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课时训练(十五) 电能 电功率
(限时40分钟)
|基础巩固|
一、单项选择题
1.从能量转化的角度来看,下列说法错误的是( )
A.电风扇工作时主要将电能转化为机械能
B.给铅蓄电池充电时化学能转化为电能
C.发电机工作时主要将机械能转化为电能
D.电热水壶工作时电能转化为内能
2.[2016·鄂尔多斯]3月初,小明家的电能表示数为,电能表的部分参数及4月初的示数如图K15-1所示,下列说法正确的是 ( )
图K15-1
A.电能表是测量用电器消耗的电功率的仪表
B.小明家3月初至4月初消耗电能1200 kW·h
C.这个电能表的标定电流为20 A
D.若电能表转盘在5 min内转过80转,则此时工作的用电器的总功率为0.8 kW
3.[2017·鄂尔多斯]如图K15-2所示,AB和BC是由铝制成的长度相同、横截面积不同的两段导体。将它们串联后连入电路,下列说法正确的是 ( )
A.AB段的电阻小于BC段的电阻
B.通电相同时间,AB段消耗的电能大于BC段消耗的电能
C.这两段金属导体中的电流是由正电荷定向移动形成的
D.若将AB段的材料换成铜,其他条件不变,这两段导体的总电阻将变大
图K15-2
4.[2018·泸州]小明家有额定电压相同的微波炉和电视机各一台,按照每度电0.55元的计费标准,将这两个用电器正常工作1 h所用的电费绘制成了如图K15-3所示的柱状图,对于小明家的这两个用电器,下列判断正确的是 ( )
图K15-3
A.微波炉正常工作时的电压大于电视机正常工作时的电压
B.微波炉正常工作时的电流等于电视机正常工作时的电流
C.微波炉正常工作时电功率大于电视机正常工作时的电功率
D.每月在微波炉上用的电费一定比在电视机上用的电费多
5.[2019·临沂]如图K15-4所示电路的两灯泡L1和L2分别标有“3.8 V 0.2 A”和“3.8 V 0.3 A”字样,闭合开关后两灯均发光。假设灯泡的电阻不受温度影响,下列判断正确的是 ( )
图K15-4
A.两灯串联
B.灯L2更亮
C.灯L1的电阻丝更粗
D.电流表A2的示数为0.5 A
6.[2018·南充]如图K15-5所示的电路,电源电压为3 V,R1=15 Ω,R2=5 Ω,当开关S闭合时,下列分析正确的是 ( )
图K15-5
A.R1、R2两端电压之比为3∶1
B.通过R1、R2电流之比为3∶1
C.R1、R2消耗的电功率之比为1∶3
D.R1的电功率为1.8 W
7.[2019·自贡]某房间原来只接有一只标有“PZ220-40”的灯泡,小明又用一只完全相同的灯泡,将它俩串联在一起,在电源电压不变的情况下,房间内的总亮度将 ( )
A.变亮 B.变暗
C.不变 D.无法确定
8.[2018·内江]图K15-6是电阻甲和乙的U-I图像,由图像可知下列判断正确的是 ( )
图K15-6
A.甲、乙都是定值电阻
B.当乙两端电压为1 V时,其电阻值为10 Ω
C.将甲和乙串联,若通过甲的电流为0.4 A,则电路的总功率为1.2 W
D.将甲和乙并联,若甲两端电压为1 V,则干路上的电流为0.4 A
9.[2019·临沂]如图K15-7甲所示电路的电源电压为3 V,小灯泡的额定电压为2.5 V,图乙是小灯泡的I-U图像。闭合开关S后,下列判断正确的是 ( )
图K15-7
A.滑动变阻器的滑片P向左滑动时,灯泡变暗
B.电流表示数为0.4 A时,灯泡的电阻是25 Ω
C.电压表示数为2.5 V时,小灯泡的功率是1.25 W
D.小灯泡正常发光时,滑动变阻器的电功率是0.25 W
10.[2018·淄博]如图K15-8所示,电源电压不变,只闭合开关S1,灯泡L发光,电压表有示数;再闭合开关S2,电路中出现的情况是 ( )
图K15-8
A.电压表的示数变小
B.电路的总电阻不变
C.灯泡L的亮度不变
D.电路的总功率变大
11.[2018·广安]如图K15-9所示的电路,闭合开关S后,当滑片P从中点向右移时,下列说法中正确的是 ( )
图K15-9
A.灯泡L变暗
B.电压表的示数变小
C.电流表A1的示数变大
D.电路消耗的总功率变小
12.[2018·德州]图K15-10是检测酒精浓度的测试仪原理图,图中电源电压恒定为8 V,R1为定值电阻,酒精气体传感器R2的阻值随酒精气体浓度的增大而减小。当酒精浓度为0时,R2=60 Ω,此时电压表示数为2 V。以下说法错误的是( )
