电功率的概念及计算
知识点 1 电功率的概念
1.有几名同学对电功率的概念有以下几种理解,你认为正确的是( )
A.电功率是表示电流通过用电器时做功多少的物理量
B.电功率是表示电流通过用电器时做功快慢的物理量
C.电功率大的用电器工作时消耗的电能一定多
D.电功率大的用电器工作时所用的时间一定少
2.电功率的物理意义:表示电流做功的________;其定义式P=____________.电功率的国际单位是________.电功率等于________与________的乘积,其计算公式是________.
3.一台电视机的电功率约是200 W,它的物理意义是________________________________________________________________________.
知识点 2 电功率的简单计算
4.如图15-2-1所示,手电筒中的电流为0.5 A,电源为两节新干电池,则该手电筒小灯泡的电功率为________W,工作5 min,小灯泡消耗的电能为________J.
图15-2-1
5.某用电器接在电压为220 V的家庭电路上,工作电流是1.2 A,若通电10 min,电流做功________J,该用电器的电功率为________W.
6.有一个阻值为10 Ω的定值电阻R1,通过它的电流为0.2 A,则该电阻此时电功率为________W;若将一个阻值为12 Ω的定值电阻R2接在电压为6 V的电路中,则该电阻此时的电功率为________W.已知一个阻值为6 Ω的定值电阻R3接在电路中,电功率为6 W,则可知此时该电阻的电流两端电压为________V.
7.一个小灯泡在30 s内消耗了750 J的电能,这个小灯泡的电功率为________W.某用电器在25 h内消耗的电能为1 kW·h,则该用电器的电功率为________ kW,合________W.
8.若某电视机待机电功率为2 W,一天待机时间为20 h,则一个月(30天)电视机待机消耗的电能为________ kW·h,这些电能可供电功率为25 W的用电器工作________h.
9.如图15-2-2甲所示,电阻R1和R2串联,R1=10 Ω,R2=20 Ω,闭合开关S,则通过R1、R2的电流之比I1∶I2=________,R1、R2两端的电压之比U1∶U2=________,R1、R2的电功率之比P1∶P2=________.若将电阻R1和R2并联,如图乙所示,闭合开关S,则通过R1、R2的电流之比I1′∶I2′=________,R1、R2两端的电压之比U1′∶U2′=________,R1、R2的电功率之比P1′∶P2′=________.
图15-2-2
10.如图15-2-3所示,R1=20 Ω,R2=10 Ω.闭合S开关后,电流表的示数是0.3 A.求:
(1)R1两端的电压.
(2)电阻R2消耗的电功率.
(3)电路消耗的总功率.
图15-2-3
11.以下各单位中不是电功率单位的是( )
A.V·A B.J/s
C.W D.kW·h
12.如图15-2-4所示的电路中,闭合开关S后,电流表A1的示数为0.2 A,电流表A2的示数为 0.8 A,此时,电阻R1和R2消耗的电功率之比是( )
图15-2-4
A.1∶3 B.3∶1
C.1∶4 D.4∶1
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15-2-5甲所示,把它们串联在电路中,如图乙所示,闭合开关S,这时电流表的示数为0.4 A,则电源电压和电路消耗的总功率分别是( )
图15-2-5
A.4.5 V 1.8 W B.2.5 V 1.0 W
C.4.5 V 1.0 W D.2.0 V 0.8 W
14.如图15-2-6所示,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片,电压表的示数为3 V时,电阻R的电功率为P1;改变滑动变阻器滑片的位置,使电压表的示数为4 V,电阻R的电功率为P2,则P1∶P2=________.
图15-2-6
15.某定值电阻R两端的电压由3 V增大到5 V时,通过它的电流变化了0.2 A,则该定值电阻的阻值为________Ω,电阻R消耗的电功率变化了__________W.
16.在如图15-2-7所示的电路中,电源电压保持6 V不变,电阻R1的阻值为20 Ω.当S2断开,S1、S3闭合时,电流表的示数为0.45 A.求:
(1)当开关S2断开,S1、S3闭合时,电阻R2消耗的电功率是多少。
(2)当开关S1、S3断开、S2闭合时,电路消耗的总电功率是多少。
图15-2-7
考| 题| 展| 示
17.2019·凉山州 当某导体两端的电压是6 V时,通过的电流是0.3 A,当该导体两端的电压减小到3 V时,通过它的电流为________A,此时该导体消耗的电功率为________W.
