第十六章 电流做功与电功率分类综合训练
►类型一 电功与电功率
1．[2017·临沂] 如图16－F－5所示电路的电源电压保持不变，将滑动变阻器的滑片P从中点移到b端的过程中( )
图16－F－5
A．灯泡变暗 B．电压表示数变大
C．电流表示数变小 D．电路总功率变小
2．[2017·宜宾] 一只灯泡标有“12 V、6 W”字样，它正常工作时电流是________A。若把它与另一只“12 V、12 W”的灯泡串联在电路中，为了让两只灯泡都能长时间发光，则所能加的最大电压是________V。
3．[2017·滨州] 如图16－F－6甲所示，将额定电压为2.5 V的小灯泡接入电源电压为4.5 V的电路中，闭合开关，调节滑动变阻器滑片P，记录相应的电压表和电流表示数绘制成如图乙所示的I－U图像，则小灯泡的额定功率为________W。小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的电阻是________Ω。
图16－F－6
4．[2017·吉林] 如图16－F－7所示，电源电压为3 V，小灯泡L标有“2.5 V 1 W”字样。闭合开关S后，小灯泡L正常发光。求：
(1)通过小灯泡L的电流。
(2)通电60 s，电阻R消耗的电能。
图16－F－7
5．[2017·乐山] 如图16－F－8甲所示，R1为定值电阻，电源电压保持不变。当闭合开关S，滑动变阻器R2的滑片P从B端移到A端，两电表示数变化关系如图乙所示。求：
(1)电源电压。
(2)滑动变阻器R2的最大阻值。
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(3)滑片P滑到AB中点时电阻R1的电功率。
图16－F－8
►类型二 测量电功率
6．[2017·泸州] 电能表是测量________的仪表。如图16－F－9所示的电能表，所连接的用电器工作时总功率不能超过________W。只有一个用电器工作时，6 min内转盘正好转过100圈，该用电器的电功率为________W。
图16－F－9
7．[2017·吉林] 在测量额定电压为3.8 V小灯泡的电功率实验中，电源电压为4.5 V，电路如图16－F－10所示。
图16－F－10
(1)连接电路时，开关应________，电压表的量程应选择________________。
(2)检查电路无误后闭合开关，会发现小灯泡不亮，但电流表和电压表的指针都有偏转，接下来应进行的操作是__________________________________________________。
(3)当小灯泡正常发光时，电流表的示数是0.3 A，则小灯泡的额定功率是________W。
(4)实验过程中会发现小灯泡两端的实际电压越大，小灯泡的__________越大，小灯泡越亮。
8．[2017·济宁] 小可将电源、开关、导线、滑动变阻器、电流表和电压表接入电路，用“伏安法”测额定电压为2.5 V小灯泡的功率。
(1)请在虚线框内画出实验电路图。
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图16－F－11
(2)小可根据实验数据绘制了U－I图像，如图16－F－11甲所示。观察图像，发现AB部分为线段，BC部分为曲线。为便于分析，将线段AB延长作出图像，如图乙所示。比较甲、乙两图像，发现两图像间的距离随着电流的增大而增大，说明______________________。
(3)根据图像中B点对应的电压和电流值，计算小灯泡的电阻R＝________Ω。当电压为2.5 V时，根据甲图像计算小灯泡的功率P甲＝________W，根据乙图像计算小灯泡的功率P乙＝________W。
(4)请结合以上分析和计算，解释白炽灯泡烧坏往往发生在开灯瞬间的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
►类型三 电流的热效应
9．[2017·菏泽] 如图16－F－12所示用电器中，利用电流热效应工作的是( )
图16－F－12
10．[2017·绥化] 利用如图16－F－13所示的电路装置，探究“电流产生的热量跟什么因素有关”。接通电源，两容器内的空气被加热后膨胀，使U形管的液面发生变化，通过观察U形管的液面变化情况，比较瓶内电阻丝的发热多少。
图16－F－13
(1)此装置可以探究电流产生的热量跟________的关系，一段时间后，________(选填“左”或“右”)侧容器内电阻丝产生的热量较多。
(2)如果通过R1的电流为2 A，那么10 s内通过R1的电流产生的热量是________J。
11．[2017·益阳] 如图16－F－14所示的电路中，定值电阻R1＝150 Ω、R2＝300 Ω。闭合开关S后，电流表A2的示数为5 mA。求：
(1)电阻R1两端的电压为多少。
