资源描述
课时训练(二十) 电能 电功率 焦耳定律
(限时:50分钟)
|基础巩固|
一、选择题
1.[2018·邵阳] 将规格都是“220 V 180 W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯,分别接入同一家庭电路中,若通电时间相同,则下列说法正确的是 ( )
A.电冰箱产生的热量最多 B.电脑产生的热量最多
C.电热毯产生的热量最多 D.三者产生的热量一样多
2.[2019·荆州]共享电动车不仅环保节能而且为人们的出行带来了很大方便。已知某品牌共享电动车的电动机线圈内阻一定,转轴卡住不能转动时,线圈两端电压为48 V,通过的电流为12 A。当电动车在水平地面上以18 km/h的速度匀速直线行驶时,线圈两端电压仍然为48 V,通过的电流为2 A,则下列说法正确的是 ( )
A.电动机线圈电阻为24 Ω B.电动机的机械功率为96 W
C.电动机的效率是66.7% D.电动车前进时受到的阻力为16 N
3.[2019·黑龙江省龙东地区]甲、乙两个小灯泡上分别标有“6 V 3 W”和“4 V 2 W”字样,现在把它们按不同方式接在不同电路中,下列判断错误的是(不考虑灯丝电阻的变化) ( )
A.若把它们并联在4 V电路中,乙灯正常发光
B.若把它们并联在4 V电路中,甲灯比乙灯亮
C.若把它们串联在10 V电路中,两灯都可以正常发光
D.若把它们串联在10 V电路中,甲灯比乙灯亮
4.[2019·山西]如图K20-1甲所示是身高、体重测量仪,当体检者站在台面上时,能自动显示身高和体重。电路原理如图乙所示,电压表、电流表分别显示身高和体重的大小,压敏电阻R的阻值随压力增大而增大,滑片P随身高增高而上滑。下列分析正确的是 ( )
图K20-1
A.身高越高,电压表示数越大 B.身高越高,通过R0的电流越小
C.体重越大,电流表示数越大 D.体重越大,电路消耗的总功率越大
5.[2017·荆门] 图K20-2甲是某同学设计的调光灯电路,图中小灯泡的额定电压为3 V,电源电压保持不变。闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片从最左端滑到最右端的过程中,测得小灯泡的I-U关系图像如图乙所示,下列说法中错误的是( )
图K20-2
A.电源电压为3 V B.小灯泡正常发光时的电阻为10 Ω
C.小灯泡实际功率越大,灯丝电阻越大 D.小灯泡的最小功率为0.1 W
6.(多选)[2019·绥化]如图K20-3甲所示的电路中,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器R2的滑片P从a端移动到b端的过程中,定值电阻R1两端的电压随滑动变阻器R2接入电路的阻值变化图像如图乙所示,下列说法正确的是 ( )
图K20-3
A.电源电压为6 V
B.定值电阻R1的阻值为10 Ω
C.当滑片P在b端时,通过R1的电流为0.6 A
D.当滑动变阻器接入电路的阻值为20 Ω时,R1消耗的电功率为0.4 W
7.[2018·玉林] 如图K20-4所示,电源电压U为10 V并保持不变,滑动变阻器规格为“20 Ω 1 A”。闭合开关S,当滑片P移至最左端时,灯泡正常发光,电流表示数为0.5 A。当滑片P移至中点时,电流表示数为0.4 A。则 ( )
图K20-4
A.电路消耗的最小功率为2.5 W B.滑片P在中点时,灯泡消耗的功率为2.4 W
C.滑片P在中点时,灯泡消耗的功率为3.2 W D.滑片P在最左端时,2 min内电流通过灯泡所做的功为10 J