18.2019·扬州 如图15-2-8所示的电路,电源电压恒为3 V,闭合开关S,电流表A1示数为0.5 A,A2示数为0.3 A,则电阻R1的阻值是________ Ω,通过电阻R2的电流是________A,电阻R1的电功率是________W.在5 min内整个电路消耗的电能是________J.
图15-2-8
详解详析
1.B [解析] 电功率是表示电流做功快慢的物理量,由此可知A错、B对;由公式P=可知,计算电功率时涉及功和时间两个因素,电功率大说明做功快,但做功不一定多,用时不一定少,故C、D错.
2.快慢 瓦特(W) 电压 电流 P=UI
3.电视机工作时,电流在1 s内做功200 J
4.1.5 450 [解析] 小灯泡的电功率:P=UI=3 V×0.5 A=1.5 W;工作5 min,小灯泡消耗的电能:W=Pt=1.5 W×300 s=450 J.
5.1.584×105 264 6.0.4 3 6
7.25 0.04 40 [解析] P1===25 W;P2===0.04 kW=40 W.
8.1.2 48 [解析] W=Pt=0.002 kW×600 h=1.2 kW·h;t′===48 h.
9.1∶1 1∶2 1∶2 2∶1 1∶1 2∶1
10.(1)6 V (2)3.6 W (3)5.4 W
11.D
12.B [解析] 分析电路可知,R1、R2并联,A1测R2中的电流,A2测干路电流,则R2中的电流I2=0.2 A,R1中的电流I1=0.8 A-0.2 A=0.6 A;根据P=UI可知,电阻R1和R2消耗的电功率之比为===3∶1.
13.A [解析] 元件A、B串联时通过的电流相等,由图像可知,电流为0.4 A时两元件两端的电压分别为2.0 V和2.5 V,则电源电压U=2.0 V+2.5 V=4.5 V,电路消耗的总功率为P=UI=4.5 V×0.4 A=1.8 W.
14.9∶16
15.10 1.6
[解析] 定值电阻的阻值:R===10 Ω.电压为3 V时电阻R的电功率为P1===0.9 W,电压为5 V时电阻R的电功率为P2===2.5 W,故R消耗的电功率变化值为ΔP=P2-P1=2.5 W-0.9 W=1.6 W.
16.(1)S2断开,S1、S3闭合时,R1与R2并联,通过电阻R1的电流:I1===0.3 A,通过电阻R2的电流:I2=I-I1=0.45 A-0.3 A=0.15 A,由I=可知,电阻R2的阻值:R2===40 Ω,电阻R2消耗的电功率:P===0.9 W.
(2)S1、S3断开,S2闭合时,R1与R2串联,电路电流:I′===0.1 A,电路消耗的总电功率:P总=UI′=6 V×0.1 A=0.6 W.
17.0.15 0.45 [解析] R===20 Ω,由于是同一个电阻,电阻不变,所以由欧姆定律得I′===0.15 A,P′=U′I′=3 V×0.15 A=0.45 W.
18.10 0.2 0.9 450 [解析] 由电路图可知,两电阻并联,电流表A2测R1支路的电流,A1测干路电流;通过R2的电流:I2=I-I1=0.5 A-0.3 A=0.2 A;电阻R1的阻值:R1===10 Ω;电阻R1消耗的电功率:P1=UI1=3 V×0.3 A=0.9 W;在5 min内整个电路消耗的电能:W=UIt=3 V×0.5 A×5×60 s=450 J.
第3课时 电功率的测量
知识点 1 测家用电器的电功率
1.小明同学要借助电能表测量家中电水壶的实际功率,还需要用到的一种测量仪器是________,测量的原理是________.
2.小明家的电能表如图15-2-17所示,家中同时工作的用电器的总功率不能超过________W.当小明家只有一盏电灯工作时,3 min内电能表转盘正好转过5圈,则该电灯消耗的电能是________J,它的电功率为________W.
图15-2-17
3.某电能表的表盘上标有“3200 imp/(kW·h)”字样,表示每消耗1 kW·h电能,耗电指示灯闪烁3200次.若某用电器单独接在该电能表上,用电器正常工作5 min,指示灯闪烁了160次,则5 min内该用电器消耗的电能为________kW·h,该用电器的额定功率是________W.
