第十八章 电功率 · 练习题(共136题)

第1节 电能 电功(35题) · 第2节 电功率(37题) · 第3节 跨学科实践:为家庭节约用电提建议(27题) · 第4节 焦耳定律(37题)

本章练习题(50题)

1.实验探究题中等
实验小组进行“测量小灯泡的电功率”实验。现有器材:小灯泡L(U额=2.5V,额定功率约为0.8W)、电压为3V,且保持不变的电源、标有“20Ω,1A”字样的滑动变阻器、开关、电流表、电压表、导线若干
题目配图
(1) 连接电路时开关应_____。
答案:断开
(2) 小明检查电表量程的选择和电路的连接都无误后。闭合开关,将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处,开始实验。小丽指出小明的实验操 作存在错误,正确的操作应是:_______________________;正确操作后,继续实验的过程中,电压表指针出现如图乙所示的情况。经检查只有滑动变阻器发生故障,则故障可能是滑动变阻器 __________ (选填“断路”或“被短接”);
答案:断路
(3) 排除故障后,继续实验,获取实验数据。当电压表示数为2.5V时,电流表表盘如图丙所示,通过计算可知,小灯泡L的额定功率为______ W;
答案:0.75
(4) 完成实验后,小明设计了如图丁所示的电路,想要用原有的实验器材和定值电阻R,在不使用电流表的情况下,测量该小灯泡L的额定功率。请你帮助他完成实验方案:(1)检查电路无误后,闭合开关S,将开关S1接a,调节滑动变阻器的滑片直至电压表示数为______V;(2)保持滑片不动,再将开关S1接b,读出电压表示数为U0;3小灯泡L的额定功率P额=_________(用U额、U0、R0表示))。
答案:0.5;U额U0/R0
答案:(1) 断开;(2) 断路;(3) 0.75;(4) 0.5;U额U0/R0
2.填空题中等
如图甲所示,坐位体前屈是中学生体质健康测试项目之一。图乙是小亮同学为其设计的工作原理图,电源电压恒为 3V,定值电阻 R1=10Ω,R2为一根长 30cm 的均匀电阻丝(阻值跟长度成正比),其最大阻值为 30Ω,挡板未受推力时,滑片 P 位于电阻丝的 B 端,在挡板处施加推力时,滑片 P 可自由滑动。闭合开关,电路消耗的最小功率是________W,某同学的成绩是 20cm 时,电流表的示数为________A,电压表的示数是________V。
题目配图
答案:0.225;0.15;1.5
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[1] 闭合开关,R1和 R2串联,电压表测量与 R2并联部分两端的电压,电流表测量电路电流,当推动挡板 P 到 B 端时,变阻器接入电路的阻值最大时,电路的总阻值最大,由 P=U²/R 可知电路的总功率最小,电路消耗的最小功率 P=U²/R总=U²/(R1+R2)= (3V)²/(10Ω+30Ω)=0.225W。 [2][3]R2为一根长 30cm 的均匀电阻丝(阻值跟长度成正比),某同学的成绩是 20cm 时,当 P 离 B 的距离等于 20cm 时,滑动变阻器连入电路的有效长度为 30cm‑20cm=10cm。 变阻器接入电路的阻值 (30Ω/30cm)×10cm=10Ω。 电流表的示数为 I=U/R=U/(R1+R2′)=3V/(10Ω+10Ω)=0.15A。 电压表的示数 U2=IR2′=0.15A×10Ω=1.5V。
3.单选题简单
在国际单位制中,电功的单位是(  )
答案:B
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A.在国际单位制中,伏特是电压的单位,故A不符合题意; B.在国际单位制中,焦耳是功和能的单位,故B符合题意; C.在国际单位制中,库仑是电荷量的单位,故C不符合题意; D.在国际单位制中,瓦特是功率的单位,故D不符合题意。 故选B。
4.填空题简单
蓄电池充电时,_______ 能转化为_______能;放电时将_____能转化为______能。
答案:电 化学 化学 电
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[1][2]蓄电池充电时,消耗电能,产生化学能,将电能转化为化学能,储存在电池的内部。 [3][4]蓄电池放电时,消耗化学能,产生电能,将化学能转化为电能。
5.单选题简单
家用电能表的计量单位是(  )
答案:B
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电能表是测量电路消耗电能的仪表,电能表俗称电表,单位是千瓦时,俗称度;焦耳是电功的国际单位制单位,不是家庭电路消耗电能的单位;伏特是电压的单位;库仑是电量的单位。故B符合题意,ACD不符合题意。 故选B。
6.填空题简单
如图所示是国产某品牌的电动混合动力汽车,给汽车蓄电池充电时,蓄电池相当于____________(填“用电器”或“电源”);充电时所涉及的能量转化是_____________________。
题目配图
答案:用电器 电能转化为化学能
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[1][2]给汽车蓄电池充电时,蓄电池消耗了电能,转化为化学能,所以蓄电池相当于用电器,此过程是将电能转化为化学能存储在蓄电池中。
7.单选题中等
小明家上次查看电能表示数如下,本次查看时电能表读数如图所示,则下列说法正确的是( )
题目配图
答案:C
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A.他家在这段时间内消耗的电能 W = 8633.5kW·h − 8543.2kW·h = 90.3kW·h,故 A 错误。 B.电能表是测量消耗电能的仪表,不是测量电功率的仪表,故 B 错误。 C.3600r/(kW·h) 表示电路中每消耗 1kW·h 的电能,电能表的转盘转过 3600r。 只让一个标有 “220V‑1000W” 的电热水器正常工作 10min,其消耗的电能为 W = Pt = 1kW × 1/6 h = 1/6 kW·h 则电能表的圆盘转过的圈数 n = 1/6 kW·h × 3600r/(kW·h) = 600r,故 C 正确。 D.由参数知道,这个电能表平时工作允许通过的最大电流为 10A,允许的最大功率 P = UI = 220V × 10A = 2200W,这是电路允许最大总功率,不是电能表的电功,故 D 错误。 故选 C。
