第十三章 二、电功率 第1课时 电功率的理解及简单计算
一、选择题
1.有几名同学对电功率这个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.手电筒中小灯泡的电功率约为1
W,它表示
( )
A.小灯泡在1
s内消耗的电能是1
W
B.小灯泡在1
s内消耗的电功率是1
J
C.小灯泡在1
s内消耗的电能是1
J
D.小灯泡在1
s内消耗的电能是1
J/s
3.下列家用电器正常工作1
s消耗的电能最接近于100
J的是
( )
A.手电筒
B.节能灯
C.电视机
D.微波炉
4.1
kW·h的电能可供40
W的灯泡正常发光的时间是
( )
A.100
h
B.60
h
C.40
h
D.25
h
5.小明家记录5月初电能表示数为1432.7
kW·h,电能表的部分参数及6月初的示数如图1所示,下列说法正确的是
( )
图1
A.电能表是测量用电器电功率的仪表
B.接入电路的用电器总功率不能超过22
kW
C.小明家5月初至6月初消耗的电能是105
kW·h
D.若电能表转盘在10
min内转过250
r,则用电器的总功率为1
kW
6.如图2所示的电路,电阻R1=10
Ω,闭合开关S,电流表A1的示数为0.3
A,电流表A2的示数为0.5
A。下列说法正确的是( )
图2
A.通过电阻R2的电流为0.5
A
B.电阻R2的阻值为15
Ω
C.电源电压为4.5
V
D.电阻R1消耗的电功率为3
W
7.[2019·温州]
小明按图3甲连接电路,闭合开关,灯泡L1的电功率为P1。他将一个阻值大于灯泡L1的灯泡L2串联接入电路(图乙),闭合开关后,灯泡L1、L2的电功率分别为P1'、P2'(不计温度对灯丝电阻的影响,电源电压恒定),下列关系式正确的是
( )
图3
A.P2'>P1'>P1
B.P2'>P1>P1'
C.P1>P2'>P1'
D.P1>P1'>P2'
8.[2020·济宁]
如图4所示是已连接的部分电路,下表中的结果符合ab间、ac间、bc间的连接情况的是
( )
图4
序号
ab间连接
ac间连接
bc间连接
结果
①
2
V的电源
不接
不接
电流表示数为0.04
A
②
不接
一根导线
2
V的电源
电路总功率为0.08
W
③
一根导线
2
V的电源
不接
电路的总电阻为25
Ω
④
2
V的电源
电压表
一根导线
电流表示数为0.5
A
A.①
B.②
C.③
D.④
二、填空题
9.很多家用电器都有待机功能,比如电视机可以用遥控器关机而不必断开电源,这一功能虽给人们带来了方便,但电器在待机状态下仍有能耗。下表是小明家两台电器的数据统计,这两台电器每天待机共耗电 kW·h。?
家用电器
待机功率P/kW
每天平均待机时间t/h
彩色电视机
0.009
20
空调
0.011
20
10.物理科技小组用标有“1600
imp/(kW·h)”(表示每消耗1
kW·h的电能,电能表上的指示灯闪烁1600次)的电能表测量电视机的功率,他们把电视机单独接入电路且使其正常工作6
min,指示灯闪烁16次,该电视机的功率为 kW。?
11.如图5所示,电阻R1和R2串联,闭合开关后电路中的电流为0.5
A,电压表的示数为2
V,R2的阻值为5
Ω,则R1的电功率为 W,R2的电功率为 W。?
图5
12.如图6所示,电阻R1和R2并联,电源电压为3
V,电流表的示数为0.3
A,R2的阻值为9
Ω,则R1的电功率为 W,R2的电功率为 W。?
图6
13.[2020·南充]
将一段电阻丝接入电路中,测得其两端电压为12
V,通过该电阻丝的电流为3
A,则该电阻丝的电阻为 Ω;若将该电阻丝两端电压由12
V降至6
V,则电功率变化了
W。?
14.如图7甲所示,电阻R1和R2串联,R1=10
Ω,R2=20
Ω,则通过R1、R2的电流之比I1∶I2= ,R1、R2两端电压之比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,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7
15.两定值电阻A和B的电流与电压的关系如图8所示,由图可知,电阻A的阻值为
Ω;将A和B并联后接在电压为2.0
V的电源两端,电源消耗的总功率为 W。?
