电能能的转化和守恒Word文档格式.docx
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1083℃
>20A
容易
较低
B
钨丝
3410℃
>20A
较高
镍铬合金丝
1100℃左右
不易
一般
D
铅锑合金丝
200℃左右
>5A
你认为兴趣小组的同学应选择哪一种材料绕制箱内的电热丝较合适(填编号):
__________________。
(2)选用合适的材料制成后,利用220V的恒压电源供电,测得该电热丝实际电功率为484W。
为了使电热丝供热达到要求,在不改变电热丝阻值及电源电压的条件下,兴趣小组同学在箱外串联了一个电阻,这个电阻阻值多大?
(3)简述:
如果说电源电压不变,为达到供热要求你认为还可以怎样改装?
对比
(2)中兴趣小组同学的改装,你的改装有什么主要优点?
(1)电热丝作为发热材料,一般要求电阻率大,熔点高,不易被氧化,否则变成氧化物后不能导电,易断。
价格要一般。
所以选择C。
(2)制成后,实际功率为484W,偏大,说明电热丝两端电压过大,所以可以串联一个电阻来分压。
改装前的电阻R=U2/P=(200V)2V/484W=100Ω。
按要求电热丝的功率P’=W/t=400J/1s=400w。
改装后电热丝两端的电压UR=(RP’)1/2=(100Ω×
400W)1/2=200V。
改装后通过电热丝的电流I=UR/R=200V/100Ω=2A。
连接的电阻R’=U’/I=(220V-200V)/2A=10Ω。
(3)当然也可以把串联电阻装在箱内,这时,应把串联电阻所放出的热量也计算在400J之内。
此时串联电阻的阻值和装在箱外时是不同的,同学们可以自己计算一下。
(1)C
(2)10Ω
(3)可把电阻改装在恒温箱内优点:
使用同样的时间,改装箱内比改装箱外消耗的电能少
4.用如图甲实验装置测定液体的比热容。
已知容器内待测液体质量为300g,电热丝电阻是5Ω。
闭合开关S,调节滑动变阻器至电流表示数如图乙所示,12min后,发现温度计示数升高5℃。
则电热丝放出热量____________J,该待测液体比热容是J/(kg•℃)。
(假设电热丝放出的热量全部被待测液体吸收)
热学与电学相结合是当前的命题热点之一。
电流的热效应所放出的热量被液体吸收,从而使得液体温度升高。
Q=I2Rt=(1A)2×
5Ω×
12×
60s=3600J,
C=Q/m△t=3600J/(0.3kg×
5℃)=2.4×
103J/(kg•℃)。
36002.4×
103
5.微波炉是一种效率很高的家用电器。
可是有一天,小宇在商场中听到了顾客和售货员的一段对话:
售货员说,微波炉很省电,加热食品又快;
顾客说,微波炉很费电,他家的微波炉一开保险丝就熔断。
小宇听了很迷惑,到底谁说得对呢?
