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1、第十五讲电功率基础过关一、填空题1. 2021辽阳如图所示的自制便携式封口机,使用电压为3V的电源,接通电路发热电阻温度升高,利用电流的热效应实现高温封口.阻值为1的发热电阻10s内产生90J的热量.封口时总是把塑料袋烫坏,应将发热电阻换成阻值更大(选填“大”或“小”)的.2. 2021连云港家庭电路中三孔插座非常普遍,中间的插孔接地线.对人体来说,安全电压一般不高于36V.如图所示是小明家的电能表,他家用电总计6286.8kWh,已知1kWh电费为0.50元,则小明家应缴纳的总电费是3143.4元.3. 2021遂宁小王为了延长楼道路灯使用寿命,将标有“220V100W”和“220V40W”
2、的两只灯泡串联使用.他观察两灯发现“220V100W”的灯丝较粗(选填“粗”或“细”),二者串联使用时,该灯泡的亮度较暗(选填“亮”或“暗”).4. 2021重庆将一个电热水器单独接在清零的计量插座上工作2h,屏幕显示如图所示,已知电费单价为0.5元/kWh,电热水器的功率为700W;若该时间内消耗的电能全部给40kg的水加热(水未沸腾),则水温升高30.c水=4.2103J/kg5. 2021乐山电饭锅工作时有两种状态:一种是锅内的水烧开以前的加热状态,另一种是锅内的水烧开后的保温状态.如图所示是电饭锅的电路图,R1是一个电阻,R2是加热用的电阻丝,则自动开关S闭合时,电饭锅处于加热(选填“
3、加热”或“保温”)状态.一只额定功率是450W的电饭锅,在额定电压下使用,每分钟产生的热量为2.7104J.6. 2021云南如图所示,灯泡L1标有“6V3W”、L2标有“6V2W”字样,电源电压6V恒定不变.闭合开关S,忽略温度对灯丝电阻的影响,则甲、乙两电路中流过L1的电流I1:I1=2:5,L2消耗的实际功率P2P2(选填“”“”或“”).【解析】根据P=U2R可知,灯泡L1的电阻:R1=U12P1=6V23W=12;灯泡L2的电阻:R2=U22P2=6V22W=18;甲图中两个灯泡串联,则此时的总电阻:R=R1+R2=12+18=30;甲电路中的电流即通过灯泡L1的电流:I1=UR=6
4、V30=0.2A;乙图中的电源电压为6V,两个灯泡并联,则灯泡L1正常发光,通过灯泡L1的电流:I1=P1U1=3W6V=0.5A;则甲、乙两电路中流过L1的电流I1:I1=0.2A:0.5A=2:5;根据串联电路的电压关系可知,甲中L2两端电压小于电源电压,乙中L2两端电压等于电源电压,由于L2两端电压变大,电阻不变,根据P=U2R可知,L2消耗的实际功率变大,即P2P2.7. 2021绵阳如图所示是某工厂两种照明方式的电路图,灯泡L1和L2的规格均为“220V40W”.闭合开关S1、S2,满足夜间正常照明需要;闭合开关S1、断开S2,满足夜间多区域照明需要.电源电压恒为220V,灯泡电阻变
5、化忽略不计.正常照明与多区域照明L1中的电流之比为2:1;正常照明10h消耗的电能比多区域照明10h消耗的总电能多0.2kWh.二、选择题8. 2021云南将规格都是“220V150W”的一台电风扇、一台电视机和一只电烙铁分别接入家庭电路中,正常工作相同时间,以下说法正确的是( C )A. 三个用电器均能将电能全部转化为内能B. 根据R=U2P可计算出三个用电器的电阻相等C. 三个用电器消耗的电能一样多D. 三个用电器产生的热量相等9. 2021辽阳如图所示的电路板,正面只有一个开关和两个灯泡,电源及导线均在电路板背面.闭合开关,看见L1发光,L2不发光;用灯泡L3替换L1,发现L2和L3同时
6、发光,忽略温度对灯丝电阻的影响.下列判断正确的是( C )A. L3和L2是并联的B. L2不发光的原因是灯丝断了C. L1的电阻大于L3的电阻D. L3替换L1后,电路的总功率变小10. 2021南通在“估测用电器的实际功率”的综合实践活动中,小明先断开家中所有用电器,只让图甲所示的电饭锅煮饭3min,测得电能表指示灯闪烁120次.若只让图乙所示的家用台扇工作6min,则电能表指示灯闪烁的次数最可能是( B )A. 4次B. 16次C. 36次D. 48次11. 2021宜昌甲、乙两电热丝电阻之比为2:3,通过的电流之比为3:1,则相同时间内产生的热量之比为( B )A. 2:1B. 6:1
7、C. 1:2D. 1:612. 2021自贡如图所示是“探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置.两个透明容器中密封着等量的空气,下列说法错误的是( B )A. U形管液面高度变化是因为容器中气体热胀冷缩的缘故B. 通电后透明容器中气体的内能增大是通过做功的方式改变的C. 图甲中,通电一段时间后左右两边容器内电阻产生的热量之比是1:2D. 图乙所示的装置可以用来探究电流通过导体产生的热量多少跟电流大小的关系能力提升13. 2021广安如图甲所示电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器滑片从b点向左移动到某点的过程中,两个电压表示数随电流表示数变化的图像如图乙所示,则电
8、源电压为6V.当滑片在a点时,通电10s,R0消耗的电能为180J.【解析】由电路图知,滑动变阻器R和电阻R0串联,电压表测R0两端电压,测R两端电压,电流表测电路中电流.当滑动变阻器的滑片P从b点滑到某点的过程中,滑动变阻器R连入电路的电阻变小,电路中的电流变大,根据串联电路的分压原理可知:滑动变阻器两端的电压变小,R0两端的电压变大;所以图乙中53V是表示电压表的示数随电流表示数变化的图线,13V是表示电压表的示数随电流表示数变化的图线;由电路图知,P在b点时,电路中电阻最大,电流最小,由图像可以看出,滑片P在b点时电流:Ib=0.5A,U1=1V、U2=5V,所以电源电压:U=U1+U2
