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第十八章　电功率
一、选择题（本题共7个小题，每小题3分，共21分.第1～6题为单项选择题.第7题为多项选择题，每小题至少有两项符合题目要求，全选对得3分，选对但不全得1分，选错或不选得0分）
1.习近平总书记指出“让文明交流互鉴成为增进各国人民友谊的桥梁、推动人类社会进步的动力……”为了方便交流，国际上建立了统一的测量单位体系，叫国际单位制.在国际单位制中，电功的单位是（　A　）
A.焦耳 B.伏特 C.安培 D.瓦特
2.随着科学技术的发展，越来越多的用电器进入了我们的家庭.下列用电器主要利用电流热效应工作的是（　B　）
A.油烟机　B.电熨斗　C.平板电脑　D.CPU上的散热风扇
3.关于电功和电功率，下列说法正确的是（　D　）
A.电功是表示电流做功快慢的物理量
B.电功率大的用电器一定比电功率小的用电器做的功多
C.电流通过导体做功越少，电功率越小
D.在相同的时间内，电流通过导体做功越多，电功率越大
4.三只灯泡分别标着“220 V　20 W”“48 V　20 W”和“36 V　20 W”，它们都正常工作，在相等时间里消耗的电能（　B　）
A.“220 V　20 W”最多 B.三只灯泡一样多
C.“48 V　20 W”最多 D.“36 V　20 W”最多
5.如图所示，将甲、乙两灯串联在电路中，闭合开关，发现甲灯发光，乙灯不发光.则乙灯不发光的原因可能是（　B　）
A.乙灯灯丝的电阻比甲的大
B.乙灯的实际功率太小
C.乙灯灯丝断路
D.通过乙灯的电流小于甲灯的电流
6.小灯泡L1和L2分别标有“6 V　0.4 A”“4 V　0.2 A”，将L1和L2分别采用如图甲、乙所示的方式连接，闭合开关S后，L1和L2都能发光，不考虑灯丝电阻的变化，下列说法正确的是（　B　）
A.L1的电阻大于L2的电阻
B.甲图中通过L1的电流大于通过L2的电流
C.乙图中L1两端的电压大于L2两端的电压
D.甲、乙两图中L1的实际功率均大于L2的实际功率
7.（多项选择）小明用如图甲所示的电路来测量额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率，电源电压恒为4.5 V，小明从滑动变阻器接入电路中的阻值最大时开始记录数据，测得小灯泡的U－I图像如图乙所示.下列计算结果正确的是（　AD　）
甲　　乙
A.小灯泡的额定功率为1 W
B.小灯泡正常工作时的电阻为5 Ω
C.滑动变阻器的最大阻值为20 Ω
D.电路消耗的最小功率为0.45 W
二、填空题（本题共4个小题，每空2分，共10分）
8.人工智能技术发展迅速，已应用于各种智能设备中.人工智能技术的加持会增加设备处理器的功耗，“超级快充”是解决该问题的一种方案，其中的“快”是指充电时的　电功率　大.（填写一个物理量名称）
9.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“12 V　10 000 mA·h”字样，该笔记本电脑充满电后，　能　（选填“能”或“不能”）带上飞机.
10.如图所示是额定电压为3.0 V的小灯泡的I－U图像，将两只这样的灯泡串联后接在电压为3.0 V的电源两端，每只灯泡消耗的功率是　0.3　W.
第10题图
11.某型号的电烤箱有“高温”和“低温”两挡，电路如图所示，开关S1闭合，S2断开时为　低　温挡.电阻R1＝44 Ω，R2＝176 Ω，电烤箱处于“高温”挡工作10 min产生的热量为　6.6×105　J.
第11题图
三、作图题（本题共3个小题，每小题2分，共6分）
12.如图甲是李斌家月初电能表的示数，当地每度电的电费为0.6元，他家本月应缴90元的电费，请在图乙中标出月底电能表的示数.
13.如图所示是一个双温电炉电路图.电路由两段阻值都为44 Ω的电阻丝R组成发热体，A、B、C为三段引出线，单刀双掷开关接A为低温挡，接B为高温挡，且高温挡的功率为低温挡的2倍，试在图中虚线框内画出两段电阻丝的连接图.
