2024年1月20日发(作者:空绢子)
一、选择题
1.如图所示,电源电压保持不变,R为定值电阻,在a、b两接线柱上接一个标有“6V,2W”的灯泡,闭合开关S,灯泡恰好正常发光;如果在a、b两接线柱间换一个标“6V,3W”的灯泡,闭合开关S后,这只灯泡消耗的功率( )
A.大于3W
解析:B
B.小于3W C.等于3W D.不能确定B
两个灯泡的电阻分别为
U12(6V)2U22(6V)2R118Ω,R212Ω
P2WP23W1即
R1>R2
据串联电路的分压特点,第二次所接灯泡两端分去的电压小于第一次所接灯泡两端分分去的电压,即第二个灯泡两端的实际电压小于6V,那么此灯泡实际消耗的功率小于3W,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
2.如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验,下列分析正确的是( )
A.本次探究实验中没用到控制变量法。
B.通电后,甲图中A、B电阻产生的热量之比是1:2
C.为了探究电热与电阻的关系,应该选择乙实验
D.通电时间相同时,甲装置中左边U形管的高度差更大B
解析:B
A.甲探究电流产生热量与电阻关系中,控制了电流和通电时间相同;乙探究电流产生热量与电流关系中,控制了电阻和通电时间相同,实验中用到了控制变量法,故A错误;
B.由图甲知道,两电阻串联,左侧电流I左等于右侧电阻丝电流,
由Q=I2Rt知道,甲图中A、B电阻产生的热量之比是1:2,故B正确;
C.乙实验,右侧电阻丝与另一电阻丝并联,故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相
同,但通过电阻的电流不同,所以,研究电流产生的热量与电流的关系,故C错误;
D.甲实验两电阻丝串联,则通过电阻丝的电流和通电时间相同,右侧电阻阻值大,由焦耳定律Q=I2Rt知道,右侧电阻产生热量多;则右侧容器内空气吸收的热量多,甲装置中右边U形管的高度差更大,故D错误。
故选B。
3.甲、乙两只灯泡的铭牌如图所示,将它们串联接入220V电路两端,下列说法正确的是( )
A.两灯泡的额定电压都变小了
B.两灯泡的额定电功率都变小了
C.通过灯泡L甲的实际电流比L乙的实际电流大
D.灯泡L甲两端的实际电压比L乙两端的实际电压大D
解析:D
AB.额定电压上灯泡正常工作时的电压,在额定电压下工作时的功率是额定功率,每个用电器的额定电压与额定功率都是确定不变的,故AB错误;
C.两个灯泡串联在电路中,通过两灯泡的实际电流相同,故C错误;
D.由题意知
P甲
U2而甲乙两灯的额定电压相同,据P得
RR甲>R乙
据串联电路的分压特点知
U甲>U乙
故D正确。
故选D。
4.生活中的许多现象都与物理知识息息相关,以下描述中符合生活实际的是( )
A.一节新电池的电压为2V
C.家用彩电的电功率约为2000W
解析:B
A.一节新干电池的电压为1.5V,故A不符合题意;
B.家庭电路中,灯泡正常工作时的电流约0.1A,故B符合题意;
C.家用彩电的电功率约为100W,故C不符合题意;
D.人的电阻约1000Ω~2000Ω,故D不符合题意。
故选B。
5.创新实验小组的同学设计了一个室内温度测量仪,其简化电路如图甲所示,电源电压保B.白炽灯的正常工作电流约为0.1A
D.成年人的电阻约为36ΩB
持6V不变,温度表由量程为0~3V的电压表改装而成,定值电阻R40Ω,热敏电阻R0的阻值随温度t变化的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.随着温度的升高,热敏电阻的阻值减小
B.该温度测量仪可测量的最高温度为50℃
C.当室内温度为10℃时,定值电阻R消耗的电功率为0.4W
D.当定值电阻R在5s内产生的热量为2.25J时,室内的温度为30℃C
解析:C
A.由图乙可知,随着温度的升高,热敏电阻的阻值增大,故A错误;
B.随热敏电阻阻值的增大,电压表的示数增大,电压表的示数最大为3V,定值电阻两端电压为
U1UU06V3V3V
定值电阻的电流为
IU13V0.075A
R40Ω热敏电阻与定值电阻串联,电流相等,所以此时热敏电阻的阻值为
R0U03V40Ω
I0.075A此时热敏电阻对应的温度为30℃,即该温度测量仪可测量的最高温度为30℃,故B错误;
C.当室内温度为10℃时,由图可知,此时热敏电阻阻值为20Ω,此时电路中电流为
I'定值电阻R消耗的电功率为
U6V0.1A
RR040Ω20Ω22PI'R0.1A40Ω0.4W
故C正确;
D.当定值电阻R在5s内产生的热量为2.25J时,电路中的电流为
I"此时电路中的总电阻为
QRt2.25J0.01125A
40Ω×5s
R总此时热敏电阻的阻值为
U6V56.6Ω
I"0.01125AR0R总R56.6Ω40Ω16.6Ω
由图乙可知,此时室内的温度不为30℃,故D错误。
故选C。
6.下列家用电器中,额定功率最接近1kW的是( )
A.电饼铛
解析:A
A.电饼铛的功率约为1000W,故A符合题意;
B.笔记本电脑的额定功率约为70W,故B不符合题意;
C.手电筒的额定功率约为0.5W,故C不符合题意;
D.客厅LED照明灯的额定功率约为20W,故D不符合题意。
故选A。
7.如下图所示电路中,L1、L2是小灯泡,电源电压为3V,当开关S闭合时,两灯均能发光,电压表的示数为1.2V。忽略温度对灯丝电阻的影响,则( )
B.笔记本电脑 C.手电筒 D.客厅LED照明灯A
A.L1两端的电压为1.8V
B.灯泡L2比灯泡L1更亮
C.L1与L2的灯丝电阻之比为3:2
D.通过L1与L2的电流之比为2:3B
解析:B
由电路图可知,两灯串联,通过两灯的电流相等(即1:1);电压表测灯L1两端电压,故L1两端电压是1.2V,由串联分压可知灯L2两端电压是1.8V,由PUI可知灯L2的功率大,故L2更亮;由RU可知灯L1与L2的灯丝电阻之比为2:3。综上所述,故B符合题I意,ACD不符合题意。
故选B。