知识点 2 测量小灯泡的电功率
4.“测小灯泡电功率”的实验中,测量的原理是________,实验中需要的测量工具为________表和________表.
5.在“测定小灯泡电功率”实验中,为了测出额定电压为2.5 V的小灯泡的额定功率,至少要用________节干电池,电压表和小灯泡________联,电压表最好选用________V的量程.闭合开关后,要用手调节________,同时眼睛观察________表,直至其示数为________时停止调节,再读出此时电流表的示数,若此时电流表示数为0.2 A,则该灯泡的额定功率为________W.
6.在“测定小灯泡的电功率”的实验中,关于滑动变阻器的作用,下列说法中错误的是( )
A.保护电路
B.调节小灯泡两端的电压
C.多次测量取平均值以减小误差
D.测出小灯泡在不同电压下的电功率
7.如图15-2-18所示,用两节干电池测小灯泡的电功率.小灯泡的额定电压为2.5 V,滑动变阻器规格为“20 Ω 2 A”.
图15-2-18
(1)请用笔代替导线将图甲元件连接成完整电路,并在虚线框中画出与之对应的电路图.要求:当滑动变阻器的滑片向左移动时,电压表示数减小.
(2)图乙为灯泡正常发光时,电流表的示数,请完善下面实验记录表格,并将该次数据及观察到的灯泡发光情况填入表格同时计算出其额定功率.
实验序号
电压U/V
小灯泡的亮度
1
2
2
2.5
3
3
8.在“测量小灯泡电功率”的实验中,小宏设计了如图15-2-19所示的电路.
图15-2-19
(1)测出小灯泡的额定功率后,同学们又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,请你帮助分析出现这种现象的原因是________________________________________________________________________.
(2)实验结束后,在进行误差分析时,老师说:“虽然电压表内部电阻很大,但电路接通后仍有微小电流流过电压表”,请你根据这一事实并结合电路图分析判断,实验中测得小灯泡的额定功率比真实值偏________(选填“大”或“小”),原因是额定________值测量偏________.
9.小明用两节干电池测小灯泡的电功率,电路如图15-2-20甲所示,小灯泡额定电压为2.5 V,滑动变阻器规格为“20 Ω 2 A”.
图15-2-20
(1)在图甲中,用笔画线代替导线将电路连接完整.
(2)连接电路时,开关必须________,滑动变阻器的滑片应移到最________(选填“左”或“右”)端.
(3)正确连接好电路,闭合开关后,发现灯泡不亮,电压表示数接近电源电压,电流表指针几乎没有偏转,则故障可能是小灯泡________(选填“短路”或“断路”)。
(4)当电压表的示数达到2 V时,电流表的示数如图乙所示,其读数为________A,此时,灯泡的电功率为________W.为使灯泡正常发光,应将滑片向________(选填“左”或“右”)移动.
(5)当电压表示数达到2.5 V时,无论怎样调节变阻器滑片都无法使电压表示数变大.为了用该灯泡继续完成实验,你的做法是________________________________________________________________________.
(6)解决了(5)中问题后,测出电压略大于2.5 V时的灯泡电功率.为比较灯泡在不同电压下的电功率关系,________(选填“需要”或“不需要”)重新测量前两次实验数据.
10.某实验小组的同学在进行“测量小灯泡的额定功率”的实验中,现有器材:电源(电压恒为6 V)、开关、电压表、电流表各一个,导线若干,额定电压为3.8 V的待测小灯泡(电阻约为12 Ω),滑动变阻器两个(A“5 Ω 2 A”;B“20 Ω 0.5 A”).
图15-2-21
(1)实验中,应选用的滑动变阻器是________(选填“A”或“B”).
(2)如图15-2-21甲所示是小田同学连接的实物电路图,图中只有一根导线连接错误,请你在图中用“×”标出这根错接的导线,只改接一根导线使电路成为正确的电路(不能与其他导线交叉).
(3)排除故障后,移动滑动变阻器的滑片,并绘制出了小灯泡的电流随电压变化的图像如图乙所示,则该小灯泡的额定功率为________W.
(4)该组的另一同学接着实验时,发现电压表0~15 V量程已经损坏,0~3 V量程还可以正常使用,在不添加器材的情况下,为了测出该小灯泡的额定功率,请你在图丙中的虚线框内画出正确的电路图.
