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第18章 电功率 大单元整合课
【单元集训】
易错专训
易错点-1- 电功与电功率
1.下列四种规格的用电器，各自在额定电压下正常工作，则在相同时间内，电流做功最多的是 （　　）
A.“220 V　40 W” B.“36 V　40 W”
C.“110 V　60 W” D.“220 V　25 W”
2.如图所示的串联电路中，定值电阻R1=2R2，开关闭合后，电阻R1、R2两端的电压分别为U1、U2，通过的电流分别为I1、I2，电功率分别为P1、P2，相同时间内做的功分别为W1、W2，以下比值正确的是 （　　）
A.I1∶I2=2∶1 B.U1∶U2=1∶1 C.P1∶P2=2∶1 D.W1∶W2=1∶2
易错点-2- 额定功率和实际功率
3.小明发现家里的白炽灯突然变亮，主要原因可能是白炽灯的 （　　）
A.额定电压变大 B.实际电压变大
C.额定功率变小 D.实际电压变小
4.将一个“6 V　3 W”的小灯泡（忽略温度影响）与一个阻值为12 Ω的电阻串联后接到12 V的电源上，闭合开关后，小灯泡的实际功率 （　　）
A.大于3 W B.等于3 W C.小于3 W D.无法确定
5.灯泡L1、L2分别标有“220 V　100 W”“220 V　40 W”的字样，将它们接入220 V的电路中，则 （　　）
A.L1、L2并联时，L1比L2亮 B.L1、L2并联时，亮度相同
C.L1、L2串联时，L1比L2亮 D.L1、L2串联时，亮度相同
难点突破
难点-1- 根据电能表的铭牌计算电能
6.某同学家的电能表本月末抄表时的示数如图所示，若本月应交电费45元，且电价为0.5元/度，则本月用电　　　　度，上次抄表时电能表的示数为　　　　　kW·h。若只接入某用电器工作一段时间，电能表的转盘转过25 r，则在这段时间内该用电器消耗了　　　　　　kW·h的电能。
7.如图所示，小明家里用的电能表的部分参数及上月末的示数如图所示。下列有关说法正确的是 （　　）
A.小明家同时工作的用电器的总功率不能超过2 200 W
B.小明家上月消耗的电能为32 386.1 kW·h
C.电能表的指示灯闪得越快，表明用电器消耗的电能越多
D.某段时间内，指示灯闪烁32次，则电路中消耗了72 000 J的电能
难点-2- 电功率与电热的计算
8.如图甲所示，电源电压恒为4.5 V，闭合开关S后，滑片P由右向左滑动，因变阻器某处发生断路，滑片P向左移动一段距离后电流表才有示数，当电流表开始有示数时，才闭合开关S1，此时电压表的示数为2.5 V。电流表示数I与滑片P滑动距离s的关系如图乙所示。
（1）当电流表开始有示数时，求R1接入电路的阻值；
（2）求电阻R0的阻值；
（3）电压表的量程为“0~3 V”，电流表的量程为“0~0.6 A”，若R1未断路，为保护电路，求R0的电功率变化范围。
9. 小明家电热水器的简化电路如图所示，S1是手动开关，置于热水器水箱外部；S2是温控开关，置于热水器水箱内部，当水温低于40 ℃时自动闭合，达到40 ℃时自动断开；R1和R2均为用来加热且阻值不变的电热丝。使用时，手动闭合开关S1，电热水器开始工作。电热水器的部分参数如表所示，问：[ρ水=1.0×103 kg/m3，c水=4.2×103 J/（kg·℃）]
（1）电热丝R1的阻值是多少
（2）加热时流过电热丝R2的电流是多少
（3）电热水器把一箱水从20 ℃加热到40 ℃用了50 min，则水吸收多少热量
（4）此电热水器的效率是多少
额定电压 220 V
频率 50 Hz
保温功率 220 W
加热功率 1 980 W
水箱容量 50 L
设定温度 40 ℃
难点-3- 测量小灯泡电功率实验
10.如图甲，这是“测量小灯泡的电功率”的实验电路，电源电压为4.5 V且保持不变，小灯泡L的额定电压为2.5 V。
甲 乙
（1）连接如图甲所示的电路时，开关S应处于断开状态，滑动变阻器的滑片P应置于最　　　　　（选填“左”或“右”）端。
（2）闭合开关S，观察到小灯泡L不亮，电压表有示数且接近电源电压，电流表指针几乎不偏转，移动滑动变阻器的滑片P，两表的示数均无变化，则故障可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）排除故障后，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，多次实验并将数据和现象记录在下表中。分析表中信息，回答下列问题。
