第十六章 电流做功与电功率 测试卷(含答案)

第十六章 电流做功与电功率 测试卷
一、选择题(每题3分，共30分)
1.下列关于电能的说法正确的是(　　)
A．可以通过电流表把电能直接测量出来
B．电能的单位是“度”，学名叫做千瓦
C．消耗电能越多的用电器，电功率就越大
D．消耗电能相同的用电器，产生的热量不一定相同
2．在调查家庭用电的综合实践活动中，小亮同学将家里其他用电器都关闭，只让家中电热毯单独工作了2 min，如图所示的电能表指示灯闪烁了16次，下列说法正确的是(　　)
A．这段时间消耗的电能为0.005 kW·h B．该电能表示数为7 624.2 J
C．该电能表正常工作时通过的电流为10 A D．电热毯的实际功率是160 W

(第2题)　 (第3题) 　 (第4题)
3．将A、B两个灯泡，按图甲、图乙两种方式连接，已知RA＝4 Ω，RB＝6 Ω，电源电压相同，下列分析正确的是(　　)
A．图甲中A灯比B灯亮
B．图乙中A灯比B灯亮
C．图甲中A灯比图乙中A灯亮
D．图甲中电路的总功率比图乙中电路的总功率要大
4．如图甲所示，小灯泡L与滑动变阻器R串联在电压为4.5 V的电路中，闭合开关S，移动滑片P，得到小灯泡的I?U图像如图乙所示。当小灯泡的功率为0.75 W时，下列说法正确的是(　　)
A．电流表的示数为0.2 A
B．滑动变阻器接入电路的电阻为15 Ω
C．电路消耗的总功率是135 W
D．10 s内滑动变阻器消耗的电能是6 J
5．有两个灯泡L1、L2，分别标有“220 V　100 W”和“220 V　40 W”的字样。若不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是(　　)
A．两灯正常发光时，L1的电阻较大
B．两灯并联接入220 V的电路，L1、L2消耗功率之比是2∶5
C．两灯串联接入220 V的电路，L2灯更亮
D．两灯串联接入220 V的电路，两灯泡消耗总功率大于40 W小于100 W
6．如图所示，电源电压U为10 V并保持不变，滑动变阻器的规格为“20 Ω 1 A”。闭合开关S，当滑片P移至最左端时，灯泡正常发光，电流表示数为0.5 A；当滑片P移至中点时，电流表示数为0.4 A，则(　　)
A．电路消耗的最小功率为2.5 W
B．滑片P在中点时，灯泡消耗的功率为2.4 W
C．滑片P在中点时，灯泡消耗的功率为3.2 W
D．滑片P在最左端时，2 min内电流通过灯泡所做的功为10 J
7．如图所示，电源电压保持12 V不变，小灯泡L上标有“6 V 3 W”字样，滑动变阻器的最大电阻值R＝48 Ω，闭合开关，若不考虑灯丝电阻随温度的变化，下列说法正确的是(　　)
　
A．要使电压表的示数增大1 V，小灯泡L两端的电压就要减小1 V
B．小灯泡L的最小实际电功率为0.6 W
C．当滑片P移到变阻器的中点时，小灯泡L正常发光
D．当滑片P移到最右端时，通电10 s滑动变阻器消耗的电能是19.2 J
8．右图是某家用电器内部电路结构图，其中R1、R2为加热电阻丝(R1>R2)。下列关于电阻丝的四种连接方式，可使电热器提供不同的发热功率，其中说法正确的是(　　)
A．甲的连接方式发热功率最小
B．乙的连接方式发热功率最大
C．丙的连接方式发热功率最小
D．丁的连接方式发热功率最大
9．一根电阻丝接在电压为U的电路中，它在某段时间内产生的热量为Q，下列措施可以使电阻丝在相等时间内产生的热量为2Q的是(　　)
A．将该电阻丝对折起来接到电压为U的电路中
B．将该电阻丝改接在电压是2U的电路中
C．将该电阻丝均匀拉长到原来长度的2倍后接到电压为U的电路中
D．将该电阻丝剪去一半接在原电路中
10．图示为探究“焦耳定律”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中，且R1＜R2。下列说法正确的是(　　)
A．该实验装置用于探究“电压和通电时间一定时，电热与电阻的关系”
B．闭合开关后，通过R1的电流大于R2的电流
C．闭合开关后，甲管中液面上升比乙慢
D．闭合开关后，要使电流增大，应将滑动变阻器的滑片P向左移动

