C.有4J的电能转化为机械能
D.有4J的电能转化为内能
5.(2019?凤凰县一模)电能可以转化为多种形式的能。下列用电器在使用过程中电能转化的主要形式与电饭煲相同的是( )
A.电风扇 B.教室里的日光灯
C.电烤箱 D.电动车
6.(2019春?马山县校级月考)某同学家的电能表,计数器上先后两次的示数和,则这段时间内该同学家消耗的电功是( )度。
A.13 B.3 C.30 D.33
7.(2018秋?东方期末)小明家的电能表11月1日的读数如图甲,12月1日的读数如图乙,若电价为0.6元/度,则小明家11月份的应交电费是( )
A.33.95元 B.30.62元 C.33.30元 D.333.0元
8.(2018秋?朝阳区期末)如图所示,电源电压保持不变,开关S闭合后,灯L1、L2都能正常发光,甲、乙两个电表的示数之比是2:3,则相同时间内两灯消耗的电能之比是( )
A.1:2 B.2:1 C.2:3 D.3:2
9.(2018秋?三明期末)如图中的甲、乙分别是某家庭5月初和6月初电能表的示数,则下列说法正确的是( )
A.电能表是测电功率的仪表
B.该家庭在这段时间内总共用电2000kW?h
C.电能表的计量单位是kW?h,1kW?h相当于3.6×105J
D.该电能表转盘每转过600转,电路消耗电能0.5kW?h
10.(2018秋?沂源县期末)将一个标有“220V 200W”的电风扇单独接在家庭电路中,正常工作1min后,电能表示数如图所示,下列说法中正确的是( )
A.电能表应安装在家庭电路的总开关之后
B.这段时间内电风扇消耗了318.6kW?h的电能
C.这段时间内电能表表盘指示灯共闪烁了10次
D.电能表所在电路允许接的用电器的总功率最大是2200W
11.(2018秋?新乡期末)小物家的电能表5月1日的读数如图甲,6月1日的读数数如图乙,若电价为0.56元/度,则小吴家5月份的应交电费是( )
A.30.08元 B.31.08元 C.300.8元 D.310.8元
12.(2018秋?黑龙江期末)如图所示,导体A、B是由同种材料做成的,A和B等长,但A比B的横截面积大。当S闭合后,在相同的时间内,下列叙述正确的是( )
A.电流通过A、B所做的功是WA>WB
B.电流通过A、B所做的功是WA<WB
C.电流通过A、B所做的功是WA=WB
D.无法比较电流通过A、B时所做的电功的大小
13.(2019?大连模拟)一个小灯泡的两端加2.5V电压时电流是0.3A,则它通电2min消耗的电能是( )
A.0.025kW?h B.2.5kw?h C.90J D.1.5J
14.(2019?许昌模拟)同一用电器分别单独与下列不同规格的电能表连接,用电器正常工作时,电能表表盘转得最快的是( )
A. B.
C. D.
二.填空题(共10小题)
15.(2019?盘锦模拟)一台电动机线圈电阻是3Ω,接在12V的电源上,通过电动机的电流是0.5A,在2min内转化成的机械能是 J。
16.(2019?行唐县校级一模)如图所示,小华家3月底电能表的读数是861.6kW?h,4月底电能表的情况如图所示。4月份他家消耗了 kW?h的电能。小华家同时使用的用电器总功率不得超过 W.当该电表表盘转过50转,则电路中用电器消耗的电能为 J。
17.(2019?日照模拟)用恒为3V的电源给一小电动机供电使其转动,已知小电动机线圈电阻为1Ω,1min内小电动机消耗电能为36J,则通过电动机的电流是 A。
18.(2016秋?苏州期末)用如图所示电路是验证“在电压和通电时间相同时,电流越大,电功就越大”的结论,图中两只灯泡 (串/并)联,两灯的电阻要 (相同/不同)。
