二轮复习 专题18电功率(含解析)

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二轮复习 专题18电功率(含解析)

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专题18电功率
一、电能与电功
1. 电能
- 符号:W
- 国际单位:焦耳(J)
- 常用单位:千瓦时(kW/h),俗称:度
- 单位换算:
2. 电能表(测量消耗电能)
1. 参数含义
- :适用家庭电路额定电压
- :标定电流10A,最大允许电流20A
- :每消耗电能,转盘转3000圈
2. 消耗电能计算:
3. 电功(电流做功)
- 本质:电能转化为其他形式能的过程
- 通用公式(所有电路适用):
- 纯电阻电路(只含电阻、电热器、灯泡)推导公式:
二、电功率(核心重点)
1. 物理意义
表示电流做功快慢(消耗电能快慢)。
2. 基本概念
- 符号:P
- 国际单位:瓦特(W)
- 常用单位:千瓦(kW)
- 换算:
3. 计算公式
①. 定义式(通用)
②. 决定式(所有电路通用,中考最常用)
③. 纯电阻专用推导式(电热毯、电饭煲、白炽灯)
4. 额定功率 & 实际功率
①. 额定电压U额:用电器正常工作的电压
②. 额定功率P额:额定电压下的功率(铭牌标注)
③. 实际电压U实:电路中真实电压
④. 实际功率P实:实际电压下工作功率,决定灯泡亮度
5. 三种工作状态
-:正常发光
- :发光暗淡
- :强烈发光、易烧坏
6. 已知铭牌求电阻(必考)
由 变形:得
注意:不考虑温度影响时,灯泡电阻视为不变。
三、焦耳定律 电热
1. 电流的热效应
电流通过导体,电能转化为内能。
2. 焦耳定律(计算电热)
- 通用公式(任何电路求电热):
3. 电热与电功关系
①. 纯电阻电路(灯泡、电炉、电饭煲):
②. 非纯电阻电路(电动机、电风扇):
- 电动机:W=UIt,,输出机械能:
四、串、并联电路电功率规律(大题必背)
1. 串联电路
- 电流处处相等:I1=I2
- 功率与电阻成正比:
- 总功率:
- 电阻越大,实际功率越大,灯泡越亮
2. 并联电路
- 各支路电压相等:U_1=U_2
- 功率与电阻成反比:
- 总功率:
- 电阻越小,实际功率越大,灯泡越亮
3. 电路总功率通用规律
无论串联、并联:
五、测量小灯泡的电功率(实验考点)
1. 实验原理:
2. 滑动变阻器作用
- 保护电路
- 改变灯泡两端电压,测出额定功率、低于/高于额定电压的实际功率
3. 多次实验目的:探究不同电压下灯泡的实际功率,不能求平均值
4. 现象结论:灯泡亮度由实际功率决定;灯丝电阻随温度升高而变大
六、高频易错点汇总
1. 灯泡亮度看实际功率,不是额定功率
2. 公式选用:
- 通用:W=UIt、P=UI
- 纯电阻才可用:
3. 串联分压、并联分流,功率跟随分压/分流规律
4. 用电能表算电能,单位一定要换算成
5. 电动机不能用计算总功,只能算电热

七、常用公式速记表
1. 电功:W=UIt
2. 电功率:
3. 纯电阻:
4. 求电阻:
5. 电热:
6. 总功率:
巩固练习
专题18电功率
一.选择题(共25小题)
1.下列家用电器正常工作相同时间,消耗电能最少的是(  )
A.空调 B.LED灯 C.电饭锅 D.电烤箱
2.如图所示为某电能表的表盘,下列论述正确的是(  )
A.电能表所能接用电器最大电功率为2200W
B.一节能灯单独工作,通过测量1min时间内电能表指示灯闪烁的次数,能验证额定电功率是否为10W
C.一用电器单独接入电路,正常工作3min,电能表指示灯闪烁了64次,该用电器可能是电冰箱
D.其可以让一个功率为电饭锅800W、一台2200W空调和总功率为600W的照明灯同时使用
3.某电能表的表盘如图所示。关于该电能表,下列说法正确的是(  )
A.“50Hz”表示这个电能表在频率为50Hz的交流电路中使用
B.“10(20)A”表示这个电能表能通过的最大电流是10A
C.“600r/(kW h)”表示电能表上的转盘转过1r消耗的电能是600kW h
D.该电能表的示数是12150kW h
4.如图所示,是“220V,15W”的LED灯和“220V,15W”的白炽灯正常工作时将电能转化为内能和光能的占比图。当两灯均正常工作时,下列说法不正确的是(  )
A.灯两端的实际电压:1:1
B.相同时间产生的内能:1:2
C.相同时间消耗的电能:1:1
D.电能转化为光能的效率:9:2
5.甲、乙是由同种材料制成的长度相同、横截面积S不同的两段导体,S甲>S乙。如图所示,把它们并联起来将AB接入电路中,通电后,下列有关说法正确的是(  )
A.甲导体的电阻大
B.通过乙导体的电流大
C.相同时间内电流通过甲导体做功多
D.甲、乙并联后的总电阻大于乙的电阻
6.近几年,国产品牌手机快充技术发展迅速,手机充电功率已经达到120W,远远领先国外同类型品牌。如图所示一块手机用的锂电池,工作时电池电压约4V,容量为4000mA h。关于此电池下列说法不正确的是(  )
A.电池放电时电能转化为化学能
B.此电池充满电大约储存了57600J的电能
C.给电池充电时,这块电池相当于电路中的用电器
D.若采用120W的超快闪充充电器给这块电池充电,理论上充满电大约需要8分钟
7.某款手机额定功率为4W,某次开启省电模式后,以2W的实际功率运行。下列说法正确的是(  )
A.省电模式下,手机的额定功率变为2W
B.正常模式比省电模式耗电更多
C.省电模式是通过降低实际功率来减少相同时间内消耗的电能
D.正常模式下,手机的实际功率不可能小于额定功率
8.小明家的电视机每天待机16h,连续一个月所消耗的电能可供一只电水壶连续正常工作约6h。则他家电视机的待机功率最接近于(  )
A.1W B.5W C.10W D.50W
9.商场中,卖微波炉的售货员和顾客就微波炉省电还是费电发生了争论。售货员说:微波炉很省电,用它加热食物花不了多少电费。顾客说:微波炉很费电,他家的微波炉一开就“跳闸”。上述争论中,顾客混淆的两个概念是(  )
A.电压和电流 B.电功率和电流
C.电能和电功 D.电功和电功率
10.将小灯泡L1和L2接入电路,测得电流如图所示,下列说法正确的是(  )
A.L1两端电压比L2大 B.L1电流做功比L2快
C.L1的实际功率比L2小 D.L1发光时电阻比L2大
11.下列物理量的估测最符合实际的是(  )
A.家用电冰箱正常工作时通过的电流约为0.1A
B.家用空调的功率大约是1000W
C.正常情况下人体的安全电压是36V
D.实验室用小灯泡的电阻约为2000Ω
12.如图所示,两只灯泡L1和L2上分别标有“16V,16W”和“8V,4W”字样,假设两灯灯丝电阻不随温度变化。将L1和L2串联后接在电压可在8~16V之间调节的电源上,闭合开关S,下列说法正确的是(  )
A.灯L1两端的电压大于灯L2两端的电压
B.当电源电压调节到16V时,灯泡L2正常发光
C.在调节电源电压的过程中,灯L1始终比灯L2暗
D.在调节电源电压的过程中,两灯的功率变化量不相同
13.如图所示的电路中,电源电压3V不变,灯L1标有“3V 3W”字样,灯L2标有“3V 1.5W”字样。若使L1、L2都正常发光,不考虑灯丝电阻的变化,应(  )
A.S1、S2断开,S3闭合 B.S1、S2、S3都闭合
C.S2、S3闭合,S1断开 D.S1、S2闭合,S3断开
14.一个标有“220V 1000W”的电热器,根据铭牌推算,下列说法错误的是(  )
A.额定电压为220V
B.额定功率为1000W
C.正常工作时的电阻为484Ω
D.一度电可以供它正常工作1h
15.如图所示,闭合开关S,两灯泡均正常发光,则两灯泡一定具有相同的(  )
A.实际功率 B.额定电压 C.额定功率 D.电阻
16.一个电热水壶的铭牌上标有“220V 1000W”的字样,在用电高峰时使用,电热水壶两端电压低于220V,此时该电热水壶的实际电功率(  )
A.高于1000W B.等于1000W C.小于1000W D.无法确定
17.关于电功和电功率,下列说法中正确的是(  )
A.电功率是表示电流做功多少的物理量
B.在相同时间内,用电器消耗的电能越多,电功率一定越大
C.额定功率越大的用电器,工作时消耗的电能就会越多
D.用电器工作时的电功率一定等于它的额定功率
18.下列关于电功、电功率的一些说法中正确的是(  )
A.“220V 100W”的灯泡一定比“220V 40W”的灯泡亮
B.千瓦和千瓦时都是电功率的单位
C.灯泡的额定功率随电压的变化而变化
D.随手关灯后,家中电路的总功率变小
19.学校食堂的分餐台有保温和加热功能,其内部电路如图所示。当饭菜温度较高时,处于保温状态功率为880W;当饭菜温度降到10℃时,自动转为加热状态功率为2.2kW。下列说法正确的是(  )
A.开关S、S0都闭合时,处于保温状态
