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第3节　跨学科实践：为家庭节约用电提建议　
第1课时　认识电功率
　　　　　　　　　　　　
知识点1　电功率
1．将电水壶和白炽灯分别接在装有相同电能表的家庭电路中做实验，当它们正常工作时，发现与灯连接的电能表表盘转动得比较慢。说明在相同的时间内，白炽灯消耗的电能比电水壶消耗的电能　　；消耗相同的电能，电水壶所用时间比白炽灯所用时间　　，说明电流做功有快慢，电流做功的快慢用　　表示。
2．关于电功和电功率，下列说法中正确的是()
A．电流通过导体时做功越多，则电功率越大
B．用电器的电功率越大，它消耗的电能越多
C．在相同时间里，电流通过导体时做功越多，则电功率越大
D．电功的大小说明做功的快慢
3．［跨学科·物理学与日常生活］小明利用电能表测量某家用电器的电功率，当电路中只有这个用电器工作时，测得10 min内，消耗电能0.2 kW·h，则这个用电器可能是()
A．空调 B．电冰箱
C．日光灯 D．收音机
知识点2　电功率的简单计算
4．将一段电阻丝接入电路中，测得其两端电压为12 V，通过的电流为3 A，则该电阻丝电阻为　　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。
5．烤肉串时，为让肉串受热均匀，味道更好，部分店家使用了一种新型电烧烤炉，这种烧烤炉可在电热丝烤肉串的同时，由电动机带动肉串缓慢转动，简化电路如图所示，其中电热丝R的阻值为55 Ω，电动机的功率为22 W，该烧烤炉正常工作时，通过电热丝R的电流为　　A；电动机10 min消耗的电能为　　 J。
第5题图　　　第6题图
6．［跨学科·数学］用电器R1和R2的电流随电压变化关系如图所示。下列说法不正确的是()
A．R1 和R2的阻值不随温度的变化而变化
B．R1∶R2＝2∶1
C．R1和R2并联在4 V电源上，通过的电流I1∶I2＝2∶1
D．R1和R2并联在4 V电源上，消耗的总功率为1.2 W
7．［易错题］如图所示的电路，电源电压为8 V保持不变，闭合开关S，当滑片P在a端时，电流表示数为0.1 A，R2消耗的电功率为0.6 W；当滑片P在b端时，R1消耗的电功率为　　W。
8．利用风力发电将助力我国实现碳中和目标。风力发电机组叶片在风的作用下旋转，发电机转子高速旋转发电。其发电功率为5×104 W，该风力发电机发电1 h相当于完全燃烧天然气　　 m3。(天然气热值为3.6×107 J/m3)
9．某型号电饭煲有加热和保温功能，图甲所示为其内部电路原理图，图乙是该电饭煲工作时电功率与时间的关系图像。当开关S接触点1时，电饭煲处于　　(选填“加热”或“保温”)状态，其中R1的阻值为　　Ω，R1与R2阻值之比为　　。
10．如图所示的电路中，L1、L2为两个阻值恒定的灯泡，甲、乙是连接实验室常用的电流表或电压表的位置。在甲、乙位置分别接入量程不同的某种电表，只闭合开关S1，两灯均发光，两电表指针偏转角度相同。断开开关S1，在甲、乙位置分别接另一种电表，闭合开关S1和S2，两灯均发光，则此时两电表示数之比为　　，灯泡L1与L2的电功率之比为　　。
第10题图　　　第12题图
11．在如图所示的电路中，电源电压U相同，R1＜R2，电路消耗的总功率由大到小的顺序()
A．甲、乙、丙、丁　　　B．甲、丁、丙、乙
C．乙、丙、丁、甲 D．丁、甲、乙、丙
12．如图所示的电路中，电源电压保持不变。闭合开关S，在滑动变阻器的滑片从a端向b端移动的过程中，不计温度对灯丝电阻的影响，则电路总功率P与电压表示数U之间的关系图像为()
13．小蕊同学利用电压恒为10 V的电源和两个阻值不同的定值电阻，设计了如图所示的电路，已知R1＝20 Ω、R2＝30 Ω，求：
(1)S2闭合，S1、S3断开时，电路中的电流。
(2)S3断开，S1、S2闭合时，通电5 min电路消耗的电能。
(3)该电路的最大功率和最小功率之比。