19.(2016秋?邢台期末)已知R1:R2=3:1,若将它们并联在电路中,则它们两端的电压之比为 ,相同时间内电流做功之比为 ;若将它们串联连在电路中,则通过它们的电流之比为 ,相同时间内电流做功之比为 。
20.(2016秋?涞水县期末)小方家有一个额定电压为220V的电水壶,它正常工作5min可烧开一壶水。若烧开一壶水耗电0.11度,则正常工作时通过电水壶的电流为 A。
21.(2016秋?无锡月考)通过某导体的电流为0.5A,工作10s电流做功180J,可知导体两端的电压为 V。
22.(2014秋?合川区校级月考)如图所示是某型号手机电池外壳上的说明文字。由说明可知该电池可储存的电能是 J,合 KW?h,若该手机电池平均待机电流为0.01A,则最多可使用 h。
23.(2019?沐川县模拟)如图所示是用来测量电能的仪表,这只电表此时的读数是 kW?h,当电路中只有一个电饭煲接入电路,正常工作l2min。发现此电能表的转盘转过了500转。则这段时间,电饭煲消耗的电能是 kW?h= J。
24.(2018秋?惠山区月考)如图甲为宾馆的房卡,把房卡插入槽中,房内的用电器才能工作。插入房卡相当于闭合电路中的 。该宾馆的电能表如图乙所示,小明测得当只有某用电器单独工作时,电能表转盘在10分钟内转过了60转,则该用电器的消耗的电能为 kW?h。
三.实验探究题(共4小题)
25.(2019?西山区二模)在探究“电流做功的多少与哪些因素有关”时,同学们猜想:电流做功的多少可能与用电器两端的电压、通过用电器的电流和通电时间有关。小浩同学利用所学知识设计并连接了如图甲所示的实验电路。
(1)小浩设计的实验中,利用小灯泡把电能主要转化为 能来显示电流做功的多少。
(2)实验电路中的两个小灯泡L1和L2的规格应 (选填“相同”或“不同”)。
(3)小浩在实验电路中接入一个滑动变阻器,目的之一是为了保护电路,另一个目的是 。
(4)在图甲所示的电路中,两个小灯泡是 (选填“串联”或“并联”)的,这样连接是为了探究电流做功的多少与 的关系。
(5)完成上述探究后,小浩发现上述猜想中有一个猜想无法用图甲所示的电路验证,请你帮助小浩设计一个可以验证猜想的电路,把电路图画在图乙的虚线框内。
(6)对于“电流做功的多少可能与通电时间有关”的猜想,小浩是否必须通过实验验证?你的看法是 (选填“不必”或“必须”),你的理由是 。
26.(2019?梁山县一模)用如图所示的装置探究“电流做功与电压的大小之间的关系”。两瓶煤油中都浸泡着一段材料、横截面积均相同的电阻丝,瓶中温度计显示煤油的温度。
(1)实验中电流做功的多少是根据煤油 变化的大小来判断的,为比较两电阻做功的多少,两瓶煤油的质量应 。
(2)“水比较容易获得,为什么不用水代替煤油?”对此合理的解释是 (填字母)
A.煤油有颜色便于观察 B.煤油密度较小 C.煤油比热容较小
(3)两瓶中电阻 联使得通过它们的电流和通电时间相等,甲瓶中的电阻丝较长,电阻较 ,电压较高。
(4)实验发现,甲瓶温度升高较多。表明:在电流和通电时间相同的情况下,导体两端的电压越高,电流做功越 。
27.(2017秋?碑林区校级期末)在“探究电流做功多少与电压、电流的关系”的活动中,同学们设计了如图甲、乙、丙三个电路。
(1)实验中我们通过比较 来比较相同时间内电流做功的多少,所用的两灯L1和L2规格是 (选填“相同”或“不同”)。
(2)利用图甲可以研究电流做功多少与 的关系。经过讨论,同学们认为图甲电路存在一个缺陷,其缺陷在于 。
(3)在乙图的实验中,两灯都发光,但灯L1较亮,灯L1两端的电压也较大,根据此现象可以得出的初步结论是 。
(4)某同学想利用丙图来研究电流做功与电压的关系,通过调节滑动变阻器的滑片P的位置来改变灯两端电压,他设计的实验方案中存在什么问题? 。