B.加热状态下,电路中的总电流为4A
C.电阻R1的阻值为22Ω
D.保温状态下,R2两端的电压为 220V
20.如图甲所示的电路中,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器。闭合开关后调节滑动变阻器的滑片从最左端移动到最右端的过程中,电流表示数I与电压表示数U的关系图像如图乙所示,假定电源电压保持不变,下列说法正确的是(  )
A.电源电压为2V
B.滑动变阻器的最大阻值为10Ω
C.电路消耗的最大电功率为0.9W
D.R1消耗的最小电功率为0.2W
21.如图所示电路,电源两端电压U=4.5V且保持不变。电阻R1=5Ω,滑动变阻器R2的铭牌上标有“20Ω,0.5A”的字样,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,在保证电路安全的条件下,下列说法正确的是(  )
A.电路中的最大电流为0.6A
B.滑动变阻器R2的阻值取值范围为2.5Ω~4Ω
C.电阻R2电功率的最大值为1W
D.整个电路消耗电功率的最小值为0.81W
22.如图甲所示的电路,电源电压保持不变。R1为定值电阻,闭合开关后,滑动变阻器的滑片从最左端向最右端滑动过程中,电压表和电流表示数的变化情况如图乙所示,则下列说法中正确的是(  )
A.电源电压为10V
B.R1的阻值为15Ω
C.滑动变阻器的阻值变化范围为0﹣15Ω
D.电路消耗的最小功率为6W
23.如图甲所示的电路中,电源电压不变为9V,两灯的额定电压均为6V,两灯的I﹣U图像如图乙所示。闭合开关S,调节滑动变阻器直至其中一个灯泡正常发光,另一个灯泡不损坏,此时(  )
A.L1正常发光
B.电压表示数为12V
C.两灯的总功率为7.2W
D.滑动变阻器的功率为0.3W
24.小方利用图所示电路测量额定电压为2.5V小灯泡电功率,下列说法正确的是(  )
A.闭合开关前,滑片应滑到a端
B.闭合开关后,小灯泡不发光,一定是小灯泡灯丝断了
C.移动滑片,只需观察电流表、电压表的示数
D.当电压表示数为2.5V时,电流表示数为0.2A,小灯泡额定功率为0.5W
25.如图所示,探究“电功率跟电压的关系”实验中,将小灯泡L1“2.5V,0.3A”和L2“3.8V,0.3A”串联,下列说法正确的是(  )
A.L1和L2串联的主要目的是使两灯泡的通电时间相同
B.如果电源电压可调,两灯泡可以同时正常发光
C.闭合开关后,“3.8V 0.3A”的小灯泡更亮,因为其额定功率大
D.该实验的原理是P=UI
二.填空题(共16小题)
26.为响应国家“节能减排”的号召,小红决定把家里的白炽灯全部换成节能灯,一个月可以节约电能15度=    kW h=    J。
27.教室内所有电灯和教学一体机同时工作一天,大约会消耗电能3kW h,合     J(用科学记数法表示)。相当于完全燃烧     kg标准煤释放的热量。(标准煤的热值为3×107J/kg)
28.某同学家中的电能表如图所示,单独接电暖器时,该同学观察电能表指示灯在3min内闪烁了160次,则电暖器的实际电功率是    W。
29.如图电能表所在电路最大总功率为    W。电能表上标有“3000imp/kW h”字样,当电能表上指示灯闪烁1500次时,电路中将消耗    J的电能。
30.小江家4月份的电费为130元,当地电价为0.5元/kW h,4月初他家的电能表示数如图所示,4月末电能表的示数应为    kW h。断开其他用电器,仅接入一标有“220V,100W”的灯,正常工作15min的过程中电能表的表盘转了    r。
31.如图所示电路,电原电压保持不变,电阻R1=30Ω,闭合S1和S2时,电流表的示数为0.5A。当闭合S1、断开S2时,电流表的示数为0.3A,则通电100s,电阻R2消耗的电能为    J。
32.2026年春晚“武BOT”机器人震撼全场。该机器人电池规格为“75V 15A h”,其充满电后储存的电能是    J。在满电状态下,机器人的续航时间为3h,若不考虑能量损失,则该机器人的功率为    W。
33.灯L和电阻R的I﹣U图像如图所示,将灯L和电阻R并联接在电压恒为3V的电路中,则通电10min,整个电路消耗的总电能为    J。
34.标有“220V 100W”的白炽灯泡,正常工作时的电阻为    Ω;若该灯泡接在110V的电路中,实际功率为    W(假设灯丝电阻不变)。
35.如图所示的电路中,电压U=10V,且保持不变,灯L标有“12V 2W”的字样,当开关S断开时,灯L的实际功率为    W;当开关S闭合时,灯L的实际功率将    (填“变大”、“变小”或“不变”)
36.某手机电池的容量为4000mA h,可以理解为充满电的手机以4000mA的电流放电1h,该手机电池上标注着电压3.7V,充满电时该电池储存的电能为    J;手机快没电时,往往会开启省电模式,可以延长手机的使用时间,“省电模式”实际减小的物理量是    (选填“电功”或“电功率”)。
37.如图所示的电路中,电源电压不变,定值电阻R1=30Ω,闭合开关S、S1,电流表示数为0.2A,再断开开关S1,电流表示数为0.15A,则此时定值电阻R2的电功率为    W。
38.班上有一台饮水机,它的工作电路如图所示,S0是温控开关,可以自动控制饮水机的加热或保温状态。当S0闭合时,饮水机处于     状态(填“加热”或“保温”);若在保温状态下,饮水机消耗的功率是44W,则R2的阻值是     Ω。
39.小明家的电能表面板如图所示,
(1)他家同时使用的用电器总功率不能超过     W。
(2)他利用该电能表和秒表检测一只标识为“220V 10W”节能灯的额定功率,他关闭其他用电器,将该节能灯接入220V的测量电路,设计了以下三种测量方案:
方案一:测量出电能表显示消耗1kW h电能所用的时间t1;
方案二:测量出1min时间内电能表转盘转过的圈数n;
方案三:测量出电能表转盘转过1圈所用时间t2。
①若使用方案二,小明计算额定功率的关系式应该为:P=     (单位:W)。(用数字和n表示)
②比较三种方案,最可行的是方案     。
40.有一块手机用的锂电池,上面标明电压为3.7V,容量为5000mA h,它充满电后,大约储存了     J的电能;某同学观察到家中电能表上标有600revs/(kW h)的字样,他断开家中其他用电器仅使电水壶工作,测得10min内该电能表的转盘转了120圈,则该电水壶的电功率是     W。
41.如图所示,小明家电能表12月底的示数是     kW h;若关闭家中其他用电器,只有电热水壶工作10min,电能表的指示灯闪烁600次,则这个电水壶的实际电功率是     W。
三.实验探究题(共6小题)
42.在“探究影响电流做功多少的因素”活动中,同学们根据猜想“相同时间内电流做的功可能跟导体两端的电压和通过导体的电流有关”,设计了如图甲、乙、丙三个电路。
(1)甲电路图不能用来探究该实验的原因是     ;
(2)此实验是通过观察     来比较相同时间内电流做功的多少,L1、L2两只灯泡的规格应     (选填“相同”或“不同”);
(3)在乙电路图中,观察到L1灯较L2灯暗,电流表A1的示数小于电流表A2的示数,由此可以得到结论:在通电时间和两端电压相同时,电流越     ,电流做的功越多;
(4)在丙电路图中,L1、L2两灯串联,主要是为了控制     相同,从而研究电流做功多少与     的关系。
43.小谊小组通过实验探究“电功率跟电流、电压的关系”。所用的两只灯泡为L1“2.5V 0.3A”和L2“3.8V 0.3A”。
(1)小谊用干电池做电源,把两只灯泡连成如图甲所示电路,将L1和L2串联在电路中的目的是控制通过两只小灯泡     相等;实验中通过观察     判断小灯泡电功率的大小;
发光情况 电压/V
L1 暗 1.8
L2 亮 2.7
(2)根据甲图实验收集证据如表格所示,经分析可得出的实验结论是     ;
(3)请你计算出小谊实验中所用电源电压为     V;
(4)小谊又在原有器材基础上继续探究,连接方式如图乙所示,根据图乙,他是要探究     ,小谊设计的实验方案     (选填“存在”或“不存在”)安全隐患。
44.有两个灯泡L1“6V,6W”和L2“6V,3W”:
(1)若不考虑温度对灯丝电阻的影响,将L1和L2串联接入电源电压不变的电路中,其中一个灯恰好正常发光,此时灯    正常发光,电源电压应该是    V;
(2)若图中的A、B分别为通过两灯中电流随电压变化关系的图像。
①如果将两灯并联在电压为4V的电源的两端,干路中的电流为    A。
②若将两灯串联接入电路,并使其中一个灯泡正常发光,电路的总功率是    W。
45.在“测小灯泡的电功率”的实验中,小明选用如图甲所示的器材,其中电源电压为3V,小灯泡的额定电压为2.5V(灯丝电阻约为10Ω),滑动变阻器的最大阻值为20Ω。
(1)该实验测小灯泡的电功率原理是    。
