第十八章 电功率测评
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(每小题3分,共30分)
1.下列说法错误的是( )
A.电能表是测电能的仪表
B.电功的单位和能量的单位一样,都是焦耳
C.千瓦时是电功的单位
D.电流做功的过程就是其他形式的能转化为电能的过程
2.如图所示,将两只额定电压相同的小灯泡L1、L2串联在电路中,闭合开关后,发现灯L1较亮,灯L2较暗,其原因可能是( )
A.灯L1额定功率较大
B.灯L2两端电压较大
C.灯L1的电阻较大
D.通过灯L1的电流较大
3.人类正面临能源危机,为选用节能交通信号灯的灯源,实验室通过实验发现,下表中的LED灯和白炽灯在正常工作时光照强度相同。有关数据如下表:
两种灯
LED灯
白炽灯
发光原理
二极管发光
钨丝高温发光
额定电压/V
24
220
响应时间/s
10-9
10-3
额定功率/W
12
100
请根据以上材料说明下列的说法错误的是( )
A.在光照强度相同的情况下,LED灯不必要达到很高的温度就能发光,电能基本上不转化成内能,几乎全部转化为光能,因而发光效率高
B.LED灯的额定电压低,人直接接触不会触电
C.LED灯响应时间短,也就是从开始发光到正常发光所用的时间短
D.LED灯额定功率小,消耗的电能肯定比白炽灯少
4. 右图是电阻甲和乙的U-I图象,下列说法正确的是( )
A.甲的电阻值保持10 Ω不变
B.乙的电阻值保持20 Ω不变
C.甲、乙并联在电路中,当电源电压为2 V时,电路总电流为0.3 A
D.甲、乙串联在电路中,当电路电流为0.2 A时,甲的功率为0.6 W
5.通过甲、乙两个电熨斗的电流之比为2∶1,它们的电阻之比为3∶2,那么电能转化成内能时功率之比为( )
A.2∶1
B.6∶1
C.3∶1
D.条件不足,无法判断
8
6.(2017·江苏连云港中考)智能手机在现代生活中的作用越来越重要,频繁地使用会导致它的电能消耗很快,当手机“电量”所剩无几时,通常可以将其设置成“省电模式”来延长使用时间,这是通过以下哪种方式实现的( )
A.增大电池电压 B.增加总功率
C.减小总功率 D.降低散热能力
7.用下图的电路测量小灯泡的功率,当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时,小灯泡消耗的功率和亮度将分别( )
A.变大,变暗 B.变小,变亮
C.变大,变亮 D.变小,变暗
8.为测量某电热杯的电功率,小明同学把家中其余用电器从电源上断开,只将该电热杯接入电路,观察电能表,发现在1 min内电能表转盘转过15转。电能表的部分技术参数如表所示,该电热杯的电功率是( )
电压
220 V
电流规格
10(20) A
电流频率
50 Hz
每千瓦时的转数
3 000 revs/(kW·h)
A.300 W B.30 W
C.150 W D.200 W
9.(多选)某型号的电饭锅有加热和保温两挡,其原理如图所示,以下说法正确的是( )
A.开关S断开时,电阻R1与R2串联
B.开关S断开时,电阻R1与R2并联
C.开关S闭合时为加热状态
D.开关S闭合时为保温状态
10.(2017·四川眉山中考)如图所示,电源电压为6 V 且保持不变,R0=30 Ω,滑动变阻器的规格为“20 Ω 1 A”,电流表的量程为“0~0.6 A”,小灯泡上标有“3 V 1.5 W”字样。不考虑灯丝电阻变化,并保证电路安全,则( )
A.当S闭合,S1、S2都断开时,滑动变阻器接入电路的阻值范围是4~20 Ω
B.当S闭合,S1、S2都断开时,电路消耗的最大功率是3.6 W
C.当S、S1、S2都闭合时,电路消耗的总功率最小值为2.4 W
D.当S、S1、S2都闭合时,滑动变阻器接入电路的最小阻值是15 Ω
二、填空题(每空2分,共24分)
11.一台家用电视机待机状态下的电功率大约是10 W,这表示1秒钟电流做的功是 J。如果这台电视机平均每天的待机时间以18 h计,那么在待机状态下100天消耗的电能是 kW·h。
8
12.如图所示,电能表示数为 kW·h。观察此表,你能得到哪些信息?请写出一条: 。
13.如图所示,电源电压为6 V,电阻R1的阻值为 10 Ω。闭合开关后,电流表的示数为0.9 A,则通过电阻R1的电流为 A,R2的电功率为 W。
14.一根阻值为50 Ω的电阻丝,通电100 s,通过的电流为1 A,则电流通过电阻丝产生的热量为 J,此时电阻的电功率为 W。
