第二十單元電功率【過關(guān)測試】一、選擇題1.如圖所示的四種家用電器中，利用電流熱效應(yīng)工作的是（）。A.迷你風(fēng)扇；B.筆記本電腦；C.清潔機器人；D.電暖氣【答案】D。【解析】A．電風(fēng)扇工作時電能主要轉(zhuǎn)化為機械能，利用了通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用而工作的，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，不符合題意；B．筆記本電腦主要把電能轉(zhuǎn)化為光能，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，不符合題意；C．清潔機器人工作時電能主要轉(zhuǎn)化為機械能，利用了通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用而工作的，不是利用電流熱效應(yīng)工作的，不符合題意；D．電暖氣工作時電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是利用電流熱效應(yīng)工作的，符合題意。2.將標(biāo)有“220V100W”字樣的電視機、電風(fēng)扇、電熱水袋都接入家庭電路中，正常工作相同時間，則（）。A．電視機產(chǎn)生的熱量最多；B．電風(fēng)扇產(chǎn)生的熱量最多；C．電熱水袋產(chǎn)生的熱量最多；D．三者產(chǎn)生的熱量一樣多【答案】C?！窘馕觥考抑械碾娨暀C、電風(fēng)扇和電熱水袋三種電器，它們上都標(biāo)有“220V100W”的字樣，它們都接入家庭電路中，正常工作相同時間，根據(jù)W＝Pt可知，三種電器消耗的電能相同，但電視機主要是把電能轉(zhuǎn)化為聲能和光能；電風(fēng)扇主要是把電能轉(zhuǎn)化為機械能；電熱水袋把電能全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以電熱水袋產(chǎn)生的熱量最多。故選C。3.如圖甲是通過小燈泡L的電流隨其兩端電壓變化的關(guān)系圖象?，F(xiàn)將小燈泡L與電阻R接入圖乙所示的電路中，只閉合S，小燈泡的實際功率為1.8W，再閉合S1，電流表的示數(shù)為0.9A。下列結(jié)果錯誤的是（）。A．電源電壓為6V；B．通過電阻R的電流為0.6A；C．電路的總功率為5.4W；D．電阻R的阻值為20Ω【答案】D?！窘馕觥浚?）只閉合開關(guān)S時，電路為L的簡單電路，電流表測電路中的電流，由圖象可知，只有當(dāng)UL＝6V，IL＝0.3A時，燈泡的實際功率：PL＝ULIL＝6V×0.3A＝1.8W；因此電源電壓：U＝UL＝6V，故A正確；（2）再閉合開關(guān)S1后，R與L并聯(lián)，電流表測干路電流；因并聯(lián)電路中各支路獨立工作、互不影響，所以通過燈泡的電流不變，則通過R的電流：IR＝0.9A﹣0.3A＝0.6A，故B正確；電路消耗的總功率：P＝UI＝6V×0.9A＝5.4W；故C正確；（3）因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，所以，由I＝可得，R的阻值：R＝＝＝10Ω，故D錯誤。選D。4.小明按圖甲連接電路，閉合開關(guān)，燈泡L1的功率為P1．他將一個阻值大于L1的燈泡L2串聯(lián)接入電路（如圖乙），閉合開關(guān)后，L1、L2的功率分別為P1'、P2'（不計溫度對燈泡電阻的影響，電源電壓恒定），下列關(guān)系式正確的是（）。A．P2'＞P1'＞P1 B．P2'＞P1＞P1' C．P1＞P2'＞P1' D．P1＞P1'＞P2'【答案】C?！窘馕觥浚?）甲電路燈泡兩端電壓為電源電壓U1，電阻為R1，燈泡的功率為P1＝；（2）乙中L1、L2的電壓U1′、U2′的和為電源電壓U1，P1′＝，因為U1′＜U1，故P1′＜P1；因為是串聯(lián)電路，所以電流相等，R2的電阻大于R1的電阻，根據(jù)P＝I2R知，P2'＞P1'（3）因為P1＝、P2′＝、U2′＜U1、R2＞R1，所以P1＞P2'。綜合分析：P1＞P2'＞P1'。故選C。5.在如圖所示電路中，電源電壓不變。閉合開關(guān)后，當(dāng)滑片P在某一端點時，電流表示數(shù)為0.3A，小燈泡消耗的功率為0.9W；當(dāng)滑片P移至中點時，電壓表示數(shù)變化了2V，此時小燈泡恰好正常發(fā)光，且消耗的功率為2W．