8.填空题中等
1 度电 =___________kW·h,如图电能表读数为__________,该表额定最大电流为__________;将功率为 1000W 的电热水壶单独接入电能表,6min 内指示灯闪烁______次。
题目配图
答案:1;1193.5kW·h;60A;200
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[1] 生活中,1kW·h 的电也叫 1 度电,即 1 度电 = 1kW·h。 [2] 电能表最后一位数字为小数位,图中电能表读数为 1193.5kW·h。 [3] 由电能表参数 15 (60) A 可知,该表额定最大电流为 60A。 [4] 由公式 P=W/t 可得,6min 电热水壶消耗电能: W=Pt=1000W×6×60s=3.6×105J=0.1kW·h 2000imp/(kW·h) 表示每消耗 1kW·h 电能,指示灯闪烁 2000 次。 指示灯闪烁次数:n=0.1×2000=200。
9.填空题中等
一只家用电能表标着 3000r/(kW·h),这表示消耗 1kW·h 的电能,电能表的转盘转 3000r。现在室内只亮了 1 只灯泡,测出转盘 3min 内转了 15r,利用这些数据,灯泡在这段时间消耗的电能为________________________。
题目配图
答案:0.005kW·h**
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3000r/(kW·h),表示每消耗 1kW·h 的电能,电能表转盘转动 3000r。 转盘 3min 内转 15r,灯泡消耗的电能: W = 15r ÷ 3000r/(kW·h) = 0.005kW·h。 答:灯泡在这段时间消耗的电能为 0.005kW·h。
10.单选题中等
如图所示,是小静同学观察到自家电能表的情况,下列说法正确的是()
题目配图
答案:D
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A.该电能表适用于 220V 的电路,故 A 错误。 B.30A 是电能表允许的最大电流,不是正常工作电流,故 B 错误。 C.电能表最后一位是小数位,读数应为 1469.5kW·h,表示电路消耗电能,不是电能表自身消耗电能,故 C 错误。 D.2000r/(kW·h) 代表每消耗 1kW·h 电能,转盘转 2000r。转盘转 30 圈,消耗电能: W = 30r ÷ 2000r/(kW·h) = 3/200 kW·h = 3/200 ×3.6×106J =5.4×104J,故 D 正确。 故选 D。
11.填空题中等
如图是小琪同学观察到自家新安装的电能表的图片。结合所学物理知识,通过对铭牌上信息读取,小琪同学得出如下信息:该电能表在______V 的电路中正常使用;当脉冲灯在一段时间内闪了 800 次,表明这段时间内家用电器消耗电能______kW·h;如果电费是 0.5 元 / 度,那这段时间内的电费是______元。 **
题目配图
答案:220;0.5;0.25
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[1] 由电能表铭牌信息可知,该电能表在 220V 的电路中正常使用。 [2] 铭牌参数为 1600imp/(kW·h),表示每消耗 1kW·h 电能,脉冲灯闪烁 1600 次。脉冲灯闪烁 800 次,消耗电能: W = 800 ÷ 1600 kW·h = 0.5kW·h = 0.5 度。 [3] 电费单价 0.5 元 / 度,这段时间电费:0.5 元 / 度 × 0.5 度 = 0.25 元。
12.计算题中等
小明完成学习任务后准备去洗澡,想到今天学过的物理知识,思考如何能够计算出电热水器的热效率。于是他想到将家中其他用电器与电源断开,仅让加热 50kg 水的热水器工作。他观察了电热水器显示屏显示此时水箱内水的温度为 20℃,让其加热到 50℃时停止工作,并记录了加热前后电能表的示数,如图所示。已知 c水=4.2×103J/(kg·℃) 求:
题目配图
(1) 此过程中水吸收的热量;
答案:6.3×106J
(2) 电热水器的热效率。
答案:87.5%
答案:(1) 6.3×106J;(2) 87.5%
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(1)水吸收的热量: Q吸=c水m(t−t0)=4.2×103J/(kg·℃)×50kg×(50℃−20℃)=6.3×106J。 (2)消耗的电能: W = 864.5kW·h − 862.5kW·h = 2kW·h =2×3.6×106J =7.2×106J。 电热水器的热效率: η = Q吸 / W =(6.3×106J ÷7.2×106J)×100% =87.5%。 答:(1)此过程中水吸收的热量为 6.3×106J; (2)电热水器的热效率为 87.5%。
13.单选题中等
如图所示是甲、乙两导体的 I‑U 图像,下列有关说法正确的是( )
题目配图
答案:D
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A.由图可知,当甲、乙两端的电压相同时,通过甲导体的电流较大,根据 R=U/I 可知,甲的电阻较小,故 A 错误。 B.图线是一条过原点的倾斜直线,说明导体中的电流与导体两端的电压成正比,电压是形成电流的原因,不能说电压与电流成正比,故 B 错误。 C.并联电路各支路电压相等,将甲、乙并联接到电压为 3V 的电源上时,两导体两端的电压都为 3V。由图像可知,此时通过甲的电流为 0.6A,通过乙的电流为 0.3A,干路总电流为 0.6A+0.3A=0.9A,故 C 错误。 D.将甲、乙串联接到电压为 3V 的电源上,串联电路电流处处相等,总电压等于各部分电压之和。由图像可知,当电路中电流为 0.2A 时,甲、乙两端总电压为 3V。通电 1min,电路消耗的电能: W=UIt=3V×0.2A×60s=36J,故 D 正确。 故选 D。
14.填空题中等
在图甲所示的电路中,电源电压不变。闭合开关 S 后,两个电流表指针所指位置相同,如图乙所示,则通过定值电阻 R2的电流为______A,定值电阻 R1、R2的阻值之比为__________。若电源电压为 12V,则 R2的阻值为______Ω,通电 1min,R2消耗的电能为_________J。