15.有一只标有“6 V 3 W”的小灯泡和一个标有“100 Ω 1 A”的滑动变阻器,小明同学将它们并联后直接接到恒定电源上,小灯泡恰好正常发光,其两端的电压是 V,此时整个电路允许消耗的最大功率是 W。
16.夏天常用的电热驱蚊器是利用电流的 效应工作的。其发热元件正常工作时的电阻为 8 800 Ω,接在家庭照明电路中正常工作100 s产生的热量是 J。
三、实验题(每小题10分,共30分)
17.(2017·黑龙江绥化中考)小明同学手里有一个标有“3.8 V”字样的小灯泡,他想知道小灯泡正常工作时的电功率,于是在学校实验室借来一些实验器材,连接了如图甲所示的实验电路,电源电压恒定不变。
(1)在图中找出连接错误的一根导线并在该导线上画“×”,用笔画线代替导线将电路连接正确。(所画的导线要用实线,不可用虚线)
(2)该实验的原理是 。
(3)连接电路时,开关应该 。
(4)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,他发现小灯泡始终不亮,电流表有示数,电压表无示数。则故障原因可能是 。
(5)在实验时,电压表出现了故障不能使用。小明向老师借了一只定值电阻R0(R0阻值已知),设计了如图乙所示的电路,继续测量恒定电压为U的小灯泡的额定功率。测量时,应先闭合开关S和S1,调节滑动变阻器,当电流表的示数为 时,小灯泡正常发光;接着将S1断开,S2闭合,读出电流表的示数为I,则小灯泡的额定功率P额= (用I、U额和R0表示)。
8
18.某实验小组的同学用下图所示器材测量小灯泡的电功率。已知电源电压恒为6 V不变,待测灯泡的额定电压为3.8 V,功率估计在1.1 W左右。
甲
乙
丙
(1)请在图甲中用笔画线代替导线,使其成为完整的实验电路。
(2)请根据实物图在虚线框内画出对应电路图。
(3)连接电路时,开关应该 。
(4)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应该位于 (选填“A”或“B”)端。
(5)闭合开关,同学们发现,电流表没有示数,灯泡不亮,电压表示数接近电源电压,此时电路故障为 。
(6)故障排除后,闭合开关,调节滑动变阻器滑片P,使灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示为 A,则待测灯泡的额定功率为 W。
(7)若实验器材中电压表0~15 V量程被损坏,利用上图器材怎样测定待测灯泡的额定功率?写出简要步骤 。
19.小明和小红想利用如图所示的装置探究导体产生的热量与电阻大小的关系。两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝,烧瓶A中的金属丝是铜丝,电阻比较小,烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝,电阻比较大。两瓶煤油中的温度计可以显示煤油的温度。
(1)根据 法的研究思想,应该使这两个烧瓶中煤油的质量相等。
(2)小红问小明:“打开水龙头就可以得到水,为什么不用水代替煤油?”对于这个问题,小明与他的同学给出了下列四种答案,你认为最合理的是 。
A.因为煤油有颜色便于观察
B.因为煤油有比较大的热值
C.因为煤油有比较小的密度
D.因为煤油有比较小的比热容
(3)实验中,小明和小红发现烧瓶B中温度计的示数升高得快。这表明在电流和通电时间相同的情况下,导体的电阻越 ,产生的热量越多。
8
(4)小红把实验装置做了一些改动:在相同的烧瓶A、B中装满煤油,用细玻璃管代替温度计做实验,当煤油温度上升时,会看到细玻璃管内的液面明显上升。下列实验中也用到这种思想和方法的是 。
A.将不同的电阻丝分别接到同一电路中,通过比较电流的大小来比较电阻的大小
B.将乒乓球靠近发声的音叉,通过乒乓球被弹开显示音叉在振动
C.让不同的纸团从相同高度同时下落,通过落地的先后判断运动的快慢
D.将小铁屑均匀撒在磁体周围,通过观察铁屑的分布情况来认识磁场的分布情况
四、计算题(16分)
20. 右图是一种标有“1.5 V0.15 A”字样的小灯泡,请通过计算回答(不考虑小灯泡发光时温度对灯丝电阻的影响):
(1)这种小灯泡正常工作时的灯丝电阻多大?
(2)把它接到电压为2 V的蓄电池上,灯丝中的电流多大?
(3)把它接到电压为2 V的蓄电池上,它的实际电功率多大?