14.如图甲所示电路，闭合开关后将滑动变阻器的滑片从a端移动到b端的过程中，电压表示数U随滑动变阻器阻值R变化关系的图像如图乙所示，请你在图丙坐标系中画出滑片移动过程中滑动变阻器消耗的功率P随其阻值R2变化关系的图像.（提示：当R1＝R2时，滑动变阻器的功率最大）
四、简答题（本题共3个小题，每小题3分，共9分）
15.小明结合学过的电学知识分析：家里的电灯有时虽然暗些，但是电灯的实际功率变小了，消耗的电能也少了，那么此时家里使用电热水壶烧水就可以省电了.小明的想法对吗？请简要说明理由.
答：小明的想法不对.因为使用电热水壶烧开一壶水消耗的电能（或水吸收的热量）是一定的，根据W＝Pt可知，当电热水壶的实际功率变小时，需要的加热时间变长，水散热损失的能量更多，所以并不能省电.
16.如图所示的电路中，小灯泡L1、L2的额定电压均为2.5 V，闭合开关S，小灯泡L1、L2均发光.若把导线接在小灯泡L2的两端，则小灯泡L1发光变暗还是变亮？请说明理由.
答：闭合开关，两只灯泡串联，都发光，说明电路是通路，若把一根导线接在小灯泡L2的两端，L2被短路，没有电流通过，不能发光，不会被烧毁；但L1仍然有电流通过，可以发光，同时电源电压全部加在L1两端，根据I＝可知，通过L1的电流变大，根据P＝UI可知，小灯泡L1实际功率变大，灯泡变亮.
17.如图所示是小明家新安装的速热电热水器（没有储水箱），需要使用热水时闭合开关，打开水龙头瞬间即可流出热水.小明仔细观察该速热电热水器和家中其他用电器，发现连接该电热水器的导线很短，而且比其他用电器的导线粗很多.请回答以下问题：
（1）速热电热水器产生热量的原理是什么？
（2）在家庭电路中，各用电器工作时电压相同，为什么该速热电热水器使用更短更粗的导线？
答：（1）速热电热水器产生热量的原理是电流的热效应.（2）电热水器功率较大，正常工作时电流很大，电热水器与导线串联，根据串联电路的电流特点，导线中电流较大；相同材料的导线，越粗越短，电阻较小，由Q＝I2Rt可知，比其他用电器的导线粗很多且较短的导线，在相同时间内导线产生的热量较少，可以防止因导线过热造成的危害.
五、实验与科学探究题（本题共3个小题，共28分）
18.（8分）在“探究电流做功多少与电压、电流的关系”的活动中，同学们设计了如图甲、乙、丙三个电路.
（1）实验中我们通过比较　灯泡的亮度　来比较相同时间内电流做功的多少，所用的两灯L1和L2的规格是　不同　（选填“相同”或“不同”）的.
（2）在乙图的实验中，两灯都发光，但灯L1较亮，灯L1两端的电压也较大，根据此现象可以得出的初步结论是　在电流和通电时间相同时，电压越大，电流做功越多　.
（3）某同学想利用丙图来研究电流做功与电压的关系，通过调节滑动变阻器的滑片P的位置来改变灯两端电压，他设计的实验方案中存在的问题是　不能控制电流相同　.
19.（10分）如图是探究电流通过导体时产生热量的实验，甲、乙两套装置中各有两个相同的透明容器.其中密封着等量的空气和一段电阻丝（阻值在图中已标出），U形管中装有等量的液体，接通电源，观察现象.
（1）实验中通过观察　液面高度差　的变化来比较导体所产生热量的多少；这运用了　转换法　（选填“转换法”或“等效替代法”）的物理思想.
（2）用甲装置进行实验时，通过控制通电时间和电路中的　电流　不变，来研究导体产生的热量与　电阻　的关系.
（3）在乙装置中，A、B透明容器中产生热量较多的是　A　容器.
20.（10分）在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压恒为3 V，小灯泡的额定电压为2.5 V，滑动变阻器的规格为“20 Ω　1 A”.
（1）如图甲所示，为确保电路安全，连接电路时开关应断开，滑动变阻器的滑片P应滑到　B　（选填“A”或“B”）端.
（2）实验中，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示.要测量小灯泡的额定功率，应将滑片适当向　左　（选填“左”或“右”）滑动.
（3）图丙是小灯泡的电流随电压变化关系的图像，根据图像可知，小灯泡的额定功率为　0.625　W.