题目配图
答案:1.6;4∶1;7.5;1152
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[1] 闭合开关 S 后,两个电阻并联,A1测量干路电流,A2测量通过 R1的电流。并联电路干路电流大于支路电流,两只电流表指针位置相同,因此 A1使用大量程,示数为 2A;A2使用小量程,示数为 0.4A。通过 R2的电流:I2 = I总 − I1 =2A−0.4A=1.6A。 [2] 并联电路各支路电压相等,R1∶R2 = (U/I1)∶(U/I2) = I2∶I1 =1.6A∶0.4A =4∶1。 [3] 电源电压为 12V,R2的阻值:R2 = U/I2 =12V ÷1.6A =7.5Ω。 [4] 通电 1min,R2消耗的电能:W2=UI2t=12V×1.6A×60s=1152J。
15.计算题中等
如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1、R2均为定值电阻,R1=10Ω,R2=30Ω。只闭合开关 S 时,电流表的示数为 0.3A。求:
题目配图
(1) 电源电压;
答案:12V
(2) 当开关 S1、S2闭合,S 断开时:通过电阻 R1的电流与电路工作 5min 消耗的电能。
答案:1.2A;5760J
答案:(1) 12V;(2) 1.2A;5760J
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(1)只闭合开关 S 时,R1与 R2串联,电路电流 I=0.3A。 电源电压:U=IR总=I(R1+R2)=0.3A×(10Ω+30Ω)=12V。 (2)当开关 S1、S2闭合,S 断开时,R1、R2并联,电源电压 12V。 ①通过 R1的电流:I1=U/R1=12V/10Ω=1.2A。 通过 R2的电流:I2=U/R2=12V/30Ω=0.4A。 干路电流:I′=I1+I2=1.2A+0.4A=1.6A。 ②电路工作 5min 消耗的电能: W=UI′t=12V×1.6A×5×60s=5760J。
16.单选题中等
如图是商场里的自动扶梯的模拟电路,S1、S2是自动扶梯的出、入口处的两个 “紧急制动开关”,S3是自动扶梯上的 “感应开关”。无人乘坐时,电梯缓慢运行;有人乘坐时,电梯运行速度增大。下列说法不正确的是()
题目配图
答案:D
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由图可知,S1、S2任意一个断开,整个电路就断路,因此只要断开其中一个紧急制动开关,扶梯就停止工作。 无人乘坐时,S3断开,电动机与定值电阻 R 串联,总电阻大,电路电流小,电动机转速小,电梯缓慢运行;根据 W=UIt,该状态下电路消耗电能较少,电阻 R 可节约电能。 有人乘坐时,S3闭合,定值电阻 R 被短路,只有电动机接入电路,电路电阻小,电流大,电动机转速变大,电梯速度增大。 因此 ABC 说法正确,不符合题意;D 说法错误,符合题意。故选 D。
17.填空题中等
如图甲所示,电源电压 U=12V,灯泡 L 正常发光时的阻值为 6Ω,其电流与电压的关系如图乙所示,滑动变阻器 R 的最大阻值为 20Ω,则灯泡正常发光时,滑动变阻器在 10s 内消耗的电能为______J。
题目配图
答案:45 45
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由题意,灯泡 L 正常发光时阻值为 6Ω;结合图乙,灯泡两端电压为 9V 时,电路电流为 1.5A,RL=UL/IL=9V/1.5A=6Ω,因此灯泡正常发光时两端电压为 9V。 滑动变阻器与灯泡串联,串联电路电流相等,通过滑动变阻器的电流 IR=IL=1.5A。 滑动变阻器两端电压:UR=U−UL=12V−9V=3V。 滑动变阻器 10s 内消耗的电能:WR=URIRt=3V×1.5A×10s=45J。
18.计算题中等
如图所示的电路中,电源电压恒定不变,定值电阻 R1=10Ω。当滑动变阻器 R 的滑片 P 移动至中点位置时,闭合开关 S,电流表 A1示数为 1.2A,电流表 A2示数为 1A。求:
题目配图
(1) 电源电压;
答案:10V
(2) 滑动变阻器 R 的滑片 P 移动至中点位置时,滑动变阻器接入电路的阻值大小;
答案:50Ω
(3) 当滑动变阻器 R 的滑片 P 移动至最右端时,整个电路 10s 消耗的电能。
答案:110J
答案:(1) 10V;(2) 50Ω;(3) 110J
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(1)由图可知:电阻 R1与滑动变阻器并联,电流表 A1测量干路的电流,电流表 A2测量 R1的电流;并联电路各支路电压等于电源电压,电源电压:U=U1=I1R1=1A×10Ω=10V。 (2)滑片在中点位置,根据并联电路电流规律,通过滑动变阻器的电流:IR=I−I1=1.2A−1A=0.2A。 此时滑动变阻器接入的阻值:R=U/IR=10V/0.2A=50Ω。 (3)滑片移至最右端,滑动变阻器全部接入,最大阻值 R2=2R=2×50Ω=100Ω。 并联电路各支路独立工作,R1支路消耗电能:W1=(U2/R1) t,滑动变阻器支路消耗电能:W2=(U2/R2) t。 总电能: W = W1+W2 = [(10V)2/10Ω]×10s + [(10V)2/100Ω]×10s =100J+10J=110J。
19.单选题中等
小聪家电能表在三月底抄表时的示数如图(a)所示,到四月底抄表时示数如图(b)所示,则小聪家四月份的用电量为()
题目配图
答案:C
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电能表最后一位是小数位;三月底示数为 268.7kW・h,四月底示数为 352.9kW・h。 四月份用电量:\(352.9\mathrm{kW·h}-268.7\mathrm{kW·h}=84.2\mathrm{kW·h}\)。 电能的常用家庭单位是 kW・h,不是 J,因此选 C。
20.多选题中等
新能源汽车在环境保护和节约能源等方面作出了重要的贡献。一新能源汽车百公里消耗的电能约为 15kW・h,下列关于该新能源汽车说法正确的是( )
答案:B;C
