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第十五章　电能与电功率
　
　本章总结提升　
1．［跨学科·数学］如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为6 V。闭合开关S后，在滑片P从 R的一端滑到另一端的过程中，小灯泡的I－U关系图像如图乙所示。则小灯泡的额定功率为　1.2　W，电源电压为　6　V，滑动变阻器的最大阻值为　45　Ω。
2．如图是小军家的电能表，让“220 V　1 200 W”的用电器单独正常工作5 min，发现电能表的转盘转过200 r，此用电器消耗的电能为　3.6×105　J，电能表的示数变为　1991.7　kW·h。每消耗1 kW·h的电能，该电能表转盘转　2000　r。
3．［新课标·科学论证］如图所示，当开关S断开，甲、乙两表为电流表时，示数之比I甲∶I乙＝2∶7；当开关S闭合，甲、乙两表为电压表时，则R1与R2消耗的功率之比P1∶P2为( A )
A．2∶5　　　　　　　　B．5∶2
C．5∶7 D．7∶5
4．饮水机、电饭煲等家用电器都具有保温和加热的功能。同学们设计了电路，如图所示。当S1闭合，S2断开时，为保温状态；当S1、S2都闭合时，为加热状态。其中不符合上述要求的是( D )
A　　　B
C D
5．如图所示电路，电源电压为3 V，灯L1标有“6 V　6 W”，灯L2标有“3 V　3 W”，下列有关说法正确的是( D )
A．S2断开，S1接b，L1可以正常发光
B．S2断开，S1接a，L2实际功率为3 W
C．S2断开，S1接a，L2更亮
D．S2闭合，S1接b，L2更亮
第5题图　　第6题图
6．在图中，通过电阻R1的电流跟它两端电压的关系如图甲所示，通过电阻R2的电流跟它两端电压的关系如图乙所示。根据图像信息可判断下列说法中正确的是( C )
A．电阻R2的阻值随电压的增大而减小
B．当R1和R2串联时，它们两端的电压一定不等
C．R1和R2串联在电源电压为9 V的电路中，它们的总功率为4.5 W
D．R1和R2并联在电源电压为4 V的电路中，总电流为0.5 A
7．豆浆机的主要构造是一个电动机通过金属杆带动其下部的刀片旋转粉碎打浆，刀片外部是一个环状加热管(电热丝)，用来对豆浆加热。制作豆浆的过程是加热和打浆交替进行。如图是豆浆机做好一次豆浆的P－t图像。则下列说法正确的是( B )
A．豆浆机的电动机和加热管是串联的
B．加热管的电阻是40 Ω
C．豆浆机中电动机正常工作时的电流是2 A
D．做好一次豆浆，需消耗11 110 J的电能
8．如图所示，电源电压为12 V保持不变，小灯泡标有“4 V　1.6 W”字样(灯丝电阻不受温度影响)，滑动变阻器标有“50 Ω　1 A”字样，电流表量程为0~0.6 A，电压表量程为0~3 V。闭合开关，保证各元件不损坏，下列选项正确的是( C )
A．移动滑动变阻器滑片，小灯泡可能正常发光
B．电路中消耗的最大功率为4.8 W
C．滑动变阻器两端电压变化范围为9~10 V
D．当滑动变阻器滑片P置于b端时，滑动变阻器通电1 min产生的热量为140 J
9．［跨学科·数学］如图甲所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，电源电压不变。闭合开关S后，滑片P从a端移动到b端，电流表示数I与电压数示数U的变化关系如图乙所示。则下列说法正确的是( C )
甲　　乙
A．电源电压为4 V
B．R1的阻值为6 Ω
C．电路的功率变化范围为2.4~7.2 W
D．当滑动变阻器滑片在中点时，通电1 min，电阻R1产生的热量是96 J
10．【探究名称】探究电流产生的热量与什么因素有关。
甲　乙
【实验过程】
(1)如图甲所示，两个密闭容器内的电阻丝发热的多少是通过　U形管液面的高度差　来反映的，这种研究方法叫　转换法　。
