专题十三 电功和电功率 一年创新演练.docx

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专题十三电功和电功率一年创新演练

专题十三　电功和电功率

一、选择题

1．（改编）两个电阻R1和R2，且R1＜R2，把它们接到同一电源上，要使相同时间内产生的热量最多，就应该（　　）

A．只用R1B．只用R2

C．R1和R2串联D．R1和R2并联

解析　由Q＝I2Rt＝

t知，在电压相同、时间相同的条件下，电阻越小，产生的热量就越多，两个电阻并联时电阻最小，产生的热量最多．

答案　D

图13－37

2．（改编）如图13－37所示，电源电压为6V且保持不变，滑动变阻器的最大阻值为20Ω，定值电阻R0为5Ω.闭合开关后，移动滑片，发现能使电流表（“0～0.6A”或“0～3A”）和电压表（“0～3V”或“0～15V”）的指针同时达到满刻度线．则R0的电功率与电流的关系图象可能是如图13－38所示中的（　　）

图13－38

解析　电源电压为6V，故电压表的量程为0～3V，从而得出电流表的量程为0～0.6A，故R0的最大功率为1.8W．而无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电流中的电流不会为0，故电功率的最小值也不为0.

答案　C

3．（预测）在“探究焦耳定律”的实验中．为了找出电流做功产生的热量与电阻的关系，必须同时保持（　　）

A．电阻相等和电流相等

B．电阻相等和通电时间相等

C．通电时间相等和电流相等

D．电阻相等、通电时间相等、电流相等

解析　影响通电导体产生热的多少的因素是多方面的，必须利用控制变量法．

答案　C

图13－39

4．（原创）一只节能灯的铭牌如图13－39所示，根据铭牌所给信息，下列判断中正确的是（　　）

A．该节能灯只能在220V的电路中工作

B．该节能灯在电压低于220V时，就不发光

C．该节能灯在任何情况下工作时，电功率都是25W

D．该节能灯只有在220V电压下工作时，电功率才是

25W

解析　用电器铭牌上的电压值是它的额定电压，用电器只有在额定电压下的功率才是额定功率．

答案　D

5．（原创）国家发展改革委、商务部、海关总署、国家工商总局、国家质检总局联合印发《关于逐步禁止进口和销售普通照明白炽灯的公告》，决定从2012年10月1日起，按功率大小分阶段逐步禁止进口和销售普通照明白炽灯．一只普通家用白炽灯，工作100h消耗的电能可能是（　　）

A．4kW·hB．40kW·h　C．40JD．0.4J

解析　家用白炽灯的功率一般是几十瓦，利用W＝Pt计算出它在100h内消耗的电能为几kW·h.

答案　A

6．（原创）有一批完全相同的灯泡，上面标有“6.3V　4W”字样，把它们接在6.3V的电源上，设灯丝的电阻不随温度而改变，则如图13－40所示接法中当开关闭合后总功率为1W的是（　　）

图13－40

解析　由P＝

可知，电源电压为6.3V不变，若功率为原来的四分之一，电阻必为原来的4倍．

答案　C

7．（原创）如图13－41所示，是研究电流热效应的部分实验电路，甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值．比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U甲、U乙以及它们在相同时间内分别产生的热量Q甲、Q乙的大小，下面关系中正确的是

（　　）

图13－41

A．U甲＝U乙，Q甲＝Q乙B．U甲＜U乙，Q甲＞Q乙

C．U甲＜U乙，Q甲＜Q乙D．U甲＞U乙，Q甲＜Q乙

解析　两电阻串联，电流相等，电阻大的电压大，再由Q＝I2Rt＝UIt得，电压大的在相同时间内产生的热量也越多．

答案　C

图13－42

8．（改编）如图13－42所示，已知灯泡标有“4V　4W”字样，滑动变阻器的最大阻值为8Ω.当滑动变阻器的滑片P移动到端点a处时，小灯泡恰好能正常发光．当滑片P移动到ab中点时，小灯泡的电阻和实际功率分别为（　　）

A．4Ω　8WB．1Ω　4W

C．4Ω　2WD．4Ω　1W

解析　R＝

＝

＝4Ω；滑片移动到ab中间时，总电阻为8Ω，可以计算出电流为0.5A，再利用P＝I2R计算出灯泡的电功率为1W.

