内容正文:
二、电功率
目录
【A 夯基础】 1
一、电功率的单位及有关概念辨析 1
二、铭牌的意义;常见用电器电功率的估算 2
三、电功率的简单计算、应用 4
四、不用铭牌用电器的应用 5
五、电功率在串、并联电路中的应用 7
六、电功率的综合应用 10
七、测量小灯泡的电功率实验(选择题) 13
八、图像题 15
九、计算题 18
十、实验题 22
【B 提能力】 30
【C 链中考】 45
一、电功率的单位及有关概念辨析
1.在国际单位制中,电功率的单位是( )
A.安培 B.伏特 C.瓦特 D.焦耳
【答案】C
【详解】焦耳是功的单位,安培(A)是电流的单位,伏特(V)是电压的单位,电功率的基本单位是瓦特。
故选C。
2.电功率是表示 的物理量,用字母 表示,定义为 ,公式 .电功率的国际单位是 ,常用单位还有 .
【答案】 电流做功快慢 P 电流所做的功与所用时间之比 P= W kW
【详解】[1][2]电功率是表示电流做功快慢的物理量,符号P,
[3][4]电流所做的功与所用时间之比叫做电功率,因此电功率的定义式为P=;
[5][6] 电功率的国际单位为W,常用的单位还有kW.
3.关于电功、电能、电功率,下列说法正确的是( )
A.用电器消耗电能越快,电功率越大
B.家用电器每消耗1度电,产生的热量就是3.6×106J
C.用电器将电能转化为其他形式的能越多,电功率越大
D.通过导体的电流越大,电流做的功就越多
【答案】A
【详解】A.在物理学中,用电功率表示电流做功的快慢,故用电器消耗电能越快,电功率越大,故A正确;
B.用电器消耗1度电即3.6×106J,若是纯电阻电路,产生的热量等于3.6×106J,若是非纯电阻电路产生的热量小于3.6×106J,故B错误;
C.由可知,在相同时间内,用电器将电能转化为其他形式的能越多,电功率越大,故C错误;
D.由知道,在电压和通电时间一定时,通过导体的电流越大,电流做的功就越多,故D错误。
故选A。
二、铭牌的意义;常见用电器电功率的估算
4.节能灯铭牌上的“9W”表示( )
A.节能灯的额定电压 B.节能灯的实际电压
C.节能灯的额定功率 D.节能灯的实际功率
【答案】C
【详解】节能灯铭牌上的“9W”表示正常工作状态下,节能灯的功率,即为额定功率。
故选C。
5.一只标有“220V25W”的灯泡,其中“220V”表示该灯的 .“25W”表示该灯的 .
【答案】 额定电压 额定功率
【详解】[1]灯泡的铭牌上标有“220V,25W”,220V是灯泡的额定电压,即正常发光所需的电压;
[2]25W是灯泡的额定功率,即正常发光时的功率.
6.“220V,100W”的灯正常发光时的电流是 A,电阻是 Ω,正常发光2h消耗电能 ;把它接在110V电路中,灯的亮度 ,此时灯消耗的电功率为 W。
【答案】 0.45 484 0.2 变暗 25
【详解】[1]灯泡正常发光时的电压U=220V,功率P=100W=0.1kW,由可得,正常发光时的电流为
[2]由可得,灯泡的电阻为
[3]由可得,灯泡每天工作2小时,消耗的电能为
[4][5]灯泡接在110V电路中,灯泡实际电压是额定电压的,由电功率公式可知,灯泡实际功率是其额定功率的,灯泡实际功率为
灯泡的亮度取决于实际功率,因此把它接在110V电路中,灯的亮度变暗。
7.下列用电器中,额定功率最接近2000W的是( )
A.节能灯 B.电视机 C.空调 D.洗衣机
【答案】C
【详解】A.节能灯的额定功率约20W,故A不符合题意;
B.电视机的额定功率约200W,故B不符合题意;
C.空调的额定功率约1200~2000W,故C符合题意;
D.洗衣机的额定功率约200W,故D不符合题意。
故选 C。
8.下列用电器正常工作时,功率约为的是( )
A.电子手表 B.台灯 C.电水壶 D.空调
【答案】B
【详解】A.电子手表工作时,电流约为3mA,功率约为P1=1.5V×3×10-3A=0.0045W
故A不符合题意;
B.台灯正常工作时,电流约为0.1A,功率约为P2=220V×0.1A=22W
接近20W,故B符合题意;
C.电水壶正常工作时,电流约为5A,功率约为P3=220V×5A=1100W
故C不符合题意;
D.空调是大功率用电器,正常工作时,电流最接近5A,功率约为P4=220V×5A=1100W
故D不符合题意。
故选B。
9.人类大脑十分神奇,大脑可以处理复杂的信息而功率只有。这个功率相当于下列哪个用电器正常工作时的电功率 。
【答案】白炽灯泡
【详解】暖手宝正常工作时的功率在400W左右;白炽灯泡正常工作时的功率在40W左右;台式电脑正常工作时的功率在200W左右;智能手表正常工作时的功率在0.1W左右,所以白炽灯泡正常工作时的功率相当于大脑处理复杂信息时的功率。
三、电功率的简单计算、应用
10.小源买了一盏LED台灯,这种台灯亮度大、耗电少且保护眼睛。这种台灯正常工作时的电流约为40mA,正常工作时的功率约为( )
A.10W B.20W C.40W D.60W
【答案】A
【详解】这种台灯正常工作时的电流约为
家庭电路电压,正常工作时的功率
与10W,故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
11.机场规定严禁携带超过的充电宝乘飞机,其中“”是 (填物理量)的单位。某同学带了一个充电宝,铭牌上写着电池容量,则充满电后,此充电宝的容量是 W·h,他 (选填“能”或“不能”)携带此充电宝上飞机。
【答案】 电能 74 能
【详解】[1]机场规定严禁携带超过的充电宝乘飞机,其中“”是功率的单位与时间单位的乘积,由可知,“”是电能(电功)的单位。
[2]充满电后,此充电宝的容量是
[3]机场规定严禁携带超过的充电宝乘飞机,此充电宝的容量74W·h,没有超过机场规定的,他能携带此充电宝上飞机。
12.两个灯泡串联在电路中,其中一盏灯正常发光,另一盏灯发光较暗,则下列说法正确的是( )
A.发光较暗的灯泡电阻大,两端电压大,电功率小
B.发光较暗的灯泡电阻小,两端电压小,电功率小
C.正常发光的灯泡两端电压大,通过的电流大,电功率大
D.正常发光的灯泡灯丝的电阻小,通过的电流大,电功率大
【答案】B
【详解】AB.两灯串联,电流相同,根据串联分压,电阻大的电压大,实际功率大,电阻小的,电阻两端的电压小,实际电功率小,故A错误,B正确;
CD.两灯串联,电流相同,故CD错误。
故选B。
13.在家庭电路调查活动中,小明观察到电能表的月初的示数为,本月底读数如图,小明本月消耗的电能为 ,小明家能同时使用的用电器的总功率不得超过 W;目前他家已有40W的灯泡5盏,70W的电视机一台,200W的洗衣机一台,2000W的电磁炉一台,他家的所有用电器 同时使用(选填“能”或“不能”)。
【答案】 205 4400 能
【详解】[1]由于电能表最后一位是小数、单位,月底示数为,本月消耗电能为
[2]由图可知,电能表平时工作允许的最大电流为20A,小明家能同时使用的用电器的最大总功率
[3]他家已有用电器的总功率为
他家已有用电器的总功率小于能同时使用的用电器的最大总功率,所以,他家的所有用电器能同时使用。
四、不用铭牌用电器的应用
14.有三只白炽灯泡分别标有“220 V 60 W”、“36 V 60 W”、“110 V 60 W”字样,若它们都在额定电压下工作,发光情况应是
A.“36 V60 W”灯泡最亮 B.“110 V60 W”灯泡最亮
C.“220 V60 W”灯泡最亮 D.三只电灯一样亮
【答案】D
【分析】灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率,额定电压下的实际功率与额定功率相等.
【详解】因为三个灯泡都在额定电压下工作,所以P实=P额=60W;
因为三个灯泡的实际电功率相等,所以三个灯泡一样亮.故选D.
15.甲、乙两个LED灯泡的参数如图所示,则下列说法中正确的是( )
A.两灯均正常发光时,甲灯消耗的电能较多
B.两灯均正常发光时,乙灯消耗的电能较多
C.两灯均正常发光时,甲灯比乙灯亮
D.两灯均正常发光时,乙灯比甲灯亮
【答案】D
【详解】由铭牌可知:甲灯的额定电压为36V,额定功率为24W;乙灯的额定电压为24V,额定功率为48W。
AB.两灯均正常发光时,由W=Pt可知,工作时间未知,故两灯消耗的电能无法判断,故AB错误;
CD.两灯均正常发光时,甲灯的实际功率是24W,乙灯的实际功率是48W,乙灯的实际功率大,乙灯亮,故D正确,C错误。
故选D。
16.如图所示,灯、分别标有“3V;0.6W”、“6V;3W”的字样。将开关S闭合,灯、均发光。下列说法正确的是( )
A.灯比灯亮
B.通过灯电流大于灯的电流
C.灯的实际功率比灯的实际功率小
D.灯两端的电压等于灯两端的电压
【答案】A
【详解】灯L1的电阻为
灯L2的电阻为
灯L1电阻大于灯L2电阻,两灯串联,电流相等,串联分压,灯L1两端的电压大于灯L2两端的电压,根据
灯L1的实际功率比灯L2的实际功率大,即灯L1比灯L2亮,故A正确,BCD错误。
故选A。
17.如图所示,两个电饭锅甲和乙,甲的额定功率为1200W,乙的额定功率为800W。在它们正常工作的情况下,下列说法正确的是( )
A.电饭煲甲消耗电能多
B.电饭煲乙消耗电能少
C.电饭煲甲将电能转化成内能转化的快
D.电饭煲乙将电能转化成内能转化的快
【答案】C
【详解】AB.根据W=Pt可知,用电器消耗电能的多少与电功率和通电时间有关,由于通电时间未知,因此无法比较消耗电能的多少,故AB错误;
CD.甲的额定功率比乙大,正常工作时,甲将电能转化为内能要快,故C正确,D错误。
故选C。
五、电功率在串、并联电路中的应用
18.如图所示,标有“3V,3W”字样、标有“3V,6W”字样,灯丝电阻不变,电源电压为3V,开关S闭合后,、电流之比为 ,、两端电压之比为 ,比 选填“更亮”或“更暗”。
【答案】 1∶1 2∶1 更亮
【详解】[1]由图可知,两灯泡串联,串联电路中电流处处相等,故和的电流之比是1∶1。
[2]灯丝电阻不变,标有“3V,3W”字样,根据可知,的电阻为
标有“3V,6W”字样,的电阻为
由可得,和的电压之比是
[3]由可知,的实际功率大于的实际功率,所以的亮度比的更亮。
19.如图所示电路中,电源电压保持不变,当开关S闭合、S1断开时,电压表示数为3V,电流表示数为0.5A,则R1的阻值为 Ω;已知R2的阻值为12Ω,当开关S、S1都闭合时,电流表的示数为 A,此时电路消耗的电功率为 W。
【答案】 6 0.75 2.25
【详解】[1]当开关S闭合、S1断开时,只有电阻R1接入电路,电压表测电源电压,电流表测电路的电流,则:
电源电压
电路中的电流
电阻R1的阻值
[2]当开关S、S1都闭合时,两电阻并联,电流表测干路的电流
通过R2的电流为
电流表的示数
[3]此时电路消耗的电功率
20.如图所示电路,电源电压不变,开关和都闭合时,电流表的示数为0.5A,断开开关后,电流表示数变化了0.3A,则当开关和都闭合时下列说法正确的是( )
A.通过和的电流之比为3:5 B.和两端电压之比为2:3
C.和的电阻之比为2:3 D.和的电功率之比为2:3
【答案】D
【详解】A.闭合开关S1和S2,两电阻并联,电流表测量干路电流。再断开S2,电流表测量R1的电流,由并联电路的特点可知,通过R1的电流不变,则电流表示数减小了0.3A,即闭合开关S1和S2时通过R2的电流为I2=0.3A,通过R1的电流为