图8
三、计算题
16.[2020·北京]
如图9所示的电路中,定值电阻R0为10
Ω,电源两端电压为3
V且保持不变。闭合开关S,调节滑动变阻器RP的滑片,使电压表示数为2
V。
(1)求RP接入电路的阻值。
(2)求R0的电功率。
图9
17.如图10所示的电路中,R1=40
Ω,R3=20
Ω,电源电压U=12
V且保持不变,当开关S1、S2断开时,电流表的示数为0.1
A。求:
(1)R2的阻值。
(2)开关S1、S2均断开时,R2的电功率。
(3)开关S1、S2闭合时,通电10
min
R2消耗的电能。
图10
答案
1.B 2.C 3.C
4.D [解析]
40
W=0.04
kW。由P=得,灯泡正常发光时间:t===25
h。
5.C [解析]
电能表是测量用电器消耗电能多少的仪表,故A错误;P总=UI=220
V×10
A=2200
W=2.2
kW,故B错误;6月初电能表的示数为1537.7
kW·h,5月初电能表的示数为1432.7
kW·h,故小明家5月初至6月初消耗的电能是W=1537.7
kW·h-1432.7
kW·h=105
kW·h,故C正确;电能表的表盘转250
r消耗的电能为W'=
kW·h=0.1
kW·h,则用电器的功率:P===0.6
kW,故D错误。
6.B
7.C [解析]
图甲电路中灯泡L1两端电压为电源电压U1,电阻为R1,灯泡L1的功率为P1=;图乙电路中灯泡L1、L2两端的电压分别为U1'、U2',且它们的和等于电源电压U1,P1'=,因为U1'
P1'。因为P1=,P2'=,U2'R1,所以P1>P2'。综合分析:P1>P2'>P1'。
8.D [解析]
在ab间连接2
V的电源,ac、bc间不连接,此时电路为R1的简单电路,可算出电流表示数I===0.4
A,A不符合题意;
ab间不连接,ac间连接一根导线,bc间连接2
V的电源,此时电路为R1的简单电路,可算出电路总功率为P===0.8
W,B不符合题意;ab间连接一根导线,ac间连接2
V的电源,bc间不连接,此时电路为R2的简单电路,此时电路的总电阻为20
Ω,C不符合题意;ab间连接2
V电源,ac间连接电压表,bc间连接一根导线,此时电路为R1、R2的并联电路,电流表测总电流,可算出并联后的电阻为R总===4
Ω,电流表示数为I===0.5
A,D符合题意。
9.0.4
[解析]
共消耗电能:W=Pt=(0.009
kW+0.011
kW)×20
h=0.4
kW·h。
10.0.1 [解析]
“1600
imp/(kW·h)”表示每消耗1
kW·h的电能,电能表的指示灯闪烁1600次,指示灯闪烁16次消耗的电能:
W=
kW·h=0.01
kW·h,
电视机的电功率:
P===0.1
kW。
11.1 1.25 12.0.9 1
13.4 27 [解析]
由I=得,该电阻丝的电阻:
R===4
Ω;
该电阻R所消耗电功率的变化值:
PR'-PR=-=-=27
W。
14.1∶1 1∶2 1∶2
2∶1 1∶1 2∶1
15.5 1.2
[解析]
由I=可得,电阻A的阻值:RA===5
Ω;将A和B并联后接在电压为2.0
V的电源两端时,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,两电阻两端的电压UA=UB=U=2.0
V,由图像可知,通过两电阻的电流分别为IA=0.4
A,IB=0.2
A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流:I'=IA+IB=0.4
A+0.2
A=0.6
A,电源消耗的总功率:P=UI'=2.0
V×0.6
A=1.2
W。
16.(1)闭合开关S,调节滑动变阻器RP的滑片,使电压表的示数为2
V,则电路中的电流:I=I0===0.2
A,
根据串联分压可知,RP两端的电压:
UP=U-U0=3
V-2
V=1
V,
RP接入电路的阻值:RP===5
Ω。
(2)R0的电功率:P0===0.4
W。