图K15-10
A.若酒精气体浓度变大,电压表和电流表示数都变大
B.定值电阻R1的阻值为20 Ω
C.酒精浓度为0时,电路消耗的总功率为0.6 W
D.若电流表示数达到0.2 A时,表示酒驾,此时R2消耗的电功率为0.8 W
二、填空题
13.[2019·武威]图K15-11是某家用电子式电能表的表盘,该表盘显示已用电 kW·h。若将某用电器单独接在该电能表上正常工作3 min,电能表指示灯闪烁了32次。该用电器在上述时间内消耗的电能为
kW·h,它的实际电功率是 W。
图K15-11
14.[2018·鄂尔多斯]小明家有一只标有“220 V 100 W”的白炽灯,室温时的电阻为40 Ω,开灯瞬间此白炽灯的电功率为 W;正常工作10 min此白炽灯消耗的电能为 J;电能属于 (选填“一次”或“二次”)能源。
15.[2019·安徽]如图K15-12所示的电路中,U=12 V,R1=6 Ω,R2=3 Ω,R3=4 Ω。当开关S2断开,开关S1闭合时,电阻R1消耗的电功率为 W;当S1、S2都闭合时,6 s内电流通过R2产生的热量是 J。
图K15-12
16.[2018·岳阳]标有“6 V 3 W”的小灯泡,它的电流-电压图像如图K15-13所示,则它正常工作10 s消耗的电能是 J;将它与一个10 Ω的定值电阻串联在8 V的电路中,则电路消耗的总功率为 W。
图K15-13
17.[2019·扬州]如图K15-14所示的电路,电源电压恒为3 V,闭合开关S,电流表A1示数为0.5 A,A2示数为0.3 A,则电阻R1是 Ω,通过电阻R2的电流是 A,电阻R1的电功率是 W,在5 min内整个电路消耗的电能是 J。
图K15-14
三、实验探究题
18.[2018·鄂尔多斯]如图K15-15甲所示是“测量小灯泡电功率”的实验电路图,小灯泡L的额定电压为2.5 V,灯丝的电阻约为10 Ω。
图K15-15
(1)根据图甲所示的电路图,请用笔画线代替导线,将图乙中的器材连接成完整的电路图。
(2)连接好电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表无示数,电流表有示数。若电路中只有一处故障,则电路故障可能是 。
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片,电压表的示数如图丙所示,其示数为 V。为了测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“A端”或“B端”)滑动。
(4)根据实验测量的数据,绘制出通过小灯泡的电流I随它两端电压U变化的图像如图丁所示。分析可知:
①小灯泡的额定功率为 W。
②小灯泡的电阻是变化的,主要是受 的影响。
四、计算题
19.[2018·云南]如图K15-16所示,R0、Rx为定值电阻,其中R0=10 Ω。开关S断开时,电流表的示数为0.6 A;开关S闭合时,电流表的示数为0.8 A。若电源电压不变,求:
(1)电源电压。
(2)电阻Rx的阻值。
(3)开关S闭合时,通电1 min,电阻Rx产生的热量。
图K15-16
20.[2019·广安]小蕊同学在学习了电学知识后,观察到生活中的许多电热器都有多个挡位,于是他利用电压恒为10 V的电源和两个阻值不同的定值电阻,设计了如图K15-17所示的电路来探究电热器的多挡位问题。已知R1=20 Ω、R2=30 Ω,请计算:
(1)当S2闭合,S1、S3断开时,电路中的电流。
(2)当S3断开,S1、S2闭合时,通电5 min电路消耗的电能。
(3)该电路的最大功率和最小功率之比。
图K15-17
|挑战自我|
21.[2018·聊城改编]小明同学家的电能表上标有“3000 revs/(kW·h)”的字样,他将家中的其他用电器都与电源断开,仅让电水壶在额定电压下工作,观察1 min内电能表的转盘转了45 revs,则下列说法错误的是 ( )
A.电水壶是利用电流的热效应来工作的
B.烧水过程中消耗的电能为5.4×105 J
C.电水壶的额定功率为900 W
D.当实际电压只有额定电压的90%时,电水壶的实际功率为729 W