14．［新课标·科学论证］如图所示电路中，电源两端电压不变，定值电阻R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，只闭合S3时，电流表的示数为0.1 A。三个开关不同时闭合，则下列说法正确的是()
A．当只闭合S3时，电路的总电功率为3 W
B．当只闭合S3时，电路的总电功率最大
C．当只闭合S1、S2时，电路的总电功率最小
D．当只闭合S1、S2时，电流表的示数为0.45 A
　第2课时　额定功率及其综合　
　　　　　　　　　　　　
知识点1　额定电压　额定功率
1．如图为某型号节能灯，它的额定功率是　　W，若在用电高峰期时，该灯泡发光偏暗，说明其实际功率　　(选填“大于”“小于”或“等于”)额定功率。
2．如图所示是额定电压为3 V的小灯泡的I－U变化关系图像。根据图像，小灯泡的额定功率是　　W，如果小灯泡两端电压是1 V，小灯泡的实际功率是　　W。
第2题图　　第3题图
3．如图，电源电压7 V保持不变，灯L2标有“6 V　3.6 W”，当开关S闭合时，两灯发光，使用一段时间后L1突然熄灭，L2更亮，则故障是灯L1　　，灯L2的实际电功率为　　W。(假设灯丝电阻不变)
4．将标有“2.5 V　0.3 A”的小灯泡接在2 V的电源两端，下列说法正确的是()
A．小灯泡的额定功率将变小
B．小灯泡的额定电流将变小
C．小灯泡的额定电压将变小
D．小灯泡的额定功率不变
5．如图所示，电源电压和灯L的电阻不变，灯L上标有“6 V　3 W”的字样。当开关S闭合，滑片P移至a端时，电流表的示数为 1.0 A，灯L正常发光；当开关S断开，滑片P移至b端时，电源电压U 和灯 L消耗的电功率P为(忽略温度对灯丝电阻的影响)()
A．3 V　1.5 W
B．3 V　0.75 W
C．6 V　1.5 W
D．6 V　0.75 W
知识点2　电功率的测量
6．某同学家电能表的表盘上标有2 500 r/(kW·h)字样。他将一个标有“220 V　1 210 W”字样的用电器单独接入家庭电路中工作12 min，电能表的转盘转了500转。在此工作过程中，该用电器的实际功率为　　W，该电路的实际电压为　　V。
知识点3　为家庭节约用电提建议
7．“节能减排”从我做起、从生活中的小事做起。小明提出了节约用电的如下建议，其中科学可行的是()
A．楼道照明灯保持24小时常亮
B．夏季把空调的温度调得更低一些
C．家用电视机日夜处于待机状态
D．用电灯照明时，选新型节能灯
8．［易错题］一种新型插座能即时显示接在该插座上的用电器的工作电压、所耗电费等信息。现将装有1.5 kg、初温为10 ℃水的电水壶插在该插座上，屏幕上的信息如图甲所示；当水烧开至100 ℃时，插座屏幕上的显示如图乙所示。这一过程中水吸热　　J。若电费单价为0.5元/(kW·h)，则电水壶的实际功率为　　W，若该家庭电路中电能表参数为3 200 imp/(kW·h)，这段时间内，电水壶消耗的电能能让电能表指示灯闪烁次数增加　　次。［c水＝4.2×103 J/(kg·℃)］
9．将A、B两个灯泡，按如图甲、乙两种方式连接，已知RA＝10 Ω，RB＝5 Ω(灯泡电阻不变)，电源电压相同，图甲中A灯比B　　(选填“亮”或“暗”)；图甲中A灯的功率与图乙中A灯的功率之比为　　。
10．“赛龙舟”是端午节里的传统节目。小浩自制了一个卡通龙舟，用亮度可调节的红、绿灯做它的眼睛。他用规格为“12 V　6 W”的红灯、“12 V　12 W”的绿灯及“24 Ω　2 A”的滑动变阻器等元件，设计了如图所示的电路。当闭合开关S1、S2、S，且滑动变阻器的滑片P移至R的最右端时，两灯都正常发光。电源电压不变，不考虑灯丝电阻的变化。下列说法正确的是()
A．电源电压为24 V
B．该电路最大工作电流是2 A
C．该电路最小电功率是3 W
D．该电路最大电功率与最小电功率之比为9∶2
11．如图电路中，灯泡L上标有“10 V　0.3 A”字样，R为定值电阻。闭合开关S时，灯泡L恰好正常发光，电流表的示数为0.2 A。求：