所以闭合开关S1和S2时,通过R1和R2的电流之比为,故A错误;
B.闭合开关S1和S2,两电阻并联,根据并联电路的电压规律可知,R1与R2两端的电压相等,则R1与R2两端的电压之比为1∶1,故B错误;
C.闭合开关S1和S2,两电阻并联,R1与R2两端电压相等,通过R1与R2的电流之比为2∶3。则R1与R2的电阻之比为,故C错误;
D.闭合开关S1和S2,两电阻并联,R1与R2两端电压相等,通过R1与R2的电流之比为2∶3。则R1与R2的电功率之比为,故D正确。
故选D。
21.如图所示电路,甲、乙两灯分别标有“6V,6W”和“6V,3W”字样,电源电压恒为6V。不考虑温度对灯丝电阻的影响,下列说法正确的是( )
A.只闭合时,甲、乙两灯的实际功率之比为
B.只闭合、时,甲、乙两灯的实际功率之比为
C.只闭合、时,电路的总功率为6W
D.只闭合、时,电路的总功率为3W
【答案】B
【详解】不考虑温度对灯丝电阻的影响,则
A.只闭合时,甲、乙两灯串联,通过两灯的电流相等,根据可知,甲、乙两灯的实际功率之比为电阻之比,即
故A错误;
BD.只闭合、时,甲、乙两灯并联,甲、乙两灯的实际电压均等于额定电压6V,所以实际功率都等于额定功率,则
电路的总功率为
6W+3W=9W
故B正确,D错误;
C.只闭合、时,甲灯被短路,乙灯两端的实际电压等于额定电压6V,实际功率等于额定功率3W,即电路的总功率为3W,故C错误。
故选B。
六、电功率的综合应用
22.电源电压保持不变,开关S闭合,滑动变阻器的滑片P向左滑动,关于电路中的变化情况描述正确的是( )
A.电压表的示数变小
B.电路的总电功率变大
C.R2的电功率变大
D.电压表和电流表示数的比值变大
【答案】D
【详解】ABC.由图可知,开关S闭合,变阻器R1和电阻R2串联,电压表测量R1两端电压,电流表测量电路中的电流,滑动变阻器的滑片P向左滑动,变阻器R1的阻值变大,由串联分压可知,变阻器R1两端的电压变大,即电压表的示数变大,由电阻的串联可知电路的总阻值变大,根据可知电路中电流变小,根据P=UI可知电路中总电功率变小,R2的阻值不变,根据P=I2R可知R2的电功率变小,故ABC错误;
D.由欧姆定律可知,电压表和电流表示数的比值等于R1的阻值,R1的阻值变大,即电压表和电流表示数的比值变大,故D正确。
故选D。
23.如图所示的四个电路中,电源电压U相同,,电路消耗的总功率由大到小的顺序是( )
AI
A.甲、乙、丙、丁 B.丁、丙、乙、甲
C.丁、甲、乙、丙 D.丙、乙、甲、丁
【答案】C
【详解】两个电阻串联时,总电阻等于各分电阻之和,即总电阻越串越大,大于任何一个分电阻;并联时,总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,即总电阻越并越小,小于任何一个分电阻;所以甲、乙、丙、丁四个电路两端电压相等,电阻关系为
R丙>R乙>R甲>R丁
根据可知,四个电路的总功率关系为
P丙<P乙<P甲<P丁
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
24.实验室有两只额定电压相同的小灯泡、,将它们并联接入电路,如图所示。闭合开关,两只灯泡均发光,电流表示数比电流表示数小,下列说法正确的是( )
A.电流对灯泡做功多
B.灯泡的电阻大于灯泡
C.灯泡的实际功率大于灯泡
D.灯泡的额定功率大于灯泡
【答案】B
【详解】A.由图可知,两个灯泡并联,电流表A1测量通过L1的电流,电流表A2测量通过L2的电流,由W=UIt可知,时间未知,电流对灯泡做功不一定多,故A错误;
B.两个灯泡并联,由并联电路电压的规律可知它们两端的电压相等,电流表示数比电流表示数小,由可知灯泡的电阻大于灯泡,故B正确;
C.两个灯泡并联,由并联电路电压的规律可知它们两端的电压相等,电流表示数比电流表示数小,由P=UI可知灯泡的实际功率小于灯泡,故C错误;
D.小灯泡、的额定电压相等,灯泡的电阻大于灯泡,由可知灯泡的额定功率小于灯泡,故D错误。
故选B。
25.如图所示,是小红连接的测量小灯泡额定功率的电路,小灯泡的额定电流为0.3A,电源电压保持不变,R为定值电阻,滑动变阻器的最大阻值为20Ω,她将滑动变阻器的滑片P置于B端,断开开关S2,闭合开关S、S1,电流表示数为0.1A;移动滑片P置于A端,电流表的示数为0.2A;重新将滑片P移至B端,断开开关S1,闭合开关S、S2,移动滑片P使电流表的示数为0.3A;保持滑片P的位置不变,断开开关S2,闭合开关S、S1,电流表示数为0.16A。下列说法中正确的是( )
A.电源的电压为3V B.定值电阻R的阻值为10Ω
C.小灯泡的额定电压为3.8V D.小灯泡的额定功率为0.75W
【答案】D
【详解】AB.将滑动变阻器的滑片P置于B端,断开开关S2,闭合开关S、S1,R与变阻器的最大电阻串联,灯泡断路,电流表测量电路电流,电流表示数为0.1A,由欧姆定律得┄①
移动滑片P置于A端,电路为R的简单电路,电流表的示数为0.2A,由欧姆定律得┄②
由①②得,定值电阻R的阻值为
电源电压
故AB错误;
CD.重新将滑片P移至B端,断开开关S1,闭合开关S、S2,灯泡与滑动变阻器串联,电流表测量电路电流,移动滑片P使电流表的示数为0.3A,此时灯泡正常发光,保持滑片P的位置不变,则变阻器接入电路中电阻不变,断开开关S2,闭合开关S、S1,R与变阻器串联,电流表示数为0.16A,由欧姆定律得,此时电路电阻为
由串联电路电阻特点得,滑动变阻器接入电路中的电阻为
由串联电路电压特点与欧姆定律得,小灯泡的额定电压为
小灯泡的额定功率为
故C错误,D正确。
故选D。
七、测量小灯泡的电功率实验(选择题)
26.关于“伏安法测小灯泡电功率”和“伏安法测小灯泡的电阻”,下列说法正确的是( )
A.伏安法测小灯泡电功率实验原理是
B.两个实验都采用多次测量取平均值来减小误差
C.两个实验使用的实验器材完全相同
D.伏安法测小灯泡的电阻采用了控制变量法
【答案】C
【详解】A.分别用电压表和电流表测出灯泡两端的电压和通过的电流,根据P=UI求灯泡的电功率,伏安法测小灯泡电功率实验原理是P=UI,故A错误;
B.“伏安法测小灯泡的电阻”的实验多次测量的目的找电阻丝的电阻与温度的关系,“伏安法测小灯泡的电功率”的实验多次测量的目的是得出实际电压低于、等于、高于实际电压时,实际功率和额定功率的关系,故B错误;
C.根据和P=UI知这两个实验可以使用同一电路,测量小灯泡两端的电压和电流,两个实验使用的实验器材完全相同,故C正确;
D.两个实验都没有采用控制变量法,故D错误。
故选C。
27.小灯泡的额定电压已知、定值电阻R0的阻值已知,小明设计了四种不同的方案打算测量小灯泡的额定功率,在电路不能重新拆接的条件下,其中不能够测出小灯泡额定功率的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】A.电压表测灯的电压,通过移动变阻器的滑片,当灯的电压为额定电压时,用电流表测出灯的电流,根据
P=UI
可求出灯的额定功率,故A不合题意;
B.图中只有电流表,通过开关的转换,定值电阻与灯分别与变阻器串联,无法确定灯是否正常发光,故不能求出灯的额定功率,故B符合题意;
C.只闭合S、S1,电压表测灯的电压,移动变阻器的滑片,使电压表示数为U额,则灯正常发光;保持滑片位置不动,断开合S1,闭合S2,记下电压表的示数U1,此时电压表测R0与灯串联的电压,因电路的连接没有改变,各电阻的大小和电压没有改变,灯仍正常发光,由串联电路电压的规律,R0的电压为
U0=U1﹣U额
通过R0的电流,即灯的额定电流为
根据
P=UI
可求灯的额定功率;故C不合题意;
D.只闭合S、S2,R0与电流表串联后再与灯并联,通过移动变阻器的滑片使电流表示数为时,由欧姆定律和并联电路电压的规律,灯的电压为U额,灯正常发光;保持滑片位置不变,只闭合S、S1,使电流表测灯与R0并联的总电流,因电路的连接关系没有改变,各电阻的大小和通过的电流不变,灯仍正常发光,根据并联电路电流的规律求出灯的额定电流,根据
P=UI
可得出灯的额定功率;故D不合题意。
故选B。
28.在测量额定电压为2.5V的小灯泡的电功率时。小红所观察和记录的结果如表所示。
小灯泡两端的电压U/V
0.5
1.0
1.5
2
2.5
3
通过小灯泡的电流I/A
0.12
0.16
0.19
0.23
0.25
0.28
小灯泡的亮度
暗亮
正常发光
过亮
分析实验记录,她得出了以下结论
①灯泡的额定功率为0.625W
②小灯泡的实际功率越大,亮度越亮
③小灯泡的电阻随两端的电压升高而增大
④小灯泡和阻值为的定值电阻串联接在电压为3V的电源两端时,能正常发光
其中正确的是( )
A.只有① B.只有①② C.只有①②③ D.①②③④都正确
【答案】D
【详解】①灯泡两端电压等于额定电压时正常发光,由表中数据知,此时通过灯泡的电流为,所以灯泡的额定功率
故①正确;
②由表中数据知,灯泡两端电压越大,通过的电流也越大,由可知,灯泡的实际功率越大,小灯泡越亮,故②正确;
③由计算可得,各次实验灯泡电阻分别为:、、、、、,所以小灯泡的电阻随两端的电压升高而增大,故③正确;
④小灯泡和阻值为的定值电阻串联接在电压为的电源两端,由表中数据知,当灯泡电压,对应电流为,此时定值电阻两端电压
恰好满足电源电压
所以灯泡能正常发光,故④正确。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
八、图像题
29.如图为某用电器的I-U图像,其额定电压为12V,则额定功率是( )
A.0.6W B.1.8W C.3.2W D.4.8W
【答案】D
【详解】由图可知,某用电器额定电压为12V,对应的额定电流是0.4A,额定功率P=UI=12V×0.4A=4.8W
故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
30.甲、乙两只灯泡,其I﹣U关系图像如图所示,现将甲、乙两灯串联在电路中,当电源电压为5V时,两灯消耗的总功率是( )
A.0.8W B.1.2W C.2W D.3W
【答案】C
【详解】将甲、乙两灯串联在电路中,由图像可知,电路电流为0.4A时,甲、乙两灯两端的电压分别为2V、3V,电源的电压U=U甲+U乙=2V+3V=5V
符合题意;根据P=UI可知两灯消耗的总功率为P=UI=5V×0.4A=2W
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
31.图甲是灯泡L的图像,灯泡的额定电压为。将灯泡L接入图乙电路,已知电阻的阻值为,电流表量程为,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( )
A.两条支路中的电流可能相同 B.灯泡实际功率总比电阻功率大
C.灯泡的电阻总比电阻的阻值大 D.电源可调的最大电压为
【答案】AD
【详解】由图乙可知,闭合开关后,电阻与灯泡L并联,电流表测干路电流;电阻的阻值为,当电压为时,电流,据此画出图像如图所示
A.根据图像知,当,图像相交,说明电流相等,故两条支路中的电流可能相同,故A正确;
B.根据知,并联电路的电压相等,而灯泡在电压大于1V时,电流小于电阻的电流,故灯泡实际功率此时比电阻功率小,故B错误;