28.(2017秋?桐庐县校级期中)为了探究“影响电功的因素”,某课外活动小组设计了如题图所示的实验方案。图中白炽灯 L1 为“220V﹣40W”,R1=1210Ω,L2 为“220V﹣100W”,R2=484Ω;电能表的参数为“220V,50Hz,5(10)A,2400r/”。其实验过程是:S1 闭合,S2 断开,观察5min内电能表转盘的转数 n1=8圈;S1 断开,S2 闭合,观察5min内电能表转盘的转数 n2=20圈;S1,S2 均闭合,5min内电能表转盘的转数 n3=28圈。在三次实验中均观察到L2比L1 亮;用手接近白炽灯(不接触)均感到测L2比L1热。请你根据对这些实验现象的分析回答下面的问题:
(1)S1,S2 均闭合时,L1,L2属于 联电路,电流 (填“相同”或“不相同”)。
(2)由n2>n1可知,在相同时间内,L1消耗的电能 L2消耗的电能。
(3)由L2比L1热,L2比L1亮可知,电流通过L2转化的电能 通过L1转化的电能。
(4)根据欧姆定律,通过的L1电流I1 通过L2的电流I2。
(5)通过以上分析可以得出如下结论: 。
四.计算题(共6小题)
29.(2018秋?鞍山期末)如图是常见的电动自行车和家用小轿车,电动自行车利用电动机提供动力轿车利用汽油机获得动力。(q汽油=4.6×107J/kg,ρ汽油=0.71×103kg/m3)。请回答:
(1)小明骑电动自行车(蓄电池标有“36V 10A?h”)在水平路面上以5m/s的速度匀速行驶时。牵引力是20N,电动机的效率是80%,行驶20min。求通过电动机线圈的电流,(计算结果精确到0.1A)
(2)一辆总质量为2t的家用轿车,以70km/h的速度匀速行驶时所受阻力为车重的0.04倍,其百公里油耗为10L,求该汽车发动机的效率。(g=10N/kg)
30.(2018秋?日照期末)在2017年召开的二十国集团汉堡峰会上,与会各国联手表态,将制定明确的禁售燃油车时限,新能源汽车时代飞速向我们走来。如图是奇瑞新能源电动汽车的部分参数。请回答:
电池容量(kW?h) 22
车载充电器输入电压(V) 220
车载充电器输入电流(A) 16
电能转化为机械能的效率 70%
(1)根据表中的数据,将耗完电能的电池充满电,理论上需要多少h?
(2)上述电动汽车充满电后,在水平地面上匀速行驶的最大距离为140千米。一辆奇瑞燃油汽车百公里耗油5kg,则该燃油汽车跑完140km,所消耗的燃料完全燃烧需要放出多少热量?(燃料的热值:4.6×107J/kg)
31.(2017秋?龙马潭区校级月考)小明家的电能表本月末的示数是37605,上月末的示数是36465,这个月他家用去多少电能?如果电费为0.5元/度,这个月他家应交多少电费?电能表表盘上标明“1200r/(kW?h)”,将某用电器单独接在该表上。当用电器工作4min后,电能表转盘转过300r。该用电器消耗的电能是多少度?合多少J?
32.(2019?广东模拟)现在很流行的数码相机的主要优点是可以直接生成数码照片,从而可以方便地进行编辑与加工,保存的时间也更长。而且数码照片还可以直接在电脑上显示出来,或者通过电子邮件传送出去。
如图是一款数码相机的电池的一些资料。
根据右面提供的信息以及下面对数码相机工作过程的介绍,回答相关问题:
(1)数码相机的电源打开后,就处于待机状态,这时要消耗一定的电能;拍摄时,拍摄与处理数据所消耗的电能就更大。假设用一个充满电的电池作电源进行拍照,每5min拍一张照片,相机使用过程中的平均工作电流为0.2A.请估算一节充满电的电池最多可以拍摄多少张照片。
(2)对一个电能己全部耗尽的这种电池进行完全充电,充电的效率多大?