下列說法正確的是（）。A．小燈泡正常發(fā)光時的電阻為10Ω；B．滑動變阻器的最大阻值為20Ω；C．電源電壓為8V；D．滑片P在最右端時，滑動變阻器消耗的功率為3.2W【答案】B?！窘馕觥坑呻娐穲D可知，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測燈泡兩端的電壓，電流表測電路中的電流。（1）當(dāng)滑片P在某一端點時，電流表示數(shù)為0.3A，小燈泡消耗的功率為0.9W；當(dāng)滑片P移至中點時，電壓表示數(shù)變化了2V，此時小燈泡恰好正常發(fā)光，且消耗的功率為2W，由小燈泡消耗的功率變大可知，電路中的電流I＝0.3A時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，由P＝UI可得，此時燈泡兩端的電壓：UL＝＝＝3V，當(dāng)滑片P移到中點時，變阻器接入電路中的電阻變小，電路中的電流變大，燈泡兩端的電壓變大，由電壓表示數(shù)變化了2V可知，此時燈泡兩端的電壓UL′＝UL+2V＝3V+2V＝5V，因此時燈泡正常發(fā)光，且燈泡的功率PL′＝2W，所以，由P＝UI＝可得，燈泡正常發(fā)光時的電阻：RL＝＝＝12.5Ω，故A錯誤；（2）當(dāng)滑片P在最右端時，燈泡的電功率兩端的電壓UL＝3V，電路中的電流I＝0.3A，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，由I＝可得，電源的電壓：U＝UL+IR＝3V+0.3A×R滑﹣﹣①，當(dāng)滑片P移到中點時，燈泡兩端的電壓UL′＝5V，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，電路中的電流：I′＝＝＝0.4A，電源的電壓：U＝UL′+I′×＝5V+0.4A×﹣﹣②，因電源的電壓不變，所以，3V+0.3A×R滑＝5V+0.4A×，解得：R滑＝20Ω，故B正確；電源的電壓U＝UL+IR＝3V+0.3A×20Ω＝9V，故C錯誤；（3）滑片P在最右端時，滑動變阻器消耗的功率：PR＝I2R滑＝（0.3A）2×20Ω＝1.8W，故D錯誤。選B。6.如圖（a）所示的電路中，電源電壓不變，兩燈的額定電壓均為6V，兩燈的I﹣U圖象如圖（b）所示。閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器直至其中一只燈正常發(fā)光，另一只燈不損壞，此時（）。A．兩燈的總功率為2.4W B．電壓表示數(shù)為12V C．L1正常發(fā)光 D．電路中的電流為0.6A【答案】A?！窘馕觥坑呻娐穲D可知，燈泡L1與L2、變阻器R串聯(lián)，電壓表測兩燈泡兩端的電壓之和；由題意可知，兩燈的額定電壓均為6V，從圖象可知，兩燈泡的額定電流分別為I1＝0.6A、I2＝0.3A，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且其中一只燈正常發(fā)光，另一只燈不損壞，所以，電路中的電流I＝I2＝0.3A，燈泡L2能正常發(fā)光，故CD錯誤；由圖象可知，此時L1兩端的電壓U1＝2V，L2兩端的電壓U2＝U2額＝6V，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，電壓表示數(shù)UV＝U1+U2＝2V+6V＝8V，故B錯誤；兩燈的總功率P＝UVI＝8V×0.3A＝2.4W，故A正確。故選A。7.如圖為探究“焦耳定律”的實驗裝置。兩個透明容器中密封著等量的空氣，U型管中液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化。將容器中的電阻絲R1、R2串聯(lián)在電路中，且R1＜R2。下列說法正確的是（）。A．該實驗裝置用于探究“電壓和通電時間一定時，電熱與電阻的關(guān)系”；B．閉合開關(guān)后，通過R1的電流大于R2的電流 ；C．閉合開關(guān)后，甲管中液面上升比乙慢；D．閉合開關(guān)后，要使電流增大，應(yīng)將滑動變阻器滑片P向左移動【答案】C?！窘馕觥緼、圖中兩電阻串聯(lián)，通過的電流和通電時間相等，而電阻不同，故可研究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系，AB錯誤；C、根據(jù)Q＝I2Rt，因R1＜R2．