徐州专版2020中考物理复习方案第四部分电功率安全用电电磁信息和能源课时训练24电能电功率电热的理解与计算试题.docx

课时训练(二十四)　电能、电功率、电热的理解与计算
(限时:40分钟)

一、选择题
1.[2019·娄底]下列估算数据最接近事实的是 (　　)
A. 一部华为5G手机的质量约为2 kg
B.人体的电阻约为36 Ω
C.家用液晶电视机额定功率约为100 W
D.教室门的高度约为180 mm
2.[2019·衡阳]小明家上次查看电能表示数为,本次查看时电能表示数如图K24-1所示,则下列说法正确的是 (　　)

图K24-1
A. 他家在这段时间内消耗的电能为903 kW·h
B.电能表是测量电功率的仪表
C.若只让一个标有“220 V　1000 W”的电热水器正常工作10 min,则电能表的转盘转了600转
D.这个电能表的额定功率为2200 W
3.[2019·乐山]如图K24-2所示为“探究焦耳定律”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气,U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中,且R1成的湿敏电阻,其阻值会随含水量的升高而增大。图K24-3是检测植物叶片含水量的电路,电源电压不变,将湿敏电阻R附着在叶片上,当叶片含水量升高时 (　　)

图K24-3
A. 电流表示数增大 B.电压表示数减小
C.电路总电阻减小 D.电路总功率增大
5.[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与之串联在一起,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
6.[2019·凉山州]如图K24-4所示电路,电源电压恒定,L1(4 V　1 W)、L2(2 V　1 W)串联,灯丝电阻保持不变,电压表和电流表连接完好。当闭合开关S时,其中一只灯泡能正常发光,则此时电压表和电流表的示数分别为(　　)

图K24-4
A. 1 V　0.5 A B.2 V　0.25 A
C.4 V　0.5 A D.1 V　0.25 A
7.[2019·烟台]标有“6 V　1.5 W”的小灯泡,通过它的电流随两端电压变化的关系如图K24-5所示,若把这样的三只灯泡串联起来,接在12 V的电源两端,则此时每只灯泡的电阻及实际功率均为 (　　)

图K24-5
A. 24 Ω　0.67 W B.20 Ω　0.8 W
C.24 Ω　0.96 W D.20 Ω　0.67 W
8.[2019·苏州]额定电压均为6 V的甲、乙两灯,其I-U图线如图K24-6所示。下列说法正确的是(　　)

图K24-6
A. 甲、乙两灯的电阻均随电压增大而减小
B.甲、乙两灯的额定功率之比为4∶1
C.甲、乙两灯并联接在电压为2 V的电源两端时,电阻之比为3∶2
D.甲、乙两灯串联接在电压为8 V的电源两端时,实际功率之比为1∶3
9.[2019·宿迁]如图K24-7所示,电源电压6 V保持不变,定值电阻R1标有“10 Ω　0.5 A”字样,滑动变阻器R2标有“20 Ω　1 A”字样,电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~3 V。闭合开关S,下列做法能够保证电路安全的是 (　　)

图K24-7
A. 电路中电流不超过0.6 A
B.R1两端电压不超过3 V
C.滑动变阻器连入电路的阻值在10~20 Ω范围内变化
D.电路的总功率在1.8~3 W范围内变化
10.[2019·南京]如图K24-8所示电路,电源电压恒为4.5 V,定值电阻R0的阻值为10 Ω,滑动变阻器的最大阻值为30 Ω,电阻箱Rx最大阻值为999.9 Ω,电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~3 V。闭合开关S,下列说法正确的是 (　　)

图K24-8
A. S1、S2均向左闭合,Rx允许接入电路的最大阻值为20 Ω
B.S1、S2均向右闭合,电路允许消耗的最大功率为2.7 W
C.S1向左、S2向右闭合,Rx允许接入电路的最大阻值为60 Ω
D.S1向右、S2向左闭合,只调Rx使电流表示数减半后其阻值一定大于原来的2倍
11.[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K24-9甲所示。下列说法中错误的是 (　　)