(2)电流表A1的示数为多少。
(3)电路工作5 min，电流通过R1产生的热量是多少。
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图16－F－14
12．[2017·辽阳] 小明的爸爸给自家的小汽车安装了电加热座椅垫如图16－F－15甲所示。小明发现该座椅垫有“高温”“低温”“关”三个挡位，其电路示意图如图乙所示，电源电压为12 V，高温挡功率为20 W，低温挡功率为9 W。求：
(1)座椅垫处于“低温”挡时，电路中的电流是多少。
(2)加热片R1的阻值是多少。
(3)座椅垫处于“高温”挡时，5 min就可以将质量为0.5 kg的加热片从10 ℃加热到35 ℃。若不计热量损失，加热片材料的比热容是多少。
图16－F－15
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详解详析
1．D [解析] 题图中L与R并联，电压表测电源电压，V示数不变。电流表测L中的电流，L与R互不影响，故A示数、L亮度均不变。滑片P右移，电阻变大，电路总电阻变大，由P＝可知，电路总功率变小。
2．0.5 18
3．0.625 8 [解析] 由图像可知，L两端的电压为2.5 V时，电流为0.25 A，L的额定功率为P＝UI＝2.5 V×0.25 A＝0.625 W。此时，滑动变阻器两端的电压为2 V，滑动变阻器接入电路的阻值为R＝＝＝8 Ω。
4．(1)小灯泡中的电流：I＝＝＝0.4 A。(2)R两端的电压：U2＝U－U1＝3 V－2.5 V＝0.5 V，R消耗的电能：W2＝U2It＝0.5 V×0.4 A×60 s＝12 J。
5．(1)P处于A端时，只有R1工作，电压、电流均最大，由题图乙可知电源电压为6 V；R1＝＝＝10 Ω。
(2)P处于B端时，R总＝＝＝30 Ω，则R2＝R总－R1＝30 Ω－10 Ω＝20 Ω。
(3)滑片P位于AB中点时，两电阻相等，分压相等，均为3 V，则P1＝＝＝0.9 W。
6．电功 1.1×104 1000
7．(1)断开 0～15 V (2)慢慢向右移动滑片，直到电压表的示数为3.8 V (3)1.14 (4)实际电功率
[解析] (1)为防止电路出现短路现象，连接电路时开关应处于断开状态；灯泡的额定电压为3.8 V，所以电压表应选择0～15 V的量程。
(2)小灯泡不发光，电压表、电流表正常偏转，说明不存在开路与短路，电路正常；偏角较小，说明电路电阻太大，应调节滑动变阻器滑片，直到电压表示数为3.8 V。
(3)小灯泡正常发光时，电流表的示数是0.3 A，则小灯泡的额定功率为P＝UI＝3.8 V×0.3 A＝1.14 W。
(4)小灯泡两端的电压越大，根据公式P＝可知，小灯泡的实际电功率越大，小灯泡越亮。
8．(1)图略 (2)温度越高，灯丝电阻越大 (3)5 0.625 1.25 (4)开灯时，灯丝的温度低，电阻相对较小，根据公式P＝可知，此时的电功率较大，灯丝温度迅速升高，灯丝易烧断
[解析] (1)电流表、灯泡、滑动变阻器串联接入电流，电压表并联在灯泡两端。(2)由图像可知，随着电压、电流的增大，小灯泡的电功率变大，小灯泡的电阻是增大的，说明灯丝电阻受到了温度的影响。(3)图像中B点对应的电压值为0.25 V，电流值为0.05 A，由欧姆定律可知，灯泡电阻值为R＝＝＝5 Ω；当电压为2.5 V时，甲图像中的电流值为0.25 A，计算小灯泡的功率P甲＝U1I1＝2.5 V×0.25 A＝0.625
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W；乙图像为一条直线，表明灯泡的电阻是不变的，则根据乙图像可知小灯泡的功率P乙＝＝＝1.25 W。(4)开灯时，灯丝的温度低，电阻相对较小，根据公式P＝可知，此时的功率较大，灯丝温度升高较快，灯丝易烧断。
9．A 10.(1)电阻 右 (2)200
11．(1)U1＝U2＝I2R2＝5×10－3 A×300 Ω＝1.5 V。
(2)I1＝＝＝0.01 A＝10 mA，I＝I1＋I2＝10 mA＋5 mA＝15 mA。
(3)R1在5 min内产生的热量：Q＝U1I1t＝1.5 V×0.01 A×300 s＝4.5 J。
12．(1)由P＝UI可得：I低＝＝＝0.75 A。
(2)由P＝UI和I＝可知：
R2＝＝＝7.2 Ω，R串＝＝＝16 Ω，
R1与R2串联，则R1的电阻：R1＝R串－R2＝16 Ω－7.2 Ω＝8.8 Ω。
(3)消耗的电能：W＝P高t＝20 W×5×60 s＝6000 J，由题可知，不计热损失，则Q＝W＝6000 J，
由Q＝cmΔt可得：
c＝＝＝0.48×103 J/(kg·℃)。
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