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第十五讲 电功率
　基础练 　　　　　　　　　
1.如图所示是农民自建的“屋顶发电站”,太阳晒一晒就能发电。这组光伏发电设备白天每小时可发电5度,合　　1.8×107　J,则该设备白天的电功率为　5　kW。
第1题图　　　第3题图
2.国家标准《家用和类似用途电器的安全》中规定,电水壶电源线一般不应长于75 cm。这是通过缩短电源线的长度来减小　电阻　,从而　减少　(选填“增加”或“减少”)电源线通电时产生的热量。
3.某小灯泡上标有“6 V 　6 W”字样,则其正常工作时的电阻为　6　Ω,若其电流随两端的电压变化的关系图像如图所示,则当小灯泡两端的电压为1 V时,通过小灯泡的电流为　0.3　A,此时小灯泡的电功率为　0.3　W。
4.如图所示,电源电压为3 V,R1=R2=5 Ω,先闭合开关S1,再闭合开关S2,电流表的示数将　变大　(选填“变大”或“变小”)。当开关S1闭合,开关S2断开时,通电10 s,电流通过电阻R1产生的热量为　4.5　J。
第4题图　　　第5题图
5.如图所示,电源电压保持不变,电阻R1=30 Ω,R2=60 Ω,闭合开关S,电流表A的示数为0.3 A,则通电1 min电阻R1产生的热量为　72　J。
6.(2024·青海)如图所示是RA和RB两个定值电阻的U-I图像,由图像可知RA∶RB=　2∶1　;若将电阻RA和RB串联接在6 V的电源两端,电路中的电流为　0.2　A;若将电阻RA和RB并联接在6 V的电源两端,通电10 s电路产生的热量为　54　J。
第6题图　第7题图
7.如图所示,小灯泡L1、L2的额定电压相同。闭合开关后,发现小灯泡L1比小灯泡L2亮,下列分析正确的是 (　C　)
A.小灯泡L1的额定功率比小灯泡L2的额定功率大
B.小灯泡L1两端的电压比小灯泡L2两端的电压小
C.小灯泡L1的电阻比小灯泡L2的电阻大
D.通过小灯泡L1的电流比通过小灯泡L2的电流小
8.如图甲所示,电源电压保持不变,定值电阻R2=20 Ω,且电阻R1　　第8题图
9.某无人机由输出电压为15 V、容量为10 000 mA·h的电池提供飞行能量。若这些电能的80%用于飞行,则当飞行功率为200 W时,其最长的飞行时间为　0.6　h。
10.将标有“6 V　6 W”字样的小灯泡L接入电源电压恒为6 V的电路中,如图甲所示。闭合开关,利用传感装置绘制出通过小灯泡L的电流随时间变化的关系图像如图乙所示。闭合开关瞬间,小灯泡的电功率为　36　W。小灯泡在闭合开关瞬间的电阻为R1,正常发光时电阻为R2,则R1∶R2=　1∶6　。
甲　　乙
第10题图
11.如图所示,小灯泡上标有“5 V　2.5 W”字样,灯丝电阻不变,滑动变阻器上标有“30 Ω　1 A”字样,电源电压为6 V,且保持不变。闭合开关S,在保证电路安全的情况下,滑动变阻器的最小功率为　0.5　W。
第11题图
12.如图所示,电源电压保持不变,将定值电阻R1、R2按图甲、图乙两种方式接入电路,电阻R1在两电路中消耗的电功率分别为4 W和9 W,则R1∶R2=　2∶1　,图乙中电阻R2消耗的电功率为　18　W。
　　第12题图
13.如图甲所示,电源电压保持不变,R1为定值电阻,滑动变阻器R2的滑片P从一端移到另一端时,电压表的示数随电流表的示数变化的关系图像如图乙所示。求:
(1)电压U和定值电阻R1的阻值。
(2)滑动变阻器R2的最大阻值。
(3)当滑动变阻器R2滑片P在中点时,10 s内定值电阻R1产生的热量。
甲　　　乙
第13题图
解:(1)由图乙可知,滑动变阻器的滑片在点a时,电压表的示数为2 V,电流表的示数为0.1 A,则电源电压U=0.1 A×R1+2 V,
滑动变阻器的滑片在点b时,电压表的示数为0 V,电流表的示数为0.3 A,则电源电压U=0.3 A×R1,
联立解得U=3 V,R1=10 Ω。
(2)分析图乙可知,滑动变阻器的滑片P在点a时接入电路的阻值最大,滑动变阻器R2的最大阻值R2===20 Ω。
(3)当滑动变阻器的滑片P在中点时,电路中的电流