(第10题)　　　　 (第11题)　　　　 (第12题)
二、填空题(每空1分，共14分)
11．某电吹风工作6 min，能使如图所示的电能表的转盘转过120 r，则该电吹风消耗的电能为________kW·h，电功率为________W。这些电能可供一只“220 V 10 W”的LED灯正常工作________h。一只这样的LED灯与一只“220 V 100 W”的白炽灯正常发光时亮度相当，若LED灯正常发光时的效率为80%，则白炽灯正常发光时的效率为________。
12．标有“6 V 3 W”字样的小灯泡，它的电流与电压关系图像如图所示，则它正常工作10 s消耗的电能为________J；若将它与一个10 Ω的定值电阻串联在电压为8 V的电路中，则电路消耗的总功率为________W。
13．民航局规定：严禁乘客携带超过160 W·h(瓦·时)的锂电池上飞机。某品牌笔记本电脑的电池铭牌标有“10.8 V　10 A·h”字样，充满电后，存储的电能为________kW·h，该笔记本电脑________(填“能”或“不能”)带上飞机。
14．将标有“4 V 4 W”字样的A灯和标有“4 V 2 W”字样的B灯串联接入电源电压不变的电路中，其中一盏灯恰好正常发光，此时________灯正常发光，若不考虑灯丝电阻随温度的变化，则电源电压应该是________V。
15．如图所示，灯泡L上标有“6 V 3 W”字样，电源电压为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________J；电路在工作状态下，整个电路消耗的最小功率是________W。

(第15题) (第16题)
16．如图所示，直流电动机通过电流做功提升重物。已知电源电压为80 V，电压表示数为60 V，线圈电阻为1.5 Ω，电动机正常工作时，通过线圈的电流为2 A，在10 s内电动机将重物提升了40 m，此过程中电动机消耗的电能为________J，电流通过线圈产生的热量为________J。
三、实验探究题(17题10分，18题16分，19题12分，共38分)
17．图甲所示为测量小灯泡电功率的实物图，所选小灯泡的额定电压为2.5 V，电路连接完成后：
(1)闭合开关发现小灯泡不发光且电流表无示数，但是电压表的示数很大且接近电源电压，经检查导线连接无误，则出现这种现象的原因可能是________。
A．电流表断路 B．小灯泡断路 C．电压表断路 D．变阻器断路
(2)排除电路故障后继续实验。当电压表示数为2 V时，电流表的示数如图乙所示，此时通过小灯泡的电流为________A，小灯泡消耗的电功率为________W。为了测量小灯泡的额定功率，则应将滑动变阻器的滑片P向________(填“A”或“B”)端移动。
(3)图丙是根据多组实验数据描绘出的I?U关系图像，分析通过灯泡的电流与其两端电压不成正比的原因是___________________。
(第17题) 　　 (第18题)
18．小明同学为了探究小灯泡亮度与实际功率的关系，设计了如图甲所示的实验电路，小灯泡上标有“2.5 V”字样。
(1)图甲是小明连接的实验电路，同组的小红同学发现图中有一根导线连接错误，请你在这根导线上打“×”，并在图中改正。
(2)电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，而电流表有示数，电压表没有示数，则可能的故障是________________。
(3)排除故障后继续实验，小明进行了4次测量，并将有关数据及现象记录在如下表格中。当电压表示数为1.7 V时，电流表示数如图乙所示，请根据电流表的示数把表格补充完整。
实验序号 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω 电功率P/W 灯泡的亮度
1 0.5 0.16 3.1 0.08 不亮
2 1.7


较暗
3 2.5 0.28 8.9 0.70 正常
4 3.0 0.30 10.0 0.90 很亮