C.由图可知,电压小于1V时,在电压相等的情况下,通过小灯泡的电流大于通过定值电阻的电流,由可知,电压小于1V时,灯泡的电阻总比电阻的阻值小,故C错误;
D.灯泡的最大电压可以为,灯泡的电流为,电阻的电流
干路电流
当电压为时,灯泡的电流为0.24A,电阻的电流
干路电流
故电源可调的最大电压为,故D正确。
故选AD。
32.随着科技发展,电子元件得到广泛应用,图甲所示就是一种用热敏电阻来检测环境温度的电路图,电路中电源电压为6V且保持不变,R为阻值为100的定值电阻,热敏电阻Rt的阻值随环境温度变化的关系如图乙所示,电流表的量程为0~0.03A。关于此电路,下列说法正确的是( )
A.当环境温度升高时,电路中的电流减小
B.当Rt两端电压为4V时,电流表的示数为0.1A
C.为保证电流表安全,允许测量的最高温度为40℃
D.当环境温度为10℃时,电路中的总功率为0.06W
【答案】D
【详解】A.由图乙可知,环境温度升高时,热敏电阻Rt的阻值减小。电路中R与Rt串联,总电阻
即电路的总电阻变小,电源电压U=6V不变,根据,总电阻减小,电流增大,故A错误;
B.R与Rt串联,电流处处相等。当Rt两端电压Ut=4V时,R两端电压
电路中电流
故B错误;
C.电流表量程为0~0.03A,则电路最大电流Imax=0.03A。此时总电阻
热敏电阻最小阻值
由图乙可知,当Rt=100Ω时,对应的温度为50℃,所以允许测量的最高温度为50℃,故C错误;
D.当环境温度为10℃时,由图乙可知Rt=500Ω,总电阻
电路中的总功率
故D正确。
故选D。
九、计算题
33.如图所示电路,电源电压保持不变,小灯泡上标有“9V 0.9A”字样,小灯泡电阻不变。电阻箱处于某一阻值,闭合开关,电路的总功率为7.2W;将电阻箱阻值调为原来的3倍,电路的总功率变为4.8W。求:
(1)小灯泡的电阻;
(2)电源电压。
【答案】(1)
10Ω
(2)
6V
【详解】(1)小灯泡上标有“9 V 0.9 A”字样,且灯丝电阻不变,可得小灯泡的电阻
(2)设小灯泡电阻为Rₗ(Ω),电阻箱在第一次调节时的阻值为R(Ω),第二次调节为3R,电源电压为U(V)。由题意可得电路总功率分别为P₁=7.2 W和P₂=4.8 W。则有:
联立解得U= 6V。
34.如图所示电路,电源两端电压为3V且保持不变,电阻,。
求:
(1)开关S闭合、断开时,电流表的示数;
(2)开关S、都闭合时,电路的总功率P。
【答案】(1)0.5A
(2)2.25W
【详解】(1)开关S闭合、S1断开时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,则电流表的示数
(2)开关S、S1都闭合时,两电阻并联,因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,所以,电路中的总电阻
电路的总功率
35.图甲是某品牌家用蛋糕机,图乙是该蛋糕机的简化电路图,可以实现蛋糕机的低、中、高三挡加热功能。单独闭合开关S1时,蛋糕机的功率为440W;R2的阻值为55Ω。求蛋糕机正常工作时:
(1)电阻R1的阻值;
(2)高温挡的加热功率;
(3)高温挡加热5min消耗的电能。
【答案】(1)110Ω
(2)1320W
(3)
【详解】(1)单独闭合开关S1时,电路为R1的简单电路,根据可得,R1阻值为
(2)当两个开关都闭合时,两电阻并联,电路总电阻最小,根据可知,电路的总功率最大,家用蛋糕机处于高温挡;当只闭合开关S1时,电路的总电阻最大,根据可知,电路的总功率最小,家用蛋糕机处于低温挡;当只闭合开关S2时,电路的总电阻较大,根据可知,电路的总功率较小,家用蛋糕机处于中温挡;根据可得,高温挡的加热功率为
(3)高温挡加热5min消耗的电能为
36.如图所示,电源由三节新干电池串联,小灯泡标有“2.5V 1.25W”(设小灯泡电阻不变),滑动变阻器的最大阻值为15Ω。求:
(1)小灯泡正常发光时的电流;
(2)小灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值;
(3)滑动变阻器的滑片P移到最右端时电路的总功率。
【答案】(1)0.5A
(2)
(3)1.0125W
【详解】(1)小灯泡正常发光时的电流,由得,
(2)小灯泡L和滑动变阻器串联,电源由三节新干电池串联,电源电压
小灯泡正常发光,
根据串联电路电压规律,滑动变阻器两端电压
串联电路电流处处相等,此时滑动变阻器电流
由欧姆定律得,
(3)滑片移到最右端时,滑动变阻器阻值最大为,此时小灯泡L与滑动变阻器最大阻值串联。小灯泡电阻
电路总电阻
电路总功率
37.学校开展了防溺水安全教育后,小华组经过合作探究,设计了一种可以戴在手腕上的防溺水定位求救报警器,其简化电路如图甲所示。已知电源电压为6V,报警器由电压表改装,是定值电阻,是压敏电阻,图乙是压敏电阻阻值随水深h变化的图像。报警器浸入水下深度h大于等于1m时,报警器会自动报警,当h为1m时,两端的电压为1.5V。通过计算回答:
(1)报警器浸入水下深度h为1m时,通过的电流是多少?
(2)报警器浸入水下深度h为1m时,的电功率是多少?
【答案】(1)
0.15A
(2)
0.675W
【详解】(1)电源电压为U=6V,定值电阻两端电压U0=1.5V,则压敏电阻两端电压UP=6V−1.5V=4.5V
由于 R0与 RP串联,电路中电流相同,且有
可得R0=10Ω,RP=30Ω,则总电阻为R0+RP=40Ω
电路中电流
(2)压敏电阻消耗的电功率为
38.如图所示是某品牌电饭锅简化电路图,电饭锅额定电压220V,发热电阻、阻值不随温度变化,。操作开关、、的通断,可实现煮饭、煲汤、保温三个挡位调节,只闭合时,为煲汤挡,额定功率为440W。
(1)求电饭锅在煲汤挡正常工作时电路中的电流;
(2)求的阻值;
(3)求电饭锅在保温挡和煮饭挡正常工作时消耗的功率之比。
【答案】(1)2A
(2)
(3)
【详解】(1)只闭合S3,此时电路为R2的简单电路,此时电源电压为220V,电功率为440W,电饭锅在煲汤挡正常工作时电路中的电流为
(2)根据欧姆定律计算
(3)保温时,R1和R2串联,其电功率为
煮饭时R1和R2并联,其电功率为
所以
十、实验题
39.测定小灯泡电功率的实验中,全班各小组所用小灯泡的额定电压为2.5V、电阻约为10Ω。
(1)连接电路时开关应 ;
(2)用笔画线代替导线,连接完整如图所示的实物电路 ;
(3)闭合开关,移动变阻器的滑片P,发现小灯泡始终不亮,电压表无示数,电流表有示数,原因是 ;
(4)排除故障后,应 ,滑片从 端开始移动,记录数据;
(5)学生展示实验数据时,教师发现有两组不同的数据,如下表,错误的组别是 。
组别
电压/V
电流/A
功率/W
①
2.0
0.21
②
2.0
0.40
【答案】 断开 小灯泡短路 闭合开关 A ②
【详解】(1)[1]连接电路时,开关处于断开状态,防止连接完最后一根导线,电路接通,损坏电路元件。
(2)[2]从电源正极开始,依次连接开关、滑动变阻器、小灯泡、电流表、电源负极,根据表格数据知,电流表选择0~0.6A量程,如图所示:
(3)[3]闭合开关,移动变阻器的滑片P,发现小灯泡始终不亮,电流表有示数,说明电路是通路,电压表无示数说明小灯泡短路,电压表测量导线两端的电压,所以电压表示数为零。
(4)[4][5]排除故障后,应闭合开关,滑片从最大阻值处向最小阻值处移动,故从A端向B端移动,并且记录数据。
(5)[6]由表格知,小灯泡中的电流增大,小灯泡两端的电压应该也随之增大,但是表格中电压不变,故第②组数据错误。
40.如图甲是小明测量小灯泡L 的额定功率电路,灯泡额定电压U额=3.8V。
(1)帮小明在图甲上补画导线,使其成为完整的实验电路。要求:滑动变阻器的滑片向右滑动时,灯泡变亮;
(2)改正错误后,闭合开关发现小灯泡不亮,电压表有示数而电流表无示数,则电路故障可能为: ;
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片至图所示位置,电压表示数为2V,为测量 灯泡的额定功率,应将滑动变阻器滑片向 端(选填“左”或“右”)移动;
(4)当灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则灯泡的额定电流I额= A, 额定功率P额= W。
【答案】(1)
(2)小灯泡断路
(3)右
(4) 0.3 1.14
【详解】(1)滑动变阻器需串联在电路中,且滑片向右滑动时灯泡变亮,说明电路中电流增大,滑动变阻器接入电路的阻值减小,故应将滑动变阻器右下接线柱与灯泡相连。如图所示:
(2)闭合开关后,电流表无示数说明电路存在断路,电压表有示数说明电压表与电源连通,因此故障原因可能是与电压表并联的小灯泡断路。
(3)电压表示数为2V,低于灯泡的额定电压3.8V,需增大灯泡两端电压,减小变阻器的两端电压,根据串联分压原理,应减小滑动变阻器接入电路的阻值,故滑片应向右端移动。
(4)[1]电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A,即灯泡的额定电流。
[2]额定功率为
41.某物理实验小组在“测量小灯泡的功率”的实验中,选用器材连接了如图甲所示的电路,其中电源电压恒为4.5V,小灯泡的额定电压为2.5V,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V。
(1)甲图中有一根导线连接错误,请在错误的导线上打“×”,并在图上改正;
(2)所有元件均完好,正确连接电路,将滑动变阻器的阻值调到最大,闭合开关,发现电流表和电压表均有示数,小灯泡不发光,原因是_______(选填字母);
A.小灯泡断路; B.小灯泡实际功率太小; C.小灯泡额定功率太小。
(3)三次实验记录如表,在完成第①次实验后,要测量小灯泡的额定功率,则需将滑动变阻器的滑片向 (选填“A”或“B”)端移动,直到电压表示数为2.5V,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W;
实验序号
电压U/V
电流I/A
电功率P/W
灯泡亮暗情况
①
1.4
0.20
0.28
较暗
②
2.5
正常发光
③
2.8
0.30
0.84
很亮
(4)分析实验数据,可以得出,灯泡的实际功率随实际电压的增大而 。
【答案】(1)
(2)B
(3) A 0.7
(4)增大
【详解】(1)由图可知,电流表和电压表的位置接反,应使电流表串联在电路中,电压表与小灯泡并联,如图所示:
(2)所有元件均完好,正确连接电路,将滑动变阻器的阻值调到最大,闭合开关,发现电流表和电压表均有示数,电路为通路,发现小灯泡不亮,说明电路中的电流过小,其原因是滑动变阻器连入电路中的电阻太大,灯泡的实际功率很小。故选B。
(3)[1]灯在额定电压下正常发光,由表中数据可知第①次实验中,灯泡两端的电压为1.4V,小于灯泡的额定电压2.5V,应增大灯泡两端的电压,根据串联电路电压的规律,应减小滑动变阻器两端的电压,由分压原理可知,应减小滑动变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片向A端移动,直到电压表示数为灯泡的额定电压2.5V。
