内容正文:
第十四章成果展示 电功率
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(每题3分,共30分)
1.下列电流做功的过程中,电能主要转化为机械能的是( A )
A.电风扇吹风 B.电灯发光
C.电饭锅煮饭 D.电解水制氧
2.下列属于防止电流热效应产生危害的实例是( B )
A.家里使用电热水壶烧水
B.利用电视机后盖的小孔散热
C.家里使用电饭锅煮饭
D.小佳妈妈使用电熨斗熨衣服
3.如图所示,A、B是由同种材料制成的导体,二者长度相等,但A比B的横截面积大,当开关闭合后,在相同时间内,下列说法正确的是( D )
第3题图
A.导体A、B的电阻RA>RB
B.通过导体A、B的电流IA>IB
C.导体A、B两端的电压UA=UB
D.电流通过导体A、B所做的功WA<WB
解析:导体A、B是同种材料、长度相等,由题图可知,导体A的横截面积大于导体B的横截面积,根据影响导体电阻大小的因素可知,导体A的电阻RA小于导体B电阻RB,即RA<RB,故A错误;由题图可知,导体A、B串联接入电路,根据串联电路电流规律可知,通过导体A的电流等于通过导体B的电流,即IA=IB,故B错误;根据U=IR可知,导体A两端的电压UA=IARA,导体B两端的电压UB=IBRB,由于IA=IB,RA<RB,所以UA<UB,故C错误;根据W=UIt可知,电流通过导体A所做的功WA=UAIAtA,电流通过导体B所做的功WB=UBIBtB,由于UA<UB,IA=IB,tA=tB,所以WA<WB,故D正确。
4.在“探究通电导体产生的热量跟哪些因素有关”的实验中,发现电路中的电阻丝温度升高而导线温度没有明显变化,这是因为二者的( A )
A.电阻不同 B.电流不同
C.密度不同 D.通电时间不同
5.下列常见的家用电器中,额定功率最接近1 000 W的是( A )
A.电饭锅 B.台灯
C.电风扇 D.电视机
解析:电饭锅的功率约为1 000 W,故A符合题意;台灯的额定功率远小于电饭锅的额定功率,约为20 W,故B不符合题意;电风扇的额定功率比台灯大,约为60 W,故C不符合题意;电视机的额定功率比电风扇大,约为150 W,故D不符合题意。
6.灯泡L1、L2上分别标有“220 V 100 W”“220 V 40 W”的字样,将它们接入220 V的电路中,则( A )
A.L1、L2并联时,L1比L2亮
B.L1、L2并联时,亮度相同
C.L1、L2串联时,L1比L2亮
D.L1、L2串联时,亮度相同
7.如图所示,闭合开关S,向右调节滑动变阻器的滑片P,忽略温度对灯丝电阻的影响,下列说法正确的是( D )
第7题图
A.电压表示数变大,电压表与电流表示数的比值不变
B.电流表示数变小,电压表与电流表示数的比值变大
C.小灯泡亮度变亮,电路总电阻变大
D.小灯泡亮度变暗,电路总功率变小
8.智能手机耗电达到一定量时,会自动提示用户采用“省电模式”,在这种模式下,可延长电池的供电时间,原因是( B )
A.增大了电池的输出电压
B.减小了电池的输出电流
C.减小了电子线路的电阻
D.增大了电池的输出功率
9.如图甲所示的电路,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器R2的滑片P由最右端移到最左端,得到两电表示数的U-I图象如图乙所示。下列有关说法正确的是( C )
第9题图
A.电源电压为4 V
B.R1的阻值为30 Ω
C.滑动变阻器R2的最大阻值为20 Ω
D.电路总功率最大值为1.2 W
10.如图甲所示电路,电源电压保持不变,电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~15 V,滑动变阻器R1的阻值变化范围为0~20 Ω,R2为定值电阻。闭合开关S,滑片P在某两点间移动时电流表示数与电压表示数的变化关系图象如图乙所示。在保证电路安全的情况下,下列说法正确的是( B )
第10题图
①电源电压为8 V
②R2的阻值为5 Ω
③电路中电压表的示数变化范围为6~8 V
④电路的总电功率的变化范围是3.24~5.4 W
A.②③ B.②④
C.①③ D.①④
解析:由图甲可知,闭合开关,两电阻串联接入电路,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测通过电路的电流,串联电路总电压等于各部分电压之和,根据欧姆定律结合图乙中的数据可得电源电压U=U滑+U定=U滑+I0R2=7.1 V+0.38 A×R2=7 V+0.4 A×R2,解方程可得:R2=5 Ω,U=9 V,故①错误,②正确;电流表的量程为0~0.6 A,故电路电流最大为0.6 A,根据欧姆定律可知R2两端的电压U2=IR2=0.6 A×5 Ω=3 V,根据串联电路的电压特点可知电压表的示数U1=U-U2=9 V-3 V=6 V;滑动变阻器接入电路的阻值最大时,根据欧姆定律可知电路电流I′===0.36 A,根据欧姆定律可知电压表示数UV=I′R1=0.36 A×20 Ω=7.2 V,电路中电压表的示数变化范围为6~7.2 V,故③错误;根据P=UI可知电路最大功率P=UI=9 V×0.6 A=5.4 W,最小功率P′=UI′=9 V×0.36 A=3.24 W,电路的总电功率的变化范围是3.24~5.4 W,故④正确。
二、填空题(每空2分,共26分)
