内容正文:
专题(五) 电能与电功率
期末复习专题
01
分类突破
02
综合提升
目
录
1. (2024·马鞍山花山校级期末)小铭同学家中的充电宝容量为4×104mA·h,充电电压为5V。他关闭家中其他用电器给此充电宝进行充电,充电前充电宝剩余电量为0,家里电能表如图所示,现在给此充电宝充满电,电能表的转盘将转过 600 圈。
600
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考向一 电能表与电功
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2. 如图所示,手电筒中的电流为0.1A,电源为三节新干电池,则该手电筒中的小灯泡工作1min消耗的电能约为( A )
A. 27J B. 81J C. 135J D. 972J
A
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考向二 电功率
3. 如图所示为一标有“3V 15mA”字样的无线光电鼠标,它主要由插在电脑USB接口上的接收器和操控电脑的鼠标两部分组成。则鼠标正常工作时的电功率为 0.045 W,鼠标待机时是通过减少 电功率 (选填“电功率”或“电阻”)来达到省电的目的。
0.045
电功率
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4. 如图所示,L1标有“6V 3W”字样,L2标有“3V 3W”字样,闭合开关S后,两灯均发光,此时两电压表示数之比U1∶U2= 5∶1 ;若两灯并联后接入电压为3V的电路中,则L1、L2两灯的实际电功率之比P1∶P2= 1∶4 。(忽略温度对灯丝电阻的影响)
5∶1
1∶4
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5. 两个完全相同的电阻R1和R2分别以并联和串联两种方式,接入电源电压分别为U和2U的电路中,如图所示。以下说法正确的是( D )
A. 甲、乙两图中通过R1的电流之比为2∶1
B. 甲、乙两图中R1两端电压之比为1∶2
C. 甲、乙两图等效电阻之比为1∶2
D. 甲、乙两图的总功率之比为1∶1
D
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6. (2025·淮北相山校级模拟)如图所示电路中,电源电压保持不变。当开关S闭合,在滑动变阻器的滑片P向右端移动的过程中( B )
A. 电流表的示数变小,电压表的示数变大,灯L的电功率变小
B. 电流表的示数变大,电压表的示数变小,灯L的电功率变大
C. 电流表和电压表的示数都变大,灯L的电功率变大
D. 电流表和电压表的示数都变小,灯L的电功率变小
第6题
B
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7. (2024·乐山)如图所示的电路中,电阻R1=10Ω。闭合开关S,电流表A2示数为1A。
(1) 求电源电压。
解:(1) 闭合开关S,R1与RP并联,此时电源电压等于R1两端的电压,通过R1的电流I1=1A,由欧姆定律可得,电源电压U=I1R1=1A×10Ω=10V
第7题
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(2) 当滑片P位于滑动变阻器RP中点时,电流表A1示数为1.2A,求此时滑动变阻器RP接入电路的阻值。
解:(2) A1测量干路电流I,此时流过滑动变阻器RP的电流IP=I-I1=1.2A-1A=0.2A,滑动变阻器RP两端电压等于电源电压,由欧姆定律可得,RP接入电路的阻值RP= =50Ω
第7题
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(3) 当滑片P位于滑动变阻器RP最右端时,求整个电路的电功率。
解:(3) 当滑片P位于RP的最右端时,RP接入电路的阻值RP'=2RP=2×50Ω=100Ω,此时流过RP的电流IP'==0.1A,此时电路的总电流I'=IP'+I1=0.1A+1A=1.1A,整个电路的电功率P=UI'=10V×1.1A=11W
第7题
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考向三 测量小灯泡的电功率
8. (2024·牡丹江)小江发现家里不同房间的灯亮度不同,猜想可能是与灯泡的电功率有关。他找来若干节干电池、开关、滑动变阻器、电流表、电压表、若干同一规格的导线,测量额定电压为2.5V小灯泡的功率。
(1) 小江选择两节干电池进行实验,连接的实物电路如图甲所示,请在图乙框内画出对应的电路图。
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(2) 闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2V,读出电流表示数,将数据记入表格。继续移动滑片,即使将滑片移动到阻值最小的位置,小灯泡两端电压也无法达到2.5V,解决的办法是 再串联一节干电池 。
(3) 问题解决后,移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端电压达到2.5V。如图丙所示,此时电流表的示数为 0.3 A,小灯泡的额定功率为 0.75 W。
再串联一节干电池
0.3
0.75
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(4) 继续移动滑动变阻器的滑片,使小灯泡两端电压为2.9V,读出电流表示数,将数据记入表格。如表所示,小江设计的表格不足之处是 测量的物理量没有单位 。
实验
次序 小灯泡两