(3)说出充电时的能量转化,以及废电池的处理方法。
33.(2019?临海市二模)无链条电动自行车被称为“没有链条的混合动力电动自行车”。它结合了电子动力和人体动力,此车既可以通过给锂电池充电获得能量;也可以通过骑行者踩脚踏板获得能量。图中所示无链条电动自行车,其锂电池容量为10Ah(电池容量是指放电电流与放电时间的乘积)、电压为30V.若骑行者不踩脚踏板,仅靠锂电池驱动,可正常行驶1.8×104m;若骑行者踩脚踏板辅助锂电池给车提供能量,“混合动力驱动”可使车连续行驶3.2×104m。
(1)无链条电动自行车的车把龙头是 (填“省力/费力/等臂”)杠杆;
(2)图中这款车的锂电池最多所储存的电能约为 J;
(3)正常行驶时,这款车“混合动力驱动”时人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比为 。
34.(2019?萧山区模拟)2018年平昌冬奥会闭幕式上,熊猫木偶、与人共舞的机器人、似“冰屏”的大屏幕、石墨烯发热服。这些新技术彰显了“中国智慧”和“中国制造”。
输出电压 5V
输出电流 200mA
容量 8000mAh
(1)左图所示是高为2.35m、质量却只有10kg的“熊猫木偶”,“熊猫木偶”是用一种特殊的铝合金管材和碳纤维条制成的,选择用铝合金作为制作材料,是因为它具有 等性质(填写1点即可)。
(2)如图所示是身穿石墨烯发热服的演员,石墨烯发热服通过USB接口充电后,可让演员在﹣20℃的环境中。工作4小时。在环境温度为20℃时,某款石墨烯发热服的电阻为5Ω,用5V电压充电,60秒内即可使电热服开温到40℃,则这过程中需消耗电能 J.某充电宝参数如表所示,用该充电宝可以将 件同款的石墨烯发热服由20℃加热到40℃。
苏科版物理 15.1 电能表与电功同步练习题
参考答案
一.选择题(共14小题)
1.【解答】解:在家庭电路中,电能表直接测量的物理量是电流做的功,即电功,而电压、电阻和电流都不能直接用电能表测量。
故选:B。
2.【解答】解:在常见的家用电器中:
A、电饭锅把电能转化成内能,不符合题意。
B、电熨斗把电能转化成内能,不符合题意。
C、电视机主要是电能转化为声能和光能,不符合题意。
D、电风扇工作时转动,主要是电能转化成机械能,符合题意。
故选:D。
3.【解答】解:
A、他家在这段时间内消耗的电能W=8633.5kW?h﹣8543.2kW?h=90.3kW?h,故A错误;
B、电能表是测量消耗电能的仪表,不是测量电功率的,故B错误;
C、3600r/(kW?h)表示电路中每消耗1kW?h的电能,电能表的转盘转过3600r,
只让一个标有“220V 1000W”的电热水器正常工作10min,其消耗的电能为W=Pt=lkW×h=kW?h;
则电能表的圆盘转过的圈数:N=kW?h×3600r/(kW?h)=600r,故C正确。
D、根据该电能表的铭牌可知,其允许接入用电器的最大功率P=UI=220V×10A=2200W;但电能表属于测量仪表,不消耗电能,没有额定功率,故D错误。
故选:C。
4.【解答】解:电动机工作过程中电流做功为:
W=Pt=0.5W×10s=5J,则消耗电能为5J;
电能转化为的机械能:
W机械=Gh=4N×1m=4J,
电能转化为的内能:
W内=W﹣W机械=5J﹣4J=1J,
所以ABC选项正确,D错误。
故选:D。
5.【解答】解:电饭煲在使用时将电能转化为内能。
A、电风扇主要将电能转化为机械能,故A不合题意;
B、教室里的日光灯主要将电能转化为光能,故B不合题意;
C、电烤箱在工作时将电能转化为内能,故C符合题意;
D、电动车主要将电能转化为机械能,故D不合题意。
故选:C。
6.【解答】解:电能表先后两次读数分别为1590.4kW?h和1603.4kW?h,这段时间内该同学家消耗的电功是:
W=1603.4kW?h﹣1590.4kW?h=13kW?h.故A正确。
故选:A。
7.【解答】解:
由图示可知:11月1日的电能表读数是612.4kW?h,12月1日的电能表读数是667.9kW?h;