11.如图所示是小鹏家的电能表,他家同时工作的用电器的总功率不能超过 4 400 W。电能表的转盘转得越快,说明电路总功率越 大 。将电热水器单独接入电路,正常工作3 min,电能表的转盘转150 r,电热水器的功率为 2 000 W。
第11题图
12.在如图甲所示的电路中,灯泡L1标有“6 V 3 W”字样,灯泡L2标有“6 V 6 W”字样,两灯泡的U-I图象如图乙所示。在a、b间接入电源,为保证两灯均不损坏,则允许接入的最大电源电压为 8 V,此时电压表V2的示数为 6 V。
第12题图
13.将家中普通照明灯全部更换成LED灯(发光效率高),实质是通过减小家中电灯的 电功率 来减少电能的消耗。电水壶是利用电流的 热 效应工作的。
14.某品牌电热水壶有“加热”和“保温”两个挡位,其内部简化电路如图所示,R1=160 Ω,R2=40 Ω,当S1闭合,S2断开时,电热水壶处于 保温 挡;加热挡的电功率为 1 512.5 W。
第14题图
15.有一个小电动机,其外壳上标有“3 V 1.5 W”的字样,经检测,其电阻为1 Ω,则该小电动机正常工作100 s,消耗的电能为 150 J,产生的热量为 25 J。
16.如图所示是“探究通电导体产生的热量与 电阻 大小的关系”的实验装置。电源电压为4.5 V且保持不变,将滑动变阻器滑片移至最右端,在1 min内电流通过10 Ω电阻丝产生的热量为 54 J。
第16题图
三、实验探究题(共22分)
17.(10分)小明准备测定小灯泡的电功率,被测小灯泡的额定电压为2.5 V,电阻约为10 Ω。实验室有如下器材:电源(电压为6 V),电流表(0~0.6 A、0~3 A),电压表(0~3 V、0~15 V),开关,导线若干;滑动变阻器两个:R1(10 Ω 、0.5 A),R2(20 Ω、 0.5 A)。
第17题图
(1)如图甲所示是小明连接的实物电路,图中有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线。
答案:如图所示。
(2)正确连接电路后闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,则电路的故障可能是 B (选填字母)。
A.小灯泡短路
B.小灯泡断路
C.滑动变阻器短路
D.滑动变阻器断路
(3)电路故障排除后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,电流表指针位置如图乙所示,则此时通过小灯泡的电流是 0.14 A。
(4)为了满足测量要求,实验电路应该选用滑动变阻器 R2 (选填“R1”或“R2”)。
(5)小明根据记录的多组数据,画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图象(如图丙所示),则小灯泡的额定功率为 0.625 W。
18.(12分)如图甲、乙所示是“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验装置,其中,两个透明容器中都有一段电阻丝,密封着等量的空气。
第18题图
(1)该实验方案是通过U形管中液面的 高度差 来反映电流产生热量的多少,这里应用的物理方法是 转换法 。
(2)实验装置甲是探究电流产生的热量与 电阻 大小的关系,实验装置乙是探究电流产生的热量与 电流 大小的关系。
(3)实验中,甲装置通电一会后,发现右边U形管中的液面上升较快,这一实验现象表明,在电流、通电时间相同时,电阻越大,电阻产生的热量 越多 。
(4)实验装置乙通电一段时间后, 左边 (选填“左边”或“右边”)的U形管的液面上升得高一些。
四、计算题(共22分)
19.(10分)如图所示的电路中,小灯泡L标有“6 V 3.6 W”字样。闭合开关S,小灯泡正常发光,电流表示数为0.3 A。设灯丝电阻不变,求:
第19题图
(1)小灯泡的额定电流;
(2)定值电阻R的阻值;
(3)电路消耗的总功率。
解:(1)由题意可知,小灯泡L标有“6 V 3.6 W”字样,则其额定电流
I额===0.6 A。
(2)由题意可知,当开关闭合时,R与L并联,电流表测R所在支路的电流。小灯泡正常发光,即电源电压为6 V。电流表示数为0.3 A,即通过R的电流为0.3 A,则定值电阻R的阻值
R===20 Ω。
(3)开关闭合时,电路中总电流
I总=IL+IR=0.6 A+0.3 A=0.9 A,
电路消耗的总功率
P=UI=6 V×0.9 A=5.4 W。
20.(12分)如图甲所示的空气炸锅是利用其内部的加热电阻来加热空气,然后用风扇将热空气吹到锅内,借助食物本身的油脂进行煎炸,主要技术参数如图乙所示,内部电路简化为图丙所示。若将0.5 kg、20 ℃薯条炸熟,需要5 min。正常工作时,加热电阻R的阻值为40 Ω。求:
第20题图
(1)正常工作时,空气炸锅的总电流;
(2)正常工作时,通过电阻R的电流;
(3)这一过程中,电流通过电阻丝产生的热量。
解:(1)由P=UI得,正常工作时,空气炸锅的总电流
I总===6 A。
(2)由图丙得,正常工作时,电动机和电阻并联,电阻两端的电压
UR=U=220 V,
通过电阻R的电流
I===5.5 A。
(3)这一过程中,电流通过电阻丝产生的热量
Q=I2Rt=(5.5 A)2×40 Ω×5×60 s=3.63×105 J。
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