[2]图乙中电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.28A,则小灯泡的额定功率是
P灯=U灯I灯=2.5V×0.28A=0.7W
(4)由实验数据,随灯泡电压的增大,灯泡电流增大,因此灯泡的实际功率也增大。
42.要测量一个额定电流为0.25A小灯泡的电功率,小灯泡正常工作时的电阻约为10Ω。现有器材:6V的电源一个,电流表和电压表各一个,“50Ω2A”的滑动变阻器A和“10Ω1A”的滑动变阻器B各一个,开关、导线若干。
(1)小明选用的滑动变阻器是 (选填“A”或“B”);
(2)甲图是小明用伏安法测小灯泡电功率的实物图,其中有一根导线连接错误,请在该导线上画“×”,并在图上改正(所画的导线不能交叉);
(3)移动变阻器的滑片,当电流表的读数为0.25A时,电压表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W,小灯泡正常工作时的电阻是 Ω;
(4)现电流表损坏,为测量额定电压为3.8V小灯泡的电功率,小强增加了电阻箱R0,又设计了如图丙所示的电路图并进行了如下操作,电源电压6V恒定。
①实验步骤如下:
第一步:仅闭合开关S、S2,调节滑动变阻器R,使电压表的示数为3.8V;
第二步:断开S2,再闭合开关S1,调节变阻箱R0,使电压表的示数再次为3.8V,读出电阻箱的读数为19Ω;则小灯泡的额定功率为 W。
②在交流评价阶段,下列说法正确的是 。
A.若在第二步操作时,不小心向右移动了滑片,则小灯泡额定功率测量结果偏大
B.若在第二步操作时,不小心向右移动了滑片,则小灯泡额定功率测量结果偏小
C.把图丙中的变阻箱换成规格合适的滑动变阻器也可以测量出小灯泡的额定功率
【答案】(1)A
(2)
(3) 0.6 9.6
(4) 0.76 B
【详解】(1)额定电压为2.5V的小灯泡,电阻约为10Ω,由欧姆定律,灯的额定电流约为
由串联电路的规律及欧姆定律,灯正常发光时滑动变阻器连入电路的电阻为
故选滑动变阻器A。
(2)原电路中,电压表和灯短路了,改正如下图所示
(3)[1][2]移动变阻器的滑片,当电流表的读数为0.25A时,电压表的示数如图乙所示,电压表选用小量程,分度值为0.1V,电压为2.4V,则小灯泡的额定功率是
小灯泡正常工作时的电阻为
(4)[1]第一步:仅闭合开关S、S2,调节滑动变阻器R,使电压表的示数为3.8V时,灯泡正常发光。
第二步:断开S2,再闭合开关S1,调节变阻箱R0,使电压表的示数再次为3.8V,读出电阻箱的读数为19Ω;此时滑动变阻器R0的阻值与灯泡正常发光时的阻值相同,则小灯泡的额定功率为
[2]断开S2,再闭合开关S1时,滑片向右移动了少许,则滑动变阻器接入电路的阻值变大,据串联电路的分压特点知,变阻器分得的电压不变,定值电阻两端的电压不变,读出电阻箱接入电路的电阻值偏大,据求得的电功率偏小;滑动变阻器不能读出接入电路的电阻值,所以不能测量出小灯泡的额定功率,故AC错误,B正确。
故选B。
43.如图甲所示是测量额定电压为3.8V小灯泡的电功率的部分电路,其中滑动变阻器的规格为“,1A”。
(1)请用笔画线代替导线将图甲中电路连接完整,使滑动变阻器连入电路的阻值最大 ;
(2)闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表无示数,电流表有示数,则电路故障可能是 短路,此时电流表的示数为,可知电源电压为 V;
(3)排除故障并正确连接电路后,调节滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为1.5V时,电流表的示数如图乙所示,此时小灯泡的电阻为 ,若让小灯泡正常发光,滑片应向 (选填“左”或“右”)移动;
(4)实验中,小华同学发现电压表无法准确调到3.8V,她更换电压表量程后,只需将电压表并联在图丙中的 (选填“ab”“bc”或“ac”)之间并调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.2V时,小灯泡正常发光;小峰同学想用此电路探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”,则他 (选填“能”或“不能”)得出正确结论;
(5)同学们完成实验后,老师又连接了如图丁所示的电路,用它测量额定电流为I额的小灯泡的额定功率(已知电源电压为U,R为电阻箱,可以直接读出它的阻值)。请将实验过程补充完整:
①闭合开关S,调节电阻箱,使电流表示数为 ,并记下此时电阻箱的阻值为R;
②小灯泡额定功率的表达式为 (用题中已有符号表示)。
【答案】 小灯泡/灯泡 6 5 右 bc 不能 Ⅰ额
【详解】(1)[1]滑动变阻器滑片P在左端时,要使变阻器连入电路阻值最大,故变阻器右下接线柱连入电路中,如图所示:
(2)[2]闭合开关后,灯泡不亮,可能是灯泡断路或灯泡短路或灯泡之外电路存在断路;此时电压表无示数,可能是灯泡短路,或电压表并联电路之外存在断路,或者是电压表断路;电流表有示数,说明电路不存在断路,所以其故障是灯泡短路。
[3]已知灯泡短路,电路中只有滑动变阻器,在闭合开关前,滑动变阻器的阻值在最大处,又知道此时电流表的示数为,则电源电压
(3)[4]电流表选择的是小量程,分度值为0.02A,所以通过灯泡的电流,此时灯泡的电阻
[5]灯泡的额定电压为3.8V,此时电压表示数为1.5V,若让小灯泡正常发光,根据串联分压的特点可知要增大灯泡两端电压,则减小滑动变阻器两端电压,则要减小滑动变阻器连入电路的阻值,故应将滑片向右移动,直至电压表示数为3.8V。
(4)[6]当发现当电压表的示数为2.2V时,小灯泡正常发光,说明电压表测量的是滑动变阻器两端电压,即小峰是将电压表并联在图丙中的bc之间。
[7]由于灯泡电阻随温度的变化而变化,不是定值,不能用小灯泡代替定值电阻R,所以不能探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”实验而得出结论。
(5)[8]实验过程如下:
①知小灯泡的额定电流为,则闭合开关S,调节电阻箱,使电流表示数为,并记下此时电阻箱的阻值为R;由可得,电阻箱两端电压
则小灯泡两端电压
[9]②串联电路中电流处处相等,则小灯泡额定功率的表达式为
一、单选题
1.如图,电源电压U可调,是阻值为5Ω的定值电阻,为敏感元件,其阻值随电流增大而减小。电源电压从零增大,电路中电流逐渐增大。当电流为0.3A时,两端电压为1.5V。的功率为,的功率为。则( )
A.时,可能等于 B.时,一定小于
C.时,一定等于 D.时,一定小于
【答案】B
【详解】当电流为0.3A时,分析电路,此时两端电压为1.5V。由欧姆定律可得
是阻值为5Ω的定值电阻,因此总电阻
此时电源电压为
此时两电阻阻值相等,串联电路电流相等,根据功率计算公式 可得
当时
A.时,电源电压小于3V,电路中总电流减小,则此时的阻值大于5Ω,故,两电阻阻值不相等,电流相等,则,P1不可能等于P2,故A不符合题意;
B.时,电源电压小于3V,电路中总电流减小,则此时的阻值大于5Ω,故,则两电阻阻值不相等,电流相等,则,P1一定小于P2,故B符合题意;
C.时,电源电压大于3V,电路中总电流增大,则此时的阻值小于5Ω,故,电流相等,则,P1一定大于P2,不可能相等,故C不符合题意;
D.时,电源电压大于3V,电路中总电流增大,则此时的阻值小于5Ω,故,电流相等,则,P1一定大于P2,故D不符合题意。
故选B。
2.如图甲所示的电路,电源电压恒定,R1为定值电阻,滑动变阻器R2铭牌上标有“120Ω 0.8A”的字样,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~15V。在保证电路安全的前提下,移动滑动变阻器的滑片,经测量分析,得出R2的电功率P与其两端的电压U的关系如图乙所示。下列结论中错误的是( )
A.电源电压为16V
B.R1的阻值为20Ω
C.电路中电流表示数变化范围为0.15A~0.6A
D.滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为10~100Ω
【答案】A
【详解】由图甲可知,R1、R2串联,电压表测量滑动变阻器R2两端的电压,电流表测量电路中的电流。
AB.由图乙可知,当R2两端的电压为8V时,R2的电功率为4W, 由P=UI可知,此时电路中的电流
根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知,电源电压……①
当R2两端的电压为10V时,R2的电功率为4W, 由P=UI可知,此时电路中的电流
根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知,电源电压……②
联立①②两式可解得,电源电压U=18V,R1的阻值R1=20Ω,故A错误,符合题意;B正确,不符合题意;
CD.根据题意可知,滑动变阻器允许通过的最大电流为0.8A,电流表的量程为0~0.6A,为了电路安全,电路中的最大电流为I大=0.6A, 则电路中的最大总功率
电路中的最小总电阻
根据串联电路的电阻特点可知,滑动变阻器接入电路的最小阻值R2小=R小-R1=30Ω-20Ω=10Ω
根据电压表量程可知,R2两端的最大电压为15V,根据串联电路的电压特点可知,R1两端最小电压U1小=U-U2大=18V-15V=3V
电路中最小电流
电路中电流表示数变化范围为0.15A~0.6A, 电路中的最小总功率P小=UI小=18V×0.15A=2.7W
滑动变阻器接入电路的最大阻值
滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为10Ω~100Ω,故CD正确,不符合题意。
故选A。
3.如图甲,小灯泡额定电压为,滑动变阻器、允许通过的最大电流均为,电流表量程为,电源电压保持不变.闭合开关,断开开关的滑片从最右端滑到最左端后,保持的滑片不动;再闭合开关、,断开开关,在保证所有元件安全的情况下,将的滑片从最右端向左进行最大范围移动.图乙是两次移动滑片的过程中电流表和电压表的示数关系图像.下列说法不正确的是( )
A.电源电压为11V
B.小灯泡的额定功率为
C.滑动变阻器和的最大阻值之比为
D.整个过程中小灯泡消耗的最小功率是
【答案】C
【详解】AB.闭合开关S、S1,断开开关S2,灯泡与滑动变阻器R1串联,由于电压表接在滑片上,所以变阻器R1始终以最大值连入电路,则的滑片从最右端滑到最左端的过程中,电路中总电阻不变,通过的电流不变,由图乙知可知,此时电路中的电流为0.5A,当变阻器的滑片移动到最左端时,电压表测整个变阻器的电压,且此时电压表的示数最大,由图乙可知,此时的电压为6V,由欧姆定律可得变阻器的最大阻值
再闭合开关S、S2,断开开关S1时,灯泡与滑动变阻器R2串联,电压表测R2两端的电压,在保证所有元件安全的情况下,将R2的滑片从最右端向左进行最大范围移动,灯与变阻器R2、电流表串联,通过的电流相等,由图象知,最大电流为0.5A,而
故可知灯的额定电流为0.5A,故小灯泡的额定功率为
由图像可知,电压表示数为6V,即变阻器的电压为6V,此时灯泡正常发光,则由串联电路电压的规律可知,电源电压为
故AB正确,不符合题意;