图K24-9
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
二、填空题
12.[2019·无锡]小明让家中某用电器单独工作0.5 h。观察到家中电能表的示数由变为,则该用电器消耗的电能为　　　　kW·h,实际功率为　　　　kW。 
13.[2019·襄阳]华为某款手机锂电池上面标明电压为3.7 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。 
14.[2019·毕节]电热水壶上标有“220 V　800 W”字样,小明发现烧水过程中电热水壶的发热体部分很快变热,但连接的电线却不怎么热,是因为导线的电阻比发热体的电阻　　　　。在额定电压下,电热水壶烧水210 s,这段时间内电热水壶发热体产生的热量为　　　　J,若发热体产生的热量全部被水吸收,能将　　　　kg的水从20 ℃升高至100 ℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)] 
15.[2019·淮安]如图K24-10所示,电源电压恒定不变,R为定值电阻,闭合开关,当滑动变阻器置于1位置时,电压表的示数为4 V,电流表的示数为0.2 A;当滑片由1移至2位置(图中虚线位置)时,电压表示数为3 V,电流表示数为0.3 A,则滑片置于1位置时滑动变阻器接入电路的阻值为　　　　Ω,滑片由1移至2位置的过程中,定值电阻R的电功率变化量为　　　　W。 

图K24-10
16.[2019·南京]如图K24-11所示,电源电压恒定,R1、R2为定值电阻,R2=20 Ω,灯泡L标有“6 V　3 W”字样。

图K24-11
(1)当S、S1、S2都闭合时,灯泡L正常发光,电流表示数为　　 　A,电路消耗的总功率为　　 　W。 
(2)当S闭合,S1、S2断开时,电压表示数为2 V,则R1的阻值为　　　Ω,通电1 min R1产生的热量为　　　　J。 
三、解答题
17.[2019·衡阳]如图K24-12所示电路中,已知电源电压U=12 V保持不变,电阻R3=8 Ω,闭合开关S,电压表的示数为8 V。求:
(1)电流表的示数。
(2)R1与R2阻值之和。
(3)根据已知条件,你还能求出什么物理量?并求出该物理量的值。

图K24-12

18.[2019·广东]如图K24-13所示,电源的电压恒定,R1、R2为定值电阻,R2的阻值为60 Ω,只闭合开关S0时,电流表的示数为0.2 A,再闭合开关S1时,电流表的示数为0.6 A。
(1)求电源的电压。
(2)求电阻R1的阻值。
(3)开关S0、S1均闭合后,求通电10 s电路消耗的总电能。

图K24-13

19.[2018·盐城]在综合实践活动中,小明设计了一种电热饮水机电路,如图K24-14甲所示,R1和R2均为电热丝,S2是自动控制开关,可实现“低挡”“高挡”之间的转换,饮水机工作时功率随时间变化的关系图像如图乙所示。求:
(1)30 min内电路消耗的总电能。
(2)饮水机工作时,通过电阻R1的电流。
(3)电阻R2的阻值。