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A.充电时蓄电池消耗电能,相当于用电器;对外供电时蓄电池才相当于电源,故 A 错误。 B.新能源汽车行驶时消耗电能,将电能转化为机械能,故 B 正确。 C.单位换算:1kW・h=3.6×106J,15kW·h =15×3.6×106J =5.4×107J,故 C 正确。 D.新能源汽车依旧存在能源消耗,需要规划行程与充电,故 D 错误。 故选 BC。
21.单选题中等
如图所示是电阻 A 和 B 的 I‑U 图像,下列说法正确的是()
题目配图
答案:D
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A.由图像计算定值电阻阻值:RA=UA/IA=6V/0.6A=10Ω;RB=UB/IB=6V/0.3A=20Ω,RA小于 RB,A 错误。 B.串联电路电流相等,电压之比 UA:UB=RA:RB=10Ω:20Ω=1:2,B 错误。 C.两电阻并联在 3V 电源上,电压相等,读图得电流分别为 0.3A、0.15A,电流之比为 2:1,C 错误。 D.串联电流相等,相同时间电功 W=I2Rt,电功之比 WA:WB=RA:RB=10Ω:20Ω=1:2,D 正确。 故选 D。
22.单选题中等
为了保护同学们的视力,学校将教室里日光灯更换成了如图所示的护眼灯,每个教室里安装有 8 盏这样的护眼灯,下列说法正确的是()
题目配图
答案:C
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A.8 盏护眼灯可同时亮灭,但各灯能够独立工作、互不影响,因此是并联;同时亮灭是因为开关接在干路,A 错误。 B.并联电路各支路互不影响,一盏灯熄灭,其余护眼灯两端电压不变,电阻不变,电流不变,B 错误。 C.家庭电路电压为 220V,护眼灯并联,正常发光时两端电压等于电源电压 220V,C 正确。 D.护眼灯工作主要把电能转化为光能,少部分转化为内能,D 错误。 故选 C。
23.单选题中等
公路上使用的“风光互补”照明系统同时安装有风力发电机和太阳能电池板,如图所示。该系统可以将风力发电机或太阳能电池板提供的电能储存至蓄电池中,供路灯照明使用。下列说法正确的是(  )
题目配图
答案:C
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A.风力发电机是将机械能转化为电能,故A错误; B.太阳能电池板工作时将太阳能转化为电能,故B错误; C.蓄电池对外供电时相当于电源,将储存的化学能转化为电能,故C正确; D.路灯工作时消耗电能,获取光能,是将电能转化为光能,故D错误。 故选C。
24.单选题中等
如图是小英家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息可知,下列选项中正确的是()
题目配图
答案:D
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A.电能表允许通过最大电流为 40A,家庭电路干路电流不能超过 40A,A 错误。 B.上月消耗电能:5647.8kW・h −5546.7kW・h =101.1kW・h,B 错误。 C、D.1600imp/(kW・h) 代表每消耗 1kW・h 电能,指示灯闪烁 1600 次;闪烁次数多,表示消耗电能总量多;闪烁快慢才表示耗电快慢。因此 C 错误,D 正确。 故选 D。
25.单选题中等
现有两个定值电阻 R1和 R2(R1>R2),按照如图所示的四种方式,分别接到电压恒为 U 的电源两端工作相同的时间。则四个电路中电流做功大小关系正确的是()
题目配图
答案:C
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根据串联电阻特点,乙电路总电阻最大;根据并联电阻特点,甲电路总电阻最小。已知 R1>R2,四个电路总电阻关系:R乙>R丁>R丙>R甲。 电源电压恒定为 U,工作时间相等,由电功公式 W=U2t/R 可知:电压与时间一定时,总电阻越小,电流做功越多。 因此电流做功关系:W甲>W丙>W丁>W乙,C 正确,ABD 错误。 故选 C。
26.单选题中等
如图所示的电路中,绝热密闭的容器中装有某种液体,将定值电阻R浸没在液体中并与滑动变阻器串联。当滑动变阻器滑片在a端时,温度计示数从25℃上升到40℃用时6min:当滑片在b端时,温度计示数从25℃上升到40℃用时54min;当滑片在中点时,温度计示数从25℃上升到40℃用时为(  )
题目配图
答案:B
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解析图
27.单选题中等
如图所示电路,电源电压不变,闭合开关 S,电压表 V1示数为 3V、电压表 V2示数为 1V。下列说法正确的是( ) ①灯泡 L1、L2的电阻之比 R1:R2=1:2 ②相同时间电流对 L1、L2做的电功之比 W1:W2=2:1 ③若将电压 V2更换为电流表 A,闭合开关 S、灯泡 L1发光,电压表 V1无示数 ④断开开关 S,将电压表 V1、V2分别换成电流表 A1、A2,则电流表 A1、A2的示数之比为 2:3
题目配图
答案:C
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①闭合开关 S,L1、L2串联;V1测电源总电压,V2测 L2两端电压。 L1两端电压 U1=3V‑1V=2V,串联电流相等,R1:R2=U1:U2=2V:1V=2:1,故①错误。 ②串联电流相等,时间相同,由 W=UIt,W1:W2=U1:U2=2:1,故②正确。 ③把 V2换为电流表,L2被短路,L1发光;V1仍然测电源电压,有示数,故③错误。 ④断开 S,两只电压表换成电流表,L1、L2并联;A1测 L2支路电流,A2测干路电流。 R1:R2=2:1,并联电压相等,I1:I2=R2:R1=1:2; I2为 A1示数,干路 I=I1+I2,A1:A2=2:(1+2)=2:3,故④正确。 综上②④正确,选 C。
28.填空题中等
小明家的电能表的表盘标有 “5000r/kW・h” 的字样,把家中的其它用电器都断开,只接入某用电器,电热器工作半小时,电能表的转盘恰好转过 500 圈,若电路中没有发生漏电现象,则该用电器这半小时内消耗的电能是________J。
答案:3.6×105
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5000r/kW・h 表示每消耗 1kW・h 电能,转盘转动 5000 圈。 消耗电能:W =(500/5000) kW・h =0.1kW・h =0.1×3.6×106J =3.6×105J。