8.如图是一种恒温式电烙铁的电路图,在不用电烙铁焊接时,断开开关S,使它处于保温状态;需要焊接时,闭合开关S就能很快达到焊接温度.若电烙铁的规格是“220V
80W”,且R′=R,则保温时电路消耗的总功率为( )
A.20W
解析:B
由电烙铁的规格是“220V 80W”可知闭合开关后电路中的电阻为
B.40W C.60W D.80WB
U2(220V)2R605Ω
P80W则保温时电路的电阻为
R总=R′+R=2R=1210Ω
则保温时电路的总功率为
2U2(220V)P==40W
R总1210Ω故选B。
9.把标有“4V 8W”的灯泡L1和“2V 2W”的灯泡L2串联后接在电源两端,其中一只灯泡正常发光,另一只没有达到其额定功率,则正确的是( )
A.电源电压为4V
B.电路中的电流为2A
C.两灯泡的总功率为10W
D.灯L1的实际功率大于灯L2的实际功率A
解析:A
两灯泡的额定电流为
I1=P8W1=2A
U14VP22WI2==1A
U22V两个灯泡的电阻
R1R2U14V=2
I12AU22V=2
I21AAB.L1的额定电流大于L2的额定电流,两灯泡串联时,L2正常发光,且电路中的最大电流为1A,电源的电压为
U=I(R1+R2)=1A×(2Ω+2Ω)=4V
故A正确,B错误;
C.两灯泡的总功率为
P=UI=4V×1A=4W
故C错误;
D.因串联电路通过两灯泡的电流相等,且两灯泡的电阻相等,由P=I2R可知两灯泡的实际功率相等,故D错误。
故选A。
10.如图甲为探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验装置,两烧瓶中盛有等质量的煤油,电热丝R1、R2的电压与电流关系如图乙,则( )
A.R1的阻值较大
B.通过R2的电流较大
C.通电一段时间后,R2瓶中温度计的示数变化较大
D.若用水代替煤油实验效果会更好C
解析:C
A.由电热丝R1、R2的电压与电流关系可知两电阻阻值分别为
R1R2U16V20Ω
I10.3AU26V60Ω
I20.1A可知R1的阻值较小,故A不符合题意;
B.两电阻串联,通过的电流相同,故B不符合题意;
C.通电一段时间后,根据QI2Rt可知,R2瓶中温度计的示数变化较大,故C符合题意;
D.因煤油的比热容小些,在质量相等的条件下,吸收相等的热量,升高的温度更明显,更便于观察比较,故D不符合题意。
故选C。
二、填空题
11.如图是测量电能的仪表,这只电表此时的读数是______kW•h;将此电能表接入家庭电路中,关闭其它用电器,让空调机单独工作6min,电能表的转盘转过60转,则该空调机在上述时间内消耗的电能是______kW•h,功率是______W。
5011000
解析:5
0.1
1000
[1]电能表上最后一位是小数位,单位是kW•h,由图可知该电能表的示数为314.5kW•h。
[2][3]转盘转动60转消耗电能
W空调机的功率
P60kWh0.1kWh
600W0.1kWh1kW1000W6
th6012.如图所示为一电热饮水机的电路简图,其额定电压为220V,具有“加热”、“保温”两种功能,对应功率分别为400W和40W。当开关S1、S2均闭合时,饮水机处于______(选填“保温”或“加热”)状态,R1的阻值为______Ω。
加热121
解析:加热
121
[1]当开关S1、S2均闭合时,电阻R1工作,R2短路,则此时的电功率为
U2P
R1当开关S1闭合,S2断开时,电阻R1、R2串联,此时的电功率为
U2P
R1+R2则
P>P
所以当开关S1、S2均闭合时,饮水机处于加热状态。
U2[2]根据P可知,R1的阻值为
RU2(220V)2R1==121Ω
P加400W13.如图所示电路中,电源电压恒为6V,R1=18Ω,同时闭合开关S、S1,电流表示数为0.5A,则R2的阻值为________Ω,通电1分钟电阻R2消耗的电能为______J,电路的总功率为_____W。只闭合开关S时,电流表示数为________A;R2两端电压为______V。
18030224
解析:180
3
0.2
2.4
[1]同时闭合开关S、S1,为R2的简单电路,R2的阻值为
R2[2]通电1分钟电阻R2消耗的电能为
U6V12Ω
I0.5AWUIt6V0.5A60s=180J
[3]电路的总功率为
PUI6V0.5A=3W
[4]只闭合开关S时,为串联电路,电流为
U6VI0.2A
R1R218Ω+12Ω[5]R2两端电压为
U2=IR2=0.2A×12Ω=2.4V
14.如图所示,电源电压不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,当滑片在a,b两点间移动时,电流表示数变化范围为0.2A-0.6A,电压表示数变化范围4V-2V,则电源电压为_____V。R1的电阻为______Ω,当滑片在b点时,工作5分钟电路消耗的电能____J,R1功率的变化量为_____W。
590016
解析:5
900
1.6
[1][2]当滑片在a点时,电阻R1与Ra串联,电阻R1两端的电压
U1=I1R1=0.2A×R1
根据串联电路的总电压等于各电阻两端电压之和得电源电压
U=U1+Ua=0.2A×R1+4V①
当滑片在b点时,电阻R1与Rb串联,电阻R1两端的电压
U1′=I2R1=0.6A×R1
根据串联电路的总电压等于各电阻两端电压之和得电源电压
U=U1′+Ub=0.6A×R1+2V②
①②可得
R1=5Ω,U=5V
[3]当滑片在b点时,工作5分钟电路消耗的电能
W=UI2t=5V×0.6A×5×60s=900J
[4]R1功率变化量
P1′-P1=I22R1-I12R1=(0.6A)2×5Ω-(0.2A)2×5Ω=1.6W
15.小亮在晚上学习时,使用“220V 60W”的灯泡正常工作3小时,若该电路中接有“600revs/(kW·h)”的电能表,则消耗的这些电能可以使电能表的表盘转______转。108
解析:108
使用“220V 60W”的灯泡正常工作3小时,消耗的电能为
WPt60103kW3h=0.18kWh
电能表的表盘转动圈数为
n0.18kWh600r/kWh=108r