8.(多选)[2018·孝感] 为测量小灯泡的电功率,某实验小组选用了如图K20-5所示的电路图进行实验,其中小灯泡上标有“2.5 V 0.5 W”的字样(灯丝的电阻随温度的升高而变大),电源电压恒为4.5 V,则 ( )
图K20-5
A.当小灯泡正常发光时,电路中的电流为0.2 A
B.当小灯泡正常发光时,滑动变阻器与小灯泡两端的电压之比为4∶5
C.当小灯泡正常发光时,10 min内电路消耗的总电能为300 J
D.当小灯泡两端的实际电压为额定电压的一半时,其实际功率大于0.125 W
9.[2019·包头]如图K20-6所示,小灯泡L标有“6 V 3 W”字样,电源电压恒定。当开关S闭合,S1断开,滑动变阻器滑片P在最左端时,小灯泡L正常发光;当S闭合,S1断开,滑动变阻器滑片P在中点时,电流表的示数为0.2 A。下列说法正确的是(不计温度对灯丝电阻的影响) ( )
图K20-6
A.电源电压为9 V
B.滑动变阻器的最大阻值为18 Ω
C.调节电路元件,可使电压表示数达到的最大值为4.5 V
D.电路的最小功率与最大功率之比为3∶16
10.(多选)[2019·黑龙江省龙东地区]在如图K20-7所示的电路中,电源电压为4 V,电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~3 V,小灯泡标有“2 V 1 W”字样(灯丝的电阻不变),滑动变阻器上标有“20 Ω 1 A”字样。闭合开关,在保证电路各元件安全的情况下,下列说法正确的是 ( )
图K20-7
A.小灯泡的最小功率为0.36 W B.电压表的示数变化范围是1~3 V
C.滑动变阻器接入电路的阻值范围是4~12 Ω D.电路总功率变化范围为1~2 W
二、填空及简答题
11.[2019·襄阳] 某款手机锂电池上面标明电压为37 V,容量为3000 mA·h,则它充满电后存储的电能为
J;该手机的待机电流为15 mA,则该手机最长待机时间为 h。
12.[2019·邵阳] 李芳家的电子式电能表表盘上标有“3000 imp/(kW·h)”的字样,其含义是电路每消耗1 kW·h的电能,电能表上指示灯闪烁3000次,她把家中的其他用电器都与电源断开,仅让一个用电器工作3 min,发现该电能表指示灯闪烁了60次,该用电器在上述时间内消耗的电能为 kW·h。
13.[2019·铜仁]如图K20-8所示,电路中电源电压不变,已知R1=2R2,闭合开关S,则通过R1与通过R2的电流之比I1：I2= ;R1与R2的电功率之比P1：P2= 。
图K20-8
14.[2019·绥化]图K20-9甲是灯L和电阻R的电流随电压变化的图像,将它们按图乙所示接入电路中,只闭合开关S时,灯L的实际功率为0.8 W;再闭合开关S1后,电流表的示数变化了 A。若将R与标有“50 Ω 0.5 A”的滑动变阻器串联后接到该电源(电源电压恒定)上,则滑动变阻器消耗的最大电功率是 W。
图K20-9
|能力培优|
15.[2019·贵阳] 如图K20-10所示是某加热器的电路图,设电源电压保持不变,R1 、R2均为发热电阻丝,通过开关S1和S2的通断组合,可得到不同加热挡位。该加热器最大电功率为12 W,只闭合开关S1时,加热器的电功率是
8 W。则下列判断正确的是 ( )
图K20-10
A.该加热器只有两个加热挡位
B.该加热器两个发热电阻丝的阻值之比R1∶R2 =1∶3
C.该加热器功率最大时,通过R1与R2的电流之比为2∶1
D.该加热器的最小电功率是8 W
16.[2018·荆门] 如图K20-11所示的电路,电源电压为3 V且保持不变,定值电阻R1=1 Ω,滑动变阻器R2阻值范围为0~4 Ω。闭合开关S,在滑片从左向右移动的过程中,下列说法正确的是( )
图K20-11
A.滑动变阻器的最大功率为1.44 W