17.(1)当开关S1、S2断开时,R2与R3串联,电流表测电路中的电流。
电路中的总电阻:R串===120
Ω,
R2的阻值:R2=R串-R3=120
Ω-20
Ω=100
Ω。
(2)当开关S1、S2断开时,R2与R3串联,
R2的电功率:P2=I2R2=(0.1
A)2×100
Ω=1
W。
(3)当开关S1、S2闭合时,R3短路,R1与R2并联,通过R2的电流:I2===0.12
A,R2消耗的电能:W2=UI2t=12
V×0.12
A×600
s=864
J。第十三章 二、电功率 第2课时 额定功率与实际功率
一、选择题
1.如图1所示,以下四件家用电器正常工作时电流最接近5
A的是
( )
图1
2.根据如图2所示的两盏白炽灯的铭牌,可以知道
( )
图2
A.甲灯一定比乙灯亮
B.正常发光时,甲灯的电阻大于乙灯的电阻
C.正常发光时,甲灯的电功率是乙灯电功率的4倍
D.正常发光时,甲灯消耗的电能是乙灯消耗电能的4倍
3.[2020·北京]
如图3所示的电路中,将开关S闭合,完全相同的灯泡L1和灯泡L2均发光。下列说法正确的是
( )
图3
A.灯泡L1比灯泡L2亮
B.通过A点的电流大于通过B点的电流
C.灯泡L1的实际功率比灯泡L2的实际功率小
D.电路中AB两点间的电压等于BC两点间的电压
4.如图4所示,电源电压为6
V,闭合开关,调节滑动变阻器,当小灯泡正常发光时,电压表的示数为2
V,电流表的示数为0.5
A,则小灯泡的额定功率是
( )
图4
A.8
W
B.4
W
C.3
W
D.2
W
5.白炽灯往往在开灯瞬间亮一下即烧坏,以下说法正确的是
( )
A.灯泡的额定电压较高
B.通电瞬间流过灯丝的电流较小
C.通电瞬间灯泡的实际功率大
D.灯泡的额定功率较大
6.将标有“12
V 6
W”的灯泡L1和标有“6
V 6
W”的灯泡L2串联接在12
V的电源上,忽略温度对灯丝电阻的影响,则
( )
A.灯泡L1正常发光
B.灯泡L2可能会烧坏
C.电路总功率为4.8
W
D.通过灯泡L1的电流小于通过灯泡L2的电流
7.[2020·天津]
如图5所示的电路中,灯泡L上标有“6
V 9
W”字样,闭合开关S后,灯泡正常发光,电压表V1的示数为U1,电压表V2的示数为U2,若U1∶U2=2∶3,则下列选项中错误的是
( )
图5
A.电源电压是15
V
B.电阻R的阻值是6
Ω
C.通过灯泡L的电流是1.5
A
D.电阻R消耗的功率是6
W
8.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,甲灯的电功率为P1;再将两灯并联后接在同一电压下,乙灯的电功率为P2。两次灯泡均安全,忽略温度对灯丝电阻的影响,则P1∶P2为
( )
A.9∶2
B.2∶9
C.4∶9
D.1∶9
二、填空题
9.某个用电器上标有“6
V”字样,已知它的电流随电压变化的图像如图6所示。根据该图像可以求出该用电器的电阻是 Ω,它的额定功率是 W。?
图6
10.现有“220
V 100
W”的灯泡一只,若将它接在家庭电路中,通过该灯泡的电流为
A(结果保留两位小数);若将它接在电压为110
V的电路中,该灯泡的电阻为 Ω,实际功率为 W,消耗1
kW·h的电能可供它连续工作 h。(不考虑温度对灯泡电阻的影响)?
11.[2020·南充]
一灯泡标有“6
V 3
W”的字样,现仅有8
V的电源,要使小灯泡正常发光,应该给小灯泡 (选填“串”或“并”)联一个
Ω的电阻。(不考虑灯泡电阻受温度的影响)。?
12.灯泡L1、L2分别标有“6
V 6
W”和“6
V 3
W”字样,将两灯串联接入电路,若其中一个灯泡正常发光,电源电压为 V,灯泡 (选填“L1”或“L2”)更亮一些。(忽略温度对灯丝电阻的影响)
13.[2019·哈尔滨]
在安全工作条件下,将规格为“2.5
V 0.3
A”的灯泡L1和规格为“3.0
V 0.3
A”的灯泡L2串联在电路中工作,通过两灯的电流之比为 ;若将灯泡L1和L2并联在另一电源下工作,则灯泡L1和L2消耗的总功率最大值为 W。(设灯丝电阻不变)?