(2)如图甲所示，两密闭瓶中的电阻一样大，在其中一个的外部并联一个阻值大小相同的电阻，则通过两瓶中电阻丝的电流　不同　(选填“相同”或“不同”)。
(3)让装置冷却到初始状态，把图甲右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，连通电源，比较两瓶内电阻丝发热多少，此时该装置探究的是电流产生的热量跟　电阻　的关系。一段时间后，电阻丝产生的热量　左瓶　(选填“左瓶”“右瓶”或“一样”)多。
【拓展】
同学们又设计了如图乙所示的实验装置来探究不同物质的吸热情况，则电阻R1　＝　R2，A、B两容器中装有两种质量相同的不同液体，通电一段时间后，A容器中的温度计示数升高较多，则两容器中的液体的比热容大小关系为cA　＜　cBo(均选填“＜”“＞”或“＝”)
11．小明用两节干电池测小灯泡的功率，电路如图甲所示，小灯泡额定电压为2.5 V，滑动变阻器规格为“20 Ω　2 A”。
甲　乙
(1)在图甲中，用笔画线代替导线将电路连接完整。
如图所示
(2)连接电路时，开关必须　断开　，滑动变阻器的滑片应移到最　左　(选填“左”或“右”)端。
(3)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　0.24　A，此时，灯泡的功率为　0.48　W，为使灯泡正常发光，应将滑片向　右　(选填“左”或“右”)移动。
(4)当电压表示数达到2.5 V时，无论怎么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　增加1节干电池　。
(5)解决了(4)中问题后，测出电压略大于2.5 V 时的灯泡功率。为比较灯泡在不同电压下的功率关系，　不需要　(选填“需要”或“不需要”)重新测量前两次实验数据。
12．［河南中考改编］小华家新买了一台电暖器，部分参数如表，通过调节旋钮，可实现高温挡、低温挡的切换，她结合所学知识进行了研究。
(1)小华家墙上的插座允许通过的最大电流为10 A，请通过计算说明此插座能否满足该电暖器正常使用。
(2)若该电暖器一天正常工作6 h，其中高温挡2 h，低温挡4 h，则它一天耗电多少千瓦时？
(3)小华与妈妈一起做饭时，准备同时使用电饭锅和电磁炉。小华说：“应先把电暖器关掉，否则容易使家庭电路的干路导线过热引发火灾。”请运用物理知识进行解释。
额定电压 220 V
高温挡功率 2 000 W
低温挡功率 800 W
　
解：(1)由铭牌信息可知，插座允许接入用电器的最大功率P大＝UI大＝220 V×10 A＝2 200 W，电暖器的高温挡功率2 000W＜2 200W，所以此插座能满足该电暖器正常使用。
(2)高温挡工作消耗的电能W1＝P1t1＝2 kW×2 h＝4 kW·h，低温挡工作消耗的电能W2＝P2t2＝0.8 kW×4 h＝3.2 kW·h，该电暖器一天消耗的电能W总＝W1＋W2＝4 kW·h＋3.2 kW·h＝7.2 kW·h。
(3)多个大功率用电器同时工作时，总功率较大，由I＝可知，干路中的电流会过大，由焦耳定律Q＝I2Rt可知，导线的电阻与通电时间一定时，干路上产生的电热过多，容易引发火灾。
13．如图，电源电压恒定，R1、R2是定值电阻，R1＝15 Ω，电流表的量程为0~3 A，滑动变阻器R3标有“50 Ω　0.5 A”字样。只闭合开关S1，电流表的示数为0.6 A；再闭合开关S2、S3，电流表的示数变为1.5 A。求：
(1)电源电压有多大？
(2)开关S1、S2、S3都闭合时，R2的阻值为多大？在10 s内电流通过R2产生的热量是多大？
(3)只闭合开关S3，移动滑动变阻器滑片，滑动变阻器R3接入电路的阻值范围。
解：(1)由题图可知，只闭合开关S1，电路中只有R1工作，由I＝可知，电源电压U＝U1＝I1R1＝0.6 A×15 Ω＝9 V。