实验 序号 电压 U/V 电流 I/A 灯泡的 亮度 电功率 P/W
1 0.5 0.20 不亮 0.10
2 1.0 0.24 暗 0.24
3 2.0 0.32 较暗 0.64
4 2.5 正常亮
5 3.0 0.38 很亮 1.14
①小灯泡L在额定电压下工作时，电流表的指针位置如图乙所示，则电流表示数为　　　　A，小灯泡L的额定功率为　　　　W。
②第1次实验中，小灯泡L不亮的原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
③分析数据还发现，通过小灯泡L的电流与其两端的电压不成正比，其原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）本次实验所选用的滑动变阻器的规格是　　　　。（填字母）
A.10 Ω　2 A B.20 Ω　1 A
11.如图甲所示的是小明和小芳测量小灯泡电功率的电路，小灯泡的额定电压为2.5 V，电阻为10 Ω左右。
甲 乙 丙
（1）用笔画线代替导线，将图甲电路连接完整。
（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，电流表指针几乎不动，电压表示数接近3 V且保持不变。为排除故障，小明检查了开关并拧紧两端接线柱，小芳则将小灯泡与灯座拧紧。若电路中只有一处故障，则　　　（选填“小明”或“小芳”）排除故障的操作是正确的。
（3）排除故障后重新闭合开关，改变滑片位置，他们根据测量数据画出了通过灯丝的电流与其两端电压关系的图像（如图乙）。根据图像可得小灯泡的额定功率为　　　　W。研究发现，通过灯丝的电流与其两端电压不成正比，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）在测量小灯泡电功率的拓展实验过程中，电流表坏了，他们找来一个阻值合适的定值电阻R0，设计了如图丙所示的电路图，操作步骤如下：
①断开S1，闭合S2，移动滑动变阻器滑片，使电压表示数等于小灯泡的额定电压U额；
②　　　　　　　　　　　　　，断开S2，闭合S1，记下此时电压表的示数为U；
则小灯泡额定功率的表达式为P额=　　　　（用U额、U和R0表示）。
作业内容 测量教室里日光灯工作时的电功率
器材 电能表、　　　
活动建议 实验步骤： 设计数据记录表格：
作业 评价 能独立按步骤完成制作 □优秀　□良好　□合格
能仔细观察实验现象，并准确记录 □优秀　□良好　□合格
基于实验现象，能进行简单分析 □优秀　□良好　□合格
参考答案
1.C
2.C　【解析】由图可知，闭合开关S后，电阻R1、R2串联，因串联电路中电流处处相等，则I1=I2，故A错误；根据欧姆定律可知，电阻R1、R2两端的电压之比U1∶U2=I1R1∶I2R2=R1∶R2=2∶1，故B错误；根据P=UI可知，电阻R1、R2的电功率之比P1∶P2=U1I1∶U2I2=U1∶U2=2∶1，故C正确；由P=可知，电阻R1、R2在相同时间内做的功之比W1∶W2=P1t∶P2t=P1∶P2=2∶1，故D错误。
3.B　4.B　5.A
6.90　841.6　0.01
7.D
8.【解】由电路图可知，两开关均闭合时，R1与R0串联，电流表测电路中的电流，电压表测R1两端的电压。
（1）由图乙和题意可知，当电流表开始有示数即I=0.2 A时，滑片P移动的距离s=2 cm，此时电压表的示数为2.5 V，
由I=可得，R1接入电路的阻值：
R1===12.5 Ω
（2）当s=2 cm时，电压表的示数为2.5 V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R0两端的电压：
U0=U-U1=4.5 V-2.5 V=2 V
则电阻R0的阻值：
R0===10 Ω
（3）当滑片P滑到s=6 cm处时，由图乙可知，此时电路中的电流I'=0.4 A，此时R0两端的电压：
U0'=I'R0=0.4 A×10 Ω=4 V
此时R1两端的电压：
U1'=U-U0'=4.5 V-4 V=0.5 V
假设滑动变阻器某处未发生断路，
当滑动变阻器接入电路的电阻为零时，此时电路中的电流最大，则电路中的最大电流：