16.通过两个电阻R1、R2的电流随电压变化的图象如图所示。若将电阻R1和R2并联在电路中,电源电压为6V且保持不变,则闭合开关以后5min内,电路消耗的总电能为______J。
810
解析:810
由图可知,当两个电阻并联接在6V的电源上时,电流分别为0.15A和0.3A,则干路电流为
II1I20.15A0.3A0.45A
电路消耗的总电能为
WUIt6V0.45A300s810J
17.小华将“2.5V 0.25W”的小灯泡L和电阻R0串联接入电路,电路图如图所示,电源电压为6V,且保持不变,当开关S闭合时,为保证小灯泡L恰好能正常发光,则电阻R0的阻值大小为______。
35
解析:35
小灯泡正常发光时通过小灯泡的电流
IL=PL0.25W==0.1A
UL2.5V因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R0两端的电压
U0=U-UL=6V-2.5V=3.5V
由于串联电路中各处的电流相等,则通过R0的电流
I0=IL=0.1A
由欧姆定律可得,R0的阻值
R0U03.5V=35Ω
I00.1A18.小鹏同学家的电能表如图所示,他发现家里只使用一只电水壶(其它用电器都关闭)时,观察到电能表转盘3分钟转过100转,电水壶工作时的实际电功率为______W。
1000
解析:1000
3min=1h
20由题意知电流通过电水壶做的功是
W电水壶工作时的实际电功率为
n100r1=kWh
N2000r/(kWh)201kWhW20P=1kW=1000W
1th2019.如图所示是电阻甲、乙的I-U图像,由图可知电阻乙的阻值为______Ω;若将电阻甲和乙并联后接在电压为6V的电源两端,则电路消耗的总电功率为______W。
96
解析:9.6
[1]由图象可知,当甲、乙两个电阻的电路为3V时,通过甲的电流为0.3A,通过乙的电流为0.5A。则
R甲=U3V==10
I甲0.3AU3V=R乙==6Ω
I乙0.5A[2]将电阻甲和乙并联后接在电压为6V的电源两端,则电路消耗的总电功率为
U2U2(6V)2(6V)2=+P=P甲+P乙==3.6W+6W=9.6W
R甲R乙106
h,每消耗20.如图所示,家庭电能表的表盘数据表明,电路消耗的电能是______kW·0.5kW·h电能指示灯闪烁______次。
61600
解析:6
1600
[1]如图所示,电能表的示数为318.6kW·h,电路消耗的电能是318.6kW·h。
[2]电能表上标有3200imp/kW·h,其意义是每消耗1kW·h电能,指示灯闪烁3200次,故每h电能指示灯闪烁1600次。
消耗0.5kW·三、解答题
21.如图甲所示,已知电源电压保持不变,灯泡L标有“6V 3W”字样,通过灯的电流和电压变化关系如图乙所示。当断开S1,闭合S2、S3,此时灯泡刚好正常发光,电流表示数为1.7A。
(1)电源电压;
(2)电阻R的阻值;
(3)只闭合开关S1,灯泡L的电功率。
解析:(1)6V;(2)5Ω;(3)1.6W
(1)当断开S1,闭合S2、S3,此时灯和定值电阻并联,因为灯泡刚好正常发光,电源电压为
UUL6V
(2)由乙图可知,当灯正常发光时灯的电流是0.5A,
电阻R的阻值为
R(3)灯的电阻为
U6V5Ω
I1.7A-0.5ARLUPL26V3W212Ω
只闭合开关S1,灯泡L的实际电功率为
U6VPI2RRL12Ω1.6W
12Ω5ΩRLR答:(1)电源电压为6V。
22
(2)电阻R的阻值5Ω。
(3)只闭合开关S1,灯泡L的电功率为1.6W。
22.如图所示的电路中,电源电压为9V,小灯泡L标有“6V1.2W”字样,R为定值电阻,闭合开关S后,小灯泡L恰好正常发光,通过计算回答:
(1)小灯泡的额定电流是多少?
(2)定值电阻R的阻值是多少?
(3)在10min内定值电阻R产生的热量是多少?
解析:(1)0.2A;(2)15Ω;(3)360J
解:(1)由PIU得
I额(2)因为小灯泡正常发光,所以
P额U额1.2W0.2A
6VULU额6V,ILI额0.2A
又因为小灯泡L与R串联,所以
IRIL0.2A,URUUL9V6V3V
由IU得
RRUR3V15
IR0.2A(3)工作时间
t10min600s
定值电阻 R
产生的热量
2QRIRRt0.2A15600S360J
2答:(1)小灯泡的额定电流是0.2A;
(2)定值电阻R的阻值是15;
(3)在10min内定值电阻R产生的热量是360J。
23.为预防新型冠状病毒交叉感染,某医院将医疗器械置于消毒柜内,通过对水加热,达到设定压强和工作温度,产生高压饱和蒸汽,从而对医疗器械进行消毒处理。某型号的全自动高压消毒柜部分参数如下表,某次消毒,将满箱温度是20℃的水加热到工作温度,需33正常工作50min。[c4.210Jkg℃,1.010kgm]
3
电源
额定功率
水箱容积
工作温度
额定压强
AC220V 50Hz
20kW
0.12m3
120℃
0.21MPa
(1)消毒一次,水箱中的水吸收的热量是多少?
(2)消毒一次,消毒柜消耗的电能是多少?
(3)该消毒柜的电加热效率是多少?
解析:(1)5.04107J;(2)6107J;(3)84%
(1)水箱中水的质量
m水水V水1.0103kgm30.12m3120kg
水箱中的水吸收的热量
Q吸c水m水tt04.2103J/kg℃120kg120℃20℃5.04107J
(2)消毒柜消耗的电能
WPt20103W5060s6107J
(3)该消毒柜的电加热效率为
Q吸5.04107J100%100%84%
Q放6107J答:(1)消毒一次,水箱中的水吸收的热量为5.04107J;
(2)消毒一次,消毒柜消耗的电能为6107J;
(3)该消毒柜的电加热效率为84%。
24.明明家电能表规格是“220V
10A”,他家现已安装“220V
600W”热水器一台,“220V
220W”电视机一台,“220V
140W”的电冰箱一台,“220V
800W”的电饭锅一个。请你通过计算说明:
(1)若明明家中现已安装的这些电器同时工作,电路中的电流是多大?