端电压U 通过小灯泡
的电流I 小灯泡的
电功率P 发光
情况
1 2 0.26 0.52 较暗
2 2.5 正常发光
3 2.9 0.32 0.93 较亮
(5) 实验表明小灯泡的亮度由 实际功率 决定。
测量的物理量没有单位
实际功率
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考向四 焦耳定律
9. (2024·合肥校级三模)如图是由10根导电墨线并列压在绝缘薄膜制成的电热膜,已知每根导电墨线的电阻为550Ω。电热膜正常工作1min产生热量为 52800 J(金属导线电阻忽略不计)。
52800
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10. 为了探究电流产生的热量跟什么因素有关,某同学设计了如图所示的装置。两段阻值不同的电阻丝(R1<R2)密封在两个完全相同的烧瓶中,并通过短玻璃管与相同的气球相连。下列说法正确的是( C )
A. 该实验只用到“转换法”
B. 图中通过R1的电流大于通过R2的电流
C. 相同时间内,B气球比A气球的膨胀程度大
D. 该装置可探究电流产生的热量与电流大小的关系
C
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11. 将阻值为R的电阻丝接入电压为U的电路中,通电10min,电流产生的热量为Q。将阻值为2R的电阻丝接入电压为2U的电路中,通电5min,电流产生的热量为( B )
A. 2Q B. Q C. D.
B
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12. 如图是某品牌电池的铭牌的部分内容,它充满电后的电能供给额定功率为9W的节能灯正常工作,可工作的时间为 1600 s。
1600
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13. 如图所示为小明家使用的一款火锅工作电路的原理图。它有高温、中温、低温三个加热挡位,旋钮开关可以分别置于“0和1”“1和2”“2和3”或“3和4”接线柱。当旋钮开关置于 3和4 接线柱时,火锅处于高温挡;当旋钮开关置于“1和2”接线柱时,火锅处于 低温 挡。
3和4
低温
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14. 如图甲所示电路中,R为定值电阻,R1为滑动变阻器。图乙是该滑动变阻器滑片从一端移至另一端过程中变阻器的电功率与其电阻的关系图像。滑片从最右端向左滑动的过程中,电压表示数 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”),整个电路电功率变化了 2.4 W。
变大
2.4
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15. (2023·徐州)灯泡中有电流时,灯泡发光。关于这个过程中的能量转化,下列说法正确的是( C )
A. 灯泡消耗的电能全部转化成了光能
B. 因为消耗电能,所以流过灯泡后的电流变小
C. 电流做了多少功,电路中就消耗了多少电能
D. 光能最终消失了,没有转化成其他形式的能
C
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16. 把标有“8V 16W”的白炽灯L1和“12V 36W”的白炽灯L2串联后接在电源两端,其中只有一只灯泡正常发光(假设灯丝电阻不变),则下列判断正确的是( B )
A. 电路中电流为3A
B. 电源电压为16V
C. 能正常工作的是灯L2
D. 灯L2的实际功率小于灯L1的实际功率
B
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17. (2024·南通)图甲是灯泡L的I-U图像,灯泡的额定电压为 2.5V。将灯泡L接入图乙电路,已知电阻 R0的阻值为 5Ω,电流表量程为0~0.6A,电源电压可调。在电路安全工作的前提下,下列判断正确的是(提示:可在图甲中作出电阻R0的I-U图像)( D )
A. 两条支路中的电流不可能相同
B. 灯泡实际功率总比电阻功率大
C. 电路总功率最大可达到1.5W
D. 电源可调的最大电压为1.8V
D
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18. (2025·合肥庐阳期中)如图所示的电路,电源电压为U且保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,电路中的电流I以及三个电阻两端电压U1、U0和U2都发生变化,变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU0、ΔU2表示。下列分析判断正确的是( B )
A. ΔU0>ΔU1+ΔU2
B. R2=
C. 电压表示数变小
D. R1的电功率变大
第18题
B
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19. (2025·安徽期末)如图所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置,两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。
(1) 连接好电路后闭合开关,通电一段时间,观察到右侧液面高于左侧液面,如图甲所示,表明在电流和通电时间相同的情况下, 电阻 越大,产生的热量越多。
(2) 图乙中R3与R2并联,目的是探究在电阻和通电时间相同的情况下,电流通过导体时产生的热量与 电流 的关系。
电阻
电流