他用家里的微波炉进行了实验(铭牌见下袁)。
将一瓶550mL的矿泉水倒入杯子中,用温度计测得初温为20℃,放人微波炉中以最大功率加热2min,取出后测得水温为62℃。
请你帮小宇计算出以下两个量:
防触电保护类别I类
额定容积20L
规格型号
NN—S313WF
额定电压220V
电源频率50Hz
最大功率1000W
质量12kg
(1)微波炉以最大功率加热时电路中的电流。
(结果保留两位小数)
(2)微波炉以最大功率加热2min消耗的电能。
小宇又用“220V800W”的电热水壶使等量的水升高同样的温度用了4min。
可见,售货员说“省电”的意思是____________________________________;
而微波炉一开保险丝就熔断的原因是_________
____________________________________。
(1)根据P=UI可知,
I=P/U=1000W/220V=0.455A。
(2)W=Pt=1000W×
2×
60s=12×
106J。
将微波炉和电热水壶相比可知,使等量的水升高同样的温度,电热水壶所用的时间长,则电热水壶所消耗的电能就多,微波炉消耗的电能少。
而微波炉一开保险丝就熔断,主要是微波炉在工作时的电流较大所造成的,不是消耗的电能多就会造成保险丝熔断。
(1)4.55A
(2)1.2×
106J消耗的电能少(微波炉加热效率高等也可)工作时通过的电流大
三、探究创新题
6.三峡水电站是目前世界上最大的水电站,2006年5月20日三峡大坝全线建成。
(1)三峡水电站工作时,把水的机械能转化成____________能。
(2)发电机是根据法拉第发现的____________现象制成的。
(3)目前,我国城乡主要依靠燃煤供电。
三峡水电站利用水力发电,相当于每秒能为国家节约1.6t燃煤。
如果这些燃煤中碳的质量分数为75%,则相当于每秒可以减少____________t二氧化碳的排放。
水力发电是利用水带动发电机发电,是将水的机械能转化为电能。
发电机是根据电磁感应现象制成的,这一现象最先是法拉第发现的。
1.6t的煤中含的碳为:
1.6t×
75%=1.2t,然后根据化学方程式计算出二氧化碳的质量为4.4t。
(1)电
(2)电磁感应(3)4.4
电压U(V)
2.O
4.O
6.O
电流I(A)
O.10
O.20
O.30
7.某兴趣小组的同学在进行电学实验过程中发现一个有趣的元件,它有A、B两部分,被封闭在一个透明的玻璃壳内,a、b是其两个外露的接线柱(如图甲)。
他们了解到B是一个定值电阻,其电压与电流关系如表所示:
A是一种由特殊金属丝制成的导体,它的额定电压是9V。
为进一步了解A的某些特征,他们使用如图乙的实验器材,测得了一组该元件的电压与电流值,并绘制成如图丙的曲线。
请你根据上述信息回答:
(1)用笔线代替导线将图乙的电路连接完整。
(2)计算电阻B的阻值。
(3)计算导体A的额定功率。
该题是一道形式新颖的电学综合题,要求学生有较强的读图分析能力。
(1)要求连线完成电路关键是选择好电流表的量程。
从题目可以看出,电路中的电流均小于O.6A,所以电流表选O~0.6A的量程即可。
导线的另一端连接电源的“+”极。
(2)B是定值电阻,其电压与电流关系如表所示,则
RB=U/I=2.0V/0.10A=20Ω。
(3)要求导体A的额定功率,必须知道A的额定电压和额定电流。
已知U额=9V,当U=9V时,由丙图可知I=O.54A,此电流为干路电流,不是通过A的额定电流。
IB=U/RB=9V/20Ω=0.45A
IA=I-IB=O.54A-O.45A=O.09A。
PA额=U额I额=9V×
O.09A=O.81W。
该小题,很多同学把O.54A当成了A的额定电流,从而导致解答错误。
(1)电流表选O~0.6A的量程、导线的另一端连接电源的“+”极即可。
(2)20Ω(3)O.81W
8.某校学生宿舍走廊的路灯,原来用一盏“220V40W”的白炽灯,每晚亮10h。
同学们发现灯泡容易损坏,需要经常更换。
后来,学校电工用两盏“200V40W”的灯泡串联后代替原路灯。
结果,两盏灯的亮度比改装前要暗,但灯泡使用寿命明显延长。
(1)改装前,一盏路灯每晚需要消耗多少电能?
(2)改装后两灯的总功率是多少?
比原来省电还是费电?
(3)小明是一位爱动脑筋的同学,他想:
路灯改装还有没有更好的方法呢?