29.填空题中等
如图所示,手指轻轻触碰手机感应区,识别出正确的指纹后手机自动开锁,则感应区相当于电路中的________;给手机充电过程中,手机电池相当于________(选填 “电源” 或 “用电器”)。该手机配备的是锂离子电池,铭牌上标有 “5V,4800mA・h” 字样,电池充满电储存的电能为________J。
题目配图
答案:开关;用电器;86400 开关;用电器;86400
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手指触碰感应区,识别正确指纹后电路接通,感应区相当于电路中的开关。 给手机充电时,电池消耗电能,将电能转化为化学能,此时电池相当于用电器。 计算储存电能:W=UIt=5V×4800×10-3A×1×3600s=86400J。
30.填空题中等
如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关 S,将滑动变阻器滑片 P 从 a 端向左滑动到 b 点的过程中,电流表示数与电压表示数的关系如图乙所示,定值电阻 R1的阻值为________Ω,当滑片 P 位于中点时,R1在 10s 内消耗的电能________J。
题目配图
答案:10;2.25
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由图甲可知,定值电阻 R1与滑动变阻器 R2串联,电压表测滑动变阻器两端电压,电流表测电路电流。滑片从 a 端滑到 b 点,滑动变阻器接入阻值由最大变为 0。 根据图乙,当变阻器电压为 1V,电流 0.2A;变阻器电压为 2V,电流 0.1A。设电源电压为 U: U=0.2A×R1+1V,U=0.1A×R1+2V,解得电源电压 U=3V,R1=10Ω。 变阻器最大阻值:R大=U大/I1=2V/0.1A=20Ω。 滑片在中点,滑动变阻器接入电阻为 10Ω,总电阻 R总=R1+R2=10Ω+10Ω=20Ω。 电路电流 I2=U/R总=3V/20Ω=0.15A。 R1消耗电能 W=I22R1t=(0.15A)2×10Ω×10s=2.25J。
31.填空题中等
夜晚在户外开展施工活动时,可利用无人机悬停在空中进行照明。无人机先让 LED 灯发光,再启动电动机升空,则 LED 灯和电动机在电路中是________联的。已知无人机电池的额定电压为 15V,电池容量为 6000mA・h,则该无人机的电池充满电后储存的电能为________J。
答案:并;324000
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LED 灯与电动机可以独立工作、互不影响,因此二者是并联。 电池储存电能:W=UIt=15V×6000×10-3A×3600s=324000J。
32.填空题中等
如图甲是小灯泡 L 和电阻 R 的电流随电压变化图象,将它们按图乙所示接入电源电压保持不变的电路中,只闭合开关 S,小灯泡的实际功率为 1W,再闭合开关 S1,电阻 R 通电 1min 消耗的电能为________J。
题目配图
答案:24
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闭合开关 S、断开 S1,电路为灯泡 L 的简单电路。由图像可得,灯泡电压为 2V,电流 IL=0.5A 时,实际功率 P=UI=2V×0.5A=1W,因此电源电压 U=2V。 再闭合 S1,灯泡 L 与电阻 R 并联,并联各支路电压相等,R 两端电压等于电源电压 2V;从图像读出此时 IR=0.2A。 电阻 R 消耗电能:W=UIRt=2V×0.2A×60s=24J。
33.填空题中等
小华家有一个额定电压为 220V、额定电流为 5A 的电热水壶,该电热水壶正常工作 7min 产生的热量为________J,这些热量的 80% 被标准状况下质量为 1kg 的 15℃水吸收,水升高的温度为________℃(c水=4.2×103J/(kg·℃))。
答案:462000;85
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电热水壶正常工作产生热量:Q=W=UIt=220V×5A×7×60s=462000J。 水吸收的热量:Q吸=80% Q=80%×462000J=369600J。 由 Q吸=c水mΔt,理论升高温度 Δt=Q吸/(c水m)=369600J/(4.2×103J/(kg・℃)×1kg)=88℃。 理论末温 t=t0+Δt=15℃+88℃=103℃。 标准状况下水的沸点为 100℃,水最高温度只能达到 100℃,实际升高温度 Δt'=100℃‑15℃=85℃。
34.计算题中等
如图所示,电源电压不变,R1的阻值为 36Ω,当 S1闭合,S2断开时,电流表示数为 0.25A;当开关 S1、S2都闭合时。电流表示数为 1A;求:
题目配图
(1) 电源电压。
答案:9V
(2) 电阻 R2的阻值。
答案:12Ω
(3) 通电 1min 电流通过整个电路做的功。
答案:540J
答案:(1) 9V;(2) 12Ω;(3) 540J
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(1)当 S1闭合,S2断开时,只有 R1接入电路。 电源电压:U=U1=I1R1=0.25A×36Ω=9V。 (2)开关 S1、S2都闭合,R1、R2并联,电流表测干路电流。 通过 R2的电流:I2=I‑I1=1A‑0.25A=0.75A。 并联电路各支路电压相等,U2=U=9V。 R2的阻值:R2=U2/I2=9V/0.75A=12Ω。 (3)通电 1min 整个电路电流做功:W=UIt=9V×1A×60s=540J。
35.计算题中等
当空气湿度 RH较大时,人体会感觉不舒服。小亮设计了一款湿度表,其原理如图甲所示,R 为湿敏电阻,其阻值随空气湿度的变化关系如图乙所示。已知人体感觉比较舒服的湿度 RH范围是 40%‑60%,R0为 10Ω 的定值电阻,电源电压恒为 6V。求:
题目配图
(1) 当空气湿度为 60% 时,求电路中的电流;
答案:0.24A
(2) 当空气湿度为 40% 时,求 100s 内 R0消耗的电能;
答案:22.5J
(3) 当电流表的示数为 0.3A 时,请通过计算判断人体感觉是否舒服?