B.滑动变阻器的最大功率为2 W
C.滑动变阻器的最大功率为2.25 W
D.电压表示数从0 V增大到2.4 V
17.[2018·连云港] 如图K20-12所示,电源电压恒为15 V,定值电阻R的阻值为20 Ω,闭合开关S后,使滑动变阻器接入电路的阻值减小5 Ω,电流表示数变化了0.1 A,则下列说法正确的是 ( )
图K20-12
A.电流表示数减小了0.1 A B.电压表示数减小了0.5 V
C.定值电阻的电功率增大了0.2 W D.电路总功率增大了1.5 W
18.(多选)[2018·天津] 如图K20-13甲所示电路,闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片P从一端滑到另一端,R1、R2的U-I关系图像如图乙所示;在上述过程中,滑片P从任意一点滑动到另外一点时,电流表A的示数变化量为ΔI,电压表V1、V2的示数变化量分别为ΔU1、ΔU2,R1、R2的功率变化量分别为ΔP1、ΔP2。则 ( )
图K20-13
A.R1阻值为70 Ω B.电源电压是18 V
C.ΔU1ΔI=ΔU2ΔI总成立 D.ΔP1ΔI=ΔP2ΔI总成立
19.[2019·眉山]如图K20-14所示,电源电压恒为4 V,电压表量程为0~3 V,电流表量程为0~0.6 A,滑动变阻器规格为20 Ω 1 A,小灯泡L标有“2.5 V 1.25 W”的字样(灯丝电阻不变)。若通过小灯泡L的电流不超过额定电流,电流表、电压表不能超过量程,则移动滑动变阻器的滑片,下列说法中正确的是 ( )
图K20-14
①电压表示数变化范围为1.5~3 V
②滑动变阻器消耗的电功率变化范围为0.6~0.75 W
③小灯泡的实际电功率变化范围为0.2~1.25 W
④滑动变阻器连入电路的阻值变化范围为10~20 Ω
A.①③ B.②④
C.③④ D.①②
20.在如图K20-15所示的电路中,电源电压保持不变,当开关S1闭合、S2断开,甲、乙两表均为电流表时,两表示数之比是I甲∶I乙=2∶5,则R1∶R2= ;当开关S1、S2闭合,甲、乙两表均为电压表时,两表示数之比U甲∶U乙= ,R1、R2消耗的电功率之比为P1∶P2= 。
图K20-15
21.[2019·贵阳] 如图K20-16所示,电路电源电压不变,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片至某位置,定值电阻R0消耗的功率为2.5 W;再次移动滑片至另一位置,R0消耗的功率为10 W,电压表的示数为5 V。若前后两次滑动变阻器消耗的功率相同,则电源电压U= V。
图K20-16
22.[2019·内江]如图K20-17所示,电源电压恒定不变,电阻R1的阻值为30 Ω,小灯泡L标有“9 V 4.5 W”字样(小灯泡的电阻不变)。只闭合开关S,滑动变阻器的滑片P移至最右端时,小灯泡L恰好正常发光,则电源电压为
V;闭合开关S、S1、S2,滑片P移至最左端时,电路消耗的总功率为8.1 W;只闭合开关S,移动滑片P,当滑动变阻器消耗的电功率为1 W时,小灯泡消耗的电功率为 W。
图K20-17
23.[2019·潍坊]在如图K20-18所示电路中,小灯泡L标有“4 V 1.6 W”字样,定值电阻R1=20 Ω,滑动变阻器R2允许通过的最大电流为1 A,电流表A1的量程为0~0.6 A,电流表A2的量程为0~3 A,电压表的量程为0~3 V,电源电压和小灯泡的阻值均保持不变。只闭合开关S2时,电压表的示数为2 V;将滑动变阻器滑片滑到最左端,闭合所有开关,此时电流表A2示数为0.5 A。
(1)求电源电压。
(2)求滑动变阻器R2的最大阻值。
(3)只闭合开关S3,在电路安全的情况下,求小灯泡电功率的变化范围。