(4)如果这种小灯泡突然烧坏,在开关闭合的状态下有时用手指盖弹击几下,它就会重新亮起来,并且比烧坏前还要亮。请你对这一现象做出解释。
8
第十八章测评
1.D 电流做功的过程是消耗电能的过程,是电能转化为其他形式能的过程,消耗多少电能,就有多少电能转化为其他形式的能,故选项D是错误的。电功的测量工具是电能表,电能、电功和其他能的单位都是焦耳,所以选项A、B、C都正确。
2.C L1、L2串联在电路中,通过的电流相等,灯L1较亮,即L1的实际电功率大,根据公式P=I2R可知,灯L1的电阻大,灯L1两端的电压大。
3.D 由题表可知,选项A、B、C正确。根据 W=Pt,功率小的用电器消耗的电能不一定少,故选项D错误。
4.C 由图象可知,甲对应的电流与电压成正比,根据欧姆定律可知甲电阻的阻值不变,乙电阻的阻值变化;当U甲=2 V时,对应的电流为0.1 A,故甲的电阻为20 Ω,故选项A、B错误。甲、乙并联在2 V 电源上时,两电阻两端的电压为2 V,由图象可知,I甲=0.1 A,I乙=0.2 A,故干路电流I=I甲+I乙=0.1 A+0.2 A=0.3 A,故选项C正确。甲、乙串联在电路中时,通过两电阻的电流相等,由题图可知U甲=4 V,故甲的功率为P甲=U甲I=4 V×0.2 A=0.8 W,故选项D错误。
5.B P1∶P2=R1∶R2=6∶1。
6.C 由P=可得,t=,要延长使用时间t,则减小总功率P,因此手机的“省电模式”是通过减小总功率的方式来延长使用时间的。
7.D 当滑片向右滑动时,电路中电阻变大,电流变小,根据公式P=I2R可知,小灯泡的实际功率变小。灯泡的亮度跟它的实际功率有关,实际功率变小,灯泡变暗。
8.A 转15转消耗的电能W=×15 kW·h=0.005 kW·h=1.8×104 J,t=1 min=60 s,P==300 W,选项A正确。
9.AC 由电路图可知,开关S断开时,电流的路径只有一条,所以是串联电路,故选项A正确,选项B错误;当S闭合时,电阻R1被短接,只有电阻R2接入电路,电路中电阻较小,电源两端的电压不变,由电功率公式P=可知,此时电饭锅电功率较大,电饭锅处于加热状态,S断开时处于保温状态,故选项C正确,选项D错误。
10.D 当S闭合,S1、S2都断开时,滑动变阻器与灯泡串联。由P=可得,小灯泡电阻RL==6 Ω,由P=UI可得小灯泡正常发光时的电流I==0.5 A,当电路中电流最大时,电阻最小,则滑动变阻器接入电路的最小阻值R小==6 Ω;滑动变阻器的规格为“20 Ω 1 A”,则最大阻值R大=20 Ω,故滑动变阻器接入电路的阻值范围是6~20 Ω,故A错误;S闭合,S1、S2都断开,滑动变阻器与L串联,电阻最小时电流最大,其最大电流I最大==0.5 A,电路消耗最大功率P最大=UI最大=6 V×0.5 A=3 W,故B错误;S、S1、S2都闭合,滑动变阻器与R0并联,通过R0的电流I1==0.2 A,当滑动变阻器的阻值最大时,此支路上的电流最小,则I2==0.3 A,则干路上的电流I最小=I1+I2=0.2 A+0.3 A=0.5 A,电路消耗的总功率最小值P最小=UI最小=6 V×0.5 A=3 W,故C错误;由电流表的量程可知,干路中的最大电流为0.6 A,则电路消耗的总功率最大,电路中的总电阻R总==10 Ω,滑动变阻器与R0并联,则,即,解得R滑=15 Ω,故D正确。
11.答案 10 18
12.解析 本题考查电能表铭牌的含义及电表的读数。在读数时要注意电能表示数的最后一位数字是小数点后第一位。
8
答案 751.8 这个电能表应该在220 V的电路中使用(或这个电能表的标定电流为5 A,额定最大电流为10 A;或这个电能表在50 Hz的交流电路中使用;或接在这个电能表上的用电器,每消耗1 kW·h 的电能,电能表上的转盘转过2 500转)
13.解析 由电路图可知,闭合开关后两电阻并联,电流表测干路电流;两电阻两端的电压相等,都为6 V,通过R1的电流I1==0.6 A;通过R2的电流I2=I-I1=0.9 A-0.6 A=0.3 A,R2的电功率P2=UI2=6 V×0.3 A=1.8 W。
答案 0.6 1.8
14.解析 Q=I2Rt=(1 A)2×50 Ω×100 s=5 000 J;此时的电功率P=I2R=(1 A)2×50 Ω=50 W。
答案 5 000 50
