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第3章　能量的转化与守恒
第6节　电能
第2课时　电器的电功率
基础过关全练
1.(2023浙江余姚姚北实验学校月考)商场中,卖微波炉的售货员和顾客就微波炉省电还是费电发生了争论。售货员认为:微波炉很省电,用它加热食物花不了多少电费。顾客认为:微波炉很费电,他家的微波炉一开就“跳闸”。上述争论中,顾客混淆的两个概念是 (　　)
A.电压和电流　　B.电功率和电流
C.电能和电功率　　D.电能和电功
2.【新独家原创】在如图所示的电路中,当开关闭合后,灯L1比L2暗,以下说法正确的是 (　　)
A.通过L1的电流小于通过L2的电流
B.L1两端电压等于L2两端电压
C.L1的电阻大于L2的电阻
D.L1消耗的电功率小于L2消耗的电功率
3.【新题型·微型实验】(2022浙江台州中考)某同学做了一个如图所示的“魔法火焰”实验:加热铅笔芯时,小灯泡慢慢亮了起来!下列有关判断正确的是 (　　)
A.电源电压变大　　B.铅笔芯电阻变大
C.电路中电流变大　　D.小灯泡功率变小
4.【新独家原创】将标有“8 V　8 W”的灯L1 和标有“8 V　4 W”的灯L2(灯丝电阻不随温度改变)串联到能调节电压的电源上,则 (　　)
A.灯L1的电阻大于灯L2的电阻
B.电源电压最大为16 V
C.灯L1与灯L2一样亮
D.只有灯L2能正常发光
5.(2022湖北十堰中考)如图为小红家电路中安装的电能表,此时示数为　　　　kW·h。小红将一个电吹风机接入电路,电热丝因为电流的　　　　效应吹出热风。
她关闭其他用电器,3 min内电能表铝盘转过15转,则此电吹风机的功率为　　　W。
能力提升全练
6.(2023浙江象山文峰学校月考,13,★★☆)如图所示的电路中,a、b是电表(电压表或电流表),闭合开关S,标有“3 V　3 W”的灯泡L1正常发光,标有“6 V　6 W”的灯泡L2发光较暗。若不考虑温度对灯丝电阻的影响,下列说法正确的是(　　)
A.电表a为电压表,且示数为3 V
B.电表b为电流表,且示数为1 A
C.电路的总功率为6 W
D.在1 min内电路消耗的电能为270 J
7.(2021浙江杭州中考,30,★☆☆)小金利用如图甲所示的电路来测量小灯泡的额定功率。小灯泡额定电压为2.5 V,电源电压恒定。
甲
乙
丙
(1)依据图甲,请用笔画线代替导线,将图乙中的实物图补充完整。
(2)小金正确连接实物电路,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片至某位置时,电压表示数如图丙所示,此时灯泡两端电压为　　　V。接下来调节滑动变阻器的滑片向　　　(选填“A”或“B”)端移动,直至小灯泡正常发光。
8.(2022浙江金华中考,24,★★☆)学习小组开展“测量小灯泡的功率”实验,实验电路如图甲,绘制出小灯泡的I-U关系曲线如图乙,已知小灯泡的额定电压为3.8 V,电源电压恒为6 V。
　　　　甲　　　　　　　　　　乙
回答下列问题:
(1)闭合开关后移动变阻器的滑片,当电压表示数为　　　　V时,读出电流表示数,即可计算小灯泡的额定功率;
(2)实验时,变阻器的滑片向左移动过程中,电流表与电压表示数的比值将　　　　(选填“变大”“不变”或“变小”)。
9.【学科素养 ·探究实践】(2022浙江宁波中考,26,★★☆)小宁用如图甲所示电路研究小灯泡的电学特性,所用小灯泡上标有“2.5 V”字样。闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,读取并记录电压表、电流表的示数。实验数据记录如下(第4次实验时电流表指针位置如图乙所示):
实验次数 1 2 3 4 5
电压表示数/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
电流表示数/A 0.17 0.24 0.30 ★ 0.37
(1)该小灯泡的额定功率为　　　　W。
(2)用描点法(实验数据对应的点用“×”表示)在图丙上画出该小灯泡灯丝的I-U曲线。
(3)小宁计算小灯泡的灯丝电阻值时,发现灯丝电阻随着其两端电压的升高而增大。小宁反思:电阻是导体的一种性质,决定和影响导体阻值大小的因素中并没有电压这一因素,那么导体两端电压的变化可能引起了某个因素发生变化!小宁思考后得出这个因素就是　　　　。
甲
　　　　乙　　　　　　　　　　　　丙
10.(2022河南中考,19,★★★)在测量额定电压为2.5 V小灯泡的电功率实验中,电源是三节新干电池。
图1
　　　　 图2　　　　　　　　　图3
(1)请用笔画线代替导线,将图1的电路连接完整。
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于　　　(选填“左”或“右”)端。
(3)闭合开关,移动滑片,当电压表的示数为　　　　V时,小灯泡正常发光,读出电流表示数,可测得额定功率。
(4)继续移动滑片,电压表示数如图2所示,为　　　V,此时电流表示数为0.24 A,小灯泡的实际功率为　　　W。为了研究小灯泡发光情况与电功率的关系,除了表中记录的电表示数和电功率,还需要增加记录的内容是　　　　　　。
实验次数 电压U/V 电流I/A 电功率P/W
1 2.5 0.26
2 0.24
3 2.8 0.28
(5)分析实验数据可以发现,小灯泡两端的电压越高,它的实际功率　　　　。
(6)完成上述实验后,某小组设计了图3所示的电路,用原来的电源和电压表测量原小灯泡的额定功率。方案如下:
①把定值电阻R0接入电路,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光;
②保持滑片位置不变,将电压表改接在R0两端,读出电压表示数;
③算出小灯泡的额定功率。
现有阻值为5 Ω、10 Ω、20 Ω的定值电阻,为了能测出小灯泡的额定功率,结合题中的数据分析,定值电阻R0应选　　Ω的。
素养探究全练
11.【学科素养 ·科学实践】小明利用如图甲所示的电路测量小灯泡的额定功率,小灯泡铭牌是“3.8 V　1.15 W”。
　　　　甲　　　　　　　　　　　乙
(1)小明连接电路后,发现小灯泡不亮,下列哪种方法可以一次性解析多项问题 (　　)
A.检查电源
B.检查导线连接
C.检查电流表和电压表的示数
D.调节滑动变阻器观察灯泡亮度
(2)实验过程中,小明发现小灯泡较暗,如果要让小灯泡正常发光,他应将滑动变阻器滑片向　　　　(选填“左”或“右”)滑动;
