内容正文:
第2节 欧姆定律和电功率的简单计算
一、选择题
1.[2024长春]1 kW·h的电能可供下列用电器正常工作时间最长的是 ( )
A.节能灯 B.电饭煲
C.电视机 D.电烤箱
2.[2023广西]小明发现家里的白炽灯突然变亮,主要原因可能是白炽灯的 ( )
A.额定电压变大 B.实际电压变大
C.额定功率变小 D.实际电压变小
3.[2024广元]如图是小英家的电能表表盘示意图,她断开其他用电器,只将电饭煲单独接入电路中正常工作1 min,发现电能表转盘转过10 r。下列说法正确的是 ( )
第3题图
A.电能表是测量电流的仪表
B.电能表允许通过的最大电流是10 A
C.电能表表盘示数为10 226 kW·h
D.电饭煲正常工作10 min,消耗电能6×105 J
4.[2024自贡]如图所示是灯泡L的I-U图像,结合图像分析,下列选项正确的是 ( )
第4题图
A.当通过灯泡L的电流为0.2 A时,工作1 min消耗的电能是0.24 J
B.当通过灯泡L的电流为0.3 A时,其电功率为0.72 W
C.将两个完全相同的灯泡L并联在3.6 V的电源两端,电路的总功率为2.88 W
D.将灯泡L和6 Ω的定值电阻串联在6 V的电源两端,电路的总电阻为18 Ω
5.[2024哈尔滨](多项选择)如图所示的电路中,电源电压恒为9 V,灯泡L标有“6 V 6 W”的字样,滑动变阻器标有“30 Ω 2 A”的字样,下列说法正确的是 ( )
第5题图
A.灯泡正常发光时的电阻为6 Ω
B.电路中的电流不超过2 A时,电路一定是安全的
C.当灯泡正常发光时,滑动变阻器的电功率为9 W
D.当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,灯泡变暗
6.[2024龙东地区](多项选择)如图,甲电路中电源电压保持不变,闭合开关后,将变阻器的滑片由a端向b端移动的过程中,两电压表的示数与电流表的示数变化关系如图乙Ⅰ、Ⅱ所示,则 ( )
第6题图
A.Ⅱ是灯泡的I-U关系图像
B.灯泡最小功率为1 W
C.R的最大阻值为25 Ω
D.电路的最大功率为3.6 W
二、填空题
7.[2024凉山州]小灯泡上标有“6 V 3 W”的字样,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;若将小灯泡接在电源电压为9 V的电路中,要使小灯泡正常发光,需要串联一个阻值为 Ω的定值电阻。
8.[2024绥化]如图为家庭电路中的电能表,该电能表允许接入用电器的最大总功率是 W;表盘上的某个参数模糊不清,为测得这个参数,仅将额定功率为1 200 W的空调接入电路,正常工作1 min电能表转盘转了60转,计算可知该参数为 r/(kW·h)。
第8题图
9.[2024南充]作为传统燃油汽车燃料的汽油和柴油是 (选填“可再生”或“不可再生”)能源,为了减少燃油汽车对环境的污染,我国大力发展新能源汽车。如今,我国电动汽车的多项技术已领跑世界,某型号的国产电动汽车的电池容量为200 A·h,额定电压为400 V,充满电后,它储存了 kW·h的能量。
10.[2024临沂]闭合如图甲所示电路的开关,将滑动变阻器的滑片由最右端移到最左端的过程中,电压表与电流表的示数变化的图像如图乙所示。则定值电阻R0的阻值为 Ω,电源电压为 V。
第10题图
11.[2024凉山州]如图所示的电路中R1∶R2=1∶2,当开关S闭合,甲、乙两表均为电压表时,两电压表示数之比为 ;当开关S断开,甲、乙两表均为电流表时,两电流表示数之比为 。
第11题图
12.[2024齐齐哈尔]如图甲所示的电路,电源电压为12 V且保持不变,R2为阻值未知的定值电阻,图乙是小灯泡L和定值电阻R1的电流随它们两端电压变化的图像。当同时闭合开关S1、S2和S3时,小灯泡L的实际功率为P,定值电阻R1的功率为P1,则P∶P1= ;当闭合开关S1、断开开关S2和S3时,小灯泡的实际功率为0.6 W,此时灯丝电阻为R,则R∶R2= 。
第12题图
三、简答题
13.小明的爸爸给手机匹配了一个“超级快充”充电器,发现给电量已耗尽的同一手机充满电时,“超级快充”充电器比原有普通充电器快很多。小明将“超级快充”充电器与原有普通充电器进行对比研究,发现普通充电器上的参数中标有“输出5 V 3 A”的字样,而“超级快充”充电器上的参数中则标有“输出11 V 6 A”的字样,请你应用所学的电学知识帮助小明分析,为什么给电量已耗尽的同一手机充满电,“超级快充”充电器比普通充电器充电更快?