I大===0.45 A<0.6 A
R0的最大电功率：
P0大=R0=（0.45 A）2×10 Ω=2.025 W
由（1）知，滑片P移动的距离s=2 cm时，滑动变阻器接入电路的电阻为12.5 Ω；
向左移动6 cm时，滑动变阻器接入电路的电阻：
R1'===1.25 Ω
因此每向左移动1 cm，滑动变阻器接入电路的电阻减小：=2.812 5 Ω
所以滑动变阻器的最大电阻：
RH=12.5 Ω+2×2.8125 Ω=18.125 Ω
电路的最小电流：
I小===0.16 A
滑动变阻器两端的电压：
UH=I小RH=0.16 A×18.125 Ω=2.9 V<3 V
定值电阻的最小功率：
P0小=R0=（0.16 A）2×10 Ω=0.256 W
所以R0的电功率变化范围为0.256~2.025 W。
9.【解】（1）当只有S1闭合时，R1单独工作，电热水器处于保温状态，R1的电阻：
R1===220 Ω
（2）当两开关都处于闭合状态时，两电阻并联，电热水器处于加热状态，R2的功率：
P2=P总-P1=P加热-P保温=1 980 W-220 W=1 760 W
通过电热丝R2的电流：I2===8 A
（3）水的质量：
m=ρ水V=1.0×103 kg/m3×50×10-3 m3=50 kg
水吸收的热量：Q吸=c水m（t-t0）=4.2×103 J/（kg·℃）×50 kg×（40 ℃-20 ℃）=4.2×106 J
（4）消耗的电能：
W=P加热t=1 980 W×50×60 s=5.94×106 J
热水器的效率：
η=×100%=×100%≈70.7%
10.（1）右
（2）小灯泡L断路
（3）①0.36　0.9
②小灯泡L的实际功率太小
③灯丝电阻随温度的升高而增大
（4）B
【解析】（1）为了保护电路，连接电路时，开关S应处于断开状态，滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处，即最右端；（2）闭合开关S，观察到小灯泡L不亮，电流表指针几乎不偏转，说明电路可能断路，电压表有示数且接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了，即故障可能是小灯泡L断路；（3）①小灯泡L在额定电压下工作时，电流表的指针位置如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02 A，其示数为0.36 A，则小灯泡L的额定功率P=ULIL=2.5 V×0.36 A=0.9 W；②由表中数据可知，在第1次实验中，两表均有示数，说明电路是通路，小灯泡L不亮，说明小灯泡L的实际功率太小；③由表中数据可知，小灯泡两端的电压增大，通过小灯泡的电流也增大，根据P=UI可知，小灯泡的功率变大，温度升高，灯丝电阻随温度的升高而增大，故通过小灯泡L的电流与其两端的电压不成正比；（4）由表中数据可知，当小灯泡两端的电压为0.5 V时，通过小灯泡的电流为0.2 A，由串联电路的电压规律可知，此时滑动变阻器两端的电压为U滑=U-U1=4.5 V-0.5 V=4 V，则滑动变阻器接入电路的阻值R滑===20 Ω，故选B。
11.（1）如图所示：
（2）小芳
（3）0.625　小灯泡的阻值和温度有关
（4）保持滑动变阻器的滑片位置不变　U额
【解析】（1）小灯泡的额定电压为2.5 V，电阻为10 Ω左右，故小灯泡的额定电流大约为0.25 A，电流表量程选0~0.6 A，电流表和小灯泡串联接入电路；（2）电流表指针几乎不动说明电路中存在断路，电压表示数接近3 V说明可能是小灯泡断路，所以小芳排除故障的操作是正确的；（3）小灯泡的额定电压为2.5 V，由图乙可知电流为0.25 A，小灯泡的额定功率P=ULIL=2.5 V×0.25 A=0.625 W；小灯泡的电阻随着温度的变化而变化，所以不是一定值，通过灯丝的电流与其两端的电压不成正比；（4）利用电压表和一定值电阻测量小灯泡的额定功率，先用电压表测量小灯泡的额定电压U额，然后测量小灯泡和定值电阻的总电压U，此过程中要保持滑动变阻器的滑片位置不变，则定值电阻两端的电压U0=U-U额，通过定值电阻的电流I0=；小灯泡额定功率的表达式为P额=U额I0=U额。

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