(2)从电能表使用的角度考虑,明明家是否还可添置一台1kW的空调?
解析:(1)8A;(2)不能
解:(1)明明家已安装的用电器的总功率是
P=600W+220W+140W+800W=1760W
这些电器同时工作时电路中的电流是
IP1760W=8A
U220V(2)该电能表允许接入的用电器的最大功率
P1=UI1=220V×10A=2200W
还可安装的用电器的功率
P2=2200W-1760W=440W=0.44kW<1kW
所以,从电能表使用的角度考虑,不能安装这样一台空调。
答:(1)若明明家中现已安装的这些电器同时工作,电路中的电流是8A;
(2)从电能表使用的角度考虑,明明家不可再添置一台1kW的空调。
25.某商场一款新式电热水壶的铭牌如下表所示。将体积为300ml、初温是20℃的水放入103J/该电热水壶中用最大功率加热1min,取出后测得水温是40℃。若水的比热容为4.2×(kg・℃)。求:
防触电保护类型I类
型号NN-S313WF
额定电压220V
最大功率1100W
额定容积20L
电源频率50Hz
质量10kg
(1)电热水壶最大功率加热时,电路中的电流;
(2)加热过程中消耗的电能;
(3)加热过程中,水吸收的热量;该电热水壶的热效率。(计算结果保留两位小数)
解析:(1)5A;(2)66000J;(3)25200J,38.18%
解:(1)由P=UI得电热水壶最大功率加热时,电路中的电流
IP1100W==5A
U220V(2)加热过程中消耗的电能
W=Pt=1100W×60s=66000J
(3)水吸收的热量
Q吸=cmΔt=cρVΔt=4.2×103J/(kg・℃)×3×10-4m3×1×103kg/m3×20℃=25200J
该电热水壶的热效率是
Q25200J=38.18%
W66000J答:(1)电热水壶最大功率加热时,电路中的电流为5A;
(2)加热过程中消耗的电能为66000J;
η=(3)加热过程中,水吸收的热量为25200J;该电热水壶的热效率为38.18%。
26.小华家买了一个家用电吹风,如图甲所示。其简化电路如图乙所示,主要技术参数如表。请解答下列问题:
型号
SHZ2010﹣624
额定电压
220V
质量
0.5kg
热风时总额定功率
1100W
冷风时额定功率
100W
(1)当电吹风吹冷风时,正常工作 5min
消耗的电能是多少?
(2)当选择开关旋至 A、B
处时,
此时电路中的总电流是多大?
(3)某次在吹热风时,电路供电电压为 198V,则电吹风中电热丝的实际电功率是多大?
解析:(1)3×104J;(2)5A;(3)810W
解:(1)当电吹风吹冷风时,功率是P冷=100W,正常工作 5min消耗电能
W=P冷t1=100W×5×60s=3×104J
(2)当开关旋至A、B处时,电阻丝和电动机并联,同时工作,吹出的是热风,此时电路中U2电阻最小,电源电压不变,由P知道,此时电吹风正常工作的功率最大,由P=UIR知道,电路中的电流
P热1100WI=5A
U220V(3)电热丝的额定功率
P1=1100W-100W=1000W
U2由P知道,电热丝的电阻
RR电热丝的实际功率
UP12220V=21000W48.4
P实U实2R198V=248.4810W
104J;
答:(1)当电吹风吹冷风时,正常工作 5min
消耗的电能是3×(2)当选择开关旋至 A、B
处时,电路中的总电流是5A;
(3)电吹风中电热丝的实际电功率是810W。
27.如图所示,电阻R1为10Ω,电源两端电压为15V且不变,电流表的量程最大为3A,开关S闭合后,求:
(1)当滑动变阻器R接入电路的电阻R2为30Ω时,求此时滑动变阻器的电流I2;
(2)当滑动变阻器R接入电路的电阻R3为20Ω时,求此时的R1消耗的电功率P1;
(3)在保证电路安全的情况下,R所能接入的最小电阻为R4。
解析:(1)0.5A;(2)22.5W;(3)10Ω
解:(1)当滑动变阻器R接入电路的电阻R2为30Ω时,此时滑动变阻器的电流I2为
I2U15V0.5A
R230Ω
(2)当滑动变阻器R接入电路的电阻R3为20Ω时,通过R1的电流为
I1R1消耗的电功率P1为
U15V1.5A
R110ΩP1UI115V1.5A22.5W
(3)在保证电路安全的情况下,电流表的量程最大为3A,滑动变阻器R的最大电流为
I4ImaxI13A1.5A1.5A
R所能接入的最小电阻为
R4U15V10Ω
I41.5A答:(1)当滑动变阻器R接入电路的电阻R2为30Ω时,此时滑动变阻器的电流为0.5A;(2)当滑动变阻器R接入电路的电阻R3为20Ω时,R1消耗的电功率为22.5W;(3)在保证电路安全的情况下,R所能接入的最小电阻为10Ω。
28.普通电熨斗工作时可以看成一根电阻丝,通电加热即可使用。小明把电熨斗串联一只“220V 40W”的灯泡,用来调节电熨斗的温度,如图所示。电熨斗的额定电压和功率分别为220V、100W。
(1)用物理知识分析开关S的通、断对电熨斗温度的影响;
(2)计算在开关通、断两种状态下电熨斗所消耗的电功率。
解析:(1)见解析;(2)100W;8.16W
U2解:(1)由Q=t,U、t一定,当S断开时,灯泡与电熨斗串联,R总大,产生的热量较R小,电熨斗温度低;当S闭合时,灯泡被短路,R总小,产生的热量较大,电熨斗温度高。
(2)当S闭合时,灯泡被短路,电熨斗正常工作
P1=P额定=100W
U2当S断开时,灯泡与电熨斗串联,由R=,可得灯泡电阻
PU2(220V)2=R灯==1210Ω
P灯40W电熨斗电阻
U2(220V)2=R电熨斗==484Ω
P100W1电路中的电流
I=电熨斗的功率
UU220V110==A
RR灯R电熨斗1210+484847P2=I2R电熨斗=(答:(1)见解析;
1102A)×484Ω≈8.16W
847(2)当S闭合时,电熨斗的功率是100W,S断开时,电熨斗的功率是8.16W。
2024年1月20日发(作者:空绢子)
一、选择题