答案:人体感觉不舒服,理由见解析
答案:(1) 0.24A;(2) 22.5J;(3) 人体感觉不舒服,理由见解析
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(1)由图乙,湿度 60% 时,湿敏电阻 R=15Ω;R0与 R 串联。 总电阻 R总 1=R0+R=10Ω+15Ω=25Ω 电路电流 I1=U/R总 1=6V/25Ω=0.24A。 (2)湿度 40% 时,湿敏电阻 R'=30Ω。 总电阻 R总 2=R0+R'=10Ω+30Ω=40Ω 电路电流 I2=U/R总 2=6V/40Ω=0.15A R0两端电压 U0=I2R0=0.15A×10Ω=1.5V 100s 内 R0消耗电能 W0=U0I2t=1.5V×0.15A×100s=22.5J。 (3)电流 I3=0.3A 时, 湿敏电阻两端电压 UR=U‑I3R0=6V‑0.3A×10Ω=3V 湿敏电阻阻值 R''=UR/I3=3V/0.3A=10Ω。 对照图乙,此时对应湿度 RH''=80%,大于 60%,人体感觉不舒服。
36.计算题困难
如图所示,电源电压保持不变,电流表的量程为 0~0.6A,电压表的量程为 0~15V,R1=20Ω,滑动变阻器 R2的规格为 “100Ω;1A”。
题目配图
(1) 只闭合开关 S1时,电流表示数为 0.4A,求电源电压;
答案:8V
(2) 只闭合开关 S3时,滑动变阻器的滑片置于中点位置时,电压表的示数为 4V,求 R3的阻值;
答案:50Ω
(3) 只闭合开关 S2时,求 7min 时间内,电路消耗的电能;
答案:384J
(4) 同时闭合开关 S1、S2和 S3,在不损坏电流表、电压表的情况下,求滑动变阻器 R2的取值范围。
答案:40Ω~100Ω
答案:(1) 8V;(2) 50Ω;(3) 384J;(4) 40Ω~100Ω
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(1)只闭合开关 S1,电路为 R1简单电路,根据欧姆定律,电源电压 U=I1R1=0.4A×20Ω=8V。 (2)只闭合 S3,R2与 R3串联,滑片在中点,R2 中=50Ω,电压表测 R2两端电压 U2=4V。 电路电流 I2=U2/R2 中=4V/50Ω=0.08A。 R3两端电压 U3=U‑U2=8V‑4V=4V。 R3=U3/I2=4V/0.08A=50Ω。 (3)只闭合 S2,R1、R3串联。 总电阻 R总=R1+R3=20Ω+50Ω=70Ω。 电路消耗电能 W=(U2/(R1+R3))t=((8V)2/70Ω)×7×60s=384J。 (4)闭合 S1、S2、S3,R3被短路,R1与 R2并联;电压表测电源电压,电源电压 8V 小于电压表 15V 量程,电压表始终安全。 通过 R1电流 I1=0.4A 不变;电流表测干路电流,最大 0.6A。 滑动变阻器允许最大电流 I变大=I总大‑I1=0.6A‑0.4A=0.2A。 滑动变阻器接入最小电阻 R滑小=U/I变大=8V/0.2A=40Ω。 滑动变阻器最大可以接入全部 100Ω。 故 R2取值范围:40Ω~100Ω。
37.单选题中等
小杨家的电热水壶的容量为 2L,用该电热水壶烧水时,壶内水温低于 80℃时,加热效率是 90%;壶内水温高于 80℃时,加热效率是 84%。已知水的比热容是 4.2×103J/(kg・℃),若冬天自来水的温度比夏天的低 15℃,则该电热水壶把 2L 的自来水烧开,冬天比夏天多消耗的电能约为()
答案:D
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自来水质量 m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg。 设夏天初温为 t,则冬天初温为 t‑15℃。烧水分两段:低于 80℃效率 90%,80℃~100℃效率 84%。 夏天消耗电能:W夏 = [cm (80℃‑t)]/90% + [cm (100℃‑80℃)]/84% 冬天消耗电能:W冬 = [cm (80℃‑(t‑15℃))]/90% + [cm (100℃‑80℃)]/84% 冬天比夏天多消耗电能: ΔW=W冬‑W夏 = cm×15℃ / 90% = (4.2×103J/(kg·℃)×2kg×15℃) ÷ 90% =1.4×105J=140kJ。 ABC 不符合题意,D 符合题意。故选 D。
38.填空题中等
《本草纲目》记载“琥珀如血色,以布拭热,吸得芥子者真也”。“拭”指摩擦,“吸得芥子”是因为琥珀摩擦带电能够________轻小的芥子。如图所示是心理健康教育设施“减压花”,人在花下喊出减压口令,花瓣会在电动机驱动下绽放,此过程中电能转化为花瓣的________(选填“机械”或“内”)能。
题目配图
答案:吸引 机械
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[1]带电体能吸引轻小物体,琥珀因摩擦而带电,从而吸引轻小的芥子,所以“吸得芥子”。 [2]人在花下喊出减压口令,花瓣会在电动机驱动下绽放,消耗电能,产生机械能,将电能转化为机械能。
39.填空题中等
如图所示的电路,电源电压恒为 3V,a、b 是粗细均匀电阻丝的两端点,c 是电阻丝的中点。只闭合开关 S1,电流表示数为 1A,该电路通电 1min 消耗的电能为______J;闭合开关 S1和 S2,电流表示数为______A。
题目配图
答案:180;2
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[1] 只闭合开关 S1,电阻丝阻值的一半接入电路,电流表测电路电流,电流表示数为 1A,电路通电 1min 消耗的电能:W=UIt=3V×1A×60s=180J。 [2] 闭合开关 S1和 S2,电阻丝的两半并联,电流表测干路电流,并联各支路电压相等,两段电阻丝阻值相等,支路电流均为 1A,根据并联电流规律,干路电流 I'=2I=2×1A=2A。
40.计算题中等
如图所示的电路中,电源电压 U=6V,电阻 R2=5Ω。闭合开关 S,电流表 A1的示数 I1=0.3A。求
题目配图
(1) R1的阻值;
答案:20Ω
(2) 电流表 A 的示数 I;
答案:1.5A
(3) 整个电路工作 10s 消耗的电能 W。
答案:90J
答案:(1) 20Ω;(2) 1.5A;(3) 90J
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(1)闭合开关,R1与 R2并联,电流表 A 测干路电流,A1测 R1支路电流。并联支路电压等于电源电压。 R1的阻值:R1=U/I1=6V/0.3A=20Ω。 (2)通过 R2的电流:I2=U/R2=6V/5Ω=1.2A。 并联干路电流等于各支路电流之和,电流表示数:I=I1+I2=0.3A+1.2A=1.5A。 (3)电路工作 10s 消耗电能:W=UIt=6V×1.5A×10s=90J。
41.计算题困难
火电站利用煤炭燃烧时产生的热量,通过汽轮机带动发电机发电,若火电站的煤电转化效率 η=W电/Q总。(W电为火电站发出的电能,Q总为消耗的煤炭完全燃烧时所放出的热量),则煤炭燃烧越充分,煤电转化效率越高。有关研究表明,基于 “富氧燃烧” 技术的 “碳 — 氢 — 风 — 电” 能源耦合模型,可有效地提高新能源与传统能源的综合利用。如图所示,风电站给电网供电后,将富余的电能输送给制氢厂,通过电解水装置制造的氢气,经加氢站到达用户端;将电解水制氢时产生的氧气输送给火电站,使煤炭实现 “富氧燃烧”,提高火电站的煤电转化效率。
题目配图
(1) 某风电站总装机功率为 105kW,平均每天工作时长以 10h 计。若风电站以总装机功率工作时,1 天所发出的电能中,有 8.2×105kW・h 的电能供给电网,富余的电能全部用于电解水制氢(每产生 1m3氢气消耗 3.6kW・h 的电能),产生的氢气完全燃烧时,释放的热量为多少?(氢气的热值为 1.28×107J/m3)
答案:6.4×1011J
(2) 假设火电站通过 “富氧燃烧” 技术,使煤炭完全燃烧,可实现每消耗 0.31kg 的标准煤,发出 1kW・h 的电能,则 “富氧燃烧” 条件下,煤电转化效率是多少?