(3)当电压表示数为4.5 V时,电流表示数如图乙所示,为　　　　A;
(4)从表中数据可以求出,当小灯泡正常发光时电阻为　　　　Ω;
电压表示数 电流表示数
3.0 V 0.32 A
3.8 V 0.4 A
4.5 V
(5)通过计算,判断出这只小灯泡铭牌上的参数　　　　(选填“合格”或“不合格”);在这个实验中,可能会观察到小灯泡出现的现象是　　　　　　　　　　　　　(写一点即可)。
答案全解全析
基础过关全练
1.C　售货员认为微波炉很省电,是说微波炉加热食物用时很短,消耗的电能不多,所以“微波炉很省电,用它加热食品花不了多少电费”,即售货员是从电能角度说的;顾客认为微波炉属于大功率用电器,工作时电路中电流很大,空气开关会跳闸,所以认为很“费电”,是从电功率角度考虑的,顾客混淆了电能和电功率的概念。
2.D　灯L1、L2串联在同一电路里,因串联电路中电流处处相等,所以经过它们的电流相等,故A错误;灯的亮度取决于灯的实际功率,灯L1比L2暗,则L1的实际电功率小于L2的实际电功率,故D正确;由P=I2R可知,L1的电阻小于L2的电阻,由U=IR可知,L1两端的电压小于L2两端的电压,故B、C错误。故选D。
3.C　由图知道,电源是2节干电池,电源电压不变,故A错误;根据题意知道,当他用一支点燃的蜡烛加热铅笔芯时,过了一会小灯泡就亮了起来,则小灯泡的实际功率变大,电路中的电流变大了,说明温度影响导体的电阻,铅笔芯的电阻随温度的升高而变小,故C正确,B、D错误。
4.D　根据R=可知,额定电压相等时,额定功率越大的灯电阻越小。因为L1的额定功率大于L2的额定功率, 所以灯L1的电阻小于灯L2的电阻, 故A错误;两灯的电阻分别为R1=8 Ω,R2=16 Ω,其额定电流分别为I1=1 A,I2=0.5 A,为保证电路安全,串联时的最大电流为0.5 A,故两灯两端的最大电压为U=I2(R1+R2)=12 V,此时灯L1两端的电压为4 V,灯L2两端的电压为8 V,故只有灯L2能正常发光,决定灯泡亮度的是实际电功率,此时P1=2 W、P2=4 W,则P2>P1,灯L2亮,故B、C错误,D正确。
5.2 022.6　热　500
解析　电能表表盘上最后一位是小数位,故读数为2 022.6 kW·h;导体中有电流通过时会产生热量,这是电流的热效应,因此,电吹风机能吹出热风是因为电流的热效应;由图可知,表盘上标有600 r/(kW·h),表示用电器每消耗1 kW·h的电能,表盘转过600转,3 min内电能表铝盘转过15转,则用电器消耗的电能W=kW·h= kW·h=0.025 kW·h=0.025×3.6×106 J=9×104 J,此电吹风机的功率P===500 W。
能力提升全练
6.D　通过灯泡的铭牌数据可知,由P=UI可得,灯泡L1正常发光时,电流为I1===1 A,灯泡L2正常发光时,电流为I2===1 A=I1,已知标有“3 V　3 W”的灯泡L1正常发光,标有“6 V　6 W”的灯泡L2发光较暗,故两灯泡的连接方式为并联,且电源电压等于灯泡L1正常发光时两端的电压,为3 V,故电表b为电压表,测量电源电压,示数为3 V,电表a为电流表,测量灯泡L2中的电流,根据铭牌数据和欧姆定律可知,灯泡L2的电阻为R2===6 Ω,此时电流表的示数为I2'===0.5 A,故A、B错误;此时电路中的总电流I=I1+I2'=1 A+0.5 A=1.5 A,电路总功率为P总=UI=3 V×1.5 A=4.5 W,在1 min内电路消耗的电能为W总=Pt=4.5 W×1×60 s=270 J,故C错误,D正确。
7.(1)如图所示　(2)2.3　B
解析　(1)根据电路图可知,电流表串联接入电路中,电压表并联在灯泡的两端。
(2)由图丙可知,电压表的量程为0~3 V,分度值为0.1 V,示数为2.3 V,而额定电压为2.5 V,故应使小灯泡两端的电压增大,应减小滑动变阻器分得的电压,根据串联电路的分压规律知,要减小滑动变阻器连入电路中的电阻,即滑片向B端移动,直至电压表示数为2.5 V。
8.(1)3.8　(2)变小
解析　(1)小灯泡的额定电压为3.8 V,当电压表示数为3.8 V时小灯泡正常工作,此时小灯泡的功率为额定功率。(2)图甲中,电压表测小灯泡两端的电压,电流表测通过小灯泡的电流,当滑片向左滑动时,变阻器连入电路中的电阻变小,由欧姆定律可知,电路中的电流变大,由图乙可知,小灯泡两端的电压变大,电流表与电压表示数的比值将变小。
9.(1)0.85　(2)如图所示　(3)温度
解析　(1)小灯泡额定电压为2.5 V;如图乙所示,电流表接0~0.6 A量程,电流表示数为0.34 A,额定功率为P=UI=2.5 V×0.34 A=0.85 W。(2)利用描点法将各个点在坐标图中描出来,再用平滑的曲线将这些点连接起来。(3)小灯泡两端电压越高,电流越大,小灯泡的实际功率越大,温度越高,温度会影响导体的电阻,温度越高,电阻越大。
10.(1)如图所示
(2)左　(3)2.5　(4)2.2　0.528　小灯泡的亮度
(5)越大　(6)5
解析　(1)滑动变阻器与小灯泡串联,电压表与小灯泡并联,因为小灯泡的额定电压为2.5 V,所以电压表应选0~3 V的量程,滑动变阻器采用“一上一下”的原则接线。(2)为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处,由图知,滑片右侧电阻丝接入电路,所以滑片应移到左端。(3)小灯泡在额定电压下正常发光,因此闭合开关,移动滑片,当电压表的示数为2.5 V时,小灯泡正常发光。(4)因为电压表选用小量程,电压表的分度值为0.1 V,由图2可知,示数为2.2 V,小灯泡的实际功率P实=U实I实=2.2 V×0.24 A=0.528 W;探究小灯泡发光情况与电功率的关系时,需要比较小灯泡的亮度与小灯泡的电功率的关系,因此表中还需要增加记录的内容为小灯泡的亮度。(5)由表中数据可知,小灯泡两端的电压越高,通过小灯泡的电流也越大,由P=UI可知,电压和电流都增大时,电功率也增大,说明小灯泡两端的电压越大,它的实际功率越大。(6)电源由3节新干电池组成,电源电压为4.5 V,小灯泡正常发光时,电流为I=0.26 A。由串联电路的电压特点可知,定值电阻和滑动变阻器两端的总电压U'=U-U额=4.5 V-2.5 V=2 V。由欧姆定律可知,定值电阻和滑动变阻器的总电阻R'==≈7.7 Ω<10 Ω。因此定值电阻R0应选5 Ω的,此时定值电阻R0两端的电压U0=IR0=0.26 A×5 Ω=1.3 V,故R0=5 Ω能满足测量要求。
素养探究全练