故右邊容器中電阻絲產(chǎn)生的熱量多，由轉(zhuǎn)換法，甲管中液面上升比乙慢，C正確；D、閉合開關(guān)后，要使電流增大，由歐姆定律，要減小電路的電阻，故應(yīng)將滑動變阻器滑片P向右移動，D錯誤。故選C。二、填空題8.如圖所示的電路中，R1為定值電阻，R2為滑動變阻器，電源電壓不變。閉合開關(guān)S后，滑片P從a端移動到b端，電流表示數(shù)I與電壓表示數(shù)U的變化關(guān)系如圖象，則R1與R2的最大阻值之比為________，電路中的最大總功率為________W?！敬鸢浮?：2；1.8?！窘馕觥坑呻娐穲D可知，R1與R2串聯(lián)，電流表測電路中的電流，電壓表測R2兩端的電壓。（1）當(dāng)滑片位于最左端a時，變阻器接入電路中的電阻為零，電路中的電流最大，由圖象可知，電路中的最大電流I大＝0.6A，由I＝可得，電源的電壓：U＝I大R1＝0.6A×R1﹣﹣①；當(dāng)滑片位于最右端b時，接入電路中的電阻最大，電壓表的示數(shù)最大，電流表的示數(shù)最小，由圖象可知，此時U2＝2V，電路中的最小電流I?。?.2A，則滑動變阻器的最大阻值：R2＝＝＝10Ω，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，電源的電壓：U＝I?。≧1+R2）＝0.2A×（R1+10Ω）﹣﹣②；由①②可解得：R1＝5Ω，U＝3V，則R1與R2的最大阻值之比：R1：R2＝5Ω：10Ω＝1：2；（2）電路中的最大總功率：P大＝UI大＝3V×0.6A＝1.8W。答案是：1：2；1.8。9.如圖所示，電源電壓不變，R2＝30Ω，R3＝10Ω．只閉合S1，電流表A1示數(shù)為0.2A，電壓表?示數(shù)為4.0V，則定值電阻R1為________Ω，電源電壓為________V．閉合S1、S2、S3，電流表A1、A2示數(shù)之比為________，通電1min電阻R2產(chǎn)生的熱量為________J?！敬鸢浮?0；6；5：2；72?！窘馕觥浚?）只閉合S1，電阻R1、R3串聯(lián)，電流表測量的是整個電路中的電流，電壓表測量的是電阻R1兩端的電壓。由歐姆定律可得R1的阻值：R1＝＝＝20Ω；根據(jù)串聯(lián)電路的特點和歐姆定律可得，電源電壓：U＝I（R1+R3）＝0.2A×（20Ω+10Ω）＝6V；（2）閉合S1、S2、S3，電阻R1、R2并聯(lián)，電流表A1測量的是干路中的總電流，A2測量R2的電流，電壓表測量的是電源電壓；則通過R1的電流：I1＝＝＝0.3A，A2的示數(shù)（通過R2的電流）：I2＝＝＝0.2A，所以干路中電流表A1的示數(shù)：I＝I+I2＝0.3A+0.2A＝0.5A，電流表A1、A2示數(shù)之比為＝＝；通電1minR2產(chǎn)生的熱量：Q2＝I22R2t＝（0.2A）2×30Ω×60s＝72J。10.從產(chǎn)品說明書得知，一臺“6V3W”的迷你型小風(fēng)扇，電動機線圈阻值為0.1Ω。則小風(fēng)扇正常工作1min消耗的電能為J；電動機線圈1min產(chǎn)生的熱量為J?！敬鸢浮?80；1.5?！窘馕觥肯牡碾娔転閃＝Pt＝3W×60s＝180J；電路中線圈的電流為；電路中通過線圈的電流為產(chǎn)生的熱量為Q＝I2Rt＝（0.5A）2×0.1Ω×60s＝1.5J。故答案為：180；1.5。11.小明有些質(zhì)疑電熱水壺的銘牌中數(shù)字是否準(zhǔn)確，于是小明拿了一個電能表，他拿的電能表測量用電器的總功率不能超過W。然后家里電路修好之后，他將電熱水壺單獨接入該電路中，用電能表測量，1min后，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了75轉(zhuǎn)，則電熱水壺在這段時間內(nèi)消耗的電能為kW?h，計算出電熱水壺的實際電功率是W?！敬鸢浮?400；0.025；1500?！窘馕觥竣儆呻娔鼙磴懪瓶芍?，電能表正常工作時的電壓是220V，允許通過的最大電流是20A，則小明家接入用電器的最大總功率：P最大＝UI最大＝220V×20A＝4400W；②1min內(nèi)電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了75轉(zhuǎn)，則電熱水壺消耗的電能：W=753000kW?h＝0.025kW電熱水壺的實際電功率：P=W故答案為：4400；0.025；1500。12.如圖所示，電源電壓為6V，電阻R0＝10Ω，電流表量程為0～0.6A，電壓表量程為0～3V，滑動變阻器上標(biāo)有“20Ω0.5A”字樣。