内容正文:
第十五讲 电功率
一、填空题
1.(2024泸州)小华家电茶炉的加热电阻为60.5 Ω,家用电能表的信息如图所示,只将电茶炉接入220 V的家庭电路中正常工作10 min,电能表指示灯应闪烁 160 次,刚好将电茶炉内1 kg的水从20 ℃加热至100 ℃,水吸收的热量为 3.36×105 J,电茶炉烧水的效率为 70% 。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
2.(2024郸城二模)如图甲所示,电源电压恒定,闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片从最右端移至灯泡正常发光的位置,此过程中电流表示数与两个电压表示数的关系图像如图乙,则曲线 b 表示的是电流表与电压表V2示数的关系图像,滑动变阻器的最大阻值是 45 Ω,灯泡的额定功率为 4.8 W。
3.(2024成都)小张想设计一个有“低温”“中温”和“高温”三个挡位的电加热器,其电路图如图所示,电源电压为220 V,R1、R2是电热丝,开关S接触相邻的两个触点。她准备了三根电热丝,R1=242 Ω,另外两根电热丝的阻值分别是121 Ω和242 Ω,R2应选取阻值为 121 Ω的电热丝。开关S接触“1”“2”两个触点时,通电1 min,电流产生的热量是 1.2×104 J。
4.(2024濮阳二模)小明用如图所示的实验装置“探究电流产生的热量跟电阻大小的关系”,电源电压为3 V,电阻丝R1=10 Ω,R2=20 Ω,两个气球相同。闭合开关后,密闭烧瓶内的空气被加热,他观察到 乙 气球先鼓起来;通电1 min,电路中产生的热量为 18 J,R1的电功率为 0.1 W。
第4题图 第5题图
5.(2024周口二模)小明为了用电方便买了一个多孔插排,如图所示。一次小明在使用电磁炉做饭时使用了插排,很快便闻到橡胶的焦糊味,于是他立即拔掉插排,发现插排线很热,而其他用电器正常工作。你认为引起插排线过热的原因可能是 插排线过细 (选填“电路电压过高”“插排线过细”“插排线过粗”或“插排线过短”),请说明理由 插排线过细时,电阻较大,由Q=I2Rt可知,电流和通电时间一定时,电阻越大,产生的热量越多 。
二、选择题
6.(2024商水二模)一位电视台记者在讲到某工厂上半年共节电5 000 kW·h的时候,手举一只理发用的电吹风说:“我这只电吹风是500 W的,也就是0.5 kW,这个厂节省的电力可以开动10 000个这样的电吹风。”从物理学的角度看,这位记者混淆的两个概念是 ( D )
A.电功 电能 B.时间 电功率
C.电功 电量 D.电能 电功率
7.(2024济宁)如图所示,小灯泡L1、L2的额定电压相同。闭合开关后,发现L1比L2亮,下列分析正确的是 ( C )
A.L1的额定功率比L2的额定功率大
B.L1两端电压比L2两端电压小
C.L1的电阻比L2的电阻大
D.通过L1的电流比通过L2的电流小
8.(2024商丘三模)将定值电阻R1和R2分别按图甲和图乙两种方式连接在一起,已知R1=20 Ω,R2=30 Ω,电源电压相同,图乙中电流表示数为0.5 A,下列说法正确的是 ( B )
A.电源电压为10 V
B.图甲中电流表示数为0.12 A
C.甲、乙两种接法电路中总功率之比为5∶1
D.图甲中,通电1 min,该电路消耗的电能为180 J
9.(2024安阳一模)小明在一次野炊活动中,将中间剪得较窄的口香糖锡箔纸(可看作导体)接在干电池正负两极上,如图所示,锡箔纸较窄处最先燃烧。长度相同的锡箔纸较宽处与较窄处相比较,下列判断正确的是 ( C )
A.较窄处电阻较小 B.较窄处电流较大
C.较窄处电压较大 D.较窄处电功率较小
10.(2024郑州一模)如图所示,电源电压不变,灯L标有“6 V 3 W”,滑动变阻器R标有“12 Ω 2 A”,把滑片移到中点,闭合开关S,灯L正常发光。在保证电路安全的前提下,把滑片由中点向右移动的过程中,下列判断正确的是 ( D )