C.灯泡与变阻器R2串联时,滑片在最右端时,变阻器R2接入的阻值最大,其分得的电压最大,电流最小,由图像可知变阻器最大电压为9V,最小电流为0.3A,则变阻器的最大阻值为
则
故C错误,符合题意;
D.通过灯的电流最小时,消耗的功率最小,由图像知,此时最小电流为0.3A,变阻器的电压为9V,由串联电路分压的规律知,此时灯的电压为
则小灯泡消耗的最小功率为
故D正确,不符合题意。
故选C。
二、填空题
4.如图所示,电源电压U=6V,R1=5Ω,R2=10Ω;仅闭合S2,电路的总电阻为 Ω;仅闭合S3,电压表示数为4.5V,R3= Ω;当S1、S2、S3均闭合时,电流表的示数为 A。R2消耗的功率为 W。
【答案】 15 15 1 3.6
【详解】[1]仅闭合S2,R1、R2串联,电路的总电阻为
[2]仅闭合S3,R1、R3串联,电压表测R3两端电压为4.5V,根据串联电路电压规律可知,R1两端电压为
由分压原理可知,,即
解得R3=15Ω。
[3]当S1、S2、S3均闭合时,R2、R3并联,电压表测电源电压,电流表测干路电流。
通过R2的电流
通过R3的电流
干路电流
即电流表示数为1A。
[4]R2消耗的功率
5.如图1,暗盒有三个接线柱A、B、C,其内部有两个定值电阻、,其中。当M接A,N接B时,闭合开关S,将滑动变阻器滑片从右端逐渐移至左端,绘制电压表示数与电流表示数关系图像如图2中图线①所示;当M接A,N接C时,重复操作,得到图线②;则电源电压 V,滑动变阻器R最大阻值为 ;若将M接A,N接B, C接 (选填“M”或“N”),再将滑动变阻器滑片移至最左端,电路功率最大,最大值为 W。
【答案】 6 30 M 5.4
【详解】[1]由图1可知,当两两接线柱相连时,变阻器与暗盒串联,电压表测变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流;当M接A,N接B时,闭合开关S,将滑动变阻器滑片从右端逐次移至左端,绘制电压表示数与电流表示数关系图像如图2中图线①所示,设电源电压为U,暗盒内AB间的电阻为,由图线①可知电压表示数与电流表示数成一次函数关系,由数学知识可知其解析式为:
当电压表示数为时,由上面关系式可知电路中的电流为
根据串联电路的特点和欧姆定律可得电源电压————(1)
由图线①可知当电压表示数为时,电流
同理可得电源电压:————(2)
联立(1)、(2)解得:
[2]由图2中图线①可知,变阻器两端的电压最大为,由串联分压的规律可知此时变阻器接入电路的电阻最大,此时电路中电流为
则滑动变阻器R最大阻值为:
[3]当M接A,N接C时,重复操作,得到图线②,设暗盒内AC间的电阻为,由图线②可知,电流最大为,此时电压表的示数为0V,说明此时变阻器接入电路的电阻为零,则:
由以上分析得:,且,则暗盒内接线图如下:
[4]根据上面图示和解答可知
要电路的功率最大,由可知,电路的总电阻最小,此时暗盒内两电阻应并联,由图1可知应将M接A,N接B,C接M,再将滑动变阻器滑片移至最左端,则电路功率的最大值为:
三、计算题
6.一款小型电火锅如图甲所示,通过挡位开关实现高、中、低三挡控温功能,图乙是它的简化电路图,电火锅的部分参数如下表所示。已知均为加热电阻且阻值不变,的阻值为。某次使用时,在标准大气压下,用中温挡将水从加热到沸腾,用时,不计热量损失,,求:
额定电压
220V
低温挡功率
中温挡功率
440W
高温挡功率
1100W
(1)R3的阻值;
(2)电火锅在低温挡工作时的功率;
(3)电火锅中温挡工作时的效率(保留至小数点后1位)。
【答案】(1)
(2)220W
(3)
【详解】(1)由图得,高温挡是R3的简单电路,由得,R3的阻值为
(2)低温挡时R1与R3串联,其总电阻为
电火锅在低温挡工作时的功率
(3)某次使用时,在标准大气压下,用中温挡将水从加热到沸腾,用时,水吸收的热量
由得,中温挡消耗的电能为 W = P中 t = 440 W × 15 min = 440 W × 900 s = 3.96×105 J
电火锅中温挡工作时的效率
7.图甲是某餐具消毒柜的简化电路图。该消毒柜有“消毒”“烘干”“冷却”三个挡位,利用加热盘内的水沸腾产生的高温水蒸气对餐具进行消毒,再通过向餐具吹热风和冷风使其快速干燥和冷却。电路中和为加热电阻,且,M为电动机,为扇形片挡位自动控制开关。某次向消毒柜的加热盘内加入200mL、初温为的清水,消毒柜正常工作时电功率随时间的变化图像如图乙所示。求:[已知]
(1)在一个标准大气压下将加热盘内的水加热至沸腾,水吸收的热量;
(2)的阻值;
(3)消毒柜完成“消毒”“烘干”“冷却”一共消耗的电能。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)由得,水的质量为
在一个标准大气压下将加热盘内的水加热至沸腾,水吸收的热量为
(2)当开关转到触点1、2时,、并联,电阻最小,因电源电压不变,由可知,消毒柜功率最大,处于高温挡,即“消毒”挡;由图乙可知,此时“消毒”挡功率为
根据可知……①
……②,
……③,
由①②③解得,
(3)的功率为
由图乙可知,为烘干阶段,此时电路的总功率为
则电机功率,即冷却功率为
由图乙可知,“消毒”工作时间为,“烘干”工作时间为,“冷却”工作时间为,则消毒柜完成“消毒”“烘干”“冷却”一共消耗的电能为
8.如图所示,电源电压不变,R1=7.5Ω,只闭合S和S2,灯泡功率为8W;只闭合S,滑片于A点,电压表V为6V,电路中电流为IA,此时调节滑动变阻器滑片位于B点,使电压表V的变化量为4V,电路中电流为IB,(灯泡电阻不随温度变化)。求:
(1)闭合开关 (填写图中对应的开关符号),可让滑动变阻器单独连入电路;
(2)灯泡与R1的电阻之比;
(3)闭合所有开关,滑片于B点,电路的总功率(结果保留到小数点后一位)。
【答案】(1)S、S1
(2)5:3
(3)41.3W
【详解】(1)由图可知,闭合开关S、,R、L被短路,可让滑动变阻器单独连入电路。
(2)只闭合S和,电路为灯泡的简单电路,根据可知,灯泡功率为①
只闭合S,灯泡、定值电阻和滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压。滑片于A点,电压表V为6V,根据欧姆定律可知电路中电流为①
此时调节滑动变阻器滑片位于B点,滑动变阻器接入电路的阻值变小,根据串联分压原理可知,电压表V的示数变小4V,总电阻变小,根据欧姆定律可知电路中电流变大,③
故④
联立①②③④可得
则
可得, ,滑动变阻器滑片位于B点时,根据欧姆定律可知滑动变阻器的阻值
灯泡与的电阻之比为:
(3)闭合所有开关,滑片于B点,灯泡、定值电阻和滑动变阻器并联,电路的总功率
四、实验题
9.某小灯泡的额定电压为3.8V,图甲是小明测量该灯泡功率的实验电路。
(1)连接电路过程中,应 开关。请用笔画线代替导线 ,将滑动变阻器连入电路,使之接入电路的阻值最大。
(2)正确连接,实验过程中,若图中导线M发生了断路,则在调节滑片的过程中,会发现电压表的示数为 V。
(3)更换导线M后,小明将滑片移至某处时,两电表的示数如图乙所示,小灯泡的功率为 W。
(4)小强设计了图丙所示实验电路测量该小灯泡的额定功率,所用电源电压恒定,R1、R2均为电阻箱(0~999.9Ω)。
第1步;只闭合S1和 ,先调节R2=10欧姆,再调节R1至电流表的示数为 A。
第2步:只闭合S1和剩余的另一个开关,保持R1、R2不变,电流表的示数为0.56A,则小灯泡额定功率为 W。
【答案】(1) 断开
(2)3
(3)0.36
(4) S2 0.38 0.684
【详解】(1)[1]实物未连接好,并且不确定电路没有发生短路的情况下,开关必须是断开的,防止烧坏电路元件。
[2]实验中,要通过滑动变阻器来改变小灯泡两端的电压,所以滑动变阻器应与小灯泡串联,如图甲所示,滑片位于滑动变阻器的最右端,要使其接入电路的阻值最大,应选择左侧下接线柱接入电路。如图所示:
(2)闭合开关,导线M断路时,小灯泡开路,则电路中的电流几乎为零,电压表串联在电路中测电源电压,即电压表的示数为3V。
(3)由图甲可知,电压表测量小灯泡两端电压,由图乙可知,电压表所选量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为1.5V;电流表所选量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.24A,小灯泡此时的功率为
(4)[1][2]只闭合S1和S2,使小灯泡和R2并联,电流表与R1串联,根据并联电路的规律可知,小灯泡和R2的电压相等,因为小灯泡的额定电压为3.8V,即R2的电压也为3.8V,根据公式可知,调节R1至电流表的示数为
[3]由题意可知,现只闭合S1和S3,使小灯泡和R2并联,电流表在干路上,测的是总电流,因保持R1、R2不变,则通过R2的电流不变,为0.38A,根据并联电路电流的规律可知,通过小灯泡的电流为
根据公式可知,小灯泡额定功率为
10.小明做“测量小灯泡的功率”实验,小灯泡L1的额定电压为2.5V,电源电压为3V保持不变。
(1)小明连接的实物图如图甲所示,从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据,得到小灯泡的I﹣U图象如图乙所示,则滑动变阻器的最大阻值是 Ω,小灯泡的额定功率为 W;
(2)根据图像推测:当小灯泡两端的电压为0.25V时,小灯泡的实际功率最有可能是( )
A.0.0125W B.0.0175W C.0.025W
(3)实验中小明发现电压表的示数变为0,经检查应该是图甲中的导线 (选填“①”、“②”或“③”)内部出现了断路故障;
(4)测完小灯泡L1的功率后,小明又利用图丙所示的电路测出了额定电流为I额的小灯泡L2的额定功率,其中R0的阻值已知,请你将下列实验步骤补充完整:
①闭合S、S1,断开S2,调节滑动变阻器,使电压表的示数为 ;
②保持滑动变阻器的滑片位置不变,闭合S、S2,断开S1,读出电压表示数为U;
③小灯泡L2的额定功率P额= 。(用I额、R0、U表示)
【答案】(1) 25 0.625
(2)B
(3)②
(4) I额R0 UI额-I额2R0
【详解】(1)[1]当滑动变阻器接入电路阻值最大时,电路中的电流最小为I1=0.1A,此时灯泡两端的电压U1=0.5V,根据串联电路的电压特点和欧姆定律可知此时滑动变阻器接入电路的阻值为
[2]由图乙可知,小灯泡的额定电压为2.5V,从图中可知,小灯泡的额定电流为0.25A,小灯泡的额定功率PL=ULIL=2.5V×0.25A=0.625W
(2)由图可知,灯泡的电阻随着两端的电压减小而减小,当灯泡两端的电压U1=0.5V,灯泡的电阻为
若,已知 ,则电流
此时灯泡的电阻为
故0.0125W不正确;若,则电流
此时灯泡的电阻为
故0.0175W符合要求;若 ,则电流
由图乙可知,当电流为0.1A,对应的电压数值为0.5V,故0.025W不正确,综上所述0.0175W是实际功率最有可能的数值。
故选B。
(3)实验中小明发现电压表的示数变为0,说明与电压表所连的电路某处发生了断路,其他部分正常,说明与灯泡中有电流通过,则原因是图甲中的导线②内部出现了断路故障。
(4)[1]闭合S、S1,断开S2,此时R0、灯L2和滑动变阻器串联,电压表测量R0两端电压,调节滑动变阻器的滑片使电路中的电流为小灯泡的额定电流I额,根据欧姆定律得,电压表示数U0=I额R0