9、=1V+5V=6V,电阻R0的阻值:R0=U1Ib=1V0.5A=2,滑片P在a点时,电路中电阻最小,电流最大,此时通过电路的电流:Ia=UR0=6V2=3A,通电10s,R0消耗的电能:W=Ia2R0t=3A2210s=180J.14. 如图所示,电源电压不变,电阻R为定值电阻,下列说法正确的是( B )要使电路中消耗的总功率减小,给R并联一个较大阻值的电阻;要使电路中消耗的总功率稍稍增大一点,给R并联一个较大阻值的电阻;如果给R并联一个等值电阻,此电路在相同的时间内产生的热量为原来的二分之一;如果给R串联一个标有“6V2W”的灯泡,灯泡恰好能正常发光.若换上一个“6V3W”的灯泡与R串联,
10、则此灯泡消耗的实际功率一定小于3W.A. B. C. D. 15. 2021营口改编(双选)如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器.闭合开关S,移动滑片P,滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图像如图乙所示.则( AD )A. 滑动变阻器的最大阻值是20B. 滑动变阻器消耗的电功率最大时,变阻器的阻值是8C. 电源电压为8VD. 电路消耗的最大电功率为14.4W【解析】当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,R的最大阻值和R0串联,电流表测电路中的电流,由图乙可知,电路中的最小电流I最小=0.4A,滑动变阻器的功率P1=3.2W,由P=I2R可得,滑动变阻器的最大阻值:
11、R最大=P1I最小2=3.2W0.4A2=20,故A正确;因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,由I=UR可得,电源的电压:U=I最小R最大+R0=0.4A20+R0,由图乙可知,当电路中的电流I=0.6A时,滑动变阻器的功率最大,最大为P1=3.6W,则滑动变阻器接入电路中的电阻:R=P1I2=3.6W0.6A2=10,故B错误;电源的电压:U=IR+R0=0.6A10+R0,因电源的电压不变,所以,0.4A20+R0=0.6A10+R0,解得:R0=10,电源的电压:U=I最小R+R0=0.4A20+10=12V,故C错误;当滑动变阻器的电阻最小时,电路的电流最大,总电功率最大,最大:
12、P最大=U2R0=12V210=14.4W,故D正确.16. 某市举办的中学生物理实验大赛中,其中一个组抽到的实验内容是测量小灯泡的电功率,给他们的实验器材有:额定电压为2.5V的小灯泡,电源、电流表、电压表、开关、滑动变阻器和导线若干.(1) 请根据图甲用笔画线代替导线,将图乙中实物电路连接完整(要求:向右移动滑动变阻器的滑片P时,电路中的小灯泡变暗,且导线不能交叉).(2) 连接电路时,开关必须断开,将滑动变阻器的滑片移到最大阻值端.(3) 连接完电路后,小组中某同学闭合开关时,移动滑动变阻器的滑片P,发现电流表几乎没有示数,电压表的示数接近电源电压,小灯泡不亮,则电路中存在的故障可能是小
13、灯泡断路(选填“断路”或“短路”).(4) 排除故障后,移动滑动变阻器的滑片P,当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图丙所示,则小灯泡的额定功率为0.75W.(5) 小华同学所在的实验小组电压表被损坏,老师另给该小组两个开关和一个阻值为10的定值电阻R0,仍然测出了小灯泡的额定功率,他们所设计的实验电路如图丁所示,请根据电路图和操作步骤完成下列问题:a. 连接好电路后,闭合开关S、S1,断开S2调节滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数I1=0.25A时,小灯泡正常发光;b. 保持滑动变阻器滑片P的位置不动,断开S1,闭合S2,读出电流表的示数为I2;c. 则小灯泡的额定功率P额=U额I2-I1(用
14、U额、I1、I2表示).17. 2021盐城梅雨季节空气湿度RH较大,人会感觉不舒服,人体感觉比较舒服的湿度RH范围是40%60%.小聪设计了一款湿度计,从湿度计(由小量程电流表改装而成)指针所指刻度可知湿度大小,其原理如图甲所示.R0为1000的定值电阻,电源电压恒为6V,R为湿敏电阻,其阻值随空气湿度的变化关系如图乙所示,当指针所指湿度对应电流表示数为2mA时.(1) 计算电路消耗的总功率.( 解:由图甲可知,闭合开关,两电阻串联,电流表测量电路中的电流.当指针所指湿度对应电流表示数为2mA时,电路中的电流I=2mA=0.002A,电路消耗的总功率:P=UI=6V0.002A=0.012W. )(2) 如果空气湿度不变,求3min内电阻R0消耗的电能.( 3min内电阻R0消耗的电能:W=I2R0t=0.002A21000360s=0.72J. )(3) 求此时的空气湿度,并判断人体感觉是否舒服.( 根据欧姆定律可知,此时电路的总电阻:R总=UI=6V0.002A=3000,根据电阻串联的特点可知湿敏电阻的阻值:R=R总-R0=3000-1000=2000=2k,从图乙中可知此时的空气湿度为50%,因人体感觉比较舒服的湿度RH范围是40%60%,故此时人体感觉舒服. )