22.[2018·达州]如图K15-18所示的电路,当S1、S2都闭合时,R1的电功率为25 W;当把S2断开时,R1的电功率为4 W,则此时R2的电功率为 W。
图K15-18
23.[2018·威海]如图K15-19所示,R1的阻值为5 Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为40 Ω,电源电压保持4.5 V不变,电流表量程为0～0.6 A,电压表量程为0～3 V。为保证电路安全,R2接入电路中的最小阻值为 Ω,R1消耗的最小功率为 W。
图K15-19
24.[2019·聊城改编]有一只标有“6 V 3 W”字样的灯泡A和一只定值电阻B,A和B的电流随两端电压变化关系的图像如图K15-20甲所示。则下列说法中不正确的有 ( )
图K15-20
A.定值电阻B的阻值为6 Ω
B.将A、B串联接在9 V电源两端,灯泡A正常发光
C.将A、B并联接在6 V电源两端,10 s内电路消耗的电能是30 J
D.将A与一个滑动变阻器串联接在6 V电源两端,如图乙所示,当灯泡的功率与滑动变阻器的功率相等时,滑动变阻器的功率为0.9 W
25.[2014·鄂尔多斯]如图K15-21所示的电路,电源电压为6 V且保持不变,滑动变阻器R上标有“20 Ω 1 A”的字样。
(1)将滑片P移到最右端,闭合开关S1、断开S2,求电流表的示数I1。
(2)保持滑片P在最右端,闭合开关S1、S2,电流表的示数变为原来的3倍,求灯L的阻值R灯。
(3)将滑片P移至某一位置,闭合开关S1、S2,此时整个电路消耗的电功率为6 W,求此时电流表的示数和滑动变阻器接入电路的阻值R'。
图K15-21
【参考答案】
1.B 2.D
3.B [解析]导体的电阻和导体的材料、长度、横截面积、温度有关,AB、BC两段导体材料相同、长度相同,AB段横截面积小于BC段横截面积,则AB段的电阻大于BC段的电阻,故A错误;由焦耳定律Q=I2Rt可知,AB、BC串联,通过导体的电流相等,通电相同时间,RAB>RBC,则,QAB>QBC,故B正确;金属导体中电流是由自由电子定向移动形成的,故C错误;铜的导电性比铝好,将AB段的材料换成铜,AB段电阻变小,则这两段导体的总电阻变小,故D错误。
4.C 5.B 6.C 7.B
8.C [解析]电阻甲的U-I图像是直线,说明它是定值电阻,电阻乙的U-I图像是曲线,说明它是非定值电阻,故A错误。从图中可知,当乙两端电压为1 V时,通过的电流为0.4 A,此时它的电阻R=UI=1V0.4A=2.5 Ω,故B错误。将甲、乙串联,若通过甲的电流为0.4 A,则通过乙的电流也为0.4 A,从图像中可分别读出对应的电压分别为2 V、1 V,则总电压为3 V,电路的总功率P=U总I串=3 V×0.4 A=1.2 W,故C正确。若将甲、乙并联,则其两端电压相等,甲两端电压为1 V时,乙两端电压也为1 V,从图像中读出对应的电流分别为0.2 A、0.4 A,则干路电流I并=I甲+I乙=0.2 A+0.4 A=0.6 A,故D错误。
9.D [解析]由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,当滑片向左滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,电路总电阻变小,则电路中电流变大,灯泡变亮,故A错误;由图乙可知,当电流为0.4 A时,灯泡两端电压为1 V,由欧姆定律可得灯泡此时电阻为RL=ULI=1V0.4A=2.5 Ω,故B错误;电源电压为U=3 V,则当电压表示数为UR=2.5 V时,灯泡两端电压为UL'=U-UR=3 V-2.5 V=0.5 V,由图乙可知此时电流为I'=0.3 A,则小灯泡功率P=UL'I'=0.5 V×0.3 A=0.15 W,故C错误;小灯泡正常发光时电压为U额=2.5 V,由图乙得此时电流为IR=I额=0.5 A,则滑动变阻器两端电压为UR'=U-U额=3 V-2.5 V=0.5 V,其功率为PR=UR'IR=0.5 V×0.5 A=0.25 W,故D正确。
10.D 11.D 12.C
13.5546.7 0.02 400
14.1210 6×104 二次
15.8.64 32
[解析]当开关S2断开,S1闭合时,电阻R1和R3串联,
电路中的电流I=UR1+R3=12V6Ω+4Ω=1.2 A,