14.[2024贵阳南明区一模]如图所示电路,电源电压为9 V且保持不变,R1、R2是定值电阻,R2=10 Ω。当开关S闭合时,电压表示数为3 V。求:
第14题图
(1)R2两端的电压U2。
(2)通过R2的电流I。
(3)R1消耗的电功率P1。
15.[2024湖南]小明给爷爷房间设计了一个夜灯工作的电路模型,如图所示。电源电压恒为6 V,地灯L1标有“6 V 3 W”的字样,床灯L2标有“6 V 6 W”的字样。
第15题图
(1)闭合开关S1,断开开关S2,灯 发光。
(2)求灯L2正常工作时的电阻R2。
(3)闭合开关S1、S2,求整个电路工作1 min消耗的电能。
1.[2024陕西]中药煎煮方式分为“文火”和“武火”,小明受此启发,用手动开关S1、温控开关S2、水量开关S3、加热电阻R1和限流电阻R2(R1、R2阻值不随温度变化),设计了煎药壶电路,其中S1为总开关,电源电压为220 V。闭合开关S1,能实现如表所示的功能,下列关于此电路的分析正确的是 ( )
温度t/℃
温控开关S2
壶内水量V/L
水量开关S3
R1的功率P/W
煎煮方式
<60
闭合
>0.2
闭合
800
武火
≥60
断开
>0.2
闭合
800
武火
≥60
断开
≤0.2
断开
100
文火
A.温控开关S2与水量开关S3是串联的
B.加热电阻R1的阻值是484 Ω
C.若壶内水量小于0.2 L,煎药壶工作时无法进行“武火”加热
D.若限流电阻R2断路,煎药壶工作时只能进行“武火”加热
2.[2024苏州改编](多项选择)图甲中,电源电压为12 V、电流表(0~0.6 A)、电压表(0~15 V)、滑动变阻器标有“?Ω 1 A”字样,虚线框内是一个定值电阻或是一个小灯泡(6 V 0.5 A),闭合开关,在元件安全的情况下,使滑片P移动范围最大,得到滑动变阻器的I-U图像如图乙。则下列说法正确的是 ( )
第2题图
A.虚线框内是小灯泡
B.电路的最大功率为6 W
C.虚线框内元件和滑动变阻器的功率相等时,滑动变阻器的阻值为10 Ω
D.滑动变阻器最大阻值为20 Ω
3.[2024长沙]小明制作了一款可调亮度的小台灯,电路如图所示。电源电压保持不变,灯泡的电阻为10 Ω,不考虑温度对灯丝电阻的影响,滑动变阻器标有“20 Ω 1 A”的字样。
第3题图
(1)闭合开关后,移动滑片使R的阻值变 时,通过灯泡的电流变大,灯泡变亮。
(2)当滑动变阻器R接入电路的阻值最大时,通过灯泡的电流为0.15 A,此时灯泡两端的电压为 V。若灯泡两端允许的最大电压为2.5 V,为保证电路安全,滑动变阻器接入电路的最小阻值为 Ω。
答案精析
【情境夯基础】
1.A 2.B 3.D
4.C 【解析】A.当通过灯泡L的电流为0.2 A时,由图像知,电压U=1.2 V,工作1 min消耗的电能W=UIt=1.2 V×0.2 A×60 s=14.4 J,故错误;B.当通过灯泡L的电流为0.3 A时,由图像知,灯泡两端的电压U'<2.4 V,其电功率P=U'I'<2.4 V×0.3 A=0.72 W,故错误;C.将两个完全相同的灯泡L并联在3.6 V的电源两端,每个灯泡两端的电压为3.6 V,由图像知,通过每个灯泡的电流为0.4 A,则干路电流为0.8 A,电路的总功率P'=U″I″=3.6 V×0.8 A=2.88 W,故正确;D.将灯泡L和6 Ω的定值电阻串联在6 V的电源两端,当电流为0.4 A时,灯泡两端的电压为3.6 V,电阻两端的电压UR=IRR=0.4 A×6 Ω=2.4 V,两者的电压之和为2.4 V+3.6 V=6 V,恰好符合电源电压6 V,此时灯泡的电阻RL===9 Ω,电路的总电阻R总=R+RL=15 Ω,故错误。
5.AD
6.CD 【解析】A.由图可知,灯泡和滑动变阻器R串联,当滑片从a端向b端移动时,滑动变阻器连入电路中的电阻减小,电流增大,电压表V2的示数减小,V1的示数增大,所以Ⅰ是灯泡的I-U关系图像,故错误;B.当滑片在a点时,滑动变阻器R全部接入电路,此时灯泡的功率最小,由图乙可知,灯泡两端电压为1 V,电流为0.2 A,最小功率PL=UI=1 V×0.2 A=0.2 W,故错误;C.当滑片在a点时,滑动变阻器全部接入电路,由图乙可知,滑动变阻器R两端的电压为5 V,电流为0.2 A,则R===25 Ω,故正确;D.当滑片移到b端时,滑动变阻器阻值为零,此时电路中的功率最大,电路中电压、电流为6 V、0.6 A,最大功率P=UbIb=6 V×0.6 A=3.6 W,故正确。
7.12 6
8.4 400 3 000
9.不可再生 80