(5)由图乙推知:小灯泡的实际电压是额定电压一半时的电功率为P1,小灯泡的实际电流是额定电流一半时的电功率为P2,则P1________(选填“大于”“小于”或“等于”)P2.
考| 题| 展| 示
11.2019·宿迁 图15-2-22甲为测定额定电压为“2.5 V”小灯泡电功率的实验电路,电源电压为3 V且保持不变.
图15-2-22
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物图连接完整.
(2)闭合开关前,滑片应移到滑动变阻器的最________(选填“左”或“右”)端.
(3)正确连接好电路,闭合开关,发现灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数;移动滑片,发现除了电流表示数改变外,其余均无变化.经检查,电压表完好,则故障可能是小灯泡________(选填“短路”或“断路”).
(4)排除故障后,移动滑片,实验小组记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图乙所示的I-U图像,由图像可计算出小灯泡的额定功率为________W.
(5)实验过程中,当电压表示数为1 V时,滑动变阻器连入电路的阻值为________ Ω.
详解详析
1.秒表 P=
2.8.8×103 7.2×103 40
3.0.05 600 4.P=UI 电压 电流
5.2 并 0~3 滑动变阻器 电压 2.5 V 0.5
6.C [解析] 在“测定小灯泡的电功率”的实验中,滑动变阻器有保护电路的作用,故A正确;在“测定小灯泡的电功率”的实验中,通过调节滑动变阻器,可以达到改变小灯泡两端电压的目的,故B正确;由于灯泡在不同电压下的功率是不同的,所以此实验中不能求取功率的平均值,故C错误;此实验中,通过调节滑动变阻器,可以测出小灯泡在不同电压下的电功率,故D正确.
7.(1)如图所示
(2)如下表所示
实验序号
电压U/V
电流I/A
电功率P/W
小灯泡的亮度
1
2
2
2.5
0.24
0.6
正常发光
3
3
8.(1)灯丝的电阻受温度的影响
(2)大 电流 大
[解析] (1)灯泡的电阻受温度影响.实际电压为额定电压一半时,因电阻的减小,实际电流小于额定电流,但大于额定电流的一半,所以此时实际功率不等于额定功率的.(2)电压表与灯泡并联,因而测量准确,但电流表在灯泡和电压表并联的干路上,因而示数等于灯泡的额定电流与电压表上微弱电流之和,导致额定电流值测量偏大.由公式P=UI,可知额定电压准确,额定电流偏大,则计算出的额定功率偏大.
9.(1)如图所示
(2)断开 左 (3)断路 (4)0.24 0.48 右
(5)增加一节电池 (6)不需要
[解析] (1)伏安法测灯泡电功率的实验中,电压表并联在灯泡两端,使用0~3 V量程.
(2)为保护电路,连接电路时开关应断开,滑动变阻器的滑片处于最大阻值处,即最左端.
(3)如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02 A,其示数为0.24 A,小灯泡的功率为P=UI=2 V×0.24 A=0.48 W;要测量其额定功率,需增大灯泡两端的电压至额定电压.由串联电路电压的规律可知,应减小变阻器连入电路中的电阻大小,即滑片向右移动.
(4)当电压表示数达到2.5 V时,无论怎样调节变阻器滑片都无法使电压表示数变大,说明电源电压较小;为了用该灯泡继续完成实验,应增加一节电池.
(5)小灯泡在不同电压下的电功率不同,在额定电压下的功率为额定功率;比较灯泡在不同电压下的功率关系,不需要重新测量前两次实验数据.
10.(1)B
(2)如图所示
(3)1.14
(4)如图所示
(5)大于
[解析] (1)待测小灯泡额定电压为3.8 V,电阻约为12 Ω,由欧姆定律可知其额定电流约为:I==≈0.32 A,根据串联电路电压的规律和欧姆定律,当灯正常发光时,变阻器连入电路中的电阻:R滑==≈6.88 Ω>5 Ω,故应选用滑动变阻器B.
(2)原电路中,电压表串联在电路中、电流表与灯泡并联是错误的,电流表应串联在电路中,电压表应与灯泡并联.
(3)根据小灯泡的电流随电压变化的图像知,小灯泡在额定电压下的电流为0.3 A,则该小灯泡的额定功率为:P=ULIL=3.8 V×0.3 A=1.14 W.
(4)根据串联电路的规律,当变阻器两端的电压为:6 V-3.8 V=2.2 V时,灯泡正常发光,故可将电压表使用小量程与变阻器并联,移动变阻器的滑片,当电压表示数为2.2 V时,记下电流表的示数.