11.(1)C　(2)左　(3)0.44　(4)9.5　(5)不合格　小灯泡发光较亮
解析　(1)检查电流表和电压表的示数,若电流表和电压表都无示数,则可能是电路中除小灯泡外的某处发生断路;若电流表无示数而电压表有示数,则可能是小灯泡灯丝断了;若电流表有示数而电压表无示数,则可能是小灯泡处发生了短路,所以,通过检查电流表和电压表可以一次性解析多项问题,故C符合题意;而其他检查事项正常,若小灯泡仍然不亮,则有可能是小灯泡处短路、断路,或者其他地方发生断路,不能解析多项问题,故A、B、D不符合题意,故选C。(2)小灯泡较暗,是因为小灯泡两端的电压过小,根据串联电路的分压规律可知,此时应将滑动变阻器滑片向左移动,减小滑动变阻器两端的电压,使小灯泡两端电压增大到额定电压,小灯泡即可正常发光。(3)图乙中,电流表选择了0~0.6 A的量程,分度值为0.02 A,读数为0.44 A。(4)当小灯泡正常发光时,两端电压U=3.8 V,电流 I=0.4 A,则小灯泡的电阻R===9.5 Ω。(5)由表中数据可知,小灯泡的额定功率P=UI=3.8 V×0.4 A=1.52 W>1.15 W,这个数值与小灯泡铭牌上的参数不相符,说明小灯泡铭牌上的参数不合格;由于计算得出的电功率大于小灯泡铭牌上的数据,因此在这个实验中,可能会观察到小灯泡发光比正常发光要亮。第3章　能量的转化与守恒
第6节　电能
第3课时　电功和电功率的计算
基础过关全练
1.(2023浙江余姚姚北实验学校月考)甲、乙两个电热器的电阻之比为5∶4,通电相同时间产生的热量之比为5∶1,则甲、乙中的电流之比为(　　)
A.4∶1　　B.1∶4　　C.2∶1　　D.1∶2
2.(2022甘肃兰州中考)现有“6 V　3 W”和“12 V
6 W”字样的甲、乙两只灯泡,不考虑灯丝电阻的变化,下列说法正确的是 (　　)
A.通电时间相同时,甲灯泡消耗的电能一定比乙灯泡少
B.通电时间相同时,电流通过乙灯泡做功一定比甲灯泡快
C.两只灯泡串联工作时,甲灯泡产生的热量一定比乙灯泡少
D.两只灯泡并联工作时,干路中允许通过的最大电流为1 A
3.(2022黑龙江哈尔滨中考)如图所示,是小灯泡L和电阻R的电流与电压关系的图像。下列说法正确的是 (　　)
A.电阻R的电阻值是10 Ω
B.当通过L的电流是0.2 A的时候,其消耗的电功率是0.8 W
C.仅把L、R并联在电压是2 V的电路中,干路中的电流是0.4 A
D.仅把L、R串联在电路中,当电流是0.2 A时,它们两端总电压是4 V
4.(2021浙江衢州中考)绿色生态理念要求人们注重环保节能。如图是额定功率为5 W的LED灯与60 W的白炽灯,LED灯直接把电转化为光,白炽灯由灯丝通电加热发光,正常工作时,它们亮度相同。
(1)使用　　　　灯照明更符合绿色生态理念。
(2)两灯都正常工作时,相等时间内通过LED灯和白炽灯的电流所做的功之比为　　　　。
5.(2022浙江宁波中考)盛夏,室外温度达36 ℃,小宁将客厅空调的设定温度设置为28 ℃,发现空调正常工作时的工作周期:工作10 min后会停止工作,5 min后再重新工作……周而复始。从该空调铭牌上获悉,空调的制冷额定功率为2 000 W。
(1)空调正常工作时,一个工作周期内消耗的电能为　　　　J。
(2)为了节能减排,小宁家换上了隔热保温性能更好的门窗。在工作电压、室外温度、空调的设定温度等条件均相同的情况下,空调新的一个工作周期内,工作时间会　　(选填“大于”“等于”或“小于”)10 min。
能力提升全练
6.(2022山东枣庄中考,25,★★★)如图甲所示,电源电压恒定不变,定值电阻R1的阻值为10 Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为50 Ω。开关闭合后,当滑动变阻器的滑片P移到某一位置时,电压表V1的示数如图乙所示,此时R2的功率为0.8 W。则电流表的示数为　　　　A,电源电压为　　　　V。
　　　　 　甲　　　　　　　　　　乙
7.(2022黑龙江哈尔滨中考,28改编,★★☆)为响应国家“全民健身计划”,提高身体素质,小明家购买了一台跑步机,其主要参数如表所示,请回答下列问题:
型号 ****
额定电压 220 V
额定电流 10 A
最大承载 150 kg
(1)小明在跑步机上以3 m/s的速度锻炼,请计算他以该速度在地面上运动10 min通过的路程。
(2)请根据表中信息求出这台跑步机的额定功率。
(3)请计算这台跑步机正常工作10 min消耗的电能。
8.(2022 江西中考,16,★★☆)如图所示,已知电源电压恒为8 V,小灯泡上标有“6 V　3 W”。
(1)求小灯泡正常发光时的电流和电阻;
(2)闭合开关S,移动滑片P,使小灯泡正常发光,求此时滑动变阻器连入电路中的电阻和电路消耗的总功率。
9.(2021浙江杭州中考,33,★★☆)如图电路中,电源电压恒为4.5 V,灯泡规格是“3 V　0.75 W”。
(1)灯泡正常工作时,电压表V1、V2示数分别为多少 滑动变阻器接入的电阻为多少
(2)灯泡正常工作4分钟,整个电路消耗的电能是多少
10.(2022广东深圳中考,18,★★☆)小明设计了如图甲的模拟智能测温报警电路:电源电压调为12 V,报警器(电阻不计)通过的电流超过10 mA时就会报警,热敏电阻RT其阻值随温度T的变化关系如图乙所示。要求:当所测温度达到或超过37.3 ℃时,系统报警。
(1)计算R0。
(2)38 ℃时电流约为多少
(3)36 ℃到40 ℃过程中,电路最大总功率。
　　　甲　　　　　　　　　　乙
素养探究全练
11.【学科素养·科学实践】小科开展了课外探究活动:串联电路中,滑动变阻器的电功率与其接入电路电阻的关系。
【建立猜想】猜想1:滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大而增大;
猜想2:滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大而减小;
猜想3:滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大先增大后减小。
【进行实验】将5欧的定值电阻R0、“10 Ω　3 A”的滑动变阻器R、电压恒为15伏的电源、数字电流表、数字电压表、开关和若干导线按如图甲所示电路图连接。
甲
(1)图甲中电压表测　　　两端的电压;
(2)实验中,将滑动变阻器滑片向　　(选填“左”或“右”)移动,电流表示数变小;
(3)实验中,R分别取0欧、1欧……10欧接入电路,观察记录并处理数据,得到如表数据。请将表中缺失的数据补充完整:
R阻值/欧 电流/安 电压/伏 电功率/瓦
0 3.00 0.00 0.00
1 2.50 2.50 6.25
2 2.14 4.28 9.16
3 1.88 5.64 10.60
4 1.67 6.68 11.16
5 1.50 7.50 　　　
6 1.36 8.16 11.10
7 1.24 8.68 10.76
8 1.14 9.12 10.40
9 1.06 9.54 10.11
10 1.00 10.00 10.00
【得出结论】根据实验数据,作出滑动变阻器的电功率随其接入电路电阻变化的曲线(如图乙),小科得出结论:猜想3成立,且当R=R0时,滑动变阻器的电功率最大。
乙
【交流评价】小科只通过上述探究得出实验结论可靠吗 并说明理由:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
12.【学科素养·科学思维】如图所示,电源电压为18 V,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,电流表量程为“0~0.6 A”,电压表量程为“0~15 V”。闭合开关S,移动滑片,当滑片移至滑动变阻器中点时,电流表的示数为0.36 A,电压表的示数为3.6 V。
(1)求R0的阻值;
(2)求滑动变阻器的最大阻值;
(3)在保证电路安全的情况下,电路消耗的最大功率为P1;将电压表改接在R两端,电路消耗的最小功率为P2。求P1∶P2。
答案全解全析
基础过关全练
1.C　由题意可知,R甲∶R乙=5∶4,产生的热量之比Q甲∶Q乙=5∶1,通电时间之比t甲∶t乙=1∶1,由Q=I2Rt可得通过甲、乙两个电热器的电流之比I甲∶I乙=∶=∶=1∶=2∶1,故C正确,A、B、D错误。
2.C　“6 V　3 W”和“12 V　6 W”分别是甲、乙两灯的额定电压和额定功率。由于两灯泡是否正常工作未知,因此两灯泡的实际功率大小未知,由W=Pt知,无法判断两灯泡在相同时间内消耗电能的多少,故A错误;由于两灯泡的实际功率未知,而电功率是表示电流做功快慢的物理量,因此电流通过两灯泡做功的快慢无法确定,故B错误;由P=可得,R甲===12 Ω,R乙===24 Ω,由串联电路的电流特点知,两只灯泡串联工作时,通过的电流相等,由Q=I2Rt知,相等时间里甲灯泡产生的热量小于乙灯泡,故C正确;甲的额定电压小于乙的额定电压,由并联电路的电压规律知,甲灯泡和乙灯泡并联时,电源电压最大为U=U实乙=U额甲=6 V,由并联电路的电流规律和欧姆定律可得,干路中允许通过的最大电流I=I甲+I乙=+=+=0.75 A,故D错误。故选C。
3.C　由图可知,电阻R中的电流与电阻R两端的电压成正比,即R是一个定值电阻,电阻值R===20 Ω,A错误;由图可知,当通过L的电流是0.2 A时,其两端的电压为1 V,则其消耗的电功率是P实=U实I实=1 V×0.2 A=0.2 W,B错误;仅把L、R并联在电压是2 V的电路中,根据并联电路的电压特点可知,L、R两端的电压均为2 V,由图可知,通过L、R的电流分别为0.3 A、0.1 A,根据并联电路的电流特点,干路电流为I干=IL+IR=0.3 A+0.1 A=0.4 A,C正确;仅把L、R串联在电路中,根据串联电路的特点和图像可知,当电流是0.2 A时,L、R两端的电压分别为1 V、4 V,根据串联电路的电压特点可知,它们两端的总电压U总=UL+UR=1 V+4 V=5 V,D错误。故选C。
4.(1)LED　(2)1∶12
解析　(1)正常工作时,亮度相同,但LED灯的功率小,相同时间内消耗的电能少,更符合绿色生态理念;(2)正常工作时, LED灯的功率为P1=5 W,白炽灯的功率为P2=60 W,由P=W/t得,相等时间内通过LED灯和白炽灯的电流所做的功之比为====。
5.(1)1.2×106　(2)小于
解析　(1)由题知,空调正常工作时一个工作周期内工作10 min。因此,一个工作周期内消耗的电能W=Pt=2 000 W×10×60 s=1.2×106 J。(2)小宁家换上了隔热保温性能更好的门窗,那么外界会向室内传递较少的热量,在工作电压、室外温度、空调的设定温度等条件均相同的情况下,室内温度会降低得更快,即空调新的一个工作周期内,工作时间会小于10min。
能力提升全练
6.0.4　6
解析　闭合开关,定值电阻R1、滑动变阻器R2串联接入电路,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压,电流表测通过电路的电流。因电压表的量程未知,故需分类讨论。若电压表V1的示数为0.8 V,由欧姆定律可得通过电路的电流I===0.08 A,R2两端的电压U2===10 V,R2接入电路的阻值R2===125 Ω>50 Ω,故不可行;若电压表V1的示数为4 V,由欧姆定律可得,此时通过电路的电流I'===0.4 A,R2两端的电压U2'===2 V,滑动变阻器接入电路的阻值R2'===5 Ω<50 Ω,故可行。串联电路总电压等于各部分电压之和,所以电源电压U'=U1'+U2'=4 V+2 V=6 V。
7.(1)1 800 m　(2)2 200 W　(3)1.32×106 J
解析　(1)小明在地面上运动的路程为s=vt=3 m/s×10 min=3 m/s×10×60 s=1 800 m。(2)由表可知,额定电压是220 V,额定电流为10 A,则这台跑步机的额定功率为P=UI=220 V×10 A=2 200 W。(3)这台跑步机正常工作10 min消耗的电能为W=Pt=2 200 W×10×60 s=1.32×106 J。
8.(1)0.5 A　12 Ω　(2)4 Ω　4 W
解析　(1)由P=UI可知,小灯泡正常发光时的电流IL=I额===0.5 A,由欧姆定律可知,小灯泡正常发光时的电阻RL===12 Ω。
(2)由电路图可知,小灯泡和滑动变阻器串联,电压表测小灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流,由欧姆定律可知,小灯泡正常发光时电路中的总电阻R===16 Ω,由串联电路的电阻特点可知,此时滑动变阻器连入电路中的电阻R滑=R-RL=16 Ω-12 Ω=4 Ω,电路消耗的总功率P=UIL=8 V×0.5 A=4 W。
9.(1)3 V　1.5 V　6 Ω　(2)270 J
解析　(1)由题意知,U1=3 V,U2=U-U1=4.5 V-3 V=1.5 V,
灯泡正常工作时电路中的电流I===0.25 A,
