内容正文:
第一部分 教材考点总复习
第15单元 电功率
四维智学系列丛书
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电能及其测量
1.(2020·济南)测量物理量的大小要用到测量工具和仪表。使用如图所示的仪表可以直接( )
A.辨别零线和火线
B.检验物体是否带电
C.测量消耗的电能
D.测量消耗的电功率
C
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2.(2024·滨州)(多选)某次实践活动中,小滨观察了某型号家用电热水器的铭牌,如表所示,他查看说明书发现其简化电路如图甲所示。已知ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃),下列分析正确的是( )
A.当S接“1”时,电热水器为高温挡
B.满箱水由20 ℃升高到70 ℃,水吸收的
热量为1.26×107 J
C.R的阻值为24.2 Ω
D.断开其他用电器,仅让电热水器高温挡正常加
热1 min,可使图乙所示电能表的转盘转100 r
ABD
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电池电能的储存与转化
3.(2023·青岛)有一块手机用的电池,上面标明电压为3.7 V,容量为4 000 mA·h,它充满电后大约储存的电能为( )
A.5.3×104 J B.5.3×107 J
C.14.8 J D.14.8 kW·h
A
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4.(2023·聊城)如图所示是一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板,里面有一个蓄电池,可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列说法错误的是( )
A.太阳能电池板将太阳能转化为电能
B.给蓄电池充电将电能转化为化学能
C.蓄电池放电将化学能转化为电能
D.小风扇工作将化学能转化为机械能
D
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电学图像类问题
5.(2024·烟台)如图甲所示,电源电压恒定,R0为定值电阻。闭合开关,将滑动变阻器R的滑片P从a端移到b端的过程中,其电流I与电压U的关系图像如图乙所示,则电源电压为 V,滑动变阻器R的最大阻值为 Ω,电阻R0消耗的最大功率和最小功率之比为 。
3
甲 乙
10
9:1
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6.(2023·临沂)图甲所示电路的电源电压保持不变,闭合开关后,将滑动变阻器的滑片由最右端向最左端移动的过程中,两电压表与电流表的示数变化关系如图乙所示,则( )
A.a是灯泡的U-I图线
B.灯泡电阻的最小值为10 Ω
C.R的最大阻值为25 Ω
D.电路的最大功率为1.2 W
C
甲 乙
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测量小灯泡的电功率
7.(2023·聊城)如图所示,在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡的额定电压为2.5 V,电阻大约为10 Ω,电源电压为6 V。
(1)图甲电路中还有一根导线没有连接,请用笔画线代替导线,将电路连接完整。(要求:导线不交叉)
甲 乙
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(2)连接好电路,检查无误后,将滑动变阻器接入电路的电阻调节到最大,接着闭合开关试触,观察到电压表的示数超过2.5 V,其原因可能是该滑动变阻器的最大阻值 (选填“太小”或“太大”)。
(3)解决问题后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为2.5 V,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为____ W。若要使小灯泡变得更亮一些,滑动变阻器的滑片应向 (选填“左”或“右”)移动。
太小
0.75
右
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(4)将上表数据填完整后进行分析,发现小灯泡亮度是变化的,小灯泡的亮度是由其 (选填“实际功率”或“额定功率”)决定的。
(5)观察表中的数据发现,虽然是同一小灯泡,但通过小灯泡的电流与其两端的电压并不成正比,其原因是 。
实验次数 小灯泡两端的电压U/V 通过小灯泡的电流I/A 小灯泡的亮度 小灯泡的电功率P/W
1 2.2 0.28 比正常发光暗 0.62
2 2.5 正常发光
3 2.8 0.32 比正常发光亮 0.90
实际功率
灯泡电阻随温度变化而变化
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8.(2023·泰安)物理实验小组连接了如图甲所示的电路,做“测量小灯泡的电功率”实验。可供选择的器材有:电源(可选电压为4.5 V、6 V),规格为“20 Ω 2 A”的滑动变阻器一个,小灯泡(额定电压为2.5 V,额定功率小于0.75 W)一个,电压表、电流表各一个,开关,导线若干。
A
甲 乙 丙
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(1)图甲连接的电路有一处错误,请把接错的那根导线找出来打“×”,用笔画线代替导线画出正确的连接(只改接一根导线)。
(2)正确连接电路后,当变阻器的滑片P在中点时小灯泡正常发光。该实验所用的电源电压为 V,小灯泡的额定功率为 W。
(3)变阻器的滑片P移至某处时,电流表示数为0.18 A,电压表示数如图乙所示,为 V,此时小灯泡的电阻为 Ω。
4.5
0.5
1.8
10
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(4)该实验小组的同学又设计了如图丙所示的电路,利用阻值为R0的定值电阻和电压表V1、V2等器材,测量额定电压为U额的小灯泡L的额定功率,经检查无误后进行实验。请你帮助他们将实验过程补充完整:
①闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表 (选填“V1”或“V2”)的示数为U额,同时读出另一个电压表的示数,记为U;
②用已知物理量和测量量的符号表示出小灯泡额定功率P额= 。
V1
U额·
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电能、电功率的综合计算
9.(2024·枣庄)如图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅简化电路,它是通过电热丝R1来加热空气,从而加热食物,达到设定加热温度后,断开开关。
A
甲 乙
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(1)在工作电路中,指示灯L标有“2 V 0.2 A”字样,要使指示灯L正常工作,则保护电阻R0的阻值为多大?