图K24-14

【参考答案】
1.C
2.C　[解析]他家在这段时间内消耗的电能W=8633.5 kW·h-8543.2 kW·h=90.3 kW·h,故A错误;电能表是测量消耗电能的仪表,故B错误;3600 r/(kW·h)表示电路中每消耗1 kW·h的电能,电能表的转盘转过3600 r,只让一个标有“220 V　1000 W”的电热水器正常工作10 min,其消耗的电能为W=Pt=1 kW×16 h=16 kW·h,则电能表的转盘转过的圈数N=16 kW·h×3600 r/(kW·h)=600 r,故C正确;电能表属于测量仪表,不消耗电能,没有额定功率,故D错误。
3.C　4.B　5.B
6.D　[解析]由P=UI可得,两灯泡的额定电流分别为I1=P1U1=1 W4 V=0.25 A,I2=P2U2=1 W2 V=0.5 A,两灯泡串联,能正常发光的是额定电流小的灯泡L1,则此时L1两端电压为4 V;电流表测量电路中的电流,则电流表的示数I=I1=0.25 A电压表测量灯泡L2两端电压,则L2两端电压U2'=IR2=I×U2I2=0.25 A×2 V0.5 A=1 V。故选D。
7.B　[解析]三只相同的灯泡串联接在12 V的电源两端,则每只灯泡分得的电压为4 V,由图像可知,当灯泡两端电压为4 V时,通过它的电流为0.2 A,则此时灯泡的电阻为R=UI=4V0.2A=20 Ω;实际功率P=UI=4 V×0.2 A=0.8 W。
8.D　[解析]I-U图像中图线的斜率恰好表示电阻的倒数,斜率越大说明电阻越小,由图可知随电压的增大,斜率逐渐变小,则电阻逐渐变大,故A错误;当电压都是6 V时,甲、乙两灯均正常工作,此时I甲=0.6 A,I乙=0.3 A,由P=UI得甲、乙两灯的额定功率分别为P甲=3.6 W,P乙=1.8 W,甲、乙两灯的额定功率之比为P甲∶P乙=2∶1,故B错误;甲、乙两灯并联接在电压为2 V的电源两端时,由图可知通过甲灯泡的电流为0.3 A,通过乙灯泡的电流为0.2 A,由R=UI可得此时两灯电阻之比为R甲∶R乙=I乙'∶I甲'=0.2 A∶0.3 A=2∶3,故C错误;甲、乙两灯串联接在电压为8 V的电源两端时,根据图中信息可知此时电路电流为0.3 A,甲、乙两灯两端的电压分别为U甲=2 V,U乙=6 V,由P=UI可知,实际功率之比为P甲实∶P乙实=U甲I∶U乙I=U甲∶U乙=2 V∶6 V=1∶3,故D正确。
9.D
10.D　[解析]闭合开关S,S1、S2均向左闭合时,R0、Rx和滑动变阻器串联,电压表测Rx两端的电压,电流表测电路中的电流,当电压表的示数Ux=3 V、电路电流最小时,滑动变阻器允许接入电路的电阻最大,此时R0和滑动变阻器两端的电压之和U0滑=U-Ux=4.5 V-3 V=1.5 V,　
此时电路中的最小电流I1=U0滑R0+R滑大=1.5V10Ω+30Ω=0.0375 A,
Rx允许接入电路的最大阻值Rx大=UxI1=3V0.0375A=80 Ω,故A错误。
闭合开关S,S1、S2均向右闭合时,R0、Rx和滑动变阻器串联,电压表测R0两端的电压,电流表测电路中的电流,当电压表的示数最大为U0=3 V时,电路中的电流I2=U0R0=3V10Ω=0.3 A,因串联电路中各处的电流相等,且电流表量程为0~0.6 A,所以,电路中的最大电流为0.3 A,则电路允许消耗的最大功率P大=UI2=4.5 V×0.3 A=1.35 W,故B错误。
闭合开关S,S1向左、S2向右闭合时,R0、Rx和滑动变阻器串联,电压表测R0和Rx两端的电压,电流表测电路中的电流,当滑动变阻器接入电路的电阻最大(即电路电流最小)且电压表的示数U0x=3 V时,电阻箱Rx接入电路的电阻最大,此时滑动变阻器两端的电压U滑=U-U0x=4.5 V-3 V=1.5 V,
此时电路中的最小电流I3=U滑R滑大=1.5V30Ω=0.05 A,
则R0和Rx的最大总阻值R总=U0xI3=3V0.05A=60 Ω,所以,Rx允许接入电路的最大阻值Rx大'=R总-R0=60 Ω-10 Ω=50 Ω,故C错误。
闭合开关S,S1向右、S2向左闭合时,R0、Rx和滑动变阻器串联,电压表被短路,电流表测电路中的电流,
设此时电路的总电阻为R总'=Rx+R0+R滑,即Rx=R总'-R0-R滑,
只调Rx使电流表示数减半时,电路的总电阻R总″=Rx'+R0+R滑,即Rx'=R总″-R0-R滑,
由R=UI可知,电路的总电阻R总″=2R总',
则Rx'-Rx=(R总″-R0-R滑)-(R总'R0-R滑)=R总″-R总'=R总'=Rx+R0+R滑>Rx,所以,Rx'>2Rx,故D正确。