則當(dāng)電路中電流最小時，2min內(nèi)電流通過電阻R0產(chǎn)生的熱量是J；為了保證電路安全，滑動變阻器R接入電路的最小阻值為Ω；電路消耗總功率允許的變化范圍為W。【答案】48；10；1.2～1.8。?！窘馕觥坑呻娐穲D可知，R與R0串聯(lián)，電壓表測R0兩端的電壓，電流表測電路中的電流。當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，電路中的電流最小，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以電路總電阻：R總＝R最大+R0＝20Ω+10Ω＝30Ω，電路中的最小電流：I最?。剑剑?.2A，通電時間t＝2min＝120s，則電流通過電阻R0產(chǎn)生的熱量：Q＝I2Rt＝（0.2A）2×10Ω×120s＝48J；當(dāng)電壓表的示數(shù)U0大＝3V時，電路中的電流最大，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，電路中的電流：I最大＝＝＝0.3A，電路中的總電阻：R總′＝＝＝20Ω，因為串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以滑動變阻器R接入電路的最小阻值：R最?。絉總′﹣R0＝20Ω﹣10Ω＝10Ω；電路中電流最小時功率最?。篜最?。経I最小＝6V×0.2A＝1.2W；電路中電流最大時功率最大：P最大＝UI最大＝6V×0.3A＝1.8W；故答案為：48；10；1.2～1.8。13.某型號電飯鍋有加熱和保溫功能，如圖甲所示為其內(nèi)部電路原理圖，當(dāng)開關(guān)S接觸點1時，該電飯煲處于__________(填“保溫”或“加熱”)狀態(tài)，如圖乙是該電飯煲工作時電功率與時間的關(guān)系圖象，則圖中陰影部分面積表示的物理量大小為___________kW·h?！敬鸢浮考訜?；0.13。【解析】（1）由甲圖可知，開關(guān)S接觸點1時，只有R1連入電路中，S接觸點2時，兩電阻串聯(lián);電源電壓一定，由SKIPIF1<0可知，開關(guān)接觸點1時，電路的電阻較小，功率較大，電飯煲處于加熱狀態(tài)；（2）由乙圖象知，橫坐標(biāo)表示工作時間，縱坐標(biāo)表示電飯煲的電功率，陰影部分面積S=Pt=W，即陰影部分表示的是電功，大小為：SKIPIF1<0。故答案為：加熱；0.13。14.在如圖甲的電路中，電源電壓保持不變，R為滑動變阻器，其規(guī)格為“20Ω1A”，閉合開關(guān)S，當(dāng)滑片P從一端滑到另一端的過程中測到R的電功率與通過它的電流關(guān)系圖象如圖乙所示，則電源電壓為V，定值電阻R0的阻值為Ω，圖乙中的P1＝W?！敬鸢浮?2；10；3.2。【解析】由電路圖可知，R0與R串聯(lián)，電壓表測R兩端的電壓，電流表測電路中的電流。當(dāng)滑片位于a端時，接入電路中的電阻最大，此時電路中的電流最小，由圖象可知，電路中的最小電流I?。?.4A，則有：P1＝I小2R＝（0.4A）2×20Ω＝3.2W，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，由I＝可得，電源的電壓：U＝I?。≧0+R）＝0.4A×（R0+20Ω）﹣﹣﹣﹣﹣﹣①當(dāng)滑片位于b端時，接入電路中的電阻為零，此時電路中的電流最大，由圖象可知，電路中的最大電流I大＝1.2A，則電源的電壓：U＝I大R0＝1.2A×R0﹣﹣﹣﹣﹣﹣②由①②可解得：R0＝10Ω，U＝12V。故答案為：12；10；3.2。三、實驗題15.小華做“測量小燈泡電功率”實驗，實驗室有如下器材：電源（電壓恒為6V）、小燈泡（額定電壓為2.5V，燈絲電阻約為10Ω）、電流表、電壓表、開關(guān)各一個、規(guī)格分別為R1“10Ω1A”和R2“50Ω0.5A”的滑動變阻器各一個、導(dǎo)線若干。（1）小華設(shè)計了圖甲所示的電路，她應(yīng)選用規(guī)格為________的滑動變阻器（選填“R1”或“R2”）。（2）閉合開關(guān)后，移動滑動變阻器滑片在不同位置，小燈泡U﹣I圖象如圖乙所示，小燈泡的額定功率為________W。（3）由圖乙發(fā)現(xiàn)燈泡電阻是變化的，影響其變化的主要原因是________。（4）小華在某次調(diào)節(jié)中，滑動變阻器接入電路的阻值減小了△R1，小燈泡電阻變化了△R2，則△R1________△R2（選填“大于”、“等于”或“小于”）。