内容正文:
第十五章 电功和电热
一、
电能表与电功
第1课时 电能表与电功
1.
用电器 4.05×108 2.
96
对电功公式适用范围的认知
由于电动机工作时消耗的电
能主要转化为机械能,电动机属于
非纯电阻电器,所以只能用W=
UIt求电功,W=2V×0.8A×
60s=96J;而不能用W=I2Rt求
电功,W≠(0.8A)2×1Ω×60s=
38.4J.
3.
36 4.
D 5.
C
6.
24 96 240 [解析]WA =
UAIAt=2V×0.2A×60s=24J;
WB=
UB2
RB
t=
(4V)2
10Ω ×60s=96J
;
WC=IC2RCt=(1A)2×4Ω×60s=
240J.
7.
D [解析]由图可知,电能表能长
期正常运行的最大电流为40A,故
小英家家庭电路中的干路电流不得
超过40A,故A错误;小英家上个月
消耗的电能W=5647.8kW·h-
5546.7kW·h=101.1kW·h,故B
错误;电能表上指示灯闪烁320次,表
示家 庭 电 路 消 耗 的 电 能 W'=
320
1600kW
·h=0.2kW·h,故C错
误;电能表上指示灯闪烁的次数越多,
说明电路中消耗的电能越多,故 D
正确.
8.
C [解析]灯泡消耗的电能转化为
内能和光能,光能又转化成其他形式
的能量,A、D错误;电流做功的过程
就是电能转化为其他形式的能的过
程,电流做了多少功,电路中就消耗了
多少电能,C正确;灯泡消耗电能,流
过灯泡后的电流大小不变,B错误.
9.
C [解析]给移动电源充满电消耗
的电能W =UIt=5V×60000×
10-3A×3600s=1080000J=
0.3kW·h,1000r/(kW·h)表示电
路中用电器每消耗1kW·h电能,电
能表的转盘转过1000转,则消耗
0.3kW·h电能,电能表的转盘将转
过n=0.3kW·h×1000r/(kW·h)=
300r,故C符合题意.
10.
(1)
灯泡亮暗 不能 (2)
控制
两灯泡的电压相同,且两灯泡同时发
光 L2 (3)
U1=2U2 [解析](1)
在
本实验中,灯泡越亮表示在相等时间
内电流做功越多,故调节滑动变阻器,
通过观察灯泡亮暗来比较电流做功大
小.由题意可知,若使两灯泡串联且都
在各自规格的电压下正常发光,则串
联电路两端电压U=U1+U2=
3.8V+2.5V=6.3V,大于电源电压
6V,故该实验中,不能通过调节滑动
变阻器使两灯泡都在各自规格的电压
下正常发光.(2)
并联电路各支路两
端电压相等,图乙中两灯泡并联且开
关接在干路上是为了控制两灯泡的电
压相同,且两灯泡同时发光.在图甲
中,根据W=UIt=I2Rt,因通过两灯
泡的电流和通电时间相等,若较亮的
灯泡是L1,则灯泡L1的电阻较大;图
乙中,两灯泡并联(两灯泡电压和通电
时间相同),根据W=UIt=U
2
Rt
,通过
L2的电流做功较多,则该实验中较亮
的灯泡是L2.(3)
L3、L4亮度是L5亮
度的2倍,且通电时间相同,则W3+
W4=2W5,三个灯泡规格相同,电阻
相同,则R3+R4=2R5,根据串联分
压特点可知UR3+UR4=2UR5.从图丙
可知,电压表V1 测量L3、L4 两端的
电压为U1,V2测量L5两端的电压为
U2,U1=UR3+UR4,U2=UR5,则当
U1=2U2 时,
W3+W4
W5
=
U1
U2
=21
,可
以说明电功与电压成正比.
转换法在比较两个灯泡的
亮暗活动中的应用
物理学中对于一些不易观测
的物理现象或物理量,通常用一些
与之有关的易于观测的物理现象
或物理量来认识它们或将它们显
示出来,这种方法称为转换法.
11.