通过查资料知道有一种“光控开关”——天黑时自动闭合,天亮时自动断开;
还有一种“声控开关”——有声音时自动闭合,1min后,若再无声音就自动断开。
小明利用这两种开关设计了一个“聪明”的电路:
白天路灯不亮,晚上有人走动发出声音时,路灯自动亮起来。
请判断小明设计的电路图是____________。
(1)改装前,一盏路灯一天消耗的电能:
W=Pt=40W×
10×
3600s=1.4×
106J。
(2)改装后,两盏灯串联,总电阻为两灯的电阻之和,总电压不变。
R=U2/P=(220V)2/40W=1210Ω,
R总=1210Ω+1210Ω=2420Ω
P总=U2/R总=(220V)2/2420Ω=20W。
两盏灯的总功率比原来一盏的功率还小,因此比原来更省电。
(3)小明想利用光和声音来同时控制路灯,两种开关必须同时与电灯串联才能实现。
(1)1.4×
106J
(2)20W比原来更省电(3)D
模拟试题精练
1.小明利用电能表测量某一家用电器的电功率。
当电路中只有这一个用电器连续工作时,测得在1h内,消耗的电能为1.2kw·
h,那么这一个用电器是()。
A.电冰箱B.普通白炽灯C.彩色电视机D.挂壁式空调机
2.甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如右图所示,下列说法中正确的是()。
A.甲灯的实际功率一定是40W
B.将乙灯接入110V电路中,它的额定功率仍为60W
C.两灯均正常发光时,甲灯灯丝电阻较小
D.两灯均正常发光时,甲灯消耗的电能较少
3.决定白炽灯明亮程度的因素是()。
A.灯泡的电阻B.灯泡的额定功率C.灯泡消耗的实际功率D.灯泡消耗的电能
4.把标有“8V16W”的灯泡L1和“12V36W”的灯泡L2串联后接在电源两端,其中一只灯泡正常发光,另一只没有达到其额定功率,则()。
A.电源电压为20VB.电路中电流为3A
C.两灯泡的总功率为32WD.灯L2的实际功率小于灯L1的实际功率
5.根据A、B、C、D四种家用电器铭牌上所提供的信息,可知额定电流为6A的用电器是()。
6.如图所示,是郑龙同学记录家里一周内的用电情况,下列说法中正确的是()。
A.周一白天用电比傍晚多
B.周四夜晚用电比周五夜晚多
C.每天的用电高峰在傍晚
D.周三傍晚用电2kW•h
7.下表为某型“新科”空调铭牌上的部分数据,关于这种型号的空调,下列说法正确的是()。
额定电压
220V
频率
50Hz
额定制冷功率
1100W
额定制热功率
1320W
A.空调的专用熔丝的额定电流应略大于6A
B.空调的专用熔丝的额定电流应略大于5A
C.若正常工作且连续制冷O.5h,空调消耗的电能为O.662kW•h
D.若正常工作且连续制热O.5h,空调消耗的电能为0.55kW•h
8.某同学利用如图所示的装置探究“电流产生的热量与哪些因素有关”。
在两个相同的烧瓶中装满煤油,瓶中各放置一段电阻丝,且R甲>R乙,通电一段时间后,发现甲瓶玻璃管中煤油的温度上升得比乙的高。
该现象能够说明电流产生的热量与下列哪个因素有关?
A.电荷量B.电流C.电阻D.通电时间
9.关于“6V9w”灯泡L1和“3V9W”灯泡L2,下列说法正确的是()。
A.L1和L2都正常发光时,它们消耗的电功率不同
B.将它们串联在9V的电源上,它们都能正常发光
C.将它们串联在6V的电源上,L2消耗的电功率较大
D.将它们并联在3V的电源上,L1消耗的电功率较小
10.将一只标有“12V6W”的灯泡与一电阻串联后接到电压为12V的电源上,电阻消耗的功率为1W(灯丝电阻视作不变),则此时()。
A.灯泡与电阻消耗的总功率为7WB.灯泡与电阻消耗的总功率为6W
C.灯泡消耗的功率大于5WD.灯泡消耗的功率小于5W
11.小华家需要安装一个电热淋浴器。
一般淋浴用水的流量约为8L/min(约1.33×
10-4m3/s),淋浴时间可按5min计算,合适的水温约为45℃。
电热淋浴器有甲、乙两种类型。
甲类型没有水箱,电热淋浴器与水管相连,直接对流动的水加热;
乙类型有水箱,待水箱中的水加热至45℃后再淋浴。
小华家供电电路的额定电压为220V,允许通过的最大电流为20A。
假设电流所产生的热量全部用来使水升温,加热前的水温为20℃,请你根据以上条件判断,下列几种说法正确的是()。
A.只有甲类型的电热淋浴暑适合小华家的供电电路
B.只有乙类型的电热淋浴嚣适合小华家的供电电路
C.甲类型的电热淋浴器所需要的最小电流为10A
D.在小华家的供电电路允许的前提下。
乙类型的电热淋浴器使40kg水温度升高25℃,至少需要约
16min
12.如图所示.电源电压不变,R0是一个8Ω的定值电阻。
如果分别将下列的四个不同规格的灯泡接人电路的A、B两点之间,且不会烧坏。