(4)根据实验目的分析实验数据及现象，可得出的结论是________________。
(5)实验中小灯泡的电阻变化的原因是__________________________。
(6)将小灯泡换成5 Ω、10 Ω、15 Ω的定值电阻还能完成的探究实验是_______________________________。
19．如图所示的是“探究电流产生的热量与电流、电阻的关系”的实验装置。(甲、乙、丙是完全相同的密闭容器，内装有等量红墨水，闭合开关前，甲、乙、丙三个容器内三根玻璃管液面相平)
(1)电流产生的热量不易直接测量，在实验中是通过观察玻璃管中液面的________来比较甲、乙、丙容器内空气温度的变化。
(2)在通电时间相同的情况下，通过对比观察________容器中的玻璃管液面变化情况来探究电流产生的热量Q与电阻R的关系，得出的结论是____________
_____________________________________________。
(3)在通电时间相同的情况下，通过对比观察________容器中的玻璃管液面变化情况来探究电流产生的热量Q与电流I的关系，得出的结论是__________。
(4)请根据以上实验结论简要解释“电炉工作时，电炉丝发红而与电炉丝相连的导线却不怎么发热”：______________________。
四、计算题(20题8分，21题10分，共18分)
20．图甲所示是小明家新购买的电热水壶，他发现水壶有一铭牌如图乙所示。待电热水壶注满水后，他关闭了家中的其他用电器，只让电热水壶工作，观察到家里的电能表(如图丙所示)的转盘1 min转了50 r，能使壶中水的温度从25 ℃升高到35 ℃。请你结合电热水壶上的铭牌和电能表提供的有关参数信息，忽略温度对电阻的影响，求：
(1)电热水壶正常工作时的电阻。
(2)此时电路的实际电压。
21．下图所示为模拟调光灯电路，电路中电源电压不变，灯泡L上标有 “6 V 3 W”字样，且灯丝电阻随温度的变化而变化，定值电阻R1的阻值为6 Ω。将滑动变阻器R2的滑片P置于最右端，闭合开关，电压表和电流表示数分别为6 V和0.2 A；移动滑片P至某一位置，电压表和电流表示数分别为3 V和0.5 A。求：
(1)灯泡L正常发光时的电阻为多大？
(2)当R2的滑片P在最右端时，闭合开关，灯泡L的实际功率是多少？
(3)为使灯泡安全工作，R2的滑片能自由滑动，且滑片P滑到某一端时灯泡能正常发光，应采取怎样的保护措施？请计算说明。
答案
一、1．D　2．A　3．B
4．D　点拨：由电路图可知，小灯泡L与滑动变阻器R串联，电流表测电路中的电流，由图乙可知，当灯泡两端的电压UL＝2.5 V、通过的电流IL＝0.3 A时，小灯泡的功率PL＝ILUL＝0.3 A×2.5 V＝0.75 W，则电流表的示数为0.3 A，故A错误；滑动变阻器两端的电压UR＝U－UL＝4.5 V－2.5 V＝2 V，滑动变阻器接入电路的电阻R＝＝＝≈6.67 Ω，故B错误；电路消耗的总功率P＝IU＝ILU＝0.3 A×4.5 V＝1.35 W，故C错误；10 s内电流对滑动变阻器做功WR＝URIRt＝URILt＝2 V×0.3 A×10 s＝6 J，故D正确。
5．C　点拨：由P＝UI＝可得，两灯泡正常发光时的电阻分别为R1＝＝＝484 Ω，同理，R2＝1 210 Ω，则R1＜R2，即L1的电阻较小，故A错误；两灯并联接入220 V的电路，它们两端的电压等于220 V，均能正常发光，则L1、L2消耗功率之比P1∶P2＝100 W∶40 W＝5∶2，故B错误；
两灯串联接入220 V的电路时，串联电路各处的电流相等，R1＜R2，根据P＝I2R可知，L2灯功率大，L2灯更亮，C正确；
因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路中的电流I＝＝＝ A，
两灯泡消耗的总功率为
P＝UI＝220 V× A≈28.6 W＜40 W，故D错误。
