内容正文:
第十六章 电流做功与电功率
一、选择题
1.下列四种用电器中,利用电流热效应工作的是( )
A.电冰箱 B.电视机 C.电热水器 D.微波炉
2.关于图中电能表说法正确的是( )
A.电能表是测量电功率的仪表电子式单相电能表 B.电能表的示数为2023.6J
C.电能表能正常工作的最大电流是40A D.电能表的指示灯每小时闪烁1600次
3.有两盏白炽灯,甲灯上标有“36V 60W”,乙灯上标有 “220V 60W”,当它们分别在其额定电压下发光时,会看到( )
A.甲比乙更亮 B.乙比甲更亮
C.两灯一样亮 D.无法确定哪盏灯更亮
4.小强在中国科技馆的“科技与生活”展区,参观了展品“光敏电阻”。得知光敏电阻阻值随光照强度的增强而减小,于是他设计了如图所示的可以检测光照强度的电路,电源电压不变,为光敏电阻,为定值电阻。闭合开关S,当照射到上的光线增强时,下列判断中正确的是( )
A.电压表示数减小 B.电流表示数减小
C.电阻两端电压增大 D.电路消耗的总功率增大
5.A、B两只灯泡的额定电压均为6V,通过它们的电流随两端电压变化关系如图所示,下列选项正确的是( )
A.A、B两灯泡的电阻均随灯泡两端电压的增大而减小
B.将两灯并联接在3V的电源两端,A、B两灯的实际功率之比为2:1
C.将两灯串联接在某电源两端,使B灯恰好正常发光,电源两端电压为9V
D.将5Ω的电阻与B灯串联接在6V的电源两端,该电阻消耗的功率为0.8W
6.在图甲所示的电路中,电源电压不变。当滑片P由b移到a的过程中,定值电阻R1两端的电压与滑动变阻器接入电路的电阻R2的变化情况如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.定值电阻R1的阻值为 20Ω
B.滑动变阻器R2的最大功率为0.9W
C.电路的最大功率为4.5W
D.当滑片P移到中点时,通过R1的电流10s产生热量为18J
7.在如图所示的电路中,电阻标有“”,标有“”,电流表、的量和均为0~3A,电压表量程0~15V,在、间接入电压可调的电源。闭合电键后,为保证、均不损坏,则消耗的最大功率及允许通过电流表的电流分别为( )
A., B., C., D.,
8.如图甲所示,小灯泡 L 的额定电压为 5V,滑动变阻器 R 的最大阻值为 60Ω,电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~15V”,电源电压恒定,闭合开关 S,在保证电路安全的前提下,最大范围调节滑动变阻器的滑片 P,绘制了电流表示数与电压表示数关系图像如图乙所示,电流表示数与滑动变阻器 R 连入电路阻值的变化关系图像如图丙所示。则下列判断中正确的是( )
A.电源电压为 5V
B.小灯泡正常发光时电阻为 2.5Ω
C.当电流表示数为 0.2A 时,滑动变阻器消耗的电功率为 2.5W
D.当电压表示数为 4V 时,小灯泡和变阻器消耗的功率之比为 2∶3
二、填空题
9.如图所示的便携式封口机,采用电压为3V的电源和阻值为1 Ω的发热电阻,接通电路后10 s内可以产生 J的热量,这是利用电流的 效应,实现了高温封口。
10.如图所示,电阻R1=5Ω,R2=10Ω。S断开时,电压表的读数是2V,电流表示数是 A,S闭合时,电流表的示数是 A。此时该电路1分钟消耗的电能为 J。
11.小明书桌上有个可以调节的小台灯,其电路如图甲所示。电源电压保持不变,灯泡L的额定电压为24V,闭合开关S后,当滑片P从最右端滑到最左端的过程中,小灯泡的I-U关系图像如图乙所示。当灯泡正常发光时,台灯的额定功率为 W。滑动变阻器的最大阻值为 Ω。调节滑动变阻器R,使灯泡的实际功率为3.6W时,则此时滑动变阻器R的实际功率 W。