图K20-18
【参考答案】
1.C
2.D [解析]因电动机转轴卡住不能转动时为纯电阻用电器,则由I=UR可得,电动机线圈的电阻R=UI=48V12A=4 Ω,故A错误。当在水平地面上以v=18 km/h=5 m/s的速度匀速直线行驶时,电动车为非纯电阻用电器,此时电动机消耗的电功率PM=UI'=48 V×2 A=96 W,电动机线圈电阻消耗的热功率PR=I'2R=(2 A)2×4 Ω=16 W,则电动机的机械功率P机械=PM-PR=96 W-16 W=80 W,故B错误。电动机的效率η=W机械WM=P机械tPMt=P机械PM=80W96W≈83.3%,故C错误。因电动车在水平地面上匀速直线行驶时处于平衡状态,受到的阻力和牵引力是一对平衡力,所以由P=Wt=Fst=Fv可得,受到的阻力f=F=P机械v=80W5m/s=16 N,故D正确。
3.B [解析]由P=UI可得,两灯泡的额定电流分别为I甲=P甲U甲=3W6V=0.5 A,I乙=P乙U乙=2W4V=0.5 A,由I=UR可得,两灯泡的电阻分别为R甲=U甲I甲=6V0.5A=12 Ω,R乙=U乙I乙=4V0.5A=8 Ω。两灯泡并联在4 V电路中时,因并联电路中各支路两端的电压相等,且额定电压下灯泡正常发光,所以,只有乙灯泡能正常发光,甲灯泡不能正常发光,由公式P=U2R可知甲灯消耗的电功率较小,所以甲灯比乙灯暗,A正确,不符合题意,B错误,符合题意。两灯泡串联时,因串联电路中各处的电流相等,且两灯泡的额定电流相等,所以,两灯泡同时正常发光时电源电压U=I(R甲+R乙)=0.5 A×(12 Ω+8 Ω)=10 V,C正确,不符合题意。由于甲灯的电阻比乙灯的大,而两灯串联时电流相等,由公式P=I2R可知,甲灯消耗的实际电功率比乙灯大,所以甲灯比乙灯亮,D正确,不符合题意。
4.A [解析]由图乙可知,电阻R0、R并联,电压表测量R0下半部分电阻两端的电压,即相当于将电阻R0分成两个电阻,当身高越高时,与电压表并联的电阻的阻值越大,则电压表示数越大,所以A正确。身高越高,滑片P越向上移,但不能改变R0的阻值,通过R0的电流不变,所以B错误。体重越大,压敏电阻的阻值越大,根据欧姆定律可知R支路的电流越小,R0支路电流不变,则电路中的电流越小,根据电功率公式可知P=UI,电源电压不变,体重越大,电路总电流越小,则总功率越小,所以C、D错误。
5.D [解析]据题图甲可知,当滑片在最右端时,电路为小灯泡的简单电路,小灯泡两端电压为3 V,因此电源电压为3 V,A正确。小灯泡正常发光时,小灯泡两端电压为3 V,此时通过小灯泡的电流为0.3 A,小灯泡的电阻为R=ULIL=3V0.3A=10 Ω,B正确。据图乙可知,小灯泡的实际功率最小时,电阻R0=U0I0=0.5V0.1A=5 Ω,所以实际功率越大,灯丝电阻越大,C正确。小灯泡的最小功率为P=U0I0=0.5 V×0.1 A=0.05 W,D错误。
6.ABD [解析]由图甲可知,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表测量R1两端的电压,由图乙可知,当R2=0 Ω时,只有R1单独工作,R1两端的电压即为电源电压,等于6 V,故A正确。当R2=50 Ω时,R1两端的电压U1=1 V,所以R2两端电压U2=U-U1=6 V-1 V=5 V,根据串联分压特点可得U1U2=R1R2,即1V5V=R150Ω,解得R1=10 Ω,故B正确。当滑动变阻器的滑片位于b端时,R2=50 Ω,此时电路中的电流为Ib=U1R1=1V10Ω=0.1 A,故C错误。当滑动变阻器接入电路的阻值为20 Ω时,R1两端的电压为2 V,则此时R1的电功率为P1=U'12R1=(2V)210Ω=0.4 W,故D正确。