这个月消耗的电能:W=667.9kW?h﹣612.4kW?h=55.5kW?h;
需要交纳的电费为0.6元/kW?h×55.5kW?h=33.30元。
故选:C。
8.【解答】解:
由电路图可知,开关S闭合后,如果乙为电流表将会造成电源短路;如果甲为电流表将会造成L2短路、L2不能工作;
因灯L1、L2都能正常发光,所以甲、乙都为电压表,此时灯L1、L2串联,电压表甲测量L2两端电压,电压表乙测量电源电压;
已知甲、乙两个电表的示数之比是2:3,设甲表示数为2k,乙表示数为3k,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,则L1的电压为:U1=3k﹣2k=k,
故灯L1、L2两端的电压之比为:
==﹣﹣﹣﹣﹣①,
根据W=UIt,在通电时间和电流相等的条件下,两灯消耗的电能之比等于电压之比,结合①式可知,相同时间内两灯消耗的电能之比是1:2,只有A正确。
故选:A。
9.【解答】解:
A.电能表是测量电功的仪表,故A错误;
B.由图可知,5月初电能表的示数W1=1042.8kW?h,6月初电能表的示数W2=1242.8kW?h,则该家庭在这段时间内总共用电W=W2﹣W1=1242.8kW?h﹣1042.8kW?h=200kW?h,故B错误;
C.电能表的计量单位是kW?h,1kW?h相当于3.6×106J,故C错误;
D.1200r/(kW?h)表示每消耗1kW?h的电能,电能表的转盘转1200转,则该电能表转盘每转过600转,电路消耗电能W′=kW?h=0.5kW?h,故D正确。
故选:D。
10.【解答】解:
A、为了防止偷电,电能表应安装在家庭电路的总开关之前,故A错误;
B、电风扇接在家庭电路中正常工作,则P=2000W,1min消耗的电能W=Pt=200W×60s=12000J=kW?h,并不是318.6kW?h,故B错误;
C、因为3000imp/kW?h表示的是电路中每消耗1kW?h的电能,指示灯闪烁3000次,
所以,这段时间内电能表指示灯闪烁次数n=3000imp/kW?h×kW?h=10次,故C正确;
D、由电能表的参数可知,该电能表的工作电压为220V,允许通过的最大电流为40A,电能表允许接入用电器的最大总功率:P最大=UI=220V×40A=8800W,故D错误。
故选:C。
11.【解答】解:由图示电能表可知:5月1日的读数是612.4kW?h,6月1日的读数是667.9kW?h;
(1)这个月消耗的电能为W=667.9kW?h﹣612.4kW?h=55.5kW?h;
(2)需要交纳的电费为0.56元/kW?h×55.5kW?h=31.08元。
故选:B。
12.【解答】解:因导体A、B的材料、长度相同,但A比B的横截面积大,
所以,导体A的电阻小于导体B的电阻,
由因串联电路中各处的电流相等,
所以,由W=UIt=I2Rt可知,相同时间内,B的电阻大,电流做的功较多,即WA<WB。
故选:B。
13.【解答】解:电流做的功:
W=UIt=2.5V×0.3A×2×60s=90J=kW?h=2.5×10﹣5kW?h,
因为灯泡消耗的电能与电流通过灯泡做的功相等,
所以,灯泡消耗的电能也为90J(或2.5×10﹣5kW?h)。
故ABD错、C正确。
故选:C。
14.【解答】解:
设用电器的功率为P,在时间t内消耗的电能W=Pt,
A、消耗电能W,A电能表的转数n1=800r/kW?h×Pt,
B、消耗电能W,B电能表的转数n2=1200r/kW?h×Pt,
C、消耗电能W,C电能表的转数n3=3000r/kW?h×Pt,
D、消耗电能W,D电能表的转数n4=5000r/kW?h×Pt,
可见,在时间t内转数最多、转得最快的是D选项的电能表。
故选:D。
二.填空题(共10小题)
15.【解答】解:电流产生的热量:
Q=I2Rt=(0.5A)2×3Ω×60s×2=90J,
电动机消耗的电能:
W=UIt=12V×0.5A×60s×2=720J,
电动机转化成的机械能:
W机械=W﹣Q=720J﹣90J=630J;
故答案为:630。