12.如图所示,电源电压恒定。灯泡标有“6V 3W”,闭合开关S1,把S和触点“1”接触,调节滑动变阻器使灯泡正常发光,电流表示数为0.3A;保持滑片位置不变,闭合开关S1,把S和触点“2”接触,电流表示数为 A。
13.如图所示是一款电火锅的简化电路图,额定电压为220V,当开关闭合后,锅内温控开关S自动控制小火和大火两种加热状态,已知的电阻为48.4Ω,小火加热功率为1000W。则电火锅大火加热的功率为 W;若忽略热量损失,,电火锅用大火将2kg清汤从20℃加热到100℃需要的时间为 s。
三、实验探究题
14.如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置,两个透明容器中密封着初温、质量相同的空气。
(1)图甲装置将两段阻值不同的电阻丝 (填电路连接方式),是为了探究电流产生的热量与 的大小的关系,通电一段时间后, (选填“左”或“右”)侧容器产生的热量更多;
(2)图乙装置可以探究电流通过导体时产生的热量与电流的大小的关系,R1和R2两根电阻丝在相等的时间内产生的热量之比为Q1︰Q2= 。电阻R3的作用主要是使电阻R1和R2中的电流 (选填“相等”或“不相等”),所以R2与R3的阻值 (选填“一定”或“不一定”)相同。为了使左右两个U形管内液面高度差差异更大,R3应选用 (从2Ω、5Ω和10Ω的定值电阻中选出一个定值电阻)。
15. 莉莉在“测量小灯泡的电功率”的实验中,选择了额定电压为2.5V的小灯泡,电源电压保持6V变,滑动变阻器规格为“30Ω 1A”,连接电路如图甲所示。
(1)电路连接时,莉莉需要 开关;
(2)连接好电路后,闭合开关,发现灯泡不亮,同时发现电流表有示数,电压表无示数,则电路中存在的故障可能是 ;
(3)排除故障后,调节滑动变阻器滑片,当电压表示数如图乙所示时,想使小灯泡正常发光,则应将滑片向 (选填“左”或“右”)移动一些;
(4)完成了上述的实验后,莉莉还想测另一只额定电压为U1的小灯泡正常发光时的电功率,但发现电流表损坏了。莉莉利用阻值已知的定值电阻R0,设计了如图丙所示的电路,并操作如下:
①依据电路图连接好电路,只闭合开关S、S1,调节滑动变阻器,使电压表的示数为U1;
② (选填“向右调节滑片”“向左调节滑片”或“保持滑片位置不变”),只闭合开关 ,读出电压表示数为U2;
③小灯泡的额定功率P= (用U1、U2和R0表示)。
四、计算题
16.如图,L1、L2是规格分别为“6V 8W”和“3V 2.5W”的小灯泡,将它们连在如图的电路中,电源电压恒定不变,当只闭合S时,L2正常发光(不计温度对灯泡电阻的影响)求:
(1)电源电压;
(2)灯泡L1的电阻R1;
(3)当S、S1都闭合时,1min内电流做的总功。
17.茶文化源远流长,如图甲是小萍家煮茶器,图乙是该煮茶器在220V的电压下,某次煮茶过程中功率随时间变化的图像。已知加热状态下(0~5 min),将1 kg初温45℃的水刚好加热到100℃。(c水=4.2×103J/(kg·℃))求:
(1)水吸收的热量;
(2)煮茶器保温状态下的电阻;
(3)煮茶器加热状态下的热效率。
18. 如图甲是电阻R和规格“2.5 V 1.25 W”灯泡L的I﹣U图像。求:
(1)灯泡L正常发光时的电阻。
(2)若仅将电阻R和灯泡L串联在电路中,为确保电路安全,电路两端的最大电压。
(3)若将电阻R、灯泡L、滑动变阻器R0连接在如图乙的电路中,电源电压恒为3 V,当开关S接1时,调节滑片,使R0的功率等于R的功率,电路的总功率为P1;当开关S接2时,调节滑片,使R0的功率是灯泡L的功率2倍,电路的总功率为P2,则P1︰P2。
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