7.B [解析]由题图可知,当滑片P移至最左端时,电路为灯泡的简单电路,电流表测电路中的电流,此时灯泡正常发光,灯泡正常发光时的电阻RL=UIL=10V0.5A=20 Ω。当滑动变阻器连入电路的电阻最大时,电路消耗的功率最小,若不考虑灯泡电阻随温度的变化,根据串联电路的电阻特点可得,最小总功率P最小=U2R+RL=(10V)220Ω+20Ω=2.5 W。由已知,滑片P移至中点时电路电流I=UR总=10VR总=0.4 A,则R总=R滑+RL'=25 Ω,
RL'=25 Ω-12×20 Ω=15 Ω<RL,则灯泡不正常工作时的电阻低于正常工作时的电阻,所以,电路消耗的最小功率不是2.5 W,故A错误。滑片P在中点时,电流表示数为0.4 A,滑动变阻器两端的电压U滑=IR滑=0.4 A×12×20 Ω=4 V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,此时灯泡两端的电压UL'=U-U滑=10 V-4 V=6 V,灯泡的实际功率PL=UL'I=6 V×0.4 A=2.4 W,故B正确,C错误。滑片P在最左端时,2 min内电流通过灯泡做的功W=UILt=10 V×0.5 A×2×60 s=600 J,故D错误。
8.ABD [解析]当小灯泡正常发光时,其两端的电压UL=2.5 V,功率PL=0.5 W,因串联电路中各处的电流相等,所以由P=UI可得,电路中的电流I=IL=PLUL=0.5W2.5V=0.2 A,故A正确。因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以滑动变阻器两端的电压U滑=U-UL=4.5 V-2.5 V=2 V,则U滑∶UL=2 V∶2.5 V=4∶5,故B正确。灯泡正常发光时,10 min内电路消耗的总电能W=UIt=4.5 V×0.2 A×10×60 s=540 J,故C错误。假设灯泡的电阻不变,当灯泡两端的实际电压为额定电压的一半时的实际功率PL'=(12UL) 2RL=14×UL2RL=14PL=14×0.5 W=0.125 W,因灯丝的电阻随温度的升高而变大,所以,灯泡两端的实际电压为额定电压的一半时,温度低于正常发光时的温度,灯泡阻值变小,则此时灯泡的实际功率应大于0.125 W,故D正确。
9.D [解析]当S闭合,S1断开,滑动变阻器的滑片在最左端时,电路为L的简单电路,此时L正常发光,则电源电压为6 V,A错误。当开关S闭合,S1断开,滑动变阻器的滑片在中点时,此时为滑动变阻器的一半阻值与L串联接入电路,电流表测电路电流,示数为0.2 A,则此时电路总电阻为R总=UI=6V0.2 A=30 Ω;由题知L的电阻不随温度变化,且其阻值为RL=UL2PL=(6V)23 W=12 Ω,则此时滑动变阻器接入电路的阻值为R滑'=R总-RL=30 Ω-12 Ω=18 Ω,则滑动变阻器的最大阻值为R滑=2R滑'=2×18 Ω=36 Ω,B错误。当S、S1闭合,滑动变阻器的滑片移到最右端时,电压表的示数最大,为电源电压,即6 V,C错误。当S闭合,S1断开,滑动变阻器的滑片移到最右端时,滑动变阻器的最大阻值与L串联,此时电路的功率最小,P小=U2R总'=U2RL+R滑=(6V)212 Ω+36 Ω=0.75 W;当S、S1闭合,滑动变阻器的滑片移到最左端时,滑动变阻器与L并联,此时电路的功率最大,P大=PL+U2R滑=3 W+(6 V)236 Ω=4 W,则电路的最小功率与最大功率之比P小P大=0.75W4 W=316,D正确。