滑动变阻器接入电路的电阻R滑===6 Ω。
(2)W=UIt=4.5 V×0.25 A×4×60 s=270 J。
10.(1)800 Ω　(2)0.011 A　(3)0.144 W
解析　(1)如图甲,两个电阻串联,当所测温度达到或超过37.3 ℃时,系统报警,此时电路中的电流为10 mA,由图乙可知,此时热敏电阻RT的阻值为400 Ω,热敏电阻RT两端的电压为UT=IRT=0.01 A×400 Ω=4 V,电阻R0两端的电压为U0=U-UT=12 V-4 V=8 V,R0的阻值为R0===800 Ω;(2)由图乙可知,38 ℃时热敏电阻RT的阻值为300 Ω,则电路中的电流为I'==≈0.011 A;(3)由图乙可知,36 ℃到40 ℃过程中,热敏电阻RT的阻值随温度升高而变小,当温度为40 ℃时,阻值最小,为200 Ω,此时电路中的电功率最大,为Pmax===0.144 W。
素养探究全练
11.(1)滑动变阻器(或R)　(2)右　(3)11.25
【交流评价】见解析
解析　(1)根据图甲可知,电压表与滑动变阻器并联,所以电压表测滑动变阻器两端的电压。(2)电流表的示数变小,根据“电压一定时,通过的电流与电阻成反比关系”可知,滑动变阻器接入电路的阻值变大。根据图甲可知,应将滑片向右移动。(3)表中缺失的数据为P=UI=7.50 V×1.50 A=11.25 W。【交流评价】小科只通过上述探究得出实验结论不可靠,理由:没有换用不同的R0或滑动变阻器,进行多次实验,无法得出普遍规律。
12.(1)10 Ω　(2)80 Ω　(3)2∶1
解析　由电路图可知,R0与R串联,电压表测R0两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)闭合开关S,移动滑片至中点时,电流表的示数为0.36 A,电压表的示数为3.6 V,所以R0的阻值R0===10 Ω。
(2)当滑片移至滑动变阻器中点时,滑动变阻器R两端的电压UR=U-U0=18 V-3.6 V=14.4 V,此时滑动变阻器接入电路的阻值R===40 Ω,滑动变阻器的最大阻值R总=2R=2×40 Ω=80 Ω。
(3)由于电流表量程为“0~0.6 A”,因此电路中的最大电流为0.6 A,此时R0两端的电压=I大R0=0.6 A×10 Ω=6 V<15 V,所以电压表安全。此时电路消耗的最大功率P1=UI大=18 V×0.6 A=10.8 W;将电压表改接在R两端,若滑动变阻器全部接入电路,根据串联分压规律可知,滑动变阻器两端的电压U滑=×18 V=16 V>15 V,所以滑动变阻器不能全部接入电路。当电压表示数达到15 V时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,电路中的电流最小,最小电流I小===0.3 A,此时电路消耗的最小功率P2=UI小=18 V×0.3 A=5.4 W,所以P1∶P2=10.8 W∶5.4 W=2∶1。第3章　能量的转化与守恒
第6节　电能
第4课时　常用电热器
基础过关全练
1.下列四种用电器中,利用电流的热效应工作的是　　 (　　)
A.电冰箱　　B.电视机
C.电脑　　D.电热水壶
2.(2022浙江杭州拱墅期末)小乐认为电流通过导体时产生的热量可能与通过导体的电流、导体电阻和通电时间有关。她用如图所示的实验装置进行探究,接入的三根电阻丝规格相同(阻值为5 Ω);两个相同的空气盒各自连接一个相同的U形管,两U形管中装有同种液体并封闭等量的空气,且两U形管内的各液面相平。则该实验 (　　)
A.通电后能观察到管②中的液面比管①中的液面升得快
B.可探究导体产生的热量与导体电阻的关系
C.无法探究导体产生的热量与通电时间的关系
D.运用了控制变量法和转换法
3.小金用如图所示的电路探究电流产生的热量与哪些因素有关,他将电热丝R1、R2涂上一种红色温变油墨,当温度达到80 ℃时,该油墨会变成无色,以下选项错误的是 (　　)
A.通电后油墨升温是由于电流的热效应
B.R1、R2应选择同种材料制成的阻值不同的电阻
C.若要使变色时间提前,应将滑动变阻器滑片P往右移
D.该实验可探究电流产生的热量与通电时间的关系
4.(2022浙江温州芙蓉中学教育集团检测)如图实验装置可以用于探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关。实验装置中,将两根阻值不等的电阻丝R1(5 Ω)、R2(10 Ω)串联后分别放入两个透明容器中,两个容器各连接一个U形管,两U形管装有等量的同种液体并封闭等量的空气,通电前,两U形管内的各液面相平,通电后,通过R1、R2的电流分别为I1、I 2,通电一段时间后,比较液面的高低,则 (　　)
A.I1=I2, A管中的液面较高
B.I1=I2, A管中的液面较低
C.I1>I2, A管中的液面较高
D.I1能力提升全练
5.【学科素养 ·态度责任】(2022广东深圳中考,10,★★☆)(多选)某爱心团队去养老院送电暖器,电暖器有低、中、高三挡,已知R1=55 Ω,R2=44 Ω,以下说法正确的是 (　　)
品牌 型号 ****
额定电压 220 V 挡位 3挡
额定功率 低温 880 W 中温 1 100 W 高温 1 980 W
A.使用“低温挡”只需闭合S2
B.使用“高温挡”要闭合S1、S2
C.闭合S1、S2时,通过R1、R2的电流之比为5∶4
D.中温挡正常工作1分钟,产生的热量为6.6×104 J
6.(2021浙江台州中考,21,★☆☆)某电热器的简化电路如图所示,可通过转动旋钮开关实现加热和保温功能。该电热器额定电压为220伏,R1=2 000欧,R2=484欧。
(1)开关转至ac位置时,电阻R1和R2的连接方式是　　　　。
(2)开关转至bd位置时,该电热器可实现　　　　功能,它的额定功率是　　　　瓦。
7.(2023浙江余姚姚北实验学校月考,33,★★☆)电热桌垫在冬天很受欢迎(如图甲所示)。某校综合实践活动小组的同学探究了它的工作原理,查看说明书后发现:该电热桌垫由8伏电源供电,发热部分由R1和R2组成,调温挡有关、低温、高温三挡,已知乙、丙两图中R1均为6欧,R2均为2欧。
甲
　　　　　乙　　　　　　　　　　丙
(1)按如图乙的电路,当S1闭合、S2断开时,电热桌垫处于　　　　(选填“关”“低温”或“高温”)挡。
(2)图乙中该电热桌垫消耗的最大功率是多少瓦
(3)若该电热桌垫实际电路如图丙,现电热桌垫处于高温挡,则开关S1　　,S2　　。(两空均选填“断开”或“闭合”)