(2)由题图可知，开关S1、S2、S3都闭合时，R1、R2并联，R3被短路，电流表测量干路电流I＝1.5 A，根据并联电路的电压特点可知，R1、R2电路的电压相等，都等于电源电压，即U2＝U1＝U＝9 V，根据并联电路的电流特点可知，通过R2的电流I2＝I－I1＝1.5 A－0.6 A＝0.9 A，由I＝可知，R2的阻值R2＝＝10 Ω。在10 s内电流通过R2产生的热量Q＝(I2)2R2 t＝(0.9 A)2×10 Ω×10 s＝81 J。
(3)由题图可知，只闭合开关S3，R1、R3串联，根据电流表量程和滑动变阻器的规格可知，电流中的最大电流I大＝0.5 A，由I＝可知，串联电路的最小总电阻R＝＝18 Ω，根据串联电路的电阻特点可知，滑动变阻器连入电路的最小阻值R3小＝R－R1＝18 Ω－15 Ω＝3 Ω，滑动变阻器连入电路的阻值越大，电路总电阻越大，根据欧姆定律可知，电路中的电流越小，电路安全，所以滑动变阻器R3接入电路的阻值范围为3~50 Ω。第十五章　电能与电功率
　
　本章总结提升　
1．［跨学科·数学］如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为6 V。闭合开关S后，在滑片P从 R的一端滑到另一端的过程中，小灯泡的I－U关系图像如图乙所示。则小灯泡的额定功率为　 　W，电源电压为　 　V，滑动变阻器的最大阻值为　 　Ω。
2．如图是小军家的电能表，让“220 V　1 200 W”的用电器单独正常工作5 min，发现电能表的转盘转过200 r，此用电器消耗的电能为　 　J，电能表的示数变为　 　kW·h。每消耗1 kW·h的电能，该电能表转盘转　 　r。
3．［新课标·科学论证］如图所示，当开关S断开，甲、乙两表为电流表时，示数之比I甲∶I乙＝2∶7；当开关S闭合，甲、乙两表为电压表时，则R1与R2消耗的功率之比P1∶P2为( )
A．2∶5　　　　　　　　B．5∶2
C．5∶7 D．7∶5
4．饮水机、电饭煲等家用电器都具有保温和加热的功能。同学们设计了电路，如图所示。当S1闭合，S2断开时，为保温状态；当S1、S2都闭合时，为加热状态。其中不符合上述要求的是( )
A　　　B
C D
5．如图所示电路，电源电压为3 V，灯L1标有“6 V　6 W”，灯L2标有“3 V　3 W”，下列有关说法正确的是( )
A．S2断开，S1接b，L1可以正常发光
B．S2断开，S1接a，L2实际功率为3 W
C．S2断开，S1接a，L2更亮
D．S2闭合，S1接b，L2更亮
第5题图　　第6题图
6．在图中，通过电阻R1的电流跟它两端电压的关系如图甲所示，通过电阻R2的电流跟它两端电压的关系如图乙所示。根据图像信息可判断下列说法中正确的是( )
A．电阻R2的阻值随电压的增大而减小
B．当R1和R2串联时，它们两端的电压一定不等
C．R1和R2串联在电源电压为9 V的电路中，它们的总功率为4.5 W
D．R1和R2并联在电源电压为4 V的电路中，总电流为0.5 A
7．豆浆机的主要构造是一个电动机通过金属杆带动其下部的刀片旋转粉碎打浆，刀片外部是一个环状加热管(电热丝)，用来对豆浆加热。制作豆浆的过程是加热和打浆交替进行。如图是豆浆机做好一次豆浆的P－t图像。则下列说法正确的是( )
A．豆浆机的电动机和加热管是串联的
B．加热管的电阻是40 Ω
C．豆浆机中电动机正常工作时的电流是2 A
D．做好一次豆浆，需消耗11 110 J的电能
8．如图所示，电源电压为12 V保持不变，小灯泡标有“4 V　1.6 W”字样(灯丝电阻不受温度影响)，滑动变阻器标有“50 Ω　1 A”字样，电流表量程为0~0.6 A，电压表量程为0~3 V。闭合开关，保证各元件不损坏，下列选项正确的是( )
A．移动滑动变阻器滑片，小灯泡可能正常发光
B．电路中消耗的最大功率为4.8 W