答案:40%
(3) 若采用 “富氧燃烧” 技术后,煤电转化效率相比技术革新之前提高了 4%,则同样发出 1kW・h 的电能,相比应用 “富氧燃烧” 技术前,能节约多少千克标准煤。(标准煤的热值为 2.9×107J/kg)
答案:0.03kg
答案:(1) 6.4×1011J;(2) 40%;(3) 0.03kg
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(1)风电站一天总电能:W总=Pt=105kW×10h=1×106kW・h。 富余电能:W=W总−W1=1×106kW·h−8.2×105kW·h=1.8×105kW・h。 产生氢气体积:V=(1.8×105kW·h)÷(3.6kW·h/m3)=50000m3。 氢气完全燃烧放出热量:Q=qV=1.28×107J/m3×50000m3=6.4×1011J。 (2)1kW·h=3.6×106J;0.31kg 标准煤完全燃烧放出热量 Q1=m1q煤=0.31kg×2.9×107J/kg。 煤电转化效率 η=W2/Q1=(3.6×106J)÷(0.31kg×2.9×107J/kg)=40%。 (3)革新之前效率 η1=40%−4%=36%。 发出 1kW・h 电能,革新前需要煤炭放出总热量 Q2=W2/η1=(3.6×106J)÷36%=1×107J。 革新前消耗标准煤质量 m前=Q2/q煤=(1×107J)÷(2.9×107J/kg)≈0.34kg。 节约标准煤质量 Δm=0.34kg−0.31kg=0.03kg。
42.单选题中等
【典例1-1】利用所学的电学知识判断下列说法正确的是(  )
答案:A
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A.电功是描述电流做功多少的物理,电流做功越多,电能转化为其他形式能就越多,消耗的电能就越多,故A正确; B.根据P=W/t 可知,电能的多少与电功率和通电时间有关,没有说明通电时间的情况下,电功率大,用电器消耗的电能不一定越多,故B错误; C.千瓦是电功率的单位,千瓦时是电功的单位,故C错误; D.电能表是测量用电器消耗多少电能(或电功)的仪表,故D错误。 故选A。
43.填空题中等
小明家的电能表铭牌上标有 “3200r/kW・h”,将某用电器单独接在该电能表上正常工作 20min,电能表铝盘转动 160 转,该用电器的功率是______W。该用电器可能是______(“电水壶”“电视机”“日光灯”)。
答案:150;电视机
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[1] 3200r/kW・h 表示每消耗 1kW・h 的电能,电能表的转盘转 3200 转。转盘转动 160 转,用电器消耗电能 W=160/3200 kW・h=0.05kW・h。 工作时间 t=20min=20/60 h,用电器功率 P=W/t=0.05kW・h ÷ (20/60 h)=0.15kW=150W。 [2] 电水壶功率约 800W,电视机功率约 150W,日光灯功率约 40W,因此该用电器可能是电视机。
44.单选题中等
对物理量的估测,是一种良好的学习习惯,也是学好物理的基本功之一。下面是小明同学对自己身边相关物理量的估测,合理的是( )
答案:D
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A.家庭电路电压 U=220V,节能灯功率一般在 10~20W 左右,根据 P=UI,若节能灯功率 P=20W,则 I=P/U=20W/220V≈0.09A,远小于 2A,故 A 错误。 B.教室内的电脑功率一般在 200~300W 左右,800W 对于教室内电脑功率过大,故 B 错误。 C.智能手机正常工作时电压一般为 3.7V~4.2V 左右,远小于 37V,故 C 错误。 D.经验证明,不高于 36V 的电压对人体是安全的,所以人体的安全电压是不高于 36V,故 D 正确。
45.填空题中等
一位电视台记者在讲到某工厂上半年共节电 5000kW・h 的时候,手举一只理发用的电吹风说:“我这只电吹风是 500W 的,也就是 0.5kW,这个厂节省的电力可以开动 10000 个这样的电吹风。” 试问这位记者出现的错误是混淆了________和________两个物理量。 (5000kW·h)÷(0.5kW×10000)=1( )(填写单位)。如果你是记者,正确的表达是:“这个厂节省的电力可以使____________________。”
答案:电功 电功;电功率;h;10000 个 0.5kW 的电吹风工作 1h
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[1][2] kW・h 是电功的单位,W 是电功率的单位,二者是不同物理量,不能混淆。 [3] 代入数据计算:(5000kW・h)÷(0.5kW×10000)=(5000kW・h)÷(5000kW)=1h,单位为 h。 [4] 5000kW・h 的电能,可供 10000 个 0.5kW 电吹风同时工作 1h,所以正确表述:这个厂节省的电力可以使 10000 个 0.5kW 的电吹风工作 1h。
46.单选题中等
小群家上次查看电能表示数为 8543.2,本次查看时电能表示数如图所示,则下列说法不正确的()
题目配图
答案:D
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A.电能表是测量消耗电能或测量电功的仪表,故 A 正确,不符合题意。 B.3000r/(kW・h) 表示电路中每消耗 1kW・h 的电能(即 1 度电),电能表的转盘转过 3000r,故 B 正确,不符合题意。 C.电能表的最后一位是小数,消耗电能 W=8633.5kW・h‑8543.2kW・h=90.3kW・h,故 C 正确,不符合题意。 D.电热水器正常工作 10min 消耗电能:W=Pt=1000W×10×60s=6×105J。 转盘转过圈数:N=(6×105J ÷ 3.6×106J)×3000r=500r,不是 600 转,故 D 错误,符合题意。故选 D。
47.填空题中等
如图所示的电路中,电源两端的电压保持不变,闭合开关 S 后,将滑动变阻器的滑片从某一端点移动到另一端点的过程中,电流表的示数相应由 0.1A 变为 0.2A,电压表的示数变化了 3V,则根据以上条件可知电源电压为________V,R1电功率变化量为________W。
题目配图
答案:6;0.9
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[1] 由电路图可知,R1与 R2串联,电压表测 R2两端的电压,电流表测电路中的电流。滑片移动,电流从 0.1A 变为 0.2A,电压表示数变化 3V。根据串联电路电压规律,电源电压 U=I2R1=I1R1+3V,即 U=0.2A×R1=0.1A×R1+3V,解得 U=6V,R1=30Ω。 [2] 由 P=I2R 可得,R1电功率变化量 ΔP0=I22R1−I12R1=(0.2A)2×30Ω−(0.1A)2×30Ω=0.9W。
48.计算题中等
图甲是某款鸡蛋孵化器,底部装有加热器。通电后,加热器对水加热,水向上方鸡蛋传递热量,提供孵化所需能量。孵化器简化电路如图乙,R1、R2都是发热电阻,孵化器相关参数如下表所示。
题目配图
(1) R2的阻值是多少?