1.如图所示,电源电压保持不变,R为定值电阻,在a、b两接线柱上接一个标有“6V,2W”的灯泡,闭合开关S,灯泡恰好正常发光;如果在a、b两接线柱间换一个标“6V,3W”的灯泡,闭合开关S后,这只灯泡消耗的功率( )
A.大于3W
解析:B
B.小于3W C.等于3W D.不能确定B
两个灯泡的电阻分别为
U12(6V)2U22(6V)2R118Ω,R212Ω
P2WP23W1即
R1>R2
据串联电路的分压特点,第二次所接灯泡两端分去的电压小于第一次所接灯泡两端分分去的电压,即第二个灯泡两端的实际电压小于6V,那么此灯泡实际消耗的功率小于3W,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
2.如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验,下列分析正确的是( )
A.本次探究实验中没用到控制变量法。
B.通电后,甲图中A、B电阻产生的热量之比是1:2
C.为了探究电热与电阻的关系,应该选择乙实验
D.通电时间相同时,甲装置中左边U形管的高度差更大B
解析:B
A.甲探究电流产生热量与电阻关系中,控制了电流和通电时间相同;乙探究电流产生热量与电流关系中,控制了电阻和通电时间相同,实验中用到了控制变量法,故A错误;
B.由图甲知道,两电阻串联,左侧电流I左等于右侧电阻丝电流,
由Q=I2Rt知道,甲图中A、B电阻产生的热量之比是1:2,故B正确;
C.乙实验,右侧电阻丝与另一电阻丝并联,故左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相
同,但通过电阻的电流不同,所以,研究电流产生的热量与电流的关系,故C错误;
D.甲实验两电阻丝串联,则通过电阻丝的电流和通电时间相同,右侧电阻阻值大,由焦耳定律Q=I2Rt知道,右侧电阻产生热量多;则右侧容器内空气吸收的热量多,甲装置中右边U形管的高度差更大,故D错误。
故选B。
3.甲、乙两只灯泡的铭牌如图所示,将它们串联接入220V电路两端,下列说法正确的是( )
A.两灯泡的额定电压都变小了
B.两灯泡的额定电功率都变小了
C.通过灯泡L甲的实际电流比L乙的实际电流大
D.灯泡L甲两端的实际电压比L乙两端的实际电压大D
解析:D
AB.额定电压上灯泡正常工作时的电压,在额定电压下工作时的功率是额定功率,每个用电器的额定电压与额定功率都是确定不变的,故AB错误;
C.两个灯泡串联在电路中,通过两灯泡的实际电流相同,故C错误;
D.由题意知
P甲
U2而甲乙两灯的额定电压相同,据P得
RR甲>R乙
据串联电路的分压特点知
U甲>U乙
故D正确。
故选D。
4.生活中的许多现象都与物理知识息息相关,以下描述中符合生活实际的是( )
A.一节新电池的电压为2V
C.家用彩电的电功率约为2000W
解析:B
A.一节新干电池的电压为1.5V,故A不符合题意;
B.家庭电路中,灯泡正常工作时的电流约0.1A,故B符合题意;
C.家用彩电的电功率约为100W,故C不符合题意;
D.人的电阻约1000Ω~2000Ω,故D不符合题意。
故选B。
5.创新实验小组的同学设计了一个室内温度测量仪,其简化电路如图甲所示,电源电压保B.白炽灯的正常工作电流约为0.1A
D.成年人的电阻约为36ΩB
持6V不变,温度表由量程为0~3V的电压表改装而成,定值电阻R40Ω,热敏电阻R0的阻值随温度t变化的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.随着温度的升高,热敏电阻的阻值减小
B.该温度测量仪可测量的最高温度为50℃
C.当室内温度为10℃时,定值电阻R消耗的电功率为0.4W
D.当定值电阻R在5s内产生的热量为2.25J时,室内的温度为30℃C
解析:C
A.由图乙可知,随着温度的升高,热敏电阻的阻值增大,故A错误;
B.随热敏电阻阻值的增大,电压表的示数增大,电压表的示数最大为3V,定值电阻两端电压为
U1UU06V3V3V
定值电阻的电流为
IU13V0.075A
R40Ω热敏电阻与定值电阻串联,电流相等,所以此时热敏电阻的阻值为
R0U03V40Ω
I0.075A此时热敏电阻对应的温度为30℃,即该温度测量仪可测量的最高温度为30℃,故B错误;
C.当室内温度为10℃时,由图可知,此时热敏电阻阻值为20Ω,此时电路中电流为
I'定值电阻R消耗的电功率为
U6V0.1A
RR040Ω20Ω22PI'R0.1A40Ω0.4W
故C正确;
D.当定值电阻R在5s内产生的热量为2.25J时,电路中的电流为
I"此时电路中的总电阻为
QRt2.25J0.01125A
40Ω×5s
R总此时热敏电阻的阻值为
U6V56.6Ω
I"0.01125AR0R总R56.6Ω40Ω16.6Ω
由图乙可知,此时室内的温度不为30℃,故D错误。
故选C。
6.下列家用电器中,额定功率最接近1kW的是( )
A.电饼铛
解析:A
A.电饼铛的功率约为1000W,故A符合题意;
B.笔记本电脑的额定功率约为70W,故B不符合题意;
C.手电筒的额定功率约为0.5W,故C不符合题意;
D.客厅LED照明灯的额定功率约为20W,故D不符合题意。
故选A。
7.如下图所示电路中,L1、L2是小灯泡,电源电压为3V,当开关S闭合时,两灯均能发光,电压表的示数为1.2V。忽略温度对灯丝电阻的影响,则( )
B.笔记本电脑 C.手电筒 D.客厅LED照明灯A
A.L1两端的电压为1.8V
B.灯泡L2比灯泡L1更亮
C.L1与L2的灯丝电阻之比为3:2
D.通过L1与L2的电流之比为2:3B
解析:B
由电路图可知,两灯串联,通过两灯的电流相等(即1:1);电压表测灯L1两端电压,故L1两端电压是1.2V,由串联分压可知灯L2两端电压是1.8V,由PUI可知灯L2的功率大,故L2更亮;由RU可知灯L1与L2的灯丝电阻之比为2:3。综上所述,故B符合题I意,ACD不符合题意。
故选B。
8.如图是一种恒温式电烙铁的电路图,在不用电烙铁焊接时,断开开关S,使它处于保温状态;需要焊接时,闭合开关S就能很快达到焊接温度.若电烙铁的规格是“220V