(1)灯泡L的额定功率。
(2)定值电阻R的阻值。
(3)整个电路在5 min内电流做的功。
12．如图甲所示的电路中，电源两端电压U不变，R0是定值电阻，R是滑动变阻器，将滑动变阻器的滑片滑到a端，闭合开关时滑动变阻器R消耗的功率P1为1.8 W，断开开关时电流表的示数改变了0.3 A；当开关S断开后，滑动变阻器的滑片在滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值R与电流表示数的倒数的关系如图乙所示，求：
(1)电源两端的电压U和滑动变阻器最大的阻值Rmax。
(2)定值电阻的阻值R0。
(3)电路消耗的最小功率P2。第3节　跨学科实践：为家庭节约用电提建议　
第1课时　认识电功率
　　　　　　　　　　　　
知识点1　电功率
1．将电水壶和白炽灯分别接在装有相同电能表的家庭电路中做实验，当它们正常工作时，发现与灯连接的电能表表盘转动得比较慢。说明在相同的时间内，白炽灯消耗的电能比电水壶消耗的电能　少　；消耗相同的电能，电水壶所用时间比白炽灯所用时间　短　，说明电流做功有快慢，电流做功的快慢用　电功率　表示。
2．关于电功和电功率，下列说法中正确的是( C )
A．电流通过导体时做功越多，则电功率越大
B．用电器的电功率越大，它消耗的电能越多
C．在相同时间里，电流通过导体时做功越多，则电功率越大
D．电功的大小说明做功的快慢
3．［跨学科·物理学与日常生活］小明利用电能表测量某家用电器的电功率，当电路中只有这个用电器工作时，测得10 min内，消耗电能0.2 kW·h，则这个用电器可能是( A )
A．空调 B．电冰箱
C．日光灯 D．收音机
知识点2　电功率的简单计算
4．将一段电阻丝接入电路中，测得其两端电压为12 V，通过的电流为3 A，则该电阻丝电阻为　4　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　27　W。
5．烤肉串时，为让肉串受热均匀，味道更好，部分店家使用了一种新型电烧烤炉，这种烧烤炉可在电热丝烤肉串的同时，由电动机带动肉串缓慢转动，简化电路如图所示，其中电热丝R的阻值为55 Ω，电动机的功率为22 W，该烧烤炉正常工作时，通过电热丝R的电流为　4　A；电动机10 min消耗的电能为　1.32×104　 J。
第5题图　　　第6题图
6．［跨学科·数学］用电器R1和R2的电流随电压变化关系如图所示。下列说法不正确的是( C )
A．R1 和R2的阻值不随温度的变化而变化
B．R1∶R2＝2∶1
C．R1和R2并联在4 V电源上，通过的电流I1∶I2＝2∶1
D．R1和R2并联在4 V电源上，消耗的总功率为1.2 W
7．［易错题］如图所示的电路，电源电压为8 V保持不变，闭合开关S，当滑片P在a端时，电流表示数为0.1 A，R2消耗的电功率为0.6 W；当滑片P在b端时，R1消耗的电功率为　3.2　W。
8．利用风力发电将助力我国实现碳中和目标。风力发电机组叶片在风的作用下旋转，发电机转子高速旋转发电。其发电功率为5×104 W，该风力发电机发电1 h相当于完全燃烧天然气　5　 m3。(天然气热值为3.6×107 J/m3)
9．某型号电饭煲有加热和保温功能，图甲所示为其内部电路原理图，图乙是该电饭煲工作时电功率与时间的关系图像。当开关S接触点1时，电饭煲处于　加热　(选填“加热”或“保温”)状态，其中R1的阻值为　60.5　Ω，R1与R2阻值之比为　1∶3　。
10．如图所示的电路中，L1、L2为两个阻值恒定的灯泡，甲、乙是连接实验室常用的电流表或电压表的位置。在甲、乙位置分别接入量程不同的某种电表，只闭合开关S1，两灯均发光，两电表指针偏转角度相同。断开开关S1，在甲、乙位置分别接另一种电表，闭合开关S1和S2，两灯均发光，则此时两电表示数之比为　4∶5　，灯泡L1与L2的电功率之比为　4∶1　。
第10题图　　　第12题图