(2)把空气炸锅单独接入家庭电路中正常工作2 min,电能表上标有600 r/(kW·h)的字样,其转盘刚好转了20转,则空气炸锅的电功率是多少?
(3)在控制电路中,电源电压恒定为3 V,用R3来设置加热温度,热敏电阻R2置于温度监测区域,它的阻值随温度变化的关系如图乙所示。当设定加热温度为某一温度时,R3的阻值恰好为40 Ω,闭合开关S,工作电路接通,开始加热;当控制电流I=0.03 A时,衔铁被弹起,停止加热,则设定的加热温度是多少?
(1)1 090 Ω (2)1 000 W (3)200 ℃
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10.(2024·烟台)为了方便学生就餐,某学校餐厅使用了一款智慧餐盘,该系统可以自动识别餐盘中食品的种类和质量,并在显示屏上显示出价钱,通过人脸识别系统自动扣费。某实践小组在了解智慧餐盘的工作原理后,他们利用电压恒为24 V的电源、量程为0~15 V的电压表、定值电阻、滑动变阻器R(最大阻值为100 Ω)等器材设计了一款自动称量装置,使用时,物体的质量可以从标注质量后的电压表表盘上直接读出。当餐盘不放物体时,滑片P恰好位于滑动变阻器的a端,如图甲所示。闭合开关S,滑片P从滑动变阻器的a端移动到b端的过程中,电压表的示数由0逐渐增大到15 V,此过程的最大称量质量为2 kg。实践探究过程中同学们还发现,滑片下移的距离与餐盘中所放物体质量的大小成正比,滑动变阻器a端与滑片P所在位置之间的阻值和a、P之间的距离成正比。求:
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A
甲 乙 丙
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(1)定值电阻R0在电路中的作用是什么?阻值为多少?
(2)整个电路消耗的电功率的变化范围是多少?
(3)当滑片P位于滑动变阻器的中点时,电压表的示数为多少(结果保留一位小数)?此时对应的物体质量为多少?
(4)实践小组在对电压表表盘进行质量标注的过程中发现,表盘上原刻度的每一小格对应的质量值是不同的,即质量刻度不均匀,如图乙所示。请设计一个可以实现质量刻度均匀的电路,在图丙方框内画出,并从节能的角度对甲、丙两个电路作出评价。
(1)定值电阻R0在电路中的作用是与R串联分压,才能使电压表的示数随滑片位置而改变 60 Ω (2)3.6~9.6 W
(3)10.9 V 1 kg (4)可以实现质量刻度均匀的电路见解析图 与图甲相比,该电路电流最小且保持不变,比图甲电路更节能。
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【解析】(1)定值电阻R0在电路中的作用是与R串联分压,才能使电压表的示数随滑片位置而改变;
滑片在b端时的电流I===0.15 A
R0两端电压U0=U-UR=24 V-15 V=9 V
R0的阻值R0===60 Ω
(2)滑片在b端,电路的电功率 Pb=UI=24 V×0.15 A=3.6 W
滑片在a端,电路的电功率Pa===9.6 W
整个电路消耗的电功率的变化范围是3.6~9.6 W。
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(3)当滑片P位于滑动变阻器的中点时,变阻器的阻值
R′=×100 Ω=50 Ω,此时电路总电阻R总=R0+R′=
60 Ω+50 Ω=110 Ω
在串联电路中,=,此时电压表示数UR===10.9 V
滑片下移的距离与餐盘中所放物体质量的大小成正比,滑片P从滑动变阻器的a端移动到b端,最大称量质量为2 kg,所以,滑片移到中点时对应的物体质量为1 kg。
(4)要使表盘上刻度均匀,必须保证电流不变,电压表示数与它所跨接的部分阻值成正比,电路如图:与题图甲相比,该电路电流最小且保持不变,比题图甲电路更节能。
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