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第十八章 电功率
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一、选择题
1.如图的电炉,当通电一段时间后电阻丝变得很烫,而连接电炉的导线却不怎么热,这主要是因为( )
A.导线的电阻远小于电阻丝的电阻,导线消耗的电能很少
B.通过导线的电流小于通过电阻丝的电流
C.导线散热比电阻丝快
D.导线的绝缘皮隔热
2.如图分别是小明家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息可知,下列选项中正确的是( )
A.小明家电路中的干路电流不得超过10A
B.小明家上个月消耗的电能为101.1J
C.电能表上指示灯闪烁320次,表示家庭电路消耗电能7.2×105J
D.电能表上指示灯闪烁的次数越多,说明电路中所接用电器功率越大
3.如图所示是物理兴趣小组设计的测量身高的电路图,下列有关说法错误的是( )
A.电压表测R'两端电压
B.闭合开关时,R与R'串联
C.当被测身高升高时,电路中总功率变小
D.电阻R在电路中起到保护电路的作用
4.如图所示,把分别标有“6V 6W”和“6V 3W”的甲、乙两个小灯泡串联接入电路,闭合开关后,其中一个灯泡正常发光,另一个灯泡发光较暗,不考虑温度对灯丝电阻的影响,则以下说法正确的是( )
A.甲灯的电阻大于乙灯的电阻 B.通过甲灯的电流大于通过乙灯的电流
C.电源电压为9V D.整个电路此时消耗的总功率是9W
5.如图所示电路,电源电压不变。当只闭合开关时,电路的总功率为,当只闭合开关S3时。电路的总功率为,当只闭合开关时,电路的总功率为P3,若,则为( )
A.2∶1∶3 B.3∶6∶2 C.6∶3∶2 D.1∶2∶3
6.某同学在做“测量小灯泡电功率”的电学实验时,电路如图所示,电源电压恒为4.5V,电压表量程“0~3V”,滑动变阻器规格“20Ω 1A”,灯泡L标有“2.5V 1.25W”字样(忽略灯丝电阻变化),在不损坏电路元件的情况下,下列判断正确的是( )
①电路中电流变化的范围是0.3A~0.5A
②滑动变阻器阻值变化的范围是4Ω~10Ω
③灯泡的最小功率是0.45W
④该电路的最大功率是2.25W
A.只有①③正确 B.只有②④正确
C.只有②③④正确 D.只有①②③④正确
7.如图甲是小梦家的电加湿器,其内部湿度监测装置的简化电路图如图乙所示.已知电源电压为12V,定值电阻R1的阻值为30Ω,湿度计是由量程为0~9V的电压表改装而成.湿敏电阻R2的阻值随湿度RH变化的关系图象如图丙所示.在电路安全工作的前提下,下列判断正确的是( )
A.湿度增大时,R2的电流和电压都变大 B.湿度增大时,电路消耗的总功率变大
C.电路消耗的总功率最大为3.6W D.湿度为0时,电路中的电流为0.4A
8.如图甲所示,电源电压保持不变,为定值电阻。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P从b端移动到a端的过程中,电流表示数随滑动变阻器连入电路的阻值的变化关系如图乙所示。下列说法不正确的是( )
A.电源电压为8V
B.的最小电功率为1.6W
C.滑动变阻器的最大阻值为30Ω
D.当滑片P位于中点时,与的电功率之比为
二、填空题
9.小东家的电能表表盘如图所示,则他家用电器的最大总功率不能超过 W。当他家中只有电饭煲工作时,5min内电能表转盘转了200转,则该电饭煲以该功率工作0.5h消耗的电能为 kW·h。
10.如图所示,三个灯泡灯丝电阻均为10Ω,电路接通后均能发光,电路两端总电压为9V,则通电100s灯泡消耗的电能为 J。
11.如图所示的电路中,电源电压保持不变,、为定值电阻,其中。当只闭合开关时,电流表示数为。当同时闭合开关、时,电流表的示数增大了,则消耗的电功率是 W。
12.如图所示电路,电源电压可调,定值电阻的阻值为10Ω,滑动变阻器标有“20Ω1A”,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V。闭合S,在保证电路安全的前提下,对电源电压进行调节并且移动滑片P,要求至少有一个电表示数不低于量程的三分之一。则在上述过程中,两端电压的最大值为 V,电源总功率的最大变化量为 W。
13.有一种亮度可以调节的小台灯,其电路如图甲。电源电压为24V,灯泡L的额定电压为24V,通过灯泡L的电流跟其两端电压的关系如图乙,当滑片右移时,电路的总功率将 ,当灯泡正常发光时,灯丝的电阻为 Ω。调节滑动变阻器R,使灯泡的实际功率为1.2W时,滑动变阻器R连入电路的阻值是 Ω。
三、实验探究题
14.如图甲所示是“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置,两个相同的透明容器中密封着等质量的空气。
(1)图甲装置中U形管 (选填“是”或“不是”)连通器。实验中,要比较电阻丝产生的热量的多少,只需比较与之相连的U形管中 。