11．在如图所示的电路中，电源电压U相同，R1＜R2，电路消耗的总功率由大到小的顺序( C )
A．甲、乙、丙、丁　　　B．甲、丁、丙、乙
C．乙、丙、丁、甲 D．丁、甲、乙、丙
12．如图所示的电路中，电源电压保持不变。闭合开关S，在滑动变阻器的滑片从a端向b端移动的过程中，不计温度对灯丝电阻的影响，则电路总功率P与电压表示数U之间的关系图像为( A )
13．小蕊同学利用电压恒为10 V的电源和两个阻值不同的定值电阻，设计了如图所示的电路，已知R1＝20 Ω、R2＝30 Ω，求：
(1)S2闭合，S1、S3断开时，电路中的电流。
(2)S3断开，S1、S2闭合时，通电5 min电路消耗的电能。
(3)该电路的最大功率和最小功率之比。
解：(1)当S2闭合，S1、S3断开时，两电阻串联，则总电阻R串＝R1＋R2＝20 Ω＋30 Ω＝50 Ω，电路中的电流I＝＝0.2 A。
(2)S3断开，S1、S2闭合时，电阻R1短路，只有R2连入电路，则通电5 min电路消耗的电能W2＝t＝×5×60 s＝1 000 J。
(3)当S2闭合，S1、S3断开时，两电阻串联，此时电路的总电阻最大，根据P＝可知此时总功率最小，所以，P最小＝＝2 W，当S1、S3闭合，S2断开时，两电阻并联，此时电路中的总电阻最小，根据P＝可知此时总功率最大，P最大＝ W，则。
14．［新课标·科学论证］如图所示电路中，电源两端电压不变，定值电阻R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，只闭合S3时，电流表的示数为0.1 A。三个开关不同时闭合，则下列说法正确的是( D )
A．当只闭合S3时，电路的总电功率为3 W
B．当只闭合S3时，电路的总电功率最大
C．当只闭合S1、S2时，电路的总电功率最小
D．当只闭合S1、S2时，电流表的示数为0.45 A
　第2课时　额定功率及其综合　
　　　　　　　　　　　　
知识点1　额定电压　额定功率
1．如图为某型号节能灯，它的额定功率是　7　W，若在用电高峰期时，该灯泡发光偏暗，说明其实际功率　小于　(选填“大于”“小于”或“等于”)额定功率。
2．如图所示是额定电压为3 V的小灯泡的I－U变化关系图像。根据图像，小灯泡的额定功率是　1.5　W，如果小灯泡两端电压是1 V，小灯泡的实际功率是　0.3　W。
第2题图　　第3题图
3．如图，电源电压7 V保持不变，灯L2标有“6 V　3.6 W”，当开关S闭合时，两灯发光，使用一段时间后L1突然熄灭，L2更亮，则故障是灯L1　短路　，灯L2的实际电功率为　4.9　W。(假设灯丝电阻不变)
4．将标有“2.5 V　0.3 A”的小灯泡接在2 V的电源两端，下列说法正确的是( D )
A．小灯泡的额定功率将变小
B．小灯泡的额定电流将变小
C．小灯泡的额定电压将变小
D．小灯泡的额定功率不变
5．如图所示，电源电压和灯L的电阻不变，灯L上标有“6 V　3 W”的字样。当开关S闭合，滑片P移至a端时，电流表的示数为 1.0 A，灯L正常发光；当开关S断开，滑片P移至b端时，电源电压U 和灯 L消耗的电功率P为(忽略温度对灯丝电阻的影响)( D )
A．3 V　1.5 W
B．3 V　0.75 W
C．6 V　1.5 W
D．6 V　0.75 W
知识点2　电功率的测量
6．某同学家电能表的表盘上标有2 500 r/(kW·h)字样。他将一个标有“220 V　1 210 W”字样的用电器单独接入家庭电路中工作12 min，电能表的转盘转了500转。在此工作过程中，该用电器的实际功率为　1 000　W，该电路的实际电压为　200　V。
知识点3　为家庭节约用电提建议
7．“节能减排”从我做起、从生活中的小事做起。小明提出了节约用电的如下建议，其中科学可行的是( D )
A．楼道照明灯保持24小时常亮
B．夏季把空调的温度调得更低一些
C．家用电视机日夜处于待机状态
D．用电灯照明时，选新型节能灯
