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【专项培优】第18章电功率
一、单选题
1．如图是我国研发的智能加热织物，该加热织物应用了电流的热效应。发现电流热效应的科学家是（　　）
A．安培 B．欧姆 C．焦耳 D．瓦特
2．灯泡L与定值电阻R组成的电路如图甲，L和R的I﹣U图线分别为图乙中的A、B，闭合开关S，L正常发光，电路的总功率为4.8W，则此时灯泡L的（　　）
A．电压为7V B．电流为0.3A C．电阻为20Ω D．功率为3W
3．一般家用节能灯正常工作时的功率约为（　　）
A．60瓦 B．25瓦 C．5瓦 D．0.5瓦
4．如图是小红家安装的电能表示意图，下列说法中正确的是（　　）
A．电能表是用来测电功率的仪表
B．此时电能表的读数为28187kW·h
C．该电能表应接在220V的电路中使用
D．该电能表允许通过的最大电流为10A
5．下列常见生活现象的估计值最接近真实值的是（　　）
A．一瓶矿泉水的质量为500g
B．中学生指甲盖的面积为10cm2
C．空调在夏天最节能的温度为16℃
D．家用电视机工作1小时消耗1度电
6．下列说法正确的是（　　）
A．电能表是测量电功率的仪表
B．酒精灯中的酒精燃烧一半后，其热值不变
C．物体的质量越大，其动能一定越大
D．为了节约电能，使用超导体制作电热水壶的加热元件
7．下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A．电熨斗 B．电冰箱 C．电风扇 D．电视机
8．将三盏灯串联在电路中，发现最暗，较亮，最亮，则这三盏灯的物理量关系正确的是（　　）
A． B． C． D．
9．下列各组中都属于电功单位的一组是（　　）
A．焦耳，伏特 安培，千瓦时
B．焦耳，伏特 安培 秒，千瓦时
C．瓦特，伏特 安培 秒，焦耳/秒
D．瓦特，千瓦时，瓦特 秒
10．甲、乙两只灯泡，其I﹣U关系图象如图所示．现将甲、乙两灯串联在电路中，当甲灯两端的电压为2V时，乙灯消耗的功率是（　　）
A．1.2W B．0.8W C．2W D．3W
二、填空题
11．当1 A的电流通过阻值为50 Ω的电阻丝，产生的热量为250 J，则电阻丝通电的时间为　 　s。
12．某同学家的电能表上标有“800r/kW·h”，它的含义是消耗lkW·h的电能，电能表的小铝盘转过　 　r，若月初显示为0123.6，月末显示为0173.6，该同学家在这一个月内消耗的电能为　 　J，若lkW·h的电价为0.5元，则应交电费　 　元。
13．某品牌电热水杯如图甲所示，水杯容量为，有高、中、低三个加热挡位，乙图为其工作电路简图，其中恒为，，，则中温挡功率为　 　；若该电热水杯加热效率为，则用高温挡将满杯水从加热到，需要　 　。
14．小明在国庆假期时外出旅游，期间家里只剩鱼缸的水泵一直工作，其他用电器都断开了连接，他通过“南方电网app”查到10月份用电日历的部分数据如下表所示，根据表格数据可知，国庆假期间小明家鱼缸的水泵每天用电　 　kW·h，其功率为　 　kW。
用电日历（单位：度） 2023年10月
日 一 二 三 四 五 六
16.36度 20.48度 30.48度 40.48度 50.48度 60.48度 714.33度
810.99度 914.21度 1012.59度 1111.16度 1213.18度 1312.23度 146.48度
15．如图所示是某家用单相电度表的表盘，表盘上标注有“3000r/kW·h”字样，其含义是　 　。
16．寒冬，防疫人员户外工作，在脚底贴“暖宝宝”取暖，其工作原理是内部物质发生氧化还原反应，将化学能转化为 　 　能，帐篷里的核酸检测人员用电暖气取暖，电暖气利用的是电流的 　 　效应，社区户外工作人员用热水袋取暖，其内部液体主要成分是水，是因为利用了水的 　 　较大，取暖的过程中，水的内能不断 　 　。
17．如图所示，已知定值电阻R1=R2=R3=10Ω，则此装置可探究电阻产生的热量与 　 　的关系，经过相同的时间，　 　侧U形管液面高度差比较大（选填“左”或“右”）；若通过R1的电流为1A，通电时间为20s时，则R2产生的电热为 　 　J。
18．如图所示，闭合开关，当滑动变阻器的滑片在左右两个端点问来回滑动时，电流表示数的变化范围是0.3A至0.5A，电压表示数的变化范围是10V至12V。当滑动变阻器的滑片滑至最右端时，电压表的示数为　 　V，电阻r的阻值　 　Ω，R2消耗功率的最大值为　 　W。
三、计算题
19．为了统计进入景区人数，某景区安装了自动计数系统，电路简化如图乙。电源电压恒为，。为光敏电阻，当有光照射时；当有游客经过，挡住射向的光线时，的阻值增大，计数器计数一次。图丙为某段时间内两端的电压，随时间变化的图像。求：
（1）当没有游客经过时，两端的电压，及该电路的总电功率；
（2）当有游客经过时，的阻值。
20．在如图所示的电路中，电源电压 ，小灯泡L标有“4V、1.6W”的字样（电源电压和小灯泡的阻值均保持不变）， 为定值电阻，滑动变阻器标有 “20Ω 、1A”的字样，电流表A的量程为0~0.6A。求：