答案　D

二、填空题

图13－43

9．（原创）USB电热水杯垫是一种新型时尚的产品，由于其设计精美、外观新颖、使用方便而倍受办公室人员的青睐（如图13－43所示）．使用时把它接在电脑的USB电源上，打开加热开关，常温下可将咖啡、茶、牛奶等饮料保持45℃～60℃温度．电脑上的USB为它提供5V电压，加热时工作电流为500mA，则此时它的功率为________W，工作10min消耗的电能为______J；若把它接在另一个电源上，它的功率变成1.6W，则该电源的电压为________V.

解析　P＝UI＝5V×0.5A＝2.5W．工作10min消耗的电能为W＝Pt＝2.5W×600s＝1500J．当把它接在其它电源上时，它的电阻不变，R＝

＝

＝10Ω.由P＝UI＝

得，当功率为1.6W时的电压U′＝

＝

＝4V.

答案　2.5　1500　4

10．（预测）小明同学月初观察到家中电能表示数为

，月末观察到电能表示数变为

，则他家这段时间内消耗的电能为______kW·h.他要借助电能表测量家中电水壶的实际电功率，还需要用到的一种测量仪器是________．

解析　月末电能表的示数减去月初电能表的示数即为当月用电量．利用电能表的表盘转数可以测某段时间内消耗电能的多少，再用秒表测量出时间即可计算出电功率．

答案　96.3　秒表

图13－44

11．（改编）有一个电子玩具，额定电压是2.5V，但手边只有电压为3V的电源和一段长20cm、阻值为10Ω的粗细均匀的电阻丝R.现把整段电阻丝和该电子玩具按如图13－44所示的电路连接好后，闭合开关，发现电流表的示数为0.1A．则该玩具的额定电功率为________W，为了让该电子玩具正常工作，可截取________cm长的这种电阻丝和该电子玩具________联才行．

解析　当电阻丝全部连入电路时，R总1＝

＝

＝30Ω，玩具的电阻R玩＝R总1－R阻1＝30Ω－10Ω＝20Ω，玩具的额定功率P额＝

＝

＝0.3125W；由于电源电压大于玩具的额定电压，故必须采用串联电阻的方法来对玩具降压，经计算，应串联的电阻为4Ω.故可截取8cm长的电阻线串联．

答案　0.3125　8　串

12．（改编）灯丝的材料是钨丝，敏敏同学用一根用钨做成的电阻丝和一个标有

2.5V字样的小灯泡，分别测量它们的电阻，其伏安图象如图13－45所示．则图____表示的是灯泡的图象，由图中数据可知灯泡的额定功率为______W.

图13－45

解析　图乙的电流与电压不成正比，故它的电阻是变化的，说明它的温度与电压变化比较明显，查图象可知，当灯泡两端的电压为额定电压2.5V时，电流为0.25A，故它的额定功率P＝UI＝2.5V×0.25A＝0.625W.

答案　乙　0.625

13．（预测）电热毯是冬季北方常用的取暖设备，它是利用________来工作的．而计算机内都装有小风扇，它工作时把热空气驱走，这是为了________．

解析　电热毯利用了电流通过导体产生热来工作的；由于电流的热效应，计算机工作时会产生热，这些热会对计算机带来危害，因此我们利用小风扇给计算机降温．

答案　电流的热效应　散热

14．（原创）小明去打开水，水未开，此时观察到温度计示数为77℃，电能表示数为08640；水开时，温度计示数为97℃，电能表示数为08654，电热水器消耗了________J的电能．第二天小明又去打水，发现水仍未开，水的温度为t，等到水开时温度计示数为98℃，这段时间内电热水器消耗的电能为

2.1kW·h，则t＝________℃.两天水开时的温度不同，是由于液体的沸点与________有关．[c水＝4.2×103J/（kg·℃），电路中只有电热水器，且水的质量相等，不计热损失]