15.解析 小灯泡正常发光,其实际电压等于额定电压,为6 V;由于滑动变阻器允许通过的最大电流为 1 A,所以它允许消耗的最大功率P=UI=6 V×1 A=6 W,整个电路允许消耗的最大总功率P总=PL+P=9 W。
答案 6 9
16.解析 电热驱蚊器是利用电流的热效应工作的;将电热驱蚊器接在家庭电路中100 s产生的热量是Q=W=t=×100 s=550 J。
答案 热 550
17.解析 (1)要测量3.8 V的小灯泡的电功率,应将电压表的量程选择“0~15 V”,把电压表量程改过来。(2)测量小灯泡的电功率的实验原理是P=UI。(3)为了保护电路,在连接电路时开关应该处于断开状态。(4)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,小灯泡始终不亮,电流表有示数,电压表无示数,说明电路是通路,小灯泡或电压表发生短路,故障原因可能是小灯泡短路。(5)①要使小灯泡正常发光,则灯泡两端的电压等于额定电压,应断开S2,闭合S1、S,此时电流表的示数应为I0=;②要测通过灯泡的电流,在不拆电流表的情况下,则应闭合S2、S,断开S1,此时电流表测干路电流,则灯泡的电流I额=I-I0=I-;③根据功率公式P额=U额I额=U额。
答案 (1)如图所示 (2)P=UI (3)断开 (4)小灯泡短路 (5) U额
18.解析 (1)灯泡额定电压为3.8 V,电压表选择0~15 V量程,把电压表并联在灯泡两端,如图所示。
(2)如图所示。
8
(3)为了保护电路,连接电路时,应先将开关断开。
(4)在闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应调至阻值最大处,根据电路连接可知,应该将滑片调至B端。
(5)连好电路,闭合开关,发现小灯泡始终不亮,但电压表有示数,电流表无示数,说明在电压表两接线柱之间的电路是断路,所以出现故障的可能原因是灯泡的灯丝断了(或连接灯泡的导线断了)。
(6)电流表的量程为0~0.6 A,分度值为0.02 A,所以示数为0.30 A。额定功率P=UI=3.8 V×0.30 A=1.14 W。
(7)①灯泡和滑动变阻器串联在电路中;②把电压表并联在滑动变阻器的两端;③移动滑动变阻器的滑片,使滑动变阻器两端电压为6 V-3.8 V=2.2 V;④读出电流表示数。
答案 (1)见解析图 (2)见解析图 (3)断开 (4)B (5)小灯泡断路 (6)0.30 1.14 (7)把电压表和变阻器并联,移动滑片使电压表示数等于2.2 V,读出电流表示数
19.解析 (1)通电后电流通过电阻丝做功,产生热量使煤油的温度升高,通过观察温度计的示数大小来判断电流产生的热量的多少,为准确反映电流产生热量的多少,应控制两个烧瓶中所盛煤油的质量相等,应用了控制变量的思想。
(2)因为煤油的比热容比水的小,相同质量的煤油和水比较,吸收相同的热量,煤油温度升高得多,用煤油做实验效果更明显。
(3)由实验现象可知,在电流和通电时间相同的情况下,导体的电阻越大,产生的热量越多。
(4)本题通过液面高度的上升来反映温度的变化,采用了转换法,转换法常用来演示一些不易观察的现象。
选项A中将不同的电阻丝分别接到同一电路中,通过比较电流的大小来比较电阻的大小,应用了控制变量法;
选项B中将乒乓球靠近发声的音叉,通过乒乓球被弹开显示音叉在振动,采用了转换法;
选项C中让不同的纸团从相同高度同时下落,通过落地的先后判断运动的快慢,采用了控制变量法;
选项D中将小铁屑均匀撒在磁体周围,通过观察铁屑的分布情况来认识磁场的分布情况,采用了转换法。
答案 (1)控制变量 (2)D (3)大 (4)BD
20.解析 (1)由题意“1.5 V 0.15 A”知:额定电压是1.5 V,额定电流是0.15 A。灯泡的电阻是R==10 Ω。(2)把它接到电压为2 V的蓄电池上,根据欧姆定律可求灯丝中的电流I==0.2 A。(3)把它接到电压为2 V的蓄电池上,一个纯电阻用电器不考虑温度对电阻的影响时,直接利用公式P实=R求实际电功率即可。P实=I2R=(0.2 A)2×10 Ω=0.4 W。(4)灯泡烧坏后,在开关闭合的状态下有时用手指盖弹击几下,会使灯丝重新搭在一起,形成通路,它就会重新亮起来,但这时灯丝的长度变短,阻值变小,由P=可知,在电源电压不变的情况下,灯泡的实际功率变大,亮度变亮。
答案 (1)10 Ω (2)0.2 A (3)0.4 W (4)见解析
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