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第十五章 电能与热功率
学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题(共4题)
1．下列家用电器中，正常工作时电功率相同，相同时间内产生热量最多的是 （　　）
A. 滚筒洗衣机 B. 空调
C. 电吹风 D. 电热水壶
2．夏天到了，与空调相比，使用电风扇更节能环保。如图所示，这是一款电风扇的“挡位”旋钮，当由2挡位调至3挡位时，能够吹出更强劲的风。则电风扇调至3挡时与调至2挡时相比（　　）
A. 消耗电能更多 B. 消耗电能更快
C. 消耗电能更少 D. 消耗电能更慢
3．现有两个定值电阻R1和R2（R1>R2），按照如图所示的四种方式，分别接到电压恒为U的电源两端工作相同的时间。则四个电路中电流做功大小关系正确的是 （　　）
A. W甲>W乙>W丙>W丁 B. W甲>W丙>W丁>W乙
C. W丙>W丁>W乙>W甲 D. W乙>W丁>W丙>W甲
4．将灯L1和灯L2并联起来接入电路，闭合开关后发现灯L1比灯L2亮，则关于两灯的电压U1、U2和电流I1、I2的说法正确的是 （　　）
A. U1=U2，I1>I2 B. U1=U2，I1C. U1>U2，I1>I2 D. U1>U2，I1=I2
二、多选题(共2题)
5．小明用标有“12 V　60 W”的汽车灯甲和标有“12 V　30 W”的汽车灯乙做实验，关于这两个汽车灯的比较，下列说法中正确的是（忽略温度对灯丝电阻的影响） （　　）
A. 甲灯的额定功率一定大于乙灯的额定功率
B. 甲灯的实际功率一定小于乙灯的实际功率
C. 甲灯和乙灯均正常工作时，甲灯消耗的电能一定比乙灯少
D. 甲、乙两灯串联在电路中时，甲灯比乙灯暗
6．如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，小灯泡L的额定电压为12 V，开关S闭合后，将滑动变阻器的滑片P由b端向a端移动，图乙是该过程中小灯泡的I-U图像，则下列说法正确的是 （　　）
A. 电源电压为18 V
B. 小灯泡正常发光时的电阻为6 Ω
C. 电路消耗的最小电功率为12 W
D. 滑动变阻器的最大阻值为9 Ω
三、填空题(共8题)
7．如图甲所示的是便携式封口机，其简化电路原理图如图乙所示，工作时利用电流的 效应，发热电阻温度快速升高，熔化塑料包实现封口。若封口时由于温度过高总是把塑料袋烫坏，应将发热电阻换成阻值更 的电阻。
8．如图所示的是“探究电流通过导体时产生的热量与导体电阻的关系”的实验装置。若通过电阻丝R1的电流为0.3 A，则通电100 s后电阻丝R2产生的热量为 J；若电阻丝R1、R2均使用镍铬合金丝制成且粗细相同，则R1比R2 （选填“长”或“短”）。
9．有一种灯是由两个小灯泡组成，其中一个灯泡规格为“6 W　3 V”，若将两节干电池作为电源给该灯供电，灯发出昏暗的光（比正常发光更暗），则该灯的两个灯泡为 （选填“串联”或“并联”）；若测出该灯正常发光时的电流 （选填“大于”“小于”或“等于”）2 A则两个灯泡并联。
10．学习“跨学科实践　探索家用电器节能和环保的有关问题”后，小明利用LED灯和白炽灯进行对比。一个“220 V　10 W”的LED灯与一个“220 V　60 W”的白炽灯在正常工作时发光效果相当。该LED灯正常发光10 h消耗的电能是 kW·h；若白炽灯的发光效率为10%，则该LED灯的发光效率为 。
11．如图所示的电路中，电源电压保持不变，灯L标有“6 V　3.6 W”字样。闭合开关S，灯L正常发光，电流表示数为0.9 A。则电源电压为 V，通电5 min内定值电阻R产生的热量是 J。
12．小平家5月份的电费为50元，当地电价为0.5 元/（kW·h），5月末他家的电能表示数如图所示，5月初电能表的示数应为 kW·h。他单独使用电炖锅正常工作3 min，电能表转盘转过160转，则电炖锅的额定功率为 W。
13．已知定值电阻R1∶R2=3∶4，将它们串联接入电路，电阻两端的电压之比为 ；将它们并联接入电路，相同时间内消耗的电能之比为 。
14．如图所示，这是某电热水壶的内部电路图，R1=22 Ω，R2=198 Ω，其中R1为电热丝，R2为限流电阻，S2是温控开关。电热水壶处于加热状态时，开关S2 （选填“闭合”或“断开”）。电热水壶处于保温状态时，通电5 min内R1产生的热量为 J。
四、实验题(共4题)
15．（1）小保同学按图甲所示的电路图连接实验电路，测量电阻Rx的阻值，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P后，观察到电压表和电流数的示数分别如图乙、丙所示，则电压表的示数为　　　　V，电流表的示数为　　　　A，待测电阻Rx的阻值为　　　　Ω。若要使电压表示数变大，滑片P应当向　　　　滑动。