(2)请用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整。闭合开关前,应将滑动变阻器滑片移到最    (选填“左”或“右”)端。
(3)闭合开关后,发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压,则电路中的故障是    。
(4)根据实验测得的数据,绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像(如图乙所示),分析图像可知:
①小灯泡的额定功率为    W;
②当电压表的示数增大时,电压表与电流表的示数之比    (选填“变大”“变小”或“不变”),导致该现象的原因是    。
46.如图甲所示,晓亮在“测量小灯泡的额定电功率”实验中,电源电压为6V,额定电压为2.5V的小灯泡电阻约为10Ω,有两个规格分别为“30Ω 1A”滑动变阻器A和“10Ω 2A”的滑动变阻器B。
(1)本实验中应选择变阻器     (选填“A”或“B”);
(2)请你用笔画线代替导线将图甲中的实物电路连接完整,要求:滑片P向左移动时灯泡变亮;
(3)闭合开关,移动滑片后发现电压表的示数如图乙所示,要测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向     (选填“右”或“左”)端移动,直到电压表示数为2.5V;
(4)聪明的晓亮用一个阻值为10Ω的定值电阻替代电压表,设计了如图丙所示的电路,测量出额定电压为2.5V小灯泡正常发光时的电阻。
①闭合开关S1,将S2拨到触点“1”,移动滑动变阻器滑片,使电流表的示数为0.25A;
②保持滑动变阻器的滑片位置不变,再将开关S2拨到触点“2”。读出电流表的示数I;
③灯泡正常发光时电阻的表达式为R=    (用已知量和测量量表示)。
47.小明用标有“2.5V”字样的小灯泡做“测量小灯泡的电功率”实验,设计了如图甲所示的电路图。
(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于    (填“a”或“b”)端,闭合开关后,发现小灯泡不亮,则电路故障可能是滑动变阻器    (填“短路”或“断路”)。
(2)排除故障后,某次实验电压表的示数如图乙所示,为    V;小明测得多组数据,并画出如图丙所示的图象,由图象可知小灯泡正常发光时的电阻为    Ω,小灯泡的额定功率为    W。
(3)图丙的图象是一条曲线的原因是小灯泡的电阻随温度升高而    (填“增大”或“减小”)。
(4)受到上述实验的启发,为测量高温物体的温度,小明将图甲电路改装成一个简易的温度传感器,思路如下:将图甲中的小灯泡换成与灯丝同种材料的电阻丝,选择图中一个电表改装为温度显示仪,要求此电表的示数应随待测物体温度的升高而增大,他应该选哪个电表法改装?答:    ;理由是    。
四.计算题(共8小题)
48.如图甲为新型电饭锅,它能智能化地控制食物在不同时间段的温度,以得到最佳的营养和口感。小聪同学了解到电饭锅的简化电路如图乙所示,R1和R2均为电热丝,电饭锅的额定电压为220V,S1和S2为温控开关,其中S2有A、B两个触点,可实现“高温”“中温”和“低温”三挡的转换。当S1断开,S2触B时,处于低温挡,低温挡额定功率为193.6W,R1=50Ω。不考虑电阻与温度的关系,求:
(1)电阻R2的阻值;
(2)中温挡、高温挡的额定功率各为多少?
(3)如图丙电能表上“3200imp/kW h”表示该电能表测量电路每消耗1kW h的电能,脉冲指示灯闪烁3200次。将该电饭锅单独接入该电路中,用高温挡加热,数出指示灯在18s内闪了16次,计算该电饭锅此时的实际功率。
49.有乘客选择在高铁上自带电热饭盒,以在旅途中也能享受热腾腾的饭菜。如图甲所示的电热饭盒工作时可在高温、低温两挡进行调节。其简化电路如图乙所示。R1、R2均是发热电阻,已知R1=1210Ω,高温挡功率为140W。问:
(1)该电热饭盒低温挡的功率是多少?
(2)R2电阻为多少?
(3)某次带饭过程中,电加热饭盒正常保温30min,正常加热时间为5min。这个过程一共消耗多少电能?
50.如图所示的电路中,电源电压恒定,小灯泡规格为“6V 3.6W”。先闭合开关S、S1,断开S2,小灯泡恰好正常发光,若再闭合S2,电流表的示数为1.8A。求:
(1)小灯泡正常发光时的电流;
(2)电源电压。
51.随着社会科技的发展,现在许多地方都安装了监控装置。如图甲所示是盐城某小区门口利用光敏电阻(光敏电阻的特点是有光照射它时阻值变小)设计的行人监控装置,光源射出的远红外激光束穿过通道照射到光敏电阻RL上,当有人通过时,人体将阻挡激光光线的射入,电源电压恒定为18V,定值电阻R0=15Ω,若在0~11s的时间内有两人分别经过通道,每次通过时间为1s,电压表的示数变化规律如图乙的U﹣t图像所示。
(1)当无人经过通道时,光敏电阻的阻值是多少?
(2)当有人经过通道(光敏电阻在无激光照射)时,光敏电阻的功率是多少?
(3)在0~11s的时间内电路消耗的电能。
52.如图甲所示是一款电加热眼罩,对缓解眼疲劳有一定的效果。它的额定充电(放电)电压为6V,电池容量为1000mA h,充电电流为400mA。图乙是手动调节高、中、低三挡加热的简化原理图。已知电热丝R1的阻值为8Ω,电热丝R2的阻值为12Ω。求:
(1)低温挡功率是多少?
(2)充满电,最多能在高温挡正常工作多久?
(3)当该款眼罩还剩20%的电量时,在额定电压下,将电池充满至少需多久?
53.如图17所示的电路,小灯泡标有“6V 3W”的字样,电源电压恒为9V,小灯泡电阻不变。闭合开关S,当滑动变阻器滑片P移到某一位置时,小灯泡恰好正常发光。求:
(1)小灯泡正常发光时的电流IL及电阻RL;
(2)滑动变阻器的功率PR;
(3)整个电路工作5min消耗的电能W。
54.图甲为“探物”小组制作的“多挡位调光台灯”,图乙为其电路简图。电源电压U为6V且不变,小灯泡上标有“2.5V,0.5A”字样,R0为定值电阻,R为调挡电阻,3R0=4R,忽略灯丝电阻随温度的变化。求:
(1)开关接2时,小灯泡恰好正常发光,R0的阻值;
(2)台灯在最亮的挡位工作时,电路消耗的功率。
55.如图所示,电路中电源电压恒定,小灯泡标有“6V 3W”的字样,当开关S1、S2都闭合时,小灯泡恰好正常发光;当开关S1闭合,S2断开时,电流表示数变化了0.2A。灯丝电阻不变。求:
(1)小灯泡正常发光时的电流。
(2)电阻R的阻值。
(3)当开关S1闭合,S2断开时,电路的总功率。
专题18电功率
参考答案与试题解析
一.选择题(共25小题)
1【解答】解:由W=Pt可知,在相同的工作时间t下,用电器的功率P越大,消耗的电能W就越多。
LED灯的功率较小,约5W~20W;空调、电饭锅、电烤箱的功率较大,都在1000W左右,对比可知,LED灯的功率最小,在相同时间内,它消耗的电能最少,故B正确。
故选:B。
2.【解答】解:A.电能表上的“10(20)A”表示额定最大电流为20A,所能接用电器最大电功率为P=UI=220V×20=4400W,故A错误;
B.一节能灯单独工作,其额定电功率在10W左右,该节能灯正常工作1min消耗的电能约为:
W=Pt=10×10﹣3kWhkW h,则在1min时间内电能表指示灯闪烁的次数约为:nkW h×1600imp/kW h≈0.27imp,不到1次,所以该方法不能验证其额定电功率是否为10W,故B错误;
C.电能表指示灯闪烁了64次,用电器消耗的电能为:WkW h=0.04kW h,
正常工作时间t=3minh,其功率为P800W,因电冰箱的功率一般是100W~200W,则该用电器不是电冰箱,故C错误;
D.电饭锅、空调和照明灯同时工作时的总功率为:P'=P1+P2+P3=800W+2200W+600W=3600W,小于该电能表允许通过最大的负载功率4400W,可以同时使用,故D正确。
故选:D。
3.【解答】解:A、“50Hz”表示这个电能表要在50Hz的交流电路中使用,故A正确;
B、10(20)A中,10A表示电能表的标定电流,20A是指电能表平时工作时允许通过的最大电流或额定最大电流,故B错误;
C、600/(kW h)表示电路中用电器每消耗1kW h的电能,电能表转盘转600次,故C错误;
D、该电能表的示数是1215.0kW h,故D错误。
故选:A。
4.【解答】解:A.两灯均正常工作,额定电压220V与实际电压相等,因此灯两端的实际电压之比为1:1,故A正确,不符合题意;
BC.由题意可知,由图可知,LED灯产生的内能占消耗电能的10%,白炽灯产生的内能占消耗电能的80%,因此相同时间产生的内能之比为1:8,两灯均正常工作,实际功率均等于额定功率15W,根据W=Pt可知,相同时间内消耗的电能相等,相同时间消耗的电能之比为1:1;故C正确,不符合题意,B错误,符合题意;