I====0.15 A,
10 s内定值电阻R1产生的热量Q=I2R1t=(0.15 A)2×10 Ω×10 s=2.25 J。
答:(1)电压U=3 V,定值电阻R1=10 Ω。
(2)滑动变阻器R2的最大阻值为20 Ω。
(3)10 s内定值电阻R1产生的热量为2.25 J。
　　强化练　　　　　　　　　　　　　　　
1.如图所示,供电设备和居民住宅间需要很长的导线连接。若长导线(两根)电阻为R,住宅的两端的电压为U,住宅用电的总功率为P,那么通过长导线的电流为　　　　;长导线上损失的电功率为　　　　(用字母表示)。
第1题图　　　第2题图
2.如图所示,把一个标有“2.5 V　0.75 W”字样的小灯泡L和定值电阻R串联后接在电压为6 V的电源上,小灯泡恰好能正常工作。该电路工作10 s,定值电阻R产生的热量为　10.5 　J。
3.如图所示是“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验。实验前已调好器材,实验过程中,通过电阻R1、R2的电流　相等　(选填“相等”或“不相等”),观察U形管内液面高度差可知电阻　R2　(选填“R1”或“R2”)产生的热量较多,要使液面高度差变化更快,可将滑动变阻器的滑片P向　右　滑动。
第3题图
4.如图所示,电源电压为3 V,且保持不变,点a、b是粗细均匀的电阻丝的两端点,点c是电阻丝的中点。当闭合开关S1时,电流表的示数为1 A,该电路通电1 min消耗的电能为　180　J;当闭合开关S1、S2时,电流表的示数为　2　A。
第4题图　　　第5题图
5.如图所示是某型号电烤箱的简化电路图,它有“高温”和“低温”两挡。开关S接　1　(选填“1”或“2”)时,是“高温挡”。当开关分别接“1”和“2”时,电流表的示数为5 A和1 A,则电阻R=　176　Ω。若电烤箱处于“高温”挡工作10 min产生的热量为　6.6×105　J,若电烤箱处于“低温”挡工作时,电阻R0的电功率为　44　W。
6.如图所示是某款电饭锅的简化电路图,它有烧煮和保温两挡,当　断开　开关S时,电饭锅处于保温挡。　b　(选填“a”或“b”)端应该接火线,已知烧煮时的功率是保温时的11倍,则R1∶R2=　10∶1　。
第6题图　第7题图
7.为保障行车安全,同学们设计了后视镜除雾、除霜装置,简化电路如图所示。电源电压为12 V,加热电阻R1、R2的阻值均为6 Ω,电路在低温挡除雾,高温挡除霜。将旋转开关调至“1”时启动除　霜　模式,加热1 min,后视镜温度升高6 ℃,后视镜玻璃质量为0.15 kg,加热效率为　50%　。[已知c玻璃=0.8×103 J/(kg·℃)]
8.某汽车加热座椅的工作原理示意图如图所示,R1、R2均为发热电阻,通过控制开关的通断,实现高、中、低三挡加热功能,其中高、中挡位的电功率分别为60 W、30 W,电源电压为12 V。处于低挡位时开关的通断情况为　开关S1断开,开关S2接2　,此时电路消耗的总功率为　15　W。
第8题图
9.如图甲所示是小灯泡L和电阻R的I-U图像。将小灯泡L和电阻R接入图乙的电路中,只闭合开关S1时,电流表的示数为0.5 A。电源两端的电压保持不变,下列说法正确的是 (　B　)
第9题图
A.电源电压为3 V
B.再闭合开关S2后,在1 min内电阻R产生的热量为48 J
C.只闭合开关S1时,小灯泡L的电阻为2 Ω
D.再闭合开关S2后,电流表的示数增加0.3 A
10.如图甲所示是小明家的电饭锅,图乙是该电饭锅的工作电路图。R1和R2均为加热电阻,开关S是温控开关,当锅内温度达到100 ℃时温控开关S自动跳转电饭锅转入保温状态。从说明书上收集到的部分数据如表所示。电饭锅正常工作时,10 min可将电饭锅中1.5 kg的食物从20 ℃加热到100 ℃,之后转入保温状态。已知食物的比热容为4.0×103 J/(kg·℃),求:
(1)加热时食物吸收的热量。
(2)电热丝R2的阻值。
(3)电饭锅的加热效率。
额定电压 220 V
额定功率 加热挡 1000 W
保温挡 220 W
电源频率 50 Hz