14.[2020·河南]
在如图7所示的电路中,电阻R0为6
Ω,电源电压不变。把“6
V 3
W”的小灯泡接在AB间,CD间接电流表,闭合开关S,小灯泡正常发光,则电源电压为 V,电流表的示数为 A。把这个小灯泡接在CD间,AB间接电压表,闭合开关S,若灯丝电阻与正常发光时相同,则电压表的示数为 V。?
图7
三、计算题
15.[2020·宁夏]
人类正面临能源危机,为了找到更节能的光源,科学家做了大量的实验,实验发现下表中的LED灯和白炽灯在正常工作时,光照强度相同?请通过计算回答下列问题:
类型
LED灯
白炽灯
发光原理
二极管发光
钨丝高温发光
额定电压
24
V
220
V
响应时间
10-9
s
10-3
s
额定功率
12
W
100
W
(1)LED灯正常发光时的电流是多大?
(2)LED灯正常发光时的电阻是多大?
(3)正常工作10
h,使用LED灯比白炽灯要节约多少电能?
16.[2020·乐山]
如图8所示,已知电源电压保持不变,灯泡L标有“6
V 6
W”字样(不计温度对灯丝电阻的影响)。当断开开关S1,闭合S2、S3时,灯泡刚好正常发光,电流表的示数为2.5
A。求:
(1)电源电压。
(2)电阻R1的阻值。
(3)只闭合开关S1,灯泡L的电功率。
图8
17.小华家距离变压器2
km,在变压器与小华家之间有两条输电线,每条输电线每千米的电阻为0.5
Ω,即0.5
Ω/km,变压器加在输电线两端的电压是220
V。在某一时间段,整个线路只有小华家一台额定电压为220
V、额定功率为2420
W的电热水器工作。不考虑温度变化对电热水器电阻的影响。求:
(1)输电线中电流的大小。
(2)电热水器的实际功率。
答案
1.D 2.C
3.D [解析]
由图可知,两个灯泡串联,两个灯泡完全相同,两个灯泡的电阻相同,串联电路中各处的电流相等,所以通过A点的电流等于通过B点的电流,由P=I2R可知,两个灯泡的实际功率相同,两个灯泡的亮度相同,故A、B、C错误;由U=IR可知,两个灯泡两端的电压相等,所以AB两点间的电压等于BC两点间的电压,故D正确。
4.D 5.C
6.C [解析]
(1)由P=可得,灯泡的电阻:
R1===24
Ω,
R2===6
Ω,
由串联电路的特点和欧姆定律可得,两灯泡串联在12
V的电路上时,通过灯泡L1的电流:
I1=I===0.4
A,
所以两只小灯泡消耗的总功率:
P总=UI=12
V×0.4
A=4.8
W,故C正确。
(2)由I=知,灯泡L1的实际电压:U1=IR1=0.4
A×24
Ω=9.6
V<12
V,
灯泡L2的实际电压:U2=IR2=0.4
A×6
Ω=2.4
V<6
V,
可见,两灯泡的实际电压都小于额定电压,故都不能正常发光,也不可能被烧坏,故A、B错误。
(3)串联电路中电流处处相等,则通过L1的电流等于通过L2的电流,故D错误。
7.D [解析]
由电路图知,灯泡L与电阻R串联,电压表V1测灯泡L两端的电压,电压表V2测电阻R两端的电压,闭合开关后,灯泡正常发光,则灯泡两端的电压U1为6
V,而U1∶U2=2∶3,所以电阻两端的电压U2=9
V,则电源电压U=U1+U2=6
V+9
V=15
V;故A不符合题意;闭合开关后,灯泡正常发光,则电路中的电流:I===1.5
A,电阻R的阻值:R===6
Ω,故B、C不符合题意;
电阻R消耗的功率:P=U2I=9
V×1.5
A=13.5
W,故D符合题意。
8.B [解析]
两灯额定电压相同,由P=可得两灯电阻之比:====,
串联电路中电流处处相等,所以当两灯串联时I甲=I乙,由欧姆定律可得,=,所以==,
由串联电路电压特点知,U甲=U,由并联电路电压特点知,两灯并联时U乙'=U,
由P=可得,===2×=。
9.60 0.6
10.0.45 484 25 40
[解析]