11.C　[解析]由图甲可知,当电压为6 V时通过定值电阻B的电流为1.0 A,由I=UR可得,定值电阻B的阻值RB=UBIB=6V1.0V=6 Ω,故A正确。A与B串联时,通过它们的电流相等,由图甲知,当通过它们的电流为0.5 A时,UA=6 V,UB=3 V,且它们的电压之和等于9 V,此时UA=U额=6 V,所以灯泡A能正常发光,故B正确。将A、B并联接在6 V电源两端时,UA'=UB'=6 V,由图甲知,此时IA'=0.5 A,IB'=1 A,所以干路电流I=IA'+IB'=0.5 A+1 A=1.5 A,10 s内电路消耗的电能W=UIt=6 V×1.5 A×10 s=90 J,故C错误。A与滑动变阻器串联时的电流相等,且A与滑动变阻器功率相等时,由P=UI可知UA″=U滑,而UA″+U滑=6 V,所以UA″=U滑=3 V,由图甲知,此时通过A的电流为0.3 A,所以P滑=U滑IA″=3 V×0.3 A=0.9 W,故D正确。
12.1　2
13.39960　200
14.小　1.68×105　0.5
15.20　0.5
[解析]由电路图可知,定值电阻和滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端电压。由于滑动变阻器滑片P位于1位置时,电压表的示数为4 V,电流表示数为0.2 A,此时滑动变阻器接入电路的阻值为R1=U1I1=4V0.2A=20 Ω;假设电源电压为U,当滑动变阻器滑片P位于1位置时,电压表的示数为4 V,电流表示数为0.2 A,则U-4VR=0.2 A①;同理,当滑片由1移至2位置时,有U-3VR=0.3 A②。联立①②解得U=6 V,R=10 Ω,则滑片由1移至2位置的过程中,定值电阻R的电功率变化量为ΔP=I22R-I12R=(0.3 A)2×10 Ω-(0.2 A)2×10 Ω=0.5 W。　
16.(1)0.8　4.8　(2)10　24
[解析](1)根据P=UI可得,灯泡L的额定电流为IL=PLUL=3W6V=0.5 A。当SS1、S2都闭合时,R1被短路,R2与灯泡L并联,电流表测干路电流,由于此时灯泡L正常发光,所以通过灯泡L的电流为0.5 A,电源电压为6 V,
由欧姆定律可得,通过R2的电流为I2=UR2=6V20Ω=0.3 A,根据并联电路电流的规律可知,电流表示数为I=I2+IL=0.3 A+0.5 A=0.8 A,电路消耗的总功率为P=UI=6 V×0.8 A=4.8 W。
(2)当S闭合,S1、S2断开时,两电阻串联,电压表测R1两端的电压,电压表示数为2 V,根据串联电路电压的规律可知,R2两端的电压为U2'=U-U1'=6 V-2 V=4 V,由串联电路分压原理可知,R1R2=U1'U2'2V4V=12,则R1的阻值R1=12×R2=12×20 Ω=10 Ω,通电1 min R1产生的热量为Q=U1'2R1t=(2V)210Ω×60 s=24 J。
17.解:(1)由图可知R1、R2、R3串联,电压表测R1、R2两端总电压,电流表测电路中电流,则电流表的示数I=U3R3=U-UVR3=12V-8V8Ω=0.5 A。
(2)R1与R2阻值之和R总=R1+R2=UVI=8V0.5A=16 Ω。
(3)电路总功率
P=UI=12 V×0.5 A=6 W。
(或电路总电阻R总=R1+R2+R3=16 Ω+8 Ω=24 Ω;
或R3的功率P3=U3I=(U-UV)·I=(12 V-8 V)×0.5 A=2 W)
18.解:(1)只闭合开关S0时,电路是R2的简单电路,电源电压为
U=U2=I2R2=0.2 A×60 Ω=12 V。
(2)开关S0、S1均闭合后,R1与R2并联,此时电流表测干路电流,为0.6 A,由于R2两端的电压不变,则通过R2的电流仍然为0.2 A,则通过R1的电流为I1=I-I2=0.6 A-0.2 A=0.4 A,
则R1的阻值为R1=UI1=12 V0.4 A=30 Ω。
(3)开关S0、S1均闭合后,通电10 s电路消耗的总电能为W=UIt=12 V×0.6 A×10 s=72 J。
19.解:(1)由图乙可知,前10 min是高挡,功率为660 W;后20 min是低挡,功率为220 W,则30 min内电路消耗的电能W=W1+W2=P1t1+P2t2=660 W×600 s+220 W×1200 s=6.6×105 J。
(2)当S1闭合,S2断开时,处于低挡,只有R1接入电路,则通过R1的电流I1=P2U=220W220V=1 A。
(3)S1、S2都闭合时,处于高挡,则R2的功率为P'=P1-P2=660 W-220 W=440 W,
R2的阻值为R2=U2P'=(220V)2440W=110 Ω。

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