16.【解答】解:(1)由图示电能表可知,电能表示数是0931.6kW?h,
本月用电量是0931.6kW?h﹣861.6kW?h=70kW?h;
(2)由图示电能表可知,电能表正常工作时的电压是220V,
允许通过的最大电流是20A,电能表允许的用电器最大总功率P=UI=220V×20A=4400W;
(3)电能表表盘转动50转,用电器消耗的电能:
W′=kW?h=0.02kW?h=0.02×3.6×106J=7.2×104J。
故答案为:70;4400;7.2×104。
17.【解答】解:通电时间t=1min=60s,
由W=UIt得,通过电动机的电流:
I===0.2A。
故答案为:0.2。
18.【解答】解:
由图可知,两灯并联在电路中;
因为电功与电压、电流和电阻有关,所以验证“在电压和通电时间相同时,电流越大,电功就越大”时应使电流不同,两灯并联后,两灯电压相等,为使两灯电流不同,两灯电阻应不同。
故答案为:并;不同。
19.【解答】解:(1)两电阻并联时,
∵并联电路中各支路两端的电压相等,
∴它们两端的电压之比为1:1,
∵W=t,
∴相同时间内电流做功之比:
===;
(2)两电阻串联时,
∴串联电路中各处的电流相等,
∴通过两电阻的电流之比为1:1,
∵W=I2Rt,
∴相同时间内电流做功之比:
===。
故答案为:1:1; 1:3; 1:1; 3:1。
20.【解答】解:0.11度=0.11×3.6×106J=3.96×105J,
∵W=UIt
∴I===6A。
故答案为:6。
21.【解答】解:通过某导体的电流为0.5A,工作10s电流做功180J,根据W=UIt,导体两端的电压 U==36V。
故答案为:36。
22.【解答】解:由图示铭牌可知,电池电量为:800mA?h,
锂电池充电后储存的电能多少等于这些电能做的功,
电池充满后储存的电能:W=UIt=UQ=3.75V×0.8A×3600s=10800J=3×10﹣3kW?h。
电池的容量为550mAh,当电池的平均工作电流为0.05A时,可以工作的时间为:t==80h。
故答案为:10800;3×10﹣3;80。
23.【解答】解:
从表盘上可以看出此时的读数为231.0kW?h;
电表的转盘转500r消耗的电能:
W=kW?h=0.2kW?h=0.2×3.6×106J=7.2×105J。
故答案为:231.0;0.2;7.2×105。
24.【解答】解:
(1)房卡可以控制用电器的工作,不插入插槽中,所有房间内的用电器都不工作,所以房卡相当家庭电路的开关;
(2)3000r/kW?h表示的是电路中每消耗1kW?h的电能,电能表的转盘转3000r,
则转盘转动60转消耗电能:
W=kW?h=0.02kW?h。
故答案为:开关;0.02。
三.实验探究题(共4小题)
25.【解答】解:(1)小浩设计的实验中,利用小灯泡把电能主要转化为内能来显示电流做功的多少。
(2)灯的规格不同时,灯的亮度不同,这样才能比较相同时间内电流做功的多少;故实验电路中的两个小灯泡L1和L2的规格应不同。
(3)电流做功的多少可能与用电器两端的电压、通过用电器的电流和通电时间有关,研究电流做功的多少与电压关系时,要控制电流和通电时间相同,只改变电压大小,故小浩在实验电路中接入一个滑动变阻器,目的之一是为了保护电路,另一个目的是改变灯泡的电压,便于多次实验得出普遍规律;
(4)在图甲所示的电路中,两个小灯泡是串联的,根据串联电路的规律,通过的电流相等,而两灯的规格不同,分得的电压不同,所以这样连接是为了探究电流做功的多少与电压的关系;
(5)研究电流做的功与电流关系时,要控制电压和通电时间相同,而上述实验中,因灯的规格不同,灯的电压不同,故无法研究电流做的功与电流的关系;根据并联电路电压的规律,可将两灯泡并联,电流表分别测量两支路的电流,并在干路中串联一个滑动变阻器;如下图所示:
(6)对电路中的同一个灯泡,电压和通过的电流相同,根据生活经验可知,通电时间越长,灯消耗的电能越多,即电流做的功越多,故对于“电流做功的多少可能与通电时间有关”的猜想,不必通过实验验证。