解析　电能表计量消耗的电能为两次测量读数之差，计量单位是kW·h，电能表最右端数字是十分位，向左依次是个位、十位、百位、千位，两次电能表的读数是864.0kW·h和865.4kW·h，则热水器消耗的电能为两次之差1.4kW·h＝5.04×106J，也就是水吸收的热量；则热水器中水的质量m＝

＝

＝60kg；第二天水吸收的热量是Q吸＝W＝2.1kW·h＝7.56×106J，则水的初温是：

t0＝t－

＝98℃－

＝68℃；水的沸点受到气压的影响，气压增大，沸点升高．

答案　5.04×106　68　气压的大小

三、实验探究题

15．（改编）在“用电压表和电流表测量小灯泡的电阻和电功率”实验中，小灯泡的额定电压为4.5V，实验电路图如图13－46所示．

图13－46

（1）图中电表a是______表，电表b是______表．

（2）小红同学连接好电路元件后闭合开关，她发现电流表、电压表均有示数，但是两表的示数却不随着滑动变阻器滑片P的移动而变化．出现这种情况的原因可能是________________．排除故障后，调节滑动变阻器的滑片，当小灯泡正常发光时，请在图13－47甲中标出电压表指针所在的位置及另一个接线柱的连线．此时，电流表示数如图乙所示，则通过小灯泡的电流为______A，小灯泡的额定功率为______W.

图13－47

解析　

（1）电表a与灯并联，是电压表，而b在干路，只能是电流表．滑动变阻器不起作用说明没有采用“一上一下”的连接方式．

（2）电压表的示数超过3V，故必须用0～15V量程．

答案　

（1）电压　电流　

（2）滑动变阻器的接线柱接错　另一个接线柱用“15”，指针指在4.5V处　0.5　2.25

16．（预测）某学习小组在“测量小灯泡的电功率”的实验中，电源电压6V不变，小灯泡额定电压为2.5V，电阻约为10Ω.

图13－48

（1）请你用笔画线代替导线，将图13－48甲中的实物电路连接完整．

（2）某次实验时，电压表示数如图乙所示，则此时滑动变阻器两端的电压为________V；如果要使灯泡正常发光，变阻器的滑片P应该向________（选填“A”或“B”）端移动．

（3）小菁同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成如图丙所示的I－U图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定电功率是________W.

（4）某同学实验中电流表和电压表指针偏转情况如图13－49所示，其中某电表示数不妥，其原因是________________．（要说明表的名称）

图13－49

（5）在实验中，小张同学发现当小灯泡两端电压减小时，它的亮度随之减弱，测量出的小灯泡电阻也相应减小，导致这一变化的合理解释是________．

A．导体电阻与通过导体的电流成正比

B．根据欧姆定律，电流一定时，导体的电阻与电压成正比

C．电压减小时，通过小灯泡的电流不变，电阻变小

D．电压减小时，小灯泡亮度变暗，温度降低，电阻变小

解析　

（1）小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10Ω，小灯泡正常工作时的电流约为：

I额＝

＝

＝0.25A，所以电流表应选择0～0.6A的量程，电压表应选择0～3V的量程．电流表需要串联在电路中，电压表需要并联在小灯泡两端．

（2）观察电压表知示数为2.2V，已知电源电压6V不变，所以此时滑动变阻器两端的电压为6V－2.2V＝3.8V，而灯泡的额定电压为2.5V，可通过减小滑动变阻器的电阻，增大电路中的电流来增大电压表的示数，所以滑片应向B端移动．（3）根据图象可知，当电压为2.5V时，通过小灯泡的电流为0.3A，所以小灯泡的额定功率为：