10.3 1.5 【解析】由电路图可知,两电阻串联接入电路,电压表测量滑动变阻器两端电压,电流表测量通过电路的电流,由图像可知,当电路中的电流I1=0.1 A,电压表示数为1.2 V时,由串联电路的电压特点和欧姆定律可得,电源电压U=I1R0+UR=0.1 A×R0+1.2 V①,滑动变阻器接入电路的电阻为0时,电压表示数为零,由图像可知,这时电路中的电流I2=0.5 A,由欧姆定律可得,电源电压U=I2R0=0.5 A×R0②,联立①②解得R0=3 Ω,U=1.5 V。
11.3∶2 1∶3
12.4∶3 1∶5 【解析】当同时闭合开关S1、S2和S3时,R1与灯泡并联,电源电压为12 V且保持不变,根据图像知,通过灯泡的电流为0.8 A,通过R1的电流为0.6 A,根据P=UI可知,电压相同时,电功率之比等于电流之比,则P∶P1=I∶I1=0.8 A∶0.6 A=4∶3;当闭合开关S1、断开开关S2和S3时,R2与灯泡串联,灯泡的实际功率为0.6 W,根据图像知,灯泡两端的电压为2 V,电流为0.3 A时,电功率正好0.6 W,当电路中的电流为0.3 A时,电阻R2两端的电压U2=U-UL=12 V-2 V=10 V,根据串联电路的特点和欧姆定律知,串联电路中用电器两端电压之比等于电阻之比,则R∶R2=UL∶U2=2 V∶10 V=1∶5。
13.答:由P=UI可知,普通充电器充电时的功率P普=U普I普=5 V×3 A=15 W,“超级快充”充电器充电时的功率P超=U超I超=11 V×6 A=66 W,根据公式W=Pt可知,在手机存储的电能相等时,充电功率越大,充电时间越短,因此给电量已耗尽的同一手机充满电,“超级快充”充电器比普通充电器充电更快。
14.解:由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)因为R1与R2串联,所以R2两端的电压
U2=U-U1=9 V-3 V=6 V
(2)通过R2的电流
I===0.6 A
(3)由串联电路的电流特点可知,通过两电阻的电流均为0.6 A,电阻R1消耗的电功率
P1=U1I=3 V×0.6 A=1.8 W
15.解:(1)L1
(2)灯L2的额定电压为6 V,额定功率为6 W,由P=得,灯L2正常工作时的电阻
R2===6 Ω
(3)闭合开关S1、S2,灯L1、L2并联,则灯两端的电压等于其额定电压,实际功率等于其额定功率,即灯L1的实际功率P1=P额1=3 W,灯L2的实际功率P2=P额2=6 W,整个电路工作1 min消耗的电能
W=W1+W2=P1t+P2t=3 W×1×60 s+6 W×1×60 s=540 J
【情境提思维】
1.D 【解析】根据电路中只有两个电阻,而R1的功率可以改变,说明电路中的电流改变,则两个电阻必须串联,武火时,限流电阻被短路,当温控开关和水量开关同时断开时,两个电阻串联,处于文火状态,而只有温控开关断开时,限流电阻仍是短路,故温控开关和水量开关并联与限流电阻R2并联,若壶内水量小于0.2 L,但温度低于60度,温控开关将限流电阻短路,仍是武火加热,故A、C错误;武火时,限流电阻被短路,只有R1工作,R1的功率是800 W;其电阻R1===60.5 Ω,故B错误;若限流电阻R2断路,当温度开关和水量开关中任意一个闭合,是武火加热,如果温度开关和水量开关都断开,则电路断路,不能加热,故D正确。
2.CD 【解析】由电路图可知,定值电阻或小灯泡与滑动变阻器串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量滑动变阻器两端的电压。由图乙可知,滑动变阻器的I-U关系为一次函数关系,则虚线框内的元件阻值为一定值,由于小灯泡的电阻随温度的变化而变化,不是一个定值,所以虚线框内是定值电阻,不是小灯泡,故A错误;由于电压表最大量程大于电源电压,故滑动变阻器的滑片可以移动到最大阻值处,由图乙可知,滑动变阻器两端的最大电压Umax=8 V,通过电路的最小电流Imin=0.4 A,则滑动变阻器的最大阻值Rmax=== 20 Ω,故D正确;此时定值电阻两端的电压UR=U-Umax=12 V-8 V=4 V,定值电阻的阻值R===10 Ω,当滑动变阻器两端的电压最小时,电路中的电流最大,此时定值电阻两端的电压UR'=U-Umin=12 V-6 V=6 V,电路中的最大电流Imax=IR'===0.6 A,则电路的最大功率Pmax=UImax=12 V×0.6 A=7.2 W,故B错误;串联电路各处电流相等,当PR=P滑时,由P=UI=I2R可知,定值电阻与滑动变阻器两端的电压相等,根据串联电路的分压原理可知,滑动变阻器接入电路的阻值与定值电阻的阻值相等,为10 Ω,故C正确。
3.(1)小 (2)1.5 8
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