80W”,且R′=R,则保温时电路消耗的总功率为( )
A.20W
解析:B
由电烙铁的规格是“220V 80W”可知闭合开关后电路中的电阻为
B.40W C.60W D.80WB
U2(220V)2R605Ω
P80W则保温时电路的电阻为
R总=R′+R=2R=1210Ω
则保温时电路的总功率为
2U2(220V)P==40W
R总1210Ω故选B。
9.把标有“4V 8W”的灯泡L1和“2V 2W”的灯泡L2串联后接在电源两端,其中一只灯泡正常发光,另一只没有达到其额定功率,则正确的是( )
A.电源电压为4V
B.电路中的电流为2A
C.两灯泡的总功率为10W
D.灯L1的实际功率大于灯L2的实际功率A
解析:A
两灯泡的额定电流为
I1=P8W1=2A
U14VP22WI2==1A
U22V两个灯泡的电阻
R1R2U14V=2
I12AU22V=2
I21AAB.L1的额定电流大于L2的额定电流,两灯泡串联时,L2正常发光,且电路中的最大电流为1A,电源的电压为
U=I(R1+R2)=1A×(2Ω+2Ω)=4V
故A正确,B错误;
C.两灯泡的总功率为
P=UI=4V×1A=4W
故C错误;
D.因串联电路通过两灯泡的电流相等,且两灯泡的电阻相等,由P=I2R可知两灯泡的实际功率相等,故D错误。
故选A。
10.如图甲为探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验装置,两烧瓶中盛有等质量的煤油,电热丝R1、R2的电压与电流关系如图乙,则( )
A.R1的阻值较大
B.通过R2的电流较大
C.通电一段时间后,R2瓶中温度计的示数变化较大
D.若用水代替煤油实验效果会更好C
解析:C
A.由电热丝R1、R2的电压与电流关系可知两电阻阻值分别为
R1R2U16V20Ω
I10.3AU26V60Ω
I20.1A可知R1的阻值较小,故A不符合题意;
B.两电阻串联,通过的电流相同,故B不符合题意;
C.通电一段时间后,根据QI2Rt可知,R2瓶中温度计的示数变化较大,故C符合题意;
D.因煤油的比热容小些,在质量相等的条件下,吸收相等的热量,升高的温度更明显,更便于观察比较,故D不符合题意。
故选C。
二、填空题
11.如图是测量电能的仪表,这只电表此时的读数是______kW•h;将此电能表接入家庭电路中,关闭其它用电器,让空调机单独工作6min,电能表的转盘转过60转,则该空调机在上述时间内消耗的电能是______kW•h,功率是______W。
5011000
解析:5
0.1
1000
[1]电能表上最后一位是小数位,单位是kW•h,由图可知该电能表的示数为314.5kW•h。
[2][3]转盘转动60转消耗电能
W空调机的功率
P60kWh0.1kWh
600W0.1kWh1kW1000W6
th6012.如图所示为一电热饮水机的电路简图,其额定电压为220V,具有“加热”、“保温”两种功能,对应功率分别为400W和40W。当开关S1、S2均闭合时,饮水机处于______(选填“保温”或“加热”)状态,R1的阻值为______Ω。
加热121
解析:加热
121
[1]当开关S1、S2均闭合时,电阻R1工作,R2短路,则此时的电功率为
U2P
R1当开关S1闭合,S2断开时,电阻R1、R2串联,此时的电功率为
U2P
R1+R2则
P>P
所以当开关S1、S2均闭合时,饮水机处于加热状态。
U2[2]根据P可知,R1的阻值为
RU2(220V)2R1==121Ω
P加400W13.如图所示电路中,电源电压恒为6V,R1=18Ω,同时闭合开关S、S1,电流表示数为0.5A,则R2的阻值为________Ω,通电1分钟电阻R2消耗的电能为______J,电路的总功率为_____W。只闭合开关S时,电流表示数为________A;R2两端电压为______V。
18030224
解析:180
3
0.2
2.4
[1]同时闭合开关S、S1,为R2的简单电路,R2的阻值为
R2[2]通电1分钟电阻R2消耗的电能为
U6V12Ω
I0.5AWUIt6V0.5A60s=180J
[3]电路的总功率为
PUI6V0.5A=3W
[4]只闭合开关S时,为串联电路,电流为
U6VI0.2A
R1R218Ω+12Ω[5]R2两端电压为
U2=IR2=0.2A×12Ω=2.4V
14.如图所示,电源电压不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,当滑片在a,b两点间移动时,电流表示数变化范围为0.2A-0.6A,电压表示数变化范围4V-2V,则电源电压为_____V。R1的电阻为______Ω,当滑片在b点时,工作5分钟电路消耗的电能____J,R1功率的变化量为_____W。
590016
解析:5
900
1.6
[1][2]当滑片在a点时,电阻R1与Ra串联,电阻R1两端的电压
U1=I1R1=0.2A×R1
根据串联电路的总电压等于各电阻两端电压之和得电源电压
U=U1+Ua=0.2A×R1+4V①
当滑片在b点时,电阻R1与Rb串联,电阻R1两端的电压
U1′=I2R1=0.6A×R1
根据串联电路的总电压等于各电阻两端电压之和得电源电压
U=U1′+Ub=0.6A×R1+2V②
①②可得
R1=5Ω,U=5V
[3]当滑片在b点时,工作5分钟电路消耗的电能
W=UI2t=5V×0.6A×5×60s=900J
[4]R1功率变化量
P1′-P1=I22R1-I12R1=(0.6A)2×5Ω-(0.2A)2×5Ω=1.6W
15.小亮在晚上学习时,使用“220V 60W”的灯泡正常工作3小时,若该电路中接有“600revs/(kW·h)”的电能表,则消耗的这些电能可以使电能表的表盘转______转。108
解析:108
使用“220V 60W”的灯泡正常工作3小时,消耗的电能为
WPt60103kW3h=0.18kWh
电能表的表盘转动圈数为
n0.18kWh600r/kWh=108r