此时电阻R1消耗的电功率P=I2R1=(1.2 A)2×6 Ω=8.64 W。
当S1、S2都闭合时,电阻R1和R2先并联,再和R3串联,
R1和R2并联的总电阻R=R1R2R1+R2=6Ω×3Ω6Ω+3Ω=2 Ω,
干路中的电流I'=UR+R3=12V2Ω+4Ω=2 A,
则电阻R2两端的电压U2=U-I'R3=12 V-2 A×4 Ω=4 V,
6 s内电流通过R2产生的热量Q=W=U22R2t=(4V)23Ω×6 s=32 J。
16.30 3.2
17.10 0.2 0.9 450
[解析]由图可知,电阻R1和R2并联,电流表A1测量干路电流,A2测量通过电阻R1的电流。并联电路两端电压相等,则R1两端电压U1=U=3 V,电阻R1阻值R1=U1I1=3V0.3A=10 Ω;并联电路中干路电流等于各支路电流之和,则R2中电流I2=I-I1=0.5 A-0.3 A=0.2 A;电阻R1的电功率P1=U1I1=3 V×0.3 A=0.9 W;5 min内的整个电路消耗的电能W=UIt=3 V×0.5 A×5×60 s=450 J。
18.(1)如图所示
(2)小灯泡短路(或电压表短路) (3)2.7 A端
(4)①0.5 ②温度
19.解:(1)当开关S断开时,电路为R0的简单电路,电流表测电路中的电流,由I=UR可得,电源电压U=I0R0=0.6 A×10 Ω=6 V。
(2)当开关S闭合时,R0、Rx并联,电流表测干路电流,因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,通过R0的电流不变(仍然为0.6 A),因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过Rx的电流Ix=I-I0=0.8 A-0.6 A=0.2 A,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,电阻Rx的阻值Rx=UIx=6V0.2A=30 Ω。
(3)开关S闭合时,R0、Rx并联,通电1 min,电阻Rx产生的热量Qx=Wx=UIxt=6 V×0.2 A×60 s=72 J。
20.解:(1)当开关S2闭合,S1、S3断开时,两电阻串联,则总电阻R串=R1+R2=20 Ω+30 Ω=50 Ω,
此时电路中的电流I=UR串=10V50Ω=0.2 A。
(2)当S3断开,S1、S2闭合时,电阻R1短路,只有R2连入电路,
则通电5 min电路消耗的电能W2=U2R2t=(10V)230Ω×5×60 s=1000 J。
(3)当S2闭合,S1、S3断开时,两电阻串联,此时电路的总电阻最大,根据P=U2R可知此时总功率最小,最小总功率为P最小=U2R串=(10V)250Ω=2 W;
当S1、S3闭合,S2断开时,两电阻并联,此时电路中的总电阻最小,根据P=U2R可知此时总功率最大,
此时的总电阻R并=R1R2R1+R2=20Ω×30Ω20Ω+30Ω=12 Ω,
则电路最大总功率P最大=U2R并=(10V)212Ω=253 W,
所以P最大∶P最小=253 W∶2 W=25∶6。
21.B
22.6
[解析]当S1、S2闭合时,电路为电阻R1的简单电路,有P1=U2R1=25 W①;
当S1闭合、S2断开时,电路为电阻R1、R2的串联电路,有P1'=UR1+R22R1=4 W②;
联立①②得R1R2=23;
P2'P1'=I2R2I2R1=R2R1,则P2'=R2R1P1'=32×4 W=6 W。
23.2.5 0.45
24.C
25.解:(1)当滑片P移到最右端,开关S1闭合、S2断开时,只有滑动变阻器以最大阻值接入电路,则电流表示数为
I1=UR=6V20Ω=0.3 A。
(2)当滑片P移到最右端,开关S1、S2合时,R与L并联,此时干路电流
I=3I1=3×0.3 A=0.9 A,
则I灯=I-I1=0.9 A-0.3 A=0.6 A,
灯L的阻值R灯=UI灯=6V0.6A=10 Ω 。
(3)滑片移到某一位置,开关S1、S2闭合时,R'与L并联,
据P=UI得,I'=PU=6W6V=1 A;
IR'=I'-I灯=1 A-0.6 A=0.4 A,
R'=UIR'=6V0.4A=15 Ω。
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