(4)图丙中当电热桌垫处于低温挡时,求10分钟内产生的热量是多少焦 (不考虑温度的变化对电阻的影响)
8.(2022山西中考,42,★★☆)善于动手动脑的小明研究了汽车座椅加热原理后,计划自制具有加热和保温两挡功能且方便携带的加热坐垫送给爷爷。他在网上购买了电压为5 V的电源,两个阻值为2.5 Ω的加热电阻片,若干导线和开关。
(1)请你帮助小明设计电路,并画在虚线框内;
(2)求自制加热坐垫的加热和保温功率。
9.(2022浙江绍兴中考,32,★★☆)图甲是某款电火锅,其内部简化电路如图乙所示,S1是旋钮开关,S2是温控开关(当锅体温度达到设定值时自动断开,当锅体温度低于一定值时自动闭合),R是指示灯的分压电阻,不起到加热作用。发热管内部结构如图丙所示,滑片转动时只能与滑动触头接触,0挡为断开状态,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ挡是不同功率的挡位,电热丝被均分为四段接入电路,其他元件的电阻均忽略不计。
甲
乙
丙
(1)S1从0挡转到Ⅰ挡开始工作,温控开关S2的状态是　　　　(选填“断开”或“闭合”)。
(2)加热时,锅内水温逐渐升高,其中改变水的内能的方式是　　　　(选填“做功”或“热传递”)。
(3)图丙中,滑片顺时针转动,发热管的加热功率增大,IV挡时功率最大。则接线柱a、b、c中连入电路的应该是　　　　。
(4)已知电火锅IV挡加热功率为1 000瓦。若电火锅在Ⅲ挡工作5分钟,求发热管消耗的电能。
10.(2021浙江丽水中考,33,★★☆)智能家居带给我们健康、舒适的生活,如智能马桶(图甲)。某品牌智能马桶座圈的简易加热电路如图乙所示,电阻R1和R2是阻值恒定的电热丝,单刀双掷开关S2可接a或b,再通过开关S1的通断,实现“高、中、低”三种温挡的调节,其中低温挡的功率为20瓦,电阻R2为1 210欧。
　　　　甲　　　　　　　　　乙
(1)座圈加热时,把电能转化为　　　　能;
(2)当开关S1闭合、S2接a时,该座圈的电路相当于下列选项中的　　　　;
　　　　 A　　　　　　　　　　　B
C
(3)1千瓦时的电能可供该座圈低温挡工作多少小时
(4)该座圈处于中温挡工作时的电功率为多少
素养探究全练
11.【学科素养 ·科学思维】(2022浙江金华中考)图甲为市面上的某款电热毛巾架,额定电压220 V,简化的工作电路如图乙,该毛巾架通过智能系统实现加热、保温挡自动切换,图丙为该毛巾架在正常工作30分钟内功率的变化情况。完成下列问题:
(1)加热状态下,毛巾架正常工作时的电流为多大
(2)分析计算图乙电路中定值电阻R0、R1的阻值各为多少欧
(3)毛巾架正常工作30分钟总共消耗多少电能
甲
　　　　乙　　　　　　　　　　　丙
12.【学科素养 ·科学观念】(2021浙江绍兴中考)材料:爷爷家的电饭锅不能做饭了,小敏检查发现:电源插头处有烧焦的痕迹。奶奶埋怨爷爷:“每次做完饭都让你把插头从插座上拔下来,而你从电饭锅连接口拔出就算完事,插头总在插座上插着。看,烧坏了吧! ”
爷爷辩解道:“插头不是在做完饭后烧坏的,从锅上拔出后就没电了! ”
奶奶:“没电 没电你摸摸,不电死你才怪!” ……
思考:爷爷说的“没电” 奶奶认为的“有电” 插头烧焦的原因可能是……
结合你所掌握的科学知识,请给爷爷和奶奶一个合理的解释以及安全用电的建议。
答案全解全析
基础过关全练
1.D　电冰箱工作时,主要将电能转化为机械能;电视机、电脑工作时,主要将电能转化为光能和声能;电热水壶工作时,主要将电能转化为内能,是利用电流的热效应工作的,故D正确。
2.D　B容器中的5 Ω电阻丝与容器外等值的电阻并联后与A容器中的5 Ω电阻丝串联,根据串、并联电路的电流规律可知,通过B容器中电阻丝的电流小于通过A容器中电阻丝的电流,两容器中电阻丝的通电时间相同,根据控制变量法可知探究的是电流通过导体产生的热量与通过导体的电流的关系,故B错误;根据焦耳定律Q=I2Rt可知通电后A中电阻丝产生的热量大于B中电阻丝产生的热量,所以能观察到管①中的液面比管②中的液面升得更快,故A错误;控制通过A中电阻丝的电流不变,改变通电时间,比较U形管液面的高度差,可探究导体产生的热量与通电时间的关系,故C错误;容器中电阻丝产生的热量多少是通过与容器相连的U形管液面的高度差来反映的,用到了转换法;电流通过导体产生的热量与导体的电阻、通过导体的电流和通电时间有关,研究某个因素时需控制其他因素不变,所以用到了控制变量法,故D正确。
3.C　油墨升温是由于电流的热效应,故A不符合题意;实验装置中,两电阻串联,通过R1、R2的电流和通电时间相同,电阻不同,该实验可探究电流产生的热量与电阻的关系,故B不符合题意;将滑动变阻器滑片P向右移动,会使电路中电流变小,根据Q=I2Rt,产生热量不变,变色时间延迟,故C符合题意;通电后控制其他条件不变,通过观察变色的时间可分析电流产生的热量与通电时间的关系,D不符合题意。故选C。
4.B　由图可知,两电阻丝串联,根据串联电路各处电流都相等的特点可知,通过它们的电流相等,即I1=I2。根据焦耳定律Q=I2Rt可知,因为R1能力提升全练
5.BD　根据P=可知,当电压一定时,R最大时,P最小,为低温挡,R最小时,P最大,为高温挡。由电路图可知,S1、S2同时闭合时,R1、R2并联,电阻最小,电功率最大,为高温挡;由于R1>R2,因此只闭合S1时,电阻最大,电功率最小,为低温挡;只闭合S2时,为中温挡,故A错误,B正确。当开关都闭合时,R1与R2并联,由并联分流可知通过R1、R2的电流之比为===,故C错误。中温挡正常工作1分钟,产生的热量为Q=W=Pt=1 100 W×60 s=6.6×104 J,故D正确。故选B、D。
6.(1)串联　(2)加热　100
解析　(1)开关转至ac位置时,电流经过R1和R2 ,它们首尾相连,为串联电路。(2)开关转至bd位置时,只有电阻R2工作,此时总电阻为R2。根据公式P=可知,因为R串>R2, 所以总功率P串7.(1)低温　(2)32 W　(3)闭合　闭合
(4)6 400 J
解析　(1)在如图乙的电路中,当S1闭合、S2断开时,两电阻串联,根据串联后的总电阻大于任一电阻和P=UI=可知,此时电热桌垫处在低温挡。(2)图乙中,当两开关都闭合时,电路中只有R2,此时电路的功率最大,P大===32 W。(3)根据并联后的总电阻小于任一个电阻,两电阻并联时,电路的总电阻最小,功率最大,故开关S1闭合,S2闭合。(4)图丙中,只闭合S1时,电路中只有R1工作,为低温挡,10分钟内产生的热量Q=W=t=×10×60 s=6 400 J。