（2）小保同学观察到家里的电能表在1月1日的示数如图丁所示，若1月份用电110 kW·h，1月底电能表读数为　　　　kW·h，小保家同时工作的用电器总功率不得超过　　　　W，他将用电器单独接在该电能表上正常工作30 min，电能表上的转盘转了60转，该电器的功率为　　　　W。
16．为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，小宇设计了如下图所示的甲、乙两套实验装置。
（1）当电流通过电阻丝后，热量使小盒内的空气发生　　　　现象，方便研究。
（2）此实验是通过对比观察装置中的　　　　　　　　　　来反映电流产生热量的多少，这是　　　　法。
（3）为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，同套实验装置的两瓶中要装入　　　　、　　　　相同的空气。
（4）图甲装置可探究电流产生的热量与　　　　的关系；用图乙装置进行实验后，可得到的结论是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
17．在“测定小灯泡电功率”的实验中，小灯泡额定电压为2.5 V。
（1）如图甲所示的电路中，有一根导线连接错误，请在需要拆除的导线上画“×”，并在图中补连一根正确导线（导线不得交叉）。
（2）正确连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡始终不亮且两电表无示数。为判断故障，将电压表与滑动变阻器并联，电压表有示数，小灯泡仍然不亮，则电路发生的故障是　　　　　　　　　　　　　　。
（3）多次改变滑动变阻器的阻值，记录多组电流表、电压表读数，如下表所示。根据表中信息，计算小灯泡的额定功率是　　　　W。
小灯泡两端的电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
通过小灯泡的电流I/A 0.11 0.20 0.26 0.32 0.36
（4）完成上述实验后，小华设计了如图乙所示的电路测量小灯泡的额定功率，已知滑动变阻器R1的最大阻值为R0、小灯泡的额定电流为I额、电源电压不变。实验方案如下：
①按电路图连接电路。
②只闭合开关　　　　，移动R1的滑片，使电流表的示数为I额，此时灯泡正常发光。
③只闭合开关　　　　，保持R1滑片位置不动，移动R2滑片，使电流表示数为I额。
④将R1滑片移到最右端，电流表的示数为I1，再将R1的滑片移到最左端，电流表的示数为I2，则小灯泡额定功率的表达式为P额=　　　　 （用I额、I1、I2、R0表示）。
18．在跨学科实践课上，某小组同学开展了“节约一度电”的项目化学习活动。下面是该小组同学实践的过程，请帮助完成下列内容：
（1）收集生活中浪费电的现象
（2）讨论该如何节约用电
（1）收集生活中浪费电的现象
同学们了解到，家里和学校教室里的电灯不能及时关掉，是一种很普遍的浪费电的现象。另外，学校和家庭生活中家电待机耗电问题常常被忽视，待机通常是指电器关闭遥控器，并不关闭电源开关或是没有拔掉电器插头的一种状态，让电源指示灯一直亮着。
实践小组的同学所在城市以家庭为单位约7×105户，用电器平均每天按待机20 h计算，参考下表数据，估算该城市每天家庭用电器待机浪费电的总量约为　　　　kW·h。
常用电器 电视机 洗衣机 空调 电脑
数量/台 1 1 2 1
待机功耗/（W·台-1） 10 2 3 10
（2）讨论该如何节约用电
实践小组的同学认为，节约用电应该从点滴做起，以下措施切实可行。
①随手关灯：根据公式W=Pt可知，这样可以节约用电的理由是　　　　　　　　　　　。
②不让用电器处于待机状态。
③尽量使用节能灯。根据公式W=Pt可知，这样可以节约用电的理由是　　　　　　　　　　　。实践小组同学所在的学校共有电灯300盏，都是60 W的日光灯，如果都改用20 W的节能灯，按平均每天用电4 h，则该学校更换节能灯后一天可节约用电　　　　kW·h。
（1）阶梯电价、分时电价等计费方式也会大大提高人们节约用电的意识。为了提高大家节约用电的意识，某城市实施分时电价，具体方案如下表：
用电时段 时段范围 电价
高峰期 第一天8：00~21：00 0.55元/（kW·h）
低谷期 21：00~第二天8：00 0.30元/（kW·h）
小华留心观察了一下自家电能表，分别记录了她家第一天早8：00，晚21：00和第二天早8：00这三个时刻的读数，如图所示。则她家这一天应付电费　　　　元。