[2]保持滑动变阻器的滑片位置不变,闭合S、S2,断开S1,电压表测量R0和灯泡两端总电压,电压表示数为U;由串联电路中电压和电流特点知,小灯泡两端电压
小灯泡正常发光时的额定功率
11.小华准备做“测量小灯泡电功率”实验,实验室有如下器材:电源(电压恒为6V)、小灯泡(额定电压为2.5V,灯丝电阻约为10Ω)、电流表、电压表、开关各一个,规格分别为R1“10Ω 1A”和R2“50Ω 0.8A”的滑动变阻器各一个,导线若干。
(1)小华设计了图甲所示的电路,她应选择滑动变阻器 (选填“R1”或“R2”)完成实验;
(2)实验过程中出现灯泡不亮、电流表有示数、电压表无示数,则故障可能是 (故障只发生在灯泡或滑动变阻器);
(3)排除故障后,移动滑片,当电压表的示数为 V时,小灯泡正常发光。读出此时电流表的示数为0.25A,则小灯泡的额定功率为 W;
(4)实验中,小华向左移动滑片时,滑动变阻器接入电路的阻值减小,电流表示数变大,小灯泡变亮,灯丝的温度升高,电阻变大。若滑动变阻器接入电阻减小了ΔR1,小灯泡电阻增大了ΔR2,则ΔR1 ΔR2(选填“>”、“=”或“<”);
(5)据实验测得的数据画出小灯泡U﹣I关系图像如图乙(坐标轴上的数值已被擦除),分析图像可知,当小灯泡两端电压为2V时,其实际功率在以下哪个范围内: 。
A.P实≥0.625W
B.0.5W≤P实<0.625W
C.0.4W<P实<0.5W
D.P实≤0.4W
(6)实验结束后,某同学设计了如图丙所示的电路来测定额定电压为3V的小灯泡的额定功率。已知电源电压为9V,定值电阻R的阻值为10Ω。请帮助他完成以下实验步骤:
①开关S、S1闭合,S2断开,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为 V时,小灯泡正常发光;
②保持滑片位置不动,开关S、S2闭合,S1断开,此时电压表的示数为4V;再将滑动变阻器的滑片移至最左端,此时电压表的示数为7V。
③小灯泡的额定功率P额= W。
【答案】 R2 灯泡短路 2.5 0.625 > C 6 0.9
【详解】(1)[1]小灯泡额定电压为2.5V,灯丝电阻约为10Ω,由欧姆定律可得,灯的额定电流约为
根据串联电路的特点及欧姆定律可得,灯正常发光时滑动变阻器连入电路的电阻约为
故应选择滑动变阻器R2完成实验。
(2)[2]实验过程中出现灯泡不亮、电流表有示数,说明电路是通路;电压表无示数,说明电压表并联的电路短路或电压表短路,故障只发生在灯泡或滑动变阻器,则故障可能是灯泡短路。
(3)[3][4]当灯泡两端电压为额定电压,即电压表的示数为2.5V时,小灯泡正常发光;读出此时电流表的示数为0.25A,则小灯泡的额定功率为
PL=U额I额=2.5V×0.25A=0.625W
(4)[5]当滑动变阻器电阻变小时,小灯泡变亮,灯丝的温度升高,电阻变大,电流表示数变大,由欧姆定律知电路的总电阻变小;电路的总电阻R=R滑+R灯,所以滑动变阻器接入电阻减小量ΔR1大于灯泡电阻增大量ΔR2。
(5)[6]测灯泡电功率的实验中,小灯泡两端电压等于2.5V时正常工作,实验要求灯泡两端电压不大于其额定电压的1.2倍,即不大于1.2×2.5V=3V,结合图知,纵坐标电压值每格为0.5V,横坐标电流每格0.05A,如下图所示:
所以灯泡两端电压为2V时,通过灯泡的电流大于0.2A,即通过灯泡的电流0.2A<I实<0.25A,由P=UI可知,功率范围为0.4W<P实<0.5W,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
(6)[7][8]实验步骤:
①开关S、S1闭合,S2断开,滑动变阻器滑片右边的电阻与灯泡串联,电压表测滑动变阻器的电压,要使小灯泡正常发光,则灯泡两端的电压
UL=U额=3V
根据串联电路电压的规律可得,滑动变阻器两端电压为
U滑=U﹣UL=9V﹣3V=6V
所以,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为6V,则灯泡正常发光。
②保持滑片位置不动,开关S、S2闭合,S1断开,滑动变阻器的全部电阻R′与定值电阻R串联,电压表测量滑动变阻器滑片右边电阻两端的电压,此时电压表示数为U右=4V;由于滑动变阻器的全部电阻连入电路,为了间接测出定值电阻R两端的电压,所以需要测出滑动变阻器两端的电压,故再将滑动变阻器的滑片移至最左端,此时电压表示数为滑动变阻器两端的电压,即U′=7V;
③在步骤②中,滑动变阻器的全部电阻R′与定值电阻R串联,根据串联电路电压的规律可得,R的电压为
UR=U﹣U′=9V﹣7V=2V
由分压原理可得
所以滑动变阻器滑片右边电阻的阻值
故在步骤①中,灯的额定电流为
则小灯泡的额定功率
P额=ULI额=3V×0.3A=0.9W
1.(2025·黑龙江·中考真题)如图,电源电压保持不变,电阻R1=10Ω,只闭合开关S1时,电流表的示数为0.3A,则电源电压为 V;若再闭合开关S2时,发现电流表的示数变化了0.2A,则电路的总功率为 W。
【答案】 3 1.5
【详解】[1]只闭合开关S1时,电路为R1的简单电路,电流表测电路电流。由欧姆定律可得,电源电压U=I1R1=0.3A×10Ω=3V
[2]当同时闭合开关S1、S2时,两电阻并联,电流表测干路电流,因为并联电路各支路独立工作、互不影响,所以通过R1的电流不变,仍为0.3A,电流表的示数变化了0.2A,则通过R2的电流为0.2A;根据并联电流规律,干路电流为I=I 1+I 2=0.3A+0.2A=0.5A
则电路消耗的总功率P=UI=3V×0.5A=1.5W
2.(2025·山东济宁·中考真题)将标有“6V;6W”的灯泡L接入电源电压恒为6V的电路中,如图甲所示。闭合开关,利用传感装置绘制出通过灯泡L的电流随时间变化的图像如图乙所示。闭合开关瞬间,灯泡的电功率为 W。灯泡在闭合开关瞬间的电阻为,正常发光时电阻为, 。
【答案】 36
【详解】[1]闭合开关瞬间,电源电压恒为6V,由图乙可知此时电流为6A,根据电功率公式P=UI,可得此时灯泡的电功率为P=UI= 6V×6A=36W。
[2]闭合开关瞬间,根据欧姆定律,灯泡电阻
灯泡正常发光时,其额定电压为6V,额定功率为6W,此时电流为额定电流
正常发光时电阻
因此
3.(2025·四川遂宁·中考真题)某同学用图甲所示的电路来测量小灯泡的电功率。他闭合开关,将滑动变阻器滑片从最右端向左滑动,直到灯泡电压达到额定值,记录了不同时刻三个电表的示数,并在同一坐标图中分别绘制了L和的图像如图乙。电源电压恒定不变,请分析:图乙中曲线 是滑动变阻器的图像;该电路的电源电压为 V;灯泡的额定电功率为 W。
【答案】 a 6 1.2
【详解】[1]如图L和串联,在串联电路中,总电压等于各部分电路电压之和,即。电压表V1测量L的电压,电压表V2测量的电压。
当滑动变阻器的滑片向左滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,根据串联分压原理,其两端电压减小;根据,电路中的电流变大。观察图乙,曲线a随着电流的增大,电压减小,所以曲线a是滑动变阻器的U−I图像。
[2]由图乙可知,当滑动变阻器两端电压,灯泡两端电压时,二者电流相等,在串联电路中,总电压等于各部分电路电压之和,即电源电压
[3]由图乙可知,灯泡电压达到额定值,滑动变阻器两端电压为2V,灯泡额定电压为
此时电流为0.3A,故灯泡的额定电功率为
4.(2025·贵州·中考真题)如图甲所示电路中,电压表V1测量 两端的电压。电源两端电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器滑片P由最右端移至最左端,此过程中,其中一个电压表示数与电流表示数的关系如图乙所示。当滑动变阻器接入电路的阻值为其最大阻值的一半时,它消耗的电功率为 W。
【答案】 灯泡 0.9
【解析】【小题1】[1]在图甲所示电路中,L与R串联,电压表V1与L并联,根据电压表的使用规则,电压表与谁并联就测量谁两端的电压,所以电压表V1测量灯泡L两端的电压。
[2]当滑动变阻器阻值增大时,根据串联分压可知,滑动变阻器分得的电压增大,灯泡L两端电压减小,电路中的总电阻增大,根据可知,电流减小,由图像可知,电流增大,电压也增大,因此图像为电压表V1与电流表的关系图像,当滑动变阻器滑片位于最左端时,滑动变阻器的电阻为0,滑动变阻器分得电压也为0,此时V1表的示数为电源电压,因此电源电压为
当滑动变阻器的滑片位于最右端时,此时阻值最大,灯L两端的电压,电流为,串联电流相等,滑动变阻器两端电压为
滑动变阻器的最大阻值为
滑动变阻器接入电路的阻值为其最大阻值的一半时
结合图像可知,当电流时,灯泡两端电压,滑动变阻器两端电压
滑动变阻的阻值为
恰好满足题意。此时滑动变阻器消耗的功率为
5.(2025·四川凉山·中考真题)在如图所示的电路中,电源电压恒定,电压表量程为0~15V,定值电阻R1、R2的阻值分别为10Ω和20Ω。当只闭合开关S1,将滑动变阻器R的阻值接入电路时,电压表示数为3V,电阻R1的电功率为P1;当闭合开关S1、S2,将滑动变阻器滑片P移到最左端时,定值电阻R2的电功率为P2。若P1∶P2=1∶8,则电源电压为 V,电路最小电功率为 W。
【答案】 4 0.16
【详解】[1]设电源电压为。当只闭合开关S1,将滑动变阻器R的阻值接入电路时,和滑动变阻器R的阻值串联,电压表测滑动变阻器电压,表示数为3V,根据串联电压规律,电压为,则电阻R1的电功率为
当闭合开关S1、S2,将滑动变阻器滑片P移到最左端时,、并联,定值电阻R2的电功率为
若P1∶P2=1∶8,则有
解得电源电压。
[2]当只闭合开关S1,将滑动变阻器R的阻值接入电路时,和滑动变阻器R的阻值串联,根据串联分压原理则有
解得滑动变阻器R的最大阻值,则当滑动变阻器R的最大阻值接入电路时,电阻总电阻最大,根据,电路总功率最小为
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二、电功率
目录
【A 夯基础】 1
一、电功率的单位及有关概念辨析 1
二、铭牌的意义;常见用电器电功率的估算 1
三、电功率的简单计算、应用 2
四、不用铭牌用电器的应用 3
五、电功率在串、并联电路中的应用 4
六、电功率的综合应用 5
七、测量小灯泡的电功率实验(选择题) 7
八、图像题 8
九、计算题 9
十、实验题 11
【B 提能力】 14
【C 链中考】 20
一、电功率的单位及有关概念辨析
1.在国际单位制中,电功率的单位是( )
A.安培 B.伏特 C.瓦特 D.焦耳
2.电功率是表示 的物理量,用字母 表示,定义为 ,公式 .电功率的国际单位是 ,常用单位还有 .
3.关于电功、电能、电功率,下列说法正确的是( )
A.用电器消耗电能越快,电功率越大
B.家用电器每消耗1度电,产生的热量就是3.6×106J
C.用电器将电能转化为其他形式的能越多,电功率越大
D.通过导体的电流越大,电流做的功就越多
二、铭牌的意义;常见用电器电功率的估算
4.节能灯铭牌上的“9W”表示( )
A.节能灯的额定电压 B.节能灯的实际电压
C.节能灯的额定功率 D.节能灯的实际功率
5.一只标有“220V25W”的灯泡,其中“220V”表示该灯的 .“25W”表示该灯的 .