8.解析　解法一:(1)由P=UI=可知,当电源电压一定时,电路电阻越大,功率越小,因此可以将两个加热电阻片串联,在其中的一个加热电阻片两端并联一个开关,如图所示:
(2)当开关S、S1都闭合,电路中只有一个加热电阻片工作,处于加热挡,由I=、P=UI得,加热坐垫的加热功率P加===10 W,
当开关S闭合、S1断开,电路中两电阻片串联,处于保温挡,加热坐垫的保温功率
P保====5 W。
解法二:(1)由P=UI=可知,当电源电压一定时,电路电阻越大,功率越小,因此可以将两加热电阻片并联,将其中的一个加热电阻片与一个开关串联,如图所示:
(2)当开关S闭合、S1断开,电路中只有一个加热电阻片,处于保温挡,由P=得,加热坐垫的保温功率P保===10 W,
当开关S、S1都闭合,电路中两加热电阻片并联,处于加热挡,加热坐垫的加热功率P加= P1+ P2=+=2 P保=2×10 W=20 W。
9.(1)闭合　(2)热传递　(3)b、c　(4)1.5×105 J
解析　(1)根据题意知道,S2是温控开关,即当锅体温度达到设定值时自动断开,当锅体温度低于一定值时自动闭合,所以,S1从0挡转到Ⅰ挡开始工作,温控开关S2的状态应是闭合的。(2)锅中水的温度升高,水吸收了热量,是通过热传递的方式增加了水的内能。(3)根据题意知道,滑片顺时针转动,发热管的加热功率增大,且IV挡时功率最大,由P=可知,此时接入电路的电阻最小,由图丙知,滑片与b连接,当接线柱b、c连入电路时,满足要求。(4)由于电热丝被均分为四段接入电路,由图丙知道,Ⅲ挡电阻丝的长度是IV挡的2倍,由P=知道,电火锅IV挡接入电路的电阻R===48.4 Ω,所以Ⅲ挡时,连入电路的电阻为96.8欧,此时功率P'===500 W,电火锅在Ⅲ挡工作5分钟,发热管消耗的电能W=P't=500 W×300 s=1.5×105 J。
10.(1)内　(2)C　(3)50 h　(4)40 W
解析　(1)座圈加热时,把电能转化为内能;
(2)当开关S1闭合、S2接a时, 如解析图所示,两电阻并联,则该座圈的电路相当于C图所示电路;
(3)P低=20 W=0.02 kW,
t===50 h;
(4)低温挡时,R1和R2串联,
R总===2 420 Ω,
R1=R总-R2=2 420 Ω-1 210 Ω=1 210 Ω,
中温挡时,电路中只有电阻R1工作,
P中===40 W。
素养探究全练
11.(1)2 A　(2)110 Ω　495 Ω　(3)0.1 kW·h(或3.6×105 J)
解析　(1)由图丙可知,加热状态下电热毛巾架的电功率为440 W,则通过电热毛巾架的电流I===2 A。(2)由电路图可知,开关S和S1闭合时,电路为R0的简单电路,电热毛巾架处于加热状态,根据P=可得,R0的阻值R0===110 Ω。当开关S闭合、S1断开时,R1与R0串联,电热毛巾架处于保温状态,此时电路的总电阻R===605 Ω。因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以R1=R-R0=605 Ω-110 Ω=495 Ω。(3)该电热毛巾架正常工作30分钟消耗的电能W=P加热t加热+P保温t保温=440 W×10×60 s+80 W×(30-10)×60 s=3.6×105 J=0.1 kW·h。
12.解析　爷爷和奶奶的说法都正确,只是角度不同,爷爷说的“没电”是指电饭锅连接口处电路断开,没有构成回路,所以没有电流;奶奶认为的“有电”是指有电压,当用手指触摸插头,可能导致火线中电流经过人体流入大地,从而触电。插座烧焦可能是插头处短路、线路老化、电流过大等导致的。安全用电建议:①将插头插入插座时,手不要接触金属插脚;②防止绝缘层老化或破损;③不要用潮湿的手触摸用电器、插座和普通开关;④用电器使用后要及时拔下插头;⑤定期检查用电器和线路等。第3章　能量的转化与守恒
第6节　电能
第1课时　电能和电功
基础过关全练
1.(2022浙江温州英才学校检测)如图是电能表上的一些信息,请选出与科学意义不相符的是(　　)
A.kW·h表示电能表上的数字以千瓦时为单位
B.512.8表示该月该电能表消耗的电功率为512.8 kW·h
C.600 r/(kW·h)表示电路每消耗1千瓦时的电能,电能表的转盘转过600转
D.10(20)A表示该电能表的额定电流为10 A,短时间内允许通过的最大电流为20 A
2.(2022浙江温州英才学校检测)下列有关电功、电功率、电能和热量的说法中正确的是 (　　)
A.电流通过一段电路做的功越多,这段电路消耗的热量就一定越多
B.电流通过一段电路做的功越多,这段电路产生的电能就一定越多
C.电流通过一段电路做的功越多,电流做功的功率就一定越大
D.纯电阻用电器两端的电压一定,电阻越小的用电器消耗的电功率就越大
3.(2022浙江宁波鄞州期末)小宁家上次查看电能表时的示数如图甲所示,本次查看时电能表读数如图乙所示,则下列说法正确的是 (　　)
　　　　 甲　　　　　　　　乙
A.电能表测量的是电路中消耗电能的多少
B.小宁家在这段时间内消耗的电能为903 kW·h
C.“10 A”表示该电能表允许通过的最小电流为10 A
D.“220 V”表示该电能表两端允许加的最小电压为220 V
4.(2023浙江余姚姚北实验学校月考)某日,物业工作人员来小明家收电费,小明观察电能表的情况如图所示。然后从笔记本上查出上月的记录为1 858.5 kW·h。
(1)若按0.5元/(kW·h)计费,小明家本月应缴电费　　　元;
(2)让“220 V　40 W”的灯泡正常工作5 min,可使这个电表转　　　圈。
能力提升全练
5.(2022浙江温州联盟模拟,14,★☆☆)将如图甲所示的电热水瓶接入家庭电路中单独工作时,观察到电能表(如图乙)的转盘转6转用时1 min。下列关于电能表和电热水瓶的说法正确的是(　　)
　　　　　甲　　　　　　　乙
A.电能表应接在空气开关和用电器之间
B.该电能表所在的家庭电路的总功率不能超过2 200 W
C.电热水瓶的实际功率是600 W
D.若电热水瓶的指示灯损坏,它的发热电阻还能工作,说明它们之间是串联的
6.(2023浙江宁波文峰学校月考,17,★★☆)某城市实施电网改造后,换用了脉冲式电能表。有一个脉冲式电能表表盘上标有“600 imp/(kW·h)”“220 V　10 A”等信息,说明该电能表指示灯每闪烁600次,电路中消耗的电能是 1 kW·h。某同学家接入一盏“220 V　40 W”的电灯,使其单独工作2 h,则该电灯消耗的电能是　　　　J,指示灯闪烁了　　　　次。