通过该灯泡的电流:I===0.45
A;电阻:R===484
Ω;该灯泡的实际功率:P实===25
W;消耗1
kW·h的电能可供它工作的时间:t===40
h。
11.串 4
12.9 L2 [解析]
由P=UI可得,两灯泡的额定电流分别为I1===1
A,I2===0.5
A;由I=可得,两灯泡的电阻:R1===6
Ω,R2===12
Ω。
两灯串联接入电路时,因串联电路中各处的电流相等,所以,为了使电路安全,电路中的最大电流:I=I2=0.5
A,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路两端允许加的最大电压:
U=I(R1+R2)=0.5
A×(6
Ω+12
Ω)=9
V。
因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,
所以,由P=I2R可知,灯泡L2的电阻较大,实际功率较大,灯泡L2较亮。
13.1∶1 1.375 [解析]
(1)串联电路中各处电流相等,所以串联时通过两灯的电流之比为1∶1;(2)灯泡L1和L2并联时,为确保电路安全,电源电压最大为2.5
V,此时电路总功率达到最大,灯泡L1正常工作,通过灯泡L1的电流I1=0.3
A;灯泡L2的电阻:R2===10
Ω,此时通过灯泡L2的电流:I2===0.25
A,干路电流:I=I1+I2=0.3
A+0.25
A=0.55
A,电路最大功率:P=UI=2.5
V×0.55
A=1.375
W。
14.6 1.5 2 [解析]
小灯泡接在AB之间,电路为并联电路,此时小灯泡正常发光,所以电压为小灯泡的额定电压6
V。电流表接在CD之间,测量干路电流,通过R0的电流:I0===1
A,
通过小灯泡的电流:IL===0.5
A,
所以干路电流:I=I0+IL=1
A+0.5
A=1.5
A,
则电流表的示数为1.5
A。
改换电路后小灯泡和电阻R0串联,电压表测量R0两端的电压,小灯泡的电阻:RL===12
Ω,由串联分压可得,=,并且U0+UL=6
V,
由此可得U0=2
V,电压表的示数为2
V。
15.(1)由表格数据可得,LED灯正常发光时的电流:
I===0.5
A。
(2)由P=可得,LED灯正常发光时的电阻:
R===48
Ω。
(3)正常工作10
h,使用LED灯消耗的电能为W1=P1t=12×10-3
kW×10
h=0.12
kW·h,
正常工作10
h,使用白炽灯消耗的电能:W2=P2t=100×10-3
kW×10
h=1
kW·h,
节约的电能:ΔW=W2-W1=1
kW·h-0.12
kW·h=0.88
kW·h=
3.168×106
J。
16.(1)根据题意知,当断开开关S1,闭合S2、S3时,灯泡L与R1并联,此时小灯泡刚好正常发光,由并联电路的特点可知,电源电压:
U=UL=6
V。
(2)小灯泡正常发光时,通过灯泡的电流:
IL===1
A,
因为并联电路的干路电流等于各支路电流之和,
所以通过R1的电流:
I1=I-IL=2.5
A-1
A=1.5
A,
所以,R1的阻值:R1===4
Ω。
(3)小灯泡正常发光时,由P=知,
小灯泡的电阻:
RL===6
Ω,
只闭合开关S1,小灯泡L与R1串联,
R总=R1+RL=4
Ω+6
Ω=10
Ω,
所以通过小灯泡L的电流:
I灯===0.6
A。
则灯泡L的电功率:P=RL=(0.6
A)2×6
Ω=2.16
W。
17.(1)由P=可知,电热水器的电阻:
R===20
Ω;
导线的电阻:R'=4
km×0.5
Ω/km=2
Ω;
故电路的总电阻:R总=R+R'=20
Ω+2
Ω=22
Ω;
输电线中电流的大小:I===10
A。
(2)电热水器的实际功率:
P'=I2R=(10
A)2×20
Ω=2000
W。