6 4.2 [解析]由题图可知,第
一天早上8:00、晚上9:00和第二天
早上8:00这三个时刻的电能表示数
分别为615.0kW·h、621.0kW·h
和624.0kW·h,则高峰期消耗的电
能W1=621.0kW·h-615.0kW·h=
6kW·h=6度,低谷期消耗的电能
W2=624.0kW·h-621.0kW·h=
3kW·h=3度,这一天他家共用去的
电费为0.55元/度×6度+0.30元/度×
3度=4.2元.
12.
B [解析]由于电池储存的电能
是一定的,所以有W=W',即UIt=
U2
Rt'
,故有1.5V×1×10-3A×t=
(1.5V)2
1Ω ×96×60s
,解得t=8.64×
106s=100天,故选B.
第2课时 电功的计算
1.
2 36 2.
3 36
3.
[解析](1)
由图可知,闭合开关S,
电阻R1 和R2 串联,电压表测量R1
两端电压,则定值电阻R2 两端的电
压U2=U-U1=3V-2V=1V.
(2)
通过定值电阻R1 的电流I1=
U1
R1
=2V5Ω=0.4A.
(3)
串联电路各处
的电流相等,则I=I1=0.4A,通电
10s,整个电路电流所做的功W =
UIt=3V×0.4A×10s=12J.
1
4.
0.6 8 384 [解析]由图甲可
知,当只闭合S1、S2时,R1、L串联,电
压表测量灯泡L两端的电压;由图乙
可知,当小灯泡两端的电压为2V时,
通过小灯泡的电流为0.6A;根据串
联电路的电流特点和欧姆定律可知,
R1两端的电压U1=IR1=0.6A×
10Ω=6V,根据串联电路的电压特点
可知,电源电压U=UL+U1=2V+
6V=8V;当只闭合S2、S3 时,R2 与
L串联,电压表测量灯泡L两端的电
压;根据图乙可知,当小灯泡两端的电
压为4V时,通过小灯泡的电流为
0.8A,根据串联电路的电流特点可
知,电路中的电流为0.8A,电路在
1min内消耗的电能W=UI't=8V×
0.8A×1×60s=384J.
5.
6 3 540 [解析]闭合开关S1、
S2,电阻
R2 被短路,电压表测R1 两
端电压,也就是电源电压(9V),电流
表测量R1 的电流,则R1 的阻值
R1=
U1
I1
=UI1=
9V
1.5A=6Ω.
断开开
关S2,两电阻串联,电压表测R1两端
电压,由题意可知,此时电路电流I=
1.5A-0.5A=1A,此时R1两端的
电压U1'=IR1=1A×6Ω=6V,则
R2两端的电压U2=U-U1'=9V-
6V=3V,R2的阻值R2=
U2
I2
=
U2
I=
3V
1A=3Ω.
整个电路1min消耗的电
能W=UIt=9V×1A×60s=540J.
6.
1∶2 144 [解析]在如图所示的
电路中,当只闭合开关S1 时,电流表
与R2串联,R1断路;当开关S1、S2均
闭合时,R1 与R2 并联,电流表接在
干路中,据并联电路电阻的特点、分流
的特点和题意知,I1
I2
=
R1R2
R1+R2
R2
=13
,
解得R1∶R2=1∶2;若I2=0.6A,
则通过R1 的电流IR1=0.4A,通电
1min,R1消耗的电能W1=UIR1t=
6V×0.4A×60s=144J.
7.
0.6 720 [解析]闭合开关S、S1、
S2,R0和滑动变阻器R并联,由并联
电路规律和欧姆定律可得,通过R0
的电流I0=
U
R0
=12V20Ω=0.6A
;只闭
合开关S,滑动变阻器R 和小灯泡L
串联,当滑动变阻器连入电路的阻值
最大时,由欧姆定律可得,此时电路中
的电流I= UR+RL=
12V
50Ω+10Ω=
0.2A,电路工作5min消耗的电能
W=UIt=12V×0.2A×5×60s=
720J.
8.
D [解析]灯泡在时间t内消耗的
电能WL=W总-WR=UIt-I2Rt.故
选D.
9.