（5）同組的小敏在測該小燈泡的額定功率時，選用了如圖丙所示的器材，其中電源電壓恒為U，R的電阻值已知。①閉合開關(guān)S和________，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電流表的示數(shù)為________；②閉合開關(guān)S和________，________，記錄電流表的示數(shù)為I；③小燈泡額定功率表達(dá)式為：P額＝________。（用已知量符號表示）【答案】（1）R2；（2）0.625；（3）燈絲電阻隨溫度升高而增大（燈絲溫度變化）；（4）大；（5）①S2；；②S1；保持滑動變阻器滑片位置不變；③P額＝2.5V×（I﹣）?！窘馕觥浚?）燈的額定電壓為2.5V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，燈正常發(fā)光時，變阻器分得的電壓：U滑＝6V﹣2.5V＝3.5V，變阻器分得的電壓為電壓表示數(shù)的＝1.4倍，根據(jù)分壓原理，變阻器連入電路中的電阻為：R滑＝1.4×10Ω＝14Ω，故為了完成整個實驗，應(yīng)該選取最大阻值R2的滑動變阻器；（2）由圖知，燈的電壓為2.5V時，電流大小為0.25A，燈的額定功率為：P＝UI′＝2.5V×0.25A＝0.625W；（3）由圖乙發(fā)現(xiàn)燈泡電阻是變化的，影響其變化的主要原因是：燈絲電阻隨溫度升高而增大（燈絲溫度變化）；（4）滑動變阻器接入電路的阻值減小，電路中的電流變大，燈泡的亮度變大，燈的功率變大，燈絲的溫度升高，燈絲的電阻變大；由于總電壓不變，電路中的電流變大，可知電路中的總電阻變小，所以變阻器減小的阻值大于燈泡增大的阻值，即△R1＞△R2。（5）①閉合開關(guān)S和S2，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電流表示數(shù)為I1＝；②閉合開關(guān)S和S1，保持滑動變阻器滑片位置不變，記錄電流表的示數(shù)為I；③在①中，R與電流表串聯(lián)后再與燈并聯(lián)，當(dāng)電流表示數(shù)為I1＝時，由歐姆定律和并聯(lián)電路電壓的規(guī)律，燈的電壓為2.5V，燈正常發(fā)光；在②中，電路的連接沒有改變，只是電流表測R與燈并聯(lián)的總電流，因各電阻的大小和通過的電流不變，燈仍正常發(fā)光，根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律燈的額定電流：I額＝I﹣I1＝I﹣，故燈的額定功率：P額＝U額I額＝2.5V×（I﹣）答案是：（1）R2；（2）0.625；（3）燈絲電阻隨溫度升高而增大（燈絲溫度變化）；（4）大；（5）①S2；；②S1；保持滑動變阻器滑片位置不變；③P額＝2.5V×（I﹣）。16.小華為了探究影響電流產(chǎn)生熱量的因素，他用兩個完全相同的燒瓶，內(nèi)裝質(zhì)量相等的煤油，兩個帶有橡膠塞的規(guī)格完全相同的溫度計，兩根阻值不同的電阻絲R1和R2（已知：R1>R2），以及電源、開關(guān)、滑動變阻器、導(dǎo)線等，連接了如圖所示的實驗電路。(1)此電路可探究當(dāng)_______和通電時間一定時，電流產(chǎn)生熱量跟電阻的關(guān)系。(2)閉合開關(guān)，通電一段時間后，溫度升高較少的是______溫度計。（選填“甲”或“乙”）?！敬鸢浮浚?）電流；（2）乙。【解析】(1)電流做功產(chǎn)生的熱量SKIPIF1<0，因為兩根電阻絲R1和R2阻值不同，所以電路可探究電流和通電時間一定時，電流產(chǎn)生熱量跟電阻的關(guān)系；(2)因為R1>R2，由SKIPIF1<0可知通電相同時間，R1產(chǎn)生的熱量大于R2產(chǎn)生的熱量，因為甲乙裝的是相同質(zhì)量的煤油，由SKIPIF1<0可知甲升高的溫度大于乙升高的溫度。答案是：（1）電流；（2）乙。四、計算題17.某家用電暖器有三檔調(diào)溫，其外觀如圖甲所示，其簡化電路圖如圖乙所示。當(dāng)閉合開關(guān)S、S1時，電路的電功率P1為880W，當(dāng)閉合開關(guān)S、S1和S2時，干路中的電流為10A。求：（1）只閉合開關(guān)S、S1時電路中的電流I1；（2）只閉合開關(guān)S、S2時，電路的電功率P2；（3）調(diào)至最高檔發(fā)熱功率工作，2小時消耗的電能