6．B　点拨：当滑片P移至最左端时，电路为灯泡的简单电路，电流表测电路中的电流，此时灯泡正常发光，由I＝可得，灯泡正常发光时的电阻RL＝＝＝20 Ω；当滑动变阻器连入电路的电阻最大时，电路消耗的功率最小，若不考虑灯泡电阻随温度的变化，根据串联电路的电阻特点可得，最小总功率P最小＝＝＝2.5 W；由于灯泡不正常工作时的电阻低于正常工作时的电阻，所以电路消耗的最小功率不是2.5 W，故A错误。滑片P在中点时，电流表示数为0.4 A，根据I＝可得，此时滑动变阻器两端的电压U滑＝IR滑＝0.4 A××20 Ω＝4 V，因为串联电路中总电压等于各电压之和，所以此时灯泡两端的电压UL′＝U－U滑＝10 V－4 V＝6 V，灯泡的实际功率PL＝UL′I＝6 V×0.4 A＝2.4 W，故B正确，C错误。滑片P在最左端时，2 min内电流通过灯泡做的功WL＝UILt＝10 V×0.5 A×2×60 s＝600 J，故D错误。
7．D　8．D　9．D
10．C　点拨：由图知，两电阻串联，通过的电流和通电时间相等，而电阻不同，故可研究电流产生的热量与电阻的关系，A、B错误；根据Q＝I2Rt，因R1＜R2，故右边容器中电阻丝产生的热量多，由转换法，甲管中液面上升比乙慢，C正确；闭合开关后，要使电流增大，由欧姆定律知，要减小电路的电阻，故应将滑动变阻器的滑片P向右移动，D错误。故选C。
二、11．0.1；1 000；10；8%
12．30；3.2
13．0.108；能　点拨：该笔记本电脑的电池铭牌标有“10.8 V　10 A·h”字样，则充满电后存储的电能W＝UIt＝10.8 V×10 A×3 600 s＝3.888×105 J＝0.108 kW·h＝108 W·h；因为108 W·h＜160 W·h，所以该笔记本电脑可以带上飞机。
14．B；6　15．450；1.8
16．1 200；60　点拨：消耗的电能W＝UIt＝60 V×2 A×10 s＝1 200 J；电流通过线圈产生的热量Q＝I2Rt＝(2 A)2×1.5 Ω×10 s＝60 J。
三、17．(1)B　(2)0.32；0.64；B
(3)灯丝的电阻随温度的变化而变化
18．解：(1)如图所示。
(2)灯泡短路 (3)0.24；7.1；0.41
(4)灯泡的实际功率越大，灯泡越亮
(5)灯泡的电阻随温度的变化而变化
(6)电压一定时，电流与电阻的关系
19．(1)高度
(2)甲和乙；在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量越多
(3)乙和丙；在电阻相同、通电时间相同的情况下，电流越大，电流产生的热量越多
(4)电炉丝与导线是串联的，电流和通电时间相等，电炉丝的电阻较大，产生的热量较多，而导线的电阻极小，几乎不发热
四、20．解：(1)由P＝得电热水壶正常工作时的电阻为
R＝＝＝40 Ω。
(2)3 000 r/(kW·h)表示每消耗1 kW·h的电能，电能表的转盘转3 000 r，
则转盘转50 r时，电热水壶消耗的电能为
W＝ kW·h＝ kW·h，
电热水壶的实际功率为
P实＝＝＝1 kW＝1 000 W，
由P＝可得电热水壶两端的实际电压为
U实＝＝＝200 V。
21．解：(1)由题可知，灯泡正常发光时的电阻为
R＝＝＝12 Ω。
(2)灯泡正常发光时的电流I额＝＝＝0.5 A，由题可知，移动滑片P至某一位置，电压表和电流表示数分别为3 V和0.5 A，即此时电路中的实际电流I＝0.5 A＝I额，故此时灯泡恰好正常发光，可得灯泡两端电压U灯＝U额＝6 V，R2两端电压即电压表示数U2＝3 V，R1两端电压U1＝IR1＝0.5 A×6 Ω＝3 V，则电源电压U＝U1＋U2＋U灯＝3 V＋3 V＋6 V＝12 V，当滑片在最右端时，R1两端电压U1′＝I1′R1＝0.2 A×6 Ω＝1.2 V，灯泡两端电压U灯′＝U－U1′－U2′＝12 V－1.2 V－6 V＝4.8 V，此时灯泡的实际电功率为P灯实＝U灯′I1′＝4.8 V×0.2 A＝0.96 W。
(3)由图可知灯泡、R1、R2串联连接，当滑片P滑到最左端时，电路由R1与灯泡串联组成，根据题意，灯泡两端电压最多为U大＝6 V，通过的电流I大＝I额＝0.5 A，则此时R1的值应为R1′＝＝＝12 Ω，故应该将R1替换为阻值为12 Ω的电阻。