（2）发电厂输送电能若能采用　　　　材料电缆，可以大大降低由于电流　　　　效应引起的电能损耗。
五、计算题(共3题)
19．如图所示，电源电压恒定不变，灯L标有“3 V　3 W”字样。定值电阻R=6 Ω，闭合开关S灯L正常发光。求：
（1）灯L的阻值；
（2）电压表的示数；
（3）电路消耗的总功率。
20．某电热取暖器的简化电路如图所示，R1、R2为发热电阻。取暖器工作时，通过开关S1和S2实现低温、高温的挡位控制。已知高温挡功率为1 320 W，R1=55 Ω。求：
（1）取暖器工作时通过R1的电流；
（2）取暖器处于低温挡时，工作1 min产生的热量；
（3）R2的阻值。
21．某型号家用电饭锅有“高温烧煮”和“焖饭保温”两个挡位，表格中为其规格参数，内部结构简化电路如图所示，R1和R2为加热电阻。
挡位 额定功率
高温烧煮 1 100 W
焖饭保温 22 W
（1）求加热电阻R1的阻值。
（2）开关在“2”挡时，求加热电阻R2的电功率。
（3）在某用电高峰期，若家庭电路中只有该电饭锅在“高温烧煮”挡工作，发现标有“3 000 imp/（kW·h）”的电能表的指示灯闪烁88次共用时2 min，求此过程中电饭锅工作的实际功率，并将计算结果和表格中参数对照，简述偏差形成原因。
试卷答案
1．【答案】D
2．【答案】B
3．【答案】D
4．【答案】A
5．【答案】AD
6．【答案】BCD
7．【答案】热大
8．【答案】90短
9．【答案】串联等于
10．【答案】0.160%
11．【答案】6540
12．【答案】1925.61 600
13．【答案】3∶44∶3
14．【答案】闭合6 600
15．【答案】（1）2；0.5；4；左
（2）796.8；2；200；200
16．【答案】（1）膨胀
（2）U形管中液面高度差；转换
（3）质量；初温
（4）电阻；在电阻和通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，电阻产生的热量越多
17．【答案】（1）如图所示：
（2）滑动变阻器断路
（3）0.9
（4）②S1　③S2　④
18．【答案】【项目实施】（1）3.92×105
（2）①减小通电时间
③减小用电器的电功率；48
【项目拓展】（1）5.6
（2）超导体；热
19．【答案】见解析
【解析】（1）灯泡正常发光时的电压UL=3 V，额定电功率PL=3 W，根据P=求出灯泡的电阻：RL===3 Ω
（2）灯泡正常发光时的电压UL=3 V，额定电功率PL=3 W，根据P=UI，求电路中的电流：I===1 A
已知R=6 Ω，由欧姆定律得电阻R两端的电压即电压表的示数：
UR=IR=1 A×6 Ω=6 V
（3）串联电路的总电阻R总=RL+R=3 Ω+6 Ω=9 Ω，电流I=1 A，则电路消耗的总功率：P=I2R总=（1 A）2×9 Ω=9 W
20．【答案】见解析
【解析】（1）当闭合开关S1、S2时，R1、R2并联，所以U1=U2=U=220 V，
取暖器工作时通过R1的电流：
I1===4 A
（2）当只闭合开关S1时，只有R1工作，当闭合开关S1、S2时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，并联的总电阻小于任一分电阻，
电压是一定的，根据P=可知，当只闭合开关S1时，只有R1工作，电路中的电阻最大，电功率最小，电热取暖器处于低温挡，取暖器处于低温挡时，工作1 min产生的热量：
Q=R1t=（4 A）2×55 Ω×1×60 s=5.28×104 J
（3）低温挡的额定功率：P低===880 W
当闭合开关S1、S2时，R1、R2并联，电路中的电阻最小，电功率最大，电热取暖器处于高温挡；R2的电功率：P2=P高-P低=1 320 W-880 W=440 W
由P=UI可知，通过电阻R2的电流：I2===2 A
则R2的阻值：
R2===110 Ω
21．【答案】见解析
【解析】（1）开关在“1”时，只有发热电阻R2接入电路，此时电饭锅为高温烧煮挡。发热电阻R2的阻值：
R2===44 Ω
开关在“2”时，发热电阻R1、R2串联，此时电饭锅为焖饭保温挡。电路的总电阻：
R总===2 200 Ω
发热电阻R1的阻值：
R1=R总-R2=2 200 Ω-44 Ω=2 156 Ω
（2）开关在“2”时，发热电阻R1、R2串联，通过电路的电流：
I===0.1 A
发热电阻R2的电功率：
P2=I2R2=（0.1 A）2×44 Ω=0.44 W
（3）电流所做的功：
W=×3.6×106 J=1.056×105 J
实际电功率：
P===880 W
原因：家庭电路电压小于220 V。

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