第1节 电能 电功 · 练习题(共35题) 首页 › 九年级全册 › 第十八章 电功率 › 第1节 电能 电功1. 单选题 简单
在国际单位制中,电功的单位是( )
A. 伏特(V)B. 焦耳(J)C. 库仑(C)D. 瓦特(W)答案: B
查看解析 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。
2. 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
查看解析 [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。
3. 单选题 简单
家用电能表的计量单位是( )
答案: B
查看解析 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。
4. 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_____________________。
答案: 用电器 电能转化为化学能
查看解析 [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。
5. 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( )
A. 他家在这段时间内消耗的电能为 903kW· hB. 电能表是测量电功率的仪表C. 若只让一个标有 “220V‑1000W” 的电热水器正常工作 10min,则电能表的圆盘转了 600 转D. 这个电能表的电功为 2200W答案: C
查看解析 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。
6. 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________________________。
答案: 0.005kW· h**
查看解析 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。
7. 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()
A. 该电能表在 220V 的电路中不能使用B. 该电能表正常工作的电流为 30AC. 表盘上示数的含义为:截至目前,电能表共消耗了 14695kW· h 的电能D. 小静关闭家中其他用电器,只让空调单独工作 1min,发现电能表的转盘刚好转了 30 圈,在这段时间内空调消耗的电能为 5.4×104 J答案: D
查看解析 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 ×3.6×106 J =5.4×104 J,故 D 正确。
故选 D。
8. 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。
**
答案: 220;0.5;0.25
查看解析 [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。
9. 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 =4.2×103 J/(kg· ℃) 求:
(1) 此过程中水吸收的热量;
答案:6.3×106 J
(2) 电热水器的热效率。
答案:87.5%
答案: (1) 6.3×106 J;(2) 87.5%
查看解析 (1)水吸收的热量:
Q吸 =c水 m(t−t0 )=4.2×103 J/(kg· ℃)×50kg×(50℃−20℃)=6.3×106 J。
(2)消耗的电能:
W = 864.5kW· h − 862.5kW· h = 2kW· h =2×3.6×106 J =7.2×106 J。
电热水器的热效率:
η = Q吸 / W =(6.3×106 J ÷7.2×106 J)×100% =87.5%。
答:(1)此过程中水吸收的热量为 6.3×106 J;
(2)电热水器的热效率为 87.5%。
10. 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( )
A. 甲的电阻大于乙的电阻B. 分析图像可知:导体两端的电压与导体中的电流成正比C. 将甲、乙并联接到电压为 3V 的电源上时,干路中的电流为 0.6AD. 将甲、乙串联接到电压为 3V 的电源上时,通电 1min,电路消耗的电能为 36J答案: D
查看解析 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。
11. 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。
答案: 1.6;4∶1;7.5;1152
查看解析 [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 =UI2 t=12V×1.6A×60s=1152J。
12. 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()
A. 有人乘坐时,开关 S1 、S2 、S3 都闭合B. 无人乘坐时,开关 S1 、S2 闭合,开关 S3 断开C. 无人乘坐时,电阻 R 可以起到节约电能的作用D. 当 “紧急制动开关” S1 和 S2 同时断开时,自动扶梯才停止运行答案: D
查看解析 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。
13. 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。
答案: 45
45
查看解析 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 =UR IR t=3V×1.5A×10s=45J。
14. 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()
A. 842kW·hB. 842JC. 84.2kW·hD. 84.2J答案: C
查看解析 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。
15. 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( )
A. 新能源汽车充电时,蓄电池相当于电源B. 新能源汽车行驶过程中电能转化为机械能C. 该新能源汽车百公里消耗的电能约为 5.4×107 JD. 新能源汽车使用过程中不用担心能源消耗方面的问题答案: B;C
查看解析 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=3.6×106 J,15kW·h =15×3.6×106 J =5.4×107 J,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。
16. 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()
A. 电阻 A 的阻值大于电阻 B 的阻值B. 将两个电阻串联,电阻 A、B 两端的电压之比为 1:1C. 将两个电阻并联在 3V 的电源上,通过电阻 A、B 的电流之比为 1:2D. 将两个电阻串联,在相同时间内,电流通过电阻 A、B 所做电功之比为 1:2答案: D
查看解析 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=I2 Rt,电功之比 WA :WB =RA :RB =10Ω:20Ω=1:2,D 正确。
故选 D。
17. 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()
A. 8 盏护眼灯可以同时亮同时灭,所以,它们一定是串联的B. 当一盏护眼灯熄灭时,其余护眼灯的电流将增大C. 每盏护眼灯正常发光时,其两端电压均为 220VD. 护眼灯正常发光时,其主要是将电能转化为内能答案: C
查看解析 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。
18. 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( )
A. 风力发电机将电能转化为机械能B. 太阳能电池板将电能转化为太阳能C. 蓄电池供电时将化学能转化为电能D. 路灯照明时将光能转化为电能答案: C
查看解析 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。
19. 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()
A. 小英家家庭电路中的干路电流不得超过 10AB. 小英家家庭电路上月消耗的电能为 1011kW・hC. 电能表上指示灯闪烁的次数越多,说明电路中消耗电能越快D. 电能表上指示灯闪烁的次数越多,说明电路中消耗的电能越多答案: D
查看解析 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。
20. 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()
A. W甲 >W乙 >W丙 >W丁 B. W乙 >W丙 >W甲 >W丁 C. W甲 >W丙 >W丁 >W乙 D. W丙 >W丁 >W乙 >W甲 答案: C
查看解析 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=U2 t/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。
21. 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
答案: C
查看解析 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。
22. 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
查看解析 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 =0.1×3.6×106 J =3.6×105 J。
23. 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。
答案: 开关;用电器;86400
开关;用电器;86400
查看解析 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×4800×10-3 A×1×3600s=86400J。
24. 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。
答案: 10;2.25
查看解析 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=I2 2 R1 t=(0.15A)2 ×10Ω×10s=2.25J。
25. 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
查看解析 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×6000×10-3 A×3600s=324000J。
26. 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。
答案: 24
查看解析 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=UIR t=2V×0.2A×60s=24J。
27. 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 =4.2×103 J/(kg·℃))。
答案: 462000;85
查看解析 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/(4.2×103 J/(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℃。
28. 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:
(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
查看解析 (1)当 S1 闭合,S2 断开时,只有 R1 接入电路。
电源电压:U=U1 =I1 R1 =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。
29. 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:
(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
查看解析 (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 =I2 R0 =0.15A×10Ω=1.5V
100s 内 R0 消耗电能 W0 =U0 I2 t=1.5V×0.15A×100s=22.5J。
(3)电流 I3 =0.3A 时,
湿敏电阻两端电压 UR =U‑I3 R0 =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。
30. 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”。
(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
查看解析 (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=I1 R1 =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。