则最亮的那个灯一定是()。
A.“6V3W”B.“4V2W”C.“3V3W”D.“2V2W”
13.我们知道对于同种灯泡的亮度取决于实际功率的大小。
现有两个同种灯泡,其额定值是甲灯“220V100W”、乙灯“220V40W”。
将甲、乙两灯并联或串联后接在照明电路中。
比较甲、乙两灯的亮度,对此下列解释正确的是()。
A.串联时.因为通过甲、乙两灯的电流一样大,实际功率一样大,所以一样亮
B.并联时,因为甲、乙两灯的电压一样大,实际功率一样大,所以一样亮
C.串联时。
两灯电流相等.乙灯的电阻大。
根据P=I2R,实际功率大,所以乙灯较亮
D.并联时,两灯电压相等,甲灯的电阻大,根据P=U2/R,实际功率小,所以甲灯较暗
14.电炉丝和铜导线串联接在电路中,通电后,电炉丝热的发红而铜导线却不怎么热,这是因为电炉丝和铜导线中的____________相等,但是电炉丝比铜导线的____________大,消耗的电功率多的缘故。
15.某车问装有“220V40W”的白炽灯100盏,该车间安装的电能表的额定电流至少为______A(填“10”
“20”或“30”);
若一天每盏灯平均工作4h,则该车间每天耗电约____________kW•h。
16.每个家庭都需要照明灯泡,目前市场上既有白炽灯,又有电子节能灯,究竞选择哪一种好呢?
某中学“STS”研究小组的同学进行了调查,了解到在正常工作时,25W的白炽灯与5W的电子节能灯、45W的白炽灯与9W的电子节能灯,60W的白炽灯与11W的电子节能灯的发光效果相当,他们选择其中的一组进行研究。
收集了有关数据如下表:
额定电压(V)
额定功率(W)
寿命(h)
每只售价(元)
每度电费(元)
白炽灯
220
60
1000
1.5
O.4
电子节能灯
11
5000
30
0.4
根据上表数据,在照明效果相当时,若以节能灯使用到寿终正寝时间计算。
60W白炽灯和11W节能灯的成本加电费分别为____________元和____________元,由此可见你会选择____________灯。
17.小强同学为了探究“通电导体产生的热量与电阻的关系”,设计了如图所示的实验(甲、乙两个相同的烧瓶里装满煤油.玻璃管内液面相同)。
(1)电阻丝甲与乙采用串联的连接方式.其目的是______________
______________________________________________________。
(2)已知电阻丝的阻值R甲>R乙,通电一段时间后,烧瓶中的玻璃管液面上升较高。
(3)保持电源电压不变,利用该实誉装置。
还可以探究通电导体产生的热量与_______________________
____________________________________________________________的关系。
(写出一种即可)
(4)上述实验中。
用到的科学方法主要是“控制变量法”,请你另举一个平时学习过程中用到这种方法的实验名称________________________________________________________________________。
18.如图是“生命力”型号手机的电池铭牌。
该型号的电池用于手机,待机时间约为3天,图中750mA·
h表示750毫安小时。
请根据所给信息计算该手机待机时间内消耗的平均功率为____________W。
19.寒假里,小军为爷爷买了一条电热毯。
电热毯的铭牌上标有“220V50W”。
小军设计了一个实验,用电流表和电压表测量电热毯的电阻值,他设计的实验电路图如图所示。
其中R为电热毯的电阻,R’为标有“10Ω2A”的滑动
变阻器,电源两端的电压为12V。
小军闭合开关后发现:
无沦怎样移动滑动变阻器的滑片,电表的示数变化都很小。
经过检查,电表及各元件完好,电路连接无误。
则电表示数变化很小的原因是_______________________________________________。
20.家用电灭蚊器的发热部分使用了PTC发热材料,它的电阻随温度变化规律如图所示。
使用时发热体直接连人家庭电路。
当发热体的温度为60℃时,月此时电功率为__________W。
如果这只电灭蚊器的平均电功率为5W,按一天工作lOh计算,这只家用电灭蚊器一个月(按30天计算)消耗电能______kW•h;
当发热体温度继续上升时电灭蚊器发热体的电阻会__________;
它的功率会___________(最后两空填“增大”“不变”或“减小”)
21.在右图所示电路中。
电源电压恒定不变。
当滑动变阻器R接入电路的电阻增大时,通过它的电流减小而它两端的电压却增大,它消耗的电功率是增大还是减小呢?
