第十五章 电功和电热阶段微提优1（第1～2节）---2024-2025学年苏科版物理九年级下册

第十五章 电功和电热 阶段微提优1（第1~第2节） 类型一利用电能表测量电功和电功率 1．江西省居民生活用电试行阶梯电价听证方案：每月耗电第一档电量为150度及以内，维持现行价格不变，即每度电0.6元；第二档电量为151至280度，每度电0.65元；第三档电量为281度以上，每度电0.9元。小袁家上月初和上月底电能表的示数如图所示，则她家上月用电为　 　kW•h；如据此听证方案计算，她家上个月电费要比原来多付　 　元。 2.一电子式电能表表盘上标有“3000imp/（kW•h）”字样，其含义是　 　。现将若干盏规格都为“220V 20W”的节能灯接在该电能表上一起正常工作15min，电能表的指示灯闪烁了135次，则这些节能灯消耗的电能为　 　J，接入的节能灯共有　 　盏。 3.周末，小华在爸爸的帮助下利用图示的电能表测量电热水壶的实际功率，已知电热水壶的铭牌为“220V 1000W”。 （1）电能表是用测量　 　的仪表，图中电能表读数为　 　kW•h； （2）在测量电热水壶的实际功率时，小华首先进行的操作是　 　，接着观察到电能表的指示灯在3min内闪烁80次，则电热水壶实际功率是　　 W，这表明电热水壶的实际工作电压　 　（选填“大于”“小于”或“等于”）额定电压。 类型二 白炽灯和节能灯的比较 4.如图表示白炽电灯将电能转化为光能和内能的大致比例，由此可计算白炽电灯的发光效率为　 　。一般节能灯的发光效率为30%，它只要有　 　W的功率就能达到60W白炽电灯的亮度。与白炽电灯相比，该节能灯可以节约电能　 　%。 5.节能灯的使用已经越来越普遍。一只“220V 10W”的节能灯与一只“220V 60W”的白炽灯在正常工作时发光效果相当。 （1）若白炽灯的发光效率为10%，则该节能灯的发光效率为　　 ，两灯正常工作相同的时间，节能灯可以节约　 　%的电能。 （2）若电价为0.5元/（kW•h），用一只“220V 10W”的节能灯（价格12元/只）替代一只“220V 60W”的白炽灯（价格2元/只），则节能灯只要工作　 　 小时以上，就能做到既节能又经济。 6.市场上有一种“220V，11W”的节能灯，它的发光效果与“220V，60W”的普通白炽灯相当。表中所列为这两种灯的参数。 额定电压（V） 额定功率（W） 平均寿命（h） 售价（元/只） 电费（元/度） 白炽灯 220 60 1500 2.5 0.5 节能灯 220 11 6000 22 0.5 请根据表中有关参数，通过对比计算说明：使用哪种灯更经济合算。 类型三 电功和电功率实验探究 7.在“比较两个灯泡的亮暗”活动中，同学们设计了如图所示的电路，L1和L2两灯泡的电阻阻值不等，闭合开关后，两个灯泡的亮度不同。现在，我们用这个电路来探究电流做功与哪些因素有关。 （1）由于通电时小灯泡会发热、发光，因此可以通过比较　　 来大致说明一定时间内电流做功的多少。 （2）如果再添加一只　　 表，就可以探究电流做功的多少与　　 的关系。若在此基础之上再串联一个滑动变阻器，则其作用有：①　　 ；②　 　。 8. 小明在做“测量小灯泡的电功率”的实验时，备用实验器材有：三节新干电池、电流表（0～0.6A、0～3A）电压表（0～3V、0～15V）、两个滑动变阻器、（①“10Ω、0.5A”②“20Ω、1A”）、小灯泡（额定电压为2.5V、正常发光时电阻约为10Ω）、开关、导体线若干。 （1）如图甲是该同学连接的错误电路，请在错误的一条线上打“×”，并用笔划线代替导线补画出正确的连线（导线不能交叉），改正电路。 （2）电路连接正确后，闭合开关前，将滑动阻器的滑片调节到　 　（填“A”或“B”）端。闭合开关后发现小灯泡不发光，电压表示数为零，电流表示数发生变化。该电路故障可能是　 　。 （3）排除故障后，正确实验，根据测量的数据绘制了I﹣U图象如图乙，分析图象可知： ①小灯泡的额定功率为　 　W。 ②小灯泡在未接入电路时的电阻可能是　 　（选填“0Ω”、“2Ω”、“5Ω”或“8.3Ω”）。 ③该同学在实验中应选用规格为　 　（填“①”或“②”）的滑动变阻器。 类型四电功和电功率的计算 9.LED是人类继爱迪生发明白炽灯之后最伟大的发明之一，它是一种新型节能、环保的光源产品。LED 灯发光的颜色还会随其两端电压的变化而变化，对应关系如表。某同学用一盏LED灯与一个50Ω的定值电阻组成如图所示的电路，已知电源电压保持为4.2V不变。请回答下列问题： 两端的电压/V 2 2.4 3.2 LED灯的颜色 红 黄 蓝 （1）闭合开关S，若毫安表（为读数更精确的电流表）的读数为20mA，通过计算说明，此时LED灯发出的光是什么颜色？ （2）闭合开关S，若R的实际功率为0.08W，求此时： ①电路中的电流是多大？ ②10min内LED灯消耗的电能是多少焦耳？ 10. 已知A灯标着“6V　3W”，B灯标着“6V　6W”，滑动变阻器R规格“50Ω　2A”。