（4）测量小灯泡的电功率不需要多次测量求平均值，理由是　小灯泡在不同电压下的电功率不同　.
（5）完成上述实验后，小聪向老师要了一个已知阻值为R0的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丁所示的电路，也测出了小灯泡的额定功率.请完成下列实验步骤：
①闭合开关S1，将S2拨到触点2，移动滑片，使电压表的示数为2.5 V；
②再将开关S2拨到触点1，保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U；
③小灯泡的额定功率的表达式为P额＝　·2.5 V　（用已知量和测量量表示）.
六、综合应用题（本题共2个小题，共16分.解答时需写出必要的文字说明、计算公式及过程，若只写出计算结果将不得分）
21.（8分）如图所示电路中，灯泡L上标有“6 V　3 W”字样，R为定值电阻.闭合开关S后，灯泡L恰好正常发光，电流表的示数为0.6 A.
（1）灯泡L的额定电流是多少？
（2）定值电阻R的阻值是多少？
（3）该电路工作5 min，定值电阻产生的热量是多少？
解：（1）由P＝UI可得，灯泡L的额定电流：I额＝＝＝0.5 A；
（2）因为灯泡L正常发光，U灯＝U额＝6 V，I灯＝I额＝0.5 A，
根据并联电路的电压特点可知，UR＝U灯＝6 V，IR＝I－I灯＝0.6 A－0.5 A＝0.1 A，
由I＝可知，定值电阻R的阻值：R＝＝＝60 Ω；
（3）该电路工作5 min，定值电阻产生的热量：Q＝Rt＝（0.1 A）2×60 Ω×5×60 s＝180 J.
22.（8分）空气能热泵热水器是一种新型热水器，其工作原理示意图如图所示.工作物质在蒸发器中从空气中吸热迅速汽化，之后被压缩机压缩成高温高压的气体，并对冷水加热使水温升高.如表所示是某型号热泵热水器的部分参数，其中65 kg/h表示此热水器进水温度为15 ℃，出水温度为55 ℃，每小时可出热水65 kg.c水＝4.2×103 J/（kg·℃），请回答下列问题：
（1）65 kg水从15 ℃升高到55 ℃吸收的热量是多少？
（2）空气能热泵热水器正常工作时通过电路的电流是多少？（计算结果保留两位小数）
（3）能效比是衡量热泵热水器性能的重要指标，它是指加热过程中水吸收的热量与消耗电能的比值.该热水器的能效比是多少？（计算结果保留两位小数）
（4）请从能量的角度思考，该热水器与纯电加热的热水器相比是否节能？并结合工作原理说明理由.
额定制热水量 65 kg/h
额定电压/频率 220 V/50 Hz
额定输入功率 800 W
水箱型号 100 L
解：（1）水吸收的热量：Q吸＝c水m（t－t0）＝4.2×103 J/（kg·℃）×65 kg×（55 ℃－15 ℃）＝1.092×107 J；
（2）空气能热泵热水器正常工作时通过电路的电流：
I＝＝≈3.64 A；
（3）热水器1 h消耗的电能：
W＝Pt'＝800 W×1×3 600 s＝2.88×106 J，
该热水器的能效比：η＝＝≈3.79；
（4）节能，理由如下：空气能热泵热水器中水吸收的热量大部分来源于空气的内能，然后通过消耗少量电能获得，而空气中的热量是不用消耗电能的.第十八章　电功率
一、选择题（本题共7个小题，每小题3分，共21分.第1～6题为单项选择题.第7题为多项选择题，每小题至少有两项符合题目要求，全选对得3分，选对但不全得1分，选错或不选得0分）
1.习近平总书记指出“让文明交流互鉴成为增进各国人民友谊的桥梁、推动人类社会进步的动力……”为了方便交流，国际上建立了统一的测量单位体系，叫国际单位制.在国际单位制中，电功的单位是（　 　）
A.焦耳 B.伏特 C.安培 D.瓦特
2.随着科学技术的发展，越来越多的用电器进入了我们的家庭.下列用电器主要利用电流热效应工作的是（　 　）
A.油烟机　B.电熨斗　C.平板电脑　D.CPU上的散热风扇
3.关于电功和电功率，下列说法正确的是（　 　）