小华为了探究这一问题。
找到了如图中所示的各种器材。
经过认真仔细的实验,他记录下在滑动变阻器R的电阻不断增大时的各组实验数据,并计算出了相应的电功率,如下表。
实验序号
1
2
3
4
5
电流I/A
0.5
O.44
0.36
O.3
电压U/V
O.5
O.8
1.O
1.2
电功率P/W
O.25
O.35
O.40
0.43
0.45
(1)请你用笔画线代替导线将图中的各种器材连成小华进行实验的电路。
(2)分析上表数据,写出小华能得出的结论:
___________________________。
(3)就这一问题的研究,你认为小华收集的敦据是否充分?
请说明理由:
__________________________
_____________________________________________________________________________________。
22.为了比较标有“2.5V”和“3.8V”小灯泡的额定功率大小,小明利用实验室器材进行了如下实验:
(1)先连接电路(如图所示),测定“2.5V”小灯泡的电功率,并记录结果如表一.然后小明从电路中取下“2.5V”小灯泡,换上“3.8V”小灯泡,并改用电压表“O~15V”量程进行实验.闭合开关后,调节滑动变阻器。
他发现电压表示致始终无法达到3.8V。
其原因是____
________________________________________________________________________________。
(2)补充实验条件后,小明继续实验并记录结果如表二。
比较表一和表二数据,可知正常发光时,哪只灯泡的电功率大?
表一(“2.5V”小灯泡)表二(“3.8V”小灯泡)
U/V
I/A
发光程度
O.26
暗
3.O
O.28
2.5
正常发光
3.8
O.3l
O.33
很亮
4.5
O.34
23.小明学过安全用电知识后,想自崩一盏台灯,他选购了一只标号是“36V36W”的灯泡,回到家后在着手安装时。
突然想起家中的插座提供的电压是220V,于是他在包装盒内寻找说明书。
但没有找到.却发现了一只配件。
(1)小明想知道配件的作用及有关它的性能参数(如额定功率、额定电流、电阻等)。
于是设计了如图所示的电路图和记录数据的表格,请你根据电路图帮助他把实物图连接完整。
(2)小明在正确连接完电路后.将测得的实验致据记录在下列表格中,根据实验致据能够知道配件的性能参致是_____________________
(只要求写出一个参数及其数值)。
9.2
O.05
18.4
O.1
36.8
0.2
(3)小明用“36V36W”的灯泡和配件箭成了一盏台灯,请你在虚线框内置出这盏台灯的电路图,并说明配件在电路中所起的主要作用是_________________________________________________________。
(4)你认为小明自制的台灯合理吗?
______________________________________________(请简述理由)。
24.今年3月1日起,我国对家用电冰箱、空调这两个产品率先实施能源效率标识制度,以后生产、销售和进口的空调、冰箱均应在显著位置咱粘贴“中国能效标识”的标签(如图所示)。
能效标识将能效分为l、2、3、4、5五个等级,等级1表示产品最节能.等级5是市场准人指标,低于该等级要求的产品不允许生产和销售。
(1)据