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20. 小明做“测定小灯泡电功率”的实验,小灯泡上标有“2.5W”字样,滑动变阻器规格为“20Ω 2A”,电源为电压可调的学生电源,其他实验器材齐全且完好。
(1) 小明连接的实物图如图(a)所示,闭合开关,发现灯 不亮 (选填“亮”或“不亮”),电流表 无 (选填“有”或“无”)示数。
不亮
无
(2) 经检查发现接错了一根导线。请你在这根导线上画“ ”并补画出正确连接的那根导线。
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(3) 电路连接正确后,小明选用“6V”挡电源电压,将滑片调到最大阻值处,闭合开关。某次实验时,发现小灯泡发光较亮,电压表、电流表的示数分别如图(b)(c)所示,此时电路中的电流为 0.32 A,小灯泡的实际功率 大于 (选填“大于”“小于”或“等于”)额定功率。
0.32
大于
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(4) 小明进行多次实验,测量的数据如下表所示,小灯泡L正常发光时的电功率为 0.75 W。老师发现表格中第 1 次数据是编造的。
实验次序 1 2 3 4 5 6
电压U/V 1.0 1.3 1.7 2.1 2.5 2.8
电流I/A 0.22 0.24 0.26 0.28 0.30
(5) 根据表格中的数据推测:当小灯泡两端电压为1.25V时,小灯泡的实际功率最有可能的是 C 。
A. 0.05W B. 0.22W
C. 0.29W D. 0.28W
0.75
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(6) 小红利用小明的实验器材,将电源电压调为3V不变,增加了一个阻值为10Ω的定值电阻R1和电阻箱R2来测量小灯泡的额定功率。如图(d)甲、乙是她设计的两种不同方案的电路图。则以下判断正确的是 D 。
A. 两种方案都能
B. 两种方案都不能
C. 甲方案能,乙方案不能
D. 甲方案不能,乙方案能
D
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21. (2024·遂宁)某电热水壶的额定电压为220V,额定加热功率为1000W,电热丝R在电路中的位置如图所示。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(1) 正常工作时,求电热丝的电阻R。
解:(1) 由题意可知,电热水壶的额定电压为220V,额定加热功率为1000W,则正常工作时,电热丝的电阻R= =48.4Ω
第21题
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(2) 用该电热水壶把质量为1kg的水从20℃加热至100℃,求水吸收的热量。
解:(2) 水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃-20℃)=3.36×105J
第21题
(3) 在第(2)问中,电热水壶正常工作,若电热丝产生热量的80%被水吸收,则该过程需要多少秒?
解:(3) 由η==420s
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22. (2025·合肥庐阳校级一模)寒假期间,小明在爷爷家发现一闲置的旧电炉(如图甲),铭牌上标有“220V 484W”字样,电炉只有一根电阻丝。为检测电炉能否工作,将其单独接入家庭电路中,观察到表盘如图乙的电能表的指示灯在60s内闪烁了8次,忽略温度对电阻的影响。
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(1) 求电炉电阻丝的阻值。
解:(1) 由P=UI可知,电炉的额定电流I===2.2A;电炉电阻丝的阻值R===100Ω
(2) 求检测时电炉的实际功率。
解:(2) 1200imp/(kW·h)表示电路中用电器每消耗1kW·h电能,电能表的指示灯闪烁1200次,指示灯闪烁8次,电炉消耗的电能W= kW·h= kW·h=2.4×104J,检测时电炉的实际功率P实= = =400W
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(3) 小明利用这根电阻丝为爷爷制作一个可调温的发热坐垫。他拆下整根电阻丝并分成两段,将其中一段制作为阻值可调的电阻丝(可看成滑动变阻器);将两段均可发热的电阻丝接入电源电压恒为10V的电路中,在通过电阻丝的电流不超过其额定电流的情况下,坐垫的最大功率为27W。求发热坐垫在最小功率状态下工作10s产生的热量。
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解:(3) 电阻丝分成两段后,每一段电阻丝通过的电流不能超过其额定电流,若两段电阻丝串联接入电路,由P=UI可知,电路中的电流I'===2.7A>2.2A,所以两段电阻丝不是串联接入电路,而应该是并联接入电路中,则其中一段电阻丝的最大电功率P1=U'I=10V×2.2A=22W,则另一段电阻丝的电功率P2=P'-P1=27W-22W=5W,另一段电阻丝的阻值R2===20Ω,则可调电阻丝的最大阻值R1=R-R2=100Ω-20Ω=80Ω,当可调电阻丝接入电路中的阻值最大为80Ω时,R1的最小电功率P1'===1.25W,则发热坐垫最小功率P小=P1'+P2=1.25W+5W=6.25W,发热坐垫在最小功率状态下工作10s产生的热量Q=W'=P小t'=6.25W×10s=62.5J
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