甲　　　乙
第10题图
解:(1)加热时食物吸收的热量
Q吸=cmΔt=4.0×103 J/(kg·℃)×1.5 kg×(100 ℃-20 ℃)=4.8×105 J。
(2)由图乙可知,当开关S接1时,电路为R1的简单电路,开关S接2时,两电阻串联,串联电路中总电阻等于各分电阻之和,因此开关接2时电阻大,由P=UI=可知,电源电压一定时,电阻越大,电功率越小,即开关S接1时,电路电功率最大,为加热挡,开关S接2时为保温挡。电饭锅处于加热状态时,电热丝R1的阻值
R1===48.4 Ω,
电饭锅处于保温状态时,电路的总电阻
R总===220 Ω,
电热丝R2的阻值
R2=R总-R1=220 Ω-48.4 Ω=171.6 Ω。
(3)电饭锅加热10 min消耗的电能
W=P加热t=1000 W×10×60 s=6×105 J,
电热锅的加热效率
η=×100%=×100%=80%。
答:(1)加热时食物吸收的热量为4.8×105 J。
(2)电热丝R2的阻值为171.6 Ω。
(3)电饭锅的加热效率为80%。第十五讲 电功率
　基础练 　　　　　　　　　
1.如图所示是农民自建的“屋顶发电站”,太阳晒一晒就能发电。这组光伏发电设备白天每小时可发电5度,合 　J,则该设备白天的电功率为 　kW。
第1题图　　　第3题图
2.国家标准《家用和类似用途电器的安全》中规定,电水壶电源线一般不应长于75 cm。这是通过缩短电源线的长度来减小 　,从而 　(选填“增加”或“减少”)电源线通电时产生的热量。
3.某小灯泡上标有“6 V 　6 W”字样,则其正常工作时的电阻为 　Ω,若其电流随两端的电压变化的关系图像如图所示,则当小灯泡两端的电压为1 V时,通过小灯泡的电流为 　A,此时小灯泡的电功率为 　W。
4.如图所示,电源电压为3 V,R1=R2=5 Ω,先闭合开关S1,再闭合开关S2,电流表的示数将 　(选填“变大”或“变小”)。当开关S1闭合,开关S2断开时,通电10 s,电流通过电阻R1产生的热量为 　J。
第4题图　　　第5题图
5.如图所示,电源电压保持不变,电阻R1=30 Ω,R2=60 Ω,闭合开关S,电流表A的示数为0.3 A,则通电1 min电阻R1产生的热量为 　J。
6.(2024·青海)如图所示是RA和RB两个定值电阻的U-I图像,由图像可知RA∶RB= 　;若将电阻RA和RB串联接在6 V的电源两端,电路中的电流为 　A;若将电阻RA和RB并联接在6 V的电源两端,通电10 s电路产生的热量为 　J。
第6题图　第7题图
7.如图所示,小灯泡L1、L2的额定电压相同。闭合开关后,发现小灯泡L1比小灯泡L2亮,下列分析正确的是 ( )
A.小灯泡L1的额定功率比小灯泡L2的额定功率大
B.小灯泡L1两端的电压比小灯泡L2两端的电压小
C.小灯泡L1的电阻比小灯泡L2的电阻大
D.通过小灯泡L1的电流比通过小灯泡L2的电流小
8.如图甲所示,电源电压保持不变,定值电阻R2=20 Ω,且电阻R1　　第8题图
9.某无人机由输出电压为15 V、容量为10 000 mA·h的电池提供飞行能量。若这些电能的80%用于飞行,则当飞行功率为200 W时,其最长的飞行时间为 　h。
10.将标有“6 V　6 W”字样的小灯泡L接入电源电压恒为6 V的电路中,如图甲所示。闭合开关,利用传感装置绘制出通过小灯泡L的电流随时间变化的关系图像如图乙所示。闭合开关瞬间,小灯泡的电功率为 　W。小灯泡在闭合开关瞬间的电阻为R1,正常发光时电阻为R2,则R1∶R2= 　。
甲　　乙
第10题图
11.如图所示,小灯泡上标有“5 V　2.5 W”字样,灯丝电阻不变,滑动变阻器上标有“30 Ω　1 A”字样,电源电压为6 V,且保持不变。闭合开关S,在保证电路安全的情况下,滑动变阻器的最小功率为 　W。
第11题图
12.如图所示,电源电压保持不变,将定值电阻R1、R2按图甲、图乙两种方式接入电路,电阻R1在两电路中消耗的电功率分别为4 W和9 W,则R1∶R2= 　,图乙中电阻R2消耗的电功率为 　W。
　　第12题图