A.电功是表示电流做功快慢的物理量
B.电功率大的用电器一定比电功率小的用电器做的功多
C.电流通过导体做功越少，电功率越小
D.在相同的时间内，电流通过导体做功越多，电功率越大
4.三只灯泡分别标着“220 V　20 W”“48 V　20 W”和“36 V　20 W”，它们都正常工作，在相等时间里消耗的电能（　 　）
A.“220 V　20 W”最多 B.三只灯泡一样多
C.“48 V　20 W”最多 D.“36 V　20 W”最多
5.如图所示，将甲、乙两灯串联在电路中，闭合开关，发现甲灯发光，乙灯不发光.则乙灯不发光的原因可能是（　 　）
A.乙灯灯丝的电阻比甲的大
B.乙灯的实际功率太小
C.乙灯灯丝断路
D.通过乙灯的电流小于甲灯的电流
6.小灯泡L1和L2分别标有“6 V　0.4 A”“4 V　0.2 A”，将L1和L2分别采用如图甲、乙所示的方式连接，闭合开关S后，L1和L2都能发光，不考虑灯丝电阻的变化，下列说法正确的是（　 　）
A.L1的电阻大于L2的电阻
B.甲图中通过L1的电流大于通过L2的电流
C.乙图中L1两端的电压大于L2两端的电压
D.甲、乙两图中L1的实际功率均大于L2的实际功率
7.（多项选择）小明用如图甲所示的电路来测量额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率，电源电压恒为4.5 V，小明从滑动变阻器接入电路中的阻值最大时开始记录数据，测得小灯泡的U－I图像如图乙所示.下列计算结果正确的是（　 　）
甲　　乙
A.小灯泡的额定功率为1 W
B.小灯泡正常工作时的电阻为5 Ω
C.滑动变阻器的最大阻值为20 Ω
D.电路消耗的最小功率为0.45 W
二、填空题（本题共4个小题，每空2分，共10分）
8.人工智能技术发展迅速，已应用于各种智能设备中.人工智能技术的加持会增加设备处理器的功耗，“超级快充”是解决该问题的一种方案，其中的“快”是指充电时的 大.（填写一个物理量名称）
9.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“12 V　10 000 mA·h”字样，该笔记本电脑充满电后， （选填“能”或“不能”）带上飞机.
10.如图所示是额定电压为3.0 V的小灯泡的I－U图像，将两只这样的灯泡串联后接在电压为3.0 V的电源两端，每只灯泡消耗的功率是 W.
第10题图
11.某型号的电烤箱有“高温”和“低温”两挡，电路如图所示，开关S1闭合，S2断开时为 温挡.电阻R1＝44 Ω，R2＝176 Ω，电烤箱处于“高温”挡工作10 min产生的热量为 J.
第11题图
三、作图题（本题共3个小题，每小题2分，共6分）
12.如图甲是李斌家月初电能表的示数，当地每度电的电费为0.6元，他家本月应缴90元的电费，请在图乙中标出月底电能表的示数.
13.如图所示是一个双温电炉电路图.电路由两段阻值都为44 Ω的电阻丝R组成发热体，A、B、C为三段引出线，单刀双掷开关接A为低温挡，接B为高温挡，且高温挡的功率为低温挡的2倍，试在图中虚线框内画出两段电阻丝的连接图.
14.如图甲所示电路，闭合开关后将滑动变阻器的滑片从a端移动到b端的过程中，电压表示数U随滑动变阻器阻值R变化关系的图像如图乙所示，请你在图丙坐标系中画出滑片移动过程中滑动变阻器消耗的功率P随其阻值R2变化关系的图像.（提示：当R1＝R2时，滑动变阻器的功率最大）
四、简答题（本题共3个小题，每小题3分，共9分）
15.小明结合学过的电学知识分析：家里的电灯有时虽然暗些，但是电灯的实际功率变小了，消耗的电能也少了，那么此时家里使用电热水壶烧水就可以省电了.小明的想法对吗？请简要说明理由.
16.如图所示的电路中，小灯泡L1、L2的额定电压均为2.5 V，闭合开关S，小灯泡L1、L2均发光.若把导线接在小灯泡L2的两端，则小灯泡L1发光变暗还是变亮？请说明理由.