7.(2022河南中考,5,★★☆)在如图所示的电路中,电源电压不变,电阻R2的阻值为20 Ω。闭合开关S,两电流表的示数分别为0.5 A和0.2 A,则电源电压为　　　V,电阻R1的阻值为　　　Ω。通电1 min,该电路消耗的总电能为　　　　J。
8.(2022浙江杭州拱墅锦绣育才教育集团三模,25,★★☆)如图甲所示是小金家的部分家庭电路的电路图,小金在家用台灯L2学习时,突然台灯L2的灯丝断了,而屋内的照明灯L1依然正常发光。小金用测电笔检测插座c、d两孔时发现,d孔能使测电笔的氖管发光,c孔不能使测电笔的氖管发光,则A、B两根进户线中　　　　　(选填“A”或“B”)是火线;若小金将屋内的照明灯L1的开关S1断开,用测电笔检测灯L1两端的a、b两点,会发现　　　(选填“a”“b”或“都”)能使测电笔的氖管发光,这样连接的电路是　　　(选填“安全”或“危险”)的。他家的电能表的铭牌如图乙所示,现只将某用电器单独接在该电路上工作20 min,电能表转盘转了300圈,则该用电器在上述时间内消耗的电能为　　　kW·h。
　　　　　甲　　　　　　　　　乙
素养探究全练
9.【学科素养·态度责任】(2022河南中考)九一班开展“节约一度电”主题活动。请你和他们一起,完成以下活动内容。
(1)某型号洗衣机的洗涤功率为250 W,完成一次洗涤的时间为30 min,则一度电可供该洗衣机完成几次洗涤
(2)若自来水的温度为15 ℃,某电热水器的电加热效率为84%,则一度电可使该电热水器将多少千克的自来水加热至45 ℃
[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)请写出一条节约用电的建议,并用所学的物理知识加以解释。
答案全解全析
基础过关全练
1.B　电能表上数字的单位是千瓦时(kW·h),A不符合题意;电能表测量的是一段时间内用电器消耗电能的多少,而非电功率,B符合题意;600 r/(kW·h)表示接在这个电路上的用电器,每消耗1千瓦时的电能,电能表的转盘转过600转,C不符合题意;10(20) A表示该电能表的额定电流为10 A,短时间内允许通过的最大电流为20 A,D不符合题意。故选B。
2.D　电流通过电路做功的过程中,消耗电能,产生热量并转化为其他形式的能,故A、B错误。根据P=可知,由于不确定做功时间的长短,仅凭做功的多少无法确定电功率大小,故C错误。根据P= 可知,纯电阻用电器两端的电压一定时,电阻越小的用电器,消耗的电功率就越大,故D正确。
3.A　电能表是测量用电器消耗电能多少的仪表,故A正确;小宁家在这段时间内消耗的电能W=8 633.5 kW·h-8 543.2 kW·h=90.3 kW·h,故B错误;“10 A”表示该电能表允许通过的最大电流为10 A,故C错误;“220 V”表示该电能表适用于电压为220 V的电路,故D错误。
4.(1)58　(2)10
解析　(1)小明家本月消耗的电能W=1 974.5 kW·h-1 858.5 kW·h=116 kW·h;小明家本月应缴电费116 kW·h×0.5元/(kW·h)=58元;(2)“220 V　40 W”的灯泡正常工作5 min消耗的电能W1=Pt=0.04 kW× h= kW·h,所以电能表的转盘转动圈数为n=3 000 r/(kW·h)× kW·h=10 r。
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5.C　电能表是用来测量电路中用电器消耗电能多少的仪表,应接在空气开关之前,故A错误;由表盘信息可知,电能表短时间内允许通过的最大电流为20 A,工作电压为220 V,该电能表所在的家庭电路的最大总电功率P=UI=220 V×20 A=4 400 W,故B错误;600 r/(kW·h)表示每消耗1 kW·h的电能,电能表转盘转600转,则转盘转6转消耗的电能W= kW·h=0.01 kW·h,实际功率P实===0.6 kW=600 W,故C正确;若电热水瓶的指示灯损坏,它的发热电阻还能工作,说明它们之间互不影响,是并联的,故D错误。故选C。
6.2.88×105　48
解析　电灯的功率P=40 W=0.04 kW,电灯单独工作2 h消耗的电能W=Pt=0.04 kW×2 h=0.08 kW·h=0.08×3.6×106 J=2.88×105 J;指示灯闪烁了n=600 imp/(kW·h)×0.08 kW·h=48 imp。
7.6　30　180
解析　由电路图可知,闭合开关S,电阻R1、R2并联,电流表A、A1分别测干路电流和R1所在支路中的电流。因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以电流表A的示数为0.5 A,即干路中的电流为0.5 A,电流表A1的示数为0.2 A,即通过电阻R1的电流为0.2 A,则通过电阻R2的电流为I2=I-I1=0.5 A-0.2 A=0.3 A;电源电压U=U2=I2R2=0.3 A×20 Ω=6 V;U1=U=6 V,R1===30 Ω;通电1 min整个电路消耗的电能为W=UIt=6 V×0.5 A×1×60 s=180 J。
8.B　都　危险　0.1
解析　小金用测电笔检测插座c、d两孔时发现,d孔能使测电笔的氖管发光,说明B是火线;c孔不能使测电笔的氖管发光,说明A是零线;由图甲可知,L1的开关S1接在零线上,若小金将屋内的照明灯L1的开关S1断开,用测电笔检测L1两端的a、b两点,会发现测电笔的氖管都发光,这说明开关S1断开后,灯L1仍与火线相连,这样连接的电路是危险的;3 000 r/(kW·h)表示电路中用电器每消耗1 kW·h的电能,电能表的转盘转过3 000圈,则电能表转盘转300圈,用电器消耗的电能W==0.1 kW·h。
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9.(1)8次　(2)24 kg　(3)见解析
解析　(1)洗衣机完成一次洗涤所消耗的电能W=Pt=0.25 kW× h=0.125 kW·h。一度电可供该洗衣机完成洗涤的次数n==8。(2)消耗一度电,水吸收的热量Q吸=W'η=3.6×106 J×84%=3.024×106 J。由Q吸=cmΔt可知,水的质量m===24 kg。(3)及时更换旧灯管、旧电热水器等旧电器,因旧电器用久之后电阻会变大,耗电量也随之变大,所以及时更换这些旧电器可以达到省电的目的。

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