C．滑动变阻器两端电压变化范围为9~10 V
D．当滑动变阻器滑片P置于b端时，滑动变阻器通电1 min产生的热量为140 J
9．［跨学科·数学］如图甲所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，电源电压不变。闭合开关S后，滑片P从a端移动到b端，电流表示数I与电压数示数U的变化关系如图乙所示。则下列说法正确的是( )
甲　　乙
A．电源电压为4 V
B．R1的阻值为6 Ω
C．电路的功率变化范围为2.4~7.2 W
D．当滑动变阻器滑片在中点时，通电1 min，电阻R1产生的热量是96 J
10．【探究名称】探究电流产生的热量与什么因素有关。
甲　乙
【实验过程】
(1)如图甲所示，两个密闭容器内的电阻丝发热的多少是通过　 　来反映的，这种研究方法叫　 　。
(2)如图甲所示，两密闭瓶中的电阻一样大，在其中一个的外部并联一个阻值大小相同的电阻，则通过两瓶中电阻丝的电流　 　(选填“相同”或“不同”)。
(3)让装置冷却到初始状态，把图甲右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，连通电源，比较两瓶内电阻丝发热多少，此时该装置探究的是电流产生的热量跟　 　的关系。一段时间后，电阻丝产生的热量　 　(选填“左瓶”“右瓶”或“一样”)多。
【拓展】
同学们又设计了如图乙所示的实验装置来探究不同物质的吸热情况，则电阻R1　 　R2，A、B两容器中装有两种质量相同的不同液体，通电一段时间后，A容器中的温度计示数升高较多，则两容器中的液体的比热容大小关系为cA　 　cBo(均选填“＜”“＞”或“＝”)
11．小明用两节干电池测小灯泡的功率，电路如图甲所示，小灯泡额定电压为2.5 V，滑动变阻器规格为“20 Ω　2 A”。
甲　乙
(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)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，灯泡的功率为　 　W，为使灯泡正常发光，应将滑片向　 　(选填“左”或“右”)移动。
(4)当电压表示数达到2.5 V时，无论怎么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　 　。
(5)解决了(4)中问题后，测出电压略大于2.5 V 时的灯泡功率。为比较灯泡在不同电压下的功率关系，　 　(选填“需要”或“不需要”)重新测量前两次实验数据。
12．［河南中考改编］小华家新买了一台电暖器，部分参数如表，通过调节旋钮，可实现高温挡、低温挡的切换，她结合所学知识进行了研究。
(1)小华家墙上的插座允许通过的最大电流为10 A，请通过计算说明此插座能否满足该电暖器正常使用。
(2)若该电暖器一天正常工作6 h，其中高温挡2 h，低温挡4 h，则它一天耗电多少千瓦时？
(3)小华与妈妈一起做饭时，准备同时使用电饭锅和电磁炉。小华说：“应先把电暖器关掉，否则容易使家庭电路的干路导线过热引发火灾。”请运用物理知识进行解释。
额定电压 220 V
高温挡功率 2 000 W
低温挡功率 800 W
　
13．如图，电源电压恒定，R1、R2是定值电阻，R1＝15 Ω，电流表的量程为0~3 A，滑动变阻器R3标有“50 Ω　0.5 A”字样。只闭合开关S1，电流表的示数为0.6 A；再闭合开关S2、S3，电流表的示数变为1.5 A。求：
(1)电源电压有多大？
(2)开关S1、S2、S3都闭合时，R2的阻值为多大？在10 s内电流通过R2产生的热量是多大？
(3)只闭合开关S3，移动滑动变阻器滑片，滑动变阻器R3接入电路的阻值范围。

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