（1）小灯泡L的电阻 ；
（2）当开关 闭合 断开时，电压表的示数为4V， 工作5分钟消耗的电能；
（3）当开关 断开 闭合时，在电路安全的情况下，小灯泡电功率的变化范围。
四、作图题
21．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变化关系的图象如图乙所示，请你在答题卡的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R变化关系的图象。（提示：当R1＝R2时，滑动变阻器的功率最大）
五、实验探究题
22．物理实验课上，曼林测量额定电压为2.5V小灯泡的电功率，测得灯泡的I与U的关系的数据如表所示：
实验次数 1 2 3 4 5 6
U/V 0.20 0.80 1.40 2.00 2.50 2.90
I/A 0.02 0.08 0.14 0.18 0.20 0.21
方智也准备测量该灯泡的电功率，他找来了实验器材并连接了实物电路，其中电源用的是2节干电池，滑动变阻器的铭牌标有“50Ω 1A”．
（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到　 　端（选填“A”或“B”）；闭合开关后，发现灯泡不亮，电流表无示数，但电压表有示数，则电路可能出现的故障是　 　．
（2）小华能通过这个实验得到上述表格中的每一组实验数据吗？　 　（填“能”或“不能”），理由是　 　．
六、综合题
23．小珊新买了一个电热水壶，其铭牌如图所示，请回答[水的比热容c水=4.2×103J/（kg ℃），气压为1标准大气压]；
（1）电热水壶正常工作时的电阻是多少？
（2）在额定电压下，不考虑热量损失，用该电热水壶将初温为20℃的2kg的水烧开，需用多长时间？
（3）在额定电压下，小珊实际将初温为20℃的2kg的水烧开，用时7min，则该电热水壶的效率为多少？
24．根据材料，回答问题。
主动式空气净化器
图甲为某型号空气净化器，它在不同挡位工作时的参数如下表所示，净化空气量是指1h净化空气的体积；能效比是空气净化器净化空气量与输入功率之比，净化效率等于净化前后空气中有害气体浓度的差与净化前有害气体浓度的百分比。
工作挡位 待机 1挡 2挡 3挡 4挡 5挡 6挡
功率（W） 0.9 23 45 75 103 121 148
净化空气量（m3/h） — 120 240 360 500 610 760
噪声强弱等级（dB） — 23 32 39 47 49 55
（1）颗粒物接近带有负电荷的金属网时受到强烈的吸引力，这主要是因为　 　；
（2）该净化器接在家庭电路中，在5挡正常工作时的电流为　 　A；
（3）单独使用该净化器20min，规格为2400imp/（kW h）的电能表指示灯闪烁36次，则该净化器消耗电功率为　 　W，此时该空气净化器的能效比为　 　m3/（h W）（结果保留1位小数）；
（4）利用气敏电阻可以检测空气质量，如图乙所示为检测电路，定值电阻R0＝10Ω，电源电压恒为28V；如图丙所示为气敏电阻阻值随空气中有害气体浓度β的变化曲线。现用此电路检测该型号净化器的净化效率：净化器刚启动时，检测电路中电流表的示数为0.7A，此时空气中有害气体浓度是　 　μg/m3，净化器正常使用30min后，检测电路的电流变为0.1A，则该空气净化器的实际净化效率为　 　%。
七、科普阅读题
25．阅读下面的短文，回答下列问题；
空气能热水器
空气能热水器（如图甲）是吸收空气能来制造热水的装置。其耗能约为电热水器的四分之一、空气能属于可再生的新能源，拥有先天的节能环保的优势；
图乙是空气能热水器的工作原理示意图，它主要有储水箱、毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器等部件组成。制冷剂在毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器之间循环过程与我们所熟悉的电冰箱的制冷过程相同，其工作过程如下：
A．液态制冷剂经过一段很细的毛细管缓慢地进入蒸发器，在蒸发器迅速汽化，并从空气中吸收内能；
B．制冷剂汽化生成的蒸气被压缩机压缩后变成高温高压的蒸气进入冷凝器；
C．在冷凝器中，高温高压的蒸气将内能传递给冷水并发生液化；制冷剂依此不断循环流动，使水的温度不断上升；
空气能热水器有一个很重要的指标是能效比，它是指水箱中的水吸收的热量Q（热量Q为比热容、质量、变化温度三者的乘积）与压缩机等电器消耗的电能W（电能W为额定输入功率与时间的乘积）的比值。能效比越高，说明热水器的制热效果越好。
请回答下列问题：
（1）制冷剂在　 　中汽化，在　 　中液化；
（2）制冷剂在工作循环过程中，将　 　中的热能不断地“搬运”至　 　中；
（3）某品牌空气能热水器正常工作时的参数如下：
电源电压 额定输入功率/W 进水温度/℃ 出水温度/℃ 能效比