故答案为:
(1)内;(2)不同;(3)改变灯泡的电压,便于多次实验得出普遍规律;(4)串联;电压;(5)如上图所示;(6)不必;对电路中的同一个灯泡,电压和通过的电流相同,根据生活经验可知,通电时间越长,灯消耗的电能越多。
26.【解答】解:
(1)电流做的功即产生的热量不能直接测量,根据W=Q=cm△t,可通过比较相同质量的同种液体升高的温度来比较产生的热量多少,故实验中通过观察两支温度计示数变化来比较电流做功的多少;
为比较两电阻做功的多少,两瓶煤油的质量应相等。
(2)借助煤油温度变化的大小来判断电流做功的多少,因此温度的变化越明显越好;质量相同的水和煤油,吸收相同的热量时,由于煤油的比热容较小,根据△t=可知,煤油的温度变化较大,故选C。
(3)根据串联电路电流的规律,两瓶中电阻串联使得通过它们的电流和通电时间相等,甲瓶中的电阻丝较长,根据影响电阻大小的因素可知,甲电阻丝的电阻较大,其电压较高。
(4)甲乙两根电阻丝串联在电路中,电流和通电时间相同,甲瓶温度升高较多,根据W=Q=cm△t可知,电流对甲电阻丝做功较多;这表明:在电流和通电时间相同的情况下,导体两端的电压越高,电流做功越多。
故答案为:(1)温度;相等;(2)C;(3)串;大;(4)多。
27.【解答】解:
(1)灯泡越亮功率越大,在相同时间里消耗的电能越多,电流做功越多。所以我们可以通过灯泡的亮度来比较相同时间内电流做功的多少;根据控制变量法可知甲图中,L1、L2两端电压相等、通电时间相同,应保持电流不同,所用的两灯L1和L2规格不同;
(2)图甲中两灯并联,两灯两端的电压相等,电流表分别测出灯泡的电流,由W=UIt,可知这是探究电流做功与电流大小的关系;
由图知,电路中没有滑动变阻器,所以不能进行多次测量,不能排除实验结论的偶然性和没有利用滑动变阻器保护电路;
(3)因为电流做的功与电压、电流和时间有关,而图乙电路中,两灯串联电流和通电时间相同,电压不同,根据控制变量法的思路可知是研究电流做功与电压的关系;
通过公式W=UIt判断,在电流和时间相同的情况下,电压越大,电流做的功越多;
(4)研究电流做功与电压的关系时,应控制电流和通电时间相同,由图丙可知:调节滑动变阻器的滑片P的位置来改变灯两端电压,也改变了灯泡中的电流,所以不能研究电流做功与电压关系。
故答案为:(1)灯泡的亮度;(2)电流大小;无法改变灯两端的电压,利用滑动变阻器保护电路;(3)在电流和时间相同的情况下,电压越大,电流做的功越多;(4)不能控制电流相同。
28.【解答】解:(1)由电路图可知,S1 、S2 均闭合时,L1、L2并联,
因并联电路中各支路两端的电压相等,故L1、L2两端的电压相同,
已知R1=1210Ω,R2=484Ω,即两灯泡的电阻不相等,
故根据欧姆定律可知,通过两灯泡的电流不相等;
(2)由图和题意可知,S1 闭合,S2 断开,只有L1工作,5min内,L1单独工作时电能表转盘的转数为8圈;S1 断开,S2 闭合,只有L2工作,5min内,L2单独工作时电能表转盘的转数为20圈,
所以,在相同时间内,L1消耗的电能小于L2消耗的电能;
(3)L2比L1亮,说明L2的功率大于L1的功率;L2比L1热,说明电流通过L2产生的热量大于L1产生的热量,即电流通过L2转化的电能大于通过L1转化的电能;
(4)因两灯的电压相同,R1=1210Ω,R2=484Ω,即R1>R2,
由欧姆定律I=可知,通过的L1电流I1小于通过L2的电流I2。
(5)通过以上分析可以得出如下结论:在时间相同、电压一定的情况下,电流做功的多少与电流有关,电流越大,电流做功越多。
故答案为:
(1)并;不相同;
(2)小于;
(3)大于;
(4)小于;
(5)在时间相同、电压一定的情况下,电流做功的多少与电流有关,电流越大,电流做功越多。
四.计算题(共6小题)
29.【解答】解:
(1)由v=可得,电动车20min行驶的距离:
s=vt=5m/s×20×60s=6000m,
牵引力做功:
W有用=Fs=20N×6000m=1.2×105J,
由η==80%可得消耗的电能:
W电===1.5×105J;
由W=UIt得通过电动机线圈的电流:
I==≈3.5A;
(2)轿车匀速行驶时所受阻力:
f=0.04G=0.04mg=0.04×2000kg×10N/kg=800N,
因为轿车匀速行驶,轿车受到的牵引力和阻力是一对平衡力,大小相等,
所以轿车的牵引力:F=f=800N,
行驶100km,牵引力做功:
W=Fs=800N×100×103m=8×107J,
发动机百公里油耗为10L,由ρ=得消耗汽油的质量:
m汽油=ρ汽油V汽油=0.71×103kg/m3×10×10﹣3m3=7.1kg,
这些汽油完全燃烧放出的热量:
Q放=m汽油q汽油=7.1kg×4.6×107J/kg=3.266×108J,
该汽车发动机的效率:
η′==×100%≈24.5%。
答:(1)通过电动机线圈的电流为3.5A;
(2)该汽车发动机的效率为24.5%。
30.【解答】解:
(1)对电池充电时的功率为:P=UI=220V×16A=3520W=3.52kW;
由P=得充满电所需的时间为:
t===6.25h;
(2)一辆奇瑞燃油汽车百公里耗油5kg,
则该燃油汽车跑完140km,消耗燃油的质量:
m=5kg×140km/100km=7kg,
所消耗的燃料完全燃烧放出的热量:
Q放=mq=7kg×4.6×107J/kg=3.22×108J。
答:(1)根据表中的数据,将耗完电能的电池充满电,理论上需要6.25h;
(2)该燃油汽车跑完140km,所消耗的燃料完全燃烧需要放出3.22×108J的热量。
31.【解答】解:
(1)电能表的读数最后一位是小数,则小明家这个月消耗的电能为:
W=3760.5kW?h﹣3646.5kW?h=114kW?h=114度。
这个月他家要交电费:114度×0.5元/度=57元;
(2)电能表转盘转过300r,该用电器消耗的电能:
W′=kW?h=0.25kW?h=0.25度=0.25×3.6×106J=9×105J。
答:这个月他家用去114度电能;如果电费为0.5元/度,这个月他家应交电费57元;该用电器消耗的电能是0.25度,合9×105J。
32.【解答】解:(1)电池充满电时储存在电池内的能量:
W总=UIt=3.7V×2200×10﹣3A×3600s=29304J,
每拍摄一张照片平均消耗的能量是W1=U1I1t1=3.7V×0.2A×5×60s=222J,
则拍摄照片的张数n===132张;
(2)对电池完全充电时,充电器向电池输出的电能:W=UIt=4.2V×2200×10﹣3A×2.5×3600s=83160J;
则充电的效率是:η=×100%=×100%=35.2%;
(3)充电是电能转化成化学能,废电池要专门回收。
答:(1)一节充满电的电池最多可以拍132张照片;
(2)对一个电能全部耗尽的这种电池进行完全充电,充电的效率为35.2%。
(3)充电时电能转化成化学能,废电池要专门回收。
33.【解答】解:(1)车把龙头的支点就是车把的转轴,车轮与地面之间的摩擦力就是阻力,人手施加的力就是动力,这时动力臂大于阻力臂,因此它是省力杠杆;
(2)这款车的锂电池最多所储存的电能:
W=UIt=30V×10A×3600s=1.08×106J;
(3)人的能量驱动的路程s1=3.2×104m﹣1.8×104m=1.4×104m,
正常行驶时,这款车“混合动力驱动”时人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比:
====。
故答案为:(1)省力;(2)1.08×106;(3)7:9。
34.【解答】解:(1)“熊猫木偶”是用一种特殊的铝合金管材和碳纤维条制成的,选择用铝合金作为制作材料,除了考虑材料的强度和韧性外,还因为这些密度较小。
(2)石墨烯发热服消耗的电能:W=t=×60s=300J。
该充电宝储存的电能:W′=U′It′=5V×8A×3600s=1.44×105J,
则可以将同款的石墨烯发热服由20℃加热到40℃的件数:n===480。
故答案为:(1)密度小(硬度大);(2)300;480。