6.“220V,100W”的灯正常发光时的电流是 A,电阻是 Ω,正常发光2h消耗电能 ;把它接在110V电路中,灯的亮度 ,此时灯消耗的电功率为 W。
7.下列用电器中,额定功率最接近2000W的是( )
A.节能灯 B.电视机 C.空调 D.洗衣机
8.下列用电器正常工作时,功率约为的是( )
A.电子手表 B.台灯 C.电水壶 D.空调
9.人类大脑十分神奇,大脑可以处理复杂的信息而功率只有。这个功率相当于下列哪个用电器正常工作时的电功率 。
三、电功率的简单计算、应用
10.小源买了一盏LED台灯,这种台灯亮度大、耗电少且保护眼睛。这种台灯正常工作时的电流约为40mA,正常工作时的功率约为( )
A.10W B.20W C.40W D.60W
11.机场规定严禁携带超过的充电宝乘飞机,其中“”是 (填物理量)的单位。某同学带了一个充电宝,铭牌上写着电池容量,则充满电后,此充电宝的容量是 W·h,他 (选填“能”或“不能”)携带此充电宝上飞机。
12.两个灯泡串联在电路中,其中一盏灯正常发光,另一盏灯发光较暗,则下列说法正确的是( )
A.发光较暗的灯泡电阻大,两端电压大,电功率小
B.发光较暗的灯泡电阻小,两端电压小,电功率小
C.正常发光的灯泡两端电压大,通过的电流大,电功率大
D.正常发光的灯泡灯丝的电阻小,通过的电流大,电功率大
13.在家庭电路调查活动中,小明观察到电能表的月初的示数为,本月底读数如图,小明本月消耗的电能为 ,小明家能同时使用的用电器的总功率不得超过 W;目前他家已有40W的灯泡5盏,70W的电视机一台,200W的洗衣机一台,2000W的电磁炉一台,他家的所有用电器 同时使用(选填“能”或“不能”)。
四、不用铭牌用电器的应用
14.有三只白炽灯泡分别标有“220 V 60 W”、“36 V 60 W”、“110 V 60 W”字样,若它们都在额定电压下工作,发光情况应是
A.“36 V60 W”灯泡最亮 B.“110 V60 W”灯泡最亮
C.“220 V60 W”灯泡最亮 D.三只电灯一样亮
15.甲、乙两个LED灯泡的参数如图所示,则下列说法中正确的是( )
A.两灯均正常发光时,甲灯消耗的电能较多
B.两灯均正常发光时,乙灯消耗的电能较多
C.两灯均正常发光时,甲灯比乙灯亮
D.两灯均正常发光时,乙灯比甲灯亮
16.如图所示,灯、分别标有“3V;0.6W”、“6V;3W”的字样。将开关S闭合,灯、均发光。下列说法正确的是( )
A.灯比灯亮
B.通过灯电流大于灯的电流
C.灯的实际功率比灯的实际功率小
D.灯两端的电压等于灯两端的电压
17.如图所示,两个电饭锅甲和乙,甲的额定功率为1200W,乙的额定功率为800W。在它们正常工作的情况下,下列说法正确的是( )
A.电饭煲甲消耗电能多
B.电饭煲乙消耗电能少
C.电饭煲甲将电能转化成内能转化的快
D.电饭煲乙将电能转化成内能转化的快
五、电功率在串、并联电路中的应用
18.如图所示,标有“3V,3W”字样、标有“3V,6W”字样,灯丝电阻不变,电源电压为3V,开关S闭合后,、电流之比为 ,、两端电压之比为 ,比 选填“更亮”或“更暗”。
19.如图所示电路中,电源电压保持不变,当开关S闭合、S1断开时,电压表示数为3V,电流表示数为0.5A,则R1的阻值为 Ω;已知R2的阻值为12Ω,当开关S、S1都闭合时,电流表的示数为 A,此时电路消耗的电功率为 W。
20.如图所示电路,电源电压不变,开关和都闭合时,电流表的示数为0.5A,断开开关后,电流表示数变化了0.3A,则当开关和都闭合时下列说法正确的是( )
A.通过和的电流之比为3:5 B.和两端电压之比为2:3
C.和的电阻之比为2:3 D.和的电功率之比为2:3
21.如图所示电路,甲、乙两灯分别标有“6V,6W”和“6V,3W”字样,电源电压恒为6V。不考虑温度对灯丝电阻的影响,下列说法正确的是( )
A.只闭合时,甲、乙两灯的实际功率之比为
B.只闭合、时,甲、乙两灯的实际功率之比为
C.只闭合、时,电路的总功率为6W
D.只闭合、时,电路的总功率为3W
六、电功率的综合应用
22.电源电压保持不变,开关S闭合,滑动变阻器的滑片P向左滑动,关于电路中的变化情况描述正确的是( )
A.电压表的示数变小
B.电路的总电功率变大
C.R2的电功率变大
D.电压表和电流表示数的比值变大
23.如图所示的四个电路中,电源电压U相同,,电路消耗的总功率由大到小的顺序是( )
AI
A.甲、乙、丙、丁 B.丁、丙、乙、甲
C.丁、甲、乙、丙 D.丙、乙、甲、丁
24.实验室有两只额定电压相同的小灯泡、,将它们并联接入电路,如图所示。闭合开关,两只灯泡均发光,电流表示数比电流表示数小,下列说法正确的是( )
A.电流对灯泡做功多
B.灯泡的电阻大于灯泡
C.灯泡的实际功率大于灯泡
D.灯泡的额定功率大于灯泡
25.如图所示,是小红连接的测量小灯泡额定功率的电路,小灯泡的额定电流为0.3A,电源电压保持不变,R为定值电阻,滑动变阻器的最大阻值为20Ω,她将滑动变阻器的滑片P置于B端,断开开关S2,闭合开关S、S1,电流表示数为0.1A;移动滑片P置于A端,电流表的示数为0.2A;重新将滑片P移至B端,断开开关S1,闭合开关S、S2,移动滑片P使电流表的示数为0.3A;保持滑片P的位置不变,断开开关S2,闭合开关S、S1,电流表示数为0.16A。下列说法中正确的是( )
A.电源的电压为3V B.定值电阻R的阻值为10Ω
C.小灯泡的额定电压为3.8V D.小灯泡的额定功率为0.75W
七、测量小灯泡的电功率实验(选择题)
26.关于“伏安法测小灯泡电功率”和“伏安法测小灯泡的电阻”,下列说法正确的是( )
A.伏安法测小灯泡电功率实验原理是
B.两个实验都采用多次测量取平均值来减小误差
C.两个实验使用的实验器材完全相同
D.伏安法测小灯泡的电阻采用了控制变量法
27.小灯泡的额定电压已知、定值电阻R0的阻值已知,小明设计了四种不同的方案打算测量小灯泡的额定功率,在电路不能重新拆接的条件下,其中不能够测出小灯泡额定功率的是( )
A. B.
C. D.
28.在测量额定电压为2.5V的小灯泡的电功率时。小红所观察和记录的结果如表所示。
小灯泡两端的电压U/V
0.5
1.0
1.5
2
2.5
3
通过小灯泡的电流I/A
0.12
0.16
0.19
0.23
0.25
0.28
小灯泡的亮度
暗亮
正常发光
过亮
分析实验记录,她得出了以下结论
①灯泡的额定功率为0.625W
②小灯泡的实际功率越大,亮度越亮
③小灯泡的电阻随两端的电压升高而增大
④小灯泡和阻值为的定值电阻串联接在电压为3V的电源两端时,能正常发光
其中正确的是( )
A.只有① B.只有①② C.只有①②③ D.①②③④都正确
八、图像题
29.如图为某用电器的I-U图像,其额定电压为12V,则额定功率是( )
A.0.6W B.1.8W C.3.2W D.4.8W
30.甲、乙两只灯泡,其I﹣U关系图像如图所示,现将甲、乙两灯串联在电路中,当电源电压为5V时,两灯消耗的总功率是( )
A.0.8W B.1.2W C.2W D.3W
31.图甲是灯泡L的图像,灯泡的额定电压为。将灯泡L接入图乙电路,已知电阻的阻值为,电流表量程为,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( )
A.两条支路中的电流可能相同 B.灯泡实际功率总比电阻功率大
C.灯泡的电阻总比电阻的阻值大 D.电源可调的最大电压为
32.随着科技发展,电子元件得到广泛应用,图甲所示就是一种用热敏电阻来检测环境温度的电路图,电路中电源电压为6V且保持不变,R为阻值为100的定值电阻,热敏电阻Rt的阻值随环境温度变化的关系如图乙所示,电流表的量程为0~0.03A。关于此电路,下列说法正确的是( )
A.当环境温度升高时,电路中的电流减小
B.当Rt两端电压为4V时,电流表的示数为0.1A
C.为保证电流表安全,允许测量的最高温度为40℃
D.当环境温度为10℃时,电路中的总功率为0.06W
九、计算题
33.如图所示电路,电源电压保持不变,小灯泡上标有“9V 0.9A”字样,小灯泡电阻不变。电阻箱处于某一阻值,闭合开关,电路的总功率为7.2W;将电阻箱阻值调为原来的3倍,电路的总功率变为4.8W。求:
(1)小灯泡的电阻;
(2)电源电压。
34.如图所示电路,电源两端电压为3V且保持不变,电阻,。
求:
(1)开关S闭合、断开时,电流表的示数;
(2)开关S、都闭合时,电路的总功率P。
35.图甲是某品牌家用蛋糕机,图乙是该蛋糕机的简化电路图,可以实现蛋糕机的低、中、高三挡加热功能。单独闭合开关S1时,蛋糕机的功率为440W;R2的阻值为55Ω。求蛋糕机正常工作时:
(1)电阻R1的阻值;
(2)高温挡的加热功率;
(3)高温挡加热5min消耗的电能。
36.如图所示,电源由三节新干电池串联,小灯泡标有“2.5V 1.25W”(设小灯泡电阻不变),滑动变阻器的最大阻值为15Ω。求:
(1)小灯泡正常发光时的电流;
(2)小灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值;
(3)滑动变阻器的滑片P移到最右端时电路的总功率。
37.学校开展了防溺水安全教育后,小华组经过合作探究,设计了一种可以戴在手腕上的防溺水定位求救报警器,其简化电路如图甲所示。已知电源电压为6V,报警器由电压表改装,是定值电阻,是压敏电阻,图乙是压敏电阻阻值随水深h变化的图像。报警器浸入水下深度h大于等于1m时,报警器会自动报警,当h为1m时,两端的电压为1.5V。通过计算回答:
(1)报警器浸入水下深度h为1m时,通过的电流是多少?
(2)报警器浸入水下深度h为1m时,的电功率是多少?