(6)由图丙知,小灯泡的实际电压是额定电压一半(1.9 V)时的电流约为0.21 A,电功率为:P1=1.9 V×0.22 A≈0.42 W;小灯泡的实际电流是额定电流一半时(0.15 A)对应的电压约为1 V,电功率为:P2=1 V×0.15 A=0.15 W,则P1大于P2.
11.(1)如图所示
(2)左 (3)短路 (4)0.75 (5)10
[解析] (1)灯泡的额定电压为2.5 V,故电压表选用小量程与灯泡并联,变阻器按一上一下接入电路中.(2)闭合开关前,滑片应移到滑动变阻器的阻值最大处,即最左端.
(3)正确连接好电路,闭合开关,发现电流表有示数,则电路为通路,灯泡不亮,电压表无示数,因电压表完好,故障可能是小灯泡短路.
(4)根据绘制成的如图乙所示的I-U图像,灯泡在额定电压下的电流为0.3 A,则小灯泡的额定功率为:P=ULIL=2.5 V×0.3 A=0.75 W.
(5)实验过程中,当电压表示数为1 V时,由图乙可知通过灯泡的电流为0.2 A,根据串联电路的规律及欧姆定律,滑动变阻器连入电路的阻值为:R滑===10 Ω.
额定功率和实际功率
知识点 1 额定电压、额定电流和额定功率
1.现有一只标有“220 V 25 W”字样的灯泡,其中“220 V”表示该灯的________________,“25 W”表示该灯的____________________;1 kW·h电能可供该灯正常工作________h.
2.一只标有“6 V 3 W”字样的小灯泡接入某电路中恰能正常发光,则可知该小灯泡此时两端的电压为________V,消耗的电功率为________W;通过计算可知,此时通过该灯泡的电流为________A,该灯泡正常发光时的电阻为________Ω.
3.标有“220 V 100 W”和“220 V 60 W”的甲、乙两盏白炽灯,灯丝较粗的是________灯;当它们并联在家庭电路中时,较亮的是________灯.(均选填“甲”或“乙”)
4.如图15-2-9所示的用电器中,额定功率最接近10 W的是( )
图15-2-9
知识点 2 额定功率和实际功率
5.某用电器标有“2.5 V 0.3 A”的字样,可知此用电器的额定功率是________W.当把它接在2 V的电源上,通过它的电流是0.25 A时,则额定功率是________W,实际功率是________W.
6.一只标有“12 V 6 W”字样的灯泡接入电路中,测得通过它的电流是0.4 A,则该灯泡的实际功率( )
A.等于6 W B.小于6 W
C.大于6 W D.无法判断
7.如图15-2-10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中,合理的是( )
图15-2-10
A.灯泡L2发生了断路
B.灯泡L2发生了短路
C.由于灯泡L2的电阻较大,其实际功率较小
D.由于灯泡L2的电阻较小,其实际功率较小
8.将标有“220 V 100 W”字样的灯泡接入电压为110 V的电路中,灯泡的实际功率是(不考虑温度对电阻的影响)( )
A.100 W B.50 W
C.25 W D.20 W
9.在如图15-2-11甲所示电路中,电源电压恒为9 V,小灯泡L的额定电压为6 V,通过小灯泡L的电流I与小灯泡两端的电压U的关系如图乙所示,求:
(1)小灯泡的额定功率.
(2)小灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻值.
(3)当电压表示数为5 V时,小灯泡L的实际功率是多少.
图15-2-11
10.将“12 V 6 W”的灯泡L1和“12 V 4 W”的灯泡L2串联后接在电压为12 V的电路中,则( )
A.L1和L2均正常发光
B.L1比L2亮
C.L1比L2暗
D.L1和L2一样亮
11.LED灯具有节能、环保等特点,如图15-2-12所示是额定电压为220 V、额定功率为4.4 W的LED灯泡,该灯泡的额定电流是________A.若它每天正常发光5 h,一个月(30天)消耗的电能是________kW·h,与普通白炽灯相比,在达到相同亮度的条件下,假设LED灯可以节约90%的电能,则这个LED灯与功率为________W的白炽灯亮度相当.
图15-2-12
12.一只标有“24 V 40 W”字样的灯泡接在36 V的电源上,要使它正常发光,还要串联一个阻值为________Ω的电阻,此电阻消耗的电功率为________W.