16.通过两个电阻R1、R2的电流随电压变化的图象如图所示。若将电阻R1和R2并联在电路中,电源电压为6V且保持不变,则闭合开关以后5min内,电路消耗的总电能为______J。
810
解析:810
由图可知,当两个电阻并联接在6V的电源上时,电流分别为0.15A和0.3A,则干路电流为
II1I20.15A0.3A0.45A
电路消耗的总电能为
WUIt6V0.45A300s810J
17.小华将“2.5V 0.25W”的小灯泡L和电阻R0串联接入电路,电路图如图所示,电源电压为6V,且保持不变,当开关S闭合时,为保证小灯泡L恰好能正常发光,则电阻R0的阻值大小为______。
35
解析:35
小灯泡正常发光时通过小灯泡的电流
IL=PL0.25W==0.1A
UL2.5V因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R0两端的电压
U0=U-UL=6V-2.5V=3.5V
由于串联电路中各处的电流相等,则通过R0的电流
I0=IL=0.1A
由欧姆定律可得,R0的阻值
R0U03.5V=35Ω
I00.1A18.小鹏同学家的电能表如图所示,他发现家里只使用一只电水壶(其它用电器都关闭)时,观察到电能表转盘3分钟转过100转,电水壶工作时的实际电功率为______W。
1000
解析:1000
3min=1h
20由题意知电流通过电水壶做的功是
W电水壶工作时的实际电功率为
n100r1=kWh
N2000r/(kWh)201kWhW20P=1kW=1000W
1th2019.如图所示是电阻甲、乙的I-U图像,由图可知电阻乙的阻值为______Ω;若将电阻甲和乙并联后接在电压为6V的电源两端,则电路消耗的总电功率为______W。
96
解析:9.6
[1]由图象可知,当甲、乙两个电阻的电路为3V时,通过甲的电流为0.3A,通过乙的电流为0.5A。则
R甲=U3V==10
I甲0.3AU3V=R乙==6Ω
I乙0.5A[2]将电阻甲和乙并联后接在电压为6V的电源两端,则电路消耗的总电功率为
U2U2(6V)2(6V)2=+P=P甲+P乙==3.6W+6W=9.6W
R甲R乙106
h,每消耗20.如图所示,家庭电能表的表盘数据表明,电路消耗的电能是______kW·0.5kW·h电能指示灯闪烁______次。
61600
解析:6
1600
[1]如图所示,电能表的示数为318.6kW·h,电路消耗的电能是318.6kW·h。
[2]电能表上标有3200imp/kW·h,其意义是每消耗1kW·h电能,指示灯闪烁3200次,故每h电能指示灯闪烁1600次。
消耗0.5kW·三、解答题
21.如图甲所示,已知电源电压保持不变,灯泡L标有“6V 3W”字样,通过灯的电流和电压变化关系如图乙所示。当断开S1,闭合S2、S3,此时灯泡刚好正常发光,电流表示数为1.7A。
(1)电源电压;
(2)电阻R的阻值;
(3)只闭合开关S1,灯泡L的电功率。
解析:(1)6V;(2)5Ω;(3)1.6W
(1)当断开S1,闭合S2、S3,此时灯和定值电阻并联,因为灯泡刚好正常发光,电源电压为
UUL6V
(2)由乙图可知,当灯正常发光时灯的电流是0.5A,
电阻R的阻值为
R(3)灯的电阻为
U6V5Ω
I1.7A-0.5ARLUPL26V3W212Ω
只闭合开关S1,灯泡L的实际电功率为
U6VPI2RRL12Ω1.6W
12Ω5ΩRLR答:(1)电源电压为6V。
22
(2)电阻R的阻值5Ω。
(3)只闭合开关S1,灯泡L的电功率为1.6W。
22.如图所示的电路中,电源电压为9V,小灯泡L标有“6V1.2W”字样,R为定值电阻,闭合开关S后,小灯泡L恰好正常发光,通过计算回答:
(1)小灯泡的额定电流是多少?
(2)定值电阻R的阻值是多少?
(3)在10min内定值电阻R产生的热量是多少?
解析:(1)0.2A;(2)15Ω;(3)360J
解:(1)由PIU得
I额(2)因为小灯泡正常发光,所以
P额U额1.2W0.2A
6VULU额6V,ILI额0.2A
又因为小灯泡L与R串联,所以
IRIL0.2A,URUUL9V6V3V
由IU得
RRUR3V15
IR0.2A(3)工作时间
t10min600s
定值电阻 R
产生的热量
2QRIRRt0.2A15600S360J
2答:(1)小灯泡的额定电流是0.2A;
(2)定值电阻R的阻值是15;
(3)在10min内定值电阻R产生的热量是360J。
23.为预防新型冠状病毒交叉感染,某医院将医疗器械置于消毒柜内,通过对水加热,达到设定压强和工作温度,产生高压饱和蒸汽,从而对医疗器械进行消毒处理。某型号的全自动高压消毒柜部分参数如下表,某次消毒,将满箱温度是20℃的水加热到工作温度,需33正常工作50min。[c4.210Jkg℃,1.010kgm]
3
电源
额定功率
水箱容积
工作温度
额定压强
AC220V 50Hz
20kW
0.12m3
120℃
0.21MPa
(1)消毒一次,水箱中的水吸收的热量是多少?
(2)消毒一次,消毒柜消耗的电能是多少?
(3)该消毒柜的电加热效率是多少?
解析:(1)5.04107J;(2)6107J;(3)84%
(1)水箱中水的质量
m水水V水1.0103kgm30.12m3120kg
水箱中的水吸收的热量
Q吸c水m水tt04.2103J/kg℃120kg120℃20℃5.04107J
(2)消毒柜消耗的电能
WPt20103W5060s6107J
(3)该消毒柜的电加热效率为
Q吸5.04107J100%100%84%
Q放6107J答:(1)消毒一次,水箱中的水吸收的热量为5.04107J;
(2)消毒一次,消毒柜消耗的电能为6107J;
(3)该消毒柜的电加热效率为84%。
24.明明家电能表规格是“220V
10A”,他家现已安装“220V
600W”热水器一台,“220V
220W”电视机一台,“220V
140W”的电冰箱一台,“220V
800W”的电饭锅一个。请你通过计算说明:
(1)若明明家中现已安装的这些电器同时工作,电路中的电流是多大?