38.如图所示是某品牌电饭锅简化电路图,电饭锅额定电压220V,发热电阻、阻值不随温度变化,。操作开关、、的通断,可实现煮饭、煲汤、保温三个挡位调节,只闭合时,为煲汤挡,额定功率为440W。
(1)求电饭锅在煲汤挡正常工作时电路中的电流;
(2)求的阻值;
(3)求电饭锅在保温挡和煮饭挡正常工作时消耗的功率之比。
十、实验题
39.测定小灯泡电功率的实验中,全班各小组所用小灯泡的额定电压为2.5V、电阻约为10Ω。
(1)连接电路时开关应 ;
(2)用笔画线代替导线,连接完整如图所示的实物电路 ;
(3)闭合开关,移动变阻器的滑片P,发现小灯泡始终不亮,电压表无示数,电流表有示数,原因是 ;
(4)排除故障后,应 ,滑片从 端开始移动,记录数据;
(5)学生展示实验数据时,教师发现有两组不同的数据,如下表,错误的组别是 。
组别
电压/V
电流/A
功率/W
①
2.0
0.21
②
2.0
0.40
40.如图甲是小明测量小灯泡L 的额定功率电路,灯泡额定电压U额=3.8V。
(1)帮小明在图甲上补画导线,使其成为完整的实验电路。要求:滑动变阻器的滑片向右滑动时,灯泡变亮;
(2)改正错误后,闭合开关发现小灯泡不亮,电压表有示数而电流表无示数,则电路故障可能为: ;
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片至图所示位置,电压表示数为2V,为测量 灯泡的额定功率,应将滑动变阻器滑片向 端(选填“左”或“右”)移动;
(4)当灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则灯泡的额定电流I额= A, 额定功率P额= W。
41.某物理实验小组在“测量小灯泡的功率”的实验中,选用器材连接了如图甲所示的电路,其中电源电压恒为4.5V,小灯泡的额定电压为2.5V,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V。
(1)甲图中有一根导线连接错误,请在错误的导线上打“×”,并在图上改正;
(2)所有元件均完好,正确连接电路,将滑动变阻器的阻值调到最大,闭合开关,发现电流表和电压表均有示数,小灯泡不发光,原因是_______(选填字母);
A.小灯泡断路; B.小灯泡实际功率太小; C.小灯泡额定功率太小。
(3)三次实验记录如表,在完成第①次实验后,要测量小灯泡的额定功率,则需将滑动变阻器的滑片向 (选填“A”或“B”)端移动,直到电压表示数为2.5V,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为 W;
实验序号
电压U/V
电流I/A
电功率P/W
灯泡亮暗情况
①
1.4
0.20
0.28
较暗
②
2.5
正常发光
③
2.8
0.30
0.84
很亮
(4)分析实验数据,可以得出,灯泡的实际功率随实际电压的增大而 。
42.要测量一个额定电流为0.25A小灯泡的电功率,小灯泡正常工作时的电阻约为10Ω。现有器材:6V的电源一个,电流表和电压表各一个,“50Ω2A”的滑动变阻器A和“10Ω1A”的滑动变阻器B各一个,开关、导线若干。
(1)小明选用的滑动变阻器是 (选填“A”或“B”);
(2)甲图是小明用伏安法测小灯泡电功率的实物图,其中有一根导线连接错误,请在该导线上画“×”,并在图上改正(所画的导线不能交叉);
(3)移动变阻器的滑片,当电流表的读数为0.25A时,电压表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是 W,小灯泡正常工作时的电阻是 Ω;
(4)现电流表损坏,为测量额定电压为3.8V小灯泡的电功率,小强增加了电阻箱R0,又设计了如图丙所示的电路图并进行了如下操作,电源电压6V恒定。
①实验步骤如下:
第一步:仅闭合开关S、S2,调节滑动变阻器R,使电压表的示数为3.8V;
第二步:断开S2,再闭合开关S1,调节变阻箱R0,使电压表的示数再次为3.8V,读出电阻箱的读数为19Ω;则小灯泡的额定功率为 W。
②在交流评价阶段,下列说法正确的是 。
A.若在第二步操作时,不小心向右移动了滑片,则小灯泡额定功率测量结果偏大
B.若在第二步操作时,不小心向右移动了滑片,则小灯泡额定功率测量结果偏小
C.把图丙中的变阻箱换成规格合适的滑动变阻器也可以测量出小灯泡的额定功率
43.如图甲所示是测量额定电压为3.8V小灯泡的电功率的部分电路,其中滑动变阻器的规格为“,1A”。
(1)请用笔画线代替导线将图甲中电路连接完整,使滑动变阻器连入电路的阻值最大 ;
(2)闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表无示数,电流表有示数,则电路故障可能是 短路,此时电流表的示数为,可知电源电压为 V;
(3)排除故障并正确连接电路后,调节滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为1.5V时,电流表的示数如图乙所示,此时小灯泡的电阻为 ,若让小灯泡正常发光,滑片应向 (选填“左”或“右”)移动;
(4)实验中,小华同学发现电压表无法准确调到3.8V,她更换电压表量程后,只需将电压表并联在图丙中的 (选填“ab”“bc”或“ac”)之间并调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2.2V时,小灯泡正常发光;小峰同学想用此电路探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”,则他 (选填“能”或“不能”)得出正确结论;
(5)同学们完成实验后,老师又连接了如图丁所示的电路,用它测量额定电流为I额的小灯泡的额定功率(已知电源电压为U,R为电阻箱,可以直接读出它的阻值)。请将实验过程补充完整:
①闭合开关S,调节电阻箱,使电流表示数为 ,并记下此时电阻箱的阻值为R;
②小灯泡额定功率的表达式为 (用题中已有符号表示)。
一、单选题
1.如图,电源电压U可调,是阻值为5Ω的定值电阻,为敏感元件,其阻值随电流增大而减小。电源电压从零增大,电路中电流逐渐增大。当电流为0.3A时,两端电压为1.5V。的功率为,的功率为。则( )
A.时,可能等于 B.时,一定小于
C.时,一定等于 D.时,一定小于
2.如图甲所示的电路,电源电压恒定,R1为定值电阻,滑动变阻器R2铭牌上标有“120Ω 0.8A”的字样,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~15V。在保证电路安全的前提下,移动滑动变阻器的滑片,经测量分析,得出R2的电功率P与其两端的电压U的关系如图乙所示。下列结论中错误的是( )
A.电源电压为16V
B.R1的阻值为20Ω
C.电路中电流表示数变化范围为0.15A~0.6A
D.滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为10~100Ω
3.如图甲,小灯泡额定电压为,滑动变阻器、允许通过的最大电流均为,电流表量程为,电源电压保持不变.闭合开关,断开开关的滑片从最右端滑到最左端后,保持的滑片不动;再闭合开关、,断开开关,在保证所有元件安全的情况下,将的滑片从最右端向左进行最大范围移动.图乙是两次移动滑片的过程中电流表和电压表的示数关系图像.下列说法不正确的是( )
A.电源电压为11V
B.小灯泡的额定功率为
C.滑动变阻器和的最大阻值之比为
D.整个过程中小灯泡消耗的最小功率是
二、填空题
4.如图所示,电源电压U=6V,R1=5Ω,R2=10Ω;仅闭合S2,电路的总电阻为 Ω;仅闭合S3,电压表示数为4.5V,R3= Ω;当S1、S2、S3均闭合时,电流表的示数为 A。R2消耗的功率为 W。
5.如图1,暗盒有三个接线柱A、B、C,其内部有两个定值电阻、,其中。当M接A,N接B时,闭合开关S,将滑动变阻器滑片从右端逐渐移至左端,绘制电压表示数与电流表示数关系图像如图2中图线①所示;当M接A,N接C时,重复操作,得到图线②;则电源电压 V,滑动变阻器R最大阻值为 ;若将M接A,N接B, C接 (选填“M”或“N”),再将滑动变阻器滑片移至最左端,电路功率最大,最大值为 W。
三、计算题
6.一款小型电火锅如图甲所示,通过挡位开关实现高、中、低三挡控温功能,图乙是它的简化电路图,电火锅的部分参数如下表所示。已知均为加热电阻且阻值不变,的阻值为。某次使用时,在标准大气压下,用中温挡将水从加热到沸腾,用时,不计热量损失,,求:
额定电压
220V
低温挡功率
中温挡功率
440W
高温挡功率
1100W
(1)R3的阻值;
(2)电火锅在低温挡工作时的功率;
(3)电火锅中温挡工作时的效率(保留至小数点后1位)。
7.图甲是某餐具消毒柜的简化电路图。该消毒柜有“消毒”“烘干”“冷却”三个挡位,利用加热盘内的水沸腾产生的高温水蒸气对餐具进行消毒,再通过向餐具吹热风和冷风使其快速干燥和冷却。电路中和为加热电阻,且,M为电动机,为扇形片挡位自动控制开关。某次向消毒柜的加热盘内加入200mL、初温为的清水,消毒柜正常工作时电功率随时间的变化图像如图乙所示。求:[已知]
(1)在一个标准大气压下将加热盘内的水加热至沸腾,水吸收的热量;
(2)的阻值;
(3)消毒柜完成“消毒”“烘干”“冷却”一共消耗的电能。
8.如图所示,电源电压不变,R1=7.5Ω,只闭合S和S2,灯泡功率为8W;只闭合S,滑片于A点,电压表V为6V,电路中电流为IA,此时调节滑动变阻器滑片位于B点,使电压表V的变化量为4V,电路中电流为IB,(灯泡电阻不随温度变化)。求:
(1)闭合开关 (填写图中对应的开关符号),可让滑动变阻器单独连入电路;
(2)灯泡与R1的电阻之比;
(3)闭合所有开关,滑片于B点,电路的总功率(结果保留到小数点后一位)。
四、实验题
9.某小灯泡的额定电压为3.8V,图甲是小明测量该灯泡功率的实验电路。
(1)连接电路过程中,应 开关。请用笔画线代替导线 ,将滑动变阻器连入电路,使之接入电路的阻值最大。
(2)正确连接,实验过程中,若图中导线M发生了断路,则在调节滑片的过程中,会发现电压表的示数为 V。
(3)更换导线M后,小明将滑片移至某处时,两电表的示数如图乙所示,小灯泡的功率为 W。
(4)小强设计了图丙所示实验电路测量该小灯泡的额定功率,所用电源电压恒定,R1、R2均为电阻箱(0~999.9Ω)。
第1步;只闭合S1和 ,先调节R2=10欧姆,再调节R1至电流表的示数为 A。
第2步:只闭合S1和剩余的另一个开关,保持R1、R2不变,电流表的示数为0.56A,则小灯泡额定功率为 W。
10.小明做“测量小灯泡的功率”实验,小灯泡L1的额定电压为2.5V,电源电压为3V保持不变。
(1)小明连接的实物图如图甲所示,从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据,得到小灯泡的I﹣U图象如图乙所示,则滑动变阻器的最大阻值是 Ω,小灯泡的额定功率为 W;
(2)根据图像推测:当小灯泡两端的电压为0.25V时,小灯泡的实际功率最有可能是( )
A.0.0125W B.0.0175W C.0.025W
(3)实验中小明发现电压表的示数变为0,经检查应该是图甲中的导线 (选填“①”、“②”或“③”)内部出现了断路故障;
(4)测完小灯泡L1的功率后,小明又利用图丙所示的电路测出了额定电流为I额的小灯泡L2的额定功率,其中R0的阻值已知,请你将下列实验步骤补充完整:
①闭合S、S1,断开S2,调节滑动变阻器,使电压表的示数为 ;
②保持滑动变阻器的滑片位置不变,闭合S、S2,断开S1,读出电压表示数为U;
③小灯泡L2的额定功率P额= 。(用I额、R0、U表示)
11.小华准备做“测量小灯泡电功率”实验,实验室有如下器材:电源(电压恒为6V)、小灯泡(额定电压为2.5V,灯丝电阻约为10Ω)、电流表、电压表、开关各一个,规格分别为R1“10Ω 1A”和R2“50Ω 0.8A”的滑动变阻器各一个,导线若干。
(1)小华设计了图甲所示的电路,她应选择滑动变阻器 (选填“R1”或“R2”)完成实验;
(2)实验过程中出现灯泡不亮、电流表有示数、电压表无示数,则故障可能是 (故障只发生在灯泡或滑动变阻器);
(3)排除故障后,移动滑片,当电压表的示数为 V时,小灯泡正常发光。读出此时电流表的示数为0.25A,则小灯泡的额定功率为 W;
(4)实验中,小华向左移动滑片时,滑动变阻器接入电路的阻值减小,电流表示数变大,小灯泡变亮,灯丝的温度升高,电阻变大。若滑动变阻器接入电阻减小了ΔR1,小灯泡电阻增大了ΔR2,则ΔR1 ΔR2(选填“>”、“=”或“<”);
(5)据实验测得的数据画出小灯泡U﹣I关系图像如图乙(坐标轴上的数值已被擦除),分析图像可知,当小灯泡两端电压为2V时,其实际功率在以下哪个范围内: 。
A.P实≥0.625W
B.0.5W≤P实<0.625W
C.0.4W<P实<0.5W
D.P实≤0.4W
(6)实验结束后,某同学设计了如图丙所示的电路来测定额定电压为3V的小灯泡的额定功率。已知电源电压为9V,定值电阻R的阻值为10Ω。请帮助他完成以下实验步骤:
①开关S、S1闭合,S2断开,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为 V时,小灯泡正常发光;
②保持滑片位置不动,开关S、S2闭合,S1断开,此时电压表的示数为4V;再将滑动变阻器的滑片移至最左端,此时电压表的示数为7V。
③小灯泡的额定功率P额= W。
1.(2025·黑龙江·中考真题)如图,电源电压保持不变,电阻R1=10Ω,只闭合开关S1时,电流表的示数为0.3A,则电源电压为 V;若再闭合开关S2时,发现电流表的示数变化了0.2A,则电路的总功率为 W。
2.(2025·山东济宁·中考真题)将标有“6V;6W”的灯泡L接入电源电压恒为6V的电路中,如图甲所示。闭合开关,利用传感装置绘制出通过灯泡L的电流随时间变化的图像如图乙所示。闭合开关瞬间,灯泡的电功率为 W。灯泡在闭合开关瞬间的电阻为,正常发光时电阻为, 。
3.(2025·四川遂宁·中考真题)某同学用图甲所示的电路来测量小灯泡的电功率。他闭合开关,将滑动变阻器滑片从最右端向左滑动,直到灯泡电压达到额定值,记录了不同时刻三个电表的示数,并在同一坐标图中分别绘制了L和的图像如图乙。电源电压恒定不变,请分析:图乙中曲线 是滑动变阻器的图像;该电路的电源电压为 V;灯泡的额定电功率为 W。
4.(2025·贵州·中考真题)如图甲所示电路中,电压表V1测量 两端的电压。电源两端电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器滑片P由最右端移至最左端,此过程中,其中一个电压表示数与电流表示数的关系如图乙所示。当滑动变阻器接入电路的阻值为其最大阻值的一半时,它消耗的电功率为 W。
5.(2025·四川凉山·中考真题)在如图所示的电路中,电源电压恒定,电压表量程为0~15V,定值电阻R1、R2的阻值分别为10Ω和20Ω。当只闭合开关S1,将滑动变阻器R的阻值接入电路时,电压表示数为3V,电阻R1的电功率为P1;当闭合开关S1、S2,将滑动变阻器滑片P移到最左端时,定值电阻R2的电功率为P2。若P1∶P2=1∶8,则电源电压为 V,电路最小电功率为 W。
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