A灯和B灯中电流随两端电压变化关系的图象如图甲所示。则： （1）将A、B两灯并联接在6V电源两端，求5min内电路消耗的电能。 （2）将A、B两灯串联接在某电源两端，使A灯恰好正常发光，求此时B灯电阻。 （3）将A灯与滑动变阻器R串联接在12V电源两端，如图乙所示。调节滑动变阻器，当滑动变阻器的功率是A灯功率的2倍时，求滑动变阻器的功率。 参考答案 1．215；3.25 2.每消耗1kW•h电能，指示灯闪烁3000次；1.62×105；9 3.（1）电能；958.0；（2）关闭家中其它用电器，只让电热水壶通电工作；1000；等于 4.10%；20；66.7 解析：白炽灯的总功是消耗的100J的电能，有用功是10J的光能。发光效率η＝＝×100%＝10%，节能灯的发光亮度要和白炽灯相同，就需要让两者的有用功相同。W白炽灯有用功＝W节能灯有用功 W白炽灯总功η白炽灯＝W节能灯总功η节能灯；P白炽灯tη白炽灯＝P节能灯tη节能灯 60W×10%＝P节能灯×30% P节能灯＝20W 节能灯泡可以节约电能的百分比： η＝＝＝＝×100%≈66.7%。 5.60%；83.3%；400 解析：（1）发光效果相当，两灯泡获得光能的功率相等，则P白η白＝P节η节，即60W×10%＝10W×η节，解得：η节＝60%； 节电效率：η＝＝≈83.3%；（2）t时间内使用白炽灯的成本：60×10﹣3kW×t×0.5元/（kW•h）+2元，使用节能灯的成本是：10×10﹣3kW×t×0.5元/（kW•h）+12元，使用两种灯的成本相等时： 60×10﹣3kW×t×0.5元/（kW•h）+2元＝10×10﹣3kW×t×0.5元/（kW•h）+12元，解得：t＝400h。 6.使用节能灯更经济 解析： ①白炽灯消耗的电能：W1＝P1t1＝0.06kW×1500h＝90kW•h，所需的电费：90kW•h×0.5元/kW•h＝45元，总费用：45元+2.5元×4＝47.5元；白炽灯工作6000h的总费用为4×47.5元＝190元。 ②节能灯消耗的电能：W2＝P2t2＝0.011kW×6000h＝66kW•h，所需的电费：66kW•h×0.5元/kW•h＝33元，总费用：33元+22元＝55元。故使用节能灯更经济。 7.（1）灯泡亮度；（2）电压；电压；①保护电路；②进行多次实验，寻找普遍规律 8. （1）如图；（2）B；灯泡短路；（3）①0.75；②2Ω；③② 解析：（1）原电路中，电压表测电源电压是错误的，应测灯的电压，如下改正： （2）闭合开关前，为保护电路，将滑动阻器的滑片调节到阻值最大处的B端。闭合开关后电流表示数发生变化，说明电路为通路，发现小灯泡不发光，电压表示数为零，该电路故障可能是灯泡短路。（3）①根据图象可知，小灯泡的额定功率为： P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W。②由图知，灯在1V时的电流为0.2A，灯的电阻： R1＝＝＝5Ω，因灯的电阻随温度的升高而变大，但灯的不可能为0，故小灯泡在未接入电路时的电阻可能是2Ω；③灯的额定电流约为：IL＝＝＝0.25A， R滑＝＝＝＝8Ω；考虑到操作的方便性和最大电流，选用“20Ω、1A”的阻器，即选用规格为②的滑动变阻器。 9.（1）蓝颜色的光；（2）①0.04A；②52.8J 解析：（1）一个LED与50Ω的定值电阻R串联，由I＝可得，定值电阻R两端的电压： UR＝IR＝20×10﹣3A×50Ω＝1V， LED灯两端的电压：ULED＝U﹣UR＝4.2V﹣1V＝3.2V， 由表格数据可知，此时LED灯发出蓝颜色的光； （2）①当电阻R的电功率为0.08W时，由P＝I2R可得，电路中的电流： I′＝＝＝0.04A， ②电阻R两端的电压： UR′＝I′R＝0.04A×50Ω＝2V， LED灯两端的电压：ULED′＝U﹣UR′＝4.2V﹣2V＝2.2V，LED灯通电10min消耗的电能：W＝ULED′I′t＝2.2V×0.04A×10×60s＝52.8J。 10.（1）2700J；（2）4Ω；（3）3.2W 解析：（1）A、B并联接在6V电源两端时，PA＝3W，PB＝6W， 电路的总功率：P总＝PA+PB＝3W+6W＝9W，5min内电路消耗的电能： W总＝P总t＝9W×5×60s＝2700J； （2）两灯串联接在某电源两端时，A灯恰好正常发光，电路中的电流I＝IA＝0.5A， 由图甲可知，B灯泡两端的电压UB＝2V，B灯电阻：RB＝＝＝4Ω； （3）将A灯与滑动变阻器R串联接在12V电源两端时，滑动变阻器的功率是A灯功率的2倍，U滑＝2UA′，电源的电压：U＝U滑+UA′＝2UA′+UA′＝3UA′＝12V， 解得：UA′＝4V，U滑＝2UA′＝2×4V＝8V，由图象可知，此时电路中的电流I＝0.4A， 则滑动变阻器的功率：P滑＝U滑I＝8V×0.4A＝3.2W。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$