8．［易错题］一种新型插座能即时显示接在该插座上的用电器的工作电压、所耗电费等信息。现将装有1.5 kg、初温为10 ℃水的电水壶插在该插座上，屏幕上的信息如图甲所示；当水烧开至100 ℃时，插座屏幕上的显示如图乙所示。这一过程中水吸热　5.67×105　J。若电费单价为0.5元/(kW·h)，则电水壶的实际功率为　1 500　W，若该家庭电路中电能表参数为3 200 imp/(kW·h)，这段时间内，电水壶消耗的电能能让电能表指示灯闪烁次数增加　960　次。［c水＝4.2×103 J/(kg·℃)］
9．将A、B两个灯泡，按如图甲、乙两种方式连接，已知RA＝10 Ω，RB＝5 Ω(灯泡电阻不变)，电源电压相同，图甲中A灯比B　亮　(选填“亮”或“暗”)；图甲中A灯的功率与图乙中A灯的功率之比为　4∶9　。
10．“赛龙舟”是端午节里的传统节目。小浩自制了一个卡通龙舟，用亮度可调节的红、绿灯做它的眼睛。他用规格为“12 V　6 W”的红灯、“12 V　12 W”的绿灯及“24 Ω　2 A”的滑动变阻器等元件，设计了如图所示的电路。当闭合开关S1、S2、S，且滑动变阻器的滑片P移至R的最右端时，两灯都正常发光。电源电压不变，不考虑灯丝电阻的变化。下列说法正确的是( C )
A．电源电压为24 V
B．该电路最大工作电流是2 A
C．该电路最小电功率是3 W
D．该电路最大电功率与最小电功率之比为9∶2
11．如图电路中，灯泡L上标有“10 V　0.3 A”字样，R为定值电阻。闭合开关S时，灯泡L恰好正常发光，电流表的示数为0.2 A。求：
(1)灯泡L的额定功率。
(2)定值电阻R的阻值。
(3)整个电路在5 min内电流做的功。
解：(1)由电路图可知，灯泡L与电阻R并联，电流表测通过R的电流。灯泡L的额定功率PL＝ULIL＝10 V×0.3 A＝3 W。
(2)因并联电路中各支路两端的电压相等，且额定电压下灯泡正常发光，所以电源的电压U＝UL＝10 V，由I＝可知，R的阻值R＝＝50 Ω。
(3)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＝IL＋IR＝0.3 A＋0.2 A＝0.5 A，整个电路在5 min内消耗的电能W＝UIt＝10 V×0.5 A×5×60 s＝1 500 J。
12．如图甲所示的电路中，电源两端电压U不变，R0是定值电阻，R是滑动变阻器，将滑动变阻器的滑片滑到a端，闭合开关时滑动变阻器R消耗的功率P1为1.8 W，断开开关时电流表的示数改变了0.3 A；当开关S断开后，滑动变阻器的滑片在滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值R与电流表示数的倒数的关系如图乙所示，求：
(1)电源两端的电压U和滑动变阻器最大的阻值Rmax。
(2)定值电阻的阻值R0。
(3)电路消耗的最小功率P2。
解：(1)将滑动变阻器的滑片滑到a端，闭合开关时，滑动变阻器的最大阻值Rmax与R0并联，滑动变阻器R消耗的功率P1＝1.8 W，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，且断开开关时电流表的示数改变了0.3 A，所以，通过滑动变阻器的电流I1＝0.3 A，由P＝UI可得，电源的电压U＝＝6 V，由I＝可得，滑动变阻器最大的阻值Rmax＝＝20 Ω。
(2)当开关S断开后，滑动变阻器R与R0串联，由题图乙可知，当R＝2 Ω时，＝2 A－1，即I＝0.5 A，此时电路的总电阻R总＝＝12 Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，定值电阻的阻值R0＝R总－R＝12 Ω－2 Ω＝10 Ω。
(3)当开关S断开后，滑片位于b端时，Rmax与R0串联，此时电路的总电阻最大，总功率最小，则电路消耗的最小功率P2＝＝1.2 W。

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