D.由图可知,LED灯电能转化为光能的效率为90%,白炽灯电能转化为光能的效率为20%,因此相同时间电能转化为光能的效率之比为9:2,故D正确,不符合题意。
故选:B。
5.【解答】解:A、相同材料制成的导体,长度相同,横截面越大,电阻越小,
S甲>S乙,所以甲导体的电阻小,故A错误;
B、甲、乙导体并联,两导体两端的电压相同,乙导体的电阻大,通过乙导体的电流小,故B错误;
C、由公式W可知,甲、乙导体两端电压相同,甲导体电阻小,电流通过甲导体做功多,故C正确;
D、甲、乙导体并联后,相当于导体的横截面积增大,所以甲、乙并联后的总电阻变小,且小于甲、乙导体中的任一电阻,故D错误;
故选:C。
6.【解答】解:AC、电池放电时,将化学能转化电能,相当于电路中的电源;
给电池充电时,消耗电能,转化为化学能,相当于电路中的用电器,故A错误、C正确;
BD、此电池充满电储存的电能大约为W=UIt=4V×4000×10﹣3A×1×3600s=57600J,故B正确;
采用120W的超快闪充充电器给这块电池充电,理论上充满电所需的时间大约为
t′480s=8min,故D正确。
故选:A。
7.【解答】解:A.额定功率是用电器出厂时的固定参数(4W),不会因工作模式改变而变化。省电模式改变的是实际功率(2W),故A错误。
B.耗电多少(电能 W)由功率P和时间t共同决定(W=Pt),题目未说明工作时间,无法直接判断哪种模式耗电更多,故B错误。
C.根据W=Pt,在相同时间t内,功率P越小,消耗的电能W越少。省电模式正是通过降低实际功率(4W→2W)来省电,故C正确。
D.实际功率取决于手机的工作状态。正常模式下,手机待机、轻量应用时,实际功率也可能小于额定功率4W,故D错误。
故选:C。
8.【解答】解:家用电水壶的功率一般为800W,根据W=Pt可知800W×6h=P×16×30h
解得P=10W
故选:C。
9.【解答】解:售货员认为微波炉很省电,是说微波炉的电功率大,但加热食物用时很短,消耗的电能并不多,所以“微波炉很省电,用它加热食品花不了多少电费”,即售货员是从电能角度说的;
顾客是从电功率角度考虑的,因为微波炉属于大功率用电器,工作时电路中电流很大,空气开关会跳闸,相同时间内消耗的电能多,所以认为很“费电”,顾客混淆的两个概念是电功和电功率。
故选:D。
10.【解答】解:A、由图可知,两灯泡并联,并联电路中各支路电压都相等,则L1两端电压和L2两端电压相等,故A错误;
BC、根据P=UI可知,P1>P2,即L1的实际功率比L2大,由于功率表示电流做功的快慢,功率越大,做功越快,所以L1做功比L2做功快,故B正确,C错误;
D、已知图中灯泡发光时的电流分别为I1=0.4A,I2=0.3A,两灯泡并联,并联电路中各支路电压都相等,由R可知,L1发光时电阻比L2小,故D错误。
故选:B。
11.【解答】解:A.家用电冰箱正常工作时的功率约为150W,家庭电路电压为220V,根据电功率公式P=UI,电流,远大于0.1A,故A不符合实际;
B.家用空调的功率通常在1000W~2000W 之间,1000W 是合理的,故B符合实际;
C.正常情况下不高于36V的电压才是安全电压,但在潮湿环境中,安全电压会更低,题目表述不准确,故C不符合实际;
D.实验室常用小灯泡(如“2.5V 0.3A”规格)的电阻,远小于2000Ω,故D不符合实际。
故选:B。
12.【解答】解:由P可得,两灯泡的电阻分别为:
R116Ω,R216Ω;
A、两灯泡串联,通过灯L1的电流等于通过灯L2的电流,由U=IR可知,灯L1两端的电压等于灯L2两端的电压,故A错误;
B、当电源电压调节到16V时,两灯泡的电阻相同,分得的电压相同,所以两灯泡分得的电压都为8V,所以灯泡L1不能正常发光,灯泡L2正常发光,故B正确;
C、在调节电源电压的过程中,由P=I2R可知,两灯泡的实际功率相等,两灯泡一样亮,故C错误;
D、两灯泡串联,在调节电源电压的过程中,通过两灯泡的电流变化相同,两灯泡电阻相同,由P=I2R可知,灯泡功率的变化量相同,故D错误。
故选:B。
13.【解答】解:由题可知,两灯泡的额定电压相等,且等于电源电压,所以,要使两灯同时正常发光,需要将两灯泡并联,由图知,应只闭合开关S1、S2,S3断开。
故选:D。
14.【解答】解:AB.由“220V 1000W”可知,该电器的额定电压是220V,额定功率是1000W,故AB正确;
C.由P可得,电热器正常工作时的电阻为:R48.4Ω,故C错误;
D.由公式W=Pt可得,一度电可以供它正常工作:1h,故D正确。
故选:C。
15.【分析】先判断灯泡的连接方式,然后根据并联电路两端电压相等进行分析。
【解答】解:根据电路图可知,两灯泡并联连接;因为并联电路两端电压相等,所以两灯泡的实际电压相等。又因为两灯都正常发光,实际电压等于额定电压,所以两灯的额定电压相等。但实际功率、额定功率、电阻不一定相同。
故选:B。
16.【解答】解:电热水壶的铭牌上标有“220V 1000W”,其额定电压为220V、额定功率为1000W,当实际电压等于额定电压220V时,实际功率等于为额定功率,为1000W;在用电高峰时使用,电热水壶两端电压低于220V,此时该电热水壶的实际电功率小于额定功率,小于1000W。故C正确、ABD错误。
故选:C。
17.【解答】解:AB.电功率时用电器消耗电能快慢的物理量,故A错误,B正确;
C.用电器消耗的电能还与时间有关,故C错误;
D.用电器工作时的电功率是实际功率,用电器并不一定在额定电压下工作,故用电器工作时电功率并不一定等于额定功率,故D错误。
故选:B。
18.【解答】解:A、灯泡的亮度由实际功率决定,若“220V 100W”和“220V 40W”的灯泡不在额定电压下工作,实际功率不一定是100W和40W,因此无法确定前者一定更亮,故A错误;B、千瓦是电功率的单位,千瓦时是电功(电能)的单位,故B错误;C、额定功率是用电器在额定电压下的功率,是用电器的固有属性,不会随电压变化而变化,故C错误;D、随手关灯后,电路中工作的用电器减少,总功率等于各用电器功率之和,因此家中电路的总功率变小,故D正确。
故选:D。
19.【解答】解:A.根据P可知,电源电压一定时,电阻较大,电功率较小;S、S0都闭合时,R2被短路,电路中只有R1,电路电阻小,功率大,是加热状态,故A错误;
B.加热状态由P=UI得总电流 ,故B错误;
C.加热状态只有R1接入电路,电阻,故C正确;
D.保温状态R1、R2串联,总电压220V,根据串联电路电压规律可得,R2两端的电压小于220V,故D错误。
故选:C。
20.【解答】解:由甲图可知,两电阻串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
B、当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路中的电流最大,由图乙可知I1=0.3A,此时电路为R1的简单电路,
由I可得,电源的电压:U=I1R1=0.3A×R1,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,由图乙可知I2=0.1A,U2=2V,
滑动变阻器的最大阻值(即可变电阻R2接入电路的阻值):R2max20Ω,故B错误;
A、因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,电源的电压:U=I2R1+U2=0.1A×R1+2V,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
因电源的电压不变,
所以,0.3A×R1=0.1A×R1+2V,
解得:R1=10Ω,
电源的电压U=I1R1=0.3A×10Ω=3V,故A错误;
CD、由P=UI可知,当电流最大时,电路消耗电功率最大为Pmax=UI1=3V×0.3A=0.9W,故C正确;
当电流最小时,R1消耗的电功率最小为P1minR1=(0.1A)2×10Ω=0.1W,故D错误。
故选:C。
21.【解答】解:由电路图可知,R1与R2串联,电压表V测R1两端的电压,电流表测电路中的电流。
AB.因为滑动变阻器R2的铭牌上标有“20Ω 0.5A”的字样,电流表的量程为0~0.6A,所以电路中允许的最大电流是0.5A,此时电压表V的示数U1max=ImaxR1=0.5A×5Ω=2.5V<3V,即电路中的电流最大为0.5A,此时变阻器接入电路中的电阻最小,R2两端的最小电压为:
U2min=U﹣U1max=4.5V﹣2.5V=2V;
由I知变阻器接入电路中的最小阻值为:

变阻器的最大阻值是20Ω,滑动变阻器R2的阻值取值范围为4Ω~20Ω,故AB错误;
C.由
可知当R2=R1=5Ω时,电阻R2电功率的最大,它的最大值为:,故C错误;
D.当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小,整个电路消耗电功率的最小值为:
,故D正确。
故选:D。
22.【解答】解:A、当滑动变阻器滑片在最左端时计入的电阻为零,从图乙可知,此时定值电阻R1两端的电源为12V,即电源电压为12V,故A错误;
B、当滑动变阻器滑片在最左端时计入的电阻为零,从图乙可知,此时定值电阻R1两端的电源为12V,电路电流为1.5A,电阻R18Ω,故B错误;
C、从图乙可知,当滑动变阻器滑片在最右端时,R1和R2串联,此时电路电流I′=0.5A,电压表示数为4V,滑动变阻器两端电压为U2=U﹣U1=12V﹣4V=8V,滑动变阻器最大值为R216Ω,因此滑动变阻器的阻值变化范围为0﹣16Ω,故C错误;
D、电源电压一定,根据P=UI可知,电路电阻最大时,电流最小,电路消耗的功率最小,为P小=UI′=12V×0.5A=6W,故D正确。
故选:D。
23.【解答】解:由电路图可知,灯泡L1与L2、变阻器R串联,电压表测两灯泡两端的电压之和;
A、由题意可知,两灯的额定电压均为6V,从图象可知,两灯泡的额定电流分别为I1=0.6A、I2=0.3A,
因串联电路中各处的电流相等,且其中一只灯正常发光,另一只灯不损坏,
所以,电路中的电流I=I2=0.3A,灯泡L2能正常发光,故A错误;
B、由图象可知,此时L1两端的电压U1=2V,L2两端的电压U2=U2额=6V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电压表示数UV=U1+U2=2V+6V=8V,故B错误;
C、两灯的总功率P=UVI=8V×0.3A=2.4W,故C错误;
D、由串联电路电压规律,可知滑动变阻器两端电压为:
U滑=U﹣UV=9V﹣8V=1V
滑动变阻器的功率为:
P滑=U滑I=1V×0.3A=0.3W,故D正确。
故选:D。
24.【解答】解:A、闭合开关前,为保护电路,滑片应滑到b端,故A错误;
B、闭合开关后,小灯泡不发光,也可能是灯短路了,故B错误;
C、移动滑片,只需电压表的示数,当电压表示数为2.5V时,记下电流表示数,故C错误;
D、当电压表示数为2.5V时,电流表示数为0.2A,小灯泡额定功率为
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W
故D正确。
故选:D。
25.【解答】解:A、探究“电功率跟电压的关系”实验,需要控制电流相同,因此L1和L2串联的主要目的是使两灯泡的电流相等,故A错误;
B、小灯泡L1“2.5V,0.3A”和L2“3.8V,0.3A”,两灯的额定电流都是0.3A;两灯串联时,若电源电压可调,当电路中电流达到0.3A,即额定电流时,两灯都能正常发光,故B正确;
C、灯泡的亮度是由其实际功率决定的,所以闭合开关后,“3.8V 0.3A”的小灯泡更亮,是因为它的实际功率大,故C错误;
D、由图知,两电压表分别测两灯的电压,只能通过灯泡的亮度判断其电功率的大小,并不能测出电功率的确切值,也就无法得出电功率和电压间的定量关系,即P=UI,故D错误。
故选:B。
二.填空题(共16小题)
26.【分析】1度=1千瓦时=1kW h=3.6×106J。
【解答】解:15度=15kW h=15×3.6×106J=5.4×107J。
故答案为:15;5.4×107。
27.【分析】(1)1kW h=3.6×106J,据此进行单位换算;
(2)标准煤完全燃烧放出的热量等于消耗的电能,根据Q放=mq计算标准煤的质量。
【解答】解:消耗的电能W=3kW h=3×3.6×106J=1.08×107J;
由题知,标准煤完全燃烧放出的热量Q放=W=1.08×107J,
由Q放=mq得完全燃烧标准煤的质量:
m0.36kg。
故答案为:1.08×107;0.36。
28.【分析】3200imp/(kW h)表示电路中用电器每消耗1kW h的电能,电能表的指示灯闪烁3200次,据此求出电能表指示灯闪烁了160次消耗的电能,利用P求出电暖器的实际电功率。
【解答】解:该同学观察电能表指示灯在3min内闪烁了160次,则电暖器消耗的电能为:
W0.05kW h,
电暖器的实际电功率为:
P1kW=1000W。
故答案为:1000。
29.【分析】(1)“220V 5(60)A”中,220V是指电能表的工作电压,60A是指电能表平时工作允许通过的最大电流,根据P=UI求出电能表所在电路最大总功率;
(2)3000imp/(kW h)表示电路中用电器每消耗1kW h的电能,电能表的指示灯闪烁3000次,据此求出电能表上指示灯闪烁1500次消耗的电能。
【解答】解:“220V 5(60)A”中,220V是指电能表的工作电压,60A是指电能表平时工作允许通过的最大电流,则电路最大总功率为:
P最大=UI最大=220V×60A=13200W;
闪烁1500次时,消耗的电能为:

故答案为:13200;1.8×106。
30.【分析】知道电费和电价,可求4月消耗的电能;月初电能表示数加上本月消耗的电能可得月末电能表的示数,注意电能表的最后一位是小数位,单位是kW h;
由电能表参数“2000r/(kW h)”可知,电路中用电器每消耗1kW h电能,电能表转盘转2000r,据此可求灯泡正常工作15min的过程中电能表的表盘转过的圈数。
【解答】解:由题意可得,他家4月份消耗的电能;
由图知4月初他家的电能表示数为1766.4kW h,则4月末电能表的示数为1766.4kW h+260kW h=2026.4kW h。
由“2000r/(kW h)”可知,电路中用电器每消耗1kW h电能,电能表转盘转2000r;
灯泡功率P=100W=0.1kW,工作时间t=15min=0.25h,
则消耗电能W'=Pt=0.1kW×0.25h=0.025kW h;
所以正常工作15min的过程中电能表的表盘转了n=2000r/kW h×0.025kW h=50r。
故答案为:2026.4;50。
31.【分析】同时闭合S1和S2时,电路为R1的简单电路,电流表测量电路中的电流,根据U=IR算出电源电压;
当闭合S1、断开S2时,R1与R2串联,电流表测量电路中的电流,根据I算出电路的总电阻,由串联电路电阻的规律算出电阻R2的阻值,由Q=I2Rt算出通电100s,电阻R2消耗的电能。
【解答】解:同时闭合S1和S2时,电路为R1的简单电路,电流表测量电路中的电流,根据U=IR得电源电压为:
U=IR1=0.5A×30Ω=15V;
当闭合S1、断开S2时,R1与R2串联,电流表测量电路中的电流,根据I得电路的总电阻为:
R总50Ω,
由串联电路电阻的规律得电阻R2的阻值为:
R2=R总﹣R1=50Ω﹣30Ω=20Ω,
通电100s,电阻R2消耗的电能为:
W=Q=I′2R2t=(0.3A)2×20Ω×100s=180J。
故答案为:180。
32.【分析】(1)已知机器人的电池电压和电池容量,根据W=UIt计算充满电后储存的电能;
(2)根据计算机器人的功率。
【解答】解:机器人的电池电压为U=75V,容量为Q=15A h,充满电后储存的电能是W=UIt=75V×15A×3600s=4.05×106J;
机器人的续航时间为t=3h,若不考虑能量损失,该机器人的功率为。
故答案为:4.05×106;375。
33.【分析】将灯L和电阻R并联接在电压恒为3V的电路中,从图中可知,灯的电流为0.3A,R的电流为0.15A,
根据并联电路的电流特点可知电路总电流,已知通电时间,根据W=UIt可知甲、乙消耗的总电能。
【解答】解:将灯L和电阻R并联接在电压恒为3V的电路中,并联电路中各支路电压均等于电源电压,由图像可知,当电压为3V时,通过灯L电流为0.3A,通过电阻R的电流为0.15A,
根据并联电流规律,则干路电流为I=IL+IR=0.3A+0.15A=0.45A
则若将该电路通电10min,整个电路消耗的总电能W=UIt=3V×0.45A×10×60s=810J。
故答案为:810。
34.【分析】灯泡标有“220V 100W”,根据P=UI求出正常工作时的电流,根据欧姆定律求出灯泡的电阻,
再根据欧姆定律求出灯泡接在110V电路中时通过灯泡的实际电流,根据P=UI求出灯泡的实际功率。
【解答】解:标有“220V 100W”的白炽灯泡,白炽灯泡正常工作时的电阻;
该灯泡接在110V电路中的实际功率。
故答案为:484;25。
35.【分析】(1)根据P求出灯的电阻,再求出实际功率;
(2)根据电路图可知无论当开关断开还是闭合,灯两端的实际电压都为电源电压。
【解答】解:灯的电阻为R72Ω,
当开关S断开时,灯L两端实际电压等于10V,故实际电功率为P′1.39W;
当开关S闭合时,灯L两端的实际电压不变,灯的实际功率不变。
故答案为:1.39W;不变。
36.【分析】(1)用W=UIt计算充满后大约储存的电能;
(2)由公式W=Pt知,手机“省电模式”,是在手机电池储存电能一定的前提下,通过减小输出功率延长使用时间的。