17.如图所示是小明家新安装的速热电热水器（没有储水箱），需要使用热水时闭合开关，打开水龙头瞬间即可流出热水.小明仔细观察该速热电热水器和家中其他用电器，发现连接该电热水器的导线很短，而且比其他用电器的导线粗很多.请回答以下问题：
（1）速热电热水器产生热量的原理是什么？
（2）在家庭电路中，各用电器工作时电压相同，为什么该速热电热水器使用更短更粗的导线？
五、实验与科学探究题（本题共3个小题，共28分）
18.（8分）在“探究电流做功多少与电压、电流的关系”的活动中，同学们设计了如图甲、乙、丙三个电路.
（1）实验中我们通过比较 来比较相同时间内电流做功的多少，所用的两灯L1和L2的规格是 （选填“相同”或“不同”）的.
（2）在乙图的实验中，两灯都发光，但灯L1较亮，灯L1两端的电压也较大，根据此现象可以得出的初步结论是 .
（3）某同学想利用丙图来研究电流做功与电压的关系，通过调节滑动变阻器的滑片P的位置来改变灯两端电压，他设计的实验方案中存在的问题是 .
19.（10分）如图是探究电流通过导体时产生热量的实验，甲、乙两套装置中各有两个相同的透明容器.其中密封着等量的空气和一段电阻丝（阻值在图中已标出），U形管中装有等量的液体，接通电源，观察现象.
（1）实验中通过观察 的变化来比较导体所产生热量的多少；这运用了 （选填“转换法”或“等效替代法”）的物理思想.
（2）用甲装置进行实验时，通过控制通电时间和电路中的 不变，来研究导体产生的热量与 的关系.
（3）在乙装置中，A、B透明容器中产生热量较多的是 容器.
20.（10分）在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压恒为3 V，小灯泡的额定电压为2.5 V，滑动变阻器的规格为“20 Ω　1 A”.
（1）如图甲所示，为确保电路安全，连接电路时开关应断开，滑动变阻器的滑片P应滑到 （选填“A”或“B”）端.
（2）实验中，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示.要测量小灯泡的额定功率，应将滑片适当向 （选填“左”或“右”）滑动.
（3）图丙是小灯泡的电流随电压变化关系的图像，根据图像可知，小灯泡的额定功率为 W.
（4）测量小灯泡的电功率不需要多次测量求平均值，理由是 .
（5）完成上述实验后，小聪向老师要了一个已知阻值为R0的电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丁所示的电路，也测出了小灯泡的额定功率.请完成下列实验步骤：
①闭合开关S1，将S2拨到触点2，移动滑片，使电压表的示数为2.5 V；
②再将开关S2拨到触点1，保持滑片的位置不动，读出电压表的示数U；
③小灯泡的额定功率的表达式为P额＝ （用已知量和测量量表示）.
六、综合应用题（本题共2个小题，共16分.解答时需写出必要的文字说明、计算公式及过程，若只写出计算结果将不得分）
21.（8分）如图所示电路中，灯泡L上标有“6 V　3 W”字样，R为定值电阻.闭合开关S后，灯泡L恰好正常发光，电流表的示数为0.6 A.
（1）灯泡L的额定电流是多少？
（2）定值电阻R的阻值是多少？
（3）该电路工作5 min，定值电阻产生的热量是多少？
22.（8分）空气能热泵热水器是一种新型热水器，其工作原理示意图如图所示.工作物质在蒸发器中从空气中吸热迅速汽化，之后被压缩机压缩成高温高压的气体，并对冷水加热使水温升高.如表所示是某型号热泵热水器的部分参数，其中65 kg/h表示此热水器进水温度为15 ℃，出水温度为55 ℃，每小时可出热水65 kg.c水＝4.2×103 J/（kg·℃），请回答下列问题：
（1）65 kg水从15 ℃升高到55 ℃吸收的热量是多少？
（2）空气能热泵热水器正常工作时通过电路的电流是多少？（计算结果保留两位小数）
（3）能效比是衡量热泵热水器性能的重要指标，它是指加热过程中水吸收的热量与消耗电能的比值.该热水器的能效比是多少？（计算结果保留两位小数）
（4）请从能量的角度思考，该热水器与纯电加热的热水器相比是否节能？并结合工作原理说明理由.
额定制热水量 65 kg/h
额定电压/频率 220 V/50 Hz
额定输入功率 800 W
水箱型号 100 L

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