P额＝U额I＝2.5V×0.3A＝0.75W．

（4）为了读数准确，一般要求指针指在表盘的

～

间，观察两表会发现电流表的指针偏转角度过小，原因是所选的量程太大．（5）灯丝电阻随温度的降低而减小，小灯泡两端的电压越低，灯泡的亮度越暗，温度越低，电阻越小．

答案　

（1）如图所示（虚线说明有多种接法）

（2）3.8　B　（3）0.75　（4）电流表的量程选大了　（5）D

图13－50

17．（预测）小明学习了电功率后，用额定电压分别为2.5V、6V的灯泡L1和L2设计了图13－50所示的电路图，来探究灯泡的发光亮度与哪些因素有关．

（1）小灯泡发光时，将电能转化为________能和光能．

（2）探究L1的亮度时，只闭合S、S1，发现电压表有示数，电流表无示数，则电路故障可能是：

________________．排除故障后，继续实验，收集的数据及现象如表一．

表一

电压/V

电流/A

情况

1

1

0.16

暗

2

1.5

0.22

较亮

3

2.5

0.28

亮

（3）探究L2的亮度时，只闭合S、S2，进行实验，收集的数据及现象如表二．

　　　表二

电压/V

电流/A

情况

4

1

0.28

暗

5

2.5

0.38

较亮

6

6

0.72

亮

（4）分析两表可知，同一规格的小灯泡发光亮度与________有关，不同规格的小灯泡发光亮度还应与________的转化效率有关．

（5）完成探究后，小明用电源、电流表、滑动变阻器、电阻箱（

）各1个，2个开关及若干条导线，对额定电流为0.1A的小灯泡的额定功率进行了测定．请在虚线框内画出他设计的电路图，并写出实验步骤及测定额定功率的表达式．

实验步骤：

________________________________________________

__________________________________________________________

__________________________________________________________.

表达式：

P额＝________．

解析　灯泡工作，电能通过灯丝，使灯泡发热、发光，因此是将电能转化为光能、热能；电压表有示数，说明电路通路，电流表无示数，说明电压表直接测量电源电压，即与电压表并联的导体出现了断路，是L1断路；灯泡两端的电压不同，通过灯泡的电流不同，根据P＝UI可知灯泡的实际功率不同．灯泡的发光情况决定于灯泡的实际功率，灯泡两端的电压越高，实际功率越大，灯泡越亮；灯泡不同，电能的利用效率不同，亮度不同；只用电流表，可以通过移动滑动变阻器滑片，使灯泡在发光时的电流等于额定电流，则灯泡的实际功率就是额定功率；然后用电阻箱代替灯泡，保持滑动变阻器接入电路阻值不变，调节电阻箱，使电路中电流仍等于灯泡的额定电流，则电阻箱接入电路中的电阻就是灯泡的电阻，从而根据测量的电流和电阻，写出功率的表达式P额＝I2R＝（0.1A）2R.

答案　

（1）热　

（2）L1断路　（4）实际功率　电能转化为光能

（5）

实验步骤：

①如图，只闭合S1，移动变阻器滑片，使电流表示数为0.1A；②只闭合S2，保持变阻器滑片不动，调节电阻箱，使电流表示数为0.1A，读出电阻箱接入电路中的电阻R，即为灯泡的电阻

（0.1A）2R

四、计算题

18．（原创）河南洛阳一位民间发明家卞先生为母亲专门制造了太阳能环保车，在卞先生陪同下，其母正坐着太阳能车出门散心（如图13－51所示）．已知太阳能电池板接收太阳的辐射能量为240W，光电池的转化效率为20%，用太阳能电池板给12V的蓄电池充电，2h可给蓄电池充满电，试计算：

图13－51

（1）给蓄电池充电的电流为多少A?

（2）假设充电时电能全部转化成蓄电池的化学能，所用电动机的额定功率为80W，则充满电后该车在没有太阳的条件下可工作多长时间？

（3）若仅用太阳电池板给电动机供电，能不能让电动机正常工作？

解析　

（1）I＝

＝

＝4A.

（2）蓄电池贮存的电能W＝Pt＝20%×240W×2h＝48W×7200s＝3.456×105J，可供电动机工作：

t2＝

＝

＝4320s＝1.2h.

（3）由第二问可知，充电2h只能让电动机正常工作1.2h，故仅靠太阳能电池板无法让电动机正常工作．

答案　

（1）4A　

（2）1.2h　（3）不能