D [解析]开关S1、S2断开,S3闭
合时,两电阻串联,由W=I2Rt知
R1
R2
=14
,即R2=4R1;开关S2、S3 断
开,S1闭合,仅R1 工作,W=
U2
R1
t;开
关S3断开,S1、S2闭合,R1、R2并联,
W'=U
2
R1
t+U
2
R2
t=U
2
R1
t+U
2
4R1t=
5U2
4R1t
,
W
W'=
U2
R1
t
5U2
4R1t
=45.
10.
[解析](1)
开关S1、S2均断开时,
R1和R3 串联,电路中的电流I=
U
R=
U
R1+R3=
6V
6Ω+4Ω=0.6A
,R1
两端的电压U1=IR1=0.6A×6Ω=
3.6V,电流在1min内通过R1 做的
功W=U1It=3.6V×0.6A×60s=
129.6J.(2)
开关S1、S2均闭合时,R3
被短路,R1和R2并联,通过R1的电
流I1=
U
R1
=6V6Ω=1A
,电流在1min
内通过R1做的功W1=UI1t=6V×
1A×60s=360J.
11.
A 40 48 [解析]由欧姆定律
可知,通过定值电阻的电流与其两端
的电压成正比,即定值电阻R 的I-U
关系图像是一条直线,图线B表示电
阻R的I-U关系图像,小灯泡的电阻
随温度的变化而改变,故图线A 表示
灯泡的I-U关系图像.由图乙中图线
B可知,当电压U1=4V时,对应电
流I1=0.1A,由欧姆定律得R 的阻
值R=
U1
I1
= 4V0.1A=40Ω.
当电压表
示数为8V时,由图甲可知灯泡与定
值电阻并联,则小灯泡和电阻R两端
的电压都为8V,由图乙可知通过小
灯泡的电流IL=0.4A,通过电阻R
的电流IR=0.2A,根据并联电路的
电流特点得出干路电流I=IL+IR=
0.4A+0.2A=0.6A,U=8V,时间
t=10s,则消耗的总电能W=UIt=
8V×0.6A×10s=48J.
12.
[解析](1)
由电路图知,只闭合开
关S1时,只有R1 连入电路,电源电
压U=IAR1=0.9A×10Ω=9V.
(2)
开关S1、S2、S3 都闭合时,R1 与
R2 并联,则通过R2 的电流I2=
IA'-IA=1.5A-0.9A=0.6A,且
U=U1=U2=9V,R2在10s内消耗
的电能W2=U2I2t=9V×0.6A×
10s=54J.(3)
由图可知,只闭合开
关S3,R1、R3 串联,当滑片在最右端
时,只有R1连入电路,此时电路中电
流为0.9A,由变阻器规格知允许通
过的最大电流为0.5A,串联电路中
电流处处相等,所以电路中的最大电
流为0.5A,此时R1 的电功最大,
W1=Imax2R1t'=(0.5A)2×10Ω×
60s=150J;滑片在最左端时,变阻器
连入电路的阻值最大,此时R1 的电
功最小,此时电路中电流Imin=
U
R1+R3=
9V
10Ω+20Ω=0.3A
,所以
2
W1'=Imin2R1t'=(0.3A)2×10Ω×
60s=54J,所以R1 的电功在1min
内的变化范围是54~150J.
二、
电 功 率
第1课时 电 功 率
1.
600 0.5 甲 甲
2.
D 3.
C 4.
A
5.
0.4 6 [解析]由电路图可知,开
关闭合后,R1 和R2 串联,电压表V1
测量R1两端的电压,电压表V2测量
R2两端的电压,电流表测量电路中的
电流.若电压表V1的量程为0~3V,
则电压表V1 的示数为0.8V,通过
R1的电流I=
U1
R1
=0.8V10Ω=0.08A
,
根据串联电路电流的特点可知,通过
R2的电流也为0.08A,则R2接入电
路的电阻R2=
P2
I2
= 0.8W(0.08A)2=
125Ω,大于R2 的最大阻值,不符合
题意;则电压表V1 的量程应选0~
15V,电压表V1 的示数为4V,通过
R1的电流I'=
U1'
R1
=4V10Ω=0.4A
,通
过R2的电流也为0.4A,则R2接入电
路的电阻R2'=
P2
I'2
= 0.8W(0.4A)2=5Ω
,
符合题意;电源电压U=I'(R1+
R2')=0.4A×(10Ω+5Ω)=6V.