(2)图甲装置通电一段时间后右侧U形管中液面升高得多,说明 。
(3)实验中发现。图乙装置中 (选填“左”或“右”)侧容器中导体产生的热量较多,由此可知,在电阻和通电时间相同时,电流越 (选填“大”或“小”),导体产生的热量越多。该装置 (选填“能”或“不能”)解释“电炉丝热得发红。而连接它的导线几乎不发热”。
15.小渝使用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率,电源电压为5V,小灯泡标有“2.5V”字样。电流表量程选用“0~0.6A”,电压表量程选用“0~3V”:
(1)图甲中有一根导线连接错误,请在该导线上打“×”,并画出正确的连线 ;
(2)实验前开关应 (选填“闭合”或“断开”),变阻器的滑片应调节到最 端(选填“左”或“右”);
(3)电路连接就绪后开始实验,得到小灯泡的I-U图像如图乙,则实验中使用的滑动变阻器最大阻值为 Ω,小灯泡的额定功率为 W;
(4)小渝将图甲电路中的小灯泡依次替换为了不同阻值的定值电阻,完成了探究“电流与电阻的关系“的实验:现有5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω五只定值电阻,在实验过程中将定值电阻由5Ω换成10Ω后,需向 (选填“左”或“右”)调节滑片,眼睛要注视 (选填“电流表”“电压表”或“滑动变阻器”);
(5)在第(4)题所述的实验中,小渝用电阻箱替代滑动变阻器进行相同实验,记录了每次实验的电流大小以及电阻箱接入电路的阻值,并在同一坐标系中分别绘制了“电流与定值电阻阻值“的关系曲线A和”电流与电阻箱阻值“的关系曲线B,他发现两条曲线没有任何交点,其原因是 。
四、计算题
16.如图所示电路,电源电压恒为4.5V。闭合开关S后,电阻的电功率为9W,电阻的电功率为4.5W。求:
(1)通过电阻的电流;
(2)电阻的阻值;
(3)整个电路在20s内产生的热量。
17.某电饭煲内部电路简图如图甲,S为总开关,S1为自动控制开关,当S1闭合时为煮饭过程,断开时为保温过程,某同学用仪表测量出了该电饭煲煮饭和保温全过程的电流随时间变化图像如图乙,电饭煲工作电压恒为220V,求
(1)电阻R1的功率P1;
(2)电阻R2的阻值;
(3)煮饭过程中消耗的电能W。
18. 如图所示,电源电压保持不变,定值电阻,灯泡L上标有“6V 3.6W”的字样。闭合开关S、,断开,电压表的示数为9V,灯泡正常发光。求:
(1)电源电压U;
(2)此时滑动变阻器连入电路的电阻值;
(3)同时闭合开关S、、将滑动变阻器移滑片至最左端时,电压表示数为多少?电路的总电流为多少?
参考答案
1.A
2.C
3.C
4.C
5.B
6.D
7.C
8.B
9.4400;0.4
10.90
11.3
12.6;5.325
13.减小;60;90
14.(1)不是;液面高度差
(2)在电流和通电时间相同时,电阻越大,导体产生的热量越多
(3)左;大;不能
15.(1)
(2)断开;左
(3)45;0.625
(4)左;电压表
(5)滑动变阻器与定值电阻阻值的比例始终不变,不存在当电流为某值时两电阻相等的情况,固此两条曲线不可能有交叉
16.(1)解:R1和R2并联,故电压关系为
通过电阻R1的电流
答:通过电阻R1的电流2A;
(2)解:电阻R2的阻值
答:电阻R2的阻值4.5Ω;
(3)解:整个电路在20s内产生的热量
答:整个电路在20s内产生的热量270J。
17.解:(1)电饭煲在保温过程中只有R1工作,由乙图可知保温档电流为0.1A,则电阻R1的功率为
P1=UI1=220V×0.1A=22W
(2)电饭煲煮饭过程中R1与R2并联在电路中,干路中电流为0.5A,R2的电流为:
I2=I-11=5.6A-0.1A=5.5A
电阻R2的阻值
(3)煮饭过程时间
t=10min=600s
煮饭过程中消耗的电能
W=UIt=220V×5.6A×600s=7.392×105J
答:(1)电阻R1的功率为22W;
(2)电阻R2的阻值为40Ω;
(3)煮饭过程中消耗的电能为7.392×105J。
18.(1)解:闭合开关S、,断开,此时灯泡和R2串联,电压表测量R2两端电压。灯泡正常发光,则其两端电压为额定电压6V,电压表示数为9V,则R2两端电压为9V,根据串联电路电压规律,电源电压为
答:电源电压U为15V;
(2)解:电路中的电流为
此时滑动变阻器连入电路的电阻值为
答:此时滑动变阻器连入电路的电阻值15Ω;
(3)解:同时闭合开关S、、将滑动变阻器移滑片至最左端,此时R2的阻值为0,根据可知电压表示数为0;灯泡和R1并联,灯泡两端电压为电源电压15V,超过额定电压,故灯泡烧坏,则电路中只有R1工作,电路的总电流为
答:同时闭合开关S、、将滑动变阻器移滑片至最左端时,电压表示数为0,电路的总电流3A。
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