10.CD [解析]由电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流,由题中数据可知,小灯泡的电阻为RL=UL2PL=(2V)21W=4 Ω,正常发光时,电路中的电流为I=IL=PLUL=1W2V=0.5 A。由题意可知,当电压表的示数为3 V时,小灯泡两端的电压最小,为Umin=1 V,电路中电流最小,为Imin=UminRL=1V4Ω=0.25 A,小灯泡此时消耗的电功率最小,为Pmin=Umin2RL=(1V)24Ω=0.25 W,A错误。由题意可知,电路中的最大电流为0.5 A,此时小灯泡两端的电压为2 V,由于电源电压为4 V,所以此时滑动变阻器两端的电压为2 V,而电压表的最大示数为3 V,所以电压表的示数变化范围为2~3 V,B错误。由于小灯泡与滑动变阻器串联,所以当电路中的电流最大为0.5 A时,滑动变阻器连入电路的阻值最小,此时R两端电压UR=U-UL=4 V-2 V=2 V,为Rmin=URIL=2V0.5A=4 Ω,当滑动变阻器连入电路的电阻最大时,滑动变阻器两端的电压为3 V,灯泡两端的电压为1 V,由串联电路的电压的特点可知UminUR=RLRmax,即1V3V=4ΩRmax,解得:Rmax=12 Ω,所以滑动变阻器连入电路的阻值范围为4~12 Ω,C正确。由题意可知,电路中的电流的变化范围为0.25~0.5 A,由于电源电压为4 V,则由P=UI可知,电路中总功率的变化范围为1~2 W,D正确。
11.399600 200
12.0.02
13.1∶2 1∶2
[解析]由图可知,定值电阻R1、R2并联,两端电压相等,都等于电源电压。
通过R1电流I1=UR1=U2R2,
通过R2电流I2=UR2,
则I1∶I2=U2R2∶UR2=1∶2;
P1∶P2=U2R1∶U2R2=U22R2∶U2R2=1∶2。
14.0.2 0.1
[解析]由电路图乙可知,只闭合开关S时,只有灯L单独工作,此时L的实际功率为0.8 W,由图甲可知,当U=2 V时,通过L的电流为0.4 A时,灯L的实际功率为0.8 W,由此可知,电源电压为2 V;由图乙可知,再闭合S1后,L与R并联,则电流表由测L中的电流变为测并联电路干路中电流,即电流表示数变化量为通过R的电流,电流表的示数变化(变大)了0.2 A,由R=UI可知,R的阻值为R=UIR=2V0.2A=10 Ω。若将R与滑动变阻器串联,滑动变阻器消耗的功率为P滑=I2R滑=UR+R滑2R滑=U2R滑R2+2RR滑+R滑2=U2R滑(R滑-R)2+4RR滑=U2(R滑-R)2R滑+4R,则可知当滑动变阻器接入电路的阻值与R相等(即R滑=10 Ω)时,滑动变阻器消耗的功率最大,则滑动变阻器最大电功率为P滑大=U24R=(2V)24×10Ω=0.1 W。
15.C [解析]该加热器挡位可以分为只R1工作,只R2工作以及R1、R2同时工作,共三个加热挡位,故A错误。同时闭合开关时,R1与R2并联,此时该加热器加热功率最大,最大电功率为P大=12 W,只闭合开关S1时,R1的电功率为P1=8 W,说明只有R2工作时的电功率为P2=P大-P1=12 W-8 W=4 W,由P=U2R可得,R1∶R2=U2P1∶U2P2=P2P1=4 W∶8 W=1∶2,故B错误。该加热器功率最大时,两电阻丝并联,则能过R1、R2的电流之比为I1∶I2=P1U∶P2U=P1∶P2=8 W∶4 W=2∶1,故C正确。由上述分析可知,加热器最小功率为4 W,故D错误。