6.
D [解析]根据题意可知,充电功
率P'=50P=50×0.2W=10W,由
P=UI可知,充电器的充电电压U=
P'
I=
10W
2.0A=5V
,故D正确.
7.
C [解析]由公式P=U
2
R
可知,要
使电功率减小到原来的一半,如果U
不变,就要使电阻增大为原来的2倍,
故A错误;当电阻不变,使导体两端
的电压减小为原来的一半时,P'=
U'2
R =
U
2
2
R =
1
4P
,故B错误;当导
体两端的电压、电阻各减小为原来的
一半时,P″=U'
2
R'=
U
2
2
R
2
=12P
,故
C正确;当电阻不变,电流减小为原来
的一半时,P‴=I'2R= I2
2
R=
1
4P
,故D错误.
公式分析法在分析和判断
电功率问题中的应用
根据题意,选用相关物理公式
或运用相关物理知识,先推导出待
求量与已知量之间的关系式,再利
用选用的物理公式或推导出的关
系式进行分析、判断、验证与求解,
这是解决初中物理选择题和填空
题中定性分析与定量计算问题最
基本、最常用的方法.
8.
B [解析]定值电阻的阻值不变,
当电阻两端的电压为6V时,通过电
阻的电流I1=
6V
R
,该电阻的电功率
P1=
(6V)2
R
;当电阻两端的电压为
10V时,通过电阻的电流I2=
10V
R
,
该电阻的电功率P2=
(10V)2
R
,电流
变化量ΔI=I2-I1=
10V
R -
6V
R =
0.2A,解得R=20Ω,所以该电阻的
电功率变化量 ΔP =P2 -P1 =
(10V)2
R -
(6V)2
R =
(10V)2
20Ω -
(6V)2
20Ω =3.2W.
故选B.
定值电阻及其电功率
变化量的计算
定值电阻的大小R=ΔUΔI
,而
定值电阻电功率的变化量ΔP≠
ΔU·ΔI.
9.
C [解析]只闭合开关S和S2,三
个电阻串联,电压表 V1 测R1 的电
压,电压表V2测R2和R3的总电压,
因为U1∶U2=1∶2,电源电压为
6V,则可解得U1=2V.又因为串联
电路电压之比等于电阻之比,则有
R1∶(R2+R3)=U1∶U2=1∶2,
R2+R3=2R1,此时电路中的电流
I1=
U
R =
6V
R1+R2+R3=
6V
3R1
;只闭
合开关S、S1和S3时,电路R2 和R1
并联,此时电路中的电流I2=
U
R1
+
U
R2
=6VR1 +
6V
10Ω=
6V
R1
+0.6A,且
I1∶I2=1∶9,则有9I1=I2,9×
6V
3R1=
6V
R1
+0.6A,解得R1=20Ω,
则R2+R3=2R1=40Ω,解得R3=
30Ω,I1 =
U
R =
6V
R1+R2+R3 =
6V
60Ω=0.1A
,R1∶R3=2∶3,因为
I1∶I2=1∶9,所以I2=0.9A,且串
联和并联时电源两端电压U 恒为
6V,根据P=UI可得,电压一定时,
电流之比等于电功率之比,即P1∶
P2=1∶9,故A、B、D错误,C正确.
10.
[解析](1)
在如图所示的电路中,
闭合开关后,R1 与R2 串联,将滑片
P移到最右端时,R2接入电路中的阻
值最大,R2max=
U2
I =
5V
0.1A=50Ω.
(2)
由(1)知,R1=
U1
I =
U源-U2
I =
U源-5V
0.1A
,将滑片P 移到另一位置
时,U2'=U源-U1'=U源-6V,I'=
U1'
R1
= 6VU源-5V×0.1A=
0.6W
U源-5V
,
P2=U2'I' = (U源 -6 V)×
3
4
第2课时 电功的计算 ▶ “答案与解析”见P1
1.
如图所示的电路中,电源电压保持6V不变,
电阻R1=10Ω,R2=20Ω,当开关S接2时,
电压表示数为 V;当开关S接1时,
通过 R1 的电流在10s内所做的功为
J.
(第1题)
(第2题)
2.