220V 840 20 56 3.4
从表格中折数据可知，该空气能热水器正常工作3600s可产生的热水的质量为　 　kg。[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）]
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】焦耳定律
2．【答案】D
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
3．【答案】C
【知识点】电功率
4．【答案】C
【知识点】电能表参数的理解
5．【答案】A
【知识点】温度及温度计的使用与读数；质量及其特性；长度的估测；电功率
6．【答案】B
【知识点】燃料的热值；电能表参数的理解；电功率
7．【答案】A
【知识点】电流的热效应
8．【答案】D
【知识点】串联电路的电流规律；实际功率
9．【答案】B
【知识点】电功及电功的实质
10．【答案】A
【知识点】电功率的计算
11．【答案】5
【知识点】电功与热量的综合计算
12．【答案】800；1.8×108；25
【知识点】电能表参数的理解
13．【答案】242；364
【知识点】热量的计算；电功率的计算
14．【答案】0.48；0.02
【知识点】电功率的计算
15．【答案】电路每消耗1kW·h的电能，电度表转盘转过3000转
【知识点】电能表参数的理解
16．【答案】内；热；比热容；减小
【知识点】内能的概念；比热容的定义及其计算公式；电流的热效应
17．【答案】电流大小；左；50
【知识点】焦耳定律；焦耳定律的应用；电流的热效应
18．【答案】12；10；1.8
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
19．【答案】（1）解： 根据乙图可知，两个电阻串联，计数器并联在的两端；当没有游客经过时，，则电路中的电流为：；
两端的电压为：；
电路的总功率为：；
答：当没有游客经过时，两端的电压为；该电路的总电功率为；
（2）解： 当有游客经过时，的阻值变大，根据串联电路的分压规律可知，分担的电压变大，根据串联电路的电压规律可知，两端的电压变小，根据图丙可知，此时两端的电压为；
根据欧姆定律可知，电路中的电流的大小为：；
阻值的大小为：。
答：当有游客经过时，的阻值为。
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
20．【答案】（1）解：小灯泡的电阻为
答：小灯泡L的电阻 为10Ω
（2）解：当开关 闭合 断开时，电阻 与小灯泡L串联，电压表V测量的是小灯泡两端的电压 ，电阻 两端的电压
流过 的电流
工作5分钟消耗的电能
答： 工作5分钟消耗的电能为240J；
（3）解：当开关 断开 闭合时，小灯泡L与滑动变阻器串联。小灯泡的额定电流
滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，电流表允许通过的最大电流为0.6A，灯泡允许通过的最大电流0.4A，此时电路允许通过的最大电流 ，小灯泡的最大功
当滑动变阻器阻值最大时，整个电路的电阻
此时通过小灯泡的最小电流
小灯泡的最小功率
答：小灯泡电功率的变化范围为 。
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
21．【答案】解：如图所示：
【知识点】串联电路的电压规律；欧姆定律及其应用；电功率的计算
22．【答案】（1）B；灯泡断路
（2）不能；滑动变阻器的阻值太小
【知识点】电功率的测量
23．【答案】（1）解：由P= 可得，电热水壶正常工作时的电阻：
R= = =24.2Ω；
答：电热水壶正常工作时的电阻是24.2Ω；
（2）解：水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg ℃）×2kg×（100℃﹣20℃）=6.72×105J，
在额定电压下，P=P额=2000W，不考虑热量损失，W=Q吸=6.72×105J，
由P= 可得，水烧开需用时间：
t= = =336s．
答：需用336s时间；
（3）解：由P= 可得热水壶实际消耗的电能：
W1=Pt1=2000W×7×60s=8.4×105J；
该电热水壶的效率：
η= ×100%= ×100%=80%
答：则该电热水壶的效率为80%．
【知识点】电功与热量的综合计算
24．【答案】（1）带电体具有吸引轻小物体的性质
（2）0.55
（3）45；5.3
（4）2.0；95
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
25．【答案】（1）蒸发器；冷凝器
（2）空气；水
（3）68
【知识点】汽化及汽化吸热的特点；液化及液化放热；比热容的定义及其计算公式；电功率的计算
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