答案:2200Ω
(2) 孵化器在加热挡正常工作 50min 消耗电能是多少?若消耗电能由完全燃烧焦炭来提供,需焦炭多少?(焦炭热值是 3.0×107J/kg)
答案:2.4×105J;8×10-3kg
(3) 芳芳同学算出水在这段时间吸收热量 2.16×105J,则孵化器对水加热的效率是多少?
答案:90%
答案:(1) 2200Ω;(2) 2.4×105J;8×10-3kg;(3) 90%
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(1)由图乙可知,两开关均闭合时,两电阻并联,电路的总电阻最小,由 P=U2/R 可知电路的总功率最大,处于加热挡;只闭合开关 S 时,电路为 R2的简单电路,电路的总电阻最大,由 P=U2/R 可知电路的总功率最小,处于保温挡。 通过 R2的电流 I保=P保/U=22W/220V=0.1A。 R2的阻值 R2=U/I保=220V/0.1A=2200Ω。 (2)孵化器正常工作消耗的电能 W=P加t=80W×50×60s=2.4×105J。 需要焦炭的质量 m=Q/q=W/q=(2.4×105J)÷(3.0×107J/kg)=8×10-3kg。 (3)孵化器对水加热的效率 η=Q吸/W ×100%=(2.16×105J ÷ 2.4×105J)×100%=90%。
49.单选题中等
跟踪训练 1・如图所示,电源电压为 4.5V,电压表量程为 “0~3V”,电流表的量程 “0~0.6A”,滑动变阻器规格为 “10Ω 1A”,小灯泡 L 标有 “2.5V 1.25W”(灯丝电阻不变),在保证电路安全的情况下,移动滑动变阻器的滑片,下列说法正确的是()
题目配图
答案:B
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由图得,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器的电压,电流表测量电路电流。 AB.由 P=UI 得,灯泡的额定电流为 IL=PL/UL=1.25W/2.5V=0.5A。 电流表量程 0~0.6A,滑动变阻器允许最大电流 1A,则电路最大电流为 0.5A。 电流最大时,总电阻最小,总电阻 R总=U/Imax=4.5V/0.5A=9Ω。 灯泡电阻 RL=UL/IL=2.5V/0.5A=5Ω。 变阻器接入最小电阻 R=R总‑RL=9Ω‑5Ω=4Ω。 电压表示数最大为 3V 时,变阻器接入电阻最大,灯泡两端电压 UL'=U‑UR=4.5V‑3V=1.5V。 串联电流相等,电路最小电流 I=UL'/RL=1.5V/5Ω=0.3A。 变阻器接入最大电阻 Rmax=URmax/I=3V/0.3A=10Ω。 滑动变阻器阻值变化范围 4Ω~10Ω;电流变化范围 0.3~0.5A,A 错误,B 正确。 C.变阻器电阻最小时,电压表示数最小,UR=ImaxR=0.5A×4Ω=2V,电压表示数变化范围 2~3V,C 错误。 D.电路最小功率 P=UImin=4.5V×0.3A=1.35W; 电路最大功率 P=UImax=4.5V×0.5A=2.25W; 总功率变化范围 1.35~2.25W,D 错误。 故选 B。
50.计算题中等
如图所示,灯泡 L 上面标有 “6V 3W” 的字样,R0的阻值为 10Ω,R 的最大阻值为 40Ω,不考虑小灯泡阻值随温度的变化,求:
题目配图
(1) 小灯泡的电阻是多大;
答案:12Ω
(2) 当 S、S1闭合、S2断开,R 的滑片 P 移到最右端,此时小灯泡刚好正常发光,求电源电压;
答案:26V
(3) 当 S1断开、S、S2闭合,求电路最小的电功率为多少。
答案:13.52W
答案:(1) 12Ω;(2) 26V;(3) 13.52W
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(1)小灯泡的电阻 RL=UL2/PL=(6V)2÷3W=12Ω。 (2)S、S1闭合,S2断开,滑片在最右端,灯泡 L 与滑动变阻器 R 串联,灯泡正常发光。 电路电流 I=PL/UL=3W/6V=0.5A。 滑动变阻器两端电压 UR=IR=0.5A×40Ω=20V。 电源电压 U=UL+UR=6V+20V=26V。 (3)S1断开,S、S2闭合,R0与 R 串联;电源电压不变,总电阻越大,总功率越小。滑动变阻器调到最大 40Ω 时总电阻最大。 总电阻 R总=R0+R=10Ω+40Ω=50Ω。 电路最小电功率 P=U2/R总=(26V)2÷50Ω=13.52W。

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