(2023·滨州)如图所示,电源电压恒定不变,
定值电阻R1的阻值为10Ω.闭合开关,电流
表A的示数为0.5A,A1的示数为0.3A,则
电源电压为 V,定值电阻R2 在
1min内消耗的电能为 J.
3.
(2024·贵州)如图所示的电路中,电源电压
U=3V保持不变,定值电阻R1=5Ω,闭合
开关S,电压表示数为2V.求:
(1)
定值电阻R2两端的电压U2.
(2)
通过定值电阻R1的电流I1.
(3)
通电10s,整个电路电流所做的功W.
(第3题)
4.
(2023·烟台)如图甲所示,电源电压恒定不
变,R1的阻值为10Ω,图乙是表示小灯泡L
的电流与电压关系的图像.当只闭合S1、S2
时,电压表示数为2V,通过小灯泡的电流为
A,电源电压为 V;当只闭
合S2、S3时,电压表示数为4V,电路在1min
内消耗的电能为 J.
(第4题)
5.
如图所示,电源电压恒定,闭合开关S1、S2,电
压表示数为9V,电流表示数为1.5A;断开
开关S2,电流表的示数减小了0.5A,则此时
电压表的示数为 V,R2= Ω,
整个电路1min消耗的电能为 J.
(第5题)
(第6题)
6.
如图所示的电路中,电源电压为6V
且保持不变.当只闭合开关S1 时,
电流表的示数为I1;当开关S1、S2
均闭合时,电流表的示数为I2,且I1∶I2=
1∶3,则R1∶R2= ;若开关S1、S2
均闭合时,电流表的示数为0.6A,则通电
1min,R1消耗的电能是 J.
(第7题)
7.
如图所示,电源电压恒定
为12V,小灯泡L的阻值
为10Ω(忽略温度对电阻
的影响),R0 的阻值为
20Ω,滑动变阻器R 的最
大阻值为50Ω.若闭合开关S、S1、S2,则通过
物理(苏科版)九年级下
5
R0的电流为 A;若只闭合开关S,当
滑动变阻器连入电路的阻值最大时,电路工
作5min消耗的电能为 J.
8.
如图所示的电路中,灯泡L和电阻串联后接
在电压为U的电路中,已知电阻的阻值为R,
通过电路的电流为I,则灯泡在时间t内消耗
的电能是 ( )
A.
UIt B.
U2
Rt
C.
I2Rt D.
UIt-I2Rt
(第8题)
(第9题)
9.
如图所示的电路中,电源电压恒定不变,当开
关S1、S2断开,S3闭合时,相等时间内电流通
过电阻R1、R2做功之比为1∶4.若开关S2、
S3断开,S1闭合,一段时间t内电流通过电
阻R1做的功为W.若开关S3断开,S1、S2闭
合,相同时间t内电流通过电阻R1和R2做
的总功为W',则电功W 与W'之比为( )
A.
4∶1 B.
1∶4 C.
3∶4 D.
4∶5
10.
如图所示的电路中,R1=6Ω,R2=10Ω,
R3=4Ω,电源电压为6V且保持不变.求:
(1)
开关S1、S2均断开时,电流在1min内
通过R1做的功.
(2)
开关S1、S2均闭合时,电流在1min内
通过R1做的功.
(第10题)
11.
(2024·凉山)小灯泡L和定值电阻R接在
如图甲所示的电路中,两者的I-U关系图像
如图乙所示, (A/B)图线是灯泡的
I-U关系图像,B图线所代表的元件的阻值
为 Ω,当电压表示数为8V时,小灯
泡L和定值电阻R在10s内消耗的总电能
为 J.
(第11题)
12.
如图所示的电路中,电源电压恒
定,R1、R2是定值电阻,R1=10Ω,
滑动变阻器 R3 上标有 “20Ω
0.5A”字样.只闭合开关S1,电流表的示数
为0.9A;再闭合开关S2、S3,电流表的示数
变为1.5A.求:
(1)
电源电压.
(2)
开关S1、S2、S3都闭合时,R2在10s内
消耗的电能.
(3)
只闭合开关S3,移动滑动变阻器的滑片
时,R1的电功在1min内的变化范围.
(第12题)
第十五章 电功和电热