16.C [解析]由题目可知,R1、R2串联,电压表测R1两端电压,电流表测电路电流。因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路中的电流I=UR1+R2,滑动变阻器消耗的电功率P2=I2R2=UR1+R22R2=U2(R1+R2)2R2=U2R12+2R1R2+R22R2=U2R12+R22-2R1R2+4R1R2R2=U2(R1-R2)2R2+4R1,所以,当R2=R1=1 Ω时,滑动变阻器消耗的电功率最大,此时P2大=U24R1=(3V)24×1Ω=2.25 W,故A、B错误,C正确。当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时,电路为R1的简单电路,电压表测电源电压,示数为3 V,当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,R1两端的电压最小,此时电路中的电流I'=UR1+R2大=3V1Ω+4Ω=0.6 A,电压表的最小示数U小=I'R1=0.6 A×1 Ω=0.6 V,所以,在滑片从左向右移动的过程中,电压表示数从3 V减小到0.6 V,故D错误。
17.D [解析]由图可知,定值电阻R与滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压;当滑动变阻器接入电路的阻值减小时,电流表的示数应增大,故A错误;电压表示数减小的数值等于定值电阻两端电压增大的数值,电流表的示数增大了0.1 A,则定值电阻两端的电压增大了ΔU=ΔIR=0.1 A×20 Ω=2 V,故B错误;由题意可得I=UR总=UR+RP=15V20Ω+RP,I+0.1 A=15V20Ω+RP-5Ω=15V15Ω+RP,解得I=0.5 A,则定值电阻的电功率增大ΔPR=(I+0.1 A)2R-I2R=(0.5 A+0.1 A)2×20 Ω-(0.5 A)2×20 Ω=2.2 W,故C错误;电路总功率增大ΔP=UΔI=15 V×0.1 A=1.5 W,故D正确。
18.BC
19.A [解析]由题可得,灯泡的额定电流是IL=P额U额=1.25 W2.5 V=0.5 A,灯泡的电阻是R灯=U额IL=2.5 V0.5 A=5 Ω。由电路图可知,小灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测R两端电压,移动滑片,电路中的电流最大不能超过0.5 A,灯泡两端的电压不能超过2.5 V,则R两端电压,即电压表示数最小为U滑小=U-U额=4 V-2.5 V=1.5 V;如果将滑动变阻器的滑片向右移动,使它的电阻增大,则它分得的电压也增大,但最大电压不得超过电压表量程,即U滑大=3 V,则电压表示数变化范围为1.5~3 V,故①正确。
滑动变阻器消耗的电功率P=I2R滑=UR灯+R滑2R滑=U2R滑(R灯-R滑)2+4R灯R滑=U2(R灯-R滑)2R滑+4R灯,当R滑=R灯=5 Ω时,滑动变阻器消耗的电功率最大,为P滑大=U24R灯=(4V)24×5Ω=0.8 W,故②错误。
当灯泡正常工作时,其功率达到最大值,为1.25 W;当电路中的电流最小,即U滑大=3 V时,灯泡的功率最小,此时U灯'=1 V,所以小灯泡最小电功率为P灯小=(U灯')2R灯=(1V)25Ω=0.2 W,故③正确。
当U滑大=3 V时,电路中的电流最小,此时I小=U灯'R灯=1 V5 Ω=0.2 A,滑动变阻器连入电路电阻最大为R滑大=U滑大I小=3 V0.2 A=15 Ω,同理,当灯泡正常工作时,滑动变阻器连入电路的电阻最小,R滑小=U滑IL=1.5 V0.5 A=3 Ω,所以滑动变阻器连入电路的阻值范围是3~15 Ω,故④错误。故选A。
20.2∶3 5∶3 2∶3
21.15
[解析]由公式P=U2R得,两种情况下定值电阻消耗的电功率之比为P01∶P02=U12R0∶U22R0=2.5W10W=14,解得U1∶U2=1∶2,则两次电路中电流之比I1∶I2=1∶2。