【解答】解:(1)充满电时该电池储存的电能:W=UIt=3.7V×4000×10﹣3A×1×3600s=5.328×104J;
(2)省电模式的原理是降低手机的功率消耗,从而延长使用时间,因此“省电模式”实际减小的物理量是电功率。
故答案为:5.328×104;电功率。
37.【分析】(1)闭合开关S、S1,定值电阻R2被短路,根据U=RI求出电源电压;
(2)再断开开关S1,R1与R2串联,根据求电路中的总电阻,根据串联电路的电阻特点,求定值电阻R2的阻值,最后根据P=I2R求定值电阻R2的电功率。
【解答】解:闭合开关S、S1,定值电阻R2被短路,已知R1=30Ω,I1=0.2A,则电源电压为U=I1R1=0.2A×30Ω=6V;
再断开开关S1,R1与R2串联,串联电路中,电流处处相等,I=0.15A,由欧姆定律可知,电路中的总电阻为,
串联电路中,电路总电阻等于各电阻之和,定值电阻R2=R总﹣R1=40Ω﹣30Ω=10Ω,
则此时定值电阻R2的电功率为。
故答案为:0.225。
38.【分析】(1)由图可知,当开关S闭合、S0断开时,只有R2工作,当开关S、S0都闭合时,R1、R2并联;根据并联电路的电阻特点和P可知饮水机加热状态和保温状态的电路连接;
(2)根据保温规律和P可求出R2的阻值。
【解答】解:由图可知,当开关S、S0都闭合时,R1、R2并联,根据并联电路的电阻特点可知,此时路中的总电阻最小,由P可知,电功率最大,饮水机处于加热状态;
当开关S闭合、S0断开时,只有R2工作,电路中的总电阻最大,总功率最小,饮水机处于保温状态;
由P可知,R2的阻值:R21100Ω。
故答案为:加热;1100。
39.【分析】(1)“220V 10(40)A”中,220V是指电能表的工作电压,10A是指电能表的标定电流,40A是指电能表平时工作允许通过的最大电流,利用P=UI求小明家电路允许使用的用电器的最大电功率;
(2)方案一:节能灯的实际功率等于额定功率,利用t=
计算消耗1kW h电能所用的时间;
方案二:节能灯的实际功率等于为额定功率,利用W=Pt计算1min内消耗的电能,结合“3000r/(kW h)”求出这段时间内电能表转盘转的圈数;
方案三:节能灯的实际功率等于为额定功率,结合“3000r/(kW h)”求出电能表转盘转一圈消耗的电能,再利用t计算节能灯需要工作的时间。
①电能表参数3000r/(kW h),表示电路中每消耗1kW h的电能,电能表转盘转过3000圈,据此求电能表转盘转n圈节能灯消耗的电能,再利用P计算节能灯的电功率。
②分析三个方案:
方案一:因节能灯功率较小,根据可知,测量出电能表显示消耗1kW h电能所用的时间较长,不易操作;
方案二:因节能灯功率较小,节能灯工作1min电能表转动不到一圈,无法测量;
方案三:电能表转盘转动1圈消耗的电能可供节能灯工作120s,比较容易测量。据此得出方案三容易操作,实验误差较小,最可行。
【解答】解:(1)由图知,电能表的工作电压是220V,电能表平时工作允许通过的最大电流为40A,小明家同时使用的用电器最大总功率:P最大=UI最大=220V×40A=8800W;
(2)方案一:节能灯的实际功率P=P额=10W=0.01kW,消耗1kW h电能所用的时间:
t1100h;
方案二:节能灯的实际功率P=P额=10W=0.01kW,1min内消耗的电能:
W=Pt=0.01kWhkW h,
电能表参数3000r/(kW h),表示电路中每消耗1kW h的电能,电能表转盘转过3000圈,
这段时间内电能表转盘转的圈数:
n=3000r/(kW h)kW h=0.5r;
方案三:节能灯的实际功率P=P额=10W=0.01kW,
电能表参数3000r/(kW h),表示电路中每消耗1kW h的电能,电能表转盘转过3000圈,
电能表转盘转一圈消耗的电能为,
节能灯需要工作的时间:

①电能表参数3000r/(kW h),表示电路中每消耗1kW h的电能,电能表转盘转过3000圈,电能表转盘转n圈节能灯消耗的电能:

节能灯的电功率:。
②由以上分析可知:
方案一:因节能灯功率较小,根据可知,测量出电能表显示消耗1kW h电能所用的时间较长,不易操作;
方案二:因节能灯功率较小,节能灯工作1min电能表转动不到一圈,无法测量;
方案三:电能表转盘转动1圈消耗的电能可供节能灯工作120s,比较容易测量。
比较可知,方案三容易操作,实验误差较小,最可行。
故答案为:(1)8800;
(2)①20n;②三。
40.【分析】(1)根据W=UIt求出电流做的功即为储存的电能。
(2)600revs/(kW h)表示的是电路中每消耗1kW h的电能,电能表的转盘转600r,据此求出转盘转120r电路中消耗的电能,然后根据P求出该电水壶的电功率。
【解答】解:(1)充电电流所做的功即储存的电能为:
W=UIt=3.7V×5000×10﹣3A×3600s=66600J。
(2)600revs/(kW h)表示的是电路中每消耗1kW h的电能,电能表的转盘转600r,
10min内电能表的表盘转过120圈,电水壶消耗的电能:
WkW h=0.2kW h;
用电器的功率:
P1.2kW=1200W。
故答案为:66600;1200。
41.【分析】电能表最后一位是小数、单位是kW h;
利用指示灯闪烁的次数和参数求出闪烁600次时电路中用电器消耗的电能,根据P得到电水壶的功率。
【解答】解:电能表的最后一位为小数位,单位是kW h。图中12月底电能表的示数为2024.6 kW h。
电能表参数“3000imp/kW h”表示接在这个电能表上的用电器每消耗1kW h的电能,指示灯闪烁3000次。当指示灯闪烁600次时,用电器消耗的电能为:;
工作时间,
电水壶的实际电功率为:

故答案为:2024.6;1200。
三.实验探究题(共6小题)
42.【分析】(1)电流做功的大小与电压、电流和通电时间三个因素有关,当研究与其中某一个因素的关系时,应控制其余的因素不变;
(2)灯泡亮度由实际功率决定。灯泡越亮功率越大,在相同时间里消耗的电能越多,电流做功越多;
(3)实验中要求两灯泡灯丝的电阻不同;
(4)研究电流做功与电压的关系,应控制电流的大小和通电时间相同,通过比较电压的大小,得出电流做功与电压的关系。
【解答】解:(1)甲电路中,滑动变阻器滑片移动时,灯泡两端的电压和电流都在变化,无法控制电流或者灯泡两端的电压不变,根据控制变量法的思想,不能探究电流做功与电压和电流的关系;
(2)由W=UIt可知,相同时间内电流做功的多少的通过灯泡的亮度体现的,这种研究方法是转换法;
(3)要探究电流做功的多少与哪些因素有关,实验还要求灯丝L1和L2电阻不同,即灯泡规格不同;
(4)研究电流与电压的关系,就应该控制电路中的电流不变,通过比较电压,研究电流做功与电压的关系,图丙中两只灯泡串联,控制了电流相同。
故答案为:(1)不能控制电流或灯泡两端的电压不变;(2)灯泡的亮暗程度;不同;(3)大;(4)电流与通电时间;电压。
43.【分析】(1)探究“电功率跟电压的关系”时,需要采用控制变量法使其他因素不变;小灯泡的实际功率无法直接测量,通过观察灯泡的亮度来判断,即转换法;
(2)分析表中数据,根据P=UI计算电功率,从而得出电功率和电压的关系;
(3)根据串联电路电压的规律可得电源电压为;
(4)如图所示,两灯并联,根据并联电路电压的规律,可以保持两灯两端相同,探究灯泡实际功率与电流的关系,但电源电压为4.5V,超过两灯的额定电压,可能损坏灯泡,存在安全隐患。
【解答】解:
(1)灯泡的实际功率与电流、电压均有关,实验中采用串联的方式,根据串联电路电流的规律,是控制通过两只小灯泡电流相等,灯泡的亮度与实际功率有关,可以通过灯泡的亮度间接反映实际功率的大小。
(2)根据实验数据,电流相同时,L2两端电压较大,灯亮较亮,表明实验功率较大,故可得结论通过用电器的电流相同时,用电器两端电压越大,电功率越大。
(3)根据串联电路电压的规律可得电源电压为U=U1+U2=1.8V+2.7V=4.5V;
(4)如图所示,两灯并联,根据并联电路电压的规律,可以保持两灯两端相同,探究灯泡实际功率与电流的关系,但电源电压为4.5V,超过两灯的额定电压,可能损坏灯泡,存在安全隐患,为保证电路安全,可以在干路上串联一个滑动变阻器。
故答案为:(1)电流;小灯泡的亮暗;
(2)通过用电器的电流相同时,用电器两端电压越大,电功率越大;
(3)4.5;
(4)电功率与电流的关系;存在。
44.【分析】(1)根据P=UI,求出L1、L2的额定电流,串联电路中各处的电流相等,等于较小的额定电流,由此可知正常发光的灯泡为额定电流较小的L2;不考虑温度对灯丝电阻的影响,利用欧姆定律求出两个灯泡的电阻,根据串联电路电压规律和欧姆定律得出电源电压;
(2)并联电路的各支路两端电压与电源电压都相等,由图像读出两灯电流,根据并联电路电流规律得出干路电流;若将两灯串联接入电路,并使其中一个灯泡正常发光,由(1)中分析可知,L2正常发光,由图像可知此时L1电压和L2电压,得出电源电压,利用公式P=UI求出电路的总功率。