13.标有“6 V 3 W”的小灯泡,它的电流—电压图像如图15-2-13所示,则它正常工作10 s消耗的电能为________J;若将它与一个7.5 Ω的定值电阻串联在电压为6 V的电路中,则此时电路消耗的总功率为________W,比灯泡L单独接在6 V的电路中消耗的功率________(选填“大”或“小”).
图15-2-13
14.把“3 V 1.5 W”和“6 V 4.5 W”的两灯串联起来,它们两端允许加的最大电压为________;若把它们并联起来,干路允许通过的最大电流为________.(不计温度对灯丝电阻的影响)
15.甲电灯标有“6 V 6 W”字样,乙电灯标有“6 V 3 W”字样,将它们串联后接在某电源上时,其中的一盏电灯恰能正常发光,如果忽略温度对灯丝电阻的影响.求:
(1)电源电压.
(2)另一盏灯的实际功率.
16.在如图15-2-14所示的电路中,电源电压保持不变,灯泡L2标有“24 V 12 W”字样.开关S1闭合、S2断开时,电流表的示数为1 A,电压表的示数为12 V,灯泡L1正常发光,不考虑温度对灯泡灯丝电阻的影响.求:
(1)灯泡L1的额定功率.
(2)灯泡L2的电阻.
(3)当开关S1、S2都闭合时,灯泡L1和L2的总功率.
图15-2-14
考| 题| 展| 示
17.2019·凉山州 如图15-2-15所示电路,电源电压恒定,L1(4 V 1 W)、L2(2 V 1 W)串联,灯丝电阻保持不变,电压表和电流表连接完好.当闭合开关S时,其中一只灯泡能正常发光,则此时电压表和电流表的示数分别为( )
图15-2-15
A.1 V 0.5 A B.2 V 0.25 A
C.4 V 0.5 A D.1 V 0.25 A
18.2019·苏州 额定电压均为6 V的甲、乙两灯的I-U图线如图15-2-16所示.下列说法正确的是( )
图15-2-16
A.甲、乙两灯的电阻均随电压的增大而减小
B.甲、乙两灯的额定功率之比为4∶1
C.甲、乙两灯并联接在电压为2 V的电源两端时,电阻之比为3∶2
D.甲、乙两灯串联接在电压为8 V的电源两端时,实际功率之比为1∶3
详解详析
1.额定电压为220 V 额定功率为25 W 40
2.6 3 0.5 12 3.甲 甲
4.C [解析] 熟悉常见用电器的额定功率是解题的关键.电冰箱的额定功率约100 W,电吹风的额定功率约600 W,节能灯的额定功率约10 W,电豆浆机的额定功率约200 W.
5.0.75 0.75 0.5
6.B [解析] “12 V 6 W”灯泡的额定电流为I===0.5 A;因为通过该灯的实际电流为0.4 A,小于其额定电流0.5 A,所以该灯的实际功率小于其额定功率.
7.D
8.C [解析] 灯泡的额定电压为220 V,额定功率为100 W,则由功率公式可得:灯泡的电阻R===484 Ω.当其两端电压为110 V时,灯泡的实际功率为P实===25 W.
9.(1)由题知小灯泡的额定电压:U额=6 V,由图像可知,电压为6 V时通过灯泡的电流:I额=0.5 A,所以灯泡的额定功率:P额=U额I额=6 V×0.5 A=3 W.
(2)由图甲可知,L与R串联,所以小灯泡正常发光时,UR=U-U额=9 V-6 V=3 V,IR=I额=0.5 A,根据I=,此时滑动变阻器接入电路的阻值:R===6 Ω.
(3)由图甲可知,电压表测滑动变阻器两端电压,所以小灯泡的实际电压:UL′=U-UR′=9 V-5 V=4 V,由图乙可知此时通过灯泡的电流IL′=0.4 A,所以小灯泡的实际功率:P′=UL′IL′=4 V×0.4 A=1.6 W.
10.C [解析] 由公式R=,可知“12 V 6 W”的灯泡L1比“12 V 4 W”的灯泡L2的电阻小,所以串联时L1两端的实际电压比L2两端的实际电压小.由公式P=UI可知,L1的实际功率比L2的实际功率小.灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率.
11.0.02 0.66 44 [解析] (1)该灯泡的额定电流:I===0.02 A.