设电源电压为U,则由两次滑动变阻器消耗的功率相同得UI1-2.5 W=UI2-10 W,
整理有10 W-2.5 W=U(I2-I1)=UI1,
即7.5 W=UI1,
故UI2=15 W①;
又因UI2-10 W=5 V×I2,
则有15 W-10 W=5 V×I2,
解得I2=1 A②;
由①②两式可得U=15 V。
22.9 2
[解析]由电路图可知,只闭合开关S,滑动变阻器的滑片P移至最右端时,滑动变阻器连入电路的阻值为0,小灯泡两端电压为电源电压,又因为此时小灯泡恰好正常发光,则电源电压U=U额=9 V。由P=U2R得,小灯泡的电阻RL=U额2P额=(9V)24.5W=18 Ω;由图知,闭合开关S、S1、S2,滑片P移至最左端时,定值电阻R1与滑动变阻器R2最大阻值并联,小灯泡被短路,此时电路消耗的总功率为8.1 W,由P=UI得电路中总电流I总=P总U=8.1W9V=0.9 A,由I=UR得,通过R1的电流是I1=UR1=9V30Ω=0.3 A,由并联电路电流特点可得,通过滑动变阻器的电流是I2=I总-I1=0.9 A-0.3 A=0.6 A,则滑动变阻器的最大阻值为R2=UI2=9V0.6A=15 Ω;闭合S,断开S1、S2,移动滑片P,使滑动变阻器消耗的电功率为1 W时,灯泡与滑动变阻器R2串联,电阻R1断路,由串联电路特点和欧姆定律可得,此时电路的电流为I=UR总=UR滑+RL=9VR滑+18Ω,由P=I2R可得滑动变阻器消耗的功率P滑=I2R滑=9V18Ω+R滑2×R滑=1 W,解得:R滑=9 Ω或R滑=36 Ω,因为滑动变阻器最大阻值为15 Ω,故可知R滑=9 Ω,此时电路中电流I=UR滑+RL=9V9Ω+18Ω=13 A,则小灯泡实际功率P实=I2RL=13 A2×18 Ω=2 W。
23.解:(1)由P=UI=U2R可得,灯泡的电阻RL=U额2P额=(4 V)21.6 W=10 Ω,
只闭合开关S2时,灯泡L与电阻R1串联,电压表测L两端的电压,为U1=2 V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流
I=U1RL=2 V10 Ω=0.2 A,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电源的电压
U=I(RL+R1)=0.2 A×(10 Ω+20 Ω)=6 V。
(2)将滑动变阻器滑片滑到最左端,闭合所有开关,电阻R1与R2最大阻值并联,电流表A2测干路电流,
此时电路的总电阻R=UI'=6 V0.5 A=12 Ω,
因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,
所以有1R=1R1+1R2,即112 Ω=120 Ω+1R2,
解得:R2=30 Ω,即滑动变阻器的最大阻值为30 Ω。
(3)只闭合开关S3时,灯泡L与滑动变阻器R2串联,电流表A1测电路中的电流,电压表测L两端的电压,
当电压表的示数UL=3 V时,灯泡两端的电压最大,其实际功率最大,P大=UL2RL=(3 V)210 Ω=0.9 W,
当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电路中的电流最小,L的功率最小,
此时电路中的电流I小=URL+R2=6 V10 Ω+30 Ω=0.15 A,
则灯泡的最小功率
P小=I小2RL=(0.15 A)2×10 Ω=0.225 W,
所以,小灯泡电功率的变化范围为0.225~0.9 W。
13
展开阅读全文
浙ICP备2021020529号-1 | 浙B2-20240490 