(2)从电能表使用的角度考虑,明明家是否还可添置一台1kW的空调?
解析:(1)8A;(2)不能
解:(1)明明家已安装的用电器的总功率是
P=600W+220W+140W+800W=1760W
这些电器同时工作时电路中的电流是
IP1760W=8A
U220V(2)该电能表允许接入的用电器的最大功率
P1=UI1=220V×10A=2200W
还可安装的用电器的功率
P2=2200W-1760W=440W=0.44kW<1kW
所以,从电能表使用的角度考虑,不能安装这样一台空调。
答:(1)若明明家中现已安装的这些电器同时工作,电路中的电流是8A;
(2)从电能表使用的角度考虑,明明家不可再添置一台1kW的空调。
25.某商场一款新式电热水壶的铭牌如下表所示。将体积为300ml、初温是20℃的水放入103J/该电热水壶中用最大功率加热1min,取出后测得水温是40℃。若水的比热容为4.2×(kg・℃)。求:
防触电保护类型I类
型号NN-S313WF
额定电压220V
最大功率1100W
额定容积20L
电源频率50Hz
质量10kg
(1)电热水壶最大功率加热时,电路中的电流;
(2)加热过程中消耗的电能;
(3)加热过程中,水吸收的热量;该电热水壶的热效率。(计算结果保留两位小数)
解析:(1)5A;(2)66000J;(3)25200J,38.18%
解:(1)由P=UI得电热水壶最大功率加热时,电路中的电流
IP1100W==5A
U220V(2)加热过程中消耗的电能
W=Pt=1100W×60s=66000J
(3)水吸收的热量
Q吸=cmΔt=cρVΔt=4.2×103J/(kg・℃)×3×10-4m3×1×103kg/m3×20℃=25200J
该电热水壶的热效率是
Q25200J=38.18%
W66000J答:(1)电热水壶最大功率加热时,电路中的电流为5A;
(2)加热过程中消耗的电能为66000J;
η=(3)加热过程中,水吸收的热量为25200J;该电热水壶的热效率为38.18%。
26.小华家买了一个家用电吹风,如图甲所示。其简化电路如图乙所示,主要技术参数如表。请解答下列问题:
型号
SHZ2010﹣624
额定电压
220V
质量
0.5kg
热风时总额定功率
1100W
冷风时额定功率
100W
(1)当电吹风吹冷风时,正常工作 5min
消耗的电能是多少?
(2)当选择开关旋至 A、B
处时,
此时电路中的总电流是多大?
(3)某次在吹热风时,电路供电电压为 198V,则电吹风中电热丝的实际电功率是多大?
解析:(1)3×104J;(2)5A;(3)810W
解:(1)当电吹风吹冷风时,功率是P冷=100W,正常工作 5min消耗电能
W=P冷t1=100W×5×60s=3×104J
(2)当开关旋至A、B处时,电阻丝和电动机并联,同时工作,吹出的是热风,此时电路中U2电阻最小,电源电压不变,由P知道,此时电吹风正常工作的功率最大,由P=UIR知道,电路中的电流
P热1100WI=5A
U220V(3)电热丝的额定功率
P1=1100W-100W=1000W
U2由P知道,电热丝的电阻
RR电热丝的实际功率
UP12220V=21000W48.4
P实U实2R198V=248.4810W
104J;
答:(1)当电吹风吹冷风时,正常工作 5min
消耗的电能是3×(2)当选择开关旋至 A、B
处时,电路中的总电流是5A;
(3)电吹风中电热丝的实际电功率是810W。
27.如图所示,电阻R1为10Ω,电源两端电压为15V且不变,电流表的量程最大为3A,开关S闭合后,求:
(1)当滑动变阻器R接入电路的电阻R2为30Ω时,求此时滑动变阻器的电流I2;
(2)当滑动变阻器R接入电路的电阻R3为20Ω时,求此时的R1消耗的电功率P1;
(3)在保证电路安全的情况下,R所能接入的最小电阻为R4。
解析:(1)0.5A;(2)22.5W;(3)10Ω
解:(1)当滑动变阻器R接入电路的电阻R2为30Ω时,此时滑动变阻器的电流I2为
I2U15V0.5A
R230Ω
(2)当滑动变阻器R接入电路的电阻R3为20Ω时,通过R1的电流为
I1R1消耗的电功率P1为
U15V1.5A
R110ΩP1UI115V1.5A22.5W
(3)在保证电路安全的情况下,电流表的量程最大为3A,滑动变阻器R的最大电流为
I4ImaxI13A1.5A1.5A
R所能接入的最小电阻为
R4U15V10Ω
I41.5A答:(1)当滑动变阻器R接入电路的电阻R2为30Ω时,此时滑动变阻器的电流为0.5A;(2)当滑动变阻器R接入电路的电阻R3为20Ω时,R1消耗的电功率为22.5W;(3)在保证电路安全的情况下,R所能接入的最小电阻为10Ω。
28.普通电熨斗工作时可以看成一根电阻丝,通电加热即可使用。小明把电熨斗串联一只“220V 40W”的灯泡,用来调节电熨斗的温度,如图所示。电熨斗的额定电压和功率分别为220V、100W。
(1)用物理知识分析开关S的通、断对电熨斗温度的影响;
(2)计算在开关通、断两种状态下电熨斗所消耗的电功率。
解析:(1)见解析;(2)100W;8.16W
U2解:(1)由Q=t,U、t一定,当S断开时,灯泡与电熨斗串联,R总大,产生的热量较R小,电熨斗温度低;当S闭合时,灯泡被短路,R总小,产生的热量较大,电熨斗温度高。
(2)当S闭合时,灯泡被短路,电熨斗正常工作
P1=P额定=100W
U2当S断开时,灯泡与电熨斗串联,由R=,可得灯泡电阻
PU2(220V)2=R灯==1210Ω
P灯40W电熨斗电阻
U2(220V)2=R电熨斗==484Ω
P100W1电路中的电流
I=电熨斗的功率
UU220V110==A
RR灯R电熨斗1210+484847P2=I2R电熨斗=(答:(1)见解析;
1102A)×484Ω≈8.16W
847(2)当S闭合时,电熨斗的功率是100W,S断开时,电熨斗的功率是8.16W。