A.L正常发光时的电阻为6 Ω
B.L的亮度变暗,电流表示数变小
C.电流表示数变大,电压表示数变大
D.R消耗的最大电功率为12 W
11.(2024洛阳三模)图甲中的A、B分别为小灯泡和定值电阻的I-U图像,小灯泡和电阻的连接情况如图乙所示,电源电压为8 V,下列说法正确的是 ( D )
A.小灯泡的电阻随温度的升高而减小
B.定值电阻的阻值为0.05 Ω
C.电流表示数为0.4 A
D.灯泡的实际电功率为0.6 W
12.(2024凉山州)如图甲所示,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的规格为“50 Ω 0.5 A”。闭合开关S后,调节滑动变阻器的滑片P,测得多组数据,用测得的数据绘制了电流与滑动变阻器阻值的变化关系图(如图乙所示)。在保证电路安全的情况下,下列计算结果中正确的是 ( D )
A.电源电压为12 V
B.R0的阻值为15 Ω
C.滑动变阻器接入电路的阻值变化范围是10~50 Ω
D.滑动变阻器的最大功率为0.9 W
三、实验探究题
13.(2024自贡)在“测量小灯泡额定功率”的实验中,小刚同学用一个电压表、一个电流表、一个开关、一个滑动变阻器、电压为4.5 V的电源和额定电压为2.5 V的小灯泡,设计了如图甲所示的电路。
答案图
(1)实验中需要依据如图甲所示的电路图,将如图乙所示的器材进行连线,请用笔画线代替导线,将如图乙所示的电路连接完整。
(2)正确连接好电路后,闭合开关,当滑动变阻器的滑片向左移动时,电流表示数 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”)。当电压表的示数为 2.5 V时,小灯泡正常发光,此时电流表的指针如图丙所示,其示数为 0.28 A,小灯泡的额定功率为 0.7 W。若小灯泡两端的实际电压为2.3 V,则小灯泡的实际功率 小于 (选填“大于”“等于”或“小于”)额定功率。
(3)小王同学也按如图甲所示的电路图连接电路,当连接最后一根导线时,灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭。请你指出导致此现象可能的原因: 连接电路时开关没有断开;闭合开关前,滑动变阻器的滑片没有移到阻值最大处 。
四、综合应用题
14.(2024濮阳三模)空气净化消毒机的工作原理是将室内空气吸入并通过内部设备净化消毒后释放洁净空气。下表为某型号空气净化消毒机的部分参数。该机器内部有一个探测电路,图甲为其简化后的电路图,电源电压恒为12 V,R0阻值为20 Ω,R为气敏电阻,其阻值大小与有害气体浓度的关系如图乙所示。当电压感应装置探测到R两端的电压等于或小于9 V时,净化消毒机开始工作。
额定电
压U/V
频率
f/Hz
额定功
率P/W
每小时净化消毒空
气的体积V0/(m3·h-1)
220
50
110
120
(1)求该空气净化消毒机正常工作时的电流;
(2)有害气体的浓度达到32%时,判断空气净化消毒机是否开始工作;
(3)求该空气净化消毒机正常工作时,将容积为60 m3的房间内的空气全部净化消毒需要消耗的电能。
解:(1)该空气净化消毒机正常工作时的电流
I===0.5 A。
(2)由图甲得,R与R0串联;
由图乙可知,有害气体浓度达到32%时,R=40 Ω。
电路中的电流为
I===0.2 A,
R两端的电压为
UR=IR=0.2 A×40 Ω=8 V<9 V,
故空气净化消毒机已开始工作。
(3)60 m3的房间消毒时间
t==0.5 h,
该空气净化消毒机消耗的电能
W=P额t=110 W×0.5×3 600 s=1.98×105 J。
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