(2)消耗的电能为W=Pt=0.0044 kW×5 h×30=0.66 kW·h.
(3)设两种灯泡正常发光的时间为t,
则LED灯消耗的电能为W1=P1t=0.0044 kW×t,白炽灯消耗的电能为W2=P2t,
在达到相同亮度的条件下,LED灯可以节约90%的电能,
=90%,
解得:P2=0.044 kW=44 W.
12.7.2 20
[解析] 灯泡正常发光时,I=== A;串联电阻:R===7.2 Ω;此电阻消耗的电功率:P=URI=(36 V-24 V)× A=20 W.
13.30 2.4 小 [解析] (1)由P=可得,灯泡正常工作10 s消耗的电能:WL=PLt=3 W×10 s=30 J。
(2)因串联电路中各处的电流相等,且总电压等于各分电压之和,
所以,U=UL′+ILR,即6 V=UL′+IL′×7.5 Ω,
由图像可知,当UL′=3 V、IL′=0.4 A时符合,
则电路消耗的总功率:
P=UIL′=6 V×0.4 A=2.4 W.
14.7 V 0.875 A [解析] 根据P=UI可得,两灯泡的额定电流分别为:
I1===0.5 A,I2===0.75 A,
由I=可得,两灯泡的电阻:R1===6 Ω,R2===8 Ω;
(1)串联电路中各处的电流相等,
若将两只灯泡串联时,电路中的最大电流为I=0.5 A,
串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
允许加在电路两端的最大电压:
U=I(R1+R2)=0.5 A×(6 Ω+8 Ω)=7 V。
(2)并联电路中各支路两端的电压相等,
若将两只灯泡并联时,电路两端允许所加的最大电压U′=3 V,
此时灯泡L1支路的电流I1=0.5 A,通过L2支路的电流I2′===0.375 A,
根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和,干路允许通过的最大电流为:
I′=I1+I2′=0.5 A+0.375 A=0.875 A.
15.(1)甲灯的额定电流:I1===1 A,
电阻:R1===6 Ω.
乙灯的额定电流:I2===0.5 A,
电阻:R2===12 Ω,
所以乙电灯恰能正常发光,则I=I2=0.5 A,
电源电压:U=I(R1+R2)=0.5 A×(6 Ω+12 Ω)=9 V.
(2)甲电灯的实际功率为P1′=I2R1=(0.5 A)2×6 Ω=1.5 W.
16.(1)开关S1闭合、S2断开时,电路为L1的基本电路,
灯泡L1正常发光,则U额1=U=12 V,I额1=I=1 A,
则灯泡L1的额定功率为P额1=U额1I额1=12 V×1 A=12 W.
(2)灯泡L2的电阻:R2===48 Ω.
(3)当开关S1、S2都闭合时,两灯泡并联,此时通过L1的电流仍为1 A,
通过L2的电流:I2===0.25 A;
所以干路中的电流:I′=I额1+I2=1 A+0.25 A=1.25 A;
L1与L2的总功率:P=UI′=12 V×1.25 A=15 W.
17.D [解析] 由P=UI可得,两灯泡的额定电流分别为I1===0.25 A,I2===0.5 A,两灯泡的电阻分别为R1===16 Ω,R2===4 Ω,两灯泡串联,能正常发光的为额定电流小的灯泡L1,则此时L1两端电压为4 V;电流表测量电路中的电流,则电流表的示数I=I1=0.25 A;电压表测量灯泡L2两端电压;则L2两端电压U2=IR2=0.25 A×4 Ω=1 V.
18.D [解析] 由甲、乙两曲线可知,灯泡的电阻随电压的增大而增大,故A错误.由于甲、乙两灯的额定电压均为6 V,由图像可知:I甲额=0.6 A,I乙额=0.3 A,则====,故B错误.
甲、乙两灯并联在2 V的电源两端时,由图像可知:I甲=0.3 A,I乙=0.2 A,根据I=可得电阻之比:====,故C错误.
把甲、乙两灯串联接在8 V的电源上时,通过它们的电流相等,且电源的电压等于两灯泡两端的电压之和.由图像可知,当电路中的电流为0.3 A,甲灯两端的实际电压为2 V,乙灯两端的实际电压为6 V时满足电源电压为8 V,所以实际功率之比:P甲∶P乙=U甲I∶U乙I=2 V∶6 V=1∶3,故D正确.