13.如图甲所示,电源电压保持不变,R1为定值电阻,滑动变阻器R2的滑片P从一端移到另一端时,电压表的示数随电流表的示数变化的关系图像如图乙所示。求:
(1)电压U和定值电阻R1的阻值。
(2)滑动变阻器R2的最大阻值。
(3)当滑动变阻器R2滑片P在中点时,10 s内定值电阻R1产生的热量。
甲　　　乙
第13题图
　　强化练　　　　　　　　　　　　　　　
1.如图所示,供电设备和居民住宅间需要很长的导线连接。若长导线(两根)电阻为R,住宅的两端的电压为U,住宅用电的总功率为P,那么通过长导线的电流为　　　　;长导线上损失的电功率为　　　　(用字母表示)。
第1题图　　　第2题图
2.如图所示,把一个标有“2.5 V　0.75 W”字样的小灯泡L和定值电阻R串联后接在电压为6 V的电源上,小灯泡恰好能正常工作。该电路工作10 s,定值电阻R产生的热量为 　J。
3.如图所示是“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验。实验前已调好器材,实验过程中,通过电阻R1、R2的电流 　(选填“相等”或“不相等”),观察U形管内液面高度差可知电阻 　(选填“R1”或“R2”)产生的热量较多,要使液面高度差变化更快,可将滑动变阻器的滑片P向 　滑动。
第3题图
4.如图所示,电源电压为3 V,且保持不变,点a、b是粗细均匀的电阻丝的两端点,点c是电阻丝的中点。当闭合开关S1时,电流表的示数为1 A,该电路通电1 min消耗的电能为 　J;当闭合开关S1、S2时,电流表的示数为 　A。
第4题图　　　第5题图
5.如图所示是某型号电烤箱的简化电路图,它有“高温”和“低温”两挡。开关S接 　(选填“1”或“2”)时,是“高温挡”。当开关分别接“1”和“2”时,电流表的示数为5 A和1 A,则电阻R= 　Ω。若电烤箱处于“高温”挡工作10 min产生的热量为 　J,若电烤箱处于“低温”挡工作时,电阻R0的电功率为 　W。
6.如图所示是某款电饭锅的简化电路图,它有烧煮和保温两挡,当 　开关S时,电饭锅处于保温挡。 　(选填“a”或“b”)端应该接火线,已知烧煮时的功率是保温时的11倍,则R1∶R2= 　。
第6题图　第7题图
7.为保障行车安全,同学们设计了后视镜除雾、除霜装置,简化电路如图所示。电源电压为12 V,加热电阻R1、R2的阻值均为6 Ω,电路在低温挡除雾,高温挡除霜。将旋转开关调至“1”时启动除 　模式,加热1 min,后视镜温度升高6 ℃,后视镜玻璃质量为0.15 kg,加热效率为 　。[已知c玻璃=0.8×103 J/(kg·℃)]
8.某汽车加热座椅的工作原理示意图如图所示,R1、R2均为发热电阻,通过控制开关的通断,实现高、中、低三挡加热功能,其中高、中挡位的电功率分别为60 W、30 W,电源电压为12 V。处于低挡位时开关的通断情况为 　,此时电路消耗的总功率为 　W。
第8题图
9.如图甲所示是小灯泡L和电阻R的I-U图像。将小灯泡L和电阻R接入图乙的电路中,只闭合开关S1时,电流表的示数为0.5 A。电源两端的电压保持不变,下列说法正确的是 ( )
第9题图
A.电源电压为3 V
B.再闭合开关S2后,在1 min内电阻R产生的热量为48 J
C.只闭合开关S1时,小灯泡L的电阻为2 Ω
D.再闭合开关S2后,电流表的示数增加0.3 A
10.如图甲所示是小明家的电饭锅,图乙是该电饭锅的工作电路图。R1和R2均为加热电阻,开关S是温控开关,当锅内温度达到100 ℃时温控开关S自动跳转电饭锅转入保温状态。从说明书上收集到的部分数据如表所示。电饭锅正常工作时,10 min可将电饭锅中1.5 kg的食物从20 ℃加热到100 ℃,之后转入保温状态。已知食物的比热容为4.0×103 J/(kg·℃),求:
(1)加热时食物吸收的热量。
(2)电热丝R2的阻值。
(3)电饭锅的加热效率。
额定电压 220 V
额定功率 加热挡 1000 W
保温挡 220 W
电源频率 50 Hz
甲　　　乙
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