【解答】解:(1)两个灯泡L1“6V,6W”和L2“6V,3W”:
①灯L1的额定电流为:,
灯L2的额定电流为:,
串联电路中各处的电流相等,将L1和L2串联接入电源电压不变的电路中,且其中一盏灯恰好正常发光,所以能正常发光的灯泡为额定电流较小的L2;
②若不考虑温度对灯丝电阻的影响,L1的阻值为:,
L2的阻值为:,
L2正常发光,电路中电流为0.5A,
则电源电压为:U=I2(R1+R2)=0.5A×(6Ω+12Ω)=9V;
(2)①并联电路的各支路两端电压与电源电压都相等,所以将两灯并联在电压为4V的电源上时,两灯电压都为4V,由图像读出两灯电流分别为0.8A、0.4A,
根据并联电路电流规律,干路电流为:I=IA+IB=0.8A+0.4A=1.2A;
②若将两灯串联接入电路,并使其中一个灯泡正常发光,由(1)中分析可知,L2正常发光,电路中电流为0.5A,由图像可知此时L1电压为2V,L2电压为6V,则电源电压为,
电路的总功率为P总=U电源I'=8V×0.5A=4W。
故答案为:(1)L2;9;
(2)1.2;4。
45.【分析】(1)测量小灯泡的实验原理:P=UI(伏安法)。
(2)连接要点:电压表选0~3V并联灯泡;电流表选0~0.6A串联;滑动变阻器“一上一下”接入。
闭合开关前,滑片移到阻值最大处。
(3)电流表无示数、电压表示数接近电源电压,是与电压表并联的用电器断路。
(4)①由图像查得数据,根据P=UI可得额定功率。
②电压表示数增大时,灯丝电阻随温度升高而增大,则电压表与电流表示数之比变大。
【解答】解:(1)实验原理:P=UI(伏安法)。
(2)连接要点:电压表选0~3V并联灯泡;电流表选0~0.6A串联;滑动变阻器“一上一下”接入,如图所示:
。闭合开关前,滑片移到最右端(阻值最大处)。
(3)电流表无示数、电压表示数接近电源电压→小灯泡断路(灯丝断或灯座接触不良)。
(4)①由图像可知:小灯泡的额定电压为2.5V时,对应电流0.25A,
则额定功率:P额=U额I额=2.5V×0.25A=0.625W。
②电压表示数增大时,电压表与电流表示数之比变大;原因:灯丝电阻随温度升高而增大(电压越高,灯丝温度越高,电阻越大)。
故答案为:(1)P=UI;(2);右;(3)小灯泡断路;(4)①0.625;②变大;灯丝电阻随温度升高而增大。
46.【分析】(1)已知电源电压,根据灯的额定电压和电阻大小,由欧姆定律得出灯的额定电流,根据联电路电压的规律及欧姆定律得出灯正常发光时变阻器连入电路的电阻确定选用的滑动变阻器;
(2)电流表应串联在电路中,根据灯泡额定电流选择电流表量程;根据滑片P向左移动时灯泡变亮来确定滑动变阻器的连接;
(3)灯在额定电压下正常发光,根据图中电压表小量程读数,比较电压表示数与额定电压的大小,根据串联电路电压的规律及分压原理确滑片移动的方向;
【解答】解:(1)已知电源电压为6V,额定电压为2.5V的待测小灯泡,电阻约为10Ω,由欧姆定律可知,灯的额定电流I0.25A;
由串联电路电压的规律及欧姆定律,灯正常发光时,变阻器连入电路的电阻R滑14Ω>10Ω;
故选用滑动变阻器A;
(2)电流表应串联在电路中,根据灯泡额定电流,电流表应该选择小量程;根据滑片P向左移动时灯泡变亮,滑动变阻器的阻值应减小,滑动变阻器的左下接线柱接入电路;如下图:
(3)灯在额定电压下正常发光,图中电压选用小量程,分度值为0.1V,示数为1.5V,小于灯的额定电压2.5V,应增大灯的电压,根据串联电路电压的规律,应减小变阻器的电压,由分压原理,应减小变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片向右移动,直到电压表示数为额定电压;
(4)实验步骤:①闭合开关S1,将S2拨到触点“1”,移动滑动变阻器滑片,使电流表的示数为0.25A;
②保持滑动变阻器的滑片位置不变,再将开关S2拨到触点“2”,读出电流表的示数I;
③在①中,由欧姆定律,定值电阻的电压:U0=I1R0=0.25A×10Ω=2.5V,由并联电路电压的规律,灯的电压为额定电压UL=2.5V,灯正常发光;
在②中,电流表测灯与R0并联的总电流,因电路的连接关系没有改变,各电阻的大小和通过的电流不变,灯仍正常发光,根据并联电路电流的规律,灯的额定电流:
IL=I﹣I1=I﹣0.25A,
根据欧姆定律得,灯泡正常发光时电阻的表达式为:RL。
故答案为:(1)A;(2)见解答;(3)左;(4)③。
47.【分析】(1)为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处。
闭合开关后,小灯泡不亮,说明电路中出现断路,据此分析。
(2)根据电压表选择的是小量程确定分度值读数,由图像可知灯泡电压为额定电压2.5V时电流,由欧姆定律得出它正常发光是电阻,根据P=UI得出小灯泡的额定功率。
(3)图象是一条曲线可知灯的电阻不是一个定值,小灯泡的电阻随温度的升高而增大。
(4)温度高,电阻大,分压大,将电压表改成温度显示仪。
【解答】解:(1)为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处,即将滑片置于b端。
闭合开关后,小灯泡不亮,说明电路中出现断路,所以电路故障可能是滑动变阻器断路;若滑动变阻器短路,电路是通路,电流变大,小灯泡会很亮。
(2)如图所示,电压表选择的是小量程,分度值为0.1V,所以电压表示数为1.2V。
由图像可知,灯泡电压为额定电压2.5V时,电流为0.4A,所以它正常发光是电阻
小灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.4A=1W。
(3)由于,由图丙数据分析可知,电压与电流的比值越来越大,即小灯泡的电阻不断增大;由P=UI可知,小灯泡的功率也不断增大,所以灯丝的温度也不断升高,由此可知小灯泡的电阻随温度的升高而增大。
(4)此电表的示数应随待测物体温度的升高而增大,他应该选择电压表改装为温度显示仪;理由是:温度越高,电阻丝的电阻越大,由欧姆定律知电路电流越小,根据串联分压原理可知,电阻丝两端的电压越大,故应选择电压表改装为温度显示仪。
故答案为:(1)b;断路;
(2)1.2;6.25;1;
(3)增大;
(4)电压表;温度越高,电阻丝的电阻越大,由欧姆定律知电路电流越小,根据串联分压原理可知,电阻丝两端的电压越大,故应选择电压表改装为温度显示仪。
四.计算题(共8小题)
48.【分析】(1)当S1断开,S2触B时,电饭锅处于低温挡,此时电阻R1和R2串联。根据P求出串联电路的总电阻,再根据串联电路电阻特点可求R2的阻值;
(2)当S1闭合,S2触B时,电阻R2被短路,只有电阻R1工作,电路总电阻为R1=50Ω;当S1闭合,S2触A时,电阻R1和R2并联,电路总电阻最小,根据可知,只有R1工作时为中温挡;电阻R1和R2并联,功率最大,为高温挡;根据P求出中温挡、高温挡的额定功率;
(3)3200imp/(kW h)表示电路中用电器每消耗1kW h的电能,电能表的指示灯闪烁3200次,据此求电能表的指示灯闪烁16次时,电饭锅消耗的电能,再利用计算出实际功率。
【解答】解:(1)当S1断开,S2触B时,电饭锅处于低温挡,此时电阻R1和R2串联。电路的总电阻为,
根据串联电路电阻特点,R2=R总﹣R1=250Ω﹣50Ω=200Ω;
(2)当S1闭合,S2触B时,电阻R2被短路,只有电阻R1工作,电路总电阻为R1=50Ω;当S1闭合,S2触A时,电阻R1和R2并联,电路总电阻最小,根据可知,只有R1工作时为中温挡;电阻R1和R2并联,功率最大,为高温挡;中温挡的额定功率为,
高温挡的额定功率为;
(3)电能表脉冲指示灯闪烁16次,电饭锅消耗的电能为,
电饭锅此时的实际功率为。
答:(1)电阻R2的阻值是200Ω;
(2)中温挡、高温挡的额定功率各为968W,1210W;
(3)该电饭锅此时的实际功率是1000W。
49.【分析】(1)分析电路图,R1与R2并联,电路的总电阻最小,电源的电压一定,根据P可知,此时总功率最大,电热饭盒处于高温挡;当只闭合S时,电路为R1的简单电路,电路的总电阻最大,电源的电压一定时,根据P可知,此时电路的总功率最小,电热饭盒处于低温挡,知道R1的阻值,利用P计算低温挡的功率;
(2)当S、S1均闭合时,R1与R2并联,电热饭盒处于高温挡,R1的电功率等于低温挡功率,知道高温挡功率,可求R2的电功率,再利用P计算R2的阻值;
(3)利用W=Pt计算电加热饭盒正常保温30min、正常加热时间5min消耗的电能,可求这个过程一共消耗的电能。
【解答】解:(1)由电路图可知,R1与R2并联,电路的总电阻最小,电源的电压一定,根据P可知,此时总功率最大,电热饭盒处于高温挡;当只闭合S时,电路为R1的简单电路,电路的总电阻最大,电源的电压一定时,根据P可知,此时电路的总功率最小,电热饭盒处于低温挡,低温挡的功率为:
P低40W;
(2)当S、S1均闭合时,R1与R2并联,电热饭盒处于高温挡,P1=P低=40W,P高=P1+R2=140W,
R2的电功率:P2=P高﹣P1=140W﹣40W=100W,
由P可得R2的阻值:
R2484Ω;
(3)电加热饭盒正常保温30min消耗的电能:
W1=P低t1=40W×30×60s=7.2×104J,
正常加热时间5min消耗的电能:
W2=P高t2=140W×5×60s=4.2×104J,
这个过程一共消耗的电能:W=W1+W2=7.2×104J+4.2×104J=1.14×105J。
答:(1)该电热饭盒低温挡的功率是40W;
(2)R2电阻为484Ω;
(3)某次带饭过程中,电加热饭盒正常保温30min,正常加热时间为5min,这个过程一共消耗1.14×105J的电能。
50.【分析】(1)根据P=UI可求小灯泡正常发光时的电流;
(2)闭合开关S、S1,断开S2时,小灯泡与R串联,此时小灯泡恰好正常发光,可求电路电流,根据串联电路电流和电压的特点,列出电源电压表达式;
再闭合S2后,小灯泡被短路,电路为R的简单电路,再次列出电源电压表达式,联立两式解得电源电压。
【解答】解:(1)小灯泡正常发光时的电流;
(2)闭合开关S、S1,断开S2时,小灯泡与R串联,此时小灯泡恰好正常发光,电路电流为0.6A,根据串联电路电流和电压的特点,可得电源电压为U=0.6A×R+6V①,
再闭合S2后,小灯泡被短路,电路为R的简单电路,电源电压为U=1.8A×R②,
联立两式解得电源电压为U=9V。
答:(1)小灯泡正常发光时的电流是0.6A;
(2)电源电压是9V。
51.【分析】(1)根据图象读出有人通过时电压表示数,根据串联电路的电压特点求出当有人通过时光敏电阻两端的电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流,然后再根据欧姆定律求出此时光敏电阻的阻值;
(2)由图读出无人通过时电压表示数,由欧姆定律计算此时电路中电流,由P=UI计算光敏电阻的功率;
(3)在0~11s的时间内,有人通过时的时间为2s,根据W=UIt求出电路消耗的电能;总时间减去有人通过时的时间即为无人通过时的时间,利用W=UIt求出此时电路消耗的电能,两次电路消耗的电能之和即为在0~11s的时间内电路消耗的电能。
【解答】解:(1)由电路图可知,光敏电阻RL与定值电阻R0串联,电压表测量R0两端的电压。当无人经过通道时,光敏电阻被光照射,由图乙可知,此时电压表示数U0=6V,
此时电路中的电流为,
根据串联电路电压规律,光敏电阻两端的电压为UL=U﹣U0=18V﹣6V=12V,
光敏电阻的阻值为;
(2)当有人经过通道时,光线被阻挡,由图乙可知,此时电压表示数U0'=3V,
电路中的电流为,,
根据串联电路电压规律,光敏电阻两端的电压为UL'=U﹣U0'=18V﹣3V=15V
光敏电阻的功率为PL=UL'I'=15V×0.2A=3W;
(3)由图乙可知,在0~11s的时间内,无人经过的时间t1=3s+(10s﹣4s)=9s,
有人经过的时间t2=(4s﹣3s)+(11s﹣10s)=2s,
无人经过时,电路中的电流I=0.4A,电路消耗的电能为W1=UIt1=18V×0.4A×9s=64.8J,
有人经过时,电路中的电流I'=0.2A,电路消耗的电能为W2=UIt2=18V×0.2A×2s=7.2J,
在0~11s的时间内电路消耗的总电能为W=W1+W2=64.8J+7.2J=72J;
答:(1)当无人经过通道时,光敏电阻的阻值是30Ω;
(2)当有人经过通道(光敏电阻在无激光照射)时,光敏电阻的功率是3W;
(3)在0~11s的时间内电路消耗的电能为72J。
52.【分析】(1)由图乙可知,当开关S1、S2闭合,S3接b时,R1、R2并联,根据并联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最小,由P可知,电路的总功率最大,电加热眼罩处于高温挡;当开关S1闭合、S2断开,S3接a时,R1、R2串联,根据串联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最大,由P可知,电路的总功率最小,电加热眼罩处于低温挡;当开关S1、S2闭合,S3接a时,只有R1工作,电加热眼罩处于中温挡;根据P求出低温挡功率;
(2)根据W=UIt求出电池充满电储存的能量,利用P求出高温挡的电功率,根据P求出充满电,最多能在高温挡正常工作时间;
(3)根据W=UIt求出在额定电压下,将电池充满需要的时间。
【解答】解:(1)由图乙可知,当开关S1、S2闭合,S3接b时,R1、R2并联,根据并联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最小,由P可知,电路的总功率最大,电加热眼罩处于高温挡;
当开关S1闭合、S2断开,S3接a时,R1、R2串联,根据串联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最大,由P可知,电路的总功率最小,电加热眼罩处于低温挡;
当开关S1、S2闭合,S3接a时,只有R1工作,电加热眼罩处于中温挡;
根据串联电路的电阻特点可知,R1、R2的串联总电阻:R=R1+R2=8Ω+12Ω=20Ω,低温挡的功率:
P低1.8W;
(2)电池充满电储存的能量:W=UIt=6V×1000×10﹣3A×1×3600s=21600J,
高温挡的电功率:P7.5W,
由P可知,充满电,最多能在高温挡正常工作的时间:
t'2880s=0.8h;
(3)当该款眼罩还剩20%的电量时,充满电需要的电能:
W=(1﹣20%)W=80%×21600J=17280J,
由W=UIt可知,将电池充满电需要的时间:
t''7200s=2h。
答:(1)低温挡的功率1.8W;
(2)充满电,最多能在高温挡正常工作0.8h;
(3)将电池充满至少需要2h。
53.【分析】(1)已知小灯泡标有“6V 3W”的字样,根据P=UI变形可求得小灯泡正常工作的电流;
(2)已知电源电压,根据串联分压的特点可求得滑动变阻器R两端的电压,根据串联电路电流关系判断出电流,根据P=UI计算电功率;
(3)利用W=UIt计算整个电路工作5min消耗的电能。
【解答】解:(1)由P=UI可得,小灯泡电阻不变,恰好正常发光,小灯泡工作的电流:I0.5A,
(2)由图可知,灯泡L与R串联,电源电压U=9V,根据串联电路的特点知,滑动变阻器的电压UR=U﹣UL=9V﹣6V=3V,根据串联电路电流处处相等知滑动变阻器的电流等于灯泡的电流为0.5A;
电功率P=URI=3V×0.5A=1.5W;
(3)整个电路工作5min消耗的电能:W=UIt=9V×0.5A×5×60s=1350J。
答:(1)小灯泡正常工作的电流为0.5A;
(2)滑动变阻器的功率PR为1.5W;
(3)整个电路工作5min消耗的电能W为1350J。
54.【分析】(1)开关接2时,小灯泡恰好正常发光,此时R、R0和灯泡串联,据此进行计算。
(2)S接1时,电路消耗的总功率最大。
【解答】解:(1)开关接2时,小灯泡恰好正常发光,此时R、R0和灯泡串联,电路中的电流为0.5A;
灯泡的电阻为:;
此时电路中的总电阻为:;
3R0=4R;R0+5Ω+R=12Ω;解得:R0=4Ω。
(2)台灯在最亮的挡位工作时,S接1,此时灯泡和定值电阻串联,电路消耗的功率为:。
答:(1)开关接2时,小灯泡恰好正常发光,R0的阻值为4Ω。
(2)台灯在最亮的挡位工作时,电路消耗的功率为4W。
55.【分析】(1)根据I额计算小灯泡正常发光时的电流。
(2)根据RL计算灯泡电阻,
当开关S1、S2都闭合时,R被短路,只有小灯泡接入电路且小灯泡恰好正常发光,电源电压U=U额;
当开关S1闭合,S2断开时,灯泡L与R串联,计算电流。
及串联电路总电阻R总。电阻R的阻值R=R总﹣RL。
(3)根据P总=UI计算电路的总功率。
【解答】解:(1)小灯泡正常发光时的电流I额0.5A。
(2)灯泡电阻RL12Ω,
当开关S1、S2都闭合时,R被短路,只有小灯泡接入电路且小灯泡恰好正常发光,电源电压U=U额=6V;
当开关S1闭合,S2断开时,灯泡L与R串联,此时电流中的电流变小,电流表示数为I=I额﹣0.2A=0.5A﹣0.2A=0.3A。
串联电路总电阻R总20Ω,电阻R的阻值R=R总﹣RL=20Ω﹣12Ω=18Ω。
(3)当开关S1闭合,S2断开时,电路的总功率P总=UI=6V×0.3A=1.8W。
答:(1)小灯泡正常发光时的电流为0.5A。
(2)电阻R的阻值为18Ω。
(3)当开关S1闭合,S2断开时,电路的总功率为1.8W。

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